DE19853191A1

DE19853191A1 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zweiphasentaktes

Info

Publication number: DE19853191A1
Application number: DE1998153191
Authority: DE
Inventors: Thomas Wehren
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-25

Abstract

Zweiphasentakte werden in integrierten getakteten informationsverarbeitenden Systemen verwendet. Bei hochfrequenten Anordnungen, beispielsweise im GHz-Bereich, entsteht das Problem, daß die Taktlücke zwischen den beiden Phasen des Zweiphasentaktes auf Grund der technologisch bedingten Toleranzen bei der Herstellung der Halbleiterchips nicht mehr sicher reproduzierbar realisiert werden kann. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist es möglich, durch Variation der Referenzspannungen (T1, T2) an zwei Komparatoren (Co1, Co2) sowohl das Taktverhältnis der beiden Phasen des Zweiphasentaktes (Cl1, Cl2) als auch die Taktlücke DELTAÐ zwischen den beiden Phasen je nach Bedarf genau einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zweiphasentaktes mit variablem Puls/Pausenverhältnis und mit und ohne Taktlücke. Derartige Zweiphasentakte werden in integrierten getakteten informationsverarbeitenden Systemen verwendet. Es ist allgemein bekannt, die Größe der Taktlücke innerhalb einer integrierten Schaltung durch Laufzeitkomponenten, wie beispielsweise RC-Elemente oder Inverterkettenschaltungen, zu erzeugen. Die Größe der Taktlücke ist dann durch die Laufzeitkomponenten festgelegt und konstant und ist jedoch stark von den Bauelementetoleranzschwankungen auf den Halbleiterchips der integrierten Schaltung abhängig. Die Bauelementetoleranzen werden dadurch berücksichtigt, daß die Taktlücke nur bis zu einer bestimmten Größe, die deutlich kleiner als die maximal mögliche ist, gewählt wird. Ein externer Abgleich der Bauelemente ist technologisch nur schwer möglich und kommerziell nicht vertretbar. Bei Anwendungen in hoch- und höchsfrequenten Bereichen werden die technologisch bedingten Schwankungen der Kennwerte bei der Herstellung von Halbleiterchips so groß, daß beispielsweise eine Taktlücke von 10 ps bei einer Taktfrequenz von 10 GHz nicht mehr sicher reproduzierbar realisiert werden kann.

Daraus resultiert die Aufgabe, die mit der Erfindung gelöst wird, nämlich eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zweiphasentaktes anzugeben, mit der in hochfrequent betriebenen getakteten Systemen eine definierte Einstellung der Taktlücke des Zweiphasentaktes und eine definierte Einstellung des Taktverhältnisses in hochintegrierten Schaltungen möglich ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die bei einem Takt stets vorhandenen Anstiegs- und Abfallzeiten der Taktflanken ausgenutzt werden, um mittels Komparatoren mit einstellbaren Referenzspannungen gewünschte Zweiphasentakte zu erzeugen.

Die Erfindung wird nunmehr an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1, 2 und 3 Zeitfunktionen eines Zweiphasentaktes bei unterschiedlichen Referenzspannungen T1, T2 und

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zweiphasentaktes.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist jeweils als erste Zeitfunktion der Verlauf eines externen Taktes Clext dargestellt. Jeweils darunter sind die beiden Phasen des vom externen Takt Clext abgeleiteten Zweiphasentaktes Cl1, Cl2 dargestellt. Die Darstellungen zeigen die Abhängigkeit der Verläufe des Zweiphasentaktes von der Größe zweier Referenzspannungen T1, T2, von denen je eine an einem Komparator Co1, Co2 gemäß Fig. 4 liegt. In Fig. 1 ist der Zweiphasentakt Cl1, Cl2 dargestellt, wenn der externe Takt Clext mit einer Referenzspannung T1 = T2 verglichen wird, deren Größe gleich dem Mittelwert des externen Taktes Clext ist. In diesem Fall entsteht ein Zweiphasentakt Cl1, Cl2 ohne Taktlücke mit einem Taktverhältnis, das gleich dem des externen Taktes Clext ist.

