DE102012006888A1

DE102012006888A1 - Tastverhältniskorrektur

Info

Publication number: DE102012006888A1
Application number: DE102012006888A
Authority: DE
Inventors: Mehmet T. Ozgun; Chi Zhang; See Taur Lee
Original assignee: Icera LLC
Current assignee: Nvidia Technology UK Ltd
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2012-10-11
Also published as: GB201205981D0; GB2489808B; US8384457B2; US20120256669A1; GB2489808A

Abstract

Verfahren und Schaltung zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert, wobei die Schaltung eine Reihe aus mindestens zwei Invertern aufweist, die in Reihe angeordnet sind, wobei ein erster Inverter der Reihe aus Invertern ausgebildet ist, das Eingangssignal zu empfangen, und wobei ein letzter Inverter der Reihe aus Invertern ausgebildet ist, ein Ausgangssignal auszugeben, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal besitzt, wobei das Ausgangssignal eine eingestellte Version des Eingangssignals ist. Die Schaltung umfasst ferner eine Rückkopplungsschaltung, die ausgebildet ist, das Ausgangssignal zu empfangen. Die Rückkopplungsschaltung umfasst eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Referenzsignal, das den Sollwert angibt, und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal. Die Rückkopplungsschaltung umfasst ferner eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Rückkopplungssignals zur Einstellung der Betriebsbedingungen mindestens eines der Inverter der Reihe aus Invertern derart, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf den Sollwert gesteuert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Tastverhältniskorrektur. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung des Tastverhältnisses eines Signals in Richtung auf einen Sollwert bzw. gewünschten Wert.
Hintergrund
Oszillierende Signale werden in vielen elektronischen Systemen für viele unterschiedliche Zwecke verwendet. Beispielsweise kann ein. oszillierendes Signal als ein Taktsignal in einem elektronischen System für die korrekte Zeitsteuerung von Aktionen des Systems (beispielsweise zum Synchronisieren von Operationen des Systems) verwendet werden. Oszillierende Signale können auch für andere Zwecke verwendet werden. In digitalen Schaltungen wechselt ein oszillierendes Taktsignal zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel und zumindest einige der Übergänge erfolgen in regelmäßigen Intervallen, um ein regelmäßiges Taktsignal bereitzustellen. Das oszillierende Signal besitzt einen Tastgrad bzw. ein Tastverhältnis, der bzw. das durch die Zeitdauer gegeben ist, in welchem das Signal einen hohen Wert besitzt. Beispielsweise hat ein Taktsignal ein Tastverhältnis von 50%, wenn das Taktsignal während der Hälfte der Taktperiode einen hohen Wert hat und das Taktsignal während der anderen Hälfte der Taktperiode einen niedrigen Wert besitzt. Wenn ein Taktsignal ein Tastverhältnis von mehr als 50% aufweist, dann besitzt das Taktsignal einem hohen Pegel für mehr als die Hälfte der Taktperiode, und das Taktsignal besitzt einen niedrigen Pegel für weniger als die Hälfte der Taktperiode. Wenn im Gegensatz dazu ein Taktsignal ein Tastverhältnis von weniger als 50% aufweist, dann besitzt das Taktsignal für weniger als die Hälfte der Taktperiode einen hohen Pegel und das Taktsignal besitzt für mehr als die Hälfte der Taktperiode einen niedrigen Pegel.
Es ist häufig wünschenswert, ein Taktsignal zu haben, das ein Tastverhältnis von 50% besitzt. Bei einem Tastverhältnis von 50% erfolgt jeder Übergang in dem Taktsignal in einem regelmäßigen Zeitintervall nachfolgend zu dem vorhergehenden Übergang. Dies ermöglicht es einer Schaltung, die von dem Taktsignal angesteuert wird, sowohl die ansteigende Flanke als auch die abfallende Flanke des Taktsignals zu nutzen, um synchrone Schaltungen anzusteuern bzw. zu triggern, so dass eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erreicht wird.
Ein lokaler Oszillator kann ein oszillierendes Signal für die Verwendung in einem elektronischen System erzeugen. Aus vielerlei Gründen hat das von dem lokalen Oszillator erzeugte Signal unter Umständen kein Tastverhältnis von 50%. Beispielsweise können viele Anpassungen in Komponenten des lokalen Oszillators zu einem Tastverhältnis des oszillierenden Signals führen, das sich von 50% unterscheidet. Daher kann eine Tastverhältniskorrekturschaltung verwendet werden, um das Tastverhältnis des von dem lokalen Oszillator erzeugten Signals zu korrigieren, bevor das oszillierende Signal im Rest des elektronischen Systems. verwendet wird.
Die in 1 gezeigte Schaltung 100 fungiert als ein Puffer, um ein lokales Oszillator-Signal (LO), beispielsweise für Mischereinrichtungen, mit vollem Spannungshub zu erzeugen. Im Allgemeinen kann die LO-Schaltung auf einem Chip weit weg von den Mischern angeordnet sein, so dass eine Abschwächung des LO-Signals, das den Menschen zugeleitet ist, hervorgerufen werden kann. Die Schaltung 100 stellt ferner eine innere Tastverhältniskorrektur bereit, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Die Schaltung 100 umfasst eine Eingangsleitung 102 für den Empfang eines Eingangssignals von einem lokalen Oszillator (LO-IN) und eine Ausgangsleitung 104 zum Ausgeben eines eingestellten Signals (LO-OUT). Das Ausgangssignal hat die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal, jedoch kann gegebenenfalls das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Bezug auf das Eingangssignal eingestellt sein. Die Schaltung 100 umfasst ferner einen Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106, einen ersten Inverter 108, einen zweiten Inverter 110 und einen Widerstand 112. Die Eingangsleitung 102 ist mit einem Eingang des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 verbunden. Ein Ausgang des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 ist mit einem Dateneingang des ersten Inverters 108 verbunden. Ein Ausgang des ersten Inverters 108 ist mit einem Dateneingang des zweiten Inverters 110 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Inverters 110 ist mit der Ausgangsleitung 104 verbunden. Der Ausgang des ersten Inverters 108 ist mit dem Dateneingang des ersten Inverters 108 über den Widerstand 112 verbunden. Der erste und der zweite Inverter 108 und 110 sind mit einer Versorgungsspannung und einer Massespannung verbunden. Die Massespannung ist auch mit der Ausgangsleitung 104 über einen Kopplungskondensator verbunden, wie dies in 1 gezeigt ist.
Beim Betrieb wird ein Eingangssignal von dem lokalen Oszillator auf der Eingangsleitung 102 empfangen und an den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 weitergeleitet. Der Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 ermöglicht, dass die Wechselspannungskomponenten des Eingangssignals zum Rest der Schaltung 100 weitergeleitet werden, während Gleichspannungsanteile des Eingangssignals abgeblockt werden. Auf diese Weise wird die Gleichvorspannung des Eingangssignals vom Rest der Schaltung 100 abgetrennt. Das Eingangssignal läuft dann von dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 zu dem Dateneingang des ersten Inverters 108. Das Ausgangssignal des ersten Inverters 108 ist das Inverse der Daten, die dem ersten Inverter 108 eingespeist werden. Wenn daher der Wert des Eingangssignals an dem Dateneingang des ersten Inverters 108 hoch bzw. auf hohem Pegel ist, dann ist der Wert des Ausgangssignals des ersten Inverters 18 niedrig bzw. auf niedrigem Pegel. Wenn in ähnlicher Weise der Wert des Eingangssignals an dem Dateneingang des ersten Inverters 108 niedrig ist, dann ist der Wert des Ausgangssignals des ersten Inverters 108 hoch. Das Ausgangssignal des ersten Inverters 108 wird, auf den Eingang des ersten Inverters 108 über den Widerstand 112 zurückgespeist. Das Ergebnis dieser Widerstandsrückkopplung wird detaillierter nachfolgend mit Bezug zu den 3a und 3b erläutert. Das Signal läuft von dem ersten Inverter 108 zu dem zweiten Inverter 110, in welchem das Signal erneut invertiert und zu der Ausgangsleitung 104 weitergeleitet wird. Daher besitzt das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 104 die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal auf der Eingangsleitung 102 und weist auch die gleiche Polarität auf (d. h. es liegt eine gerade Anzahl an Invertern vor – in diesem Falle zwei).
