DE112017005105B4 - Devices and methods for frequency tuning of rotary traveling wave oscillators - Google Patents
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Abstract
Dreh-Wanderwellen-Oszillator (RTWO) (15, 30, 60, 70, 80, 400, 600, 1500), der Folgendes aufweist:einen ersten RTWO-Ring (601, 602, 603, 604);mehrere Segmente (100), die um den ersten RTWO-Ring herum positioniert sind und mehrere Abstimmungskondensatoren (92) aufweisen, die auswählbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO zu steuern; undeine Decodierschaltungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, die Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren basierend auf einem oder mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, wobei die Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren über die mehreren Segmente hinweg quantisiert ist;wobei die Decodierschaltungsanordnung mehrere lokale Decodierer (402), die jeweils dazu ausgebildet sind, eine Anzahl ausgewählter Kondensatoren für ein entsprechendes Segment der mehreren Segmente zu steuern, und mehrere Abstimmungsdecodierer (404), die dazu ausgebildet sind, die mehreren lokalen Decodierer (402) basierend auf dem einen oder den mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, aufweist.A rotary traveling wave oscillator (RTWO) (15, 30, 60, 70, 80, 400, 600, 1500) comprising:a first RTWO ring (601, 602, 603, 604);a plurality of segments (100) positioned around the first RTWO ring and comprising a plurality of tuning capacitors (92) selectable to control an oscillation frequency of the RTWO; anddecoding circuitry configured to control the selection of the plurality of tuning capacitors based on one or more frequency tuning codes, the selection of the plurality of tuning capacitors being quantized across the plurality of segments;wherein the decoding circuitry comprises a plurality of local decoders (402), each configured to control a number of selected capacitors for a corresponding segment of the plurality of segments, and a plurality of tuning decoders (404) configured to control the plurality of local decoders (402) based on the one or more frequency tuning codes.
Description
Gebiet der OffenbarungArea of Revelation
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme und insbesondere auf Dreh-Wanderwellen-Oszillatoren (Rotary Traveling-Wave Oscillatoren bzw. RTWOs).Embodiments of the invention relate to electronic systems and in particular to rotary traveling-wave oscillators (RTWOs).
Hintergrundbackground
Dreh-Wanderwellen-Oszillatoren (RTWOs) können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich beispielsweise Telekommunikationssystemen, optischen Netzen und/oder einer Chip-zu-Chip-Kommunikation. Zum Beispiel kann ein RTWO in einem Frequenzsynthesizer verwendet werden, um ein Ausgangstaktsignal, das eine gesteuerte Phasen- und Frequenzbeziehung zu einem Referenztaktsignal aufweist, zu erzeugen.Rotary traveling wave oscillators (RTWOs) can be used in a variety of applications including, for example, telecommunications systems, optical networks, and/or chip-to-chip communications. For example, an RTWO can be used in a frequency synthesizer to generate an output clock signal having a controlled phase and frequency relationship to a reference clock signal.
Kurzfassung der OffenbarungSummary of Revelation
Die beanspruchten Gegenstände sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The claimed subject matter is defined in the independent claims. Advantageous further developments are described in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein RTWO geschaffen. Der RTWO weist einen RTWO-Ring mit einem ersten Übertragungsleitungsleiter und einem zweiten Übertragungsleitungsleiter, die zum Führen einer Wanderwelle ausgebildet sind, und mehrere Segmente, die um den RTWO-Ring herum angeordnet sind, auf. Zusätzlich weist ein erstes Segment der mehreren Segmente ein Paar Metallstichleitung, das eine erste Metallstichleitung, die mit dem ersten Übertragungsleitungsleiter elektrisch verbunden ist, und eine zweite Metallstichleitung, die mit dem zweiten Übertragungsleitungsleiter elektrisch verbunden ist, enthält, und eine oder mehrere Kondensatorabstimmungsbanken, die mit dem Paar Metallstichleitungen elektrisch verbunden sind und betreibbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO zu steuern, auf.According to one aspect, an RTWO is provided. The RTWO includes an RTWO ring having a first transmission line conductor and a second transmission line conductor configured to guide a traveling wave, and a plurality of segments disposed around the RTWO ring. Additionally, a first segment of the plurality of segments includes a pair of metal stubs including a first metal stub electrically connected to the first transmission line conductor and a second metal stub electrically connected to the second transmission line conductor, and one or more capacitor tuning banks electrically connected to the pair of metal stub conductors and operable to control an oscillation frequency of the RTWO.
In einigen Ausführungsformen weist das erste Segment ferner ein TDC-Latch, das zwischen der ersten Metallstichleitung und der zweiten Metallstichleitung elektrisch angeschlossen ist und betreibbar ist, um den Durchgang der Wanderwelle zu detektieren, auf.In some embodiments, the first segment further comprises a TDC latch electrically connected between the first metal stub and the second metal stub and operable to detect passage of the traveling wave.
In einer Reihe von Ausführungsformen haben die erste Metallstichleitung und die zweite Metallstichleitung im Wesentlichen die gleiche Länge.In a number of embodiments, the first metal stub and the second metal stub have substantially the same length.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen haben die erste Metallstichleitung und die zweite Metallstichleitung jeweils eine Länge von mindestens einem Faktor von 0,05 einer Wellenlänge der Wanderwelle.According to various embodiments, the first metal stub and the second metal stub each have a length of at least a factor of 0.05 of a wavelength of the traveling wave.
In einigen Ausführungsformen haben die erste Metallstichleitung und die zweite Metallstichleitung jeweils eine Länge von mindestens etwa 25 µm.In some embodiments, the first metal stub and the second metal stub each have a length of at least about 25 μm.
Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen weist das erste Segment ferner einen ersten Abgriffpuffer mit einem Eingang, der elektrisch mit der ersten Metallstichleitung verbunden ist, und einen zweiten Abgriffpuffer mit einem Eingang, der elektrisch mit der zweiten Metallstichleitung verbunden ist, auf.According to a number of embodiments, the first segment further comprises a first tap buffer having an input electrically connected to the first metal stub and a second tap buffer having an input electrically connected to the second metal stub.
In mehreren Ausführungsformen weist das erste Segment ferner eine Regenerationsschaltung, die zwischen der ersten Metallstichleitung und der zweiten Metallstichleitung elektrisch angeschlossen ist und dazu ausgebildet ist, der Wanderwelle Energie zu liefern, um einen Verlust der differenziellen Übertragungsleitung zu kompensieren.In several embodiments, the first segment further comprises a regeneration circuit electrically connected between the first metal stub and the second metal stub and configured to provide energy to the traveling wave to compensate for a loss of the differential transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen weist jedes der mehreren Segmente mehrere Abstimmungskondensatorbanken auf, die betreibbar sind, um eine LSB-Abstimmungsauflösung von 50 kHz/LSB oder weniger und einen Abstimmungsbereich von 4 GHz oder mehr bereitzustellen.In various embodiments, each of the plurality of segments includes a plurality of tuning capacitor banks operable to provide an LSB tuning resolution of 50 kHz/LSB or less and a tuning range of 4 GHz or more.
In einigen Ausführungsformen weisen die eine oder die mehreren Kondensatorabstimmungsbanken eine Feinabstimmungskondensatorbank, die zwischen der ersten Metallstichleitung und der zweiten Metallstichleitung elektrisch angeschlossen ist, und eine Grobstimmungskondensatorbank, die zwischen der ersten Metallstichleitung und der zweiten Metallstichleitung elektrisch angeschlossen ist, auf. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen weisen die eine oder die mehreren Kondensatorabstimmungsbanken ferner eine PVT-Abstimmungskondensatorbank, die zwischen der ersten Metallstichleitung und der zweiten Metallstichleitung elektrisch angeschlossen ist, auf.In some embodiments, the one or more capacitor tuning banks include a fine tuning capacitor bank electrically connected between the first metal stub and the second metal stub and a coarse tuning capacitor bank electrically connected between the first metal stub and the second metal stub. According to a number of embodiments, the one or more capacitor tuning banks further include a PVT tuning capacitor bank electrically connected between the first metal stub and the second metal stub.
In verschiedenen Ausführungsformen weist jedes der Segmente ein TDC-Latch auf und der RTWO weist ferner einen Taktverteilungsbaum und einen Referenztaktpuffer, der dazu ausgebildet ist, an das TDC-Latch jedes der Segmente über den Taktverteilungsbaum ein Referenztaktsignal zu liefern.In various embodiments, each of the segments includes a TDC latch and the RTWO further includes a clock distribution tree and a reference clock buffer configured to provide a reference clock signal to the TDC latch of each of the segments via the clock distribution tree.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine PLL geschaffen. Die PLL weist einen PLL-Kern, der dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Frequenzabstimmungscodes zu erzeugen, und einen RTWO, der einen Ring, der einen ersten Übertragungsleitungsleiter und einen zweiten Übertragungsleitungsleiter aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Wanderwelle zu führen, und mehrere Segmente, die um den Ring herum angeordnet sind, enthält, auf. Jedes der Segmente weist ein Paar Metallstichleitungen, das eine erste Metallstichleitung, die mit dem ersten Übertragungsleitungsleiter elektrisch verbunden ist, und eine zweite Metallstichleitung, die mit dem zweiten Übertragungsleitungsleiter elektrisch verbunden ist, enthält, und eine oder mehrere Kondensatorabstimmungsbanken, die mit dem Paar Metallstichleitungen elektrisch verbunden sind und betreibbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO basierend auf dem einen oder den mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, auf.According to another aspect, a PLL is provided. The PLL includes a PLL core configured to generate one or more frequency tuning codes, and an RTWO including a ring having a first transmission line conductor and a second transmission line conductor configured to guide a traveling wave, and a plurality of segments disposed around the ring. Each of the segments includes a pair of metal stubs including a first metal stub electrically connected to the first transmission line conductor and a second metal stub electrically connected to the second transmission line conductor, and one or more capacitor tuning banks electrically connected to the pair of metal stubs and operable to control an oscillation frequency of the RTWO based on the one or more frequency tuning codes.
In einigen Ausführungsformen haben die erste Metallstichleitung und die zweite Metallstichleitung jeweils eine Länge von mindestens einem Faktor von 0,05 einer Wellenlänge der Wanderwelle.In some embodiments, the first metal stub and the second metal stub each have a length of at least a factor of 0.05 of a wavelength of the traveling wave.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der RTWO dazu ausgebildet, in der PLL sowohl als digital gesteuerter Oszillator als auch als Zeit-Digital-Umsetzer zu fungieren.In various embodiments, the RTWO is designed to function both as a digitally controlled oscillator and as a time-to-digital converter in the PLL.
In einer Reihe von Ausführungsformen enthalten die eine oder die mehreren Kondensatorabstimmungsbanken eine Feinabstimmungskondensatorbank und eine Grobabstimmungskondensatorbank und der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes enthalten einen Grobabstimmungscode und einen Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode.In a number of embodiments, the one or more capacitor tuning banks include a fine tuning capacitor bank and a coarse tuning capacitor bank, and the one or more frequency tuning codes include a coarse tuning code and a fine integer tuning code.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein RTWO geschaffen. Der RTWO weist mindestens einen RTWO-Ring, mehrere Segmente, die um den mindestens einen RTWO-Ring herum positioniert sind, und ein Segmentdecodiersystem auf. Jedes der mehreren Segmente weist eine oder mehrere konfigurierbare Schaltungen auf und das Segmentdecodiersystem ist mit den mehreren Segmenten elektrisch verbunden und ist dazu ausgebildet, ein Schreiben von Konfigurationsdaten in die eine oder die mehreren konfigurierbaren Schaltungen basierend auf einem Segmentadressensignal zu steuern.According to another aspect, an RTWO is provided. The RTWO comprises at least one RTWO ring, a plurality of segments positioned around the at least one RTWO ring, and a segment decoding system. Each of the plurality of segments comprises one or more configurable circuits, and the segment decoding system is electrically connected to the plurality of segments and is configured to control writing of configuration data to the one or more configurable circuits based on a segment address signal.
In einigen Ausführungsformen ist jedes der mehreren Segmente über das Segmentadressensignal individuell adressierbar.In some embodiments, each of the plurality of segments is individually addressable via the segment address signal.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Segmentdecodiersystem mehrere Segmentdecodierer auf, von denen jeder mit einem entsprechenden Segment der mehreren Segmente verbunden ist.In various embodiments, the segment decoding system comprises a plurality of segment decoders, each of which is connected to a corresponding segment of the plurality of segments.
In mehreren Ausführungsformen weist der RTWO ferner eine serielle Schnittstelle auf, die dazu ausgebildet ist, ein Segmentdatensignal und das Segmentadressensignal an das Segmentdecodiersystem zu liefern. In einer Reihe von Ausführungsformen ist das Segmentdecodiersystem dazu ausgebildet, ein Segment der mehreren Segmente basierend auf einem Wert des Segmentadressensignals auszuwählen und mehrere Bits des Segmentdatensignals in das ausgewählte Segment zu schreiben. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Segmentdecodiersystem dazu ausgebildet, die mehreren Bits des Segmentdatensignals in mehreren Taktzyklen über einen oder mehrere Drähte mit einer geringeren Anzahl als die mehreren Bits in das ausgewählte Segment zu schreiben. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Segmentdecodiersystem dazu ausgebildet, ein Segment der mehreren Segmente basierend auf einem Wert des Segmentadressensignals auszuwählen und ein oder mehrere Bits aus dem ausgewählten Segment zu lesen. In einer Reihe von Ausführungsformen weist die serielle Schnittstelle eine lokale SPI auf.In several embodiments, the RTWO further comprises a serial interface configured to provide a segment data signal and the segment address signal to the segment decoding system. In a number of embodiments, the segment decoding system is configured to select a segment of the plurality of segments based on a value of the segment address signal and to write a plurality of bits of the segment data signal to the selected segment. According to some embodiments, the segment decoding system is configured to write the plurality of bits of the segment data signal to the selected segment in a plurality of clock cycles over one or more wires having a fewer number than the plurality of bits. In various embodiments, the segment decoding system is configured to select a segment of the plurality of segments based on a value of the segment address signal and to write a plurality of bits of the segment data signal to the selected segment. sensignal and read one or more bits from the selected segment. In a number of embodiments, the serial interface comprises a local SPI.
In einigen Ausführungsformen weisen die eine oder die mehreren konfigurierbaren Schaltungen eine Regenerationsschaltung, ein Latch, einen Abstimmungskondensator und/oder einen Abgriffpuffer auf.In some embodiments, the one or more configurable circuits include a regeneration circuit, a latch, a tuning capacitor, and/or a tap buffer.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die Konfigurationsdaten so betreibbar, dass sie einen Vorstrom, einen Widerstandswert, einen Kapazitätswert und/oder eine Transistorbreite der einen oder der mehreren konfigurierbaren Schaltungen steuern.In various embodiments, the configuration data is operable to control a bias current, a resistance value, a capacitance value, and/or a transistor width of the one or more configurable circuits.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein RTWO geschaffen. Der RTWO weist einen ersten RTWO-Ring, mehrere Segmente, die um den ersten RTWO-Ring herum positioniert sind und mehrere Abstimmungskondensatoren aufweisen, die auswählbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO zu steuern, und eine Decodierschaltung, die betreibbar ist, um eine Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren basierend auf einem oder mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, auf. Die Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren wird über die mehreren Segmente hinweg quantisiert.According to another aspect, an RTWO is provided. The RTWO includes a first RTWO ring, a plurality of segments positioned around the first RTWO ring and including a plurality of tuning capacitors selectable to control an oscillation frequency of the RTWO, and a decoding circuit operable to control a selection of the plurality of tuning capacitors based on one or more frequency tuning codes. The selection of the plurality of tuning capacitors is quantized across the plurality of segments.
In einigen Ausführungsformen weist die Decodierschaltung mehrere lokale Decodierer, die jeweils dazu ausgebildet sind, eine Anzahl ausgewählter Kondensatoren für ein entsprechendes Segment der mehreren Segmente zu steuern, und mehrere Abstimmungsdecodierer, die dazu ausgebildet sind, die mehreren lokalen Decodierer basierend auf dem einen oder den mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, auf.In some embodiments, the decoding circuit includes a plurality of local decoders, each configured to control a number of selected capacitors for a corresponding segment of the plurality of segments, and a plurality of tuning decoders configured to control the plurality of local decoders based on the one or more frequency tuning codes.
In einer Reihe von Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf, wobei die Decodierschaltung so implementiert ist, dass eine Auswahl von einem oder mehreren Abstimmungsdecodierern als Antwort auf einen gegebenen Wert des Feinfrequenzabstimmungcodes dynamisch ausgewählt wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Decodierschaltung so implementiert, dass eine Sequenz des Auswählens jedes der mehrehren Abstimmungsdecodierer für eine erste Rampe des Feinfrequenzabstimmungscodes relativ zu einer zweiten Rampe des Feinfrequenzabstimmungscodes verschieden ist. In mehreren Ausführungsformen rotiert die Auswahlsequenz durch mehrere verschiedene Auswahlsequenzen. Gemäß mehreren Ausführungsformen wird die Auswahlsequenz zufällig oder pseudozufällig ausgewählt.In a number of embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code, wherein the decoding circuit is implemented such that a selection of one or more tuning decoders is dynamically selected in response to a given value of the fine frequency tuning code. In various embodiments, the decoding circuit is implemented such that a sequence of selecting each of the plurality of tuning decoders for a first ramp of the fine frequency tuning code relative to a second ramp of the fine frequency tuning code is different. In various embodiments, the selection sequence rotates through a plurality of different selection sequences. According to various embodiments, the selection sequence is selected randomly or pseudorandomly.
In mehreren Ausführungsformen ist die Decodierschaltung so implementiert, dass eine Auswahl eines oder mehrerer Abstimmungskondensatoren als Antwort auf einen gegebenen Wert des einen oder der mehreren Frequenzabstimmungscodes dynamisch ausgewählt wird.In several embodiments, the decoding circuit is implemented such that a selection of one or more tuning capacitors is dynamically selected in response to a given value of the one or more frequency tuning codes.
In einigen Ausführungsformen weist der erste RTWO-Ring mehrere Seiten auf und die Decodierschaltung ist ferner dazu ausgebildet, eine Anzahl ausgewählter Abstimmungskondensatoren für jede Seite des RTWO-Rings abzugleichen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Decodierschaltung so implementiert, dass die Anzahl der ausgewählten Abstimmungskondensatoren pro Seite des RTWO-Rings höchstens einen Abstimmungskondensator für jeden Wert des einen oder der mehreren Frequenzabstimmungscodes beträgt.In some embodiments, the first RTWO ring has multiple sides and the decoding circuit is further configured to adjust a number of selected tuning capacitors for each side of the RTWO ring. According to various embodiments, the decoding circuit is implemented such that the number of selected tuning capacitors per side of the RTWO ring is at most one tuning capacitor for each value of the one or more frequency tuning codes.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der RTWO ferner einen zweiten RTWO-Ring, der mit dem ersten RTWO-Ring gekoppelt bzw. verrastet (Englisch „locked“ bzw. phasengekoppelt) ist, auf und die Decodierschaltung steuert separat eine Anzahl von ausgewählten Kondensatoren des ersten RTWO-Rings und des zweiten RTWO-Rings. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen ist die Decodierschaltung ferner dazu ausgebildet, eine Anzahl ausgewählter Abstimmungskondensatoren für den ersten und den zweiten RTWO-Ring abzugleichen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Decodierschaltung so implementiert, dass eine Anzahl ausgewählter Abstimmungskondensatoren pro RTWO-Ring höchstens einen Abstimmungskondensator für jeden Wert des einen oder der mehreren Frequenzabstimmungscodes beträgt.In various embodiments, the RTWO further comprises a second RTWO ring locked to the first RTWO ring, and the decoding circuit separately controls a number of selected capacitors of the first RTWO ring and the second RTWO ring. According to a number of embodiments, the decoding circuit is further configured to adjust a number of selected tuning capacitors for the first and second RTWO rings. According to some embodiments, the decoding circuit is implemented such that a number of selected tuning capacitors per RTWO ring is at most one tuning capacitor for each value of the one or more frequency tuning codes.
In einer Reihe von Ausführungsformen weisen die mehreren Abstimmungskondensatoren mehrere Grobabstimmungskondensatoren, mehrere Feinabstimmungskondensatoren und/oder mehrere PVT-Abstimmungskondensatoren auf.In a number of embodiments, the plurality of tuning capacitors comprises a plurality of coarse tuning capacitors, a plurality of fine tuning capacitors, and/or a plurality of PVT tuning capacitors.
In mehreren Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf und die Decodierschaltung ist ferner dazu ausgebildet, einen Versatzcode zu empfangen, der betreibbar ist, um durch Einstellen eines Werts des Feinfrequenzabstimmungscodes eine Kapazitätsanpassung an einem bestimmten Segment der mehreren Segmente bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Versatzcode dazu ausgebildet, eine dynamische Kapazitätsanpassung für die mehreren Segmente bereitzustellen, während der RTWO betreibbar ist, um den RTWO zu linearisieren.In several embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code and the decoding circuit is further configured to receive an offset code operable to adjust a value of the fine frequency tuning codes to provide a capacity adjustment at a particular segment of the plurality of segments. In various embodiments, the offset code is configured to provide a dynamic capacity adjustment for the plurality of segments while the RTWO is operable to linearize the RTWO.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine PLL mit feiner Frequenzabstimmungsauflösung geschaffen. Die PLL weist einen PLL-Kern, der zum Erzeugen eines oder mehrerer Frequenzabstimmungscodes ausgebildet ist, und einen RTWO auf. Der RTWO weist einen ersten RTWO-Ring, mehrere Segmente, die um den ersten RTWO-Ring herum positioniert sind und mehrere Abstimmungskondensatoren aufweisen, die auswählbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO zu steuern, und eine Decodierschaltung, die betreibbar ist, um eine Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren basierend auf dem einen oder den mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, auf. Die Auswahl der mehreren Abstimmungskondensatoren wird über die mehreren Segmente hinweg quantisiert.According to another aspect, a PLL with fine frequency tuning resolution is provided. The PLL includes a PLL core configured to generate one or more frequency tuning codes and an RTWO. The RTWO includes a first RTWO ring, a plurality of segments positioned around the first RTWO ring and including a plurality of tuning capacitors selectable to control an oscillation frequency of the RTWO, and a decoding circuit operable to control a selection of the plurality of tuning capacitors based on the one or more frequency tuning codes. The selection of the plurality of tuning capacitors is quantized across the plurality of segments.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Decodierschaltung mehrere lokale Decodierer, die jeweils dazu ausgebildet sind, eine Anzahl ausgewählter Kondensatoren für ein entsprechendes Segment der mehreren Segmente zu steuern, und mehrere Abstimmungsdecodierer, die dazu ausgebildet sind, die mehreren lokalen Decodierer basierend auf dem einen oder den mehreren Frequenzabstimmungscodes zu steuern, auf.In various embodiments, the decoding circuit includes a plurality of local decoders, each configured to control a number of selected capacitors for a corresponding segment of the plurality of segments, and a plurality of tuning decoders configured to control the plurality of local decoders based on the one or more frequency tuning codes.
In einigen Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf, wobei die Decodierschaltung so implementiert ist, dass eine Auswahl eines oder mehrerer Abstimmungsdecodierer als Antwort auf einen gegebenen Wert des Feinfrequenzabstimmungscodes dynamisch ausgewählt wird. In mehreren Ausführungsformen ist die Decodierschaltung so implementiert, dass eine Sequenz des Auswählens jedes der mehreren Abstimmungsdecodierer für eine erste Rampe des Feinfrequenzabstimmungscodes relativ zu einer zweiten Rampe des Feinfrequenzabstimmungscodes verschieden ist.In some embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code, wherein the decoding circuit is implemented such that a selection of one or more tuning decoders is dynamically selected in response to a given value of the fine frequency tuning code. In several embodiments, the decoding circuit is implemented such that a sequence of selecting each of the plurality of tuning decoders is different for a first ramp of the fine frequency tuning code relative to a second ramp of the fine frequency tuning code.
