DE19637167A1 - Steuerbarer Eingangspuffer, integrierte Schaltung und Verfahren zum Einstellen von Einstell- und Haltezeiten logischer Vorrichtungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen steuerbaren Eingangspuffer, eine integrierte Schaltung und ein Verfahren zum Einstellen von Einstell- und Haltezeiten logischer Einrichtungen.

Die meisten logischen Einrichtungen verwenden die gleichen allgemeinen An­ ordnungen zum Empfangen und Halten von Eingabedaten. In diesen Anord­ nungen werden periodische Haltepulse an eine Taktsignaleingabeleitung ange­ legt, die mit der logischen Ein- bzw. Vorrichtung verbunden ist und anstei­ gende oder fallende Flanken der Haltepulse werden als Trigger (Auslöser) einer Halteschaltung verwendet, die intern in der logischen Vorrichtung enthalten ist. Beim Auslösen fängt und hält die Halteschaltung den jeweiligen logischen Datenpegel, der zu diesem Augenblick auf der mit der logischen Vorrichtung verbundenen Datensignaleingabeleitung anliegt.

Aufgrund parasitärer Leitungskapazitäten, die jeder logischen Vorrichtung ge­ mein sind, und aufgrund von nicht vernachlässigbaren Umschaltgeschwinding­ keiten der Halbleiterkomponenten, die in logischen Vorrichtungen im allge­ meinen verwendet werden, können gültige Daten nicht zu genau derselben Zeit auf einer Dateneingabeleitung angelegt werden, zu der eine entsprechende Halteschaltung ausgelöst wird. Statt dessen muß innerhalb eines minimalen Zeitintervalls vor dem Auftreten eines Haltepulses auf der Takteingabeleitung ein Eingabegültigkeitsübergang (gültiger Eingabeübergang) stattfinden, damit die zu haltenden Daten korrekt gehalten werden können. Dieses minimale Intervall, welches typischerweise für jede logische Vorrichtung verschieden ist, ist als die minimal erforderliche "Einstellzeit" (Setup-Time) der logischen Vorrichtung bekannt.

Auf gleiche Weise können gültige Datenwerte nicht zu schnell von einer Da­ teneingabeleitung entfernt werden, nach dem eine entsprechende Halteschal­ tung ausgelöst wurde, ohne dadurch einen Fehler der Halteschaltung zu verur­ sachen. Insbesondere kann ein Eingabe-Ungültigkeitsübergang (Input-Invalid Transition, ungültiger Eingabeübergang) auf der Dateneingangsleitung nur innerhalb eines minimalen Zeitintervalls nach dem Auftreten des Haltepulses auf der Takteingangsleitung auftreten. Dieses minimale Intervall ist als die minimal erforderliche "Haltezeit" (hold time) der logischen Vorrichtung bekannt und unterscheidet sich typischerweise für jede logische Vorrichtung.

Da selbst die grundlegendsten logischen Designs in der Regel erfordern, daß eine Mehrzahl logischer Vorrichtungen durch ein gemeinsames Takt-Signal getrieben werden, während sie mit gemeinsamen Dateneingabe-Signalen be­ trieben werden, ist es wünschenswert, daß die Einstell- und Haltezeiten einer gegebenen logischen Vorrichtung steuerbar anpaßbar sind, so daß eine Ab­ stimmung der Einstell- und Haltezeiten vieler verschiedener logischer Vor­ richtungen untereinander möglich ist. Vorhergehende Ansätze für das Anpas­ sen der Einstell- und Haltezeiten schließen die Verwendung von Verzöge­ rungselementen zum Verschieben eines Dateneingabe-Signals zeitlich relativ zu einem Takt-Signal ein, so daß eine effektive Einstellzeit und eine effektive Haltezeit einer logischen Vorrichtung, die die Signale empfängt, eingestellt werden kann.

So offenbart z. B. das US-Patent 5,107,153 von Osaki et al. eine Verzöge­ rungsschaltung mit einer Parallelschaltung von schaltbaren Kondensatoren. Durch die Variation der Anzahl der Kondensatoren, die in der Schaltung aktiv sind, kann ein Dateneingabe-Signal steuerbar zeitlich relativ zu einem Takt-Signal so verschoben werden, daß die Eingabe-Gültigkeits- und Eingabe-Un­ gültigkeits-Übergänge (Input Valid Transition, Input Invalid Transitions) der Dateneingabe-Signale beide zeitlich relativ zu den Haltepulsen des Takt-Signales verschoben sind. Auf diese Weise werden die effektiven Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung, die das verzögerte Dateneingabe-Signal und das Takt-Signal empfängt, eingestellt. Andere steuerbare Verzöge­ rungsschaltungen können in diesem Zusammenhang eingesetzt werden um zum gleichen Ergebnis zu gelangen. So offenbart z. B. das US-Patent 5,220,216 von Woo ein CMOS-Gatter mit einer programmierbaren Treiberleistungskennlinie und einer variablen Ausbreitungsverzögerung.