2 zeigt ein Schaltbild eines CMOS-Inverters 200, der in der Schaltung 100 als die Inverter 108 und 110 verwendet werden kann. Der Fachmann erkennt, dass der erste und der zweite Inverter 108 und 110 als eine beliebige andere geeignete Art an Inverter anstelle eines CMOS-Inverters eingerichtet werden können. Der CMOS-Inverter 200 enthält eine Versorgungsleitung 202, die mit einer Versorgungsspannung verbunden ist, eine Masseleitung 204, die mit einer Massespannung verbunden ist, eine Dateneingangsleitung 206 zum Empfang eines Eingangssignals, eine Ausgangsleitung 208 zum Ausgeben eines Ausgangssignals, einen PMOS-Transistor 210 und einen NMOS-Transistor 212. Das Eingangssignal wird auf der Dateneingangsleitung 206 empfangen und zu dem Gate des PMOS-Transistors 210 sowie zu dem Gate des NMOS-Transistors 212 geleitet. Das Draingebiet des PMOS-Transistors 210 und des NMOS-Transistors 212 sind mit der Ausgangsleitung 208 verbunden. Die Versorgungsleitung 202 liefert eine positive Spannung (Vdd) an den Sourceanschluss des PMOS-Transistors 210. Die Masseleitung 204 liefert eine Massespannung (Gnd) an den Sourceanschluss des NMOS-Transistors 212. Wenn das Eingangssignal hoch ist bzw. auf hohem Pegel liegt, fließt Strom durch den NMOS-Transistor 212 aber nicht durch den PMOS-Transistor 210, so dass das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 208 auf einen hohen Wert gebracht wird.
Die Schaltung 100 bietet eine gewisse Tastverhältniskorrektur des Eingangssignals, wie dies mit Bezug zu den 3a und 3b beschrieben ist. 3a und 3b zeigen den Wert (d. h. den Spannungspegel) des Signals als Funktion der Zeit. Die Versorgungsspannung VDD ist auf hohem Pegel und die Massespannung GND ist auf tiefem Pegel gezeigt. Die Versorgungsspannung (VDD) und die Massespannung (GND) sind den Invertern 108 und 110 zugeleitet. Die Linie 302 zeigt den Wert des Eingangssignals, wenn es auf der Eingangsleitung 102 anliegt, bevor der Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 erreicht ist. Die Linie 304 zeigt den Wert des Eingangssignals, wenn es den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 durchlaufen hat. Wie zuvor beschrieben ist, trennt der Wechselspannungs-Kopplungskondensator die Gleichspannung des Eingangssignals vom Rest der Schaltung 100 ab, und das ist der Grund, warum sich der Gleichspannungswert des Eingangssignals nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 ändern kann, aber die Wechselspannungskomponenten des Eingangssignals sich aufgrund des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 nicht wesentlich ändern. Die Linie 306 zeigt den Schaltpunkt des zweiten Inverters 110. Der Schaltpunkt ist der Spannungspegel, bei welchem der zweite Inverter 110 einen Übergangsbereich besitzt zwischen dem Erkennen, dass das Eingangssignal einen hohen Wert besitzt, und zwischen dem Erkennen, dass das Eingangssignal einen tiefen Wert hat. Aus den 3a und 3b erkennt man, dass der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 bei der Hälfte der Versorgungsspannung VDD liegt. Die Linie 308 zeigt den Schaltpunkt des ersten Inverters 108 (d. h. die Gleichspannungen am Eingang und am Ausgang des ersten Inverters 108) aufgrund der Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112. Zur Vereinfachung ist in den in den 3a und 3b gezeigten Graphen angenommen, dass keine Abschwächung des Eingangssignals aufgrund des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 vorliegt (beispielsweise Eingangskapazität null).
3a zeigt ein fehlerbehaftetes Eingangssignal (als Linie 302), das in der Signalkette, die in 1 gezeigt ist, von einem lokalen Oszillator empfangen wird. Das Eingangssignal ist fehlerbehaftet in dem Sinne, dass das Tastverhältnis des Eingangssignals kleiner als 50% ist. Dies kann man in 3a dadurch erkennen, dass t1H (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 302 auf einem hohen Logikpegel ist) kleiner ist als t1L (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 302 auf einem tiefen Logikpegel liegt). Der Gleichspannungsarbeitspunkt nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 (durch die Linie 308 gezeigt) ist durch die Widerstandrückkopplung über den Widerstand 112 und den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 festgelegt. Da t1H tiefer liegt als t1L, ist die Einschaltzeit für den PMOS-Transistor 210 des ersten Inverters 108 länger als die Einschaltzeit des NMOS-Transistors 212. Daher besitzt der Ausgang des ersten Inverters 108 einen hohen Wert über eine längere Zeitdauer hinweg im Vergleich zu einem niedrigen Wert. Aufgrund der Rückkopplung über den Widerstand 112 verschiebt dies die gesamte Signalform des Eingangssignals am Eingang des ersten Inverters 108, wie dies durch die Linie 304 gezeigt ist, nach oben (im Vergleich zu Linie 302), wie dies in 3a gezeigt ist. Anders ausgedrückt, der Gleichspannungsarbeitspunkt oder Schaltpunkt des Eingangssignals im ersten Inverter 108 wird angehoben (wie dies durch die Linie 308 gezeigt ist). Andererseits ändert sich der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 nicht, wie dies durch die Linie 306 gezeigt ist. Aus 3a ist ersichtlich, dass das Ausgangssignal für die Zeitdauer t2H einen hohen Wert besitzt und das Ausgangssignal für eine Zeitdauer t2L einen tiefen bzw. niedrigen Wert besitzt. Ferner erkennt man, dass in der in 3a gezeigten Situation das Tastverhältnis des Ausgangssignals größer ist als das Tastverhältnis des Eingangssignals. Anders ausgedrückt, wenn das Tastverhältnis des Eingangssignals kleiner als 50% ist, dann ist das Tastverhältnis des Ausgangssignals größer als das Tastverhältnis des Eingangssignals, d. h. t2H / t2L > t1H / t1L .
3b zeigt ein fehlerbehaftetes Eingangssignal (als Linie 302), das auf der Signalkette, die in 1 gezeigt ist, von dem lokalen Oszillators empfangen wird. Das Eingangssignal ist nicht perfekt bzw. fehlerhaft in dem Sinne, dass das Tastverhältnis des Eingangssignals größer als 50% ist. Dies kann man in 3b daran sehen, dass t1H (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 302 auf einem hohen Logikpegel ist) größer ist als t1L (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 302 auf einem tiefen Logikpegel ist). Der Gleichspannungsarbeitspunkt nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 (wie dies durch die Linie 308 gezeigt ist) ist durch die Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 und durch den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 festgelegt. Da t1H größer ist als t1L, ist die Einschaltzeit für den PMOS-Transistor 210 des ersten Inverters 108 kleiner als die Einschaltzeit des NMOS-Transistors 212. Daher besitzt das Ausgangssignal des ersten Inverters 108 einen hohen Wert über eine kürzere Zeitdauer hinweg im Vergleich zu dem niedrigen Wert. Aufgrund der Rückkopplung über den Widerstand 112 wird dadurch die gesamte Signalform des Eingangssignals an dem Eingang des ersten Inverters 108, was durch die Linie 304 gezeigt ist, nach unten verschoben (relativ zu der Linie 302), wie dies in 3b gezeigt ist. Anders ausgedrückt, der Gleichspannungsarbeitspunkt oder Schaltpunkt des Eingangssignals in dem ersten Inverter 108 ist herabgesetzt (wie dies durch die Linie 308 gezeigt ist). Andererseits ist der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 nicht geändert, wie dies durch die Linie 306 gezeigt ist. Man erkennt in 3b, dass das Ausgangssignal für die Zeitdauer t2H einen hohen Wert besitzt, und für eine Zeitdauer t2L besitzt das Ausgangssignal einen niedrigen Wert. Ferner erkennt man, dass in der in 3b gezeigten Situation das Tastverhältnis des Ausgangssignals kleiner ist als das Tastverhältnis des Eingangssignals. Anders ausgedrückt, wenn das Tastverhältnis des Eingangssignals größer als 50% ist, dann ist das Tastverhältnis des Ausgangssignals kleiner als das Tastverhältnis des Eingangssignals, d. h. t2H / t2L < t1H / t1L
Man erkennt daher, dass die Schaltung 100 eine gewisse innere Tastverhältniskorrektur aufgrund des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 und eine vom Tastverhältnis abhängige Betriebsgleichspannung am Eingang des ersten Inverters 108 (die durch die Widerstandsrückkopplung bereitgestellt ist) besitzt. Jedoch ist die innere Korrektur der Schaltung 100 nicht immer ausreichend, um die gesamte Fehlanpassung des Tastverhältnisses zu korrigieren. Dies kann man in den 3a und 3b erkennen, da dort, obwohl das Tastverhältnis verbessert ist (im Vergleich zu dem Eingangssignal), das Tastverhältnis des Ausgangssignals weiterhin nicht gleich 50% in den in den 3a und 3b gezeigten Beispielen ist. Ferner ist die Schaltung 100 unflexibel in dem Sinne, dass sie lediglich das Tastverhältnis des Eingangssignals in Richtung 50% einstellt. Wenn daher ein Tastverhältnis, das nicht 50% ist, für das Eingangssignal gewünscht ist, dann ist die Schaltung 100 möglicherweise nicht für die Einstellung des Tastverhältnisses des Eingangssignals auf das gewünschte Tastverhältnis geeignet.
