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Hintergrund
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Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der Datenübertragung zwischen schnellen
Speicherkomponenten, zwischen den Speicherkomponenten und einer
Speichersteuereinheit und besonders das Gebiet der Erzeugung synchroner
Steuersignale für
einen Parallel/Serien-Wandler, der parallele Sendedaten in einer
Speicherschnittstellenschaltung in einen seriellen Sendedatenstrom
umsetzt.
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Die
Datenübertragung
zwischen Halbleiterspeicherkomponenten der heutigen Generation geschieht
mit einer verhältnismäßig niedrigen Übertragungsfrequenz
mittels eines langsamen, bidirektionalen Busses und getrennten Ports
für Daten,
Adressen und Befehle, und derzeit existieren keine eine serielle
Datenübertragung
mit sehr hohen Übertragungsfrequenzen
ausführende
Sendeschnittstellenschaltung für
zukünftige
Speichergenerationen.
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Zukünftige Speichergenerationen,
beispielsweise DDR-DRAM-Speicher, werden sehr hohe Übertragungsfrequenzen
haben und verschiedenen Beschränkungen
unterworfen sein. Die Sendeschnittstellenschaltung zukünftiger
Halbleiterspeicher dieser Art muss einerseits einen kleinen Leistungsverbrauch
haben und andererseits die Daten mit den erforderlichen hohen Übertragungsfrequenzen
so übertragen
können,
dass ein Ausgleich zwischen hohen Übertragungsfrequenzen, d. h.
hohem Leistungsverbrauch und der Forderung nach Reduzierung des
Leistungsverbrauchs, um eine Überhitzung
zu vermeiden oder die Batterielebensdauer bei mobilen Anwendungen
zu erhöhen,
gefunden werden muss.
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Deshalb
ist es Aufgabe der Erfindung, einen Signalgenerator für eine synchrone
Erzeugung von Takt- und Steuersignalen zu schaffen, die in den Sendeschnittstellenschaltungen
zukünftiger
Halbleiterspeichergenerationen erforderlich sind, welcher signalgenerator
zur Anpassung der zeitlichen Position dieser Takt- und Steuersignale
an individuelle Systemanforderungen eingerichtet ist, und der optional zum
Ausschalten der Sendeschnittstelle in Zeiten, wo keine Daten zu
senden sind, fähig
sein soll.
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Aus
US 2003/0095442 A1 ist
ein synchroner Signalgenerator bekannt, umfassend eine Zähl- und Verzögerungsschaltung,
die auf Basis eines Grundtaktsignals flankengetriggert eine Anzahl
von Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals ab dem Zeitpunkt des
Empfangs eines Rücksetzsignals
zählt und
basierend von dem Zeitpunkt ein erstes Ladesignal und ein um eine
halbe Periode des Grundtaktsignals verzögertes zweites Ladesignals
erzeugt.
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Kurzfassung
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch
einen synchronen Signalgenerator, der aufweist:
eine erste
und eine zweite getaktete Zähl-
und Verzögerungsschaltung;
wobei
die erste und die zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung
zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten und zweiten Ladesignals und
eines FIFO-Lesetaktsignals jeweils synchron und in Phase mit einem
ihnen eingegebenen periodischen Grundtaktsignal zu einem einstellbaren
und zum Grundtaktsignal impulssynchronen Zeitpunkt nach einem mit
dem Grundtaktsignal synchronisierten Rücksetzsignal eingerichtet sind;
wobei
die erste Zähl-
und Verzögerungsschaltung
auf der Basis des Grundtaktsignals flankengetriggert eine Anzahl
von Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals ab dem Zeitpunkt des
Empfangs des synchronisierten Rücksetzsignals
zählt,
ein Anfangsladesignal beim Erreichen eines Zählwerts erzeugt und das um
eine halbe Periode des Grundtaktsignals verzögerte Anfangsladesignal als
das erste Ladesignal und das um eine volle Periode des Grundtaktsignals verzögerte Anfangsladesignal
als das zweite Ladesignal ausgibt; und
wobei die zweite Zähl- und
Verzögerungsschaltung flankengetriggert
von dem Grundtaktsignal das FIFO-Lesetaktsignal ab dem Zeitpunkt
des Empfangs des synchronisierten Rücksetzsignals um ein ganzzahliges
Vielfaches der halben Taktperiode des Grundtaktsignals verzögert phasenstarr
zum ersten und zweiten Ladesignal ausgibt.
