DE3727035C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/15—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors
- H03K5/151—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with two complementary outputs
- H03K5/1515—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with two complementary outputs non-overlapping
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- H03K5/1506—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs with parallel driven output stages; with synchronously driven series connected output stages
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine
Taktsignalgenerator-Einrichtung mit mehreren
Taktgeneratoren, die jeweils Taktsignale erzeugen, die
zueinander in unterschiedlicher Phasenlage stehen, wobei
die Taktsignale der einzelnen Taktgeneratoren an eine
logische Schaltung weitergegeben werden, und mit
Steuereinrichtungen zum Unterbrechen der Weitergabe der
von einem Taktgenerator jeweils erzeugten Taktsignale an
die logische Schaltung während einer Zeitspanne, in
welcher ein Taktsignal eines anderen Taktgenerators an die
logische Schaltung durchgeschaltet ist.
Ein Taktsignalgenerator, der aus zwei Eingangssignalen
unterschiedlicher Phasenlage zueinander nicht-überlappende
Taktsignale erzeugt, ist aus US 45 87 441 bekannt.
Weiterhin ist aus der US-Veröffentlichung "IBM Techn.
Discl. Bulletin", Band 26, Nr. 10B, 1984, Seiten 5575 bis
5577, eine Teilschaltung bekannt, die zwei Eingangssignale
unterschiedlicher Phasenlage zueinander aufweist, die
einer logischen Schaltung zugeführt werden, und eine
Vorrichtung zum Unterbinden der Weitergabe von
Taktsignalen während der Impulsdauer des zuerst
anliegenden Signals aufweist.
Eine Einrichtung der eingangs genannten Art, wie sie aus
der Veröffentlichung von Carver Mead und Lynn Convay
"Introduction to VLSI", zweite Ausgabe vom Oktober 1980,
Seiten 229 bis 234 (erschienen in der
Veröffentlichungsreihe "Addison-Wesley Series in Computer
Science") bekannt ist, ist in Fig. 1 dargestellt. Dort
setzt sich eine logische Schaltung aus lnvertern 4, 5, 8,
9, 10 und 11 sowie aus 2-Eingangs-NOR-Gattern 6 und 7
zusammen. Die in einem Vorstufenblock des
Taktsignalgenerators gebildeten 2-phasigen,
nicht-überlappenden Taktimpulse P 1 und P 2 werden jeweils
an die Inverter 4 und 5 angelegt und die 2-phasigen,
nicht-überlappenden Taktimpulse T 1 und T 2 werden über den
gesamten Chipbereich verteilt. Die Vorstufe zur Erzeugung
der Taktimpulse P 1 und P 2 ist in der Zeichnung nicht
dargestellt.
Dieser Taktsignalgenerator hat folgenden Arbeitsablauf. Es
sei angenommen, daß die 2-phasigen, nicht-überlappenden
Taktimpulse P 1 und P 2 Impulsformen aufweisen, wie sie in
Fig. 2A dargestellt sind. Falls die Taktimpulse so
gesteuert werden, daß sie direkt über den gesamten
Chipbereich verteilt werden, werden die Impulsformen der
Taktimpulse aufgrund der Lastkapazitäten der jeweiligen
Taktsignalleitungen für die Taktimpulse T 1 und T 2
entsprechend Fig. 2B verformt. Demzufolge ist es
notwendig, die Schaltung auf der Grundlage einer richtigen
Abschätzung der Lastkapazitäten auszulegen, damit die
Taktimpulse keine Zeitspanne aufweisen, in der beide
Taktimpulse zur gleichen Zeit den Wert "H" annehmen
(nachfolgend "überlappende Zeitspanne" genannt), selbst
wenn die Impulsformen der Taktimpulse T 1 und T 2 verformt
sind.
Jedoch ist es bei der Entwicklung einer
Schaltungsanordnung schwierig, die parasitäre Kapazität
richtig einzuschätzen, und falls bei der Entwicklung eine
Fehlabschätzung gemacht wird, entsteht eine überlappende
Zeitspanne, wie in Fig. 2C dargestellt. Um einen solchen
Fehler bei der Entwicklung zu vermeiden, wird die
Schaltung gemäß Fig. 1 so gestaltet, daß die Taktimpulse
T 1 und T 2 durch die 2-Eingangs-NOR-Gatter 6 und 7 und die
Leitungen 12 und 13 kreuzweise gekoppelt werden, so daß
vermieden wird, daß der Taktimpuls T 2 den Wert "H"
annimmt, wenn der Taktimpuls T 1 auf "H" ist, und daß der
Taktimpuls T 1 den Wert "H" annimmt, wenn der Taktimpuls T 2
auf "H" ist. Demzufolge tritt in der Anordnung gemäß
Fig. 1 keine überlappende Zeitspanne auf, wie in Fig. 2D
dargestellt ist.