Überblick
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Schaltung zur Steuerung des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert hin bereitgestellt, wobei die Schaltung umfasst: eine Reihe aus mindestens zwei Invertern, die in Reihe angeordnet sind, wobei ein erster Inverter der Reihe aus Invertern angeordnet bzw. ausgebildet ist, das Eingangssignal zu empfangen, und wobei ein letzter Inverter der Reihe aus Invertern angeordnet bzw. ausgebildet ist, ein Ausgangssignal mit der gleichen Frequenz wie das Eingangssignal auszugeben, wobei das Ausgangssignal eine eingestellte Version des Eingangssignals ist; und eine Rückkopplungsschaltung, die angeordnet bzw. ausgebildet ist, das Ausgangssignal zu empfangen, wobei die Rückkopplungsschaltung umfasst: eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Referenzsignal, das den. Sollwert angibt, und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal, und eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Rückkopplungssignals zur Einstellung der Betriebsbedingungen mindestens eines der Inverter aus der Reihe aus Invertern derart, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf den Sollwert gesteuert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen des Eingangssignals an einem ersten Inverter einer Reihe aus mindestens zwei Invertern, die in Reihe angeordnet sind; Ausgeben eines Ausgangssignals, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal besitzt, aus einem letzten Inverter der Reihe aus Invertern, wobei das Ausgangssignal eine eingestellte Version des Eingangssignals ist; Empfangen des Ausgangssignals an einer Rückkopplungsschaltung; Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Referenzsignal, das den Sollwert angibt, in der Rückkopplungsschaltung; wobei die Rückkopplungsschaltung ein Rückkopplungssignal auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal erzeugt; und Zuführen des Rückkopplungssignals zur Einstellung der Betriebsbedingungen mindestens eines der Inverter der Reihe aus Invertern derart, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf den Sollwert gesteuert wird.
In einigen Ausführungsformen wird ein System bereitgestellt, um ein oszillierendes Signal zu erzeugen, wobei das System umfasst: einen Oszillator zum Erzeugen eines oszillierenden Signals; und eine Schaltung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zum Steuern des Tastverhältnisses des oszillierenden Signals, das von dem Oszillator erzeugt ist, in Richtung auf einen Sollwert, wobei das System so ausgebildet ist, dass das von dem Oszillator erzeugte oszillierende Signal der Schaltung eingespeist ist.
Da das Rückkopplungssignal auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal erzeugt wird, kann das Tastverhältnis zuverlässig in Richtung auf ein gewünschtes Tastverhältnis gesteuert werden. Beispielsweise wird in bevorzugten Ausführungsformen das Rückkopplungssignal auf der Grundlage des Integrals (über die Zeit) der Differenz zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal erzeugt. Durch Änderung des Referenzsignals kann das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf unterschiedliche Sollwerte (d. h. Werte, die sich von 50% unterscheiden) gesteuert werden. In diesem Sinne kann die Schaltung programmierbar sein, um das Tastverhältnis des Eingangssignals in Richtung auf gewünschte Tastverhältnisse hin zu steuern. Ferner erlauben es bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, dass vorteilhafter Weise eine weitere Einstellung des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert vorgenommen werden kann, als dies bei der zuvor beschriebenen Schaltung 100 der Fall ist. Dies wird durch die Verwendung der Rückkopplungsschaltung erreicht. Die Möglichkeit der Steuerung des Tastverhältnisses des Eingangssignals über einen breiten Bereich an Tastverhältnissen ist für viele Arten von Signalen, beispielsweise für Taktsignale, vorteilhaft. Die Schaltung in bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht es, dass das Tastverhältnis des Signals in genauer Weise gesteuert wird. Ferner ermöglicht es die Schaltung der bevorzugten Ausführungsformen, dass das Signal mit einem weniger genau definierten Tastverhältnis erzeugt werden kann (was gegebenenfalls einfacher zu implementieren ist), da die Schaltung größere Fehler im Tastverhältnis korrigieren kann.
Ausführungsformen der Erfindung stellen vorteilhafter Weise eine automatische Tastverhältnis-Korrekturschleife bereit, um die Fehlanpassung im Tastverhältnis eines Eingangssignals, etwa eines lokalen Oszillatorsignals, zu korrigieren. Die Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals kann in vielen unterschiedlichen Systemen eingesetzt werden. Beispielsweise sind Ausführungsformen der Erfindung in Hochfrequenz-(HF) Sendern und/oder HF-Empfängern eingesetzt. In einigen Ausführungsformen wird das Signal in einer Architektur eingerichtet, in der ein IQ-(d. h. ein ”in-Phase” und ein ”Quadratur-Phase”-) Signalpaar verwendet wird, und in diesen Ausführungsformen wird die IQ-Fehlanpassung des Signals sowohl in einem Empfänger als auch in einem Sender des Signals aufgrund der Korrektur des Tastverhältnisses reduziert. Dies verringert die Anforderungen für nachgeordnete IQ-Kalibriervorgänge im Empfänger und Sender.
Ferner kann die Korrektur des Tastverhältnisses zu einer Entspannung im Hinblick auf die IIP2-(Intermodulationsschnittpunkt zweiter Ordnung) Anforderungen an einen HF-Empfänger, der ein Signal empfängt, führen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da die IIP2-Anforderung eines HF-Empfängers einer der wesentlichen Knackpunkte bei der Gestaltung eines Empfängers für Signale im Bereich von null bis zur Zwischenfrequenz (ZF) ist. Daher kann die hierin beschriebene Schaltung zur Steuerung des Tastverhältnisses eines Signals vorteilhaft in einem Funksender eingesetzt werden, wobei insbesondere die IQ-Fehlanpassung und die IIP2-Anforderungen wesentliche Leistungskriterien sind.
Ferner bieten bevorzugte Ausführungsformen eine Schaltung mit geringen Kosten, geringer Leistungsaufnahme und kleinem Rauschen, um das Tastverhältnis eines Eingangssignals zu steuern. Die Tastverhältnis-Korrekturschleife mit geringem Rauschen und geringer Leistungsaufnahme der bevorzugten Ausführungsformen kann in Sendern eingerichtet werden, um die Tastverhältnisschwankungen eines von einem lokalen Oszillator (LO) erzeugten Signals zu korrigieren.
Vorzugsweise umfasst die Schaltung auch einen Kopplungskondensator, wobei der erste Inverter der Reihe aus Invertern ausgebildet ist, das Eingangssignal über den Kopplungskondensator zu empfangen. Der Kopplungskondensator macht es möglich, dass der Gleichspannungsanteil des Eingangssignals von dem ersten Inverter abgetrennt wird.
Ferner kann die Schaltung eine Schalteinrichtung aufweisen, um die Rückkopplungsschaltung an die Reihe aus Invertern anzukoppeln oder von dieser abzukoppeln. Dies macht es möglich, dass die Rückkopplungsschaltung eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Bestimmung, ob die Rückkopplungsschaltung eine gewünschte Wirkung auf das Eingangssignal ausübt.
Die Zufuhreinrichtung ist ausgebildet, das Rückkopplungssignal dem mindestens einen der Inverter zuzuführen, um damit den Gleichspannungswert des Eingangssignals, das an dem mindestens einen der Inverter empfangen wird, einzustellen. Alternativ kann der mindestens eine der Inverter an einen Massespannungsanschluss über einen Transistor und einen Widerstand, die parallel geschaltet sind, angeschlossen werden, und die Zufuhreinrichtung ist angeordnet bzw. ausgebildet, das Rückkopplungssignal dem Gate des Transistors zuzuführen derart, dass das Rückkopplungssignal den Widerstandswert zwischen dem mindestens einen der Inverter und dem Massespannungsanschluss einstellt. In einer weiteren Alternative ist die Zufuhreinrichtung ausgebildet, das Rückkopplungssignal einem Sourcespannungseingang des mindestens einen der Inverter so zuzuführen, dass das Rückkopplungssignal die dem mindestens einen der Inverter zugeführte Sourcespannung einstellt. Als eine weitere Alternative kann die Vergleichseinrichtung eine Steuerlogik aufweisen, um das Rückkopplungssignal zu erzeugen, wobei die Zufuhreinrichtung ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal dem mindestens einen der Inverter zuzuführen, wobei das Rückkopplungssignal Befehle zum Einstellen der Eigenschaften mindestens eines Transistors in dem mindestens einen der Inverter umfasst, um damit die Betriebsbedingungen des mindestens einen der Inverter einzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zur Darstellung, wie diese umgesetzt werden kann, wird nunmehr beispielhaft auf die folgenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
1 ein Schaltbild einer konventionellen Tastverhältniskorrekturschaltung ist;
2 ein Schaltbild eines konventionellen CMOS-Inverters ist;
3a den Wert eines Signals in der Schaltung aus 1 als Funktion der Zeit in einer ersten Situation zeigt;
3b den Wert eines Signals in der Schaltung aus 1 als Funktion der Zeit in einer zweiten Situation zeigt;
4 ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist;
5 ein Flussdiagramm für einen Prozess zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist;
6a den Wert eines Signals in der Schaltung aus 4 als Funktion der Zeit in einer ersten Situation zeigt;
6b den Wert eines Signals in der Schaltung aus 4 als Funktion der Zeit in einer zweiten Situation zeigt;
7 ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
8 ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
9 ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
10 ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform ist; und
11 eine schematische Darstellung eines Systems zur Steuerung des Tastverhältnisses eines lokalen Oszillatorsignals gemäß einer Ausführungsform ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Es werden nunmehr lediglich beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Mit Bezug zu 4 ist eine Schaltung 400 zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert hin beschrieben. Die Schaltung 400 umfasst die Elemente der Schaltung 100, die zuvor beschrieben ist, und entsprechende Bezugszeichen sind daher in 4 angegeben, um Elemente zu benennen, die jenen der Schaltung 100, die zuvor beschrieben ist, entsprechen. Insbesondere umfasst Schaltung 400 die Eingangsleitung 102 zum Empfang eines Eingangssignals, eine Ausgangsleitung 104 zum Ausgeben eines Ausgangssignals, den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106, den ersten und den zweiten Inverter 108 und 110 und den Widerstand 112, die in der gleichen Weise angeordnet bzw. ausgebildet sind, wie sie in Schaltung 100, die zuvor beschrieben ist, ausgebildet sind.