Derartige Systeme verzögern jedoch das Dateneingabe-Signal gleichförmig, so daß die effektiven Einstell- und Haltezeiten nicht unabhängig voneinander eingestellt werden können. Es sei beispielsweise angenommen, ein Datenein­ gabe-Signal sei zeitlich relativ zu einem Takt-Signal um einen Betrag Δ verzögert. In einem derartigen Falle werden die Eingabe-Gültigkeitsüber­ gänge des Dateneingangssignals, die vor den entsprechenden Haltepulsen des Takt-Signals auftreten, um den Betrag Δ verzögert, so daß sie zeitlich näher zu den Haltepulsen auftreten. Zusätzlich werden die Eingabe-Ungültigkeits­ übergänge des Dateneingangssignales, welche nach den entsprechenden Hal­ tepulsen des Takt-Signals auftreten, um den gleichen Betrag Δ verzögert, so daß sie zeitlich weiter entfernt von den Haltepulsen auftreten. Demzufolge wird die effektive Haltezeit einer logischen Vorrichtung, die das verzögerte Dateneingabe-Signal und das Takt-Signal empfängt, um einen Betrag Δ ver­ ringert, allerdings auf Kosten eines Anstiegs der effektiven Einstellzeit der logischen Vorrichtung um den gleichen Betrag Δ. Dieses Konzept wird knapp gesagt dadurch ausgedrückt, daß festgestellt wird, daß eine gemeinsame bzw. kommulierte Einstell- und Haltezeit, die als die Summe der effektiven Einstellzeit und der effektiven Haltezeit definiert ist, konstant bleiben wird, und zwar unabhängig von dem Wert, der für Δ gewählt wird. Eine derartige Einschränkung ist beträchtlich, da logische Designs zunehmend komplexer werden und daher die Flexibilität eines Designers bei der Wahl und der Mischung logischer Komponenten von äußerster Wichtigkeit ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen steuerbaren Ein­ gabepuffer, eine integrierte Schaltung und ein Verfahren zum Anpassen der Einstell- und Haltezeiten logischer Vorrichtungen vorzusehen, die die gleichzeitige aber unabhängige Anpassung von Einstell- und Haltezeiten für logische Vorrichtungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch einen steuerbaren Eingabepuffer nach Anspruch 1 oder 8, eine integrierte Schaltung nach Anspruch 7 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung sieht einen steuerbaren Eingabepuffer zum Treiben einer logischen Vorrichtung vor, die Einstell- und Haltezeitcharakteristiken aufweist. Der steuerbare Eingabepuffer weist einen steuerbaren Signalfilter auf, der ein Eingabe-Signal empfängt, und die Amplitude des Eingabe-Signa­ les so formt, daß der logischen Vorrichtung ein amplitudengeformtes Eingabe-Signal zugeführt wird. Der steuerbare Signalfilter schließt wenigstens einen Steuersignaleingang zum Empfangen eines Steuersignales ein, und steuert in Reaktion eine Amplitudenformungscharakteristik des Signalfilters derart, daß eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit der logischen Vorrichtung angepaßt werden kann. Eine effektive Einstellzeit und eine effektive Haltezeit der logi­ schen Vorrichtung kann so unabhängig angepaßt bzw. eingestellt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht darüber hinaus eine integrierte Schaltung mit Einstell- und Haltezeitcharakteristiken vor. Die integrierte Schaltung weist eine logische Schaltung zum Ausführen einer vorbestimmten Funktion und einen steuerbaren Eingabepuffer auf. Der steuerbare Eingabepuffer weist einen steuerbaren Signalfilter auf, der ein Eingangssignal empfängt und das Ein­ gangs- bzw. Eingabe-Signal mit Bezug auf seine Amplitude formt, so daß der logischen Schaltung ein amplitudengeformtes Eingabe-Signal zugeführt wird. Der steuerbare Signalfilter weist wenigstens einen Steuersignaleingang zum Empfangen eines Steuersignals auf und steuert in Reaktion eine Amlituden­ formungscharakteristik des Signalfilters derart, daß eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit der integrierten Schaltung eingestellt bzw. angepaßt wird. Auf diese Weise kann eine effektive Einstellzeit- und eine effektive Haltezeit der integrierten Schaltung unabhängig eingestellt werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems zum Anpassen der Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Systems;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Systems zum Einstellen der Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines steuerbaren Eingabepuffers, der eine Komponente des in Fig. 3 dargestellten Systems darstellt und der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm des in Fig. 3 dargestellten Systems;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Systems, welches für die Einstellung von Einstell- und Haltezeiten logischer Vorrichtungen verwendet wird und das in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde.

