DE19725587A1

DE19725587A1 - Frequenzmultiplizierer zum Steuern der Impulsbreite

Info

Publication number: DE19725587A1
Application number: DE19725587A
Authority: DE
Inventors: Yong-In Park
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: MagnaChip Semiconductor Ltd
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2017-06-18
Also published as: KR100230807B1; DE19725587C2; US5994930A; JPH11136102A; KR19980051304A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzmulti plizierer zum Steuern der Impulsbreite und insbesondere auf einen verbesserten Frequenzmultiplizierer zum Steuern der Impulsbreite, der die Impulsbreite unabhängig von Schwankungen in einem Halb leiterfertigungsprozeß konstant zu halten vermag.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das einen herkömmlichen Frequenz multiplizierer veranschaulicht.

Wie dort gezeigt ist, umfaßt der herkömmliche Frequenzmultipli zierer Verzögerungseinheiten D1, . . ., DN zum Verzögern eines Eingangssignales VI bei verschiedenen Verzögerungsverhältnissen, einen Multiplexer 1 zum wahlweisen Ausgeben einer entsprechenden Verzögerungsgeschwindigkeit von Verzögerungsgeschwindigkeiten TD1, . . ., TDN der Verzögerungseinheiten D1, . . ., DN und ein exklusives ODER-Gatter 2 zum exklusiven ODER-Verknüpfen des Signales vom Multiplexer 1 und des Eingangssignales VI.

Der Betrieb des herkömmlichen Frequenzmultiplizierers wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Zunächst verzögern die Verzögerungseinheiten D1, . . ., DN mit verschiedenen Verzögerungsverhältnissen das Eingangssignal VI und liefern das Signal zu dem Multiplexer 1. Der Multiplexer 1 wählt eine der Verzögerungsgeschwindigkeiten TD1, . . ., TDN der Verzö gerungseinheiten D1, . . ., DN und gibt die Verzögerungsgeschwin digkeit ab. Zusätzlich unterwirft das ODER-Gatter 2 das Signal vom Multiplexer 1 und das Eingangssignal VI einer exklusiven ODER-Verknüpfung.

Daher haben die Ausgangssignale VO von dem exklusiven ODER-Gat ter 2 verschiedene Impulsbreiten aufgrund der Verzögerungsver hältnisse der Verzögerungseinheiten D1, . . ., DN.

Wie oben beschrieben ist, verwendet der herkömmliche Frequenz multiplizierer eine Vielzahl von Verzögerungsvorrichtungen, und zusätzlich muß ein genaues Verzögerungsverhältnis für die Verzö gerungseinheiten erhalten werden, um die Impulsbreite bei einem vorbestimmten Bereich zu belassen.

Wenn jedoch das Verzögerungsverhältnis der Verzögerungsvorrich tung aufgrund einer Schwankung im Halbleiterfertigungsprozeß verändert wird, ist es unmöglich, die Impulsbreite mit einem vorbestimmten Bereich konstant beizubehalten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenz multiplizierer zum Steuern der Impulsbreite zu schaffen, der die obigen, beim Stand der Technik auftretenden Probleme überwindet und eine vorbestimmte Impulsbreite unabhängig von Schwankungen eines Halbleiterfertigungsprozesses beizubehalten vermag.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung einen Frequenzmultiplizierer mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ermöglicht also einen Frequenzmultiplizierer zum Steuern der Impulsbreite mit einer Verzögerungseinheit zum Ver zögern eines Eingangssignales, einem exklusiven ODER-Gatter zum exklusiven ODER-Verknüpfen des verzögerten Signales von der Verzögerungseinheit und des Eingangssignales, Invertern zum sequentiellen Invertieren des Signales von exklusiven ODER-Gat ter, einem Tiefpaßfilter zum Filtern des Signales vom exklu siven ODER-Gatter und zum Ausgeben des Signales, einem Verglei cher für ein hohes elektrisches Potential und einem Vergleicher für ein niedriges elektrisches Potential zum Vergleichen des Signales von Tiefpaßfilter mit einer oberen Grenzspannung bzw. einer unteren Grenzspannung und zum Ausgeben von Schalter steuersignalen und Invertern zum Invertieren der Signale vom Vergleicher für das hohe elektrische Potential und vom Verglei cher für das niedrige elektrische Potential und zum Ausgeben der Signale an die Verzögerungseinheit.

