TWI271979B - Method and apparatus to set a tuning range for an analog delay - Google Patents

Description

1271979 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本！X月大致上係關於泥合延遲線，更明確地說，係 於類比延遲電路及設定該等類比延遲電路之調整範圍的； 法。 【先前技術】 於現今的高頻積體電路中，經常必須產生和—夫考日士 脈具有預設相位關係的内部時脈。傳統上，係利用鎖相： 路（PLL)或延遲鎖定迴路（DLL)來產生此預設相位關係。兩 要該相位關係的理由甚乡，舉例來說，吾人可能希望以： 芩考時脈為基準來調整一内部時脈，以便最小化該參考時 脈與受該内部時脈控告| 才脈抆制之輸出k號間的延遲。於另一範例 中，吾人可能希望最小化該參考時脈與經過一魔大内部時 脈树、.C衝作用後之内部時脈間的偏斜現象（skew)或是消除 兩者間的延遲。可設計PLL或dll來降低或消除該參考 時脈與該内部時脈樹最後分支間的延遲。⑥又一範例中， 可月b希主衣仏为相斋（Phase splitter)以產生複數個相 位偏移時脈’相純，位在相對㈣參考時脈90、180、 - 7 〇、以及3 6 0度相/立n碟走 又…‘立〜遲處。該些相位延遲時脈通常俦 供於該時脈循環的不同相位期間實施不同作業的複數個電 路來使用。 士 —傳、充i DLL &、全數位、全類比、或是數位/類比混合 疋土式數位DLL包含一條由具有離散延遲之複數個數 位凡件所組成的延遲線。„相位偵測器係比較該參考信號 1271979 與一回授信號，用以判斷究竟是應該於該條延遲線中加入 更多的離散延遲提高總延遲、或是否應該從該延遲線中移 除離散延遲元件降低總延遲。數位DLL的優點係具有寬^ 的鎖疋犯圍，而且能夠於非常短的鎖定時間中達成該參考 時脈與回授信號間的相位鎖定目的。不過，由於透過單— 延遲元件採用離散時間調整方式來提高延遲，所以苴缺點 係於輸出時脈中係有明顯的抖動現象，或者於該回授時脈 與該參考時脈間有出現非預期的偏斜現象。 ，員比dll傳統上含有複數個延遲元件，可藉由修正用 控制該等延遲元件的偏遷電壓來調整該等延遲元件。和 ί位DLL類似的係，—類比DLL包含—相位偵測器。不 =，相位比較的結果為一可上移或下移的偏塵㈣。該偏 壓電壓係控制該# p _ 寺』比延遲π件的電麼擺動，因而可控制 比延遲線的延遲。類比DLL的優點係係產生一 =;=严’其係造成平滑的(也就是，連續的，不同 較及非常低的相位抖動。不過，相 長的鎖定時間。LL的鎖定範圍非常狹窄且耗費非常 混合類比/數位企圖納入數位DL _ 優點。混合式DLL叮处θ 士 及力員比两有的 DLL通常可、*、 升另許多替代形式。不過，混合式 被視為-㈣Γ、為—數位延遲線串聯一類比延遲線，·或者 ”'、犬、延邏線，其於該等類比延遲 ^ ^ :處具有複數個可選擇的分 ：母-= 係使用該等粗畎I# , 犯口式DLL·慣例上 4位爾提供該參考時脈的初始時脈， 1271979 同時可藉由修正通過該等類比延遲元件的延遲時間於一離 散數位元件的延遲時間内實施精細調整。 不過’類比精細調整可能係有本身的調整設定問題。 傳統上，並無法利用類比延遲線於該輸出時脈_ PVTF(也 就是，處理（Process)、電壓（v〇ltage)、溫度（Tem咖 ： 以及頻率（Frequency)# )所有變化的操作角落（寧加麵】 corner)上進行調整。一類比 是，…， 蝴遲線係試圖於慢速角落(也就 疋]又速處理、低電壓、高溫度）及高時脈頻率處進行積分。 因此便必須調整該偏壓電壓以作補償。 角落（也就是，快速處理、古兩茂^ 於車又决速 考曰, 同私昼、低溫度）及低時脈頻率 处’、，]必須於相反方向中來調整該偏塵電壓 夠的調整範圍。桃其 „ L ^ 此ϋ、足 在一允未將該精細調整的偏壓電設 ί可ΐ 個方向中提供實質調整範圍的數值處的話， 可此必須進行粗略數位校 現象。 u而係&成非預期的抖動 所以，需要一種混合式dll， 利 來作精細調整…，p 、係利用-類比延遲線 夂種/、中可错由適應於操作PVTF參數中的 口矛& 來建立一初始偏壓 整範11。π , 以&供一實質的精細調 m外’還f要一種調整 乃 考時脈中的變化以於建立該初始偏 之間進行調整。 〜及峰付谝屋信號； 【發明内容】 本發明的一實施例包括一 生類比延遲的方 > 气 〇正^員比延遲線以及產 的方…可調整的類比延遲線包含-類比相 1271979 . 、位產生器、一精細偏壓產生器、以及一精細延遲線。該精 細延遲線可被配置成用以於一精細延遲輸入與一延遲輸^ 間產生一具有一精細延遲大小的延遲。可利用至少一精細 偏壓^唬來控制該精細延遲線的精細延遲大小。該精細偏 壓產生器可響應於一和源自該類比相位產生器之偏壓信號 有關的初始偏壓信號。此初始偏壓信號可用來為該=二延 u 遲線致能-實質精細調整範圍。於某些實施例中，可響應 供應電壓、溫度、以及頻率等操作參數來建立該精細調 整範圍。或者，該精細偏壓信號可以響應於一操作偏壓信 號。於某些實施例中，—用來比較一參考信號與_回授信 號的精細相位偵測器可產生該操作偏壓信號。 又σ 本發明的另一實施例包括一混合延遲線以及產生混合 •延遲的方法。該混合延遲線包括一粗略延遲線、該類比相 *位產生器、該精細延遲線、以及該精細偏壓產生器。該粗 略延遲線具有-粗略延遲大小，其可以和至少一粗略相位 #凋正彳5唬有關。於本實施例中，該粗略延遲線可與該精細 延遲線串聯，產生該混合延遲線。於某些實施例中，該至 少一粗略相位調整信號可受控於一粗略相位谓測器，I中 =粗略相位债測器係被配置成用以比較該參考信號與該回 仅I㈠虎。本混合延遲線實施例中的精細延遲線與精細偏壓 產生器的運作方式均與前述可調整的類比延遲線實施例相 同。 Α本發明的另一實施例包括一 DLL以及產生一鎖定於一 |考信號之延遲輪出相位的方法。該DLL包含該類比相位 10 1271979 鹿生為、'^粗略i回？々 ^ 、以及一精細迴路。該精細迴路句人 線。可利用至少-精細偏心號來㈣精、、、田延遲 的精細延遲大小 n亥精細延遲線 產生器響應—初二父一粉細偏麼信號可由該精細偏愿 ,, °扁壓化唬或-操作偏壓信號來產生 上針對該可調整的類比延遲線實施例所述者，可二： 了產生器來產生該初峨信號。另一方面=:

細相位偵測器之中對兮夾去户咕t 』方、该粕 斷是否應該接古十 與該回授信號作比較來判 ”。；粗略降低該精細延遲大小以產生該操作偏壓 ^絲略迴路包含—粗略相幻貞測器一粗略延遲線、 、 串如於δ亥粗略延遲線的精細延遲線。可利用至：一 粗略相位調瞽作· ^夕 °，。末挂制通過該粗略延遲線的延遲， 舌亥粗略相位伯測哭祖 * 二。。對该蒼考信號與-回授信號作比較來判 2疋▲患〜提焉或降低粗略延遲大小以產生該至少一粗略 相位调整信號。有—回授路徑藉由將該延遲輸出連接至該 回授信號以封閉該粗略迴路與該精細迴路。於某些實施例 中’該回授路徑亦可以包含一複製缓衝器，用以仿製一半 導體凡件上其它電路系統的延遲。 去+ &明的另一實施例包括一種於混合式DLL時脈系統 中=成且彳不诗相位鎖定的方法。首先7該類比相位產生器 可藉由調整-相位產生器偏壓信號，其接著便可調整該類 比才產生"σ之延遲大小來後得一輸入信號（其與該參考信 號具有某種相位關係）的相位鎖定。可以利用該相位產生器 偏壓信號或其緩衝信號來產生該精細延遲線的初始偏壓信

11 1271979 , 號。利用該初始偏雕作跋私, 偏^ <口諕々咳精細延遲線中設定一初始精 細延遲大小，藉由響應該粗略相位備測器中該參考信號盘 :授信號的比較來調整該粗略延遲大小便可獲得 !定。一旦獲得粗略相位鎖定，便可致能該精細相位伯測 态與精細延遲線，用以伴# # '、- 用乂保持‘細相位鎖定。該精細相位偵 測态係比較該參考信號與回授、 ^ 0, _ ^ ^ 虎用以產生一操作偏壓 仏號，该精細偏壓產生器可矛 ^ J利用该操作偏壓信號來控制該 赤月細延遲線中的精細延遲大小。 本發明的另一實絲你丨a ^ ^ 、例包括一種半導體元件，其包含根 據本文：所述之本發明的至少—可調整的類比延遲線。 入—11明的另一貫施例包含複數個半導體記憶體，其納 遲線。 上根據本發明的可調整的類比延 根據本發明的又一奮 輸> 壯番, 灵轭例包括一電子系統，其包含一 季刖、衣置、一輸出裝置、一 該記^1 处込淼、以及一記憶體元件。 〆口己u月豆兀件包括至少_ 的可明敕u 豆記憶體納入一根據本發明 曰]」凋整的類比延遲線。 【實施方式】 下文說明中，為避务 方：Ρ π π JU 乂、要的細節混淆本發明，係以 刀塊啤的形式來顯示電路盥 Λ 否則下文所千ik^f、+、 /、力恥。价汉地，除非特別提及， 又所不與所述的拉中 而不應視為實現本發明的唯：=現方式均僅作為範例， 及各方塊間的邏輯分割亦僅：方二：此之:卜’方塊定義 I的人士便將明白’利用各種其它分割方案亦可實行 12 1271979 報月。於大部份的說明中，與時序者θ u i 的細節妁；, 才序兮置及類似部份有關 、，即均予以省略，因為沒有此等細節亦可完 明且不會超出熟習相關技藝之人士的能力範圍。 x 「匯流排」一詞係用來表示複數個信號或導 ，、可用來傳輸一或多則各種資訊，例如資料、位址、 挂制信號、或狀態信號。除此之外，_ 人 進机排或一信號集 口「一 tl〇nofsignals)亦可以單數來表示信號。本文中，