Fig. 1 stellt ein der Anmelderin bekanntes System dar, welches zur Anpassung einer effektiven Einstellzeit und einer effektiven Haltezeit, die mit einer logi­ schen Vorrichtung 10 assoziiert sind, verwendet wird. Die minimal erforder­ liche Einstellzeit ST der logischen Vorrichtung 10 ist als das minimal zuläs­ sige Zeitintervall zwischen der Ankunft eines gültigen Eingangssignales auf der Eingangsleitung 14 und dem Auftreten eines Haltepulses auf der Taktlei­ tung 12 definiert. Wenn der Zeitbetrag zwischen einem Eingabe-Gültig­ keitsübergang auf Leitung 14 und einem entsprechenden Haltepuls auf Leitung 12 größer oder gleich der minimal erforderlichen Einstellzeit ST ist, dann wird das gültige Eingabe-Signal auf korrekte Art und Weise durch eine in der logi­ schen Vorrichtung 10 enthaltenen Halteschaltung gehalten und die logische Vorrichtung 10 wird so arbeiten, wie dies beabsichtigt ist. Wenn jedoch das Zeitintervall zwischen einem Eingabe-Gültigkeitsübergang auf Leitung 14 und einem Haltepuls auf Leitung 12 weniger als die minimal erforderliche Ein­ stellzeit ST beträgt, so wird das gültige Eingangssignal bzw. Eingabe-Signal nicht korrekt gehalten werden und an der logischen Vorrichtung 10 wird eine Fehlfunktion auftreten.

Im Gegensatz dazu ist die minimal erforderliche Haltezeit HT der logischen Vorrichtung 10 als das minimal zulässige Zeitintervall zwischen dem Auftreten eines Haltepulses auf der Taktleitung 12 und dem Entfernen eines gültigen Eingabe-Signals von der Eingangsleitung 14 definiert. Wenn der Betrag der Zeit zwischen einem Haltepuls auf Leitung 12 und einem entsprechenden Ein­ gabe-Ungültigkeitsübergang auf Leitung 14 größer oder gleich der erforderli­ chen minimalen Haltezeit HT ist, dann wird das gültige Eingangssignal korrekt gehalten bzw. verriegelt werden und die logische Vorrichtung 10 wird so arbeiten, wie dies beabsichtigt ist. Wenn jedoch das Zeitintervall zwischen einem Haltepuls auf Leitung 12 und einem Eingabe-Ungültigkeitsübergang 14 weniger als die minimal erforderliche Haltezeit HT beträgt, so wird das Ein­ gangssignal nicht korrekt gehalten werden und in der logischen Vorrichtung 10 wird eine Fehlfunktion auftreten.

Damit eine Anpassung der effektiven Einstellzeit ST_eff und einer effektive Haltezeit HT_eff der logischen Vorrichtung 10 möglich ist, ist ein Verzöge­ rungselement 16 so vorgesehen, daß ein auf der Eingangsleitung 14 angelegtes Signal ein zeitverzögertes Ebenbild eines auf der Eingangsleitung 18 ankom­ menden Eingangssignales ist. Die Einstellung bzw. das Anpassen der effektiven Einstell- und Haltezeiten wird durch Variation des Betrages der durch das Verzögerungselement 16 eingeführten Verzögerung erzielt. Um dies besser darzustellen, stellt Fig. 2 das relative Timing bzw. die relativen Zeit­ abstände zwischen einem auf der Eingangsleitung 18 ankommenden Eingangs­ signal, dem auf der Eingangsleitung 14 induzierten verzögerten Eingangssignal und einem Takt-Signal auf der Taktleitung 12 dar.

Wie hier gezeigt ist, ist das verzögerte Eingangssignal auf Leitung 14 zeitlich um einen Betrag Δ relativ zu dem Eingangssignal auf Leitung 18 verschoben und ein verzögerter Eingangs-Gültigkeitsübergang 26 tritt an Leitung 14 um einen Zeitbetrag Δ nach dem auftreten des entsprechenden auf Leitung 18 Ein­ gangs-Gültigkeitsüberganges 22 auf. Zwischen dem Eingangs-Gültigkeitsübergang 22 und einem Takthaltepuls 20, der an der Leitung 12 auftritt, ist ein Intervall t_s definiert. Ein Intervall t_s′ ist zwischen dem verzögerten Eingangs-Gültigkeitsübergang 26 und dem Takthaltepuls 20 definiert. Per definitionem ist die Beziehung zwischen t_s und t_s′ derart, daß ts′ = t_s - Δ. Wie oben beschrieben muß t_s′ größer oder gleich der minimal erforderlichen Einstellzeit ST sein, damit die logische Vorrichtung 10 richtig funktionieren kann. Demzufolge muß t_s größer oder gleich der Größe ST + Δ sein. Diese Größe stellt dann die effektive Einstellzeit ST_eff der in Fig. 1 dargestellten Apparatur dar. Der Parameter ST_eff stellt das minimal zulässige Zeitintervall zwischen einem Eingabe-Gültigkeitsübergang auf der Eingangsleitung 18 und einem Takthaltepuls auf Leitung 12 dar.