Die Erfindung schafft so einen verbesserten Frequenzmultipli zierer zum Steuern der Impulsbreite, welcher eine gewünschte Impulsbreite unabhängig von Schwankungen eines Halbleiterferti gungsprozesses beizubehalten vermag. Der Multiplizierer hat eine Verzögerungseinheit zum Verzögern eines Eingangssignales, ein exklusives ODER-Gatter zum exklusiven ODER-Verknüpfen des verzö gerten Signales von der Verzögerungseinheit und des Eingangssigna les, Inverter zum sequentiellen Invertieren des Signales vom exklusiven ODER-Gatter, ein Tiefpaßfilter zum Filtern des Signa les vom exklusiven ODER-Gatter und zum Ausgeben des Signales, einen Vergleicher für ein hohes elektrisches Potential und einen Vergleicher für ein niedriges elektrisches Potential zum Verglei chen des Signales vom Tiefpaßfilter mit einer oberen Grenzspan nung bzw. einer unteren Grenzspannung und zum Ausgeben von Schal tersteuersignalen und Inverter zum Invertieren der Signale vom Vergleicher für das hohe elektrische Potential und vom Verglei cher für das niedrige elektrische Potential und zum Ausgeben der Signale an die Verzögerungseinheit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Frequenzmulti plizierer veranschaulicht,

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das einen Frequenzmultiplizierer zum Steuern einer Impulsbreite gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm, das eine adaptive Verzögerungs einheit von Fig. 2 veranschaulicht,

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm, das einen Vergleicher für ein hohes elektrisches Potential von Fig. 2 veranschaulicht,

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm, das einen Vergleicher für ein niedriges elektrisches Potential von Fig. 2 veranschaulicht, und

Fig. 6A bis 6D Diagramme, die eine Zeitsteuerung eines Betriebssignales von Fig. 2 veranschaulichen.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Frequenzmultiplizierer zum Steuern einer Impulsbreite gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie darin dargestellt ist, umfaßt der erfindungsgemäße Frequenz multiplizierer zum Steuern einer Impulsbreite eine adaptive Ver zögerungseinheit 101 zum Verzögern eines Eingangssignales um eine vorbestimmte Zeit, ein exklusives ODER-Gatter 102 zum exklusiven ODER-Verknüpfen des Verzögerungssignales VD von der adaptiven Verzögerungseinheit 101 und eines Eingangssignales VI, Inver ter 103 und 104 zum sequentiellen Invertieren des Ausgangssigna les VP vom exklusiven ODER-Gatter 102, ein Tiefpaßfilter 105 zum Filtern des Ausgangssignales VP vom exklusiven ODER-Gatter 102 und zum Ausgeben eines Impulsbreiten-Erfassungssignales VX, einen Vergleicher 106 für ein hohes elektrisches Potential und einen Vergleicher 107 für ein niedriges elektrisches Potential zum Vergleichen des Impulsbreiten-Erfassungssignales vom Tiefpaß filter 105 mit einer oberen Grenzspannung VH bzw. einer unteren Grenzspannung VL und zum Ausgeben von Schaltersteuersignalen V1 und V2 sowie Inverter 108 und 109 zum Invertieren der Schalter steuersignale V1 und V2, die vom Vergleicher 106 für das hohe elektrische Potential bzw. vom Vergleicher 107 für das niedrige elektrische Potential ausgegeben sind, und zum Ausgeben der Signale an die adaptive Verzögerungseinheit 101.

Die adaptive Verzögerungseinheit 101 umfaßt, wie in Fig. 3 ge zeigt ist, Inverter IN1, . . ., INN, die in Reihe verbunden sind, einen Lastkondensator CH, der mit einem Knoten zwischen den Invertern IN2 und IN3 in Reihe und Masse verbunden ist, einen ersten Schalter, der gemäß dem Signal/V1 geschaltet ist, und einen Lastkondensator CL, der mit einem Knoten NL zwischen den Invertern IN3 und IN4 und Masse verbunden ist, sowie einen zweiten Schalter, der gemäß dem Signal/V2 geschaltet ist.

Der Vergleicher 106 für das hohe elektrische Potential umfaßt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, Widerstände R1 und R2, die zwischen einer Versorgungsspannung VDD und einer Massespannung VSS in Reihe liegen, um die Versorgungsspannung VDD zu teilen, und einen Vergleicher 106-1 zum Vergleichen des Impulsbreiten-Erfassungs signales VX von dem Tiefpaßfilter 105, welches Signal dort über einen nicht invertierenden Anschluß eingespeist ist, mit der geteilten oberen Grenzspannung VH, die dort über den invertie renden Anschluß eingegeben ist.

Der Vergleicher 107 für das niedrige elektrische Potential, der zwischen der Versorgungsspannung VDD und der Massespannung VSS liegt, umfaßt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, Widerstände R3 und R4 zum Teilen der Versorgungsspannung VDD und einen Vergleicher 107-1 zum Vergleichen des Impulsbreiten-Erfassungssignales VX von dem Tiefpaßfilter 105, welches Signal dort über den nicht inver tierenden Anschluß eingegeben ist, mit der geteilten unteren Grenzspannung VL, die dort über den invertierenden Anschluß ein gegeben ist.