斷定（assert)J及「否定（negate)」等詞的使用時機係分 別用來表示讓—信號、狀態位元、或類似的設備進入邏輯 f(Mlcaily true)狀態或邏輯偽（logically心）狀態。倘若 遴輯真狀態為邏輯位準—的話，那麼邏輯偽狀態將會係邏 輯位準零。相反地，倘若邏輯真狀態為邏輯位準零的話， 那麼邏輯偽狀態則將會係邏輯位準一。 當使用一類比延遲線時，為用來控制該類比延遲線中 之延遲$的偏壓信號選擇一起始點可能會有問題。任咅選 擇偏壓點則可能未考慮到要被延遲之信號的處理、溫 電壓、以及頻率等操作變化。本發明發展出一起始偏；信 號（亦稱為初始偏壓信號）以考量該些操作變化，而且本^ 明還創造出一起始點（或「甜點（sweet sp〇t)」），以便當= 類比延遲線切換至正常作業時允許於該初始點上下產生一 實質精細調整範圍。 圖1所示的係一完整混合式DLL丨00的方塊圖。於說 明個別兀件的細節之前，將先說明該完整DLL丨00的基本 操作。麥考信號105連接至粗略延遲線12〇、粗略相位偵 13 1271979 測器110、以及精細相位偵測器13〇。源自粗略延遲線12〇 的粗略延遲輻出125係連接至精細延遲線200的輸入。該 精細延遲線200可產生—延遲輸出239及一反相延遲輪出 238。於某些應用中，可能不需要反相延遲輸出238，所以， 反相延遲輸出238係選配項。延遲輸出239可連接至回授 k號1 95或連接至一選配的複製緩衝器} 94。回授信號^ % 係連接至粗略相位偵測器11〇及精細相位偵測器i3〇。複 製緩衝器-194卩被設計用來藉由製造一代表其它電路系统 的延遲則方製-何體元件i的其它電路系、统。此要被仿 製的其它電路系統的範例包含時脈樹、輸出緩衝器、以及 輸出緩衝器結合輸入緩衝器。視DLL 1〇〇的原因及應用而 定，甚至還可仿製更多的電路。除此之外，於某些設計方 式中’可不產生一複製緩衝器、194，巾將該其它電路系統 本身置放於該回授迴路中該複製緩衝器194的位置處。圖 1中Θ還顯示出一類比相位產生器180。該類比相位產生器18〇 可提供一相位產生器偏壓信號i 89給精細偏壓產生器， 更完整的解釋如下。 ，可由粗略相位她' 110她一粗略迴豸，該粗略 相位痛測器-110係比較參考信號i05及回授信號i95，以 產生至少—粗略相位調整信號115，該至少—粗略相位調 整信號115係控制粗略延遲線12〇中的粗略延遲大小。 可由精細相位偵測器13〇來封閉一精細迴路，該精細 相位偵測器' no係比較參考信號1〇5及回授信號195,以 產生-操作偏壓信|虎149，精細偏壓產生器24〇可利用該 14 1271979 操作偏壓信號149來控制至少一拌々伯r ^ 水k利芏夕和細偏壓信號249，該至 少一精細偏壓信號249可号宗“ 、斤，α j叹疋積細延遲線2〇〇的精細延遲 大小0

除圖1所不者外，本文亚未更詳細顯示該示範粗略相 位偵測器110與該粗略延遲'線12〇;不過，對其基本摔作 則簡略說明。傳統上’ 一數位粗略相位偵測器110包含一 粗略相位比較器’用以比較該參考信號1G5與回授信號195 的時脈緣。視應用而定，可對該等兩個信號（105與195)的 上升緣實施此相位比較、對該等兩個信號的下降緣實施此 =位比較、甚至可同時對該等兩個信號的上升緣與下降緣 實施此相位比較。該相位比較係檢視該參考信冑105與回 授信號195間的相位差，以判斷是否應該針對提高或降低 該緩衝輸出的延遲大小，或者保持相同的延遲大小，以企 圖讓該參考信號105與回授信號195更緊密地對準。粗略 相位偵測器Π 0可產生至少一粗略相位調整信號i丨5，以 表示應該如何改變該粗略延遲大小。 舉例來說，粗略延遲線

一一 j 疋評口V 遲分接點（tap)，而目前選擇的延遲分接點為14。粗略相 谓測器1 10可比較該參考信號1〇5的上升緣與回授信號工 W上升緣5並且判斷出該回授信號195領先該參考信 105。因此，該粗略延遲大小可能需要更多延遲。據此 忒粗略相位偵測器Π 〇便可能會使用該至少一粗略相位 正^號1 1 5來表示要選擇延遲分接點1 5。最後，該迴路 可抵達一平衡點，該參考信號105與回授信號195的被 15 1271979 . 較緣會於該平衡點處實f對準， 相位鎖定。 4粗略迴路係被視為 不幸的係，由於各個延遲分 的關係，該粗略迴路可能會因為节等;用的離散時間延遲 的關係而於兩個相鄰分接點間跳來跳:緣未精禮對準 延遲輪出239中造成抖動。 去，進而於所生成的 鎖定於其令一個延遲分接 ，该粗略迴路可能會 與該回授信號195 將會於該參考信號w 丨口 I 1 y：)間存在不樂 粗略延遲、線120與粗略相 〇、s ew)。當然，該 範的設計方式。亦可以含有复_uo均僅為其中一種示 它設1方+方— 匕頒型之粗略延遲的各種其 之^ ΙΪ本發明。舉例來說，可利用同步鏡延遲 之一的其匕設計方式來產生粗略延遲輸出125。另外，亦 2該粗略延遲線設計成多級，各級於該粗略延遲線内均 3有自己的粗略延遲調整與精細延遲調整。 设計-精細迴路（其包含_串連該粗略延遲線120的類 比精細延遲線200)可精細調整該延遲輸出239,用以於該 參考信號1〇5與回授㈣195間將其調整至更精確匹配的 ^果’從而實質消除因該粗略迴路所造成的潛在抖動與偏 斜。圖Z中頒示岀該精細迴路的精細相位偵測器丨3 〇部份。 相位比較裔1 3 2可貫施和粗略相位偵測器丨丨〇所實施者類 似的相位比較。不過，精細相位偵測器丨3〇中的相位比較 器132則可能會產生一上脈衝134與一下脈衝136，而非 該等粗略相位調整信號11 5。視該比較而定，可產生上脈 衝1 3 4、下脈衝1 3 6、同時產生兩種脈衝、或是不產生任 16 1271979 何脈衝。電荷泵l4〇 才允制_斗生々 利用戎上脈衝134與下脈衝136來 :“相位調整信?虎142 係-偏壓信號，其 乃山虎142 的預期4.^ 土位準可此與通過該精細延遲線2〇〇 的預期&細延遲大小成正恭 134與下脈種-康. 电何泵14〇可使用該上脈衝 + 1 以上下移動該精細相位調整信號142的 二\ ^，迴路濾波器’ 144來產生操作偏塵信號