Eine verzögerter Eingabe-Ungültigkeitsübergang 28 erfolgt auf ähnliche Weise auf Leitung 14 um einen Zeitbetrag Δ nach dem ein entsprechender Eingangs-Ungültigkeitsübergang 24 auf Leitung 18 auftritt. Zwei Intervalle t_h und t_h′ sind derart definiert, daß t_h′ = t_h + Δ. Wieder muß, wie oben beschrieben t_h′ größer oder gleich der minimal erforderlichen Haltezeit HT sein, damit die logische Vorrichtung 10 korrekt funktionieren kann. Demzufolge muß t_h größer oder gleich der Größe HT - Δ, d. h. der effektiven Haltezeit HT_eff des in Fig. 1 dargestellten Apparates sein.

Durch die Variation des Betrages der Verzögerung Δ können die effektiven Einstell- und Haltezeiten ST_eff und HT_eff steuerbar eingestellt werden. Da je­ doch sowohl der Eingabe-Gültigkeitsübergang 22 als auch der Eingabe-Un­ gültigkeitsübergang 24 jeweils um den selben Betrag Δ verzögert werden, damit die jeweiligen verzögerten Übergänge 26 und 28 erzielt werden können, können die effektiven Einstell- und Haltezeiten ST_eff und HT_eff nicht unab­ hängig voneinander eingestellt werden. Eine gemeinsame Einstell- und Hal­ tezeit A_s, die als die Summe ST_eff + HT_eff = (ST + Δ) + (HT - Δ) = ST + HT definiert ist, ist unabhängig von dem Betrag der Verzögerung Δ konstant. Demzufolge kann die effektive Einstellzeit ST_eff nur auf Kosten einer Verrin­ gerung oder Erhöhung der effektiven Haltezeit HT_eff um den gleichen Betrag erhöht oder erniedrigt werden. Das gleiche gilt im umgekehrten Falle.

Fig. 3 stellt ein System zum Anpassen logischer Einstell- und Haltezeiten dar, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung konstruiert wurde. Ein steuerbarer Eingabepuffer 32 weist einen steuerbaren Signalfilter 30 und einen oder mehrere Signaleingänge 34 auf. Der steuerbare Signalfilter 30 empfängt ein Eingangssignal auf der Eingabeleitung 18 und überträgt ein amplitudengeformtes Eingangssignal an die logische Vorrichtung 10 auf Eingangsleitung 14. Gleichzeitig empfangen die Steuer­ signaleingänge 34 entsprechende Steuersignale von z. B. einem Mikroprozessor um so eine Amplitudenformungscharakteristik des steuerbaren Signalfilters 30 einzustellen bzw. anzupassen. Demzufolge wird das amplitudengeformte Ein­ gangssignal, welches von der logischen Einrichtung 10 empfangen wird, steuerbar so eingestellt, daß eine effektive Einstellzeit ST_eff und eine effektive Haltezeit HT_eff einer logischen Einrichtung 10 so eingestellt sind, daß sie vor­ bestimmte Werte aufweisen.

Die Ausführungsform der Fig. 3 erlaubt vorteilhafter Weise die unabhängige Anpassung der effektiven Einstellzeit ST_eff und der effektiven Haltezeit HT_eff der logischen Vorrichtung 10. Um dies darzustellen, zeigt Fig. 4 ein Schema des steuerbaren Signalfilters 30, der in Übereinstimmung mit einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. In Fig. 4 sind CMOS-Inverter INV1-INVN parallel zwischen einer Eingangsleitung 14 und einer Eingangsleitung 18 verbunden. Jeder der CMOS-Inverter INV1 bis INVN enthält zwei unabhängig voneinander gesteuerte MOS-Transistoren.

Beispielsweise weist der Inverter INV1 einen PMOS-Transistor P1 und einen NMOS-Transistor N1 auf. Der PMOS-Transistor P1 wird durch ein Steuersi­ gnal CP1 über eine Steuerschaltung gesteuert, die einen Freigabetransistor EP1 und eine Steuerleitung 34 _p1 aufweist. Der NMOS-Transistor N1 wird durch ein Steuersignal CN1 über eine Steuerschaltung gesteuert, die einen Freigabetran­ sistor EN1 und eine Steuerleitung 34 _p1 aufweist.