In einer Reihe von Ausführungsformen weist die PLL ferner einen zweiten RTWO-Ring, der mit dem ersten RTWO-Ring gekoppelt bzw. verrastet ist, auf und die Decodierschaltung steuert eine Anzahl von ausgewählten Kondensatoren des ersten RTWO-Rings und des zweiten RTWO-Rings separat. In verschiedenen Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf und die Decodierschaltung ist ferner dazu ausgebildet, einen Versatzcode zu empfangen, der betreibbar ist, um durch Einstellen eines Werts des Feinfrequenzabstimmungscodes eine Kapazitätsanpassung an einem bestimmten Segment der mehreren Segmente bereitzustellen.In a number of embodiments, the PLL further comprises a second RTWO ring locked to the first RTWO ring, and the decoding circuit controls a number of selected capacitors of the first RTWO ring and the second RTWO ring separately. In various embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code, and the decoding circuit is further configured to receive an offset code operable to provide capacitance adjustment to a particular segment of the plurality of segments by adjusting a value of the fine frequency tuning code.
In einigen Ausführungsformen ist der PLL-Kern dazu ausgebildet, den Wert des Versatzcodes zu steuern, um eine Kapazität der mehreren Segmente dynamisch zu ändern, um den RTWO zu linearisieren.In some embodiments, the PLL core is configured to control the value of the offset code to dynamically change a capacity of the plurality of segments to linearize the RTWO.
In einer Reihe von Ausführungsformen entspricht die Frequenzschrittgröße des RTWO einer Frequenzänderung, die sich aus einer Auswahl eines Abstimmungskondensators eines Segments ergibt.In a number of embodiments, the frequency step size of the RTWO corresponds to a frequency change resulting from a selection of a tuning capacitor of a segment.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein RTWO geschaffen. Der RTWO weist einen ersten RTWO-Ring, mehrere Segmente, die um den ersten RTWO-Ring herum positioniert sind und mehrere Abstimmungskondensatoren aufweisen, die auswählbar sind, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO zu steuern, und eine Decodierschaltung, die mehrere lokale Decodierer aufweist, die jeweils zum Steuern einer Anzahl von ausgewählten Abstimmungskondensatoren in einem jeweiligen der mehreren Segmente ausgebildet sind, auf. Außerdem sind mehrere Eingabecodes für die mehreren lokalen Decodierer separat steuerbar.According to another aspect, an RTWO is provided. The RTWO includes a first RTWO ring, a plurality of segments positioned around the first RTWO ring and including a plurality of tuning capacitors selectable to control an oscillation frequency of the RTWO, and a decoding circuit including a plurality of local decoders each configured to control a number of selected tuning capacitors in a respective one of the plurality of segments. Additionally, a plurality of input codes for the plurality of local decoders are separately controllable.
In einigen Ausführungsformen weist die Decodierschaltung ferner mehrere Abstimmungsdecodierer auf, die zum Steuern der mehreren Eingabecodes basierend auf einem oder mehreren Frequenzabstimmungscodes ausgebildet sind.In some embodiments, the decoding circuit further comprises a plurality of tuning decoders configured to control the plurality of input codes based on one or more frequency tuning codes.
In einer Reihe von Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf und die Decodierschaltung ist so implementiert, dass eine Auswahl eines oder mehrerer Abstimmungsdecodierer als Antwort auf einen gegebenen Wert des Feinfrequenzabstimmungcodes dynamisch ausgewählt wird.In a number of embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code, and the decoding circuit is implemented such that a selection of one or more tuning decoders is dynamically selected in response to a given value of the fine frequency tuning code.
In mehreren Ausführungsformen weist der RTWO ferner einen zweiten RTWO-Ring, der mit dem ersten RTWO-Ring gekoppelt bzw. verrastet ist, auf und die Decodierschaltung steuert eine Anzahl von ausgewählten Kondensatoren des ersten RTWO-Rings und des zweiten RTWO-Rings separat.In several embodiments, the RTWO further comprises a second RTWO ring locked to the first RTWO ring, and the decoding circuit controls a number of selected capacitors of the first RTWO ring and the second RTWO ring separately.
Gemäß einigen Ausführungsformen weisen der eine oder die mehreren Frequenzabstimmungscodes einen Feinfrequenzabstimmungscode auf und die Decodierschaltung ist ferner dazu ausgebildet, einen Versatzcode zu empfangen, der betreibbar ist, um eine Kapazitätsanpassung an einem bestimmten Segment der mehreren Segmente durch Anpassen eines Werts des Feinfrequenzabstimmungscodes bereitzustellen.According to some embodiments, the one or more frequency tuning codes comprise a fine frequency tuning code and the decoding circuit is further configured to receive an offset code operable to provide capacity adjustment at a particular segment of the plurality of segments by adjusting a value of the fine frequency tuning code.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
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1 ist eine schematische Darstellung einer vollständig digitalen Phasenregelschleife (ADPLL, all-digital phase-locked loop) gemäß einer Ausführungsform.1 is a schematic diagram of an all-digital phase-locked loop (ADPLL) according to one embodiment. -
2 ist ein Beispiel eines Diagramms des Phasenrauschens über der Versatzfrequenz für eine Implementierung der ADPLL von1 .2 is an example of a phase noise versus offset frequency plot for an implementation of the ADPLL of1 . -
3 ist eine schematische Darstellung einer Implementierung eines Dreh-Wanderwellen-Oszillators (RTWO).3 is a schematic representation of an implementation of a rotary traveling wave oscillator (RTWO). -
4 zeigt eine Implementierung einer segmentierten Abstimmung für einen RTWO.4 shows an implementation of segmented voting for an RTWO. -
5 ist eine schematische Darstellung einer Implementierung eines RTWO mit überlagerten Transitwellenformen einer Wanderwelle.5 is a schematic representation of an implementation of an RTWO with superimposed transit waveforms of a traveling wave. -
6A ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines RTWO mit Segmenten, die Metallstichleitungen aufweisen.6A is a schematic representation of an embodiment of an RTWO with segments having metal stubs. -
6B ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Taktverteilungsbaums für einen RTWO.6B is a schematic representation of one embodiment of a clock distribution tree for an RTWO. -
7 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines RTWO-Segments mit Metallstichleitungen.7 is a schematic representation of an embodiment of an RTWO segment with metal stubs. -
8A bis8R zeigen eine RTWO-Abstimmungskondensatorsequenz zur Prozess-, Spannungs- und Temperatur-Abstimmung (PVT-Abstimmung) gemäß einer Ausführungsform.8A until8R show an RTWO tuning capacitor sequence for process, voltage, and temperature tuning (PVT tuning) according to one embodiment. -
9A bis9J zeigen eine RTWO-Abstimmungskondensatorsequenz zum Fein-Ganzzahl-Abstimmung gemäß einer Ausführungsform.9A until9J show an RTWO tuning capacitor sequence for fine integer tuning according to an embodiment. -
10 zeigt eine Ausführungsform eines RTWO mit segmentierter Decodierung.10 shows an embodiment of an RTWO with segmented decoding. -
11 zeigt eine Ausführungsform von Abstimmungsdecodierern für einen Mehrring-RTWO.11 shows an embodiment of voting decoders for a multi-ring RTWO. -
12 zeigt eine Ausführungsform eines RTWO-Abstimmungsdecodierers.12 shows an embodiment of an RTWO voting decoder. -
13A-1 und 13A-2 zeigen eine Ausführungsform eines dynamischen Elementabgleichs für die Segmentauswahl eines RTWO.13A-1 and 13A-2 show an embodiment of a dynamic element matching for the segment selection of an RTWO. -
13B-1 und 13B-2 zeigen eine weitere Ausführungsform des dynamischen Elementabgleichs für die Segmentauswahl eines RTWO.13B-1 and 13B-2 show another embodiment of dynamic element matching for segment selection of an RTWO. -
13C-1 und 13C-2 zeigen eine weitere Ausführungsform des dynamischen Elementabgleichs für die Segmentauswahl eines RTWO.13C-1 and 13C-2 show another embodiment of dynamic element matching for segment selection of an RTWO. -
14 zeigt eine Ausführungsform eines RTWO mit segmentierter digitaler Adressierung.14 shows an embodiment of an RTWO with segmented digital addressing. -
15 zeigt verschiedene Ausführungsformen von programmierbaren Segmentschaltungen.15 shows various embodiments of programmable segment circuits. -
16 zeigt eine Ausführungsform eines RTWO-basierten PLL-Systems.16 shows an embodiment of an RTWO-based PLL system.
Genaue Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Die folgende ausführliche Beschreibung bestimmter Ausführungsformen präsentiert verschiedene Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung kann jedoch auf zahlreiche verschiedene Arten verkörpert sein, wie sie durch die Ansprüche definiert und abgedeckt sind. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es versteht sich, dass in den Figuren dargestellte Elemente nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind. Darüber hinaus versteht es sich, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente als in einer Zeichnung dargestellt und/oder eine Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente aufweisen können. Ferner können einige Ausführungsformen eine beliebige geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen aufweisen.The following detailed description of certain embodiments presents various descriptions of specific embodiments of the invention. However, the invention may be embodied in many different ways as defined and covered by the claims. In this description, reference is made to the drawings, in which like reference characters may designate identical or functionally similar elements. It is to be understood that elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Furthermore, it is to be understood that certain Embodiments may include more elements than shown in a drawing and/or a subset of the elements shown in a drawing. Furthermore, some embodiments may include any suitable combination of features from two or more drawings.
Wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, kann ein Dreh-Wanderwellen-Oszillator (RTWO) eine differenzielle Übertragungsleitung, die in einem Ring mit einer ungeraden Anzahl von einer oder mehreren Überkreuzungen verschaltet ist, und mehrere Regenerationsschaltungen, die entlang eines Pfads der differenziellen Übertragungsleitung elektrisch angeschlossen sind, aufweisen. Zusätzlich kann jede Überkreuzung die Polarität einer Welle, die sich entlang der differenziellen Übertragungsleitung ausbreitet, umkehren und die Regenerationsschaltungen können der Welle Energie zuführen, um die Verluste der differenziellen Übertragungsleitung zu kompensieren. Zusätzliche Einzelheiten von RTWOs können so ausgestaltet sein, wie sie in dem
Vorrichtungen und Verfahren für RTWOs werden hierin geschaffen.Apparatus and methods for RTWOs are provided herein.
Gemäß einem ersten Aspekt weist ein RTWO eine differenzielle Übertragungsleitung, die in einem Ring verschaltet ist, und mehrere Segmente, die um den Ring herum verteilt sind. auf. Die Segmente weisen Metallstichleitungen auf, die von der differenziellen Übertragungsleitung des RTWO ausgehen. Die Metallstichleitungen ermöglichen den Zugriff auf zusätzliche Gestaltungsressourcen zum Abstimmen von Kondensatoren und anderen Schaltungen der RTWO-Segmente und ermöglichen gleichzeitig, dass die Länge des RTWO-Rings relativ kurz ist. Somit verhindern die Metallstichleitungen nicht, dass der RTWO mit einer relativ hohen Schwingungsfrequenz, beispielsweise 10 GHz oder mehr, arbeitet, und sorgen gleichzeitig für eine Verbindungsfähigkeit zu Abstimmungskondensatoren, die die Schwingungsfrequenz des RTWO über einen weiten Abstimmungsbereich abstimmen und/oder eine feine Frequenzschrittweite bereitstellen. In bestimmten Implementierungen ist der RTWO mittels Grob- und Feinabstimmungskondensatoren abstimmungsbar, um einen weiten Abstimmungsbereich, eine Temperaturnachführung und Frequenzrampen mit großer Bandbreite, beispielsweise Rampen von bis zu etwa 1 GHz bei 10 GHz, bereitzustellen.According to a first aspect, an RTWO comprises a differential transmission line interconnected in a ring and a plurality of segments distributed around the ring. The segments comprise metal stubs extending from the differential transmission line of the RTWO. The metal stubs provide access to additional design resources for tuning capacitors and other circuits of the RTWO segments while allowing the length of the RTWO ring to be relatively short. Thus, the metal stubs do not prevent the RTWO from operating at a relatively high oscillation frequency, e.g. 10 GHz or more, while providing connectivity to tuning capacitors that tune the oscillation frequency of the RTWO over a wide tuning range and/or provide a fine frequency step size. In certain implementations, the RTWO is tunable using coarse and fine tuning capacitors to provide a wide tuning range, temperature tracking, and wide bandwidth frequency ramps, for example ramps up to about 1 GHz at 10 GHz.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein verteiltes quantisiertes Schema zum Abstimmen einer Frequenz des RTWO geschaffen. Der RTWO weist mehrere Segmente auf, die um den Ring des RTWO verteilt sind, und die Segmente enthalten Abstimmungskondensatoren und andere Schaltungen. Die verteilte quantisierte Frequenzabstimmung wird verwendet, um die Abstimmungskondensatoren in den RTWO-Segmenten unter Verwendung separat steuerbarer Codewerte zu steuern, wodurch die Frequenzschrittweite oder -auflösung des RTWO verbessert wird. In Konfigurationen mit mehreren RTWO-Ringen, die zur Reduzierung von Phasenrauschen miteinander gekoppelt sind, kann die verteilte quantisierte Frequenzabstimmung verwendet werden, um die Abstimmungskondensatoren über mehrere miteinander gekoppelte RTWO-Ringe hinweg, z. B. eine RTWO-Konfiguration mit 4 gekoppelten Ringen, separat einzustellen. Durch Implementieren des RTWO mit verteilter quantisierter Frequenzabstimmung wird eine relativ feine Frequenzauflösung erreicht, beispielsweise eine Abstimmungsauflösung für das niedrigstwertige Bit (LSB-Abstimmungsauflösung) von 50 kHz/LSB oder weniger und ein relativ weiter Abstimmungsbereich, beispielsweise 4 GHz oder mehr. Das verteilte quantisierte Schema kann für eine Vielzahl von Abstimmungsweisen verwendet werden, einschließlich Grobabstimmung, Feinabstimmung und Prozess-, Spannungs- und Temperaturabstimmung (PVT-Abstimmung).According to a second aspect, a distributed quantized scheme is provided for tuning a frequency of the RTWO. The RTWO has multiple segments distributed around the ring of the RTWO, and the segments include tuning capacitors and other circuitry. The distributed quantized frequency tuning is used to control the tuning capacitors in the RTWO segments using separately controllable code values, thereby improving the frequency step size or resolution of the RTWO. In configurations with multiple RTWO rings coupled together to reduce phase noise, the distributed quantized frequency tuning may be used to separately adjust the tuning capacitors across multiple RTWO rings coupled together, e.g., an RTWO configuration with 4 coupled rings. By implementing the RTWO with distributed quantized frequency tuning, a relatively fine frequency resolution is achieved, for example, a least significant bit (LSB) tuning resolution of 50 kHz/LSB or less and a relatively wide tuning range, for example, 4 GHz or more. The distributed quantized scheme can be used for a variety of tuning modes, including coarse tuning, fine tuning, and process, voltage, and temperature (PVT) tuning.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein segmentiertes Decodierschema für RTWO-Frequenzabstimmungscodes geschaffen, um die Decodierungskomplexität zu reduzieren. Das segmentierte Decodierschema kann unter Verwendung einer Kombination aus globaler und lokaler Decodierung für die Frequenzabstimmungscodes aus einem PLL-Kern (Phasenregelschleifen-Kern) arbeiten, um die Anzahl von Drähten oder Leitern zwischen dem PLL-Kern und dem RTWO um einen relativ großen Faktor zu reduzieren, beispielsweise einen Faktor von 10 oder mehr.According to a third aspect, a segmented decoding scheme for RTWO frequency tuning codes is provided to reduce decoding complexity. The segmented decoding scheme may operate using a combination of global and local decoding for the frequency tuning codes from a PLL (phase locked loop) core to reduce the number of wires or conductors between the PLL core and the RTWO by a relatively large factor, for example a factor of 10 or more.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein dynamisches Elementabgleichsschema geschaffen, um die Feinabstimmungsverstärkungseigenschaften des RTWO zu linearisieren. Beispielsweise kann ein dynamischer Elementabgleich verwendet werden, um die Periodizität einer festen Sequenz der Segmentauswahl, die bei dem segmentierten Decodierschema für den RTWO verwendet wird, zu reduzieren oder zu beseitigen. Durch Reduzieren oder Beseitigen der Periodizität bei der Auswahl der Segmentsequenz können unerwünschte Störfrequenzkomponenten geschwächt werden. Im Gegensatz dazu kann eine feste Sequenz des Auswählens von RTWO-Segmenten die spektrale Integrität verschlechtern, da aufgrund der Nichtlinearität der Feinabstimmungseigenschaften des RTWO Störfrequenzkomponenten erzeugt werden.According to a fourth aspect, a dynamic element balancing scheme is provided to linearize the fine-tuning gain characteristics of the RTWO. For example, dynamic element balancing may be used to reduce or eliminate the periodicity of a fixed sequence of segment selection used in the segmented decoding scheme for the RTWO. By reducing or eliminating the periodicity in the selection of the segment sequence, unwanted spurious frequency components may be attenuated. In contrast, a fixed sequence of selecting RTWO segments may degrade spectral integrity because spurious frequency components are generated due to the nonlinearity of the fine-tuning characteristics of the RTWO.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ein segmentiertes digitales Adressierungsschema geschaffen, um Parameter von RTWO-Segmenten individuell zu steuern. In bestimmten Implementierungen kommuniziert eine serielle Schnittstelle mit den Segmenten über Segmentdecodierer, die mit geteilten oder gemeinsamen Drähten arbeiten, um die Verlegungsdichte zu reduzieren. Die steuerbaren Parameter können Voreinstellungen (beispielsweise einen Vorstrompegel) der in den Regenerationsschaltungen des RTWO verwendeten Verstärker, Voreinstellungen eines Abtast-Latch des RTWO (beispielsweise für eine Zeit-Digital-Umsetzer-Funktion) und / oder das Bereitstellen einer segmentspezifischen Kapazitätsanpassung, um eine Linearitätskorrektur bereitzustellen, enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Somit können die Einstellungen eines bestimmten RTWO-Segments ausgewählt werden, um Anpassungen oder Korrekturen für die Linearität oder andere Betriebseigenschaften zu liefern, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert wird.According to a fifth aspect, a segmented digital addressing scheme is provided to individually control parameters of RTWO segments. In certain implementations, a serial interface communicates with the segments via segment decoders that operate with shared or common wires to reduce routing density. The controllable parameters may include, but are not limited to, presets (e.g., a bias current level) of the amplifiers used in the regeneration circuits of the RTWO, presets of a sampling latch of the RTWO (e.g., for a time-to-digital converter function), and/or providing a segment-specific capacitance adjustment to provide a linearity correction. Thus, the settings of a particular RTWO segment may be selected to provide adjustments or corrections for linearity or other operating characteristics, thereby improving performance.
Die Lehren hierin können verwendet werden, um eine Reihe von Vorteilen bereitzustellen. Gemäß einem Beispiel arbeitet eine RTWO-basierte vollständig digitale Phasenregelschleife (ADPLL) mit einem relativ weiten Frequenzabstimmungsbereich und/oder einer feinen Frequenzabstimmungsauflösung. Darüber hinaus kann die RTWO-basierte ADPLL mit überlegener Robustheit arbeiten, um die Verrastung bei Prozess-, Temperatur- und/oder Spannungsschwankungen aufrechtzuerhalten.The teachings herein can be used to provide a number of advantages. According to one example, an RTWO-based all-digital phase-locked loop (ADPLL) operates with a relatively wide frequency tuning range and/or fine frequency tuning resolution. In addition, the RTWO-based ADPLL can operate with superior robustness to maintain lock during process, temperature, and/or voltage variations.
Die RTWOs hierin können relativ geringes Phasenrauschen aufweisen. Gemäß einem Beispiel erreicht ein RTWO mit vier gekoppelten Ringen ein Einseitenband-Phasenrauschen (SSB-Phasenrauschen) von -121 dBc/Hz bei 8,8 GHz.The RTWOs herein can have relatively low phase noise. According to one example, an RTWO with four coupled rings achieves a single sideband (SSB) phase noise of -121 dBc/Hz at 8.8 GHz.
Die RTWOs hierin können auch auf einer relativ kompakten Fläche implementiert werden und eine relativ geringe Verlustleistung aufweisen. Gemäß einem Beispiel verbraucht ein RTWO mit vier gekoppelten Ringen weniger als etwa 190 mW, wenn er bei etwa 0,9 V betrieben wird, und nimmt eine Fläche von weniger als etwa 1,2 mm2 ein.The RTWOs herein can also be implemented in a relatively compact area and have relatively low power dissipation. According to one example, an RTWO with four coupled rings consumes less than about 190 mW when operating at about 0.9 V and occupies an area of less than about 1.2 mm 2 .
Die RTWOs hierin können auch einen relativ weiten Abstimmungsbereich aufweisen. Gemäß einem Beispiel ist ein RTWO über einen Frequenzbereich von mehr als 3 GHz, beispielsweise zwischen etwa 8,8 GHz und 12 GHz für eine Implementierung mit vier gekoppelten Ringen, abstimmbar.The RTWOs herein may also have a relatively wide tuning range. According to one example, an RTWO is tunable over a frequency range greater than 3 GHz, for example between about 8.8 GHz and 12 GHz for a four coupled ring implementation.
Der weite Abstimmungsbereich kann eine Reihe von Vorteilen bieten. Zum Beispiel kann ein RTWO in einer PLL verwendet werden, die über einen weiten Temperaturschwankungsbereich gekoppelt bzw. verrastet bleiben kann. Zum Beispiel kann der RTWO bis an dem äußersten Ende eines Betriebstemperaturbereichs kalibriert sein und die PLL-Schleife kann gekoppelt bleiben, wenn die Temperatur bis zu dem entgegengesetzten Ende des Temperaturbereichs schwankt. Gemäß einem Beispiel ist der RTWO an einem unteren Ende eines Temperaturbereichs, beispielsweise -40 °C, kalibriert, und die PLL bleibt gekoppelt, wenn die Temperatur allmählich bis zu einem oberen Ende des Temperaturbereichs, beispielsweise 125 °C, erhöht wird. Gemäß einem weiteren Beispiel ist der RTWO an dem oberen Ende des Temperaturbereichs kalibriert und die PLL bleibt gekoppelt, wenn die Temperatur allmählich bis zu dem unteren Ende des Temperaturbereichs gesenkt wird. In solchen Beispielen kann der RTWO als Antwort auf die Änderung der Betriebstemperatur beispielsweise 40 % oder weniger des Feinabstimmungsbereichs des RTWO nutzen.The wide tuning range can provide a number of advantages. For example, an RTWO can be used in a PLL that can remain locked over a wide range of temperature variations. For example, the RTWO can be calibrated to the extreme end of an operating temperature range and the PLL loop can remain locked as the temperature varies to the opposite end of the temperature range. According to one example, the RTWO is calibrated at a lower end of a temperature range, for example -40°C, and the PLL remains locked as the temperature is gradually increased to an upper end of the temperature range, for example 125°C. According to another example, the RTWO is calibrated at the upper end of the temperature range and the PLL remains locked as the temperature is gradually decreased to the lower end of the temperature range. In such examples, the RTWO can utilize, for example, 40% or less of the RTWO's fine tuning range in response to the change in operating temperature.
Bei Verwendung in einer PLL kann der RTWO eine relativ geringe Menge an Jitter in dem Ausgangstakt bieten. In einer beispielhaften Implementierung erzielte eine ADPLL über den Abstimmungsbereich des RTWO einen Jitter im quadratischen Mittel (RMS-Jitter) von etwa 240 fs oder weniger, wenn sie zwischen etwa 1 kHz und 100 MHz in einem Temperaturbereich von etwa -40 °C bis etwa 125 °C betrieben wurde.When used in a PLL, the RTWO can provide a relatively low amount of jitter in the output clock. In an example implementation, an ADPLL achieved root mean square (RMS) jitter of about 240 fs or less over the tuning range of the RTWO when operating between about 1 kHz and 100 MHz in a temperature range of about -40 °C to about 125 °C.