::方式係錯由對該精細相位調整信號142進行積分 衣^操作偏壓信號149’並且確保該精細迴路的第一 二:迴路響應。該精細偏壓產生器24〇可緩衝該操作偏壓 A 149以產生至少_精細偏壓信號249，用來控制該精 細延遲線200的精細延遲大小。 舉例來說，倘若回授信號195落後參考信號1〇5的話， 1更可能必須從精細延遲線2〇〇中移除延遲。精細相位偵測 器130(其係偵測該回授信號195與參考信號1〇5間的信號 緣失配（edge misalignment))可能會產生一下脈衝136。電 荷泵140可利用該下脈衝136來等比例地降低該精細相2 調整信號142的電壓位準，接著，可利用迴路濾波器144 來對該信號進行濾波及平滑化，以產生該操作偏壓信號 149 〇 〜 該精細偏壓產生器240可響應一較低的操作偏壓信號 149來調整該至少一精細偏壓信號249，從而促使該精細 延遲線200等比例地降低該精細延遲大小。 圖3中更詳細地顯示出該精細延遲線2〇〇。時脈分宝] 器205係接收粗略延遲輸出1 25，用以產生一時脈信號2 ! 2 17 1271979 . 及一反相時脈信？虎214。該時脈信E 212 A反相時脈信號 2 1 4心、傳導通過一連串的差動緩衝器2別。此等—連串的 差動緩衝器220亦可稱為壓控延遲線（v〇ltage c讀〇_

Delay Lme，VCDL)。通過該等差動缓衝器22〇之後，位準 軏換為225係將该延遲時脈與反相延遲時脈回 C则位準，以供其它CM0S電路使用一慨中的^ 、友衝益的數里可相依於該精細延遲線2〇〇所要求的精细延 遲大小而改變。設計大量的緩衝器將允許有寬廣的精細調 整範圍’致使該精細延遲線能夠補償頻率、處理、電 壓、以及溫度等大幅的變化。相反地，額外的差動緩衝: 220除了消耗較多功率之外，還將會於該半導體晶粒上· 要更大的面積。 @ VCDL的設計與實現方式可視應用而定。圖3所示的 係其中/種示範設計方式。於圖3的設計中，？通道精細 偏屋虎249?與n通道精細偏壓信號2侧係每個„ 衝斋220的輸入。該些精細偏壓信號（249Ν與249ρ)係藉^ 調整該等精細偏壓信號(249Ν與249ρ)上的電屡位準敕 通過每個差動緩衝器、22〇的延遲。亦可設計出1它: =衝器22〇、’、其僅需要―η通道精細㈣信號2柳或是僅< 需要一 ρ通道精細偏壓信號249Ρ。 有對多工器、230係被連接至延遲輸丨239 遲輸出238’該對多工器23Q係提供旁通機制 η1 — ·5111)，用以於必要時消除該VCDL的可變延、严 若迴路致能信?虎118被否定的話’該旁通機制可選：時:： 18 1271979 ^ 1 2及反相日守脈“號2丨4，·或者，倘若迴路致能信號 、被斷疋的4 4旁通機制便可選擇源自該VCDL的延 遲時脈及延遲反相時脈。 圖4中所示的精細偏壓產生器240可以包含一精細偏 壓緩衝器250，用以控制由該η通道精細偏壓信號249N及 該P通道精細偏慶信號249P所組成的至少一精細偏壓信 唬249。忒精細偏壓緩衝器25〇可響應於偏壓輸入μ]上 的％壓Μ化來持續調整該n通道精細偏壓信號2柳及該p 通道精細偏壓信號249P。於調整精細偏壓信號249中，該 精細偏壓緩衝器250係控制該精細延遲線2⑽中該等差= 爰衝态220的包壓擺重力，因而便會控制該精細延遲線2⑽ 中該等差動緩衝器220的延遲。該精細偏壓緩衝器25〇可 接受偏壓輸入242,該輸入係源自初始偏壓信號2M或操 作偏壓信號149，下文係作更完整解釋。除此之外，當迴 路致能信號118被否定時，其可用來取消該精細偏壓緩衝 器250並且驅動該p通道精細偏壓信號249p及打通道精 細偏壓信號249Ν分別靠近電源Vcc及Vss，俾使該精細 延遲線200於迴路致能信號被否定時不會吸取不必要的電 流。 於某些設計方式中，精細偏壓產生器24〇可利用自偏 壓（self-biasing)技術來調整該至少一精細偏壓信號249，該 項技術係建立一非常恆定的電流流過該精細延遲線2〇〇的 該等差動緩衝器220。此外，許多自偏壓技術均可以實質 獨立於供應電壓變化的方式來保持非常恆定的電流。進一 19 1271979 步’如先前所述’該VCDL可能僅需要二二 ^ ^ 而要緣P通道精細偏壓 信號249P或是可能僅需要該n 偏& 心迫積細偏壓信號 精細偏壓產生器24〇隻許多設計方 式中的領外功能係降攸 或消除該精細偏壓信號249血用步、土 ^ ’、 一 /、用來決定偏壓設定值之 (/、形式可能係相位產生器N偏壓传 " D从r °儿1 89N、相位產生器 p偏壓信號189P、或是操作偏壓信 、 間的電容性耦合。 初始偏壓信號254可由類比相位 仰1豆屋生态18〇來產生。