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In
diesem synchronen Signalgenerator ist in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung die zeitliche Position des ersten und zweiten Ladesignals,
die zueinander in einer festen Phasenbeziehung stehen, mittels der
ersten Zähl-
und Verzögerungsschaltung
in Schritten einstell- oder bestimmbar, wobei diese Schritte durch
die Periode des Grundtaktsignals relativ zur zeitlichen Position
des taktsignalsynchronen Rücksetzsignals
festgelegt sind. Außerdem
lässt sich
die zeitliche Position des FIFO-Lesetaktsignals durch die zweite
Zähl- und
Verzögerungsschaltung
in Schritten festlegen oder einstellen, wobei diese Schritte durch
die halbe Taktimpulsperiode des Grundtaktsignals relativ zur zeitlichen Position
des taktsignalsynchronen Rücksetzsignals
festgelegt sind, wodurch das erste und zweite Ladesignal in jedem
Fall phasenstarr zum FIFO-Lesetaktsignal erzeugt und ausgegeben
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beiliegenden Zeichnungen ermöglichen ein
vertieftes Verständnis
dieser Erfindung, sind in dieser Spezifikation enthalten und bilden
einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung
und viele ihrer beabsichtigten Vorteile werden unmittelbar einleuchtend,
da sie durch den Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung
besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen stehen nicht
notwendigerweise zueinander in einem bestimmten Größenverhältnis. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen entsprechend gleiche Teile.
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1 stellt
ein Funktionsblockdiagrarm eines synchronen Parallel/Serien-Wandlers dar, der
als ein Abschnitt einer Sendeschnittstellenschaltung eines DRAMs
gestaltet ist.
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2 veranschaulicht
ein Funktionsblockdiagramm eines einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
entsprechenden synchronen Signalgenerators.
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3 veranschaulicht
grafisch Signalzeitdiagramme zur Illustration von Funktionen und
Ausführungsbeispielen
des in 2 gezeigten synchronen Signalgenerators.
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4 veranschaulicht
grafisch Signalzeitdiagramme einer Funktionsverbesserung des in 2 gezeigten
synchronen Signalgenerators.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden
Zeichnungen, die einen Teil derselben bilden und die illustrativ
spezifische Ausführungsbeispiele
zeigen, in denen sich die Erfindung verkörpert. In diesem Zusammenhang
beziehen sich Richtungsangaben, wie „oben", „unten", „vorne", „hinten", „Vorder-", „Rück-" u. s. w. auf die Ausrichtung
der beschriebenen Figuren. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele
der Erfindung in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausrichtungen
positioniert sein können,
dienen die Richtungsangaben lediglich für Darstellungszwecke und sind
in keiner Weise beschränkend.
Es ist zu bemerken, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden
können
und dass strukturelle oder logische Änderungen ohne Abweichungen
vom Umfang der Erfindung ausgeführt
werden können.
Die folgende Detaillierte Beschreibung ist deshalb in keinem beschränkenden Sinn
zu verstehen, und der Umfang der Erfindung ist durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der ersten und zweiten Zähl-
und Verzögerungsschaltung
enthält
einen synchronen n-Werte-Zähler,
der durch jede Vorderflanke des Grundtaktsignals getriggert wird
und das Anfangsladesignal erzeugt, das bei einem bestimmten oder
einstellbaren Zählwert
beginnt und ein Tastverhältnis
von 1:4 und eine Periodizität
von 4 Zyklen des Grundtaktsignals hat. Die erste und zweite Zähl- und
Verzögerungsschaltung
enthält
auch ein erstes Verzögerungs-Flipflop,
welches das Anfangsladesignal empfängt und, getriggert von der
Rückflanke
des Grundtaktsignals, das Anfangssignal verzögert um die halbe Taktperiode
des Grundtaktsignals als das erste Ladesignal ausgibt. Die erste
und zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung
enthält stromabwärts vom
ersten Verzögerungs-Flipflop auch
ein zweites Verzögerungs-Flipflop,
welches das erste Ladesignal empfängt und, getriggert von der Vorderflanke
des Grundtaktsignals, das erste Ladesignal um eine halbe Taktperiode
des Grundtaktsignals verzögert
als das zweite Ladesignal ausgibt.
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Hier
ist die Einstellung der zeitlichen Position des ersten und zweiten
Ladesignals auf den Entwurf oder die Einstellung des n-Werte-Zählers zurückgeführt, wobei
zwei mögliche
Einstellung zur Verfügung stehen:
der n-Wert-Zähler kann
entweder auf einen definierten Anfangszählwert nach dem Empfang des synchronisierten
Rücksetzsignals
gesetzt werden oder gibt das Anfangsladesignal aus, wenn er einen bestimmten
oder einstellbaren Zählwert
erreicht.