Beispiel einer vollständig digitalen Phasenregelschleife mit einem Dreh-Wanderwellen-OszillatorExample of a fully digital phase-locked loop with a rotary traveling wave oscillator
In bestimmten Konfigurationen hierin wird eine vollständig digitale Phasenregelschleife (ADPLL) bereitgestellt, die einen Dreh-Wanderwellen-Oszillator (RTWO) aufweist. Die ADPLL kann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Telekommunikation, Chip-zu-Chip-Kommunikation und/ oder automatischer Testausrüstung, ohne darauf beschränkt zu sein. Gemäß einem Beispiel erzeugt die ADPLL ein Ausgangstaktsignal mit einer großen Vielfalt von Frequenzrampenprofilen und / oder -raten.In certain configurations herein, an all-digital phase locked loop (ADPLL) is provided that includes a rotary traveling wave oscillator (RTWO). The ADPLL may be used in a variety of applications including, but not limited to, telecommunications, chip-to-chip communications, and/or automatic test equipment. According to one example, the ADPLL generates an output clock signal with a wide variety of frequency ramp profiles and/or rates.
Im Gegensatz dazu kann eine analoge PLL mit Ladungspumpen unter Versorgungsspannungsschwankungen, einem schmalen Abstimmungsspannungsbereich und/oder Schwankungen der Schleifendynamik leiden. Diese Nachteile können in Implementierungen mit Prozessen relativ kleiner Geometrie, beispielsweise Feinlinien-CMOS-Prozessen, noch verstärkt werden. Obwohl eine ADPLL-Architektur eine Reihe von Vorteilen bieten kann, sind die Lehren hierin auch auf RTWOs anwendbar, die in anderen elektronischen Systemen verwendet werden, wie beispielsweise analogen PLLs, die RTWOs verwenden.In contrast, an analog PLL with charge pumps may suffer from supply voltage variations, a narrow tuning voltage range and/or variations in loop dynamics. These disadvantages may be exacerbated in implementations with relatively small geometry processes, such as fine-line CMOS processes. Although an ADPLL architecture has a can offer a number of advantages, the teachings herein are also applicable to RTWOs used in other electronic systems, such as analog PLLs that use RTWOs.
In bestimmten Implementierungen weist eine ADPLL einen RTWO auf, der sowohl als digital gesteuerter Oszillator (DCO) als auch als Zeit-Digital-Umsetzer (TDC) fungiert. Die Implementierung des RTWO zum Bereitstellen einer Vielzahl von Funktionen verbessert die Kompaktheit eines Entwurfs, da der RTWO für mehrere Zwecke verwendet wird.In certain implementations, an ADPLL includes an RTWO that functions as both a digitally controlled oscillator (DCO) and a time-to-digital converter (TDC). Implementing the RTWO to provide a variety of functions improves the compactness of a design because the RTWO is used for multiple purposes.
Durch Verwenden eines RTWO in der ADPLL kann eine niedrige Gütezahl (FOM) erreicht werden. Die überlegene FOM wird zum Teil durch eine feine Auflösung des TDC der RTWO erreicht.By using an RTWO in the ADPLL, a low figure of merit (FOM) can be achieved. The superior FOM is achieved in part by a fine resolution of the TDC of the RTWO.
Obwohl die hierin beschriebenen RTWOs in ADPLLs verwendet werden können, kann ein gemäß den hierin beschriebenen Lehren implementierter RTWO in einem weiten Bereich von elektronischen Systemen und Anwendungen verwendet werden.Although the RTWOs described herein may be used in ADPLLs, an RTWO implemented according to the teachings described herein may be used in a wide range of electronic systems and applications.
Wie es in
Wie es in
Obwohl die TDC-Latches 16 als ein von dem RTWO 15 separater Block dargestellt sind, sind die TDC-Latches 16 in bestimmten Implementierungen in einen Entwurf des RTWO 15 integriert, beispielsweise in den Entwurf der RTWO-Segmente.Although the TDC latches 16 are shown as a separate block from the
Unter weiterer Bezugnahme auf
Gemäß einem Beispiel wird ein RTWO mit einem Multiplikationsfaktor M multipliziert. Gemäß einem anderen Beispiel entfällt ein Multiplizierer.According to one example, an RTWO is multiplied by a multiplication factor M. According to another example, a multiplier is omitted.
Wie es in
Das von dem Subtraktionsblock 11 erzeugte Differenzsignal wird durch das Digitalfilter 2 gefiltert. Zudem wird das gefilterte Differenzsignal in dieser Ausführungsform verwendet, um den RTWO 15 sowohl mit einem ganzzahligen digitalen Abstimmungscode INT als auch einem bruchteiligen digitalen Abstimmungscode F abzustimmen.The difference signal generated by the
Der RTWO 15 von
Dementsprechend bietet der bruchteilige digitale Abstimmungscode F in bestimmten Implementierungen eine feine bruchteilige Abstimmung des RTWO 15 und der ganzzahlige digitale Abstimmungscode INT bietet eine feine ganzzahlige Abstimmung.Accordingly, in certain implementations, the fractional digital tuning code F provides fine fractional tuning of the
Der RTWO 15 kann so implementiert sein, dass er ein oder mehrere hierin offenbarte Merkmale aufweist. In einer Ausführungsform ist der RTWO 15 mit verteilter quantisierter Abstimmung, segmentierter Decodierung, dynamischem Elementabgleich, segmentierter digitaler Adressierung und/oder Segmenten mit Metallstichleitungen implementiert.The
Die ADPLL 10 stellt ein Beispiel eines elektronischen Systems dar, das einen RTWO enthalten kann, der gemäß den hierin enthaltenen Lehren implementiert ist. Die hierin beschriebenen RTWOs können jedoch in einer großen Vielzahl von elektronischen Systemen verwendet werden, einschließlich einer Vielzahl von Datenumsetzern und/oder Frequenzsynthesizern, ohne darauf beschränkt zu sein.
Der Graph 20 enthält eine erste Kurve 21 von intrinsischem DCO-Phasenrauschen für den kombinierten DCO und TDC 4, eine zweite Kurve 22 von TDC-Phasenrauschen für den kombinierten DCO und TDC 4 und eine dritte Kurve 23 des gesamten ADPLL-Phasenrauschens .The
Wie es in
Obwohl ein beispielhafter Graph des Phasenrauschens für die Versatzfrequenz in
Der dargestellte RTWO 30 weist eine Überkreuzung und zweiunddreißig Regenerationsschaltungen, die in diesem Beispiel jeweils unter Verwendung von hintereinandergeschalteten Wechselrichtern implementiert sind, auf. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, einschließlich beispielsweise Konfigurationen, die eine andere Anzahl von Überkreuzungen, mehr oder weniger Segmenten, mehr oder weniger Regenerationsschaltungen und/oder auf andere Weise implementierte Regenerationsschaltungen verwenden. Ferner kann der RTWO 30 andere Schaltungen aufweisen, einschließlich Abstimmungskondensatoren, Latches, Puffer und/oder andere Schaltungen in den Segmenten 35, ohne darauf beschränkt zu sein.The illustrated
Wie es in
In der dargestellten Ausführungsform weist der RTWO 30 Segmente 35 auf, die jeweils eine Regenerationsschaltung aufweisen und die im Wesentlichen in regelmäßigen Intervallen um die differenzielle Übertragungsleitung herum verteilt sind. Das gleichmäßige Verteilen der Regenerationsschaltungen trägt dazu bei, eine gleichförmige charakteristische Impedanz der differenziellen Übertragungsleitung und eine im Wesentlichen konstante Wellengeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Obwohl jedes Segment 35 ein Paar von hintereinandergeschalteten Wechselrichtern aufweist, sind die Lehren hierin auf Segmente anwendbar, die andere Anzahlen von Regenerationsschaltungen und/oder andere Implementierungen der Regenerationsschaltungen aufweisen.In the illustrated embodiment, the
In der dargestellten Ausführungsform ist der RTWO 30 in 8 Segmente pro Seite unterteilt. Da jeder der Leiter 31, 32 eine Taktsignalphase liefert, arbeiten die 32 dargestellten Segmente 35 mit insgesamt 64 Taktsignalphasen. Andere Implementierungen sind jedoch möglich.In the illustrated embodiment, the
Die Schwingungsfrequenz fosc des RTWO 30 basiert auf einer Geschwindigkeit einer sich entlang der Übertragungsleitung fortpflanzenden Wanderwelle, geteilt durch eine Gesamtlänge oder Strecke, die die Welle in einem Zyklus zurücklegt. In bestimmten Implementierungen ist die Schwingungsfrequenz fosc des RTWO 30 durch die nachstehende Gleichung 1 gegeben, wobei vp die Wellenphasengeschwindigkeit, I die Länge der Übertragungsleitungsschleife oder des Übertragungsleitungsrings, LTL die Übertragungsleitungsinduktivität und CTL die Übertragungsleitungskapazität ist.
In bestimmten Konfigurationen hierin weisen Segmente eines RTWOs (beispielsweise die Segmente 35 des RTWO 30) einen oder mehrere Abstimmungskondensatoren mit einer Kapazität, die digital steuerbar ist, um eine Schwingungsfrequenz des RTWO einzustellen.In certain configurations herein, segments of an RTWO (e.g.,
Es kann schwierig sein, RTWO-Spezifikationen in Bezug auf den Abstimmungsbereich und die Frequenzabstimmungsschrittgröße zu erfüllen. Solche Herausforderungen können sich in Konfigurationen verschärfen, in denen der RTWO so spezifiziert ist, dass es mit einer relativ hohen Schwingungsfrequenz arbeitet. Beispielsweise kann ein RTWO mit einer relativ hohen Schwingungsfrequenz eine relativ kurze Übertragungsleitungsschleife aufweisen und kann somit durch verfügbare Gestaltungsressourcen wie etwa verfügbare aktive Bereiche des Transistors und/oder Metallführungskanäle eingeschränkt sein.It can be difficult to meet RTWO specifications in terms of tuning range and frequency tuning step size. Such challenges can be exacerbated in configurations where the RTWO is specified to operate at a relatively high oscillation frequency. For example, an RTWO with a relatively high oscillation frequency may have a relatively short transmission line loop and thus may be constrained by available design resources such as available transistor active areas and/or metal routing channels.
Zum Beispiel kann der RTWO 30 in der ADPLL 10 von
Wie es in
Obwohl eine spezifische Implementierung der segmentierten Abstimmung gezeigt ist, können die RTWOs hierin mit einem weiten Bereich von segmentierten Abstimmungsschemata implementiert sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Segmentierungen, die mehr oder weniger Bits und/oder mehr oder weniger Abstimmungscodes verwenden.Although a specific implementation of segmented voting is shown, the RTWOs herein may be implemented with a wide range of segmented voting schemes, including, but not limited to, segmentations using more or fewer bits and/or more or fewer voting codes.
Wie es in Kasten 41 von
Das Implementieren eines RTWO unter Verwendung einer segmentierten Abstimmung kann eine Anzahl von Abstimmungskondensatoren pro Segment bei der Gestaltung des RTWO reduzieren. Zum Beispiel kann für Spezifikationen mit einem Abstimmungsbereich von 625 MHz und einer Abstimmungsauflösung von 200 kHz ein RTWO, der mit gleich großen Abstimmungskondensatoren und ohne Segmentierung implementiert ist, etwa 12 Bit und 212 = 4096 Abstimmungskondensatoren pro Segment zusätzlich zu Abstimmungskondensatoren für PVT-Schwankungen haben. Im Hinblick auf die Gestaltungsressourcenbeschränkungen wäre das Verschalten und Steuern dieser Anzahl von Abstimmungskondensatoren pro Segment nicht durchführbar. Im Gegensatz dazu kann ein RTWO, das die segmentierte Abstimmung von
Die Auswahl von Werten für die segmentierte Abstimmung kann auf verschiedene Weisen vorgesehen sein. Gemäß einem Beispiel wird zuerst ein PVT-Code ausgewählt, um die PVT-Schwankungen auszugleichen. Danach kann ein Grobabstimmungscode ausgewählt werden. Darüber hinaus können sowohl fein-Ganzzahl- als auch Fein-Bruchzahl-Abstimmungscodes in einer Schleife gesteuert werden (beispielsweise durch die ADPLL 10 von
In bestimmten Implementierungen wird ein RTWO auf eine Zielfrequenz abgestimmt, indem erstens ein Wert des PVT-Abstimmungscodes ausgewählt wird, zweitens ein Wert des Grobstimmungscodes ausgewählt wird und schließlich Werte des Fein-Ganzzahl-Abstimmungscodes und des Fein-Bruchzahl-Abstimmungscodes über eine PLL-Schleife (beispielsweise die ADPLL 10 von
In bestimmten Implementierungen weist eine RTWO mehrere Segmente auf, die um den Ring der RTWO herum verteilt sind. Darüber hinaus weist jedes der Segmente des RTWO eine PVT-Abstimmungskondensatorbank, eine Grobabstimmungskondensatorbank und eine Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatorbank auf. In bestimmten Implementierungen weist ein RTWO eine Instanziierung einer Fein-Bruchzahl-Abstimmungskondensatorbank und mehrere Instanziierungen von Fein-Ganzzahl- Abstimmungskondensatorbanken, Grobabstimmungskondensatorbanken und PVT-Abstimmungskondensatorbanken auf. Andere Implementierungen sind jedoch möglich.In certain implementations, an RTWO has multiple segments distributed around the ring of the RTWO. In addition, each of the segments of the RTWO has a PVT tuning capacitor bank, a coarse tuning capacitor bank, and a fine integer tuning capacitor bank. In certain implementations, an RTWO has one instantiation of a fine fractional tuning capacitor bank and multiple instantiations of fine integer tuning capacitor banks, coarse tuning capacitor banks, and PVT tuning capacitor banks. However, other implementations are possible.
Obwohl eine spezifische RTWO-Implementierung gezeigt ist, sind die Lehren hierin auf RTWO anwendbar, die auf eine Vielzahl von Arten implementiert sind. Obwohl die dargestellten Segmente 65 jeweils als TDC-Latch dargestellt sind, weisen die Segmente 65 zusätzliche Schaltungen auf, die der Klarheit der Figuren halber in
Der dargestellte RTWO 60 arbeitet als Zeit-Digital-Umsetzer (TDC). Die Zeit-Digital-Umsetzungsfunktion wird über eine Verzögerung der Wanderwelle, die sich um den RTWO-Ring fortpflanzt, geliefert. Beispielsweise ist der dargestellte RTWO 60 in zweiunddreißig Segmente 65 unterteilt. Außerdem handelt es sich um einen RTWO-Zyklus, wenn eine sich entlang der Übertragungsleitung des RTWO fortpflanzende Wanderwelle jedes der Segmente 65 zweimal durchläuft.The illustrated
Zum Beispiel läuft die Wanderwelle während des Betriebs eine Runde um die Übertragungsleitung herum und vollendet die Hälfte eines RTWO-Zyklus (180° der Phase), indem sie alle Segmente 65 durchläuft. Nach der Umkehrung durchläuft die Welle jedes der Segmente 65 erneut, um eine zweite Runde um die Übertragungsleitung zu vollenden und den RTWO-Zyklus (360° der Phase) abzuschließen.For example, during operation, the traveling wave makes one lap around the transmission line and completes half of an RTWO cycle (180° of phase) by passing through all of the
Wie es in
Dementsprechend kann eine Anzahl von Segmenten 65 ausgewählt werden, um eine Auflösung eines RTWO, der eine Zeit-Digital-Umsetzungsfunktion bietet, zu steuern.Accordingly, a number of
Gemäß einem Beispiel arbeitet ein RTWO mit einer Periode von ungefähr 1/10 GHz, weist 32 Segmente auf und hat eine entsprechende Zeit-Digital-Umsetzungsauflösung Δttdc von ungefähr 1,56 ps.According to an example, an RTWO operates with a period of approximately 1/10 GHz, has 32 segments and has a corresponding time-to-digital conversion resolution Δt tdc of approximately 1.56 ps.
In der dargestellten Konfiguration weist jedes der Segmente 65 ein TDC-Latch auf, das zum Abtasten der RTWO-Phasen mit einer Frequenz eines Referenztaktsignals CLKREF verwendet wird. Außerdem wird das Referenztaktsignal CLKREF des Referenztaktsignals über einen Taktleiter 66, der in diesem Beispiel als Ring verschaltet ist, an die TDC-Latches der Segmente 65 geliefert.In the illustrated configuration, each of the
Unter Bezugnahme auf
Dementsprechend liegt ein komplexer Kompromiss zwischen RTWO-Frequenzcharakteristiken (z. B. Schwingungsfrequenz, Abstimmungsbereich und/oder Frequenzschrittweite) und der Implementierung von RTWO-Segmenten (beispielsweise Anzahl von Segmenten, Gestaltung von Segmenten und/oder Schaltungen von Segmenten) vor.Accordingly, there is a complex trade-off between RTWO frequency characteristics (e.g., oscillation frequency, tuning range, and/or frequency step size) and the implementation of RTWO segments (e.g., number of segments, design of segments, and/or switching of segments).
Beispiel von Dreh-Wanderwellen-Oszillatoren mit MetallstichleitungenExample of rotary traveling wave oscillators with metal stubs
Segmente eines RTWO können eine Vielzahl von Schaltungen aufweisen, einschließlich beispielsweise Regenerationsschaltungen (beispielsweise Erhaltungsverstärker), Abstimmungskondensatoren, Latches, Puffern und/oder anderen Schaltungen. Um einen ausreichenden Abstimmungsbereich zu erreichen, kann Gemäß einem ersten Beispiel jedes RTWO-Segment mehrere Abstimmungskondensatorbänke aufweisen, beispielsweise drei oder mehr Abstimmungskondensatorbänke, wie es zuvor unter Bezugnahme auf
Obwohl es wünschenswert ist, dass die Segmente eines RTWO eine große Anzahl von Schaltungen und/oder Schaltungen von relativ großer Größe aufweisen, kann der RTWO durch verfügbare Gestaltungsressourcen wie etwa verfügbare aktive Bereiche und/oder Verlegungsbahnen eingeschränkt sein. Wenn zusätzliche Gestaltungsressourcen bereitgestellt werden, indem die Länge der RTWO-Segmente erhöht wird, kann dies unerwünschterweise die Länge des RTWO-Rings erhöhen, was wiederum die Schwingungsfrequenz des RTWO verringert.Although it is desirable for the segments of an RTWO to have a large number of circuits and/or circuits of relatively large size, the RTWO may be limited by available design resources such as available active areas and/or routing traces. If additional design resources are provided by increasing the length of the RTWO segments this may undesirably increase the length of the RTWO ring, which in turn reduces the oscillation frequency of the RTWO.
In bestimmten Konfigurationen hierin weist ein RTWO Segmente mit Metallstichleitungen auf, die sich von der differenziellen Übertragungsleitung des RTWO ausgehen. Die Metallstichleitungen bieten Verbindungsmöglichkeiten zu zusätzlichen Gestaltungsressourcen. Zum Beispiel können die Segmententwürfe relativ breit sein (beispielsweise in einer ersten Dimension, die im Wesentlichen senkrecht zu einem lokalen Abschnitt der Übertragungsleitung des RTWO ist) und können Abstimmungskondensatoren und andere Schaltungen aufweisen, die mit den Metallstichleitungen verbunden sind. Die Segmententwürfe haben jedoch eine relativ kurze Länge (beispielsweise in einer zweiten Dimension, die im Wesentlichen parallel zu einem lokalen Abschnitt der Übertragungsleitung des RTWO ist), so dass die Übertragungsleitungsschleife des RTWO relativ kurz ist, um eine hohe Schwingungsfrequenz von beispielsweise 10 GHz oder mehr zu liefern.In certain configurations herein, an RTWO includes segments with metal stubs extending from the RTWO's differential transmission line. The metal stubs provide connection opportunities to additional design resources. For example, the segment designs may be relatively wide (e.g., in a first dimension that is substantially perpendicular to a local portion of the RTWO's transmission line) and may include tuning capacitors and other circuitry connected to the metal stubs. However, the segment designs have a relatively short length (e.g., in a second dimension that is substantially parallel to a local portion of the RTWO's transmission line) such that the RTWO's transmission line loop is relatively short to provide a high oscillation frequency of, for example, 10 GHz or more.
Dementsprechend erstrecken sich die Metallstichleitungen aus der differenziellen Übertragungsleitung des RTWO, um eine Verbindung zu Abstimmungskondensatoren und/oder anderen Schaltungen herzustellen, die die Implementierung eines weiten Abstimmungsbereichs, einer feinen Frequenzschrittweite, einer hohen Schwingungsfrequenz und/oder den RTWO mit zusätzlicher Funktionalität wie z. B. Zeit-Digital-Umsetzungsfunktionalität und/oder Segmentprogrammierbarkeit versehen.Accordingly, the metal stubs extend from the differential transmission line of the RTWO to connect to tuning capacitors and/or other circuits that enable implementation of a wide tuning range, a fine frequency step size, a high oscillation frequency, and/or provide the RTWO with additional functionality such as time-to-digital conversion functionality and/or segment programmability.
In der dargestellten Ausführungsform weist der RTWO 70 ein Überkreuzungssegment und zweiunddreißig Segmente auf. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, beispielsweise Konfigurationen, die eine andere Anzahl von Überkreuzungen und/oder mehr oder weniger Segmente verwenden. Zusätzlich ist in der dargestellten Ausführungsform die differenzielle Übertragungsleitung des RTWO in einer geschlossenen Schleife verschaltet und an jeder der vier Ecken gefaltet. Die differenzielle Übertragungsleitung des RTWO kann jedoch auch auf andere Weise implementiert sein, einschließlich beispielsweise anderer Implementierungen des Faltens und/oder Verlegens der Leiter 31, 32. Zum Beispiel sind die Lehren hierin nicht nur auf RTWOs anwendbar, die unter Verwendung von rechteckigen oder quadratischen Schleifen implementiert sind, sondern auch auf RTWOs mit anders geformten Übertragungsleitungen. Obwohl der dargestellte RTWO 70 vier Seiten aufweist, sind die Lehren hierin auf RTWOs anwendbar, die mehr oder weniger Seiten aufweisen.In the illustrated embodiment, the RTWO 70 has one crossover segment and thirty-two segments. However, other configurations are possible, such as configurations using a different number of crossovers and/or more or fewer segments. Additionally, in the illustrated embodiment, the differential transmission line of the RTWO is connected in a closed loop and folded at each of the four corners. However, the differential transmission line of the RTWO may be implemented in other ways, including, for example, other implementations of folding and/or routing the
In der dargestellten Ausführungsform weist der RTWO 70 Segmente 75 auf, die jeweils eine erste Metallstichleitung 81 und eine zweite Metallstichleitung 82 aufweisen, die von dem ersten Leiter 31 bzw. von dem zweiten Leiter 32 ausgehen. Die erste und die zweite Metallstichleitung 81, 82 werden verwendet, um lokale Taktphasensignale aus der differenziellen Übertragungsleitung des RTWO an die Schaltungen der Segmente 75 zu liefern.In the illustrated embodiment, the RTWO 70 includes
In der dargestellten Ausführungsform weist jedes Segment 75 ein TDC-Latch 91, Abstimmungskondensatoren 92 und eine Regenerationsschaltung 93 auf, die unter Verwendung sowohl einer Taktsignalphase von dem ersten Leiter 31 als auch einer Taktsignalphase von dem zweiten Leiter 32 arbeiten. Andere Implementierungen sind jedoch möglich. Obwohl dargestellt ist, dass die Regenerationsschaltung 93 zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 31, 32 des RTWO-Rings angeschlossen ist, ist sie gemäß einem anderen Beispiel zwischen der ersten und der zweiten Metallstichleitung 81, 82 angeschlossen. In der dargestellten Ausführungsform weist jedes Segment 75 einen ersten Abgriffpuffer 94, der den ersten Leiter 31 abgreift, um eine erste Taktsignalphase zu erhalten, und einen zweiten Abgriffpuffer 95, der den zweiten Leiter 32 abgreift, um eine zweite Taktsignalphase zu erhalten, auf.In the illustrated embodiment, each
Obwohl eine spezifische Implementierung der Segmentschaltungsanordnung in
Durch Aufnehmen der ersten und zweiten Metallstichleitung 81, 82, die von der differenziellen Übertragungsleitung 31, 32 des RTWO ausgehen, können die Segmente 75 des RTWO mit einem breiten Design implementiert werden, das einen aktiven Bereich und Gestaltungsressourcen bietet, die für die Segmentschaltungsanordnung geeignet sind. Zusätzlich weist der RTWO eine differenzielle Übertragungsleitung 31, 32 in einer relativ kurzen Schleife auf und somit hat der RTWO 70 eine relativ hohe Schwingungsfrequenz.By incorporating the first and second
In einer Ausführungsform weist ein RTWO eine Gesamtschleifenlänge von weniger als 7500 µm auf und die Stichleitungslänge der ersten und der zweiten Metallstichleitung 81, 82 beträgt jeweils mindestens 25 µm. In Bezug auf die in
Die Stichleitungslänge kann als ein Bruchteil einer Wellenlänge der Wanderwelle des RTWO ausgedrückt werden. In einer Ausführungsform haben die erste und zweite Metallstichleitung 81, 82 jeweils eine Länge von mindestens etwa 0,05 λ, wobei λ die Wellenlänge des RTWO ist. Wie Fachleute erkennen werden, kann die Wellenlänge eines RTWO als Verhältnis der Wellenphasengeschwindigkeit des RTWO zu der Schwingungsfrequenz des RTWO oder vp/fosc ausgedrückt werden.The stub length may be expressed as a fraction of a wavelength of the traveling wave of the RTWO. In one embodiment, the first and second
In einer Ausführungsform haben die Segmente 75 eine Länge von weniger als etwa 25 µm und eine Breite von mindestens etwa 25 µm.In one embodiment,
In einer Ausführungsform weist ein RTWO mindestens 1 Segment pro 25 µm Schleife auf.In one embodiment, an RTWO has at least 1 segment per 25 µm loop.