Wenn das Steuersignal CP1 logisch 0 beträgt, so wird der Freigabetransistor EP1 in einen "Ein"-Zustand gesetzt, so daß der PMOS-Transistor P1 freige­ geben und in der Schaltung aktiviert ist. Wenn jedoch das Steuersignal CP1 logisch 1 beträgt, so ist EP1 in einem "Aus"-Zustand und P1 ist nicht freige­ geben (gesperrt) und effektiv aus der Schaltung entfernt. Wenn analog das Steuersignal CN1 logisch 1 beträgt, so befindet sich der Freigabetransistor EN1 in einem "Ein"-Zustand und der NMOS-Transistor N1 ist freigegeben und in der Schaltung aktiv. Wenn das CN1-Signal logisch 0 beträgt, so ist EN1 "Aus" und N1 ist nicht freigegeben und inaktiv.

Auf diese Weise können die Steuersignale CP1 bis CPN dazu verwendet wer­ den, eine Anzahl von PMOS-Transistoren P1 bis PN, die in der Schaltung frei­ gegeben sind, anzupassen und die Steuersignale CN1 bis CNN können dafür verwendet werden, eine Anzahl von NMOS-Transistoren N1 bis NN, die in der Schaltung freigegeben sind, anzupassen. Auf diese Weise kann ein P-N-Ver­ hältnis des steuerbaren Signalfilters 30, welches als das Verhältnis der freige­ gebenen PMOS-Transistoren zu den frei gebenden NMOS-Transistoren defi­ niert ist, exakt gesteuert bzw. kontrolliert werden. Wie im folgenden beschrie­ ben wird, kann das P-N-Verhältnis dann so variiert werden, daß die Amplitu­ denformungscharakteristik des steuerbaren Signalfilters 30 angepaßt bzw. eingestellt werden kann und so die effektiven Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung, die das amplitudengeformte Eingangssignal auf Ein­ gangsleitung 14 empfängt, unabhängig voneinander angepaßt werden können.

Wenn das Eingangssignal auf der Eingangsleitung 18 logisch 0 ist, so werden die NMOS-Transistoren N1 bis NN, die in der Schaltung freigegeben sind, "aus"-geschaltet und beeinflussen das amplitudengeformte Eingangssignal auf Leitung 14 nicht. Die PMOS-Transistoren P1 bis PN jedoch, die in der Schal­ tung freigegeben sind, werden "ein"-geschaltet und zwingen das amplituden­ geformte Eingangssignal auf der Leitung 14 auf den logischen Pegel 1 (Vcc). Wenn im Gegensatz dazu das Eingangssignal auf Leitung 18 auf den logischen Pegel 1 übergeht so werden die freigegebenen PMOS-Transistoren P1 bis PN "aus"-geschaltet und beeinflussen das amplitudengeformte Eingangssignal nicht, während die freigegebenen NMOS-Transistoren N1 bis NN "ein"-geschaltet sind und das amplitudengeformte Eingangssignal auf den logischen Pegel 0 (GND) zwingen.

Auf diese Weise werden die Eingangs-Gültigkeitsübergänge vom logischen Pegel 0 zum logischen Pegel 1 anders gefiltert, während sie von Leitung 18 auf Leitung 14 geführt werden, als dies für Eingangs-Ungültigkeitsübergänge vom logischen Pegel 1 zum logischen Pegel 0 der Fall ist. Die Art und Weise in der ein Eingangs-Gültigkeitsübergang von Leitung 18 auf Leitung 14 übertragen wird ist hauptsächlich durch die Anzahl der NMOS-Transistoren bestimmt, die in der Schaltung freigegeben sind, allgemein gilt, je größer die Anzahl der freigegebenen NMOS-Transistoren ist, desto schneller wird der Eingangs-Gültigkeitsübergang an Leitung 14 übertragen. In umgekehrter Weise wird die Art und Weise in der der Eingangs-Ungültigkeitsübergang von Leitung 18 auf Leitung 14 übertragen wird, hauptsächlich durch die Anzahl der freigegebenen PMOS-Transistoren bestimmt. Wieder gilt allgemein, je größer die Anzahl der freigegebenen PMOS-Transistoren ist, desto schneller wird der Eingangs-Un­ gültigkeitsübergang an Leitung 14 übertragen. Es sei angemerkt, daß das an die Leitung 14 übertragene Signal tatsächlich eine invertierte Version des an der Leitung 18 ankommenden Signales darstellt. Dies verursacht im allgemeinen kein Problem, da die meisten logischen Vorrichtungen invertierende Halteschaltungen zum Abfragen und Halten der Eingangssignale verwenden. Wenn jedoch eine betreffende logische Vorrichtung keine invertierende Halte­ schaltung verwendet, dann kann ein Inverter auf Leitung 14 verwendet werden, damit das Signal in seine ursprüngliche Ausrichtung zurückgekehrt wird.