Der Betrieb des Frequenzmultiplizierers zum Steuern der Impuls breite gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Wenn zunächst, wie in Fig. 6A gezeigt ist, das Eingangssignal VI in die adaptive Verzögerungseinheit 101 eingegeben wird, wird das Verzögerungssignal VD, das stärker als das Eingangssignal VI soweit wie die Verzögerungsgeschwindigkeiten TD1 und TD2 verzö gert wurde, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, durch die Schal ter SW1 und SW2 und die Lastkondensatoren CH und CL ausgegeben, die mit der Inverterkette mit Invertern IN1, . . ., INN verbunden sind.

Danach unterwirft das exklusive ODER-Gatter 102 das Verzögerungs signal VD und das Eingangssignal VI einer exklusiven ODER-Ver knüpfung und gibt ein Ausgangssignal VP mit einer Impulsbreite ab, wie dies in Fig. 6C gezeigt ist.

Hier ist die Impulsbreite des Ausgangssignales VP gegeben durch die Verzögerungsverhältnisse TD1 und TD2 der adaptiven Verzöge rungseinheit 101, und die Frequenz nimmt das doppelte des Ein gangssignales VI an.

Das Ausgangssignal VP von dem exklusiven ODER-Gatter 102 wird sequentiell und invertierend über die Inverter 103 und 104 ausgegeben.

Zusätzlich lädt und entlädt das Tiefpaßfilter 105 das Ausgangs signal von dem exklusiven ODER-Gatter 102 und gibt das Impuls breiten-Erfassungssignal VX, wie in Fig. 6D gezeigt ist, an den Vergleicher 106 für das hohe elektrische Potential bzw. an den Vergleicher 107 für das niedrige elektrische Potential ab.

Der Vergleicher 106-1 des Vergleichers 106 für das hohe elek trische Potential empfängt das Impulsbreiten-Erfassungssignal VX über den nicht invertierenden Anschluß und die durch die Wider stände R1 und R2 geteilte obere Grenzspannung VH über den inver tierenden Anschluß und gibt ein Schaltersteuersignal V1 ab.

Die geteilte obere Grenzspannung VH kann wie folgt ausgedrückt werden:

Insbesondere liefert der Vergleicher 106-1 ein Schaltersteuer signal V1 für das hohe elektrische Potential, wenn VX < VH vor liegt, und er gibt ein Schaltersteuersignal für das niedrige elektrische Potential ab, wenn VX < VH gilt.

Zusätzlich empfängt der Vergleicher 107-1 des Vergleichers 107 für das niedrige elektrische Potential das Impulsbreiten-Erfas sungssignal VX über den nicht invertierenden Anschluß und die untere Grenzspannung VL, die durch die Widerstände R3 und R4 geteilt wurde, über den invertierenden Anschluß und liefert ein Schaltersteuersignal V2. Die geteilte untere Grenzspannung VL kann wie folgt ausgedrückt werden:

Insbesondere liefert der Vergleicher 107-1 ein Schaltersteuer signal V2 für das hohe elektrische Potential, falls VX < VL vor liegt, und er gibt ein Schaltersteuersignal V2 für das niedrige elektrische Potential ab, wenn VX < VL gilt.

Da die Impulsbreite des Ausgangssignales VP von dem exklusiven ODER-Gatter 102 erweitert wird, falls der Pegel des Impuls breiten-Erfassungssignales VX von dem Tiefpaßfilter 105, wie in Fig. 6D gezeigt ist, einen vorbestimmten Pegel der oberen Grenz spannung VH überschreitet, nimmt das Schaltersteuersignal V1 vom Vergleicher 106 für das hohe elektrische Potential ein niedriges elektrisches Potential an.

Daher nimmt das durch den Invertierer 108 invertierte Ausgangs signal/V1 ein hohes elektrisches Potential an, und der erste Schalter SW1 der adaptiven Verzögerungseinheit 101 wird geschlossen.

Da ein Pfad zwischen dem Knoten NH und Masse gebildet wird, ist das Verzögerungsverhältnis des Verzögerungssignales VD durch den Lastkondensator CL vermindert, und die Impulsbreite des Ausgangs signales VP vom exklusiven ODER-Gatter 102 wird soweit wie die Verzögerungsgeschwindigkeit TD2 eingeengt.