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In
einem Fall ist der n-Werte-Zähler
ein 4-Werte-Zähler.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung
so aufgebaut, dass sie das FIFO-Lesetaktsignal phasenstarr zum Grundtaktsignal,
mit einer Periodizität
von vier Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals und einem Tastverhältnis von
1:2 erzeugt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
der synchrone Signalgenerator auch eine Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung,
die ein externes asynchrones Rücksetzsignal,
ein FIFO-Schreibtaktsignal und das Grundtaktsignal empfängt, und
die das synchronisierte Rücksetzsignal
auf die erste dem asynchronen Rücksetzsignal folgende
Vorderflanke des FIFO-Schreibtaktsignals hin so erzeugt, dass es
zum Grundtaktsignal synchron und, bezogen auf die Vorderflanke des FIFO-Schreibtaktsignals,
um ein bestimmtes oder einstellbares ganzzahliges Vielfaches einschließlich Null
der Hälfte
der Taktperiode des Grundtaktsignals verzögert erzeugt wird, wobei das
FIFO-Schreibtaktsignal
ein Impulstastverhältnis
von 1:2, eine Periodizität
von vier Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals hat und in seiner
Phase bezogen auf das FIFO-Lesetaktsignal um ein ganzzahliges Vielfaches der
Hälfte
der Taktimpulsperiode des Grundtaktsignals verschoben ist.
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Die
zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung erzeugt
als Funktion des von der Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung
erzeugten und zugeführten
synchronisierten Rücksetzsignals das
FIFO-Lesetaktsignal so, dass dessen Vorderflanke mindestens eine
halbe Taktimpulsperiode des Grundtaktsignals nach der Vorderflanke
des FIFO-Schreibtaktsignals und mindestens um die halbe Taktimpulsperiode
des Grundtaktsignals vor der Rückflanke
des FIFO-Schreibtaktsignals liegt. Im Allgemeinen wird angenommen,
dass das FIFO-Lesetaktsignal und das FIFO-Schreibtaktsignal zu verschiedenen
Taktdomänen
gehören.
Dieses FIFO dient zur genauen Einstellung der Speicherlatenzzeit und/oder
um unterschiedliche Taktdomänen
aufeinander abzustimmen. Falls das FIFO-Schreibtaktsignal zusammen
mit den Lesedaten aus dem Speicherkern kommt, braucht es nicht periodisch
zu sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
sind die von dem synchronen Signalgenerator erzeugten Signale, nämlich das
erste und zweite Ladesignal und das FIFO-Lesetaktsignal jeweils 1-Bit-Signale.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft die Anwendung dieses synchronen Signalgenerators
in einem synchronen Parallel/Serien-Wandler für die Parallel/Serien-Wandlung
von Sendedatensignalen, die durch eine Sendeschnittstellenschaltung eines
DRAM-Halbleiterspeicherchips oder eine Speichersteuereinheit zu
senden sind. Dieser Parallel/Serien-Wandler enthält ein FIFO-Register, das ein
paralleles Sendedatensignal empfängt
und dieses synchron mit dem Grundtaktsignal und als Funktion des FIFO-Lesetaktsignals
in einen Teil mit geradzahligen und einen Teil mit ungeradzahligen
Bits aufteilt. Der Parallel/Serien-Wandler enthält auch ein erstes Schieberegister,
das den geradzahligen Teil des parallelen Sendedatensignals als
Funktion des ersten Ladesignals und synchron entweder mit der Vorder- oder
Rückflanke
des Grundtaktsignals in einen ersten seriellen Sendedatenstrom umsetzt.
Außerdem enthält der Parallel/Serien-Wandler
auch ein zweites Schieberegister, das den ungeradzahligen Teil des parallelen
Sendedatensignals als eine Funktion des zweiten Ladesignals synchron
mit der entsprechenden anderen Flanke, d. h. entweder synchron zur Rückflanke
oder zur Vorderflanke des Grundtaktsignals in einen zweiten seriellen
Sendedatenstrom umsetzt, sowie eine Verschmelzungseinheit, die den ersten
Sendedatenstrom und den zweiten Sendedatenstrom synchron mit der
Rückflanke
oder Vorderflanke des Grundtaktsignals in einen seriellen Ein-Bit-Sendedatenstrom
zusammensetzt.
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Insbesondere
ist ein derartiger Parallel/Serien-Wandler, in dem der einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung entsprechende synchrone Signalgenerator eingesetzt ist,
zur Parallel/Serien-Umsetzung eines 8 Bit breiten Sendedatensignals
eingerichtet, wobei das erste und zweite Schieberegister jeweils als
ein 4:1-Schieberegister realisiert sind.
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Vor
der Darstellung der Einzelheiten und Funktionen des einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung entsprechenden synchronen Signalgenerators auf der
Basis der 2 bis 4 wird zunächst ein Funktionsblockdiagramm
eines synchronen Parallel/Serien-Wandlers bezogen auf 1 veranschaulicht,
der als ein Abschnitt einer Sendeschnittstellenschaltung eines DRAM-Speichers
gestaltet ist.