Da der steuerbare Signalfilter 30 so gesteuert werden kann, daß er filtert bzw. formt, können Eingangs-Gültigkeits- und Eingangs-Ungültigkeitsübergänge unabhängig voneinander gefiltert oder geformt werden und dementsprechend kann die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform dazu verwendet werden die effektiven Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung unabhängig voneinander einzustellen. Um diesen Punkt weiter darzustellen, stellt Fig. 5 das relative Timing bzw. die Zeitabstände zwischen einem auf der Eingangs­ leitung 18 ankommenden Eingangssignal, dem auf der Eingangsleitung 14 an­ gelegten amplitudengeformten Eingangssignal und einem auf der Taktleitung 12 getragenen Takt-Signal dar.

Wie hier dargestellt ist, ist das amplitudengeformte Eingangssignal auf Leitung 14 relativ zu dem Eingangssignal auf Leitung 18 so geformt, daß ein effektiver Eingangs-Gültigkeitsübergang 50 auf Leitung 14 um einen Zeitbetrag δ₁ nach­ dem 6 ein entsprechender Eingangs-Gültigkeitsübergang 22 auf Leitung 18 auftritt. Ein Intervall t_s ist zwischen dem Eingangs-Gültigkeitsübergang 22 und einem Takthaltepuls 20, der auf Leitung 12 auftritt, definiert. Darüber hinaus ist ein Intervall t_s′′ zwischen einem effektiven Eingangs-Gültig­ keitsübergang 50 und einem Takthaltepuls 20 definiert. Per definitionem ist die Beziehung zwischen t_s und t_s′ derart, daß t_s′′ = t_s - δ₁. Wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben ist muß t_s′′ größer oder gleich einer minimal erforderlichen Einstellzeit ST sein, damit die logische Vorrichtung 10 korrekt arbeiten kann. Demzufolge muß t_s größer oder gleich der Größe ST + δ₁ sein, der effektiven Einstellzeit St_eff der in Fig. 3 dargestellten Apparatur. ST_eff besteht aus dem minimal zulässigen Zeitintervall zwischen einem Eingangs-Gültigkeitsüber­ gang auf Eingangsleitung 18 und einem Takthaltepuls auf Leitung 12.

Ein effektiver Eingangs-Ungültigkeitsübergang 52 tritt in ähnlicher Weise auf Leitung 14 um einen Zeitbetrag δ₂ nach dem Auftreten eines entsprechenden Eingangs-Ungültigkeitsüberganges 24 auf Leitung 18 auf. Zwei Zeitintervalle t_h und t_h′′ sind derart definiert, daß t_h′′ gleich t_h + δ₂ ist. Wieder muß, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, t_h′′ größer oder gleich einer minimal erfor­ derlichen Haltezeit HT sein, damit die logische Vorrichtung 10 sauber und korrekt funktioniert. Demzufolge muß t_h größer oder gleich der Größe HT - δ₂ sein, der effektiven Haltezeit HT_eff der in Fig. 3 dargestellten Apparatur.

Durch Variation des Wertes δ₁, kann die effektive Einstell-Zeit ST_eff steuerbar eingestellt werden. Zusätzlich kann durch die Variation des Wertes 62 die effektive Haltezeit HT_eff steuerbar eingestellt werden. Da δ₁ und δ₂ unabhängig voneinander eingestellt werden können, in dem z. B. die Anzahl der freigege­ benen NMOS- und PMOS-Transistoren in dem steuerbaren Signalfilter variiert werden, wie dies mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben ist, können die effektiven Einstell- und Haltezeiten ST_eff und HT_eff unabhängig voneinander eingestellt werden. Auf äquivalente Weise kann eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit A_s, die als Summe ST_eff + HT_eff = (ST + δ₁) + (HT - δ₂) definiert ist, steuer­ bar eingestellt werden.

Fig. 6 stellt ein Blocksehaltbild einer alternativen Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung dar. In dieser Ausführungsform weist eine integrierte Schaltung 60 einen steuerbaren Eingabepuffer 32 und eine logische Schaltung 62 auf. Der steuerbare Eingabepuffer 32 enthält seinerseits einen steuerbaren Signalfilter 30 und einen oder mehrere Steuersignaleingänge 34. Zusätzlich weist die logische Schaltung 62 eine Halteschaltung 64 und eine zusätzliche Sehaltung 66 auf. Es sei angemerkt, daß der Aufbau der zusätzlichen Schaltung 66 beliebig ist und so konfiguriert sein kann, daß jede gewünschte logische Funktion ausgeführt wird. Dementsprechend kann die integrierte Schaltung 60 als Komponente in jedem gewünschten Schaltungsdesign verwendet werden. Darüber hinaus kann wie im folgenden beschrieben, der steuerbare Eingangs­ puffer 32 verwendet werden, damit eine effektive Einstellzeit und eine effek­ tive Haltezeit der integrierten Schaltung 60 unabhängig voneinander einge­ stellt werden kann, so daß sie mit den Einstell- und Haltezeiten der anderen Komponenten in einer Schaltungsauslegung übereinstimmen.