如圖5所示，一示範類比相位產生 王18〇可以係一具有自 己的回授機制的完整DLL。一相位產决抑αα π 鼠山 相位產生益的習用功能係發 展出一組多相位信號192，該等多彳目$ 目士 夕祁位L號和一輸入時脈 具有預期的相位關係。該類比相位產 伯 王°° 18〇包含一相位 、、測器182’以及-和上述針對精細延遲線2〇〇所述者類 似的偏壓產生器186。該類比相位產生器18〇還包含複數 個類比延遲元# 188’其包含和針對精細延遲線所述 者頰似的差動緩衝元件。相位偵測器182係將該輸入時脈 和—相位產生器回授信號19〇作比較，用以產生一相位產 生器調整信號184。偏壓產生器186係利用該相位產生器 调整信號184來產生該等相位產生器偏壓信號（i89p與 四個相同大小的類比延遲’致使可在相對於該輸 9 0 J 丄度、180度、270度、以及36〇度處來產生該等多相位 號1 9 2。視應用而定，吾人可能會係希望·且設計出許多 “匕相位關係。該360度的多相位信號代表一完整的時脈 週期，其可被回授至相位偵測器182用以和該輸入時脈作 189n)。於本示範實施例中，該類比相位產生器1⑼包含 20 !271979 · 比較。 於圖1所示的實施例中，該類比相位產生器18〇的輸 入時脈係被連接至延遲輸出239。不過，本發明的範疇亦 涵蓋許多其它連接點。舉例來說，針對圖 所示的實施例 而言，比相位產±器、180輯入可被連接至反相延遲 輪出238、回授信號195、或是參考信號1〇5。 當該類比相位產生器18〇達成相位鎖定時，相位產生

器N偏壓信號189N及相位產生器p偏壓信？虎}㈣代表的 偏壓電壓位準便係可於該等偏壓電壓位準處針對目前的操 作蒼數电壓、溫度、以及頻率等的變化來調整該等類比延 ^就此而3，匕們可能代表圖3之精細延遲線200的預 』初L偏壓化號254，因為該類比相位產生器1 8〇的該等 六員比I遲το件1 88與該精細延遲線2⑻的該等差動緩衝哭 類似。當然，該類比相位產生器18〇的該等類比延： :件1 88與4精細延遲線細之間亦可能會有些許設計差 兴一舉例來况’於該等類比延遲元件188可能無需納入下 面7°件··如該精細延遲、線2⑽的時脈分割If 2G5、位準轉 換杰225、以及多工器230。 P圖4，如先前所述，可從操作偏壓信號丨49或初 始偏壓信號254兩者中選擇其—作為該精細偏壓緩衝器250 勺。扁[幸别A 242。當精細時脈致能信號1 1 7被否定時，多 ::258可選擇初始偏壓《 254作為該偏壓輸入242 ; 或者二當精細時脈致能信號丨丨”皮斷定時，則可選擇操作 偏壓化號149作為該偏壓輸入242。 21 1271979 必要時，該初始偏壓信號254可被耦合至相位產生器 P偏壓信號189P(如圖4中的虛線所示）。或者，該初始偏 壓信號254 ,亦可被搞合至偏虔調適器、252的輪出253，°二亥 輸出可被調整用以調整該初始偏屢㈣254。偏麼調適： 252係接受該相位產生器N偏壓信號i89N，用以對盆進行 緩衝且於P通道偏壓位準處（而非於該相位產生器N偏^ 信號189>^的n通道偏壓位準處）製造該初始偏壓信號 對該相位產生器N偏壓信號丨89N 比相位產生器1 8〇及該精細偏壓產 性麵合。