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Der
in 1 gezeigte Parallel/Serien-Wandler 1 enthält ein FIFO-Register
FIFO, ein erstes (4:1) Schieberegister SR_ev, ein zweites (4:1)
Schieberegister SR_od und eine (2:1) Verschmelzungseinheit M. Ein
paralleles 8-Bit-Sendedatensignal D1_in kommt an dem FIFO-Register
FIFO an, das stromaufwärts
von dem ersten Schieberegister SR_ev und dem zweiten Schieberegister
SR_od liegt, und wird dann mit einem FIFO-Schreibtaktsignal clk_or_fifowr in
das FIFO-Register FIFO eingeschrieben. Das FIFO-Register FIFO teilt
das zugeführte
8-Bit breite Sendedatensignal D1_in in einen geradzahligen Teil D1_ev
(1/8) und einen ungeradzahligen Teil D1_od (1/8). Zu diesem Zweck
wird dem FIFO-Register FIFO ein Lesetaktsignal clk_or_fiford zusätzlich zum Schreibtaktsignal
clk_or_fifowr zugeführt.
Das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford ist synchron zu einem Grundtaktsignal
clk_hr (hier nicht gezeigt), hat in einem Fall ein Impulstastverhältnis von
1:2 und seine Frequenz ist ein Viertel derjenigen des Grundtaktsignals
clk_hr.
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Zum
Takten des ersten und zweiten Schieberegisters SR_ev und SR_od wird
vom Grundtaktsignal ein Taktsignal clk_hr1 mit der gleichen Frequenz und
Phase abgeleitet und dem ersten Schieberegister SR_ev in nicht invertierter
Form und dem zweiten Schieberegister SR_od in invertierter Form
zugeführt.
Außerdem
bekommt die Verschmelzungseinheit M ein zweites Taktsignal clk_hr2
zugeführt,
dessen Phase und Frequenz mit denjenigen des Grundtaktsignals identisch
ist. Das erste Schieberegister SR_ev setzt den ihm vom FIFO-Register
FIFO zugeführten
geradzahligen Teil D1_ev (1/8) des parallelen Sendedatensignals
als Funktion des ersten Ladesignals evload synchron entweder mit
der Vorderflanke oder Rückflanke
des nicht invertierten ersten Taktsignals clk_hr1 in einen ersten
seriellen Sendedatenstrom D2_ev (1/2) um, wohingegen das zweite
Schieberegister SR_od den ihm vom FIFO-Register FIFO zugeführten ungeradzahligen Teil
D1_od (1/8) des parallelen Sendedatensignals als Funktion eines zweiten
Ladesignals odload synchron mit der jeweiligen anderen Flanke des
ersten Taktsignals clk_hr1 in einen zweiten seriellen Sendedatenstrom
D2_od (1/2) umsetzt. Die Verschmelzungseinheit M empfängt vom
ersten und zweiten Schieberegister SR_ev und SR_od jeweils den ersten
und zweiten seriellen Sendedatenstrom D2_ev (1/2) und D2_od (1/2)
und wandelt dieses synchron zur Rückflanke oder Vorderflanke
des zweiten Taktsignals clk_hr2 in einen seriellen Ein-Bit-Ausgabedatenstrom
D3 (1/1) um. In diesem Zusammenhang soll bemerkt werden, dass das
(nicht gezeigte) Grundtaktsignal clk_hr und das von ihm mit derselben
Frequenz und Phase abgeleitete erste und zweite Taktsignal clk_hr1
und clk_hr2 jeweils die halbe Taktimpulsfrequenz eines (nicht gezeigten)
Systemtaktimpulses haben, das in Bezug auf diese Beschreibung nur
virtuell vorhanden ist, und dass der Grund für die Aufteilung in das erste Taktsignal
clk_hr1 und das zweite Taktsignal clk_hr2 darin liegt, dass der
nachstehend beschriebene synchrone Signalgenerator Mittel zum Abschalten
des zweiten Taktsignals clk_hr2 beim Empfang eines externen Abschaltsignals
aufweist und damit die Ausgabe des seriellen Datenstroms D3 (1/1)
verhindert.
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1 enthält ein in
gestrichelten Linien dargestelltes Invertierglied INV zum Invertieren
des dem zweiten Schieberegister SR_od zugeführten ersten Taktsignals clk_hr1,
und dieses Invertierglied INV ist unter der Voraussetzung, dass
das erste Taktsignal in Form eines differentiellen Taktsignals zugeführt wird, entbehrlich.
Dies ist in 1 durch die in strichpunktierter
Linie dargestellte Signalleitung des ersten Taktsignals clk_hr1
angedeutet.
