用來產生理想上升與下降時間的裝置及方法
2023-10-29 09:55:02 1
專利名稱：：用來產生理想上升與下降時間的裝置及方法
技術領域：
：本發明涉及集成電路中的上升與下降時間，特別是涉及一種用來產生不受溫度以及電壓影響的理想上升與下降時間的系統及相關方法。
背景技術：
：在集成電路中，上升與下降時間是集成電路在不同邏輯狀態切換時速度能夠有多快的指標，然而，集成電路會因為溫度或電壓等因素影響而造成上升與下降時間的變化。為了避免此問題，需要產生不受溫度以及電壓變化所影響的上升與下降時間；藉由在晶片中產生此理想上升與下降時間，度或電壓等因素所導致的噪聲的問題。請參考圖1,圖1為現有的一種用來解決噪聲問題的解決方案的電路示意圖。如圖1所示，一系統100包含有耦接於一供應電壓Vcc的一第一P型電晶體Pl以及一第二P型電晶體P2，系統100亦包含有耦接於第一P型電晶體Pl的一第一N型電晶體Nl以及耦接於供應電壓Vcc的一第二N型電晶體N2，一輸入訊號用來驅動第二P型電晶體P2以及第二N型電晶體N2，且第一P型電晶體P1以及第一N型電晶體N1的柵極分別耦接至第二P型電晶體P2以及第二N型電晶體N2。在典型互補型金屬氧化物半導體(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,CMOS)裝置中,上升與下降時間會隨著溫度上升而變慢，當第一P型電晶體Pl以及第一N型電晶體Nl為互補型金屬氧化物半導體邏輯所驅動的一反向輸出級時，其上的電流會正比於溫度，使得上升與下降時間因為電流增加而變快的時間與因為溫度增加而變慢的時間相等，因此，上升與下降時間會維持在一定值。然而，系統100僅補償因為溫度而導致上升與下降時間的變化，如果供應電壓改變，上升與下降時間也會產生相對應的漂移，因此需要設計一種用來產生不受溫度以及電壓變化影響的上升與下降時間的電路。
發明內容因此，本發明的目的之一在於提供一種用來產生不受製造工藝、溫度以及電壓變化影響的上升與下降時間的系統及方法。依據本發明的一實施例，一種用來產生理想上升或下降時間的系統包含有一第一電流源，用來提供一第一電流；一可調式電容組件，耦接於該第一電流源，用來依據由一比較訊號所控制的一總電容來產生一輸出訊號；一訊號轉換電路，耦接於該可調式電容組件，用來當該輸出訊號的電壓電平達到一參考值時，恢復儲存在可調式電容組件中的電荷至一預定值以產生一相似時鐘訊號；以及一比較電路，耦接於該訊號轉換電路以及該可調式電容組件，用來比較該相似時鐘訊號的一周期與一參考時鐘訊號的一周期，且當兩周期不同時產生該比較訊號以調整該可調式電容組件的該總電容。依據本發明的一實施例，一種於——一系統內產生一參考躍遷時間的方法包含有提供一第一電流；依據一比較訊號所控制的該系統中的一總電容以產生一輸出訊號；比較該輸出訊號的電壓電平以及一參考值；當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時，恢復所儲存的電荷至一預定值以產生一相似時鐘訊號；比較該相似時鐘訊號的一周期以及一參考時鐘訊號的一參考周期；以及當該周期與該參考周期不同時，產生該比較訊號以調整該系統的該總電容。圖1為現有的一種用來產生一理想上升/下降時間的系統的示意圖。圖2為依據本發明一實施例的一種用來產生一理想上升/下降時間的系統的示意圖。圖3為詳述圖2所示的系統的方法的流程圖。附圖符號說明Pl、P2P型電晶體Nl、N2N型電晶體Ipl、Ip2200系統tableseeoriginaldocumentpage7具體實施例方式本發明的方法是產生正比於一頻率訊號的一已知電容值，一旦該電容值被決定之後，任何電流均能夠輸入至系統中以產生一理想上升或下降時間。請參考圖2,圖2為依據本發明一實施例的系統200的示意圖。為了簡化本發明的敘述，以下相關描述是討論獲得一理想上升時間的方法。系統200包含有耦接於一相位比較器240的一系列平行的電容C1、C2、C3、C4以及C5，且電容C1C4可以經由開關來選擇性地開啟或關閉，請注意，上述電容的數目僅作為描述本發明之用，而不是作為本發明的限制。首先，開啟電容C1C4當中的數個或是一個電容，且一電流I被輸入至系統200中，此時，電容中的儲存電荷也會因此而上升，並經由一比較器220與一參考電壓比較，當該參考電壓與儲存電荷相同時，一重置(reset)脈衝電路230會被啟動以使得該(些)電容放電，此過程會一直持續直到一鋸齒波(sawtooth)產生。此鋸齒波被比較器220轉換為一相似時鐘訊號(clock-likesignal),系統200的一周期T，為介於該鋸齒波或是該相似時鐘訊號的兩上升邊緣之間的時段，周期T，並經由相位比較器240與一頻率訊號T比較以產生一比較訊號，頻率訊號T為由晶片外電路(例如一頻率產生器)所產生、或是由一晶片外頻率訊號分頻後所產生的一理想頻率訊號。當此兩個周期相同時，系統200的總電容會產生期望的(或是理想的)上升時間；當此兩個周期不相同時，相位比較器240會產生用來調整系統200的總電容的一比較訊號。