Wie es in
Der dargestellte Taktverteilungsbaum 87 ist unter Verwendung einer Verzweigung derart implementiert, dass eine Länge eines Taktleiters von einem Ausgang des Referenztaktpuffers 86 zu jedem Segment 85 im Wesentlichen gleich ist. Das Implementieren des Taktverteilungsbaums 87 auf diese Weise hilft dabei, eine Zeit, zu der das Referenztaktsignal die TDC-Latches und/oder andere Schaltungen der Segmente 85 erreicht, im Wesentlichen anzugleichen.The illustrated
Weitere Einzelheiten des RTWO 80 von
Der Klarheit der Figuren halber ist in
Das RTWO-Segment 100 von
Die PVT-Abstimmungskondensatorbank 111 weist auswählbare Kondensatoren auf, die zum Kompensieren von Prozess-, Temperatur- und/oder Spannungsschwankungen verwendet werden. Zusätzlich weist die Grobabstimmungskondensatorbank 112 auswählbare Kondensatoren auf, die zum Bereitstellen der Grobabstimmung der Schwingungsfrequenz des RTWO verwendet werden. Ferner weist die Feinabstimmungskondensatorbank 113 auswählbare Kondensatoren auf, die zum Bereitstellen der Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz des RTWO verwendet werden. Die Abstimmungskondensatorbanken können unter Verwendung einer beliebigen geeigneten abstimmbaren Kondensatorstruktur implementiert sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Banken paralleler Kondensatorelemente, die über Schalter digital auswählbar sind.The PVT
Obwohl ein Beispiel eines RTWO-Segments mit drei Abstimmungskondensatorbänken in
In der dargestellten Ausführungsform arbeitet die PVT-Abstimmungskondensatorbank 111 unter Verwendung eines PVT-Abstimmungscodes aus drei Bits, die Grobabstimmungskondensatorbank 112 unter Verwendung eines Grobstimmungscodes aus sieben Bits und die Feinabstimmungskondensatorbank 113 unter Verwendung eines Feinabstimmungscodes aus einunddreißig Bits. Obwohl ein spezifisches Beispiel für Bitbreiten gezeigt ist, sind die Lehren hierin zum Abstimmen mit einer großen Vielfalt an Bitbreiten anwendbar. Dementsprechend sind andere Implementierungen möglich. In bestimmten Implementierungen wird die Feinabstimmungskondensatorbank 113 über eine PLL-Rückkopplungsschleife gesteuert. Zum Beispiel kann der Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode durch ein Digitalfilter einer PLL gesteuert werden.In the illustrated embodiment, the PVT
Das dargestellte RTWO-Segment 100 weist ferner das TDC-Latch 117 auf, das verwendet wird, um den Durchgang einer sich entlang des ersten und zweiten Übertragungsleitungsleiters 101, 102 fortpflanzenden Wanderwelle zu detektieren. Zum Beispiel können die Ausgaben der TDC-Latches um den RTWO-Ring herum verarbeitet werden, um eine digitale Darstellung von Zeitpunkten zu erzeugen, zu denen die Wanderwelle verschiedene Positionen um die Schleife herum durchläuft. Die Ausgabe der TDC-Latches kann beispielsweise verwendet werden, um eine Bruchzahl von verstrichenen Taktzyklen zu bestimmen.The illustrated
Wie es in
In der dargestellten Ausführungsform sind der erste Abgriffpuffer 118a und der zweite Abgriffpuffer 118b unter Verwendung von Wechselrichtern implementiert. Der erste Abgriffpuffer 118a und der zweite Abgriffpuffer 118b werden verwendet, um Taktsignalphasen zu erzeugen, die um etwa 180° voneinander getrennt sind. Durch das Bereitstellen von Abgriffpuffern entlang verschiedener Positionen entlang des RTWO-Rings kann eine Menge von Taktsignalen gewünschter Phasen erhalten werden. Obwohl
In der dargestellten Ausführungsform weist die Regenerationsschaltung 115 einen ersten Wechselrichter 116a und einen zweiten Wechselrichter 116b auf. Zusätzlich ist ein Eingang des ersten Wechselrichters 116a mit einem Ausgang des zweiten Wechselrichters 116b elektrisch verbunden und ein Ausgang des ersten Wechselrichters 116a mit einem Eingang des zweiten Wechselrichters 116b elektrisch verbunden. Ein RTWO-Segment kann jedoch Regenerationschaltungen aufweisen, die auf andere Weise implementiert sind.In the illustrated embodiment, the
Die erste und zweite Metallstichleitung 131, 132 liefern lokale Taktphasen aus der RTWO-Schleife an die Schaltungsanordnung des RTWO-Segments 100. Bei Verwenden der ersten und zweiten Metallstichleitung 131, 132 kann die Länge des RTWO-Segments 100 relativ kurz sein, was wiederum zu einem relativ kurzen RTWO-Ring und einer entsprechend hohen RTWO-Schwingungsfrequenz führt.The first and second
In bestimmten Konfigurationen hierin weist ein RTWO-Segment einen Routingkanal 133 auf, der verwendet wird, um den Durchgang von Verlegungsbahnen durch das RTWO-Segment bereitzustellen.In certain configurations herein, an RTWO segment includes a
Wie es in
Die erste und zweite Metallstichleitung 131, 132 liefern eine kapazitive Last, die als Teil der charakteristischen Impedanz Zo der Übertragungsleitung fungiert. In bestimmten Implementierungen können die Metallstichleitungen mit ungefähr gleicher Länge implementiert sein und können im Wesentlichen in gleichmäßigen Intervallen um den Ring der RTWO verteilt sein. Obwohl die Stichleitungen für jedes Segment im Wesentlichen identisch dargestellt sind, können die Stichleitungen in anderen Konfigurationen für eines oder mehrere der Segmente verschieden implementiert sein. Gemäß einem Beispiel beschränken die Entwurfsregeln des Prozesses die Gestaltung der Transistoren auf eine Richtung und die Stichleitungen entlang der oberen und unteren Seite eines RTWO sind anders als Stichleitungen auf der linken und rechten Seite des RTWO implementiert.The first and
Wie es in
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf
In einer Ausführungsform haben die erste Metallstichleitung 101 und die zweite Metallstichleitung 102 jeweils eine Länge (einschließlich Biegungen) von mindestens etwa 25 µm. Gemäß einem Beispiel haben die Stichleitungen 101, 102 eine Länge von etwa 95 µm, was etwa 6 % einer Wellenlänge (oder 0,06 λ) eines mit 10 GHz arbeitenden RTWO entspricht.In one embodiment, the
Wie es in
In bestimmten Implementierungen sind die Übertragungsleitungsleiter 101, 102 relativ zu den Metallstichleitungen 131, 132 auf anderen Metallschichten positioniert. Gemäß einem Beispiel sind die Übertragungsleitungsleiter 101, 102 der differenziellen Übertragungsleitung des RTWO auf zwei oder mehr benachbarten oberen Metallschichten (z. B. ein Stapel aus Metall-8 und Metall-9) implementiert und die Stichleitungen sind auf einer unteren Metallschicht (zum Beispiel Metall-7) implementiert. Wie Fachleute erkennen werden, liegt eine untere Metallschicht relativ zu einer oberen Metallschicht näher an einem Halbleitersubstrat.In certain implementations, the
Wie in
Der PVT-Abstimmungskondensatorbankentwurf 121 entspricht einer Grenze eines aktiven Bereichs (z. B. Transistorentwürfen und/oder Kondensatorgrößen) der PVT-Abstimmungskondensatorbank 111, der Grobabstimmungskondensatorbankentwurf 122 entspricht einer Grenze eines aktiven Bereichs der Grobabstimmungskondensatorbank 112 und der Feinabstimmungskondensatorbankentwurf 123 entspricht einer Grenze des aktiven Bereichs der Feinabstimmungskondensatorbank 113. Ferner entspricht der Abgriffpufferentwurf 128 einer Grenze des aktiven Bereichs der Abgriffpuffer 118a, 118b und der TDC-Latch-Entwurf 127 einer Grenze des aktiven Bereichs des TDC-Latch 117. Außerdem entspricht der Regenerationsverstärkerentwurf 125 einer Grenze des aktiven Bereichs für die Wechselrichter 116a, 116b und der Entkopplungskondensatorentwurf 129 einer Grenze der aktiven Fläche eines Entkopplungskondensators zwischen Leistungsversorgung und Masse für die Regenerationsschaltung 115.The PVT tuning
In einer Ausführungsform hat das RTWO-Segment 100 eine Länge SL von weniger als etwa 25 µm und eine Breite SW von mindestens etwa 25 µm. In bestimmten Implementierungen hat das RTWO-Segment 100 eine Breite, die größer als die Länge ist, so dass zahlreiche Segmente um den RTWO-Ring herum verteilt werden können und gleichzeitig eine relativ kurze RTWO-Leiterschleifenlänge und eine entsprechende hohe Schwingungsfrequenz aufrechterhalten werden.In one embodiment, the
In einer Ausführungsform weist ein RTWO mindestens 1 Segment pro 25 µm Schleife auf.In one embodiment, an RTWO has at least 1 segment per 25 µm loop.
Obwohl vorstehend eine spezifische Implementierung einer RTWO-Segmentschaltungsanordnung und eines Grundrissentwurfs beschrieben worden ist, sind die Lehren hierin auf eine Vielzahl von Implementierungen von RTWO-Segmenten anwendbar.Although a specific implementation of an RTWO segment circuit arrangement and floor plan design has been described above, the teachings herein are applicable to a variety of RTWO segment implementations.
Beispiel von verteilter quantisierter FrequenzabstimmungExample of distributed quantized frequency tuning
Segmente eines RTWO weisen eine oder mehrere Abstimmungskondensatorbänke auf, um eine Steuerung der Schwingungsfrequenz des RTWO bereitzustellen. Beispielsweise kann ein RTWO-Segment eine PVT-Abstimmungskondensatorbank, eine Grobabstimmungskondensatorbank und/oder eine Feinabstimmungskondensatorbank aufweisen.Segments of an RTWO include one or more tuning capacitor banks to provide control of the oscillation frequency of the RTWO. For example, an RTWO segment may include a PVT tuning capacitor bank, a coarse tuning capacitor bank, and/or a fine tuning capacitor bank.
Die Abstimmungskondensatorbänke können über die RTWO-Segmente hinweg unter Verwendung gemeinsamer Abstimmungscodewerte gesteuert werden. Zum Beispiel kann eine PVT-Abstimmungskondensatorbank jedes Segments unter Verwendung eines gemeinsamen PVT-Abstimmungscodes gesteuert werden. Ebenso kann eine Grobabstimmungskondensatorbank jedes RTWO-Segments unter Verwendung eines gemeinsamen Grobabstimmungscodes gesteuert werden und eine Feinabstimmungskondensatorbank jedes RTWO-Segments unter Verwendung eines gemeinsamen Feinabstimmungscodes gesteuert werden.The tuning capacitor banks may be controlled across the RTWO segments using common tuning code values. For example, a PVT tuning capacitor bank of each segment may be controlled using a common PVT tuning code. Similarly, a coarse tuning capacitor bank of each RTWO segment may be controlled using a common coarse tuning code and a fine tuning capacitor bank of each RTWO segment may be controlled using a common fine tuning code.
Wenn Abstimmungskondensatorbänke auf diese Weise gesteuert werden, liefern die RTWO-Segmente jeweils im Wesentlichen den gleichen Betrag an Abstimmungskapazität und der Wert der Abstimmungskapazität kann durch Inkrementieren oder Dekrementieren des Abstimmungskapazitätscodes zum Erreichen einer gewünschten RTWO-Schwingungsfrequenz gesteuert werden. In solchen Konfigurationen ändern sich die Abstimmungskapazitätswerte der Segmente im Gleichschritt.When tuning capacitor banks are controlled in this manner, the RTWO segments each provide substantially the same amount of tuning capacitance, and the value of the tuning capacitance can be controlled by incrementing or decrementing the tuning capacitance code to achieve a desired RTWO oscillation frequency. In such configurations, the tuning capacitance values of the segments change in lockstep.
Obwohl das Implementieren der RTWO-Segmente auf diese Weise den RTWO mit einer gut gesteuerten und einheitlichen charakteristischen Übertragungsleitungs-Impedanz versehen kann, führt das Implementieren der RTWO-Segmente auf diese Weise zu einer relativ schlechten Schrittweite für die Frequenzabstimmung. In einem mit N Segmenten implementierten RTWO entspricht beispielsweise die Schrittweite der LSB-Kapazität des RTWO einer LSB-Abstimmungskapazität eines mit N Segmenten multiplizierten Segments. Gemäß einem Beispiel beträgt die LSB-Abstimmungskapazität in jedem der 32 Segmente 18,5 fF und die Schrittweite der LSB-Kapazität des RTWO entspricht 32 * 18,5 fF, da alle 32 Segmente gemeinsam schalten. Wenn die Frequenzschrittweite aufgrund der einzelnen LSB-Abstimmungskapazitäten 16 MHz beträgt, dann beträgt die LSB-Frequenzschrittgröße des RTWO 32 × 16 MHz, was einem relativ großen Wert von 512 MHz entspricht.Although implementing the RTWO segments in this way can provide the RTWO with a well-controlled and uniform transmission line characteristic impedance, implementing the RTWO segments in this way results in a relatively poor step size for frequency tuning. For example, in an RTWO implemented with N segments, the step size of the LSB capacitance of the RTWO corresponds to an LSB tuning capacitance of a segment multiplied by N segments. According to an example, the LSB tuning capacitance in each of the 32 segments is 18.5 fF, and the step size of the LSB capacitance of the RTWO corresponds to 32 * 18.5 fF because all 32 segments switch together. If the frequency step size is 16 MHz due to the individual LSB tuning capacitances, then the LSB frequency step size of the RTWO is 32 × 16 MHz, which is a relatively large value of 512 MHz.
Eine relativ große Frequenzschrittweite kann jedoch für Hochleistungs-RTWOs wie beispielsweise RTWOs, die digital gesteuerte Schwingungen und Zeit-Digital-Umsetzungsfunktionen in Hochgeschwindigkeitsanwendungen bereitstellen, ungeeignet sein.However, a relatively large frequency step size may be unsuitable for high-performance RTWOs, such as RTWOs that provide digitally controlled oscillations and time-to-digital conversion functions in high-speed applications.
Obwohl eine Größe von LSB-Kondensatoren in jedem Segment um einen Faktor N reduziert werden kann, um eine feinere LSB-Kapazitätsschrittweite bereitzustellen, kann das Reduzieren der Kapazität auf diese Weise undurchführbar sein. Beispielsweise können Einschränkungen in der Verarbeitungstechnologie und/oder in den Konstruktionsregeln eine minimale Geometrie von Bauelementen und/oder Strukturen einschränken und somit ist es vielleicht unmöglich, Kondensatoren mit relativ kleinen Kapazitätswerten abzustimmen.Although a size of LSB capacitors in each segment can be reduced by a factor of N to provide a finer LSB capacitance step size, reducing the capacitance in this way may be impractical. For example, limitations in processing technology and/or design rules may restrict a minimum geometry of devices and/or structures and thus it may be impossible to match capacitors with relatively small capacitance values.
In bestimmten Konfigurationen hierin ist ein verteiltes quantisiertes Schema zum Abstimmen einer Frequenz eines RTWO bereitgestellt. Der RTWO weist Segmente auf, die um den Ring des RTWO verteilt sind, und die Segmente weisen Abstimmungskondensatoren, Regenerationsschaltungen und andere Schaltungen auf. Die verteilte quantisierte Frequenzabstimmung wird verwendet, um die Abstimmungskondensatoren in den RTWO-Segmenten unter Verwendung separat steuerbarer Codewerte zu steuern, wodurch die Schrittweite oder Auflösung der RTWO-Frequenz verbessert wird. Darüber hinaus kann bei Konfigurationen mit mehreren RTWO-Ringen, die zur Reduzierung von Phasenrauschen miteinander gekoppelt bzw. verrastet sind, die verteilte quantisierte Frequenzabstimmung verwendet werden, um die Abstimmungskondensatoren über mehrere miteinander gekoppelte RTWO-Ringe hinweg separat einzustellen. Daher kann eine verteilte quantisierte Abstimmung nicht nur über Segmente eines RTWO-Rings hinweg, sondern auch über Segmente von zwei oder mehr RTWO-Ringen hinweg verwendet werden.In certain configurations herein, a distributed quantized scheme is provided for tuning a frequency of an RTWO. The RTWO has segments distributed around the ring of the RTWO and the segments include tuning capacitors, regeneration circuits, and other circuits. Distributed quantized frequency tuning is used to control the tuning capacitors in the RTWO segments using separately controllable code values, thereby improving the step size or resolution of the RTWO frequency. In addition, in configurations with multiple RTWO rings that are locked together to reduce phase noise, distributed quantized frequency tuning can be used to separately adjust the tuning capacitors across multiple RTWO rings that are coupled together. Therefore, distributed quantized tuning can be used not only across segments of one RTWO ring, but also across segments of two or more RTWO rings.
Anstatt die Abstimmungskondensatorbank jedes Segments mit einem gemeinsamen Abstimmungscode zu steuern, werden daher zumindest einige der Abstimmungskondensatoren über Segmente hinweg quantisiert. Somit sind Abstimmungskondensatoren der Segmente des RTWO individuell aktivierbar und entsprechende Abstimmungskondensatoren müssen nicht über verschiedene Segmente hinweg gleichzeitig eingeschaltet werden. Somit arbeitet der RTWO mit einer feineren Frequenzschrittweite für die Frequenzabstimmung.Therefore, instead of controlling the tuning capacitor bank of each segment with a common tuning code, at least some of the tuning capacitors are quantized across segments. This means that tuning capacitors of the RTWO segments can be activated individually and corresponding tuning capacitors do not have to be switched on simultaneously across different segments. This means that the RTWO operates with a finer frequency step size for frequency tuning.
Die RTWO-Abstimmsequenz zeigt einen RTWO, der mit Anmerkungen versehen ist, um die Anzahl der aktiven PVT-Abstimmungskondensatoren in einem bestimmten Segment zu zeigen, wenn der Wert des Abstimmungscodes inkrementiert wird, beginnend mit einem niedrigsten Wert eines PVT-Codes. Zur Klarheit der Beschreibung wird der niedrigste Wert des PVT-Codes von null ausgewählt und entspricht dem kleinsten Wert der PVT-Abstimmungskapazität. Ein Abstimmungscode kann jedoch auf vielfältige Weise implementiert sein.The RTWO tuning sequence shows an RTWO annotated to show the number of active PVT tuning capacitors in a particular segment as the tuning code value is incremented starting with a lowest value of a PVT code. For clarity of description, the lowest value of the PVT code is selected from zero and corresponds to the smallest value of the PVT tuning capacitance. However, a tuning code can be implemented in a variety of ways.
Die RTWO-Abstimmungssequenz ist im Zusammenhang mit einem RTWO mit 32 Segmenten dargestellt, die jeweils eine PVT-Abstimmungskondensatorbank zum Kompensieren von Temperatur-, Prozess- und/oder Versorgungsspannungsschwankungen aufweisen. Zudem ist die PVT-Abstimmungskondensatorbank in diesem Beispiel 3 Bit, was 96 Abstimmungskondensatoren für die PVT-Kompensation ergibt. Obwohl ein spezifisches Beispiel mit 32 Segmenten und 96 Abstimmungskondensatoren bereitgestellt ist, sind die Lehren hierin auf eine Vielzahl von RTWOs anwendbar, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt auf, RTWOs mit weniger Segmenten und/oder mehr oder weniger Abstimmungskondensatoren.The RTWO tuning sequence is illustrated in the context of an RTWO with 32 segments, each having a PVT tuning capacitor bank for compensating for temperature, process, and/or supply voltage variations. Additionally, the PVT tuning capacitor bank in this example is 3 bits, resulting in 96 tuning capacitors for PVT compensation. Although a specific example is provided with 32 segments and 96 tuning capacitors, the teachings herein are applicable to a variety of RTWOs, including, but not limited to, RTWOs with fewer segments and/or more or fewer tuning capacitors.
Obwohl es im Zusammenhang mit der PVT-Abstimmung beschrieben ist, kann das verteilte quantisierte Abstimmungsschema von
Das Aktivieren eines Abstimmungskondensators jeweils eines Segments auf einmal führt zu einer relativ kleinen Änderung der Frequenzschrittweite. Beispielsweise entspricht eine Kapazitätsänderung ΔC entlang des RTWO-Rings einer LSB-Abstimmungskapazität CLSB der Abstimmungskondensatorbank des Segments. Somit entspricht eine Frequenzänderung Δf des RTWO dem LSB-Frequenzschritt fLSB der LSB-Abstimmungskapazität CLSB. Wenn in einem Beispiel ein LSB-Abstimmungskondensator einen Wert von 18,5 fF und eine entsprechende Frequenzschrittweite von 16 MHz aufweist, beträgt die LSB-Abstimmungskapazität des RTWO etwa 18,5 fF und die Frequenzschrittweite des RTWO etwa 16 MHz.Activating a tuning capacitor one segment at a time results in a relatively small change in frequency step size. For example, a capacitance change ΔC along the RTWO ring corresponds to an LSB tuning capacitance C LSB of the tuning capacitor bank of the segment. Thus, a frequency change Δf of the RTWO corresponds to the LSB frequency step f LSB of the LSB tuning capacitance C LSB . In an example, if an LSB tuning capacitor has a value of 18.5 fF and a corresponding frequency step size of 16 MHz, the LSB tuning capacitance of the RTWO is about 18.5 fF and the frequency step size of the RTWO is about 16 MHz.
In
In
Wie es in 8E bis 8Q gezeigt ist, kann der Algorithmus wiederholt werden.