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Die
nachfolgende Beschreibung erläutert
ein Ausführungsbeispiel
eines synchronen Signalgenerators mit einer ersten und zweiten getakteten
Zähl- und
Verzögerungsschaltung
jeweils für
die Erzeugung und Ausgabe:
- a) des ersten und
zweiten Ladesignals evload und odload (erste und zweite Zähl- und
Verzögerungsschaltung)
und
- b) des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford synchron und in Phase
mit dem zugeführten
periodischen Grundtaktsignal clk_hr und zu einem einstellbaren und
zum Grundtaktsignal Impuls-synchronen Zeitpunkt nach einem Rücksetzsignal breset_syn,
das mit dem Grundtaktsignal clk_hr (zweite Zähl- und Verzögerungsschaltung)
synchronisiert ist, wobei
– die
erste Zähl-
und Verzögerungsschaltung
auf der Basis des Grundtaktsignals clk_hr flankengetriggert eine
bestimmte oder einstellbare Anzahl von Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals clk_hr
ab dem Zeitpunkt des Empfangs des synchronisierten Rücksetzsignals
breset_syn zählt, ein
Anfangsladesignal beim Erreichen eines bestimmten oder einstellbaren
Zählwerts
erzeugt und das Anfangsladesignal um die halbe Periodendauer des
Grundtaktsignals verzögert
als das erste Ladesignal evload und um eine ganze Periodendauer
des Grundtaktsignal verzögert
als das zweite Ladesignal odload ausgibt, und
– die zweite
Zähl- und
Verzögerungsschaltung
auf der Basis des Grundtaktsignals clk_hr flankengetriggert das
FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford um ein bestimmtes oder einstellbares
ganzzahliges Vielfaches der halben Taktperiode des Grundtaktsignals
clk_hr von dem Zeitpunkt des Empfangs des synchronisierten Rücksetzsignals
breset_syn verzögert
und phasenstarr zu dem ersten und zweiten Ladesignal evload und
odload ausgibt.
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2 stellt
ein Funktionsblockdiagramm des mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung übereinstimmenden
synchronen Signalgenerators dar, der allgemein durch die Bezugsziffer 2 bezeichnet
ist. Die in diesem synchronen Signalgenerator enthaltenen Einheiten,
nämlich
eine Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10,
eine zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung 11,
eine Taktsignalteiler-/Abschaltschaltung 12 und eine erste
Zähl- und
Verzögerungsschaltung 20 bilden
in der angegebenen Reihenfolge eine Hierarchie. Die Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10 empfängt ein
externes asynchrones Rücksetzsignal breset
und ein FIFO-Schreibtaktsignal clk_or_fifowr (siehe die obige Beschreibung
der 1) und auch das Grundtaktsignal clk_hr und ist
dafür eingerichtet, das
zugeführte
asynchrone Rücksetzsignal
breset mittels des FIFO-Schreibsignals clk_or_fifowr zu synchronisieren
und ein synchronisiertes Rücksetzsignal breset_syn
zu erzeugen. Dementsprechend erzeugt die Rücksetzsignalsynchronisier-/Verzögerungsschaltung 10 das
synchronisierte Rücksetzsignal breset_syn
mit der ersten nach dem asynchronen Rücksetzsignal breset ankommenden
Vorderflanke des FIFO-Schreibtaktsignals clk_or_fifowr, so dass das
synchronisierte Rücksetzsignal
breset_syn synchron zu dem Grundtaktsignal clk_hr ist und, bezogen
auf die Vorderflanke des FIFO-Schreibtaktsignals
clk_or_fifowr, um ein bestimmtes oder einstellbares ganzzahliges
Vielfaches einschließlich
Null der halben Taktimpulsperiode des Grundtaktsignals verzögert auftritt.
Wie erwähnt,
hat das FIFO-Schreibtaktsignal clk_or_fifowr in einem Fall ein Impulstastverhältnis von
1:2 und eine Periodizität
von vier Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals clk_hr.
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Die
zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung 11 wird
von dem Grundtaktsignal clk_hr getaktet, empfängt das synchronisierte Rücksetzsignal breset_syn
und erzeugt daraus das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford synchron
zum Grundtaktsignal clk_hr. Gleich wie das FIFO-Schreibtaktsignal
hat das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford in einem Fall ein Impulstastverhältnis von
1:2 und eine Periodizität von
vier Taktimpulsperioden des Grundtaktsignals clk_hr, und die zweite
Zähl- und
Verzögerungsschaltung 11 erzeugt
das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford mit einer um ein ganzzahliges
Vielfaches der halben Taktperiode des Grundtaktsignals clk_hr bezogen
auf die Phase des FIFO-Schreibtaktsignals clk_or_fifowr verzögerten Phase.
Ein Impulstastverhältnis
von 1:2 wird in einem Fall für
die Signals clk_or_fiford und clk_or_fifowr verwendet, wobei dieses
Tastverhältnis
in der Realität
nicht immer leicht und genau zu erzeugen ist.
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Die
erste Zähl-
und Verzögerungsschaltung 20 ist
von dem ersten Taktsignal clk_hr1, das von der Einheit 12 aus
dem Grundtaktsignal clk_hr mit identischer Frequenz und Phase abgeleitet
ist, flankengetriggert und empfängt
auch das synchronisierte Rücksetzsignal
breset_syn von der oben beschriebenen Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10.