Schaltung 400 umfasst ferner eine Rückkopplungsschaltung, die einen Integrierer 402, ein Referenzsignalgenerator 404, einen zweiten Widerstand 406, einen zweiten Wechselspannungs-Kopplungskondensator 408, einen dritten Widerstand 410, einen ersten Schalter 412 und einen zweiten Schalter 414 aufweist. Der Integrierer 402 ist angeordnet bzw. ausgebildet, das Ausgangssignal an einem Eingang für negative Daten bzw. negativen Dateneingang aus der Ausgangsleitung 104 über den Widerstand 406 zu empfangen. Der Integrierer 402 ist ausgebildet, eine Referenzsignal an einem Eingang für positive Daten bzw. einem positiven Dateneingang von dem Referenzsignalgenerator 404 zu empfangen. Der Integrierer 402 ist mit einer Sourcespannung über den Schalter 414 verbunden. Der Integrierer 402 ist mit einer Massespannung verbunden. Der Ausgang des Integrierers 402 ist mit dem Eingang des ersten Inverters 108 über den Schalter 412 und den Widerstand 410 gekoppelt. Der Kondensator 413 stellt eine kapazitive Nebenlast bereit, die die hohen Frequenzen im Rückkopplungssignal herausfiltert, wodurch die Bandbreite des Integrierers 402 begrenzt wird. Der Ausgang des Integrierers 402 ist ferner mit dem Eingang für negative Daten des Integrierers 402 über den Kondensator 408 verbunden, um eine kapazitive Rückkopplung für den Integrierer 402 bereitzustellen. Die kapazitive Rückkopplung ermöglicht es zusammen mit dem Widerstand 406, dass der Integrierer 402 einen geeigneten Vorgang zum Integrieren der Spannung ausführt.
Ein Verfahren zum Betreiben der Schaltung 400 ist mit Bezug zu dem Flussdiagramm der 5 beschrieben. Im Schritt S502 wird das Eingangssignal am ersten Inverter 108 über den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 empfangen. Wie zuvor mit Bezug zur Schaltung 100 beschrieben ist, trennt der Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 die Gleichspannung des Eingangssignals vom Rest der Schaltung 400 ab. Dadurch kann der Gleichspannungsarbeitspunkt des Eingangs des ersten Inverters 108 unabhängig von dem Gleichspannungsanteil in dem Eingangssignal auf der Leitung 102 eingestellt werden.
Im Schritt S504 durchläuft das Signal die Inverter 108 und 110 und wird von dem zweiten Inverter 110 an die Ausgangsleitung 104 ausgegeben in der gleichen Weise, wie dies auch zuvor in Bezug auf Schaltung 100 beschrieben ist. Das Ausgangssignal wird auch von dem zweiten Inverter 110 an den Eingang für negative Daten des Integrierers 402 über den Widerstand 406 weitergeleitet.
Der Referenzsignalgenerator 404 erzeugt ein Referenzsignal, das dem Eingang für positive Daten des Integrierers 402 so zugeführt wird, dass im Schritt S506 der Integrierer 402 das Ausgangssignal mit dem Referenzsignal vergleichen kann. Das Referenzsignal ist ein Gleichspannungssignal. Der Referenzsignalgenerator 404 kann das Referenzsignal variieren (wie dies durch den Pfeil durch den Referenzsignalgenerator 404, der in 4 gezeigt ist, angegeben ist). Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ist das Referenzsignal indikativ für dasjenige gewünschte Tastverhältnis, auf das hin das Tastverhältnis des Eingangssignals durch die Schaltung 400 einzustellen ist. Beispielsweise kann das Referenzsignal, das von dem Referenzsignalgenerator 404 erzeugt wird, gleich sein dem Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110, so dass das Tastverhältnis des Eingangssignals in Richtung auf 50% eingestellt wird.
Der Integrierer 402 integriert die Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Ausgangssignal bei sehr kleinen Frequenzen. In diesem Sinne integriert der Integrierer 402 die Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Ausgangssignal in einem Frequenzbereich, der tiefer liegt als die dominierende Frequenz des Eingangssignals. D. h., der Integrierer 402 integriert den Bereich zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal. Wenn beispielsweise das Eingangssignal ein Tastverhältnis von genau 50% aufweist, addiert sich der Bereich zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal über eine Periode hinweg auf Null auf (d. h. 50% hoher Pegel, 50% tiefer Pegel), wodurch der Schaltpunkt des ersten Inverters 108 auf das Referenzsignal festgelegt wird.
Im Schritt S508 wird ein Rückkopplungssignal von dem Integrierer 402 ausgegeben. Im Schritt S510 wird das Rückkopplungssignal des Integrierers 402 dem Dateneingang des ersten Inverters 108 über den Schalter 412 und den Widerstand 410 zugeführt. Das Rückkopplungssignal ist auch dem Eingang für negative Daten des Integrierers 402 über den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 408 zugeleitet. Die Rückkopplungsschleife des Integrierers 402 liefert eine negative Rückkopplung derart, dass das Rückkopplungssignal, das von dem Integrierer 402 ausgegeben wird, sich auf einen stabilen Wert einstellt.
Zu beachten ist, dass das Rückkopplungssignal den Gleichspannungswert des Eingangssignals, das dem Dateneingang des ersten Inverters 108 eingespeist wird, verschiebt. 6a und 6b zeigen den Wert (d. h., den Spannungspegel) des Signals als Funktion der Zeit in der Schaltung 400. Aus der folgenden Beschreibung geht hervor, dass 6a und 6b ähnlich sind zu 3a und 3b, die zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben sind. Die Versorgungsspannung VDD ist mit einem hohen Pegel gezeigt und die Massespannung GND ist mit einem tiefen Pegel gezeigt. Die Versorgungsspannung (VDD) und die Massespannung (GND) werden den Invertern 108 und 110 zugeführt. Die Linie 602 zeigt den Wert des Eingangssignals, das auf der Eingangsleitung 102 anliegt, bevor der Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 erreicht ist. Die Linie 604 zeigt den Wert des Eingangssignals, wenn es den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 durchlaufen hat. Wie zuvor beschrieben ist, trennt der Wechselspannungs-Kopplungskondensator den Gleichspannungsanteil des Eingangssignals vom Rest der Schaltung 100 ab, und das ist der Grund, warum der Gleichspannungswert des Eingangssignals sich nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 ändern kann, die Wechselspannungsanteile des Eingangssignals sich jedoch aufgrund des Wechselspannungs-Kopplungskondensators 106 nicht wesentlich ändern. Die Linie 606 zeigt den Schaltpunkt des zweiten Inverters 110. Aus den 6a und 6b lässt sich entnehmen, dass der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 auf die Hälfte der Versorgungsspannung VDD festgelegt ist. Die Linie 608 zeigt den Schaltpunkt des ersten Inverters 108 (d. h., die Gleichspannungen am. Eingang und am Ausgang des ersten Inverters 108). Der Einfachheit halber sind die Graphen in den 6a und 6b mit der Annahme gezeigt, dass eine Abschwächung von null des Eingangssignals durch den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 (beispielsweise eine Eingangskapazität von null) vorliegt.