Wie es in
In
Die Abfolge, in der die Abstimmungskondensatoren der RTWO-Segmente um die RTWO-Schleife herum aktiviert werden, kann so gewählt werden, dass das Ungleichgewicht des RTWO aufgrund der Verteilung der Segmentauswahl um den Ring herum verringert oder minimiert wird. In einer Ausführungsform hat der RTWO eine rechteckige Gestaltung und ein Segment auf jeweils der unteren (z. B. südlichen), linken (z. B. westlichen), oberen (z. B. nördlichen) und rechten (z. B. östlichen) Seite des Rings wird in einer Folge von vier aufeinanderfolgenden PVT-Codes für PVT ausgewählt, beispielsweise PVT-Codes 1 bis 4.The sequence in which the tuning capacitors of the RTWO segments around the RTWO loop are activated may be chosen to reduce or minimize the imbalance of the RTWO due to the distribution of segment selection around the ring. In one embodiment, the RTWO has a rectangular design and one segment on each of the lower (e.g., southern), left (e.g., western), upper (e.g., northern), and right (e.g., eastern) sides of the ring is selected for PVT in a sequence of four consecutive PVT codes, for example,
In bestimmten Implementierungen wird die Abfolge so ausgewählt, dass sich der nächste ausgewählte Kondensator in einer Codesequenz auf einer anderen Seite des RTWO befindet als der letzte ausgewählte Kondensator.In certain implementations, the sequence is selected such that the next selected capacitor in a code sequence is on a different side of the RTWO than the last selected capacitor.
In dem dargestellten Beispiel sind beim Inkrementieren von PVT-Codes 1 bis 4 die ausgewählten Kondensatoren äquidistant (z. B. 32/4 = 8 Segmente voneinander entfernt). Für die PVT-Codes 5 bis 8 wird zusätzlich ein Segment in dem Mittelpunkt der Süd-, West-, Nord- und Ostseite ausgewählt. Die ausgewählten Segmente sind in diesem Fall von den Segmenten, die für die PVT-Codes 1 bis 4 ausgewählt wurden, äquidistant (3 Segmente) und äquidistant (8 Segmente) voneinander.In the example shown, when incrementing
Die AbstimmungsSequenz des Auswählens von Segmenten um den RTWO-Ring herum wird für die Codes 9 bis 16 fortgesetzt, wobei die Segmente für die PVT-Codes 9 bis 16 von den Segmenten, die für die PVT-Codes 5 bis 8 ausgewählt werden, äquidistant (1 Segment) sind und äquidistant (8 Segmente) voneinander sind.The tuning sequence of selecting segments around the RTWO ring continues for
Dieser Auswahlalgorithmus wird für die PVT-Codes 17 bis 32 fortgesetzt, bei dem schließlich ein Kondensator aus jedem Segment für den Code 32 ausgewählt ist.This selection algorithm is continued for
In bestimmten Implementierungen wird dann, wenn der PVT-Code 32 erreicht ist, die Sequenz der Segmentauswahl wiederholt und das für den PVT-Code 1 ausgewählte Segment wird für den PVT-Code 33 ausgewählt. Für den PVT-Code 33 wird jedoch die PVT-Abstimmungskondensatorbank so inkrementiert, dass 2 Kondensatoren aktiviert sind. Somit wird der Auswahlalgorithmus für PVT-Codes über 32 hinaus bis zu einem Maximalwert des PVT-Codes fortgesetzt.In certain implementations, when
Obwohl im Zusammenhang mit der PVT-Abstimmung beschrieben, ist das Abstimmungsschema auf andere Abstimmungskondensatorbänke anwendbar. In einer weiteren Ausführungsform wird beispielsweise die Quantisierungstechnik auf eine Grobabstimmungskondensatorbank angewendet.Although described in the context of PVT tuning, the tuning scheme is applicable to other tuning capacitor banks. For example, in another embodiment, the quantization technique is applied to a coarse tuning capacitor bank.
Es können zwei oder mehr RTWO-Ringe miteinander gekoppelt sein, um das Phasenrauschen zu reduzieren. Wenn beispielsweise zwei RTWO-Ringe gekoppelt sind, kann das Phasenrauschen des sich ergebenden Oszillators um etwa 3 dB kleiner sein als das Phasenrauschen jedes einzelnen RTWO. Eine weitere Verringerung des Phasenrauschens kann durch die Kopplung von drei oder mehr RTWO-Ringen erreicht werden. Das Koppeln von vier RTWO-Ringen kann das Rauschen beispielsweise um etwa 6 dB reduzieren.Two or more RTWO rings can be coupled together to reduce phase noise. For example, if two RTWO rings are coupled, the phase noise of the resulting oscillator can be about 3 dB smaller than the phase noise of each RTWO individually. Further reduction in phase noise can be achieved by coupling three or more RTWO rings. For example, coupling four RTWO rings can reduce noise by about 6 dB.
In der dargestellten Ausführungsform sind die RTWO-Ringe unter Verwendung von Phasenverrastungsleitern gekoppelt, die die RTWO-Ringe elektrisch miteinander verbinden. Obwohl ein Beispiel der Phasenverrastung gezeigt ist, können RTWO-Ringe auf vielfältige Weise gekoppelt sein.In the illustrated embodiment, the RTWO rings are coupled using phase-locking conductors that electrically connect the RTWO rings together. Although an example of phase-locking is shown, RTWO rings can be coupled in a variety of ways.
Die RTWO-Abstimmungssequenz wird im Zusammenhang mit vier gekoppelten RTWO-Ringen mit jeweils 32 Segmenten veranschaulicht. Darüber hinaus ist die Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatorbank jedes RTWO-Segments in diesem Beispiel 31 Bit, was 3968 Abstimmungskondensatoren ergibt. Obwohl ein spezifisches Beispiel mit 4 Ringen, 32 Segmenten, 31 Bits und 3 968 Abstimmungskondensatoren bereitgestellt ist, sind die Lehren hierin auf eine Vielzahl von RTWOs anwendbar, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, mit mehr oder weniger gekoppelten RTWO-Ringen, mehr oder mehr weniger Segmenten, mehr oder weniger Bits und/oder mehr oder weniger Abstimmungskondensatoren.The RTWO tuning sequence is illustrated in the context of four coupled RTWO rings with 32 segments each. Furthermore, the fine integer tuning capacitor bank of each RTWO segment in this example is 31 bits, resulting in 3968 tuning capacitors. Although a specific example is provided with 4 rings, 32 segments, 31 bits, and 3968 tuning capacitors, the teachings herein are applicable to a variety of RTWOs, including, but not limited to, with more or fewer coupled RTWO rings, more or fewer segments, more or fewer bits, and/or more or fewer tuning capacitors.
Obwohl es im Zusammenhang mit der Feinabstimmung beschrieben ist, kann das verteilte quantisierte Abstimmungsschema von
Durch Aktivieren eines Abstimmungskondensators jeweils eines Segments eines RTWO-Rings auf einmal wird eine relativ feine Schrittweite erreicht.By activating a tuning capacitor of one segment of an RTWO ring at a time, a relatively fine step size is achieved.
Wenn beispielsweise jeder Abstimmungskondensator eines jeden RTWO-Segments einen Wert von 1,5 fF hat, dann versieht das Aktivieren der Abstimmungskondensatoren auf diese Weise den RTWO mit einer LSB-Abstimmungskapazität CLSB von 1,5 fF/4 = 0,375 fF. Bei bestimmten Prozessen wie beispielsweise bei Feinlinien-CMOS-Prozessen, sorgt eine Kapazität von 0,375 fF für eine feinere Kapazitätsauflösung als für den kleinsten abstimmbaren LSB-Kondensator, der unter Verwendung des Prozesses hergestellt werden kann. In einer Implementierung, in der 1,5 fF einer Frequenzschrittweite von 800 kHz entspricht, arbeitet der RTWO zudem mit einem LSB-Frequenzschritt fLSB von 200 kHz, wenn auf diese Weise abgestimmt wird. Wenn im Gegensatz dazu ein Abstimmungskondensator jedes Segments jedes RTWO gemeinsam eingeschaltet werden würde, würde die LSB-Schrittgröße etwa 25,6 MHz betragen, wenn alle Segmente aller Ringe gleichzeitig abgestimmt werden.For example, if each tuning capacitor of each RTWO segment has a value of 1.5 fF, then enabling the tuning capacitors in this way provides the RTWO with an LSB tuning capacitance C LSB of 1.5 fF/4 = 0.375 fF. In certain processes, such as fine-line CMOS processes, a capacitance of 0.375 fF provides finer capacitance resolution than the smallest tunable LSB capacitor that can be made using the process. In addition, in an implementation where 1.5 fF corresponds to a frequency step size of 800 kHz, the RTWO operates with an LSB frequency step f LSB of 200 kHz when tuned in this way. In contrast, if a tuning capacitor of each segment of each RTWO were turned on together, the LSB step size would be about 25.6 MHz if all segments of all rings were tuned simultaneously.
Dementsprechend wird in der dargestellten Ausführungsform eine Fein-Ganzzahl-Abstimmung über mehrere RTWO-Ringe hinweg quantisiert.Accordingly, in the illustrated embodiment, a fine integer tuning is quantized across multiple RTWO rings.
Wie es in
Die Aktivierung der abstimmbaren Kondensatoren auf diese Weise hält die freilaufenden Schwingungsfrequenzen jedes der RTWO-Ringe im Wesentlichen zueinander gleich. Somit kann der Fein-Ganzzahl-Code inkrementiert oder dekrementiert werden und gleichzeitig die Verrastung zwischen den RTWO-Ringen aufrechterhalten werden.Activating the tunable capacitors in this manner keeps the free-running oscillation frequencies of each of the RTWO rings substantially equal to each other. Thus, the fine integer code can be incremented or decremented while maintaining the lock between the RTWO rings.
Wie es in
In
Obwohl verschiedene Beispiele für die verteilte quantisierte Abstimmung beschrieben worden sind, kann die verteilte quantisierte Abstimmung auf RTWOs angewendet werden, die auf vielfältige Weise implementiert sind. Zum Beispiel kann ein RTWO einen oder mehrere Ringe mit verschiedenen Formen und Größen aufweisen und der RTWO kann Segmente aufweisen, die auf eine Vielzahl von Arten implementiert sind. Dementsprechend sind die Lehren hierin auf RTWOs anwendbar, die auf vielfältige Weise implementiert sind.Although various examples of distributed quantized tuning have been described, distributed quantized tuning may be applied to RTWOs implemented in a variety of ways. For example, an RTWO may include one or more rings of various shapes and sizes, and the RTWO may include segments implemented in a variety of ways. Accordingly, the teachings herein are applicable to RTWOs implemented in a variety of ways.
Beispiel von segmentierter Decodierung für einen Dreh-Wanderwellen-OszillatorExample of segmented decoding for a rotary traveling wave oscillator
In bestimmten Konfigurationen hierin ist ein segmentiertes Decodierungsschema für RTWO-Frequenzabstimmungscodes bereitgestellt, um die Decodierungskomplexität zu reduzieren. Das segmentierte Decodierungsschema kann unter Verwendung einer Kombination aus globaler Decodierung und lokaler Decodierung arbeiten, um die Frequenzabstimmungscodes zu verarbeiten. Durch Verwenden der segmentierten Decodierung kann eine Anzahl von Signalwegen, die Frequenzabstimmungscodes zugeordnet sind, reduziert werden.In certain configurations herein, a segmented decoding scheme for RTWO frequency tuning codes is provided to reduce decoding complexity. The segmented decoding scheme may operate using a combination of global decoding and local decoding to process the frequency tuning codes. By using segmented decoding, a number of signal paths associated with frequency tuning codes may be reduced.
Ein RTWO kann mit einer großen Anzahl von Abstimmungskondensatoren arbeiten, einschließlich Abstimmungskondensatoren für die PVT-Abstimmung, Grobabstimmung und Feinabstimmung (was z. B. sowohl Fein-Ganzzahl- als auch Fein-Bruchzahl-Abstimmung einschließt). Die Anzahl der Abstimmungskondensatoren kann bei Implementierungen unter Verwendung mehrerer miteinander gekoppelter Ringe zur Verringerung des Phasenrauschens weiter erhöht werden. Die große Anzahl von Abstimmungskondensatoren kann zu einer großen Anzahl von Signalwegen oder Drähten führen.An RTWO can operate with a large number of tuning capacitors, including tuning capacitors for PVT tuning, coarse tuning, and fine tuning (which includes, for example, both fine integer and fine fractional tuning). The number of tuning capacitors can be further increased in implementations using multiple rings coupled together to reduce phase noise. The large number of tuning capacitors can result in a large number of signal paths or wires.
Gemäß einem Beispiel weist ein 4-Ring-RTWO 32 Segmente pro Ring auf, wobei jedes Segment eine PVT-Abstimmungskondensatorbank mit 2 Bits, eine Grobstimmkondensatorbank mit 3 Bits und eine Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatorbank mit 5 Bits aufweist. Zusätzlich weist jeder Ring eine Instanziierung einer Fein-Bruchzahl-Abstimmungskondensatorbank mit 5 Bits auf. In diesem Beispiel arbeiten die PVT-Abstimmungskondensatorbanken ohne segmentierte Decodierung mit 256 Drähten (2 Bits * 32 Segmente * 4 Ringe), die Grobabstimmungskondensatorbanken mit 384 Drähten (3 Bits * 32 Segmente * 4 Ringe), die Fein-Ganzzahl Abstimmungskondensatorbanken mit 640 Drähten (5 Bits * 32 Segmente * 4 Ringe) und die Fein-Bruchzahl-Abstimmungskondensatorbanken mit 20 Drähten (5 Bits * 4 Ringe). Somit kann eine Gesamtzahl von Drähten in diesem Beispiel 256 + 384 + 640 + 20 = 1300 Drähte betragen.According to one example, a 4-ring RTWO has 32 segments per ring, with each segment containing a 2-bit PVT tuning capacitor bank, a 3-bit coarse tuning capacitor bank, and a Fine integer tuning capacitor bank with 5 bits. Additionally, each ring has an instantiation of a fine fractional tuning capacitor bank with 5 bits. In this example, the PVT tuning capacitor banks without segmented decoding operate with 256 wires (2 bits * 32 segments * 4 rings), the coarse tuning capacitor banks operate with 384 wires (3 bits * 32 segments * 4 rings), the fine integer tuning capacitor banks operate with 640 wires (5 bits * 32 segments * 4 rings), and the fine fractional tuning capacitor banks operate with 20 wires (5 bits * 4 rings). Thus, a total number of wires in this example can be 256 + 384 + 640 + 20 = 1300 wires.
Das Verlegen einer umfangreichen Menge von Drähten führt jedoch zu einem Verlegungsengpass. Darüber hinaus können die Wege zu einer elektrischen Umgebung führen, in der möglicherweise digitale Störkomponenten mit dem RTWO gekoppelt werden. Zum Beispiel kann eine große Ansammlung von Drähten auf einen Halbleiterchip als große Antenne wirken. Darüber hinaus kann die Flexibilität und/oder Skalierbarkeit des RTWO-Entwurfs eingeschränkt werden. Beispielsweise kann ein solcher Verlegungsengpass eine maximale Anzahl von RTWO-Ringen begrenzen, die zur Verbesserung des Phasenrauschens miteinander gekoppelt werden können.However, routing a large amount of wires results in a routing bottleneck. In addition, the paths may result in an electrical environment that may couple digital noise components to the RTWO. For example, a large collection of wires on a semiconductor chip may act as a large antenna. In addition, the flexibility and/or scalability of the RTWO design may be limited. For example, such a routing bottleneck may limit a maximum number of RTWO rings that can be coupled together to improve phase noise.
In bestimmten Konfigurationen hierin werden Abstimmungskondensatoren über RTWO-Segmente hinweg so quantisiert, dass die Abstimmungskondensatoren jedes RTWO-Segments separat von Abstimmungskondensatoren anderer Segmente gesteuert werden können. Zusätzlich verarbeitet ein globaler Decodierer Frequenzabstimmungscodes (beispielsweise einen PVT-Abstimmungscode, einen Grobabstimmungscode und/oder einen Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode), um Eingabecodes für lokale Decodierer des RTWO zu erzeugen. In bestimmten Implementierungen wird die Thermometerdecodierung lokal für jedes Segment mittels der lokalen Decodierer durchgeführt. Bei Mehrring-Implementierungen können die Frequenzabstimmungscodes an globale Decodierer geleitet werden, die jedem der RTWO-Ringe zugeordnet sind.In certain configurations herein, tuning capacitors are quantized across RTWO segments such that the tuning capacitors of each RTWO segment can be controlled separately from tuning capacitors of other segments. Additionally, a global decoder processes frequency tuning codes (e.g., a PVT tuning code, a coarse tuning code, and/or a fine integer tuning code) to generate input codes for local decoders of the RTWO. In certain implementations, thermometer decoding is performed locally for each segment using the local decoders. In multi-ring implementations, the frequency tuning codes may be routed to global decoders associated with each of the RTWO rings.
Durch Verwendung eines segmentierten Decodierungsschemas kann eine Anzahl von Metallwegen oder Drähten reduziert werden.By using a segmented decoding scheme, a number of metal paths or wires can be reduced.
In dem oben beschriebenen spezifischen Beispiel wurden zum Beispiel 1300 Drähte für einen 4-Ring-RTWO verwendet, der ohne segmentierte Decodierung arbeitete. Im Gegensatz dazu kann die segmentierte Decodierung in diesem speziellen Beispiel verwendet werden, um eine PVT-Abstimmung mit 7 Bits (beispielsweise 3 Thermometer-Bits pro Segment * 32 Segmente = 96 LSB < 27) und eine Grobabstimmung mit 8 Bits (beispielsweise 7 Thermometer-Bits pro Segment * 32 Segmente = 224 LSB < 28) und eine Fein-Ganzzahl-Abstimmung mit 12 Bits (beispielsweise 31 Thermometer-Bits pro Segment * 32 Segmente * 4 Ringe = 3968 LSB < 212) bereitzustellen. Somit arbeitet die PVT-Abstimmung mit 28 Drähten (7 Bit * 4 Ringe), die Grobeinstellung mit 32 Drähten (8 Bit * 4 Ringe) und die Fein-Ganzzahl-Abstimmung mit 48 Drähten (12 Bit * 4 Ringe). Somit kann eine Gesamtzahl von Drähten in diesem Beispiel 28 + 32 + 48 + 20 = 128 Drähte betragen, was ungefähr eine Größenordnung geringer ist als bei der Implementierung ohne segmentierte Decodierung.For example, in the specific example described above, 1300 wires were used for a 4-ring RTWO operating without segmented decoding. In contrast, in this particular example, segmented decoding can be used to provide 7-bit PVT tuning (e.g., 3 thermometer bits per segment * 32 segments = 96 LSB < 2 7 ), 8-bit coarse tuning (e.g., 7 thermometer bits per segment * 32 segments = 224 LSB < 2 8 ), and 12-bit fine integer tuning (e.g., 31 thermometer bits per segment * 32 segments * 4 rings = 3968 LSB < 2 12 ). Thus, PVT tuning operates with 28 wires (7 bits * 4 rings), coarse tuning with 32 wires (8 bits * 4 rings) and fine integer tuning with 48 wires (12 bits * 4 rings). Thus, a total number of wires in this example can be 28 + 32 + 48 + 20 = 128 wires, which is approximately an order of magnitude less than the implementation without segmented decoding.
Der RTWO 400 weist eine differenzielle Übertragungsleitung auf, die in einer geschlossenen Schleife oder einem Ring verschaltet ist. Die differenzielle Übertragungsleitung weist einen ersten Leiter 31, einen zweiten Leiter 32 und eine Überkreuzung 33 auf. Der RTWO 400 weist ferner Segmente 100 auf, die wie zuvor unter Bezugnahme auf
Der RTWO 400 weist ferner ein globales Decodiersystem 401, ein lokales Decodiersystem 402, einen digitalen Routingbus 405, eine serielle Schnittstelle 406 und eine Fein-Bruchzahl- Abstimmungskondensatorbank 410 auf.The
Obwohl eine spezifische RTWO-Implementierung gezeigt ist, sind die Lehren hierin auf RTWOs anwendbar, die auf vielfältige Weise implementiert sind, einschließlich RTWOs mit anderen Ringimplementierungen, anderen Segmentimplementierungen und/oder anderen Decodiererimplementierungen, ohne darauf beschränkt zu sein.Although a specific RTWO implementation is shown, the teachings herein are applicable to RTWOs implemented in a variety of ways, including RTWOs with other ring implementations izations, other segment implementations, and/or other decoder implementations.
Das globale Decodiersystem 401 weist ein Segmentdecodiersystem 403 und ein Abstimmungsdecodiersystem 404 auf. Das globale Decodiersystem 401 kann unter Verwendung einer digitalen Logikschaltung wie beispielsweise einer digitalen Logik, die mittels Digitalsynthese erzeugt wird, implementiert sein. Beispielsweise können das Segmentdecodiersystem 403 und/oder das Abstimmungsdecodiersystem 404 mittels einer Hardwarebeschreibungssprache wie Verilog beschrieben sein, die zur Erzeugung digitaler Logikschaltungen synthetisiert werden kann. Andere Implementierungen sind jedoch möglich. Obwohl sie als auf Segmente verteilt dargestellt sind, können ein oder mehrere Decodierer so ausgebildet sein, dass sie für mehrere Segmente Decodierung bereitstellen. Beispielsweise kann ein Decodierer pro RTWO-Seite verwendet werden, wie es in
Das Abstimmungsdecodiersystem 404 dient zum Decodieren von Frequenzabstimmungscodes (z. B. PVT-, Grob- und/oder Fein-Ganzzahl-Abstimmungscodes), um Eingangscodes für das lokale Decodiersystem 402 zu erzeugen. Die Eingangscodes werden von dem lokalen Decodiersystem 402 verarbeitet, um geeignete Abstimmungskondensatoren der RTWO-Segmente zu aktivieren.The
In der dargestellten Ausführungsform weist das Abstimmungsdecodiersystem 404 einen Abstimmungsdecodierer (TD) für jedes Segment 100 auf. Zusätzlich weist das lokale Decodiersystem 402 einen lokalen Decodierer (LD) für jedes Segment 100 auf. In bestimmten Implementierungen wird ein LD verwendet, um einen binären Eingabecode aus einem entsprechenden TD in einen thermometercodierten Ausgabecode umzuwandeln, der zum Auswählen einer Anzahl von aktiven Abstimmungskondensatoren eines bestimmten RTWO-Segments 100 verwendet wird.In the illustrated embodiment, the
Wie es in
Beispielsweise ist das globale Decodiersystem 4101 des RTWO 400 mit Anmerkungen versehen, um die Eingangssignale 411-412 zu veranschaulichen, die zur Frequenzabstimmung verwendet werden, einschließlich eines PVT-Abstimmungscodes (pvt_code <6:0>), eines Grob-Abstimmungscodes (coarse_code) <7:0>), eines Fein-Ganzzahl-Abstimmungscodes (fineint_code <7:0>) und eines Fein-Bruchzahl-Abstimmungscodes (finefrac_code <2:0>). Obwohl dies der Übersichtlichkeit halber in
In der dargestellten Ausführungsform liefert der digitale Routingbus 405 den PVT-Abstimmungscode, den Grobabstimmungscode und den Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode an das Abstimmungsdecodiersystem 404, das die Codes verarbeitet, um Eingabecodes zum Steuern des lokalen Decodiersystems 402 zu erzeugen. Das lokale Decodiersystem 402 verarbeitet die Eingabecodes, um PVT-Abstimmungsbanken, Grobabstimmungsbanken und Fein-Ganzzahl-Abstimmungsbanken der RTWO-Segmente 100 zu steuern.In the illustrated embodiment,
Wie es in
Obwohl eine spezifische Implementierung von Frequenzabstimmungscodes und Decodierung gezeigt ist, sind die Lehren hierin auf eine Vielzahl von Implementierungen anwendbar.Although a specific implementation of frequency tuning codes and decoding is shown, the teachings herein are applicable to a variety of implementations.