In der Ausführungsform der Fig. 6 empfängt ein steuerbarer Signalfilter 30 ein Eingangssignal auf der Eingangsleitung 18 und überträgt ein amplitudenge­ formtes Eingangssignal an die logische Schaltung 62 auf der Eingangsleitung 14. Zum gleichen Zeitpunkt empfangen die Steuersignaleingänge 34 entspre­ chende Steuersignale von beispielsweise einem Mikroprozessor, damit die Amplitudenformungscharakteristik des steuerbaren Signalfilters 30 steuerbar eingestellt werden kann. Der steuerbare Signalfilter 30 kann so konstruiert sein, wie dies beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, so daß das amplitudenge­ formte Eingangssignal, welches von der logischen Schaltung 62 empfangen wird, steuerbar eingestellt ist und eine effektive Einstellzeit ST_eff und eine effektive Haltezeit HT_eff der integrierten Schaltung 50 unabhängig voneinander auf vorbestimmte Werte eingestellt werden können. Auf äquivalente Weise ist eine gemeinsame Eingangs- und Haltezeit As der integrierten Schaltung 60, die als die Summe ST_eff + HT_eff definiert ist, steuerbar eingestellt.

Es sei festgestellt, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen nur zur Darstellung beschrieben wurden und nicht beabsichtigt ist, daß hierdurch der Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkt bzw. eingeschränkt wird. So sind z. B. weitere Alternativen zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel eines steuerbaren Signalfilters 30 denkbar. In einer solchen Ausführungs­ form sind einige der NMOS-Transistoren N1 bis NN und einige der PMOS-Transistoren P1 bis PN nicht steuerbar sondern verbleiben statt dessen perma­ nent freigegeben. Zusätzlich kann eine Ausführungsform betrachtet werden, in der NMOS- und PMOS-Transistorpaare in einer Tandemform freigegeben sind, so daß die Inverter INV1 bis INVN selektiv als einzelne Einheiten freigegeben oder gesperrt sind. Darüber hinaus sind Ausführungsformen denkbar, in denen nur NMOS- oder nur PMOS-Transistoren freigegeben oder gesperrt werden, damit das P-N-Verhältnis des steuerbaren Signalfilters eingestellt wird. Mit Bezug auf den steuerbaren Signalfilter 30, wie er in der integrierten Schaltung der Fig. 6 verwendet wird, ist eine Ausführungsform denkbar, in der der steu­ erbare Signalfilter 30 nicht zum Formen eines Eingangsdatensignales sondern statt dessen zum Formen eines Takt-Signales oder eines anderen internen Signales der integrierten Schaltung 60 verwendet wird.

Claims (12)

1. Steuerbarer Eingangspuffer (32) zum Treiben einer logischen Vorrich­ tung (10), die Einstell- und Haltezeitcharakteristiken aufweist, mit: einem steuerbaren Signalfilter (30) zum Empfangen eines Eingangssignales und zum Formen der Amplitude des Eingangssignales, um der logischen Vor­ richtung (10) ein amplitudengeformtes Eingangssignal zuzuführen, wobei der Signalfilter (30) wenigstens einen Steuersignaleingang (34) zum Empfangen eines Steuersignals aufweist und eine Amplitudenformungscha­ rakteristik des Signalfilters (30) in Reaktion auf das Steuersignal derart steuert, daß eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit der logischen Vorrich­ tung (10) so eingestellt wird, daß sie einen vorgeschriebenen Wert aufweist.

2. Steuerbarer Eingabepuffer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Steuersignaleingängen (34), die entsprechend eine Mehrzahl von Steuersignalen empfangen, wobei der steuerbare Signalfilter (30) eine Mehr­ zahl von CMOS-Invertern (INV1 bis INVN) aufweist und wenigstens einer der Inverter ein entsprechendes Steuersignal (CP1-CPN; CN1-CNN) empfängt, zum Freigeben zum Steuern der Formungscharakteristik des Signalfilters (30) in Übereinstimmung mit einer Anzahl von freigegebenen Invertern.

3. Steuerbarer Eingabepuffer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der CMOS-Inverter einen PMOS-Transistor und einen NMOS-Transistor aufweist, der PMOS- und der NMOS-Transistor jeweils ein entsprechendes Steuersignal zur Freigabe empfangen, so daß eine gesteuerte Formungscharakteristik in Übereinstimmung mit einem P-N-Verhältnis des Signalfilters erzeugt werden kann.