Die erste Zähl- und Verzögerungsschaltung 20 enthält einen
synchronen n-Werte-Zähler
CTR 21, der in einem Fall ein 4-Werte-Zähler ist und der von der Vorderflanke
des ersten Taktsignals clk_hr1 zur Erzeugung eines Anfangsladesignals „load" bei einer bestimmten
oder einstellbaren Zählwert
getriggert wird, wobei dieses Anfangsladesignal load ein Impulstastverhältnis von
1:4 und eine Periodizität
von vier Taktzyklen des Grundtaktsignals hat. Die erste Zähl- und
Verzögerungsschaltung 20 enthält darüber hinaus
ein erstes Verzögerungs-Flipflop
FFI 22 und ein zweites Verzögerungs-Flipflop FFII 23.
FFI 22 empfängt
das Anfangsladesignal load von CTR 23 und gibt es, getriggert
von der Rückflanke
des ersten Taktsignals clk_hr1, bezogen auf das Anfangsladesignal
load verzögert
um die Hälfte
einer Taktimpulsperiode des ersten Taktsignals als das erste Ladesignal
evload aus. Das zweite Verzögerungs-Flipflop
FFII 23 ist stromabwärts
von dem ersten Flipflop FFI 22 angeordnet und gibt, getriggert von
der Vorderflanke des ersten Taktsignals clk_hr1, das zweite Ladesignal
odload, bezogen auf das erste Ladesignal evload, verzögert um
eine halbe Taktimpulsperiode aus.
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Wie
oben erwähnt,
ist der Zähler
CTR 21 ein n-Werte-Zähler,
in einem Fall ein 4-Werte-Zähler,
der, getriggert von der Vorderflanke des ersten Taktsignals Clk_hr1,
die Werte 0, 1, 2, 3, 0,... (oder 3, 2, 1, 0, 3, ...) zählt und
das Anfangsladesignal „load" an dem Ausgangsanschluss
ausgibt, wenn ein bestimmter Zählwert
erreicht ist. Z. B. kann dieser zum Anfangsladesignal „load" führende Zählwert der
Wert 0 sein. Wie zuvor erwähnt,
tritt für
ein anderes Frequenzverhältnis
von clk_hr und clk_or_fiford ein anderes Zählwertmaximum auf. Das Gesamtziel
besteht darin, für
jedes Datenpaket ein einzelnes Ladesignal unter Einhaltung bestimmter
anderer Grenzbedingungen zu erzeugen.
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Bezogen
auf 3, die (in 3 von oben nach
unten) ein Signalzeitdiagramm folgender Signale darstellt: erstes
Taktsignal clk_hr1, FIFO-Schreibtaktsignal clk_or_fifowr, asynchrones
Rücksetzsignal breset,
synchronisiertes Rücksetzsignal
breset_syn, FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford, geradzahliges/ungeradzahlices
Sendedatensignal D1_ev (1/8), D1_od (1/8), Anfangsladesignal load,
erstes Ladesignal evload und zweites Ladesignal odload, werden verschiedene
Optionen für
das Setzten oder Einstellen der zeitlichen Positionen:
- 1) des Anfangsladesignals load und damit auch des ersten Ladesignals
evload und des zweiten Ladesignals odload;
- 2) des synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn;
und
- 3) des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford,
die alle
phasenstarr zum ersten Taktsignal clk_hr1 erzeugt werden, gezeigt.
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Obwohl
es in den 3 und 4 so scheint,
hat das FIFO-Schreibtaktsignal
clk_or_fifowr im Allgemeinen keine feste Phasenbeziehung zu dem
Grundtaktsignal clk_hr und zur FIFO-Lesetaktdomäne.
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Als
erstes wird der obige Fall 1 beschrieben.