Das Segmentdecodiersystem 403 weist einen Segmentdecodierer (SD) für jedes Segment 100 auf. Das Segmentdecodiersystem 403 dient zum Decodieren von über die serielle Schnittstelle 406 empfangenen Daten an die RTWO-Segmente 100.The
Wie es in
In der dargestellten Ausführungsform leitet der digitale Routingbus 405 die Eingangssignale 413 zu jedem SD des Segmentdecodiersystems 403 zum Decodieren.In the illustrated embodiment, the
Es kann erwünscht sein, dass die Segmente eines RTWO, wie beispielsweise die RTWO-Segmente 100, konfigurierbar sind. Um Konfigurierbarkeit zu bieten, können die RTWO-Segmente 100 über die serielle Schnittstelle 406 gelesen oder beschrieben werden.It may be desirable for the segments of an RTWO, such as
Der dargestellte RTWO 400 weist das Segmentdecodiersystem 401 auf, das eine Anzahl von Wegen reduziert, die der Kommunikation mit den RTWO-Segmenten 100 zugeordnet sind. In bestimmten Implementierungen arbeitet das Segmentdecodiersystem 403 unter Verwendung einer lokalen Registerkarte. Die lokale Registerkarte wird verwendet, um Bitadressen für jedes der Segmente bereitzustellen, und wird verwendet, um zu bestimmen, wann die serielle Schnittstelle 406 mit einem bestimmten der RTWO-Segmente 100 kommuniziert.The illustrated
Durch Aufnehmen des Segmentdecodiersystems 401 kann eine Anzahl der Daten- und Adressbusbits, die dem Routing von der seriellen Schnittstelle 406 zu den RTWO-Segmenten 100 zugeordnet sind, reduziert werden.By including the
In einer spezifischen Implementierung weist ein 4-Ring-RTWO mit 32 Segmenten pro Ring beispielsweise einen Datenbus, der mittels 8 Bits, die 4 Ringen gemeinsam sind, arbeitet, und einen Adressbus, der mittels 5 Bits, die 4 Ringen gemeinsam sind, arbeitet, auf. Gemäß einem solchen Beispiel arbeitet der 4-Ring-RTWO mit 13 Bits und Drähten.For example, in a specific implementation, a 4-ring RTWO with 32 segments per ring has a data bus that operates on 8 bits common to 4 rings and an address bus that operates on 5 bits common to 4 rings. According to such an example, the 4-ring RTWO operates on 13 bits and wires.
Dagegen kann ein ähnlicher 4-Ring-RTWO, der mit einem Segmentdecodiersystem implementiert ist, 2048 Bits und Drähte (16 Bits pro Segment* 32 Segmente * 4 Ringe) aufweisen. Somit kann eine Reduzierung um mehr als das Hundertfache erreicht werden, indem ein Segmentdecodiersystem in dieses spezielle Beispiel aufgenommen wird.In contrast, a similar 4-ring RTWO implemented with a segment decoding system can have 2048 bits and wires (16 bits per segment * 32 segments * 4 rings). Thus, a reduction of more than 100 times can be achieved by including a segment decoding system in this particular example.
Zusätzliche Einzelheiten des Segmentdecodiersystems 403 können wie nachstehend unter Bezugnahme auf
Obwohl Begriffe, die sich auf Himmelsrichtungen beziehen (Norden, Süden, Osten, Westen, Nordosten, Nordwesten, Südwesten, Südwesten), bei der Beschreibung des Mehrring-RTWO verwendet werden, werden Fachleute erkennen, dass die Begriffe hier zum Verständnis relativer Orientierungen verwendet werden und sich nicht auf geographische Richtungen beziehen. Beispielsweise ist der Mehrring-RTWO 600 typischerweise zumindest teilweise auf einer integrierten Schaltung (IC) oder einem Halbleiterchip implementiert und die Ausrichtung des Mehrring-RTWO 600 ändert sich, wenn sich die Position oder der Winkel des IC ändert. In ähnlicher Weise werden Begriffe, die sich auf oben, unten, links und rechts beziehen, zur Beschreibung von relativen Richtungen verwendet.Although terms referring to cardinal directions (north, south, east, west, northeast, northwest, southwest, southwest) are used in describing the multi-ring RTWO, those skilled in the art will recognize that the terms are used here to understand relative orientations and do not refer to geographic directions. For example, the
Wie in
In Bezug auf den nordwestlichen RTWO-Ring 604 sind ein Nord-PVT-Decodierer 614a, ein Nord-Grobdecodierer 624a und ein Nord-Fein-Ganzzahl-Decodierer 634a auf einer ersten oder oberen Seite positioniert. Zusätzlich sind ein Süd-PVT-Decodierer 614b, ein Süd-Grobdecodierer 624b und ein Süd-Fein-Ganzzahl-Decodierer 634b auf einer zweiten oder unteren Seite positioniert. Ferner sind ein West-PVT-Decodierer 614c, ein West-Grobdecodierer 624c und ein West-Fein-Ganzzahl-Decodierer 634c auf einer dritten oder linken Seite positioniert. Außerdem sind ein Ost-PVT-Decodierer 614d, ein Ost-Grobdecodierer 624d und ein Ost-Fein-Ganzzahl-Decodierer 634d auf einer vierten oder rechten Seite positioniert.With respect to the
Darüber hinaus sind die Orientierungen entsprechender Abstimmungsdecodierer des nordöstlichen RTWO-Rings 603 achsensymmetrisch in Bezug auf den nordwestlichen RTWO-Ring 604. Zum Beispiel sind in Bezug auf den nordöstlichen RTWO-Ring 603 ein Nord-PVT-Decodierer 613a, ein Nord-Grobdecodierer 623a und ein Nord-Fein-Ganzzahl-Decodier 633a auf einer Oberseite positioniert. Außerdem sind ein Süd-PVT-Decodierer 613b, ein Süd-Grobdecodierer 623b und ein Süd-Fein-Ganzzahl-Decodierer 633b auf einer Unterseite positioniert. Ferner sind ein West-PVT-Decodierer 613c, ein West-Grobdecodierer 623c und ein West-Fein-Ganzzahl-Decodierer 633c auf einer rechten Seite positioniert. Zusätzlich sind ein Ost-PVT-Decodierer 613d, ein Ost-Grobdecodierer 623d und ein Ost-Fein-Ganzzahl-Decodierer 633d auf einer linken Seite positioniert.Moreover, the orientations of respective tuning decoders of the
Ferner sind Orientierungen entsprechender Abstimmungsdecodierer des südwestlichen RTWO-Rings 601 achsensymmetrisch in Bezug auf den nordwestlichen RTWO-Ring 604. Zum Beispiel sind in Bezug auf den südwestlichen RTWO-Ring 601 ein Nord-PVT-Decodierer 611a ein Nord-Grobdecodier 621a und ein Nord- Fein-Ganzzahl-Decodier 631a auf einer Unterseite positioniert. Außerdem sind ein Süd-PVT-Decodierer 611b, ein Süd-Grobdecodierer 621b und ein Süd-Fein-Ganzzahl-Decodierer 631b auf einer Oberseite angeordnet. Weiterhin sind ein West-PVT-Decodierer 611 c, ein West-Grobdecodierer 621c und ein West-Fein-Ganzzahl-Decodierer 631c auf einer linken Seite positioniert. Zusätzlich sind ein Ost-PVT-Decodierer 611 d, ein Ost-Grobdecodierer 621 d und ein Ost-Fein-Ganzzahl-Decodierer 631 d auf einer rechten Seite positioniert.Furthermore, orientations of respective tuning decoders of the
Außerdem sind die Orientierungen entsprechender Abstimmungsdecodierer des südöstlichen RTWO-Rings 602 achsensymmetrisch in Bezug auf sowohl den südwestlichen RTWO-Ring 601 als auch auf den nordöstlichen RTWO-Ring 603. Zum Beispiel sind in Bezug auf den südöstlichen RTWO-Ring 602 ein Nord-PVT-Decodierer 612a, ein Nord-Grobdecodierer 622a und ein Nord- Fein-Ganzzahl-Decodierer 632a auf einer Unterseite positioniert. Zusätzlich sind ein Süd-PVT-Decodierer 612b, ein Süd-Grobdecodierer 622b und ein Süd-Fein-Ganzzahl-Decodierer 632b auf einer Oberseite angeordnet. Ferner sind ein West-PVT-Decodierer 612c, ein West-Grobdecodierer 622c und ein West-Fein-Ganzzahl-Decodierer 632c auf einer rechten Seite positioniert. Zusätzlich sind ein Ost-PVT-Decodierer 612d, ein Ost-Grobdecodierer 622d und ein Ost-Fein-Ganzzahl-Decodierer 632d auf einer linken Seite positioniert.In addition, the orientations of respective tuning decoders of the
Das Implementieren von Abstimmungsdecodierern eines RTWO-Rings mit Achsensymmetrie in Bezug auf die Abstimmungsdecodierer eines anderen RTWO-Rings liefert eine Symmetrie, die eine Fehlanpassung zwischen den Ringen verringert.Implementing voting decoders of one RTWO ring with axisymphology with respect to the voting decoders of another RTWO ring provides a symmetry that reduces mismatch between the rings.
In der dargestellten Ausführungsform sind Abstimmungsdecodierer auf jeder Seite des RTWO-Rings angeordnet. Außerdem steuern die Abstimmungsdecodierer Abstimmungskondensatoren benachbarter RTWO-Segmente, wodurch Verbindungen zwischen den Ausgängen der Abstimmungsdecodierer und den RTWO-Segmenten reduziert werden. In einer Implementierung mit 32 Segmenten pro RTWO-Ring stellen beispielsweise die Nord-Abstimmungsdecodierer 8 entsprechende Segmente des RTWO-Rings bereit. Dementsprechend werden Weglängen reduziert. Somit können die dargestellten Abstimmungsdecodierer eine Ansammlung von TD-Blöcken veranschaulichen, wie sie in
Wie es in
In einer Ausführungsform arbeiten die PVT- und/oder Grobabstimmungsdecodierer mit verteilter quantisierter Abstimmung, wie es zuvor mit Bezug auf
Wie es in
In bestimmten Implementierungen sind die Fein-Ganzzahl-Abstimmungsdecodierer unter Verwendung von im Wesentlichen identischer Hardware (beispielsweise im Wesentlichen identischem Verilog) implementiert, arbeiten jedoch mit unterschiedlichen Werten von rtwo_location <3:0> und weisen somit unterschiedliche Ausgangswerte auf. Durch die Implementierung der Decodierer auf diese Weise werden Skalierbarkeit und Flexibilität verbessert.In certain implementations, the fine integer tuning decoders are implemented using essentially identical hardware (for example, essentially identical Verilog), but operate on different values of rtwo_location <3:0> and thus have different output values. Implementing the decoders in this way improves scalability and flexibility.
In einer Ausführungsform arbeiten die Fein-Ganzzahl-Abstimmungsdecodierer mit verteilter quantisierter Abstimmung von Abstimmungscodes über beide Segmente und Ringe hinweg, wie es zuvor mit Bezug auf
Obwohl
In der dargestellten Ausführungsform weist der RTWO-Abstimmungsdecodierer 700 einen PVT-Abstimmungsdecodierer 701, einen Grobabstimmungsdecodierer 702 und einen Fein-Ganzzahl-Abstimmungsdecodierer 703 auf.In the illustrated embodiment, the
Wie es in
Der Grobabstimmungsdecodierer 702 von
Wie es in
Mehrere Instanziierungen des RTWO-Abstimmungsdecodierers 700 können entlang der Seiten der RTWO-Ringe 601-604 von
In bestimmten Implementierungen ist die Adresse eines bestimmten Abstimmungsdecodierers fest verdrahtet, wenn der Abstimmungsdecodierer an einem bestimmten Ort um einen RTWO-Ring herum instanziiert wird.In certain implementations, the address of a particular voting decoder is hard-wired when the voting decoder is instantiated at a specific location around an RTWO ring.
Die Abstimmungsdecodierer, die um die RTWO-Ringe herum positioniert sind, decodieren den PVT-Abstimmungscode (pvt_code <6:0>), den Grobabstimmungscode (coarse_code <7:0>) und den Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode (fineint_code <11:0) >). Die Abstimmungscodes geben die Gesamtzahl der Abstimmungskondensatoren in dem RTWO an, die aktiviert oder ausgewählt werden sollen.The voting decoders positioned around the RTWO rings decode the PVT voting code (pvt_code <6:0>), the coarse voting code (coarse_code <7:0>) and the fine integer voting code (fineint_code <11:0>). The voting codes indicate the total number of voting capacitors in the RTWO to be activated or selected.
In der dargestellten Ausführungsform erzeugt jeder der Abstimmungsdecodierer Segmentabstimmungscodes für mehrere RTWO-Segmente. Beispielsweise gibt der PVT-Abstimmungsdecodierer 701 Segment-PVT-Abstimmungscodes (pvt_tune0 <1:0>, ..., pvt_tune7 <1:0>) für acht RTWO-Segmente aus. Zusätzlich gibt der Grobabstimmungsdecodierer 702 Segment-Grobabstimmungscodes (grob_tune0 <2:0>, ..., grob_tune7 <2:0>) für acht RTWO-Segmente aus. Ferner gibt der Fein-Ganzzahl-Abstimmungsdecodierer 703 Segment-Fein-Ganzzahl-Abstimmungscodes (fineint_tune0 <4:0>, ..., fineint_tune7 <4:0>) für acht RTWO-Segmente aus. Obwohl die dargestellten Abstimmungsdecodierer SegmentAbstimmungscodes für acht Segmente ausgeben, sind andere Implementierungen möglich.In the illustrated embodiment, each of the tuning decoders generates segment tuning codes for a plurality of RTWO segments. For example, the
In der dargestellten Ausführungsform repräsentieren die Ausgaben der Abstimmungsdecodierer eine binäre Darstellung der Abstimmungskondensatoren, die für jede der Abstimmungskondensatorbänke ausgewählt werden. Entsprechende lokale Decodierer (LDs) werden verwendet, um die Ausgabe der Abstimmungsdecodierer zu verarbeiten, um die Auswahl der Abstimmungskondensatoren der entsprechenden Segmente zu steuern. In bestimmten Implementierungen erzeugen die LDs einen Thermometercode für jede der Abstimmungskondensatorbanken auf der Basis der binären Ausgaben der Abstimmungsdecodierer.In the illustrated embodiment, the outputs of the tuning decoders represent a binary representation of the tuning capacitors selected for each of the tuning capacitor banks. Corresponding local decoders (LDs) are used to process the output of the tuning decoders to control the selection of the tuning capacitors of the corresponding segments. In certain implementations, the LDs generate a thermometer code for each of the tuning capacitor banks based on the binary outputs of the tuning decoders.
Gemäß einem Beispiel weist eine PVT-Abstimmungskondensatorbankjedes Segments 3 PVT-Kondensatoren auf, die durch 2 binäre Bits dargestellt sind, und der LD verarbeitet die 2 binären Bits, um einen Thermometercode zum Steuern der Auswahl der 3 PVT-Kondensatoren zu erzeugen. Gemäß einem weiteren Beispiel weist eine Grobabstimmungsbank jedes Segments 7 Grobabstimmungskondensatoren auf, die durch 3 binäre Bits dargestellt sind, und der LD verarbeitet die 3 binären Bits, um einen Thermometercode zum Steuern der Auswahl der 7 Grobabstimmungskondensatoren zu erzeugen. In noch einem weiteren Beispiel hat eine Fein-Ganzzahl-Abstimmungsbank 31 Kondensatoren, die durch 5 binäre Bits dargestellt sind, und der LD verarbeitet die 5 binären Bits, um einen Thermometercode zum Steuern der Auswahl der 31 Kondensatoren zu erzeugen.According to one example, a PVT tuning capacitor bank of each segment has 3 PVT capacitors represented by 2 binary bits, and the LD processes the 2 binary bits to generate a thermometer code for controlling the selection of the 3 PVT capacitors. According to another example, a coarse tuning bank of each segment has 7 coarse tuning capacitors represented by 3 binary bits, and the LD processes the 3 binary bits to generate a thermometer code for controlling the selection of the 7 coarse tuning capacitors. In yet another example, a fine integer tuning bank has 31 capacitors represented by 5 binary bits, and the LD processes the 5 binary bits to generate a thermometer code for controlling the selection of the 31 capacitors.
In der dargestellten Ausführungsform empfängt der Fein-Ganzzahl-Abstimmungsdecodierer 703 ferner den LSB-Versatzcode (offset_lsb <1:0>), den Versatzortscode (offset-location <2:0>) und den Testmoduscode (test_mode < 1:0>).In the illustrated embodiment, the fine
In einer Ausführungsform steuert der Testmoduscode, ob die Fein-Bruchzahl-Abstimmung über Segmente und über mehrere Ringe hinweg quantisiert wird (wie es beispielsweise in
Der LSB-Versatzcode (offset_lsb <1:0>) und der Versatzortscode (offset-location <2:0>) können verwendet werden, um eine Anzahl von Versatz-LSBs zu dem Fein-Ganzzahl-Abstimmungscode (fineint_code <11:0>) hinzuzufügen. Vorteilhafterweise können die Versatz-LSBs durch Anpassen eines Werts des Fein-Ganzzahl-Abstimmungscodes anstelle der Auswahl von Abstimmungskondensatoren einer speziellen Abstimmungsbank addiert werden. Durch Bereitstellen eines Versatzes kann eine Nichtlinearität über einen RTWO-Ring hinweg kompensiert werden, wobei insbesondere an Segmenten in der Nähe von Ecken und/oder Überkreuzungen Kapazitätsfehlanpassungen auftreten können. Somit kann eine Kapazitätsfehlanpassung kompensiert werden, indem ein digitaler Versatzcode zu einem bestimmten Segment addiert wird, das aus irgendeinem der Segmente eines der Ringe des RTWO genommen wird (beispielsweise aus einem von 128 Segmenten für einen 4-Ring-RTWO mit 32 Segmenten pro Ring). Der digitale Versatzcode wird zu dem Segment addiert, das durch den Versatzortscode (offset-location <2:0>) identifiziert wird.The LSB offset code (offset_lsb <1:0>) and the offset-location code (offset-location <2:0>) may be used to add a number of offset LSBs to the fine integer tuning code (fineint_code <11:0>). Advantageously, the offset LSBs may be added by adjusting a value of the fine integer tuning code rather than selecting tuning capacitors of a particular tuning bank. By providing an offset, nonlinearity across an RTWO ring can be compensated for, where capacitance mismatches may occur particularly at segments near corners and/or crossovers. Thus, capacitance mismatch may be compensated for by adding a digital offset code to a particular segment taken from any of the segments of one of the rings of the RTWO (e.g., from one of 128 segments for a 4-ring RTWO with 32 segments per ring). The digital offset code is added to the segment identified by the offset-location code (offset-location <2:0>).
Eine Ausführungsform der addierten Anzahl von LSBs für verschiedene Werte des LSB-Versatzcodes (offset_lsb <1:0>) ist in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Andere Implementierungen sind jedoch möglich. Tabelle 2
Der LSB-Versatzcode (offset_lsb<1:0>) kann auch verwendet werden, um die Empfindlichkeit eines Mehrring-RTWO für die Fehlanpassung in einem der Segmente zu bewerten. Somit dient der LSB-Versatzcode (offset_lsb<1:0>) als leistungsfähiges Untersuchungswerkzeug zur Beurteilung der Qualität des physischen Entwurfs eines RTWO. Zum Beispiel können die 2, 4, 6 oder 10 LSBs zu jedem der 128 Segmente in der RTWO addiert werden, indem ein digitaler Code programmiert wird, ohne dass zusätzliche feste Abstimmungskondensatoren in jedem der RTWO-Segmente erforderlich sind.The LSB offset code (offset_lsb<1:0>) can also be used to evaluate the sensitivity of a multi-ring RTWO to the mismatch in one of the segments. Thus, the LSB offset code (offset_lsb<1:0>) serves as a powerful investigation tool to assess the quality of the physical design of an RTWO. For example, the 2, 4, 6 or 10 LSBs can be added to each of the 128 segments in the RTWO by programming a digital code without the need for additional fixed tuning capacitors in each of the RTWO segments.
Eine Ausführungsform des ausgewählten Segments für verschiedene Werte des Versatzortscodes (offset_location<2:0>) ist in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Andere Implementierungen sind jedoch möglich. Tabelle 3
Der LSB-Versatzcode (offset_lsb<1:0>) und der Versatzortscode (offset_location<2:0>) können verwendet werden, um eine gewünschte Anzahl von LSBs in eines der Segmente des RTWO zu schreiben. In bestimmten Ausführungsformen wird der Versatz mittels eines Segmentdecodiersystems (beispielsweise das segmentierte digitale Adressierungssystem von
In einer Ausführungsform wird regelmäßig eine Zufalls- oder Pseudozufallszahl von Versatz-LSBs geschrieben, während der RTWO in Betrieb ist. Der Prozess des Schreibens einer zufälligen Anzahl von Versatz-LSBs kann mit einer beliebigen Geschwindigkeit durchgeführt werden, während der RTWO mit seiner Grundfrequenz schwingt. Durch Implementieren des RTWO auf diese Weise wird die Linearität des RTWO verbessert, indem die Fehlanpassungen in Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatoren randomisiert werden. Zum Beispiel können der LSB-Versatzcode (offset_lsb<1:0>) und der Versatzortscode (offset_location<2:0>) verwendet werden, um eine dynamische Anpassung der Kapazitätswerte der Segmente bereitzustellen, wodurch die Feinabstimmungs-Verstärkungseigenschaften linearisiert werden.In one embodiment, a random or pseudorandom number of offset LSBs are written periodically while the RTWO is operating. The process of writing a random number of offset LSBs can be performed at any speed while the RTWO oscillates at its fundamental frequency. By implementing the RTWO in this manner, the linearity of the RTWO is improved by randomizing the mismatches in fine integer tuning capacitors. For example, the LSB offset code (offset_lsb<1:0>) and the offset location code (offset_location<2:0>) can be used to provide dynamic adjustment of the capacitance values of the segments, thereby linearizing the fine tuning gain characteristics.
Obwohl
Nachfolgend sind Beispiele von Algorithmen für ein Abstimmungsdecodiersystem gegeben. Der Abstimmungsdecodierungsalgorithmus kann verwendet werden, um die Abstimmungsdecodierer des Mehrring-RTWO 700 von
Obwohl spezifische Abstimmungsdecodieralgorithmen beschrieben sind, sind die Lehren hierin auf eine Vielzahl von Abstimmungsdecodieralgorithmen anwendbar.Although specific voting decoding algorithms are described, the teachings herein are applicable to a variety of voting decoding algorithms.
Ein Abstimmungsdecodierer kann implementiert werden, um die binären Abstimmungscodes (z. B. pvt_code<6:0>, coarse_code<7:0> und fineint_code<11:0>>) auf die Segmente einer RTWO abzubilden.A voting decoder can be implemented to map the binary voting codes (e.g. pvt_code<6:0>, coarse_code<7:0> and fineint_code<11:0>) to the segments of an RTWO.
Gemäß einem Beispiel sind die PVT-Abstimmungs- und Grobabstimmungsalgorithmen so implementiert, dass sie unterschiedliche maximale Codewerte haben (z. B. 96 Codes für PVT gegenüber 224 Codes für die Grobabstimmung), ansonsten jedoch im Wesentlichen identisch sind.According to one example, the PVT tuning and coarse tuning algorithms are implemented to have different maximum code values (e.g., 96 codes for PVT versus 224 codes for coarse tuning), but are otherwise essentially identical.
Obwohl sich das folgende Beispiel auf die quantisierte PVT-Abstimmung konzentriert, kann ein Grobabstimmungsalgorithmus auf ähnliche Weise implementiert sein.Although the following example focuses on quantized PVT tuning, a coarse tuning algorithm can be implemented in a similar way.
Wenn ein PVT-Code inkrementiert wird, bestimmen die Berechnungen, die in der nachstehenden Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 1“) beschrieben sind, welche der vier Seiten (West, Süd, Ost und Nord) des RTWO-Rings ausgewählt wird. Sobald eine Seite ausgewählt ist, stellt der Algorithmus die Segmente innerhalb dieser Seite ein. Die Versatzzahlen 1, 2, 3 und 4 wählen eine der West-, Süd-, Ost- oder Nordseite des RTWO aus, wenn der PVT-Code um 1 inkrementiert wird.