6a zeigt ein fehlerbehaftetes Eingangssignal (als Linie 602), das an der Signalkette, die in 4 gezeigt ist, von dem lokalen Oszillator empfangen wird. Das Eingangssignal ist fehlerbehaftet in dem Sinne, dass das Tastverhältnis des Eingangssignals kleiner als 50% ist. Dies kann in 6a dadurch gesehen werden, dass t1H (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 602 auf einem hohen Logikpegel liegt) kleiner ist als t1L (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 602 auf einem tiefen Logikpegel liegt). Der Gleichspannungsarbeitspunkt nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 (gezeigt durch die Linie 608) ist durch die Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 und den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 bestimmt. Da t1H tiefer liegt als t1L ist die Einschaltzeit für den PMOS-Transistor 210 des ersten Inverters 108 länger als die Einschaltzeit des NMOS-Transistors 212. Daher besitzt das Ausgangssignal des ersten Inverters 108 einen höheren Wert über eine längere Zeitdauer hinweg im Vergleich zu einem tiefen Wert. Aufgrund der Rückkopplung über den Widerstand 112 wird dadurch die gesamte Signalform des Eingangssignals am Eingang des ersten Inverters 108 nach oben (im Vergleich zur Linie 602) verschoben, wie dies durch die Linie 604 gezeigt ist. Ebenso wie die Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 besitzt die Schaltung 400 eine Rückkopplung über die Rückkopplungsschaltung (d. h. von dem Integrierer 402). Wenn das Ausgangssignal aus dem zweiten Inverter 110 für eine kürzere Zeitdauer auf einem hohen Pegel ist im Vergleich zu dem tiefen Pegel (d. h., wenn das Tastverhältnis des Ausgangssignals kleiner als 50% ist, wie in 6a gezeigt ist), dann ist der gesamte Bereich, der in dem Graphen aus 6a gezeigt ist, zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal (das auf den Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110 in der bevorzugten Ausführungsform festgelegt ist) negativ. Anders ausgedrückt, wenn der Integrierer 402 die Differenz zwischen dem Ausgangssignal (das an dem Eingang für negative Daten des Integrierers 402 empfangen wird) und dem Referenzsignal (das an dem Eingang für positive Daten des Integrierers 402 empfangen wird) über ein Zeitintervall, das wesentlich länger ist als die Zeitperiode des Ausgangssignals, integriert, ist das Ergebnis positiv. Wenn das Referenzsignal auf den Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110 festgelegt ist und das Ausgangssignal ein Tastverhältnis von weniger als 50% besitzt, dann ist das Ausgangssignal des Integrierers 402 positiv. Der Integrierer 402 integriert bei sehr geringen Frequenzen, wie dies zuvor beschrieben ist, was bedeutet, dass das Ausgangssignal des Integrierers 402 im Wesentlichen ein Gleichspannungsrückkopplungssignal ist. Dieses positive Rückkopplungssignal wird auf den Dateneingang des ersten Inverters 108 zurück gespeist, wie dies in 4 gezeigt ist, wodurch der Gleichspannungswert des an dem Eingang des ersten Inverters 108 empfangenen Signals nach oben verschoben wird (wie dies durch die Linie 604 in 6a gezeigt ist). Das Rückkopplungssignal führt zu einem weiteren Anstieg des Gleichspannungsanteils des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, bis der gesamte Bereich zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal gleich Null wird. Dies kann zu einer viel größeren Verschiebung des Gleichspannungswert des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, führen, als dies unter Anwendung der Widerstandrückkopplung (über den Widerstand 112) alleine erreichbar wäre. Der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 ändert sich nicht, wie dies durch die Linie 606 in 6a gezeigt ist. Man erkennt, dass eine Erhöhung des Gleichspannungswerts des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, zu einer Vergrößerung des Tastverhältnisses des Ausgangssignals führt. Das Ausgangssignal besitzt für eine Zeitdauer t2H einen hohen Wert und besitzt für eine Zeitdauer t2L einen tiefen Wert, so dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals durch t2H/t2L gegeben ist. Durch einen Vergleich der 6a und 3a erkennt man, dass das in Schaltung 400 verwendete Rückkopplungssignal zu einer breiteren Einstellungsmöglichkeit (oder Korrektur) des Tastverhältnisses des Eingangssignals führt, um damit das Tastverhältnis in Richtung auf 50% zu bringen. Anders ausgedrückt, die Schaltung 400 ist effizienter als die Schaltung 100 für das Steuern des Tastverhältnisses des Eingangssignals.
6b zeigt ein fehlerbehaftetes Eingangssignal (als Linie 602), das an der Signalkette, die in 4 gezeigt ist, von dem lokalen Oszillator empfangen wird. Das Eingangssignal ist in dem Sinne fehlerbehaftet, dass das Tastverhältnis des Eingangssignals größer ist als 50%. Dies erkennt man in 6b daran, dass t1H (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 602 auf einem hohen Logikpegel liegt) länger ist als t1L (die Zeitdauer, in der das Eingangssignal 602 auf einem tiefen Logikpegel liegt). Der Gleichspannungsarbeitspunkt nach dem Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 (wie dies durch die Linie 608 gezeigt ist) ist durch die Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 und den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 beeinflusst. Da t1H größer ist als t1L ist die Einschaltzeit für den PMOS-Transistor 210 des ersten Inverters 108 kürzer als die Einschaltzeit des NMOS-Transistors 212. Daher besitzt das Ausgangssignal des ersten Inverters 108 einen hohen Wert über eine kürzere Zeitdauer hinweg im Vergleich zu einem niedrigen Wert. Aufgrund der Rückkopplung über den Widerstand 112 wird daher die gesamte Signalform des Eingangssignals am Eingang des ersten Inverters 108 nach unten verschoben (in Bezug auf die Linie 602), wie dies durch die Linie 604 gezeigt ist. Zusätzlich zu der Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 besitzt die Schaltung 400 eine Rückkopplung über die Rückkopplungsschaltung (d. h. von dem Integrierer 402). Wenn das Ausgangssignal aus dem zweiten Inverter 110 eine längere Zeitdauer einen hohen Wert hat im Vergleich zu einem niedrigen Wert (d. h., wenn das Tastverhältnis des Ausgangssignals größer ist als 50%, wie in 6b gezeigt ist), dann ist der gesamte Bereich, der in dem Graphen aus 6b gezeigt ist, zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal (das durch den Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110 in der bevorzugten Ausführungsform festgelegt ist) positiv. Anders ausgedrückt, wenn der Integrierer 402 die Differenz zwischen dem Ausgangssignal (das am Eingang für negative Daten des Integrierers 402 empfangen wird) und dem Referenzsignal (das an dem Eingang für positive Daten des Integrierers 402 empfangen wird) über ein Zeitintervall, das wesentlich länger ist als die Zeitperiode des Ausgangssignals, integriert, ist das Ergebnis negativ. Wenn das Referenzsignal auf den Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110 festgelegt ist und das Ausgangssignal ein Tastverhältnis von mehr als 50% besitzt, dann ist das Ausgangssignal des Integrierers 402 negativ. Dieses negative Rückkopplungssignal wird an den Dateneingang des ersten Inverters 108 zurück gespeist, wie dies in 4 gezeigt ist, wodurch der Gleichspannungswert des an dem Eingang des ersten Inverters 108 empfangenen Signals (wie es durch die Linie 604 in 6B gezeigt ist) nach unten verschoben wird. Das Rückkopplungssignal führt zu einer Abnahme des Gleichspannungsanteils des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, bis der gesamte Bereich zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal zu Null wird. Dies kann zu einer größeren Verschiebung des Gleichspannungswerts des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, führen, als dies unter Verwendung der Widerstandrückkopplung (über den Widerstand 112) alleine erreichbar wäre. Es sollte beachtet werden, dass die in den 3a, 3b, 6a und 6b gezeigten Signalformen nur dem Zwecke der Erläuterung dienen und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Der Schaltpunkt des zweiten Inverters 110 ändert sich nicht, wie dies durch die Linie 606 in 6b gezeigt ist. Man erkennt, dass eine Absenkung des Gleichspannungswerts des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, zu einer Absenkung des Tastverhältnisses des Ausgangssignals führt. Das Ausgangssignal besitzt einen hohen Wert für eine Zeitdauer t2H und besitzt einen tiefen Wert für eine Zeitdauer t2L, so dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals durch t2H/t2L gegeben ist. Durch Vergleich der 6b und 3b erkennt man, dass das Rückkopplungssignal, das in Schaltung 400 verwendet ist, zu einer breiteren Einstellung (oder Korrektur) des Tastverhältnisses des Eingangssignals führt, um das Tastverhältnis in Richtung auf 50% zu bringen. Anders ausgedrückt, die Schaltung 400 ist wirksamer als die Schaltung 100 bei der Steuerung des Tastverhältnisses des Eingangssignals.