該比較訊號被輸入一計數器250中以指示計數器250開啟或關閉電容C1C4當中的數個或是一個電容，重複上述的步驟諸如產生鋸齒波訊號、將鋸齒波訊號轉換為相似時鐘訊號、以及比較相似時鐘訊號的周期T，與一理想頻率訊號的步驟，直到周期T，等於該理想頻率訊號的周期為止。此時，若是一電流I輸入至系統200中，則系統200的總電容會提供該理想頻率訊號，而系統的總電容C，為所有開啟的電容C1-C5的電容值總和。第二階段的操作包含有將乘以一因子的電流X*I輸入至系統200中，藉由改變因子X的值，上升時間也會隨之改變，如果更大的電流的被輸入至系統中，則上升時間也會更快，反之亦然。在此操作中，不需要相位比較器240。在圖2所示的系統200中，電容C1~C5可以具有相同的電容值，或是可以為二進位加權電容(例如C1〕.2C、C2=0.1C、C3=0.05C、C4=0.025C)。此外，系統200亦可以產生期望的下降時間。在此例中，電容Cl-C5-故充電至一高電壓，之後以一放電電流I來進行放電以產生一鋸齒波，該鋸齒波之後被轉換為一相似時鐘訊號，且該放電周期被測量出來並藉由相位比較器240與一理想頻率訊號比較。一旦該相似時鐘訊號的周期T，與該理想頻率訊號的周期T相同，可以將正比於放電電流I的一》文電電流X*I輸入至系統200中以放電所有開啟的電容以產生一期望的下降時間。圖3為詳述本發明的方法的流程圖。請注意，以上所描述的方法是用來產生一期望的上升時間，然而，本領域的技術人員應可在研讀過該流程圖以及上述說明後可輕易地改變上述方法以產生一期望的下降時間。圖3所示的步驟描述如下。步驟300:開始；步驟302:開啟至少一電容；步驟304:輸入一電流I至該系統；步驟306:比較該系統的一儲存電荷以及一參考電壓；步驟308:當該儲存電荷與該參考電壓相等時，產生一重置脈衝以將所有開啟的電容放電；步驟310:重複步驟306~308直到一鋸齒波產生；步驟312:比較該鋸齒波的一周期以及理想頻率訊號的一周期；步驟314:判斷該鋸齒波的該周期是否與該理想頻率訊號的該周期相同？如果相同，進入步驟318;如果不相同，進入步驟316;步驟316:產生一比較訊號以選擇性地開啟或關閉至少一電容，回到步驟302;步驟318:維持開啟的電容的目前配置，且輸入一電流X"至該系統以產生一期望的上升時間；步驟320:結束。在一開始藉由比較以及調整階段(使用比較器220以及相位比較器240以產生一比較訊號至計數器250來開啟/關閉電容)以決定系統200的一已知電容，一不受製造工藝、溫度以及電壓影響的電流源可隨後被輸入系統200中，且當該電流值變動時，系統200的一上升或下降時間也會變動。決定一已知電容的步驟亦可另用於製造商不希望看到電容值因為製造工藝、溫度或是電壓而變動的情況。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明的權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。權利要求1.一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於包含有一第一電流源，用來提供一第一電流；一可調式電容組件，耦接於該第一電流源，用來依據一比較訊號所控制的一總電容以產生一輸出訊號；一訊號轉換電路，耦接於該可調式電容組件，用來當該輸出訊號的電壓電平到達一參考值時，恢復儲存於該可調式電容組件中的電荷至一預定值以產生一相似時鐘訊號；以及一比較電路，耦接於該訊號轉換電路以及該可調式電容組件，用來比較該相似時鐘訊號的一周期以及一參考時鐘的一參考周期，且當該周期與該參考周期不同時，產生該比較訊號以調整該可調式電容組件的該總電容。2.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該可調式電容組件包含有多個相互平行的電容；以及一控制器，耦接於該多個相互平行的電容，用來接收該比較訊號並使用該比較訊號以選^^性地開啟或關閉至少一電容。3.如權利要求2所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該控制器為一計數器，用來計數該比較訊號以選擇性地開啟或關閉至少一電容。4.如權利要求2所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該多個相互平行的電容為二進位加權電容。5.如權利要求2所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該多個相互平行的電容具有相同的電容值。6.