JP2008535316A - デジタル時定数トラッキング技術及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に、同調回路網と関連し、より詳細には、高精度の回路網の時定数変動を調整して雑音を無くす(tune out)ことに関する。
抵抗−キャパシタ(RC)構成を組み込む回路網は、フィルタ、フェーズ・ロック・ループ、周波数ベースの電流基準回路、及び他のもののような集積回路(IC)応用で広範囲に用いられている。一般的に、RC構成の回路網の時定数は、当該回路網及びその関連の回路の性能の決定要因である。例えば、RC構成の回路網の遅延時間及び帯域幅は、その時定数により直接に影響を受ける。従って、そのような回路網の指定された時定数からのいずれの偏差は、その基本的パラメータ並びにその関連の回路の基本的パラメータに悪影響を与える。回路網の時定数の安定性は、比較的高レベルの精密性能が希望されるとき特に重要である。しかしながら、20%から25%のおおよその範囲の時定数偏差は、IC製造プロセスにおける不整合、IC供給電圧変動、環境温度の変化、及び類似のもののような多数の原因により生じる。
以下の詳細な説明は、本来的に単なる例示であり、本発明、又は本発明の応用及び使用を制限することを意図するものではない。更に、先の技術分野、背景、概要、以下の詳細な説明で提示されるいずれの表現された又は限定された理論により制限される意図はない。
tp=(1/2)n/fclk 式(1)
初期放電されてしまった例示的RC回路網について、充電時間tchは、次式のように表すことができる。
tch=RC ln(Vdd−V1)/(Vdd−V2) 式(2)
ここで、
Vddは、供給電圧であり、
V1は、充電波形の低値であり、
V2は、充電波形の高値である。
(1/2)n/fclk=RC ln{(Vdd−V1)/(Vdd−V2)} 式(3)
この例示的実施形態に関して、V1=(1/8)Vdd及びV2=7/8Vddであると仮定する。従って、式(3)は、次式のように書き直すことができる。
n/2fclk=RC ln(7Vdd/1Vdd) 式(4)
又は、
1/2RC={fclk ln(7)}/n 式(5)
周波数除算器(分周器)nについて回路網出力電圧に関して周波数fovsを求めるため、式(5)の両辺を次のようにπで除算することができ、
fovs=1/2πRC={fclk ln(7)}/nπ 式(6)
そして、式(6)は、nについてfovsに関して解くため、次式のように書き直すことができる。
n={fclk ln(7)}/fovsπ 式(7)
クロック周波数fclk、デジタル時定数(DTC)tp及び充電時間tchについての上記で導出した関係は、図2のタイミング図に示されている。クロック信号202(fclk)が、この例では、DTCパルス204を発生するため、4のn係数により除算(分周)されるよう示されている。例示的回路網(図示せず)に印加されるクロック信号202の場合、その結果生じる波形は、(曲線206により表されるように、)DTCパルス204の幅に本質的に等しい充電時間tchでピーク値に達し、そして回路網出力電圧スイングが、(V2−V1)として示されている。従って、所与の回路網構成について、回路網時定数を決定する所望の公称構成要素値(例えば、R及びC)は、典型的には、図2に示されるような「理想的な」応答関係を与えるであろう。しかしながら、回路網の構成要素に偏差が存在する場合、その結果生じる時定数の変化は、一般的に、図2の所望の関係を変えるであろう。
Claims (20)
- 回路網における時定数の変動を調整して雑音を無くす方法であって、
前記回路網の公称時定数と相関された幅を有するデジタル時定数パルスを導出するステップと、
前記デジタル時定数パルスを前記回路網を通じて処理し、且つ前記回路網の出力電圧波形を測定するステップと、
前記出力電圧波形の電圧スイングを所定の基準電圧と各デジタル時定数パルス期間中に比較するステップと、
前記出力電圧波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧に等しくないか又はそれを超えていないとき同調信号を発生し、また前記出力電圧波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧に等しいか又はそれを超えているとき停止信号を発生するステップと、
前記同調信号を前記回路網の時定数を調整するための補償信号に変換するステップと、
前記出力電圧波形の電圧スイングが実質的に前記所定の基準電圧に等しくなるように前記回路網の時定数を前記補償信号でもって調整するステップと
を備える方法。 - 前記回路網が、シングルエンデッド型か又は差動型である請求項1記載の方法。
- 前記回路網が、抵抗性構成要素、容量性構成要素及び誘導性構成要素を備える請求項1記載の方法。
- 抵抗−キャパシタ(RC)回路網の時定数の変動を調整して雑音を無くすためのデジタル時定数トラッキング回路であって、
前記RC回路網の公称時定数と相関されたパルス幅を有するデジタル時定数パルスを発生するよう構成されたクロック基準標準手段と、
前記RC回路網内の抵抗アレイ及びキャパシタ・アレイであって、前記デジタル時定数パルスを前記クロック基準標準手段から受け取り、前記の受け取られたデジタル時定数パルスと時間的に同期した充電/放電波形を出力するよう構成された抵抗アレイ及びキャパシタ・アレイと、