Im Taktsignalgenerator gemäß Fig. 1 ergibt sich jedoch das
Problem, daß die mit den Taktsignalleitungen der
Taktimpulse T 1 und T 2 in Verbindung stehende Last nicht
immer ausschließlich kapazitiv ist, sondern im allgemeinen
eine Widerstandskomponente besitzt, die einen Ohmschen
Widerstand darstellt, so daß die Art der Verformung der
Impulsformen der Taktimpulse zwischen einer Stelle, an der
die Taktimpulse erzeugt werden, und einer anderen Stelle,
die von der ersten weit entfernt ist, unterschiedlich ist.
Daher ist bei der Anordnung nach Fig. 1 die
Nicht-Überlappung der Taktsignale nicht immer im gesamten
Chipbereich gewährleistet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Taktsignalgenerator-Einrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, in welcher die Nicht-Überlappung der
Taktsignale im gesamten Chipbereich gewährleistet werden
kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem
Patentanspruch 2.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist anhand der
Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Darin zeigen
Fig. 1 ein Schaltschema einer herkömmlichen logischen
Schaltung der Ausgangsstufe eines
Taktsignalgenerators,
Fig. 2A bis 2D Diagramme zur Darstellung der Wellenformen
der bei der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden
Taktimpulse,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Taktsignalgenerators,
Fig. 4A ein Taktsignalnetzwerk, wie es beim Gegenstand von
Fig. 3 vorkommt, in schematischer Darstellung und
Fig. 4B das Ersatzschaltbild für das Taktsignalnetzwerk
gemäß Fig. 4A.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung
setzt sich der Taktsignalgenerator aus den
Steuereinrichtungen 101 und 102, die als Treibereinheiten
wirken, sowie aus der logischen Schaltung 103 zusammen.
Ein Taktimpuls P 1, der in einer in Fig. 3 nicht
dargestellten Vorstufe des Taktsignalgenerators gebildet
und an die als Treibereinheit wirkende Steuereinrichtung
101 angelegt wird, wird nach Durchlaufen dieser
Steuereinrichtung 101 an die logische Schaltung 103
übertragen. Die Taktsignalleitung für den aus der
Steuereinrichtung 101 austretenden Taktimpuls T 1 hat eine
Last, die nicht ausschließlich kapazitiv ist, sondern eine
Widerstandskomponente, d.h. eine Komponente mit einem
Ohmschen Widerstand, besitzt. Demzufolge ist die
Wellenform des Taktimpulses T 1′ an dem in Fig. 3
dargestellten Punkt 105 mehr verformt als die Wellenform
des Taktimpulses T 1 an dem in Fig. 3 ebenfalls
eingezeichneten Punkt 104.
Der am Punkt 105 herausgeführte Taktimpuls T 1′ wird an ein
NOR-Gatter 7 der Steuereinrichtung 102 angelegt, wodurch
das Nicht-Überlappen zwischen den Taktimpulsen T 2 und T 1′
an den jeweiligen Punkten 105 und 106 der in Fig. 3
gezeigten Schaltung sichergestellt werden kann. Ähnlich
hierzu kann das Nicht-Überlappen zwischen den Taktimpulsen
T 1 und T 2′ an den entsprechenden Punkten 104 und 107 der
Schaltung von Fig. 3 gewährleistet werden.
Im allgemeinen werden die Taktsignalleitungen in Form
eines Netzwerkes über den gesamten Chipbereich gebildet.
Als ein einfaches bzw. vereinfachtes Beispiel sei
angenommen, daß gemäß Fig. 4A Signalleitungen 1, 2 und 3
vorhanden sind. Die Schaltung gemäß Fig. 4A ist
äquivalent, d.h. als Ersatzschaltbild, in Fig. 4B näher
dargestellt. Die Verzögerungen, die der in das Netzwerk
gemäß Fig. 4A bzw. 4B eingegebene Taktimpuls T 1 auf den
Leitungen 1, 2 und 3 erleidet, betragen gemäß den
Bezeichnungen von Fig. 4B R1×C1, R2×C2 bzw. R3×C3, wobei R
und C mit den jeweiligen Indices Werte dar jeweiligen
Widerstände und Kapazitäten darstellen. Somit sind die
Zustände der Signalausbreitung an den jeweiligen
Endpunkten des in Fig. 4A bzw. 4b dargestellten
Taktsignalnetzwerkes voneinander verschieden, je nach dem
Weg der Signalausbreitung.