Wie man aus den 6a und 6b erkennt, wird das Tastverhältnis durch Verschieben des Gleichspannungswerts des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, beeinflusst, da die Anstiegszeiten und die Abfallszeiten der Inverter 108 und 110 endlich sind (d. h., die Änderungsrate der ansteigenden Flanke und der abfallenden Flanke in den Invertern 108 und 110 ist nicht unendlich). Je größer die Anstiegszeit und die Abfallszeit der Inverter sind, desto größer ist die Wirkung, die das Ändern des Gleichspannungswerts des Eingangssignals für den ersten Inverter 108 auf das Tastverhältnis des Ausgangssignals ausübt. Anders ausgedrückt, längere Anstiegsflanken und Abfallsflanken der Inverter bedeuten, dass eine kleinere Änderung an dem Gleichspannungswert des Eingangssignals für den ersten Inverter 108 erforderlich ist, um das Tastverhältnis des Eingangssignals um einen gewissen Betrag zu ändern.
Der Referenzsignalgenerator 404 in der bevorzugten Ausführungsform, die zuvor beschrieben ist, ist eine Nachbildung des zweiten Inverters 110 mit angepasster Größe und Einheitsrückkopplung, so dass das Referenzsignal gleich dem Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110 ist. Jedoch ist der Referenzsignalgenerator 404 programmierbarer, so dass das Referenzsignal variabel ist. Auf diese Weise kann das Gleichspannungsreferenzsignal, das dem Integrierer 402 zugeleitet ist, auf unterschiedliche Werte kalibriert werden, so dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals auf Werte gesteuert werden kann, die sich von 50% unterscheiden. Dies kann für Testzwecke geeignet sein, beispielsweise um eine absichtliche Fehlanpassung zwischen Operationen in dem System zu erzeugen, die nach der Schaltung 400 erfolgen und in denen ansteigende Flanken des Ausgangssignals im Vergleich zu jenen Operationen verwendet werden, in denen abfallende Flanken des Ausgangssignals verwendet werden.
Die Schaltung 400 enthält Schalter 412 und 414. Wenn die Schalter 412 und 414 eingeschaltet sind, dann ist die Kopplungsschaltung so angekoppelt, dass das Rückkopplungssignal dem ersten Inverter 108 zugeleitet ist, wie dies zuvor beschrieben ist. Wenn jedoch die innere Korrektur, die durch die Widerstandsrückkopplung (über den Widerstand 112) für alle Systemanforderungen ausreichend ist, kann die Rückkopplungsschaltung abgekoppelt werden, indem die Schalter 412 und 414 ausgeschaltet werden. Wenn die Widerstandsrückkopplung ausreichend ist, kann auf diese Weise Leistung eingespart werden, und das Rauschen wird reduziert, indem die Rückkopplungsschaltung in der Schaltung 400 abgeschaltet wird. Das Eingangssignal oder das Ausgangssignal können überwacht werden, um zu bestimmen, ob unter den aktuellen Bedingungen es vorteilhaft ist, die Rückkopplungsschaltung zu verwenden oder nicht, beispielsweise durch Messen des Tastverhältnisses des Eingangssignals oder des Ausgangssignals, und die Schalter 412 und 414 können in Abhängigkeit von dieser Bestimmung gesteuert werden. Beispielsweise wird die Rückkopplungsschaltung nur dann verwendet, wenn das Tastverhältnis des Eingangssignals in einem Bereich von 30% bis 70% liegt, aber der Korrekturbereich von vielen Faktoren, etwa der Betriebsfrequenz, der Anstiegszeit und der Abfallszeit, der Versorgungsspannung, der zulässigen Beeinträchtigungen im Hinblick auf das Rauschen, et cetera abhängt.
Da der Integrierer 402 nur bei sehr geringen Frequenzen integriert, wie dies zuvor beschrieben ist, ist die Schleifenbandbreite der Rückkopplungsschaltung sehr klein. Dies bedeutet, dass das zusätzliche Rauschen und die aktuelle Einbuße, die mit der Rückkopplungsschaltung verknüpft sind, minimal sind.
Die Werte der Widerstände und der Kondensatoren in der Schaltung 400 sind so ausgewählt, dass eine stabile Rückkopplungsschaltung (oder eine Rückkopplungsschleife) bereitgestellt ist. Der dominierende Anteil der Schaltung 400 kann über einen großen Nebenkondensator oder über die RC-Konstante am Eingang des ersten Inverters 108 festgelegt werden, wodurch die Rückkopplungsschleife stabilisiert wird.
Die Rückkopplungsschaltung in der Schaltung 400 erlaubt eine größere Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals, als dies durch die Schaltung 100 über die Widerstandsrückkopplung (über den Widerstand 112) alleine möglich wäre. Dies erkennt man durch den Vergleich der 3a und 3b mit den 6a und 6b.
7 ist ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung 700 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Schaltung 700 ist gleich zu der Schaltung 400 (und die Elemente in der Schaltung 700 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente in der Schaltung 400, die zuvor beschrieben ist, benannt) mit der Ausnahme, dass Schaltung 700 keine Widerstandsrückkopplung enthält, die durch Widerstand 112 in Schaltung 400 vorgesehen ist. Daher wird in der Schaltung 700, die in 7 gezeigt ist, die gesamte Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals durch die Rückkopplungsschaltung bereitgestellt im Gegensatz zu der Schaltung 400, in der die Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals durch die Rückkopplungsschaltung und auch durch die Widerstandsrückkopplung über den Widerstand 112 erreicht wird. Die Schaltung 700 ist einfacher zu stabilisieren als die Schaltung 400. Jedoch besitzt die Schaltung 700 einen kleineren Einstellbereich zum Einstellen des Tastverhältnisses des Eingangssignals im Vergleich zu der Schaltung 400. Dies liegt daran, dass es keine Widerstandsrückkopplung in der Schaltung 700 gibt, so dass das Tastverhältnis nicht so stark geändert werden kann, als dies mit der Schaltung 400 der Fall ist. Da ferner keine Widerstandsrückkopplung vorhanden ist (d. h., es gibt keine interne Korrektur des Tastverhältnisses in der Schaltung 700), liefert die Schaltung 700 keine Tastverhältniskorrektur, wenn die Rückkopplungsschaltung durch Ausschalten mittels der Schalter 412 und 414 abgeschaltet ist. Dies ist anders als bei der Schaltung 400, die, wie zuvor beschrieben ist, eine interne Tastverhältniskorrektur über den Widerstand 112 bietet, selbst wenn die Schalter 412 und 414 ausgeschaltet sind.
8 ist ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung 800 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Schaltung 800 ist ähnlich zu der Schaltung 700 (und die Elemente in Schaltung 800 sind durch die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente in Schaltung 700, die zuvor beschrieben ist, benannt). Jedoch enthält die Schaltung 800 nicht den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106, und das Rückkopplungssignal wird dem Gate eines Transistors 802 zugeleitet, anstatt dass dieses dem Dateneingang des ersten Inverters 108 zugeführt wird. Die Schaltung 800 enthält nicht die Schalter 412 und 414, so dass die Rückkopplungsschaltung in der Schaltung 800 nicht abgeschaltet werden kann. In anderen Ausführungsformen weist die Schaltung 800 Schalter 412 und 414 zur Verwendung bei der Abschaltung der Rückkopplungsschaltung auf. Die Schaltung 800 enthält auch einen Widerstand 804. Der Widerstand 804 und der Transistor 802 sind parallel zwischen dem Masseversorgungsanschluss des ersten Inverters 108 und der Masseversorgungsspannung geschaltet.
Durch Änderung des Rückkopplungssignals, das dem Gate des Transistors 802 zugeleitet ist, kann der Widerstand zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung variiert werden. Die Änderung des Widerstandswertes zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung ändert die Änderungsgeschwindigkeit der abfallenden Flanken des von dem ersten Inverter 108 ausgegebenen Signals. Wie zuvor beschrieben ist und wie auch aus den 6a und 6b ersichtlich ist, beeinflusst eine Änderung der Änderungsgeschwindigkeit des Signals, das von dem ersten Inverter 108 ausgegeben wird, das Tastverhältnis des Ausgangssignals. Beispielsweise führt eine Vergrößerung des Rückkopplungssignals, das dem Gate des Transistors 802 zugeleitet ist, zu einer Verringerung des Widerstandswertes zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung. Dies vergrößert die Änderungsgeschwindigkeit der abfallenden Flanken des von dem ersten Inverter 108 ausgegebenen Signals derart, dass das von dem ersten Inverter 108 ausgegebene Signal für eine kleinere Zeitdauer höher liegt als der Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110. Im Gegensatz dazu führt eine Verringerung des Rückkopplungssignals, das dem Gate des Transistors 802 zugeleitet ist, zu einer Erhöhung des Widerstandswertes zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung. Dies verringert die Änderungsgeschwindigkeit der abfallenden Flanken des von dem ersten Inverter 108 ausgegebenen Signals derart, dass das Signal, das von dem ersten Inverter 108 ausgegeben wird, für eine längere Zeitdauer höher ist als der Gleichspannungsarbeitspunkt des zweiten Inverters 110. Man erkennt daher, dass eine Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des ersten Inverters 108 unter Anwendung des Rückkopplungssignals wiederum zu einer Steuerung des Tastverhältnisses des Ausgangssignals führt.