前記充電/放電波形を前記RC回路網から第1の入力で受け取り、所定の基準電圧を第2の入力で受け取り、前記充電/放電波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧のレベルに等しくないか又はそれを超えないとき同調信号を発生し、また前記充電/放電波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧のレベルに等しいか又はそれを超えるとき停止信号を発生するよう構成された比較器と、
前記同調信号及び停止信号を前記比較器から受け取り、当該受け取られた同調信号に対応する出力同調信号を発生するよう構成された制御回路と、を備え、
前記出力同調信号を前記RC回路網内の前記抵抗アレイ及びキャパシタ・アレイに印加して、前記充電/放電波形の電圧スイングが実質的に前記所定の基準電圧に等しいように前記RC回路網の時定数を調整する、デジタル時定数トラッキング回路。 - 前記クロック基準標準手段が水晶発振器である請求項4記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記所定の基準電圧が、精密な抵抗ラダーから導出される請求項4記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記デジタル時定数トラッキング回路が、内蔵型自己試験システムとして構成される請求項4記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記比較器が、クロック基準標準を第3の入力で受け取り、且つ前記クロック基準標準の周波数に対して同期化されたレートで同調信号又は停止信号を発生するよう構成されている請求項4記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記RC回路網が、シングルエンデッド型か又は差動型である請求項4記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記RC回路網が、いずれの時間に調整されるよう構成可能である請求項7記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記RC回路網の同調変化に対応する環境要因の変動が計算される請求項10記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記RC回路網の構成要素の挙動の傾向がモニタリングされる請求項11記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- フィルタ回路網の時定数及び対応の帯域幅を安定化するデジタル時定数トラッキング回路であって、
前記フィルタ回路網の公称時定数と相関されたパルス幅を有するデジタル時定数パルスを発生するよう構成されたクロック基準標準手段と、
デジタル時定数パルスを前記クロック基準標準手段から受け取り、当該受け取られたデジタル時定数パルスと時間的に同期した出力電圧波形を発生するよう構成された前記フィルタ回路網内の部品アレイと、
前記出力電圧波形を前記フィルタ回路網から第1の入力で受け取り、所定の基準電圧を第2の入力で受け取り、前記出力電圧波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧のレベルに等しくないか又はそれを超えていないとき同調信号を発生し、また前記出力電圧波形の電圧スイングが前記所定の基準電圧のレベルに等しいか又はそれを超えているとき停止信号を発生するよう構成された比較器と、
前記同調信号及び停止信号を前記比較器から受け取り、当該受け取られた同調信号に対応する出力同調信号を発生するよう構成された制御回路と、を備え、
前記出力同調信号を前記フィルタ回路網内の前記部品アレイに印加して、前記出力電圧波形の電圧スイングが実質的に前記所定の基準電圧に等しくなるように前記フィルタ回路網の時定数を調整することにより、前記フィルタ回路の時定数及び対応の帯域幅を安定化させる、デジタル時定数トラッキング回路。 - 前記クロック基準標準手段が水晶発振器である請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記所定の基準電圧が、精密な抵抗ラダーから導出される請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記デジタル時定数トラッキング回路が、内蔵型自己試験システムとして構成される請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記比較器が、クロック基準標準を第3の入力で受け取り、前記クロック基準標準の周波数に同期化されたレートで同調信号又は停止信号を発生するよう構成されている請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記フィルタ回路網が、シングルエンデッド型か又は差動型である請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記フィルタ回路網が、抵抗性構成要素、容量性構成要素及び誘導性構成要素を備える請求項13記載のデジタル時定数トラッキング回路。
- 前記フィルタ回路網の同調変化に対応する環境要因の変動が計算される請求項16記載のデジタル時定数トラッキング回路。
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