進行緩衝可隔離於該類 生器240間潛在的電容 圖4A為根據本發明之偏壓調適器252的示範設計示 意圖。熟習本技藝的人士便應該很容易瞭解，偏壓調適器 252亦可能有其它的設計方式。舉例來說，有利的方式係 設計一種替代精細偏壓緩衝器（圖中未顯示），其接受的係 η通道偏壓位準而非p通道偏壓位準。於此情況中，該偏 Φ壓调適器252可被設計成用以將源自該類比相位產生器j 8〇 的Ρ通道偏壓位準轉換成適用於該替代精細偏壓緩衝器的 η通道偏壓位準。除此之外，該偏壓調適器252還可被重 新配直成利用可程式元件（圖中未顯示），例如溶絲（kse)、 1六閃％憶體、EPROM '或是EEPROM，用以針對各種電路 拓樸的差異來進行調整，並且致能精練（refine)和該相位產 生器N偏壓信號189N有關的初始偏壓信號。 重新配置該偏壓調適器252可致能發展出一具有更理 想精細調整範圍的初始偏壓信號。舉例來說，藉由修正被 22 1271979 . •連j至該相位產生器N偏壓信號的η通道電晶體的大小、 數里、或者同時修正其大小與數量，便可達到此重新配置 的目的。當然，熟習本技藝的人士將很容易明白重新配置 該偏壓調適器的其它方法。 於操作中，於DLL 100中達到相位鎖定的方式如下。 =先，藉由否定迴路致能信號118可取消該精細迴路與該 诅"迴路中的相位鎖定，而且繞過該精細延遲線2〇〇。於 #圖1中，圖中所示的迴路致能信號1 1 8係源自於類比相位 產生器180。不過，利用其它功能方塊中其中一者或圖中 未顯示的狀態機（其係用來控制該相位鎖定過程）便可輕易 地產生該迴路致能信號丨18。藉由取消該粗略迴路及精細 迴路’該類比相位產生器1 80便可達到相位鎖定目的，而 不會為其輸入時脈增添擾動複雜度。 當該類比相位產生器180達到相位鎖定時，該精細偏 壓產生器240便可利用該等偏壓產生器偏壓信號（189p與 • 189N)作為一初始偏壓信號254。此初始偏壓信號254代^ 的係該精細延遲線200之精細延遲大小的較佳初始點，其 可於該初始點上下產生一實質精細調整範圍，亦可針對處 理、電壓、溫度、以及頻率等目前的操作參數來補償該初 始點。 藉由设定該初始點與精細調整範圍，便可致能該粗略 迴路’藉由斷定該迴路致能信號118而相位鎖定至該參考 信號1 05。斷定該迴路致能信號丨〗8還可從該精細延遲線 200中移除旁通，俾使該初始偏壓信號254所設定的精細 23 1271979 - T遲大小可加入該粗略迴路的總延遲之中。一旦該粗略迴 路被相位鎖定後，便可藉由斷 猎由断疋鎖疋致能信?虎117來致能 4、..田迴路。藉由致能該精細迴路，精細偏愿產生哭谓 便可使用精細相位編130所產生的操作偏壓信號⑷ 而非使用源自類比相位產生胃18〇的初始偏麼信號254。 此時’該精細迴路可連續地對該精細延遲大小進行變動精 細調整’以便補償處理、電壓、溫度、以及參考時脈頻率 、中的任何茭化。一般來說’於含有一粗略延遲與一精細延 遲的DLL之中，一旦該粗略迴路被相位鎖定後，便合取消 對該粗略迴路作進一步修正，以防止於最終的延遲^出中 出現潛在大幅的抖動。可利用該精細延遲線來達到對該延 遲輸出作進一步修正的目的。吾人可能會希望於一數位精 細延遲線有一類比精細延遲線，因為類比精細延遲線能夠 較快速地進行精細調整，從而促成較快速的鎖定與響應時 間。除此之外，因為類比調整係連續的，所以便可消除因 數位精細延遲線造成的離散抖動。 如先前所述，該精細延遲線2〇〇中可能的精細調整範 圍可以根據串聯使用的差動緩衝器220的數量而定。舉例 來說，該精細延遲線200可被配置成其能夠於最大延遲處 提供約為該參考信號1 05之週期（Tek)的二分之一的延遲。 於此配置中，該初始偏壓信號254可相依於該等操作參數 來為该精細延遲線2 0 〇設定一初始延遲，大約為中間值， 或是約l/4Tck。於此配置中，該精細延遲線2〇〇可支援的 調整範圍介於l/2Tck及該精細延遲線200的最小延遲之 24 1271979 間。 如圖6所示，根撼太义 才备明的半導體晶圓4〇〇包含併入 本文所述之可調整類比证 貞比延遲線的複數個半導體元件300。 當然，應該瞭解的係，哕笠*& 曰 、°亥寻+導體元件300亦可製作於矽 日日圓以外的其它基板之上， ^ 舉例來說，絕緣體上矽（SOI)基 板（例如玻璃上矽（S〇m其 ’ 砷介"n )基板、或藍寶石切（糊基板）、 申化ί豕日日圓、麟化銦晶圚、 θ 雕 ，、或疋其它的整塊式（bulk)半導 月豆基板。如本文所使用般，「曰 此類基板。 日日®」—詞包含且涵蓋所有 =圖7所 據本發明的電子系統則包括一輸入 :置51〇、一輸出褒置52〇、一處理 置54〇。記憶裝置540於_ DR以壯 述之可調敕^ RAM t置中包括併入本文所 、心」u周整類比延遲绫的 A 、、 ^ 一個半導體記憶體300,。岸 忒瞭解的係，除了 dram : 台匕勹4工々 卜该+導體記憶體300,還可

月匕包括各種裝置，舉例來 苴 … ^ J ^ ,Μ „ , ，、L 含靜悲 RAM(SRAM)裝 置以及快閃記憶裝置。 ’衣 雖然上面已經參考特定無 本發明並X总" 貝⑪例來說明本發明，不過， 並不X限於上面所过〔膏祐 受限於P、”““ 斤这““列。確切地說，本發明僅 “申請專利範圍’隨附的申請專利範圍於Ar 田哥内涵蓋根據本文所述之本發明B甲十月寻才』乾_其辄 裝置或方法。 k乃的原理來運作的所有等效 【圖式簡單說明】 圖式中圖解的係本文視為實日 订本發明的最佳模式： • 所示的係一示範DLL·的方诒 方塊R，就其本身來說， 25 1271979 其a含一精細延遲線、一精細偏壓產生器、以及一粗略 遲線； 圖2所示的係一示範精細相位偵測器的方塊圖； 圖3所示的係一示範精細延遲線的方塊圖，· 圖4所示的係一示範精細偏壓產生器的方塊圖； 圖4A所示的係一可用於該精細偏屢產生器中的示範 偏壓調適器的方塊圖； • ® 5所示的係—示範類比相位產生器的方塊圖； 口圖6所示的係一含有複數個半導體元件的半導體曰曰 圓，其包含一根據本發明的延遲線；以& " 盆勺I:係一電子系統圖，圖中顯示出複數個半導體元件， ^ ^ S 根據本發明的延遲線。 【主要元件符號說明】 100 混合式延遲鎖定迴路 105 參考信號 110 粗略相位偵測器 115 粗略相位調整信號 117 鎖定致能信號 118 迴路致能信號 120 粗略延遲線 125 粗略延遲輪出 130 精細相位谓測器 132 相位比較器 134 上脈衝 26 ' ,ν 1271979 136 下脈衝 140 電荷泵 142 精細相位調整信號 144 迴路濾波器 149 操作偏壓信號 180 類比相位產生器 182 相位偵測器 184 相位產生器調整信號 186 偏壓產生器 188 類比延遲元件 189 相位產生器偏壓信號 189N 相位產生器N偏壓信號 189P 相位產生器P偏壓信號 190 相位產生器回授信號 192 多相位信號 194 複製緩衝器 195 回授信號 200 精細延遲線 205 時脈分割器 212 時脈信號 214 反相時脈信號 220 差動緩衝器 225 位準轉換器 230 多工器 27 1271979 ·