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該訊號轉換電路包含有一比較器，具有耦接於該參考值的一第一輸入端點、耦接於該輸出訊號的一第二輸入端點以及用來產生該相似時鐘訊號的一輸出端點；以及一重置脈衝電路，耦接於該輸出端點以及該第二輸入端點之間，用來當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時，恢復儲存於該可調式電容組件中的電荷至該預定值。7.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該比較電路為一相位比較器。8.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於還包含有一可調式第二電流源，用來提供正比於該第一電流的一第二電流以產生正比於該參考躍遷時間的一實際躍遷時間，其中當該相似時鐘訊號的該周期等於該參考時鐘訊號的該參考周期時，該第二電流被輸入至該可調式電容組件中。9.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該第一電流為該可調式電容組件的一充電電流，該參考躍遷時間為一上升時間，且當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時，該訊號轉換電路對該可調式電容組件進行放電。10.如權利要求1所述的一種用來產生一參考躍遷時間的系統，其特徵在於該第一電流為該可調式電容組件的一放電電流，該參考躍遷時間為一下降時間，且當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時，該訊號轉換電路對該可調式電容組件進行充電。11.一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於包含有提供一第一電流；依據一比較訊號所控制的該系統中的一總電容以產生一輸出訊號；比較該輸出訊號的電壓電平以及一參考值；當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時，恢復所儲存的電荷至一預定值以產生一相似時鐘訊號；比較該相似時鐘訊號的一周期以及一參考時鐘訊號的一參考周期；以及當該周期與該參考周期不同時，產生該比較訊號以調整該系統的該總電容。12.如權利要求11所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於該系統的總電容是由多個相互平行的電容所提供；以及當該周期與該參考周期不同時產生該比較訊號以調整該系統的該總電容的步驟包含有使用該比較訊號以選擇性地開啟或關閉至少一電容。13.如權利要求12所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於該多個相互平行的電容為二進位加權電容。14.如權利要求12所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於該多個相互平行的電容具有相同的電容值。15.如權利要求11所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於還包含有提供正比於該第一電流的一第二電流以產生正比於該參考躍遷時間的一實際躍遷時間；以及當該相似時鐘訊號的該周期等於該參考時鐘的該參考周期時，輸入該第二電流至該系統中。16.如權利要求12所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於該第一電流為一充電電流，而該參考躍遷時間為一上升時間；以及當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時恢復所儲存的電荷至該預定值的步驟包含有將該多個相互平行的電容方丈電。17.如權利要求12所述的一種於一系統內產生一參考躍遷時間的方法，其特徵在於該第一電流為一放電電流，而該參考躍遷時間為一下降時間；以及當該輸出訊號的電壓電平到達該參考值時恢復所儲存的電荷至該預定值的步驟包含有將該多個相互平行的電容充電至該預定值.。全文摘要一種用來產生一理想上升或是下降時間的系統，其包含有一第一電流源，用來提供一第一電流；一可調式電容組件，耦接於該第一電流源，用來依據由一比較訊號所控制的一總電容來產生一輸出訊號；一訊號轉換電路，耦接於該可調式電容組件，用來當該輸出訊號的電壓電平達到一參考值時，恢復儲存在可調式電容組件中的電荷至一預定值以產生一相似時鐘訊號；以及一比較電路，耦接於該訊號轉換電路以及該可調式電容組件，用來比較該相似時鐘訊號的一周期以及一參考時鐘訊號的一周期，且當兩周期不同時產生該比較訊號以調整該可調式電容組件的該總電容。文檔編號H03K19/003GK101505147SQ20081009543公開日2009年8月12日申請日期2008年4月23日優先權日2008年2月5日發明者大衛·尤吉尼·查普曼,布雷特·羅伯特·戴爾,達林·詹姆斯·道德林,裡·昂安卓·結拉西克申請人:南亞科技股份有限公司