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Wie
erwähnt,
beginnt CTR 21 mit der Vorderflanke des synchronisierten
Rücksetzsignals breset_syn
das erste Taktsignal clk_hr1 zu zählen und kann zu diesem Zweck
auf einen bestimmten/einstellbaren Anfangszählwert durch das synchronisierte
Rücksetzsignal
breset_syn gesetzt werden. Da CTR 21 maximal vier Werte
zählen
kann, zählt
er vier Vorderflanken des ersten Taksignals clk_hr1 und beginnt
dann von Neuem. In 3 sind fünf Zeitpunkte t1, t2, t3, t4
und t5 gezeigt, die jeweils um die halbe Taktimpulsperiode T/2 des
ersten Taktsignals clk_hr1 verschoben sind. Wenn die Vorderflanke
des synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn
auftritt, z. B. zum Zeitpunkt t1, kann CTR 21 das Anfangsladesignal
load erstmals mit der nächsten
Vorderflanke des ersten Taktsignals clk_hr1, d. h. zum Zeitpunkt
t3, oder ebenso das Anfangsladesignal load zum Zeitpunkt der übernächsten Vorderflanke
des ersten Taktsignals clk_hr1 nach der Vorderflanke von berest_syn,
d. h. zum Zeitpunkt t5 ausgegeben. Dies bedeutet, dass abhängig vom Entwurf
oder von der Einstellung von CTR 21 für das Anfangsladesignal jeweils
mit einem zeitlichen Abstand von einer Periode T des ersten Taktsignals clk_hr1
vier zeitliche Positionen möglich
sind, von denen zwei mögliche
Positionen (siehe gestrichelte Linien) in 3 eingezeichnet
sind. Wie dargestellt, verzögert
dann FFI 22 dieses Anfangsladesignal um die halbe Taktimpulsperiode
T/2 und erzeugt das erste Ladesignal evload und dies wird dann erneut
durch FFII 23 um eine halbe Taktimpulsperiode T/2 des ersten
Taktsignals clk_hr1 verzögert
und liefert das zweite Ladesignal odload. Eine Schaltungsstruktur,
bei der CTR 21 das Anfangsladesignal load beim Zählwert „0" erzeugt, ist lediglich
beispielhaft. Alternativ kann CTR 21 durch das synchronisierte
Rücksetzsignal
breset_syn auf den anfänglichen
Zählwert 3 gesetzt
werden, und der die Erzeugung des Anfangs ladesignals load bestimmende
Zählwert
kann der Wert „1" sein. Andere Kombinationen
des Anfangszählswerts
und des Endzählwerts
des Zählers
CTR 21 sind auch möglich.
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Bezogen
auf den obigen Fall 2 stellt 3 die Option
dar, die zeitliche Position der Vorderflanke des synchronisierten
Rücksetzsignals
breset_syn in Bezug auf das FIFO-Schreibtaktsignal clk_or_fifowr durch
die Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10 einzustellen.
Wie 3 zeigt, kann die Rücksetzsignalsynchronisier-/Verzögerungsschaltung 10 die
zeitliche Position des synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn beispielsweise auf
die Zeitpunkte t1, t2, t3 setzen, d. h. in Schritten, deren Länge gleich
der halben Taktimpulsperiode des ersten Taktsignals clk_hr1 ist,
so dass CTR 21, wie zuvor, die zeitliche Position des Anfangsladesignals
load relativ zur zeitlichen Position des synchronisierten Rücksetzsignals
breset_syn erzeugen kann.
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Für den obigen
Fall 3 zeigt 3, dass die zweite Zähl- und
Verzögerungsschaltung 11 das FIFO-Lesetaktsignal
clk_or_fiford bezogen auf den Zeitpunkt t1 des Empfangs des mit
dem ersten Taktsignal clk_hr1 synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn um
eine Zeitdauer T1 verzögert,
die einem bestimmten oder einstellbaren ganzzahligen Vielfachen
der Hälfte
der Taktimpulsperiode T/2 des ersten Taktsignals clk_hr1 entspricht.
Beispielhaft zeigt 3 zwei mögliche Fälle, nämlich, dass die zeitliche Position
des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford
beispielhaft um 1,5 Taktperioden T von der Vorderflanke des synchronisierten
Rücksetzsignals
breset_syn verzögert
zu einem durch die Zeitdauer T1 dargestellten Zeitpunkt (mit einer
durchgezogenen Linie dargestellt) oder um 2,5 Taktperioden T von
der Vorderflanke des synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn verzögert, erzeugt
wird (siehe die gestrichelte Linie). Bei der Einstellung der zeitlichen
Position des FIFO-Lesetaktsignals
clk_or_fiford muss sichergestellt sein, dass es phasenstarr zum ersten
und zweiten Ladesignal evload und odload erzeugt und ausgegeben
wird.
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4 veranschaulicht
eine weitere Maßnahme
zur Einstellung der zeitlichen Position des Anfangsladesignals load
und des ersten und zweiten Ladesignals evload und odload durch die
erste Zähl- und
Verzögerungsschaltung 20,
d. h. in jedem Fall durch CTR 21, FFI 22 und FFII 23,
und in diesem Zusammenhang werden die Einstellungen der zeitlichen
Positionen des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford durch die zweite
Zähl- und
Verzögerungsschaltung 11 erläutert.
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Wie 4 zeigt,
ist die durch T1 gezeigte zeitliche Position des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford
durch die zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung 11 bezogen
auf die Vorderflanke des synchronisierten Rücksetzsignals breset_syn um
die halbe Taktimpulsperiode T/2 des ersten Taktsignals clk_hr1 verzögert. Falls
nun in Betracht gezogen oder festgelegt wird, dass die durch den
ersten FIFO-Lesetaktimpuls direkt aus dem FIFO (vergleiche 1) ausgelesenen
Sendedaten ungültig
sind, können
die zeitlichen Positionen des Anfangsladesignals load, des ersten
Ladesignals evload und des zweiten Ladesignals odload so, wie es
in 4 gezeigt ist, um bestimmte zeitliche Anforderungen
zu erfüllen,
durch die erste Zähl-
und Verzögerungsschaltung 20,
d. h. durch CTR 21 so gelegt werden, dass die zeitlichen Positionen
der zuerst nach dem synchronisierten Rücksetzsignal breset_syn erzeugten
Signale load, evload und odload um einen vollen Zyklus des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford
verzögert
sind. Dies kann, wie oben beschrieben, durch eine entsprechende
Einstellung des Anfangszählwerts
des Zählers
CTR 21 erreicht werden. Als Ergebnis haben das FIFO-Lesetaktsignal
clk_or_fiford und das erste und zweite Ladesignal evload und odload
zueinander die korrekte Position und halten die erforderlichen zeitlichen
Beziehungen zu dem geradzahligen und ungeradzahligen Teil D1_ev
und D1_od des Sendedatensignals ein.