238 239 240 242 249 249N 249P 250 252 253 254 258 300 300, 400 500 510 520 530 540 反相延遲輸出 延遲輸出 精細偏壓產生器 偏壓輸入 精細偏壓信號 η通道精細偏壓信號 Ρ通道精細偏壓信號 精細偏壓緩衝器 偏壓調適器 偏壓調適器252的輸出 初始偏壓信號 多工器 半導體元件 半導體記憶體 半導體晶圓 電子系統 輸入裝置 輸出裝置 處理器 記憶裝置 28

Claims (1)

1271979 · 十、申請專利範圍： 1·一種可調整的延遲線，其包括： 一精細偏壓產生器，其係被配置成用以控制至少—精 細偏壓信號，其中該精細偏壓產生器係響應於一和源自一 類比相位產生器之相位產生器偏壓信號有關的初始偏壓信 號或一操作偏壓信號；以及 ° 一精細延遲線，其包含一精細延遲輸入及一延遲輸出， Φ其中該精細延遲線係被配置成用以利用一和該至少一精細 偏壓信號有關的精細延遲大小來延遲和該精細延遲輸入有 關的該延遲輸出。 2·如申請專利範圍第1項之可調整的延遲線，其進一 步包括一粗略延遲線，其可操作成耦合至一參考信號，且 ^配置成用以利用一和至少一粗略相位調整信號有關的粗 =延遲大小，來延遲一和該參考信號有關的粗略延遲輪 _ 3·如申請專利範圍第2項之可調整的延遲線，其進一 步包括一精細相位偵測器，其係被配置成用以比較一回授 信號與該參考信號，以產生指示是否應該提高或降低該^ 細延遲大小之操作偏壓信號。 月 + 4.如申請專利範圍帛2項之可調整的延遲線，其中該 ::比相位產i器係#皮配置成用以藉由產i該相位產生器偏 壓信號來控制該類比相位產生器的延遲大小，以相位^定 於—個與該參考訊號相位相關的輸入信號，且進一步包 29 1271979 口血♦。相位偵測态，其係被配置成用以比較該參考信 回彳又^唬，以產生該至少一粗略相位調整信號； 沒纺:精細相位偵測器，其係被配置成用以比較該參考信 3虎^授信號，以產生該操作偏壓信號；以及 产占—回授路徑，其可操作於將該延遲輸出耦合至該回授 /古老 * 1又 •口申請專利範圍帛4項之可調整的延遲線，其中該 二：:目位偵測器係被配置成用以於—迴路致能信號被斷定 守°Λ粗略相位偵測器便係被致能。 6.如申請專利_ 4項之可調整的延遲線，其中該 配;一複製緩衝器’該複製緩衝器係被 可操 ' 緩衝益延遲，其中該複製緩衝器的輸入 操作於耦：：：該延遲輸出，而該複製緩衝器的輸出則可 耦合至該回授信號。 中节士申明專利乾圍第3 < 4項之可調整的延遲線，复 邊和細相位偵測器進一步 ，、 置成用U “ 路/慮波裔，其係被配 號進 位傾測為的精細相位調整信 濾波，以產生該操作偏壓信號。 其中申：寻利範圍第卜2、或4項之可調整的延遲線， 係響田頰久致旎信號被否定時，該精細偏壓產生器 θ應於該初始偏壓作缺，& &斗 定時，兮姓 σ儿，而s該精細鎖定致能信號被斷 该精細偏壓產；Φ哭' 目I A始 Q， 度生裔則係響應於該操作偏壓信號。 9·如申請專利範圍第8項 該粗 M之了凋整的延遲線，其中當 袓各迴路達到相位 才違心細鎖定致能信號係被斷