Der Modulus von 32 gibt an, dass ein Zyklus von 32 Segmenten in einem RTWO-Ring verstreicht, bevor diese Berechnungen auf null zurückgesetzt werden. Dies entspricht zum Beispiel dem Zeitpunkt, zu dem alle 32 Segmente in dem RTWO-Ring um 1 LSB aktiviert wurden (siehe beispielsweise
Die obigen Berechnungen dienen als Eingabe für die Blockzählerberechnungen, die durch die unten beschriebene Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 2“) beschrieben sind. Wie in der Hardwarebeschreibung 2 ausgeführt, erhöht sich der Blockzähler alle 4 Codes des pvt_seg_counter um 1. Dies gibt an, dass auf jeder Seite der RTWO-Ringe eine gleiche Anzahl von LSB-Kondensatoren aktiviert worden ist oder dass ein vollständiger Zyklus um die West-, Süd-, Ost- und Nordseite des RTWO (in dieser Reihenfolge in diesem Beispiel) abgeschlossen ist. Bei der 5. Zählung gibt der Blockzähler an, dass es Zeit ist, zu der Westseite der RTWO zurückzukehren und ein LSB an einem anderen Segment auf dieser Seite zu addieren.
Der jedem der 32 Segmente zugewiesene PVT-Code wird durch die nachstehende Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 3“) berechnet. Zusätzlich ist für die ersten 32 PVT-Codes der PVT-Code, der einem der 32 Segmente zugewiesen ist, 1, was angibt, dass zu den Abstimmungskondensatorbanken in einem der Segmente 1 LSB addiert wird. Für die nächsten 32 PVT-Codes (und so weiter) ist der PVT-Code, der einem der 32 Segmente zugewiesen ist, 2, was angibt, dass zu den Abstimmungskondensatorbanken in jedem der Segmente 2 LSB addiert werden. Der Wert von pvt_code_assign liegt in diesem Beispiel zwischen 1 und 3.
Basierend auf dem Wert des Blockzählers, der in der Hardwarebeschreibung 2 angegeben ist, werden die einzelnen Abstimmungskondensatorbanken auf jeweils der West-, Süd-, Ost- und Nordseite des RTWO-Rings gemäß der nachstehenden Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 4“) eingestellt. Obwohl die Hardwarebeschreibung 4 nur Berechnungen für den West-Abstimmungsdecodierer zeigt, können die Süd-, Ost- und Nord-Decodierer ähnliche Berechnungen verwenden. Wenn beispielsweise pvt_seg_block_counter_west_decoder = 0 und pvt_code_assign = 1, besteht der PVT-Code für die Abstimmungskondensatorbänke auf der Westseite des RTWO-Rings nur aus Nullen und die Abstimmungskondensatoren werden ausgeschaltet. Wenn pvt_seg_block_counter_west_decoder = 1 ist, werden ferner alle außer PVT des Segments 0 auf der Westseite des RTWO auf 1 oder 1 LSB der Abstimmungskapazität gesetzt. Wenn pvt_seg_block_counter_west_decoder = 2 ist, werden zudem der PVT-Code für das Segment 0 und das Segment 4 der Abstimmungskondensatorbanken auf der Westseite des RTWO-Rings auf 1 gesetzt. Zu dem Zeitpunkt zu dem pvt_seg_block_counter_west_decoder = 2 ist, ist die Eingabe pvt_code 5, was angibt, dass der Blockzähler nach dem Addieren eines LSB auf jeder der 4 RTWO-Seiten zu der Westseite der RTWO zurückkehrte.
if pvt_seg_block_counter_west_decoder == 0 pvt_tune0 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 1 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 2 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 3 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 4 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 5 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 6 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 7 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 8 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign endifBased on the value of the block counter specified in
if pvt_seg_block_counter_west_decoder == 0 pvt_tune0 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 1 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 2 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 3 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 4 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 5 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 6 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign - 1 pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 7 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign - 1 elseif pvt_seg_block_counter_west_decoder == 8 pvt_tune0 = pvt_code_assign pvt_tune1 = pvt_code_assign pvt_tune2 = pvt_code_assign pvt_tune3 = pvt_code_assign pvt_tune4 = pvt_code_assign pvt_tune5 = pvt_code_assign pvt_tune6 = pvt_code_assign pvt_tune7 = pvt_code_assign endif
Unter Verwendung des oben beschriebenen PVT-Abstimmungsalgorithmus inkrementiert der Blockzähler alle 4 PVT-Codes an dem Eingang des Decodierers. An dem Ende dieser 4 PVT-Codes wird 1 LSB bei den Segmenten 0, 8, 16 und 24 eingestellt. Bei dem PVT-Code 32 wird der Blockzähler zurückgesetzt und jedes der 32 Segmente hat eine Abstimmungskapazität von 1 LSB (allen Segmenten von 0 bis 31 ist der Code 1 zugewiesen). Bei Code 33 beginnen die Blockzähler zu inkrementieren und Segment 0 hat 2 LSB. Der Algorithmus wird fortgesetzt, bis der PVT-Code 64 erreicht ist, bei dem alle 32 Segmente 2 LSB haben, und der Algorithmus wird wiederholt, bis der PVT-Code 96 erreicht.Using the PVT voting algorithm described above, the block counter increments every 4 PVT codes at the decoder's input. At the end of these 4 PVT codes, 1 LSB is set at
Im folgenden Beispiel ist ein quantisierter Fein-Ganzzahl-Abstimmungsalgorithmus bereitgestellt. Der quantisierte Fein-Ganzzahl-Abstimmungsalgorithmus folgt einem ähnlichen Ansatz wie der oben beschriebene quantisierte PVT-Abstimmungsalgorithmus. Der quantisierte Fein-Ganzzahl-Abstimmungsalgorithmus liefert jedoch auch eine Quantisierung des Abstimmungscodes über mehrere RTWO-Ringe (in diesem Beispiel 4) hinweg sowie über Segmente (in diesem Beispiel 32 pro Ring) hinweg. Im Gegensatz dazu wurde der oben beschriebene PVT-Abstimmungsalgorithmus über RTWO-Segmente hinweg quantifiziert, jedoch nicht über RTWO-Ringe hinweg.In the following example, a quantized fine integer voting algorithm is provided. The quantized fine integer voting algorithm follows a similar approach to the quantized PVT voting algorithm described above. However, the quantized fine integer voting algorithm also provides quantization of the voting code across multiple RTWO rings (4 in this example) as well as across segments (32 per ring in this example). In contrast, the PVT voting algorithm described above was quantized across RTWO segments, but not across RTWO rings.
Die durch die nachstehende Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 5“) beschriebenen Berechnungen bestimmen den Ort des auszuwählenden Segments auf einer der West-, Süd-, Ost- oder Nordseiten der vier RTWO-Ringe, wenn fineint_code zunimmt.
Die Versatzzahlen 1 bis 16 in der obigen Hardwarebeschreibung 5 wählen eines der 16 Segmente des 4-Ring-RTWO aus, wenn der Code um 1 inkrementiert wird. Der Modulus 32 * 4 = 128 gibt an, dass ein Zyklus von 128 Segmenten verstreicht, bevor die Berechnungen auf null zurückgesetzt werden: Dies entspricht dem Zeitpunkt, zu dem alle 128 Segmente in dem 4-Ring-RTWO um 1 LSB aktiviert worden sind. Dementsprechend haben dann, wenn fineint_code = 128, alle Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatoren in jedem der 128 Segmente eine Kapazität von 1 LSB. Wenn fineint_code = 2x128 ist, haben alle Fein-Ganzzahl-Abstimmungskondensatoren in jedem der 128 Segmente 2 LSB Kapazität und so weiter. R0, R1, R2 und R3 geben die Ringnummern in dem RTWO mit 4 gekoppelten Ringen an, wie sie in
Wenn der Fein-Code (fineint_code) ansteigt, wird die Sequenz der ausgewählten Decodierer in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt. Diese Sequenz wiederholt sich alle 16 Codes des fineint_codes. Tabelle 4
Die obigen Berechnungen in der Hardwarebeschreibung 5 dienen als Eingabe für die Blockzählerberechnungen, die in der nachstehenden Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 6“) beschrieben sind. Wie nachstehend ausgeführt erhöht sich der Blockzähler alle 4 × 4 = 16 Codes des fineint_seg_counter um 1. Dies gibt an, dass alle 16 Seiten des 4-Ring-RTWO eine gleiche Zahl von LSB-Kapazität aufweisen und dass ein vollständiger Zyklus um die West-, Süd-, Ost- und Nordseite jedes der 4 RTWO-Ringe abgeschlossen ist. Bei der 17. Zählung gibt der Blockzähler an, dass es Zeit ist, zur Westseite des Rings Nummer 0 des RTWO zurückzukehren und ein LSB bei einem anderen Segment auf dieser Seite zu addieren.
Die Berechnungen, die von der nachstehenden Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 7“) beschrieben werden, bestimmen den Fein-Ganzzahl-Code, der jedem der 128 Segmente zugewiesen ist. Zudem ist für die ersten 128 Fein-Ganzzahl-Codes der Code, der einem der 128 Segmente zugewiesen ist, 1, was angibt, dass zu den Abstimmungskondensatorbanken in einem der Segmente 1 LSB addiert wird. Für die nächsten 128 Fein-Ganzzahl-Codes ist der Fein-Ganzzahl-Code, der einem der 128 Segmente zugewiesen ist, 2, was angibt, dass zu den Abstimmungskondensatorbanken in einem der Segmente 2 LSB addiert werden, und so weiter. Der Wert von fineint_code_assign liegt zwischen 1 und 8.
Basierend auf dem Wert des Blockzählers, der in der Hardwarebeschreibung 6 angegeben ist, werden die einzelnen Abstimmungskondensatorbanken auf der West-, Süd-, Ost- und Nordseite des RTWO-Rings gemäß den in der nachstehenden Hardwarebeschreibungssprache (im Folgenden „Hardwarebeschreibung 8“) angegebenen Berechnungen eingestellt. Obwohl die Hardwarebeschreibung 8 die Berechnungen für den West-Abstimmungsdecodierer nur für Ring Nummer 0 und für bestimmte Werte von fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 zeigt, können die übrigen Decodierer und andere Werte von fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 ähnliche Berechnungen verwenden. Wenn beispielsweise fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 = 0 und fineint_code_assign = 1 sind, besteht der Fein-Ganzzahl-Code für die Abstimmungskondensatorbanken auf der Westseite des RTWO-Rings 0 nur aus Nullen und die Abstimmungskondensatoren sind ausgeschaltet. Wenn fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 = 1 ist, werden zudem alle außer dem Fein-Ganzzahl-Code des Segments 0 auf der Westseite des RTWO-Rings 0 auf 1 gesetzt (1 LSB der Abstimmungskapazität). Wenn fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 = 2 ist, wird ferner der Fein-Ganzzahl-Code für das Segment 0 und das Segment 4 der Abstimmungskondensatorbanken auf der Westseite des RTWO-Rings 0 auf 1 gesetzt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 = 2 ist, ist die Eingabe fineint_code 17, was bedeutet, dass der Blockzähler nach dem Addieren eines LSB auf jeder der 16 RTWO-Seiten zur Westseite des RTWO-Rings 0 zurückgekehrt ist.
if fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 0 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1 elseif fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 1 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1 elseif fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 2 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1Based on the value of the block counter specified in
if fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 0 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1 elseif fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 1 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1 elseif fineint_seg_block_counter_west_decoder_r0 == 2 fineint_tune0r0 = fineint_code_assign fineint_tune1r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune2r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune3r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune4r0 = fineint_code_assign fineint_tune5r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune6r0 = fineint_code_assign - 1 fineint_tune7r0 = fineint_code_assign - 1
Unter Verwendung des oben beschriebenen Abstimmungsalgorithmus inkrementiert der Blockzähler an dem Eingang des Decodierers alle 16 Fein-Ganzzahl-Codes. Am Ende dieser 16 Fein-Ganzzahl-Codes ist 1 LSB für jeden der Ringe R0 (SW), R1 (SO), R2 (NO) und R3 (NW) an Segmenten 0, 8, 16 und 24 eingestellt. Bei dem Fein-Ganzzahl-Code 128 wird der Blockzähler zurückgesetzt und jedes der 128 Segmente hat Abstimmungskapazität von 1 LSB (allen Segmenten von 0 bis 31 ist der Code 1 zugewiesen). Bei Code 129 startet der Blockzähler das Inkrementieren neu und das Segment 0 hat 2 LSB. Der Algorithmus fährt fort, bis der Fein-Ganzzahl-Code 256 erreicht ist, wenn alle 128 Segmente 2 LSB haben, und der Algorithmus wird wiederholt, bis der Fein-Ganzzahl-Code 3968 erreicht ist.Using the voting algorithm described above, the block counter at the input of the decoder increments every 16 fine integer codes. At the end of these 16 fine integer codes, 1 LSB is set for each of the rings R0 (SW), R1 (SO), R2 (NO), and R3 (NW) at
Obwohl vorstehend spezielle Beispiele für Algorithmen für ein Abstimmungsdecodiersystem gegeben wurden, können Abstimmungsdecodierungsalgorithmen auf eine Vielzahl von Arten implementiert sein.Although specific examples of algorithms for a voting decoding system have been given above, voting decoding algorithms can be implemented in a variety of ways.
Beispiel von dynamischem Elementabgleich zum Linearisieren der Feinabstimmungsverstärkung eines RTWOExample of dynamic element matching to linearize the fine-tuning gain of an RTWO
In bestimmten Konfigurationen hierin ist ein dynamisches Elementabgleichsschema bereitgestellt, um die Feinabstimmungsverstärkungseigenschaften eines RTWO zu linearisieren. Beispielsweise kann ein dynamischer Elementabgleich verwendet werden, um eine Periodizität einer festen Sequenz der Segmentauswahl, die in dem segmentierten Decodierschema für den RTWO verwendet wird, zu durchbrechen. Durch Reduzieren oder Beseitigen der Periodizität bei der Segmentsequenzauswahl können unerwünschte Störfrequenzkomponenten abgemildert werden. Dagegen kann eine feste Sequenz des Auswählens von RTWO-Segmenten die spektrale Integrität durch Erzeugen von Störfrequenzkomponenten verschlechtern.In certain configurations herein, a dynamic element balancing scheme is provided to linearize the fine-tuning gain characteristics of an RTWO. For example, dynamic element balancing may be used to break a periodicity of a fixed sequence of segment selection used in the segmented decoding scheme for the RTWO. By reducing or eliminating the periodicity in the segment sequence selection, unwanted spurious frequency components may be mitigated. In contrast, a fixed sequence of selecting RTWO segments may degrade spectral integrity by generating spurious frequency components.
Eine breite Frequenzrampe kann beispielsweise einen vollständigen Bereich von Feinabstimmungscodes überspannen. Wenn eine feste Sequenz der Segmentauswahl verwendet wird, taucht eine Störkomponente bei einer Frequenz auf, die von der Grundfrequenz versetzt ist. Die Frequenz der Störkomponente basiert auf der Periode der festen Sequenz der Segmentauswahl.For example, a wide frequency ramp can span a full range of fine-tuning codes. When a fixed sequence of segment selection is used, a spurious component appears at a frequency offset from the fundamental frequency. The frequency of the spurious component is based on the period of the fixed sequence of segment selection.
Die folgende Tabelle 5 zeigt ein Beispiel einer festen Sequenzauswahl für eine Implementierung des Mehrring-RTWO 600 von
The following Table 5 shows an example of a fixed sequence selection for an implementation of the
Wie es in dem in Tabelle 5 dargestellten Beispiel gezeigt ist, aktivieren sich oder losen sich die Decodierer in einer bestimmten Reihenfolge aus, wenn fineint_code zunimmt. Die Periodizität bei der Segmentauswahl kann zu einer Verschlechterung der spektralen Reinheit der Ausgangstaktphasen des RTWO führen.As shown in the example presented in Table 5, the decoders activate or deactivate in a specific order as fineint_code increases. The periodicity in segment selection may lead to a degradation of the spectral purity of the RTWO output clock phases.
In bestimmten Implementierungen hierin ist ein RTWO-Decodiersystem mit einem dynamischen Elementabgleichsschema implementiert, um die feste Sequenz zu linearisieren. Zusätzlich kann das dynamische Elementabgleichsschema die Periode der festen Sequenz erhöhen und/oder die Periodizität vollständig entfernen.In certain implementations herein, an RTWO decoding system is implemented with a dynamic element matching scheme to linearize the fixed sequence. Additionally, the dynamic element matching scheme may increase the period of the fixed sequence and/or remove the periodicity entirely.
Dynamische Elementabgleichsschemata können jedoch für eine breite Vielfalt von RTWOs verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf RTWOs, die mehr oder weniger Ringe, andere Implementierungen von Ringen, mehr oder weniger Segmente, andere Implementierungen von Segmenten, mehr oder weniger Abstimmungsdecodierer und/oder andere Implementierungen von Abstimmungsdecodierern aufweisen.However, dynamic element matching schemes can be used for a wide variety of RTWOs, including but not limited to RTWOs that have more or fewer rings, other implements ments of rings, more or fewer segments, other implementations of segments, more or fewer voting decoders, and/or other implementations of voting decoders.
Wie es in
Ein Zeiger 1000 wird verwendet, um den zuletzt ausgewählten Abstimmungsdecodierer anzugeben. Zusätzlich gibt ein Zeiger für den nächsten Zyklus 1020 einen Abstimmungsdecodierer an, der zu Beginn eines nächsten Decodiererzyklus (in diesem Beispiel 16-Decodierer-Zyklus) verwendet wird. Wie durch die erste Decodiererauswahl 1001 gezeigt ist, ist der nächste Zykluszeiger 1020 an einer anderen Decodiererstelle positioniert als der Zeiger 1000 in der ersten Decodiererauswahl 1001. Das Implementieren des dynamischen Elementabgleichs auf diese Weise reduziert die Periodizität bei der Decodiererauswahl durch Verhindern, dass zwei aufeinanderfolgende 16-Decodierer-Zyklen an der gleichen Decodiererstelle beginnen.A
In der dargestellten Ausführungsform beginnt der Zeiger 1000 bei der ersten Decodiererauswahl 1001 mit dem Decodierer 0. Wenn der Zeiger 1000 in bestimmten Implementierungen niemals gesetzt worden ist, zum Beispiel beim Einschalten oder Zurücksetzen eines Chips, dann kann der Zeiger 1000 auf einen bestimmten Startwert (zum Beispiel Decodierer 0) oder auf eine zufällige oder pseudozufällige Decodiererposition gesetzt werden.In the illustrated embodiment,
Wie es in
Wenn beispielsweise von der ersten Decodiererauswahl 1001 zu der zweiten Decodiererauswahl 1002 übergegangen wird, wird der Decodierer 0 ausgeschaltet und die Decodierer 1-2 werden eingeschaltet. Beim Übergang von der zweiten Decodiererauswahl 1002 zu der dritten Decodiererauswahl 1003 werden zudem die Decodierer 1-2 ausgeschaltet und die Decodierer 3-5 eingeschaltet. Beim Übergang von der dritten Decodiererauswahl 1003 zu der vierten Decodiererauswahl 1004 werden die Decodierer 3-5 ausgeschaltet und die Decodierer 6-9 eingeschaltet. Beim Übergang von der vierten Decodiererauswahl 1004 zu der fünften Decodiererauswahl 1005 werden die Decodierer 6-9 ausgeschaltet und die Decodierer 10-14 eingeschaltet.For example, when transitioning from the
In der dargestellten Ausführungsform sind die ausgewählten Decodierer mit einer numerischen Sequenz bezeichnet, die mit einem Startindex 0 beginnt und mit einem Endindex 15 endet. Wenn der Endindex während der Decodiererauswahl überschritten wird, springen die ausgewählten Decodierer so um, dass sie Decodierer beginnend mit dem Startindex enthalten. Wenn beispielsweise von der fünften Decodiererauswahl 1005 zu der sechsten Decodiererauswahl 1006 übergegangen wird, werden die Decodierer 10-14 ausgeschaltet und die Decodierer 15 und 0-4 eingeschaltet.In the illustrated embodiment, the selected decoders are designated with a numerical sequence that begins with a
Wie in der sechsten bis sechzehnten Decodiererauswahl 1006-1016 gezeigt, wiederholt sich der Algorithmus bis zur sechzehnten Decodiererauswahl 1016, in der alle sechzehn Decodierer ausgewählt sind.As shown in the sixth through sixteenth decoder selections 1006-1016, the algorithm repeats until the
Die Anzahl der ausgewählten Decodierer kann auf der Basis des Fein-Ganzzahl-Codes gewählt werden. In dieser Ausführungsform kann im Fall einer verteilten Quantisierung über vier Ringe z. B. mod(fineint_code, 16)+1 berechnet werden. Außerdem wählt fineint_code 0 in diesem Beispiel keine Decodierer aus. Dementsprechend ist das Ergebnis ein Wert zwischen 1 und 16.The number of decoders selected can be chosen based on the fine integer code. In this embodiment, in case of distributed quantization over four rings, e.g., mod(fineint_code, 16)+1 can be calculated. Also,
In Abhängigkeit von der aktuellen Position des Zeigers 1000 wird das Ergebnis eine bestimmte Anzahl von Decodierern von der aktuellen Zeigerposition auswählen. Gemäß einem Beispiel, in dem sich der Zeiger 1000 an dem Decodierer 5 befindet, fineint_code = 200 und mod(200, 16)+1 = 9 ist, entsprechen die 9 ausgewählten Decodierer den Decodierern 6 bis 14. Danach wird die Position des Zeigers 1000 an dem Decodierer 14 angeordnet.Depending on the current position of the
Der dynamische Elementabgleich kann in Kombination mit der quantisierten Abstimmung arbeiten. Gemäß einem Beispiel wird die Ausführungsform des dynamischen Elementabgleichs von
Dynamische Elementabgleichsschemata können jedoch für eine breite Vielfalt von RTWOs verwendet werden, einschließlich RTWOs, die mehr oder weniger Ringe, andere Implementierungen von Ringen, mehr oder weniger Segmente, andere Implementierungen von Segmenten, mehr oder weniger Abstimmungsdecodierer und/oder andere Implementierungen von Abstimmungsdecodierern aufweisen.However, dynamic element matching schemes can be used for a wide variety of RTWOs, including RTWOs that have more or fewer rings, other implementations of rings, more or fewer segments, other implementations of segments, more or fewer voting decoders, and/or other implementations of voting decoders.
In
Die Ausführungsform des dynamischen Elementabgleichs von
Wenn beispielsweise von der ersten Decodiererauswahl 1101 zu der zweiten Decodiererauswahl 1102 übergegangen wird, wird der Decodierer 0 ausgeschaltet und die Decodierer 1-2 werden eingeschaltet. Beim Übergang von der zweiten Decodiererauswahl 1102 zu der dritten Decodiererauswahl 1103 wird der Decodierer 1 ausgeschaltet, der Decodierer 2 bleibt eingeschaltet und die Decodierer 3-4 werden eingeschaltet. Beim Übergang von der dritten Decodiererauswahl 1103 zu der vierten Decodiererauswahl 1104 wird der Decodierer 2 ausgeschaltet, die Decodierer 3-4 bleiben eingeschaltet und die Decodierer 5-6 werden eingeschaltet. Beim Übergang von der vierten Decodiererauswahl 1104 zu der fünften Decodiererauswahl 1105 wird der Decodierer 3 ausgeschaltet, die Decodierer 4-6 bleiben eingeschaltet und die Decodierer 7-8 werden eingeschaltet.For example, when transitioning from the
Wie in den sechsten bis sechzehnten Decodiererauswahl 1106-1116 gezeigt, wiederholt sich der Algorithmus bis zu der sechzehnten Decodiererauswahl 1116, in der alle sechzehn Decodierer ausgewählt sind.As shown in the sixth through sixteenth decoder selections 1106-1116, the algorithm repeats until the
Zusätzliche Details des dynamischen Elementabgleichs von
Das dynamische Elementabgleichsschema von
In bestimmten Ausführungsformen ist ein Segmentdecodierersystem so implementiert, dass es mit einem zufälligen oder pseudozufälligen dynamischen Elementabgleich arbeitet.In certain embodiments, a segment decoder system is implemented to operate with random or pseudorandom dynamic element matching.