4. Steuerbarer Eingabepuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Steuersignaleingängen, die entspre­ chend eine Mehrzahl von Steuersignalen empfangen, wobei der steuerbare Signalfilter einen CMOS-Inverter und eine Mehrzahl von PMOS-Transistoren aufweist und wenigstens einer der Transistoren ein entsprechendes Steuersignal zur Freigabe empfängt, zum Steuern der Formungscharakteristik des Signalfil­ ters in Übereinstimmung mit einer Anzahl von freigegebenen Transistoren.

5. Steuerbarer Eingabepuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter ge­ kennzeichnet durch eine Mehrzahl von Steuersignaleingängen, die entspre­ chend eine Mehrzahl von Steuersignalen empfangen, wobei der steuerbare Signalfilter einen CMOS-Inverter und eine Mehrzahl von NMOS-Transistoren aufweist und wenigstens einer der Transistoren ein entsprechendes Steuersignal zur Freigabe empfängt, zum Steuern der Formungscharakteristik des Signalfil­ ters in Übereinstimmung mit einer Anzahl von frei gegebenen Transistoren.

6. Steuerbarer Eingabepuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Signalfilter ein amplitudengeformtes Ein­ gangssignal an eine Mehrzahl von logischen Vorrichtungen führt, wodurch eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit einer jeden logischen Vorrichtung so ein­ gestellt wird, daß sie einen vorgeschriebenen Wert aufweist.

7. Integrierte Schaltung mit einer Einstell- und Haltezeitcharakteristik mit:
einer logischen Schaltung (10) zum Ausführen einer vorgeschriebenen Funk­ tion und einem steuerbaren Eingabepuffer (32), wobei der steuerbare Eingabepuffer einen steuerbaren Signalfilter (30) aufweist, der ein Eingangssignal empfängt, und der das Eingangssignal bezüglich seiner Amplitude formt, damit ein amplitudengeformtes Eingangssignal der logischen Schaltung zugeführt wird, der Signalfilter wenigstens einen Steuer­ signaleingang (34) zum Empfangen eines Steuersignals aufweist und in Reak­ tion auf das Steuersignal eine Amplitudenformungscharakteristik des Signalfilters derart steuert, daß eine gemeinsame Einstell- und Haltezeit der integrierten Schaltung so eingestellt wird, daß sie einen vorbestimmten Wert aufweist.

8. Steuerbarer Eingabepuffer zum Treiben einer logischen Vorrichtung, die Einstell- und Haltezeitcharakteristiken aufweist, mit:
einem steuerbaren Signalfilter (30), der wenigstens ein Datensignal oder ein Takt-Signal empfängt und das empfangene Signal zeitlich verzögert, damit ein zeitverschobenes Eingangssignal der logischen Vorrichtung (10) zugeführt wird, wobei der Signalfilter (30) aufweist:

• (a) eine Mehrzahl von Steuersignaleingängen (34), die entsprechend eine Mehrzahl von Steuersignalen empfangen und die in Reaktion eine Zeitverschiebungscharakteristik des Signalfilters derart steuern, daß eine Einstellzeit und eine Haltezeit der logischen Vorrichtung so eingestellt werden kann, daß sie einen vorgeschriebenen Wert aufweist,
• (b) einen CMOS-Inverter (INV1-INVN) und
• (c) eine Mehrzahl von PMOS- und NMOS-Transistoren, wobei wenigstens einer der Transistoren einen entsprechendes Steuersignal zur Freigabe empfängt, zum Steuern der Verschiebungscharakteristik des Signalfilters in Übereinstimmung mit einer Anzahl frei gegebener Transistoren.

9. Verfahren zum Einstellen der Einstell- und Haltezeiten einer logischen Vorrichtung mit den Schritten:
Formen eines Eingangssignales der Vorrichtung in der Amplitude, um eine ge­ meinsame Einstell- und Haltezeit der logischen Einrichtung so einzustellen, daß sie einen vorbestimmten Wert aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter gekennzeichnet durch den Schritt: Steuern der Amplitudenformungscharakteristik eines steuerbaren Signalfilters, der die Amplitudenformung des Eingangssignales durchführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Steuerung einer Amplitudenformungscharakteristik eines steuerbaren Signalfilters den Schritt aufweist:
selektives Freigeben einer Mehrzahl von CMOS-Invertern, die den Signalfilter bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Schritt der Steuerung der Amplitudenformungscharakteristik eines steuerbaren Signalfilters den Schritt aufweist:
selektive Freigabe einer Mehrzahl von PMOS- und NMOS-Transistoren, die den Signalfilter bilden.