30 1271979 • 定。 力ίο.如申請專利範圍第丨、2、或4項之可調整的延遲 、袭。其中°亥具有一 p通道偏壓位準的相位產生器偏壓信號 可操作成耦合至該初始偏壓信號。 1 1 ·如申W專利範圍第丨〇項之可調整的延遲線，其中 該類比相位產生器係被配置成用以修正該初始偏壓信號， 用以於供應電塵'溫度、以及頻率等操作參數處為該精細 延遲線建立一實質調整範圍。 ，丨2.如申請專利範圍第1、2、或4項之可調整的延遲 線，其進一步包括一偏壓調適器，其可操作於耦合至該相 位產生器偏壓信號且被配置成用以產生該初始偏壓信號。 ·如申請專利範圍第1 2項之可調整的延遲線，其中 扁釔凋適為係被配置成用以修正該初始偏壓信號，用以 於供應電懕、、、w # , ^ u _ 觀度、以及頻率寺操作參數處為該精細延遲 線建立一實質調整範圍。 一丨4·如申請專利範圍第1、2、或4項之可調整的延遲 線’其中該精細偏壓產生器係被配置成用以於一迴路致能 L虎被斷定時該精細偏壓產生器便係被致能。 ,丨5·如申睛專利範圍第1、2、或4項之可調整的延遲 V Λ和細延遲線係被配置成周以於一迴路致能传於 被否疋時該精細延遲線便係被旁路。 ^丨6·如申請專利範圍第1、2、或4項之可調整的延遲 "’其中當一精細鎖定致能信號被否定時，該精細偏屙 生器係響應於該初始偏壓信號^當該精細鎖定致能:號 31 1271979 - 被斷定日夺，該I細偏壓產纟器則係響應於該操作偏麼信 號。 17. 如申請專利範圍第】、2、或4項之可調整的延遲 '、泉’其進-步包括-半導體元件’其中該可調整的延遲線 ϋ包含该半導體元件的至少一部份。 18. 如申請專利範圍第17項之可調整的延遲線，其進 7步包括一半導體晶圓’其中該半導體晶圓包括含有該可 調整的延遲線的至少一半導體元件。 19. 如申請專利範圍"項之可調整的延遲線 一步包括： 至少一輸入裝置； 至少一輸出裝置； 至少一處理器；以及 該被配置成一記憶裝置的半導體元件。 20. —種產生類比延遲的方法，其包括： 藉由將一類比相位產生器相位鎖定於和一參考信號有 關的輸入信號相位，以產生一相位產生器偏廢信號；" 、’:。a。亥相位產生為偏壓信號與一初始偏塵信號； 響應於該初始偏屢信號或一操作偏塵信號，以產生至 少一精細偏壓信號；以及 藉由調整一和該至4、一 4^ ^ ^ t ^精細偏壓信號有關的精細延遽 大小’以延遲一和一籍知证 寸月、、、田L攻線之輪入有關的延遲輸出。 2 1 ·如申請專利範圍第 ^ 义万〆去其進一步包括比 較一回授信號與該參考信號， 座生和不疋否應該提高或 32 1271979 降低該精細延遲大小之操作偏壓信號。 22. 如申請專利範圍f 21項之方法，其進__步包括： 利用一和至少一 _L 才、各相位調整信號有關的粗略延遲大 小來延遲-和一參考輪入有關的粗略延遲輸出；以及 利用絲略延遲輪出來駆動該精細延遲線的輸入。 23. 如申請專利範圍帛22項之方法，其進一步包括： 比較該回授信號與該參考信號，以產生該至少一粗略 相位調整信號，其Μ示^應該提高錢低該粗略延遲 大小。 24. 如申請專利範圍帛23項之方*，其進一步包括： —比較相授信號與該參考信號1以產生該操作偏壓 4口 以才曰不疋否應该提高或降低該精細延遲大小；以及 1由運作以將4延遲輪出耦合至該回授信號來完一 回授迴路。 .25·如申請專利範圍第23或24項之方法，其進一步包 括· 該參定:略軸較該回授信號與 4二^ 一粗略相位調整信號。 —步2=申請專利範圍第21、22、或23項之方法，其進 位二!由比較該回授信號與該參考信號所產生的精細相 正S #u進订濾波，從而產生該操作偏壓信號。 27·如申請專利範圍第2〇、21、22、或23項之方法， ”進—步包括： 33 1271979 於一迴路致能信號被否定時， 28如申往糞剎^ R ^ 方>延遲該延遲輸出。 •戈甲σ月專利靶圍第20、21、22赤 其中產生該相位產生哭偏、或23項之方法， ,, 座生如偏壓^旒係於供應電m、、、田 及頻率等操作參數虚Λ /皿度、以 圍。 …為δ“細延遲線建立-實質調整範 29·如申請專利範圍第2〇、21 豆中蔣兮如a女， 或2 3項之方法， 其中將该相位產生器偏壓信號結 施方式粆益山 4初始偏塵信號的實 猎由—可操作轉合或藉由緩衝該相位產生哭偏芦 信號而實施。座生σσ偏壓 3〇·如申請專利範圍第20、21、22十 其進-步包括： 22、或U項之方法， 虽一迴路致能信號被斷定時， 信號。 才致此该至少一精細偏壓 儿如申請專利範圍第2〇、21、22、或 其進一步包括： 念 當-迴路致能信號被否定時，旁路該精細延遲線。 32. 如申請專利範圍第2〇、21、22、或η項之方法， 其中當-精細鎖定致能信號被否定時，響應於該初始偏壓 米座生該至少一精細偏壓信號；當該精細鎖定致能信 號被斷定時，便響應於該操作偏壓信號來產生該至少一浐 細偏壓信號。 ^ 33. -種於時脈系統中達成相位鎖定的方法，其包括： 藉由調整-相位產生器偏壓信號於—類比相位產生器 中達成相位鎖定至一參考信號； 34 1271979 、结合該相位產生器偏塵信就與一初始偏麼信號； 利用該初始偏麼信號來控制—精細延遲線的精細延遲 大小； *利用δ亥初始偏壓信號利用—粗略延遲線以及該精細狂 遲線來達成—回授信號與該參考信號間的粗略相位鎖定厂 藉由比較該回授信號與該參考信號從一精細相位偵測 器中產生一操作偏壓信號； • 於達成該粗略相位鎖定之後，從利用該初始偏壓信號 變成利用該操作偏壓信號來切換控制該精細延遲大小；以 及 利用該操作偏壓信號利用該粗略延遲線以及該精細延 遲線來達成該回授信號與該參考信號間的精細相位鎖定。 十一、圖式： 如次頁 35