Dagegen wird, da die Impulsbreite des Ausgangssignales VP vom exklusiven ODER-Gatter 102 kontinuierlich verschmälert wird, der Pegel des Impulsbreiten-Erfassungssignales VX vom Tiefpaßfil ter 105, wie in Fig. 6D gezeigt ist, unter die untere Grenzspan nung VL abgesenkt, während das Schaltersteuersignal V2 vom Ver gleicher 107 für das niedrige elektrische Potential das niedrige elektrische Potential annimmt.

Daher nimmt das Ausgangssignal/V2, das durch den Inverter 109 invertiert ist, ein hohes elektrisches Potential an, und sodann wird der zweite Schalter SW2 der adaptiven Verzögerungsein heit 101 geschlossen.

Da daher ein Pfad zwischen dem Knoten NL und der Massespan nung VSS gebildet wird, nimmt das Verzögerungsverhältnis aufgrund des Lastkondensators CL zu, und die Impulsbreite des Ausgangs signales VP von dem exklusiven ODER-Gatter 102 wird soweit wie die Verzögerungsgeschwindigkeit TD1 erweitert.

Wie oben beschrieben ist, ist der Frequenzmultiplizierer zum Steuern der Impulsbreite gemäß der vorliegenden Erfindung grund sätzlich darauf gerichtet, einen gewünschten Impulsbreitenbereich mittels Widerstandsverhältnissen von R1 : R2 und R3 : R4 beizube halten, selbst wenn das Verzögerungsverhältnis durch eine Schwan kung im Halbleiterfertigungsprozeß verändert wird.

Claims

1. Frequenzmultiplizierer zum Steuern einer Impulsbreite, umfassend:
eine Verzögerungseinheit (101) zum Verzögern eines Eingangs signales (VI),
ein exklusives ODER-Gatter (102) zum exklusiven ODER-Verknüpfen des von der Verzögerungseinheit (101) verzögerten Signales (VD) und des Eingangssignales (VI),
Inverter (103, 104) zum sequentiellen Invertieren des Signales vom exklusiven ODER-Gatter (102),
ein Tiefpaßfilter (105) zum Filtern des Signales vom exklusiven ODER-Gatter (102) und zum Ausgeben des Signales (VX),
einen Vergleicher (106) für ein hohes elektrisches Potential und
einen Vergleicher (107) für ein niedriges elektrisches Potential zum Vergleichen des Signales vom Tiefpaßfilter (105) mit einer oberen Grenzspannung bzw. einer unteren Grenzspannung und zum Ausgeben von Schaltersteuersignalen (V1, V2), und
Inverter (108, 109) zum Invertieren der Signale vom Vergleicher (106) für das hohe elektrische Potential und vom Vergleicher (107) für das niedrige elektrische Potential und zum Ausgeben der Signale an die Verzögerungseinheit (101).

2. Multiplizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinheit umfaßt:
eine Vielzahl von Invertern (IN1, IN2, . . ., INN), die in Reihe verbunden sind,
einen ersten Kondensator (CH), der zwischen einem ersten Knoten (NH), der zwischen dem zweiten und dritten Inverter (IN2, IN3) liegt, und Masse angeschlossen ist,
einen ersten Schalter (SW), der gemäß einem invertierten Signal geschaltet ist,
einen zweiten Kondensator (CL), der zwischen einem zweiten Knoten (NL), der zwischen dem dritten und vierten Inverter (IN3, IN4) liegt, und Masse angeschlossen ist, und
einen zweiten Schalter (SW2), der gemäß einem invertierten Signal geschaltet ist.

3. Multiplizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (106) für das hohe elektrische Potential auf weist:
erste und zweite Widerstände (R1, R2), die zwischen einer Ver sorgungsspannung (VDD) und einer Massespannung in Reihe geschal tet sind, um die Versorgungsspannung (VDD) zu teilen, und
einen ersten Vergleicher (160-1) zum Vergleichen des Signales vom Tiefpaßfilter (105), welches Signal dort über einen nicht inver tierenden Anschluß eingegeben ist, mit der geteilten oberen Grenz spannung, die dort über einen invertierenden Anschluß eingegeben ist, und zum Ausgeben eines Signales.

4. Multiplizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (107) für das niedrige elektrische Potential aufweist:
dritte und vierte Widerstände (R3, R4), die zwischen einer Ver sorgungsspannung (VDD) und einer Massespannung (VSS) in Reihe liegen, um die Versorgungsspannung (VDD) zu teilen, und
einen zweiten Vergleicher (107-1) zum Vergleichen des Signales vom Tiefpaßfilter (105), welches Signal dort über einen nicht invertierenden Anschluß anliegt, mit der geteilten unteren Grenzspannung, die dort über einen invertierenden Anschluß eingegeben ist.