In bestimmten Ausführungsformen wird beispielsweise eine Pseudozufalls-Binärsequenz (PRBS) verwendet, um die Auswahlsequenz der Decodierer zu ändern. Die PRBS kann auf jede geeignete Weise erzeugt werden, beispielsweise unter Verwendung einer digitalen Logikschaltung.For example, in certain embodiments, a pseudorandom binary sequence (PRBS) is used to change the selection sequence of the decoders. The PRBS may be generated in any suitable manner, for example using a digital logic circuit.
Gemäß einem Beispiel ändert die PRBS den Auswahlzeiger jeweils bei einer bestimmten Anzahl von Codes, beispielsweise alle 16 Fein-Ganzzahl-Codes, alle 128 Fein-Ganzzahl-Codes usw. Somit kann eine noch längere Rotationssequenz erreicht werden, um die Periodizität der Decodiererauswahl zu durchbrechen.According to one example, the PRBS changes the selection pointer every certain number of codes, for example every 16 fine integer codes, every 128 fine integer codes, etc. Thus, an even longer rotation sequence can be achieved to break the periodicity of the decoder selection.
Gemäß einem weiteren Beispiel wird der dynamische Elementabgleich verwendet, um die Sequenz, in der Segmente von einem bestimmten Abstimmungsdecodierer ausgewählt werden, zu randomisieren. Anstelle des Aktivierens eines Abstimmungskondensators, der einem bestimmten Abstimmungsdecodierer zugeordnet ist, in einer gegebenen Sequenz, wird die Reihenfolge, in der die Abstimmungskondensatoren aktiviert werden, die von einem bestimmten Abstimmungsdecodierer gesteuert werden, dynamisch ausgewählt. Dementsprechend kann ein dynamischer Elementabgleich zum Durchbrechen der Periodizität bei der Auswahl von Abstimmungsdecodierern (einer Abstimmungsdecodierungssequenz) und/oder zum Unterbrechen der Periodizität bei Abstimmungskondensatoren, die durch die Abstimmungsdecodierer (eine Segmentauswahlsequenz) ausgewählt werden, verwendet werden.According to another example, dynamic element matching is used to randomize the sequence in which segments are selected by a particular voting decoder. Instead of activating a voting capacitor associated with a particular voting decoder in a given sequence, the order in which the voting capacitors controlled by a particular voting decoder are activated is dynamically selected. Accordingly, dynamic element matching can be used to break the periodicity in the selection of voting decoders (a voting decoding sequence) and/or to break the periodicity in voting capacitors selected by the voting decoders (a segment selection sequence).
Die Ausführungsform des dynamischen Elementabgleichs von
Somit kann ein RTWO implementiert sein, um auf verschiedene Weise mit einem dynamischen Elementabgleich zu arbeiten. Gemäß einem Beispiel weist ein Abstimmungsdecodiersystem wie etwa das Abstimmungsdecodiersystem 404 von
Obwohl oben spezifische Beispiele für Algorithmen für den dynamischen Elementabgleich gegeben wurden, können Algorithmen für den dynamischen Elementabgleich auf eine Vielzahl von Arten implementiert sein. Gemäß einem ersten Beispiel wird eine zufällige Menge von Decodierern für einen gegebenen Feinabstimmungscode ausgewählt. Wenn beispielsweise drei Abstimmungsdecodierer als Antwort auf einen bestimmten Feinabstimmungscode aktiviert werden, können die ausgewählten Abstimmungsdecodierer zufällig oder pseudozufällig ausgewählt werden. Gemäß einem weiteren Beispiel wird PRBS verwendet, um zwischen zwei oder mehr festen Auswahlsequenzen auszuwählen. Somit kann der dynamische Elementabgleich auf vielfältige Weise implementiert sein.Although specific examples of dynamic element matching algorithms were given above, dynamic element matching algorithms can be implemented in a variety of ways. According to a first example, a random set of decoders is selected for a given fine-tuning code. For example, if three tuning decoders are activated in response to a particular fine-tuning code, the selected tuning decoders can be randomly or pseudorandomly selected. According to another example, PRBS is used to select between two or more fixed selection sequences. Thus, dynamic element matching can be implemented in a variety of ways.
Beispiel eines segmentierten digitalen Adressierungsschemas für RTWO SegmenteExample of a segmented digital addressing scheme for RTWO segments
In bestimmten Konfigurationen hierin ist ein segmentiertes digitales Adressierungsschema bereitgestellt, um Parameter von RTWO-Segmenten individuell zu steuern. In bestimmten Implementierungen kommuniziert eine serielle Schnittstelle mit den Segmenten über Segmentdecodierer, die mit geteilten oder gemeinsamen Drähten arbeiten, um den Verlegungsengpass zu reduzieren. Die steuerbaren Parameter können Voreinstellungen (z. B. einen Vorstrompegel) der in den Regenerationsschaltungen des RTWO verwendeten Verstärker, Voreinstellungen eines Abtast-Latch des RTWO (z. B. für eine Zeit-Digital-Umsetzer-Funktion) und/oder ein Bereitstellen einer segmentspezifischen Kapazitätsanpassung, um eine Linearitätskorrektur zu liefern, enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Somit können die Einstellungen eines bestimmten RTWO-Segments ausgewählt werden, um Anpassungen oder Korrekturen für die Linearität oder andere Betriebseigenschaften vorzunehmen, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert wird.In certain configurations herein, a segmented digital addressing scheme is provided to individually control parameters of RTWO segments. In certain implementations, a serial interface communicates with the segments via segment decoders operating with shared or common wires to reduce the routing bottleneck. The controllable parameters may include, but are not limited to, presets (e.g., a bias current level) of the amplifiers used in the regeneration circuits of the RTWO, presets of a sampling latch of the RTWO (e.g., for a time-to-digital converter function), and/or providing a segment-specific capacitance adjustment to provide a linearity correction. Thus, the settings of a particular RTWO segment may be selected to make adjustments or corrections for linearity or other operating characteristics, thereby improving performance.
Unter erneuter Bezugnahme auf
Beispielsweise empfängt die serielle Schnittstelle 406 von
In der dargestellten Ausführungsform leitet der digitale Routingbus 405 die Eingangssignale 413 an jeden SD des Segmentdecodiersystems 403 zum Decodieren.In the illustrated embodiment, the
Es kann erwünscht sein, dass die Segmente eines RTWO wie beispielsweise die RTWO-Segmente 100 konfigurierbar sind. Zur Bereitstellung von Konfigurierbarkeit können die RTWO-Segmente 100 über die serielle Schnittstelle 406 gelesen oder beschrieben werden.It may be desirable for the segments of an RTWO, such as
Der dargestellte RTWO 400 weist das Segmentdecodiersystem 401 auf, das eine Anzahl von Wegen reduziert, die der Kommunikation mit den RTWO-Segmenten 100 zugeordnet sind. In bestimmten Implementierungen arbeitet das Segmentdecodiersystem 403 unter Verwendung einer lokalen Registerkarte. Die lokale Registerkarte wird verwendet, um Bitadressen für jedes der Segmente bereitzustellen, und wird verwendet, um zu bestimmen, wann die serielle Schnittstelle 406 mit einem bestimmten der RTWO-Segmente 100 kommuniziert.The illustrated
Durch Aufnehmen des Segmentdecodiersystems 401 kann eine Anzahl der Daten- und Adressbusbits, die dem Routing von der seriellen Schnittstelle 406 zu den RTWO-Segmenten 100 zugeordnet sind, reduziert werden.By including the
In einer spezifischen Implementierung weist ein 4-Ring-RTWO mit 32 Segmenten pro Ring beispielsweise einen Datenbus, der mittels 8 Bits, die 4 Ringen gemeinsam sind, arbeitet, und einen Adressbus, der mittels 8 Bits, die 4 Ringen gemeinsam sind, arbeitet, auf. Gemäß einem solchen Beispiel arbeitet der 4-Ring-RTWO mit 16 Bits und Drähten.For example, in a specific implementation, a 4-ring RTWO with 32 segments per ring has a data bus that operates on 8 bits common to 4 rings and an address bus that operates on 8 bits common to 4 rings. According to such an example, the 4-ring RTWO operates on 16 bits and wires.
Dagegen kann ein ähnlicher 4-Ring-RTWO, der mit einem Segmentdecodiersystem implementiert ist, 2048 Bits und Drähte (16 Bits pro Segment* 32 Segmente * 4 Ringe) aufweisen. Das Verlegen von 2048 Drähten von einer seriellen Schnittstelle zu jedem Segment des RTWO ist eine schwierige Aufgabe und kann die Flexibilität und/oder Skalierbarkeit des RTWO-Entwurfs einschränken. Darüber hinaus kann eine große Ansammlung von Drähten auf einen Halbleiterchip als große Antenne wirken.In contrast, a similar 4-ring RTWO implemented with a segment decoding system may have 2048 bits and wires (16 bits per segment * 32 segments * 4 rings). Routing 2048 wires from a serial interface to each segment of the RTWO is a difficult task and may limit the flexibility and/or scalability of the RTWO design. In addition, a large collection of wires on a semiconductor chip may act as a large antenna.
Obwohl eine spezifische RTWO-Implementierung gezeigt ist, sind die Lehren hierin auf RTWOs anwendbar, die auf vielfältige Weise implementiert sind, einschließlich RTWOs mit anderen Ringimplementierungen (einschließlich beispielsweise mehr Ringen und/oder Ringen anderer Form), andere Segmentimplementierungen und/oder andere Decodiererimplementierungen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.Although a specific RTWO implementation is shown, the teachings herein are applicable to RTWOs implemented in a variety of ways, including, but not limited to, RTWOs with other ring implementations (including, for example, more rings and/or rings of a different shape), other segment implementations, and/or other decoder implementations.
Wie es in
In der dargestellten Ausführungsform empfängt das Segmentdecodiersystem Daten- und Adressensignale 1510. Wie es in
In bestimmten Implementierungen ist das segmentierte Decodiersystem 401 implementiert, um die Adressierung von Segmenten bereitzustellen, die mehreren Ringen zugeordnet sind. Gemäß einem Beispiel ist das Segmentadressensignal als ein Acht-Bit-Signal rtwo_seg_addr<7:0> implementiert, wobei ein erster Teil der Bits zum Identifizieren eines Segmentorts und ein zweiter Teil der Bits zum Identifizieren eines bestimmten Rings verwendet wird.In certain implementations, the
Es kann erwünscht sein, dass die Segmente eines RTWO konfigurierbar sind. Um Konfigurierbarkeit zu bieten, können die RTWO-Segmente mittels der Daten- und Adressensignale 1510 beschrieben werden. In bestimmten Implementierungen ist ferner ein Segmentdecodiersystem zum Lesen aus Segmenten implementiert, beispielsweise unter Verwendung des in
Wie es in
Somit weist jedes Segment eine oder mehrere konfigurierbare Schaltungen auf, die unter Verwendung von Konfigurationsbits, die über ein Segmentschreibsignal geliefert werden, programmiert oder konfiguriert werden. In einer Ausführungsform weisen die eine oder die mehreren konfigurierbaren Schaltungen eine Regenerationsschaltung, ein Latch, einen Abstimmungskondensator und/oder einen Abgriffpuffer auf.Thus, each segment includes one or more configurable circuits that are programmed or configured using configuration bits provided via a segment write signal. In one embodiment, the one or more configurable circuits include a regeneration circuit, a latch, a tuning capacitor, and/or a tap buffer.
In der dargestellten Ausführungsform hat das Segmentschreibsignal seg_data_wr<15:0> eine größere Bitbreite als das Segmentdatensignal rtwo_seg_data<7:0>. In diesem Beispiel kann also ein Segment in zwei Zyklen geschrieben werden. Durch Implementieren von Segmentschreibvorgängen über mehrere Zyklen können eine Anzahl globaler Segmentdatenbits und entsprechender Drähte reduziert werden.In the illustrated embodiment, the segment write signal seg_data_wr<15:0> has a larger bit width than the segment data signal rtwo_seg_data<7:0>. Thus, in this example, a segment can be written in two cycles. By implementing segment writes over multiple cycles, a number of global segment data bits and corresponding wires can be reduced.
Die dargestellten Segmentdecodierer 1501, 1502, 1503 und 1508 empfangen jeweils ein Segmentadressensetzsignal seg_addr_set<4:0>, das verschiedene Werte für verschiedene Segmentdecodierer aufweist (beispielsweise 00000, 00001, 00010, 00011 usw.). Das Segmentadressensetzsignal seg_addr_set<4:0> wird verwendet, um einen Segmentdecodierer mit einem Code zu programmieren, der die Position des Segmentdecodierers angibt. In bestimmten Implementierungen ist das Segmentadressensetzsignal seg_addr_set<4:0> fest verdrahtet und hat einen Wert, der basierend auf einer Position in dem Ring ausgewählt ist.The illustrated
Der Segmentdecodierer vergleicht das Segmentadressensetzsignal seg_addr_set<4:0> mit dem Segmentadressensignal rtwo_seg_addr<4: 0>, um zu bestimmen, wann auf das Segment zugegriffen wird.The segment decoder compares the segment address set signal seg_addr_set<4:0> with the segment address signal rtwo_seg_addr<4:0> to determine when the segment is accessed.
In einer Ausführungsform schreibt ein Segmentdecodierer Daten in ein entsprechendes Segment, wenn das Segmentadressensignal rtwo_seg_addr<4:0> mit dem Segmentadressensetzsignal seg_addr_set<4:0> übereinstimmt. Wenn eine Adressübereinstimmung vorliegt, verwendet der Segmentdecodierer das Segmentschreibsignal seg_data_wr<15:0>, um in das Segment zu schreiben, wobei die geschriebenen Daten den Bits des Segmentdatensignals rtwo_seg_data<7:0> entsprechen.In one embodiment, a segment decoder writes data to a corresponding segment when the segment address signal rtwo_seg_addr<4:0> matches the segment address set signal seg_addr_set<4:0>. If there is an address match, the segment decoder uses the segment write signal seg_data_wr<15:0> to write to the segment, where the written data corresponds to the bits of the segment data signal rtwo_seg_data<7:0>.
Die geschriebenen Daten können eine Einstellung eines Verstärkers des Segments, eine Einstellung eines Latches des Segments und/oder eine Kapazitätseinstellung des Segments (z. B. um eine Kapazität hinzuzufügen, um eine Linearitätskorrektur auf ein bestimmtes Segment anzuwenden) enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Somit können die Einstellungen eines bestimmten RTWO-Segments ausgewählt werden, um Anpassungen oder Korrekturen für die Linearität oder andere Betriebseigenschaften vorzunehmen, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert wird. Die geschriebenen Daten können auf beliebige Weise in einem Segment gespeichert werden. Gemäß einem Beispiel weist ein Segment Zustandselemente wie beispielsweise Speicherelemente und/oder Latches (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Register), die Daten zum Konfigurieren des Segments speichern, auf.The written data may include, but is not limited to, a setting of an amplifier of the segment, a setting of a latch of the segment, and/or a capacitance setting of the segment (e.g., to add capacitance to apply a linearity correction to a particular segment). Thus, the settings of a particular RTWO segment may be selected to make adjustments or corrections for linearity or other operating characteristics, thereby improving performance. The written data may be stored in a segment in any manner. According to one example, a segment includes state elements, such as memory elements and/or latches (including, but not limited to, registers) that store data for configuring the segment.
Obwohl ein Beispiel für Daten- und Adressensignale 1510 gezeigt ist, sind andere Implementierungen möglich. Gemäß einem weiteren Beispiel werden ein oder mehrere der in
Obwohl eine Ausführungsform der segmentierten digitalen Adressierung in
In
Die Regenerationsschaltung 1600 weist in diesem Beispiel eine konfigurierbare Vorstromquelle, die unter Verwendung einer Bank von parallelen NFET-Transistoren M[3:0] implementiert ist, auf. Zusätzlich werden vier Programmbits D[3:0] aus einem Konfigurationsregister 1609 des Segments verwendet, um die Auswahl einer Anzahl von aktiven Transistoren und eines entsprechenden Betrags des Vorstroms der Wechselrichter in dieser Ausführungsform zu steuern.The
Unter weiterer Bezugnahme auf
Wie es in
Obwohl
Beispiel des RTWO-basierten PLL-SystemsExample of RTWO-based PLL system
Die Metallstichleitungen 1711 sind in den RTWO-Segmenten enthalten und ermöglichen den Zugriff auf zusätzliche Gestaltungsressourcen zum Abstimmen von Kondensatoren und andere Schaltungen, während die Länge des RTWO-Rings relativ kurz sein kann. Somit hindern die Metallstichleitungen 1711 den RTWO 1710 nicht daran, mit einer relativ hohen Schwingungsfrequenz wie beispielsweise 10 GHz oder mehr zu arbeiten, und bietet gleichzeitig Verbindungsmöglichkeiten zum Abstimmen von Kondensatoren, die die Schwingungsfrequenz des RTWO über einen weiten Abstimmungsbereich abstimmen und/oder eine feine Frequenzschrittweite bieten.The
Das verteilte quantisierte Abstimmungssystem 1712 wird verwendet, um die Abstimmungskondensatoren in den RTWO-Segmenten unter Verwendung separat steuerbarer Codewerte zu steuern, wodurch die Frequenzschrittweite oder -auflösung des RTWO verbessert wird. In bestimmten Implementierungen weist der RTWO 1710 mehrere Ringe auf und das verteilte quantisierte Abstimmsystem 1712 stellt die Abstimmungskondensatoren separat über mehrere RTWO-Ringe hinweg ein. Durch die Implementierung des RTWO mit verteilter quantisierter Frequenzabstimmung wird eine relativ feine Frequenzauflösung erreicht, beispielsweise eine LSB-Abstimmungsauflösung von 50 kHz/LSB oder weniger.The distributed quantized
Das segmentierte Decodiersystem 1713 ist für RTWO-Frequenzabstimmungscodes bereitgestellt, um die Decodierungskomplexität zu reduzieren. Das segmentierte Decodiersystem 1713 kann globale und lokale Decodierer zum Verarbeiten von Frequenzabstimmungscodes aufweisen, um einen Verlegungsengpass zu reduzieren.The
Das dynamische Elementabgleichssystem 1714 linearisiert die Feinabstimmungsverstärkungseigenschaften des RTWO 1710. Zum Beispiel kann das dynamische Elementabgleichssystem 1714 verwendet werden, um die Periodizität einer festen Sequenz einer Segmentauswahl, die in dem segmentierten Decodierungssystem 1713 verwendet wird, zu reduzieren oder zu beseitigen. Durch Verringern oder Beseitigen der Periodizität bei der Auswahl der Segmentsequenz können unerwünschte Störfrequenzkomponenten vermindert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des PLL-Systems 1700 verbessert wird.The dynamic
Das segmentierte digitale Adressierungssystem 1715 kann verwendet werden, um Parameter der RTWO-Segmente individuell zu steuern, und weist Segmentdecodierer auf, die mit geteilten oder gemeinsamen Drähten arbeiten, um den Verlegungsengpass zu reduzieren. Die steuerbaren Parameter können Voreinstellungen (z. B. einen Vorstrompegel) der in den Regenerationsschaltungen des RTWO verwendeten Verstärker, Voreinstellungen eines Abtast-Latch des RTWO (z. B. für eine Zeit-Digital-Umsetzer-Funktion) und/oder ein Bereitstellen einer segmentspezifischen Kapazitätsanpassung, um eine Linearitätskorrektur für den RTWO 1710 zu liefern, enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt.The segmented digital addressing
Das PLL-System 1700 stellt ein Beispiel eines elektronischen Systems dar, das einen RTWO aufweisen kann, der gemäß den hierin enthaltenen Lehren implementiert ist. Die hierin beschriebenen RTWOs können jedoch in einer großen Vielzahl von elektronischen Systemen verwendet werden, einschließlich einer Vielzahl von Datenumsetzern und/oder Frequenzsynthesizern, ohne darauf beschränkt zu sein.The
AnwendungenApplications
Vorrichtungen, die RTWOs verwenden, die eines oder mehrerer der oben beschriebenen Merkmale aufweisen, können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen implementiert sein. Beispiele der elektronischen Vorrichtungen können Verbraucherelektronikprodukte, Teile der Verbraucherelektronikprodukte, elektronische Testgeräte, Radarsysteme usw. einschließen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können auch Schaltungen von optischen Netzen oder anderen Kommunikationsnetzen einschließen. Die Verbraucherelektronikprodukte können ein Automobil, einen Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, einen tragbaren Speicherchip, eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Waschtrockner, einen Kopierer, ein Faxgerät, einen Scanner, eine multifunktionale Peripherievorrichtung usw. einschließen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ferner kann die elektronische Vorrichtung unfertige Produkte einschließen, einschließlich solcher für Industrie-, Medizin- und Automobilanwendungen.Devices using RTWOs having one or more of the features described above may be implemented in various electronic devices. Examples of the electronic devices may include, but are not limited to, consumer electronic products, parts of the consumer electronic products, electronic test equipment, radar systems, etc. Examples of the electronic devices may also include circuits of optical networks or other communication networks. The consumer electronic products may include, but are not limited to, an automobile, a camcorder, a camera, a digital camera, a portable memory chip, a washing machine, a dryer, a washer-dryer, a copier, a fax machine, a scanner, a multifunctional peripheral device, etc. Further, the electronic device may include unfinished products, including those for industrial, medical, and automotive applications.
Die vorstehende Beschreibung und die Ansprüche können sich auf Elemente oder Merkmale beziehen, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. Wenn es hierin nicht ausdrücklich anders angegeben ist, bedeutet „verbunden“, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal verbunden ist, und dies nicht notwendigerweise mechanisch. Wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, bedeutet „gekoppelt“, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal gekoppelt ist, und dies nicht notwendigerweise mechanisch. Obwohl die verschiedenen in den Figuren gezeigten Schemata beispielhafte Anordnungen von Elementen und Komponenten zeigen, können in einer tatsächlichen Ausführungsform somit zusätzliche dazwischenliegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein (vorausgesetzt, dass die Funktionalität der dargestellten Schaltungen nicht beeinträchtigt wird).The foregoing description and claims may refer to elements or features that are "connected" or "coupled" to one another. Unless expressly stated otherwise herein, "connected" means that one element/feature is directly or indirectly connected to another element/feature, and not necessarily mechanically. Unless expressly stated otherwise, "coupled" means that one element/feature is directly or indirectly connected to another element/feature, and not necessarily mechanically. Thus, while the various schematics shown in the figures illustrate example arrangements of elements and components, in an actual embodiment, additional intervening elements, devices, features, or components may be present (provided that the functionality of the illustrated circuits is not compromised).
Obwohl diese Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, liegen andere Ausführungsformen, die für den Fachleute ersichtlich sind, einschließlich Ausführungsformen, die nicht alle hierin dargelegten Merkmale und Vorteile bereitstellen, auch im Umfang dieser Erfindung. Darüber hinaus können die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu schaffen. Darüber hinaus können bestimmte im Zusammenhang mit einer Ausführungsform gezeigte Merkmale auch in andere Ausführungsformen einbezogen werden. Dementsprechend wird der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch Bezug auf die beigefügten Ansprüche definiert.Although this invention has been described with respect to particular embodiments, other embodiments that will be apparent to those skilled in the art, including embodiments that do not provide all of the features and advantages set forth herein, are also within the scope of this invention. Moreover, the various embodiments described above may be combined to provide further embodiments. Moreover, certain embodiments associated with an embodiment vention may be incorporated into other embodiments. Accordingly, the scope of the present invention is defined only by reference to the appended claims.
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