Die Schaltung 800 enthält den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 der Schaltungen 400 und 700 nicht. Dies kann Vorteile im Hinblick auf oszillierende Eingangssignale mit einer tiefen Frequenz bieten (die durch den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 in den Schaltungen 400 und 700 blockiert oder teilweise blockiert werden). Die Schaltungen 400 und 700 verwendenden den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106, so dass die Gleichspannung des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 anliegt, unabhängig von dem Gleichspannungsanteil des Eingangssignals variiert werden kann, so dass die Einstellung des Tastverhältnisses in der zuvor beschriebenen Weise bereitgestellt wird. Jedoch beeinflusst in der Schaltung 800 das Rückkopplungssignal das Eingangssignal an dem ersten Inverter 108 nicht, und somit ist ein Wechselspannungs-Kopplungskondensator in der Schaltung 800 nicht erforderlich. Die Einstellung des Tastverhältnisses wird erreicht, indem der Widerstandswert zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung gesteuert wird.
Jedoch besitzt die Schaltung 800 einen begrenzten Bereich, über welchen das Tastverhältnis korrigiert werden kann. Die Einstellung der Änderungsgeschwindigkeit von abfallenden Flanken des ersten Inverters 108 ist in der Regel nicht so wirksam wie das Einstellen des Gleichspannungsanteils des Eingangssignals für den ersten Inverter 108 bei der Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals. Die Beeinträchtigung des Phasenrauschens des Eingangssignals ist ausgeprägter, wenn die Schaltung 800 verwendet wird, im Vergleich zu den Schaltungen 400 oder 700 aufgrund eines höheren wirksamen Widerstandswerts, wenn in der Schaltung 800 gilt: t1H > t1L. Wenn der Nebenwiderstand 804 nicht verwendet wird, ist die Verschlechterung des Phasenrauschens des Eingangssignals noch ausgeprägter, da der Transistor 802 dann im Sättigungsbereich während der Übergänge in dem Inverter 108 arbeitet. Um diesen Effekt zu vermeiden oder in der Wirkung zu reduzieren, wird der Nebenwiderstand 804 verwendet, um den maximalen Widerstandswert zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung zu begrenzen.
9 ist ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung 900 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Schaltung 900 ist gleich zu der Schaltung 800 (und die Elemente in Schaltung 900 sind durch die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente in Schaltung 800, die zuvor beschrieben ist, benannt) mit Ausnahme, dass Schaltung 900 den Transistor 802 oder den Widerstand 804 nicht enthält und dass die Schaltung 900 einen dritten Inverter 902 enthält, der zwischen dem ersten Inverter 108 und dem zweiten Inverter 110 in der Reihe aus Invertern angeordnet ist. Der dritte Inverter 902 ist in der Schaltung 900 vorhanden, um sicherzustellen, dass die Rückkopplungsschaltung eine negative Rückkopplung bereitstellt. Ohne den dritten Inverter 902 würde die Rückkopplungsschaltung eine positive Rückkopplung bereitstellen, was dazu führen würde, dass die Schaltung 900 nicht stabil wäre. In Schaltung 900 wird das Rückkopplungssignal verwendet, um die Versorgungsspannung dem ersten Inverter 108 zuzuführen. Das Tastverhältnis des Ausgangssignals kann gesteuert werden, indem die Versorgungsspannung des ersten Inverters 108 unter Anwendung des Rückkopplungssignals gesteuert wird. Dies funktioniert in der Weise, dass das gleiche Prinzip, das in Verbindung mit Schaltung 800 zuvor beschrieben ist, angewendet wird. Die Einstellung des Rückkopplungssignals, das als die Versorgungsspannung dem ersten Inverter 108 zugeführt wird, ändert die Änderungsgeschwindigkeit der ansteigenden Flanken des Ausgangssignals in dem ersten Inverter 108. Wie zuvor beschrieben ist, beeinflusst die Änderung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals aus dem ersten Inverter 108 das Tastverhältnis des Ausgangssignals.
Die Schaltung 900 enthält den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 der Schaltungen 400 und 700 nicht. Dies kann Vorteile für, oszillierende Eingangssignale mit geringer Frequenz bieten (die durch den Wechselspannungs-Kopplungskondensator 106 in den Schaltungen 400 und 700 blockiert oder teilweise blockiert werden). Die Einstellung des Tastverhältnisses wird durch die Steuerung der Versorgungsspannung für den ersten Inverter 108 erreicht.
Jedoch besitzt die Schaltung 900 einen begrenzten Bereich, über den das Tastverhältnis korrigiert werden kann. Die Einstellung der Änderungsgeschwindigkeit ansteigender Flanken des ersten Inverters 108 ist für gewöhnlich nicht so wirksam wie das Einstellen der Gleichspannungsanteile des Eingangssignals für den ersten Inverter 108 bei der Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals. Das von der Schaltung 900 erzeugte Rauschen ist aufgrund des dritten Inverters 902 in der Signalkette stärker als das von den Schaltungen 400 und 700 erzeugte Rauschen. Jede Zusatzschaltung in der Signalkette führt zu zusätzlichem Rauschen. Ferner kann die Schaltung 900 gegebenenfalls Hochspannungsbauelemente für Inverter erfordern, die eine geringere Transkonduktanz bei gleichem Strom haben und somit einen größeren Anteil zum Rauschen beitragen.
In der Schaltung 900 muss der Durchlassstrom des Integrierers 402 größer sein als die mittlere quadratische (RMS) Stromaufnahme des ersten Inverters 108, so dass der Integrierer 402 einen ausreichenden Strom für die korrekte Arbeitsweise des ersten Inverters 108 bereitstellen kann. Dies führt zu einem hohen Stromverbrauch der Schaltung 900 im Vergleich zu den anderen hierin beschriebenen Schaltungen.
10 ist ein Schaltbild einer Tastverhältniskorrekturschaltung 1000 gemäß einer fünften Ausführungsform. Die Schaltung 1000 ist ähnlich zu der Schaltung 400 (und die Elemente in Schaltung 1000 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente in Schaltung 400, die zuvor beschrieben ist, benannt). Anstatt jedoch das Rückkopplungssignal auf den Dateneingang des ersten Inverters 108 zurück zu speisen, enthält die Schaltung 1000 einen Steuerlogikblock 1002, der ein Rückkopplungssignal für den ersten Inverter 108 bereitstellt. Der Steuerlogikblock 1002 enthält Befehle (als digitaler Code) in dem Rückkopplungssignal, um die Eigenschaften zumindest eines Transistors in dem ersten Inverter 108 einzustellen, um damit die Arbeitsbedingungen des ersten Inverters 108 einzustellen. Beispielsweise kann die Größe der Transistoren in dem ersten Inverter 108 unter Anwendung des digitalen Codes in dem Rückkopplungssignal gesteuert werden. Auf diese Weise kann das Tastverhältnis des Ausgangssignals geändert werden, da eine Änderung der Größe der Transistoren des ersten Inverters 108 zu einer Änderung der Änderungsgeschwindigkeit der Flanken des Signals führt, das von dem ersten Inverter 108 ausgegeben wird, wie dies in ähnlicher Weise in den Schaltungen 800 oder 900 der Fall ist.
Wenn jedoch das Tastverhältnis kontinuierlich korrigiert werden muss, gibt es ein Schaltrauschen und Übergangssignale am Ausgang des ersten Inverters 108, wenn die Eigenschaften der Transistoren in dem ersten Inverter 108 geändert werden, was nicht wünschenswert ist. Ferner besitzt die Schaltung 1000 eine begrenzte Auflösung und Genauigkeit bei der Korrektur des Tastverhältnisses des Eingangssignals im Vergleich zu den Schaltungen 400, 700, 800 und 900.
Man erkennt daher, dass die Rückkopplungsschaltung mit dem Integrierer 402, der das Ausgangssignal mit einem Referenzsignal vergleicht, in vielen unterschiedlichen Ausführungsformen eingesetzt werden kann (beispielsweise in Schaltungen 400, 700, 800, 900 oder 1000), um die Arbeitsbedingungen des ersten Inverters 108 zu steuern, so dass damit das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf einen Sollwert gebracht wird.