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Wieder
bezogen auf 2 dient der zusätzliche
Schaltungsblock 12, der das erste Taktsignal clk_hr1 und
das zweite Taktsignal clk_hr2 ausgibt, dazu letzteres auf ein externes
Abschaltsignal txfreeze abzuschalten.
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Die
zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung 11 kann
ein externes statisches Einstellsignal chg_fiford empfangen, durch
das ein interner Zähler der
zweiten Zähl-
und Verzögerungsschaltung 11 und damit,
wie oben diskutiert, die zeitliche Position des FIFO-Lesetaktsignals
clk_or_fiford eingestellt werden können. Zusätzlich soll auch erwähnt werden, dass
die vom vorliegenden synchronen Signalgenerator erzeugten und ausgegebenen
Signale, d. h. das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford, das erste
und zweite Ladesignal evload und odload und das erste und zweite
Taktsignal clk_hr1 und clk_hr2 jeweils Ein-Bit-Signale sind. Diese Signale können bei
einer alternativen Realisierung auch als differentielle Signale
ausgegeben werden.
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Wie
einleitend erwähnt,
ist der oben, bezogen auf die 2 bis 4,
beschriebene synchrone Signalgenerator für eine Anwendung in einem synchronen
Parallel/Serien-Wandler 1 entworfen worden, wie er einleitend
bezogen auf 1 beschrieben ist. Um verschiedenen
Zeitbedingungen eines mit einem derartigen synchronen Parallel/Serien-Wandler
und einem erfindungsgemäßen Synchron-
und Signalgenerator ausgerüsteten
Halbleiterspeicherchips und Halbleitersystems Rechnung zu tragen,
weisen die erste und die zweite Zähl- und Verzögerungsschaltung 20 und 21 und
die Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10 dieses
synchronen Signalgenerators Mittel zur Einstellung/Festlegung der
zeitlichen Positionen des ersten und zweiten Ladesignals evload
und odload und des FIFO-Lesetaktsignals clk_or_fiford bezogen auf
das mit dem ersten Taktsignal clk_hr1 synchronisierte Rücksetzsignal
breset_syn auf, dessen zeitliche Position wiederum bezogen auf die
Position des FIFO-Schreibtaktsignals clk_or_fifowr durch die Rücksetzsignalsynchronisier-
und -verzögerungsschaltung 10 eingestellt
und/oder abgeglichen werden kann. Da die Rücksetzsignalsynchronisier-/Verzögerungsschaltung 10 und
die erste und zweite Zähl-
und Verzögerungsschaltung 20 und 11 eine
Unterhierarchie bilden, den beiden letzteren das synchronisierte
Rücksetzsignal
breset_syn angelegt und sie durch das Grundtaktsignal clk_hr oder
das von ihm abgeleitete erste Taktsignal clk_hr1 flankengetriggert
sind, ist in jedem Fall die korrekte relative zeitliche Positionierung
des ersten und zweiten Ladesignals evload und odload bezogen auf
das FIFO-Lesetaktsignal clk_or_fiford sichergestellt.
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Wegen
ihrer hohen Geschwindigkeit haben die Ladesignale evload und odload
sehr strenge Zeitbedingungen, die sie einhalten müssen. Grundsätzlich lässt sich
dies sehr genau durchführen,
wenn die Generatorblöcke
der aufeinander abgestimmten Signale identisch und sehr klein sind.
Die Verwendung zweier identischer Flipflop-Schaltungen FFII 22 und FFII 23 trägt zu diesen
Anpassungsanforderungen bei.
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Obwohl
hier spezifische Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben sind, werden die auf diesem Gebiet durchschnittlich
erfahrenen Fachleute erkennen, dass die beschriebenen und dargestellten
speziellen Ausführungsbeispiele
durch eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Realisierungen
ersetzt werden können,
ohne dass vom Umfang dieser Erfindung abgewichen wird. Diese Anmeldung
soll jegliche Anpassung oder Variation der hier diskutierten speziellen
Ausführungsbeispiele umfassen.
Deshalb ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die
Patentansprüche
und ihre Äquivalente
beschränkt
ist.