Dementsprechend sei nun angenommen, daß die Schaltung
gemäß Fig. 3 so gestaltet ist, daß die Verzögerung der
Signalausbreitung unter allen Endpunkten des
Signalleitungsnetzwerkes für den Taktimpuls T 1 am Punkt
105 von Fig. 3 und unter allen Endpunkten des
Signalleitungsnetzwerkes für den Taktimpuls T 2 am Punkt
107 von Fig. 3 am größten ist. In diesem Fall kann das
Nicht-Überlappen zwischen den am meisten verformten
Taktimpulsen T 1′ und T 2′ gewährleistet werden. Damit kann
das Nicht-Überlappen über den gesamten Chipbereich
sichergestellt werden.
Obgleich die obige Ausführungsform den Fall der
Nicht-Überlappung von zwei Taktimpulsen mit
unterschiedlicher Phasenlage darstellt, ist die Erfindung
hierauf nicht beschränkt, sondern mit gleichen Wirkungen
auch zur Gewährleistung der Nicht-Überlappung von drei
oder vier Taktimpulsen unterschiedlicher Phasenlage
anwendbar, wozu die Taktsignalgenerator-Einrichtung auf
der Grundlage der gleichen Überlegungen aufgebaut wird.
Die als Treibereinheiten wirkenden Steuereinrichtungen 101
und 102 der Ausführungsform gemäß Fig. 3 können durch
beliebige andere logische Schaltungen ersetzt werden, die
hierzu äquivalent sind.
Obgleich die in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebene
Ausführungsform den Fall darstellt, bei dem lediglich die
Steuervorrichtung in zwei Steuereinrichtungen aufgeteilt
ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern
auch dann anwendbar, wenn die gesamte
Taktsignalgenerator-Einrichtung in zwei Abschnitte
unterteilt ist.
Die Taktsignal-Steuereinrichtungen können in Abweichung
von der Darstellung gemäß Fig. 3 auch an anderen
Positionen angeordnet sein, wobei auch dann das Taktsignal
eines Signalpfades mit der größten Übertragungsverzögerung
an die Steuereinrichtung eines anderen, eine andere
Phasenlage aufweisenden Taktsignals angelegt wird, um so
eine Überlappung zu vermeiden.
Wie oben beschrieben, weist der erfindunggemäße
Taktsignalgenerator die äußerst vorteilhafte Wirkung auf,
daß das Nicht-Überlappen von Taktsignalen
unterschiedlicher Phasenlage über den gesamten Chipbereich
gewährleistet werden kann. Dies beruht darauf, daß ein
Taktsignal auf einem Signalpfad, auf dem die Verzögerung
der Signalübertragung im Vergleich zu allen übrigen
Signalpfaden für dieses Taktsignal am größten ist, der
Steuereinrichtung eines Taktsignals einer anderen
Phasenlage zugeführt wird, um die Zuführung eines
Taktsignals der anderen Phasenlage während der Dauer einer
möglichen Überlappung zu verhindern.
Claims (3)
1. Taktsignalgenerator-Einrichtung mit
- a) mehreren Taktgeneratoren, die jeweils Taktsignale erzeugen, die zueinander in unterschiedlicher Phasenlage stehen, wobei die Taktsignale der einzelnen Taktgeneratoren an eine logische Schaltung weitergegeben werden, und
- b) Steuereinrichtungen zum Unterbrechen der Weitergabe der von einem Taktgenerator jeweils erzeugten Taktsignale an die logische Schaltung während einer Zeitspanne, in welcher ein Taktsignal eines anderen Taktgenerators an die logische Schaltung durchgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die von den Taktsignalgeneratoren gelieferten
Taktsignale nach Durchlaufen der jeweils zugeordneten
Steuereinrichtung (101, 102) einer logischen
Schaltung (103) zugeführt werden, welche für die
jeweiligen Taktsignale Signalpfade mit
unterschiedlichen Übertragungsverzögerungen aufweist
und das Taktsignal, welches nach Durchlaufen der
logischen Schaltung (3) die größte Verzögerung
aufweist, den Steuereinrichtungen (101, 102) der
anderen Taktsignale zugeführt wird und die Dauer des
Unterbrechungsvorganges bestimmt.
2. Taktsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtungen (101, 102) jeweils ein NOR-Gatter
(6, 7) enthalten.
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