11 zeigt ein System 1100, das einen lokalen Oszillator 1102 und eine Tastverhältniseinstellschaltung 1104 enthält. Der lokale Oszillator 1102 ist so ausgebildet bzw. angeordnet, dass ein oszillierendes Signal, etwa ein Taktsignal, erzeugt und ausgegeben wird. Das oszillierende Signal läuft zu der Tastverhältniseinstellschaltung 1104. Die Tastverhältniseinstellschaltung 1104 ist entsprechend der vorhergehenden Beschreibung eingerichtet, etwa als Schaltung 400, 700, 800, 900 oder 1000. Die Tastverhältniseinstellschaltung 1104 stellt das Tastverhältnis des von dem lokalen Oszillator 1102 erzeugten Signals ein. Das von der Tastverhältniseinstellschaltung 1104 ausgegebene Signal kann zu anderen Elementen in dem System 1100 weitergeleitet werden. Beispielsweise stellt die Tastverhältniseinstellschaltung 1104 das Tastverhältnis des von dem lokalen Oszillator 1102 erzeugten Signals in Richtung auf 50% ein, wobei dies insbesondere vorteilhaft ist, wenn das von dem lokalen Oszillator erzeugte oszillierende Signal als ein Taktsignal in dem System 1100 verwendet wird.
Durch Änderung des Referenzsignals in der Tastverhältniseinstellschaltung 1104 kann das Tastverhältnis des von der Tastverhältniseinstellschaltung 1104 ausgegebenen Signals in Richtung auf gewünschte Werte, die sich von 50% unterscheiden, gesteuert werden.
Die Schaltungen 400, 800, 900 und 1000 wenden unterschiedliche Verfahren an, um die Arbeitsbedingungen bzw. Betriebsbedingungen des ersten Inverters 108 zu steuern. In anderen Ausführungsformen können die Verfahren jeder der Schaltungen 400, 700, 800, 900 und 1000 untereinander in Kombination verwendet werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Rückkopplungssignale verwendet werden zur Steuerung einer Kombination aus: (i) dem Gleichspannungswert des Eingangssignals, das an dem ersten Inverter 108 empfangen wird, (ii) dem Widerstandswert zwischen dem ersten Inverter 108 und der Masseversorgungsspannung, (iii) der Spannung, die dem Versorgungsspannungsanschluss des ersten Inverters 108 zugeleitet ist, und (iv) den Eigenschaften der Transistoren in dem ersten Inverter 108.
Obwohl in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zwei Inverter 108 und 110 (und in Schaltung 900 ein dritter Inverter 902) beschrieben sind, kann die Reihe aus Invertern eine beliebige Anzahl an Invertern (größer oder gleich zwei) enthalten, solange die Schleifensstabilität aufrecht erhalten werden kann. Die Schaltungen 400, 700, 800 und 1000 arbeiten unter Verwendung einer geraden Anzahl an Invertern, wohingegen die Schaltung 900 eine ungerade Anzahl an Invertern erfordert, wie dies zuvor beschrieben ist. Es kann auch eine obere Grenze für die Anzahl an Invertern geben, da die Rückkopplungsschleife oberhalb einer gewissen Anzahl an Invertern aufgrund einer Verzögerung in der Signalkette, die durch die Inverter hervorgerufen wird, instabil werden kann. Obwohl in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen es die Betriebsbedingungen des ersten Inverters 108 in der Reihe aus Invertern sind, die durch das Rückkopplungssignal gesteuert werden, werden in anderen Ausführungsformen die Betriebsbedingungen anderer Inverter aus der Reihe aus Invertern unter Anwendung des Rückkopplungssignals zusätzlich oder alternativ zur Steuerung der Betriebsbedingungen des ersten Inverters 108 gesteuert.
Obwohl diese Erfindung insbesondere mit Bezug zu bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben ist, erkennt der Fachmann, dass diverse Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Schaltung zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert, wobei die Schaltung umfasst: eine Reihe aus mindestens zwei Invertern, die in Reihe angeordnet sind, wobei ein erster Inverter aus der Reihe aus Invertern ausgebildet ist, das Eingangssignal zu empfangen, und wobei ein letzter Inverter der Reihe aus Invertern ausgebildet ist, ein Ausgangssignal auszugeben, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal besitzt, und wobei das Ausgangssignal eine eingestellte Version des Eingangssignals ist; und eine Rückkopplungsschaltung, die ausgebildet ist, das Ausgangssignal zu empfangen, wobei die Rückkopplungsschaltung umfasst: eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Referenzsignal, das den Sollwert angibt, und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal, und eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Rückkopplungssignals zur Einstellung der Betriebsbedingungen mindestens eines der Inverter der Reihe aus Invertern derart, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf den Sollwert gesteuert ist.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine der Inverter der erste Inverter ist.
Die Schaltung nach Anspruch 1, die ferner einen Kopplungskondensator aufweist, wobei der erste Inverter der Reihe aus Invertern angeordnet ist, das Eingangssignal über den Kopplungskondensator zu empfangen.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Sollwert variabel ist und wobei die Schaltung ferner eine Einrichtung zum Erzeugen des Referenzsignals umfasst, wobei das Referenzsignal so einstellbar ist, dass es den Sollwert angibt.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Referenzsignal ein Gleichspannungsreferenzsignal ist.
Die Schaltung nach Anspruch 5, wobei das Gleichspannungsreferenzsignal gleich ist dem Gleichspannungsarbeitspunkt des letzten Inverters der Reihe aus Invertern.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Rückkopplungssignal auf einem Integral der Differenz zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal beruht.
Die Schaltung nach Anspruch 7, wobei die Vergleichseinrichtung einen Integrierer aufweist, der ausgebildet ist, um: das Referenzsignal an einem positiven Dateneingang des Integrierers zu empfangen; und das Ausgangssignal an einem negativen Dateneingang des Integrierers zu empfangen.
Die Schaltung nach Anspruch 8, wobei der Integrierer ausgebildet ist, die Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Ausgangssignal in einem Frequenzbereich zu integrieren, der tiefer liegt als die dominante Frequenz des Eingangssignals.
Die Schaltung nach Anspruch 1, die ferner eine Schalteinrichtung zum Ankoppeln oder Abkoppeln der Rückkopplungsschaltung an die bzw. von der Reihe aus Invertern umfasst.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Reihe aus Invertern nur aus zwei Invertern besteht, die der erste und der letzte Inverter sind.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Ausgang des ersten Inverters über einen Widerstand mit dem Eingang des ersten Inverters verbunden ist.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhreinrichtung ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal dem mindestens einen der Inverter zuzuführen, um damit den Schaltpunkt des mindestens einen der Inverter einzustellen.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine der Inverter mit einem Massespannungsanschluss über einen Transistor und einen Widerstand, die parallel geschaltet sind, verbunden ist, und wobei die Zufuhreinrichtung ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal dem Gate des Transistors zuzuführen derart, dass das Rückkopplungssignal den Widerstandswert zwischen dem mindestens einen der Inverter und dem Massespannungsanschluss einstellt.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhreinrichtung ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal einem Sourcespannungseingang des mindestens einen der Inverter zuzuführen derart, dass das Rückkopplungssignal die Sourcespannung einstellt, die dem mindestens einen der Inverter zugeleitet ist.
Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Vergleichseinrichtung eine Steuerlogik zum Erzeugen des Rückkopplungssignals umfasst; wobei die Zufuhreinrichtung ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal dem mindestens einen der Inverter zuzuführen, wobei das Rückkopplungssignal Befehle zum Einstellen der Eigenschaften mindestens eines Transistors in dem mindestens einen der Inverter enthält, um damit die Betriebsbedingungen des mindestens einen der Inverter einzustellen.
Ein Verfahren zum Steuern des Tastverhältnisses eines Eingangssignals in Richtung auf einen Sollwert, wobei das Verfahren umfasst: Ausgeben eines Ausgangssignals, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal hat, von einem letzten Inverter der Reihe aus Invertern, wobei das Ausgangssignal eine eingestellte Version des Eingangssignals ist; Empfangen des Ausgangssignals an einer Rückkopplungsschaltung; Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Referenzsignal, das den Sollwert angibt, in der Rückkopplungsschaltung; wobei die Rückkopplungsschaltung ein Rückkopplungssignal auf der Grundlage des Vergleichs des Ausgangssignals Referenzsignal erzeugt; und Zuführen des Rückkopplungssignals zur Einstellung der Betriebsbedingungen mindestens eines der Inverter der Reihe aus Invertern derart, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals in Richtung auf den Sollwert gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei der mindestens eine der Inverter der erste Inverter ist.
Das Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Einstellen des Referenzsignals umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Rückkopplungssignal dem mindestens einen der Inverter zugeführt wird, um den Schaltpunkt des mindestens einen der Inverter einzustellen.
Ein System zum Erzeugen eines oszillierenden Signals, wobei das System umfasst: einen Oszillator zum Erzeugen eines oszillierenden Signals; und eine Schaltung nach Anspruch 1 zum Steuern des Tastverhältnisses des oszillierenden Signals, das von dem Oszillator erzeugt ist, in Richtung auf einen Sollwert, wobei das System so ausgebildet ist, dass das von dem Oszillator erzeugte oszillierende Signal der Schaltungen eingespeist ist.