Wird die Referenzspannung T1 = T2 größer, wie in Fig. 2 dargestellt, oder kleiner als der Mittelwert des externen Taktes Clext gewählt, so entsteht ein Zweiphasentakt Cl1, Cl2 ohne Taktlücke mit einem im Vergleich zum Taktverhältnis des externen Taktes Clext unterschiedlichen Taktverhältnis. Werden nun die Referenzspannungen T1, T2 unterschiedlich groß gewählt, beispielsweise wie in Fig. 3 dargestellt eine erste Referenzspannung T1 größer als der Mittelwert und eine zweite Referenzspannung T2 kleiner als der Mittelwert, so entsteht ein Zweiphasentakt Cl1, Cl2 mit einer Taktlücke ist zwischen den beiden Phasen. Die Größe der Taktlücke ist nun durch die Wahl der Referenzspannungen T1, T2 einstellbar. Je größer die Differenz ΔT zwischen den Referenzspannungen ist, desto größer ist die Taktlücke Δτ zwischen den Phasen des Zweiphasentaktes. Im in Fig. 3 dargestellten Beispiel folgen die Phasen dem Taktverhältnis des externen Taktes Clext. Liegen die Referenzspannungen T1, T2 nicht in gleichem Abstand zum Mittelwert des externen Taktes Clext, so entsteht auch eine Taktlücke Δτ, außerdem werden die Phasen in ihrem Taktverhältnis verschoben.

Der externe Takt Clext kann beispielsweise aus einer begrenzten sinusförmigen Spannung abgeleitet werden. Somit besteht die Möglichkeit, durch Wahl der ersten und zweiten Referenzspannungen T1, T2 die internen Takte einer hochintegrierten Schaltung im Betrieb zu optimieren und insbesondere bei Anwendungen im Höchstfrequenzbereich Herstellungstoleranzen auszugleichen.

Gemäß Fig. 4 besteht die Schaltungsanordnung aus einem ersten Komparator Co1 und einem zweiten Komparator Co2 mit denen jeweils der Augenblickswert des externen Taktes Clext mit der ersten Referenzspannung T1 und mit der zweiten Referenzspannung T2 verglichen wird. Wenn der Augenblickswert des externen Taktes Clext größer als die Referenzspannung T1, T2 des Komparators Co1, Co2 ist, entsteht am Ausgang eines Komparators Co1, Co2 eine Phase eines Zweiphasentaktes Cl1, Cl2. Da Schaltungen für höchstfrequente Anwendungen, beispielsweise im GHz- Bereich, üblicherweise als ECL-Schaltungen realisiert werden, stehen an deren Ausgängen die Phasen des Zweiphasentaktes Cl1, Cl2 sowohl in nicht negierter als auch in negierter Form zur Verfügung. Die Schaltungsanordnung läßt sich problemlos in hochintegrierte Schaltungen einfügen. Die Form des Zweiphasentaktes Cl1, Cl2 kann dann einfach über die Anschlüsse für die Referenzspannungen T1, T2 gesteuert werden.

Claims

Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zweiphasentaktes (Cl1, Cl2) für getaktete informationsverarbeitende Systeme, insbesondere für den Einsatz im GHz-Bereich, aus einem externen Takt (Clext) mit endlichen Anstiegszeiten und Abfallzeiten der Taktflanken, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Takt (Clext) sowohl mit dem Eingang eines ersten Komparators (Co1) als auch mit dem Eingang eines zweiten Komparators (Co2) verbunden ist, daß der erste Komparator (Co1) an eine erste Vergleichsspannungsquelle (T1) und daß der zweite Komparator (Co2) an eine zweite Vergleichsspannungsquelle (T2) geschaltet ist und daß der Ausgang des ersten Komparators (Co1) eine erste Phase des Zweiphasentaktes (Cl1, Cl2) und der Ausgang des zweiten Komparators (Co2) eine zweite Phase des Zweiphasentaktes (Cl1, Cl2) liefert und somit die Schaltungsanordnung als Taktquelle für das informationsverarbeitende System dient.