低電流時鐘檢測器的製作方法
2023-10-10 18:08:14 1
專利名稱：低電流時鐘檢測器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及電子電路，並且更具體地涉及時鐘檢測器。
背景技術：
時鐘檢測器在許多應用中用於檢測時鐘信號。常規時鐘檢測器是利用標準CMOS反向器構成的。但是，這些CMOS反向器不能檢測具有小振幅的信號，並且，它們消耗相當數量的電能。具有差分輸入端對的差分放大器也被用作檢測小信號的時鐘檢測器，但是，它們還是，消耗太多的電能。在典型的應用中，便攜裝置(例如，膝上和手提電腦)中使用PLL(鎖相環)檢測輸入的時鐘信號，「喚醒」裝置中的電路，使電路進行工作準備。在這些裝置中，時鐘檢測器的低功耗是非常重要的。但是，這些常規時鐘檢測器在等待輸入的時鐘信號時，一般消耗大量的電流和功率，導致便攜裝置中的電源使用效率非常低。
因此，存在著要求在低電流和低功率下工作的時鐘檢測器的需求。
發明內容
本發明提供一種可以工作在非常低的電流和功率下的時鐘檢測器。這種檢測器還可以檢測具有非常小的幅度的輸入時鐘信號，檢測時鐘輸入的存在。
按照本發明的一個實施例，時鐘檢測器包括組成為接收輸入時鐘信號的輸入電路；連接到輸入電路的偏置電路，它構成為接收輸入時鐘信號和提供偏置電壓；和連接到偏置電路的轉換電路，該電路組成為接收偏置電壓並響應輸入時鐘信號，提供一個轉換信號用於轉換輸出電路產生一個輸出時鐘信號。
按照本發明的另外的實施例，該時鐘檢測器還包括一個連接到偏置電路的輸出電路，該電路組成為接收轉換信號並響應轉換信號產生輸出時鐘信號。在這個實施例中，輸入時鐘信號具有小的幅度和輸出時鐘信號具有全幅度。
通過參照如下結合附圖的描述和權利要求書，本發明的其它各目的和成就將變得顯而易見，同時能更充分理解發明。
參照各個附圖並通過例舉的方式予以本發明更詳細的解釋，其中圖1表示按照本發明的一個實施例的低電流時鐘檢測器；圖2A-2C表示在圖1的實施例的各種電壓信號；圖3表示圖1所示實施例的低電流時鐘檢測器的示意圖；和圖4表示在計算機系統中本發明的一種應用。
在所有附圖中，相同標號表示相似或對應的特徵或者功能。
具體實施例方式
圖1表示按照本發明的一個實施例的低電流時鐘檢測器。在圖1中，時鐘檢測器10包括輸入電路16、偏置電路20、轉換電路26、和輸出電路30。輸入電路包括一對電容42和44，這對電容分別經信號線48和49連接到偏置電路20。偏置電路20包括兩個電晶體52和56，組成為每一個起到二極體的作用。電晶體52和56經偏置電阻50互相連接。這些電晶體還被分別連接到偏置電阻62和66，這些電阻被分別連接到信號線48和49。偏置電路20經信號線58和59連接到轉換電路26。轉換電路26包括電晶體62和66；並具有經信號線68連接到輸出電路30的輸出端。輸出電路30包括反相器31，經信號線78給諸如低通濾波器(未示出)之類的時鐘檢測電路提供輸出時鐘信號V0。
在工作中，偏置電路20給電晶體52和56的柵極提供偏置電壓。更具體地，當沒有輸入電壓饋送時，偏置電路20經信號線58饋送Vdd-VT的第一偏置電壓給電晶體52的柵極並經信號線59饋送第二偏置電壓VT給電晶體56的柵極。VT是電晶體的閾值電壓並且一般是約0.7V。在轉換電路26中通過偏置電晶體52和56的柵極，這兩個電晶體被保持在接近「導通」的狀態。因此，具有非常小幅度的輸入信號將激活電晶體52和56。因為這些器件被保持在非常小的電流下，時鐘檢測器10在非常低的功率下工作並消耗少量電流。如圖2A所示，當輸入時鐘信號Vi，饋送到輸入電路16時，根據取決於輸入時鐘信號的電壓值，電晶體62和66被接通/關斷。轉換電路26經信號線68輸出轉換電壓VS給反相器31。VS值偏置電壓上下起伏值，如圖2B所示。轉換電壓VS轉換反相器31接通/關斷，使得輸出時鐘信號V0或高或低，如圖2C所示。然後輸出時鐘信號V0經信號線78將被發送到時鐘檢測電路。與輸入信號VS相比，輸出時鐘信號V0是一個較強的信號，並且具有近似Vdd的全幅度信號。在這個實施例中，即使輸入時鐘信號Vi具有小的幅度(例如，低於約200mV的值)，但仍然能夠由時鐘檢測器10進行檢測。
在本發明的具體實施例中，電晶體52和56的柵極寬度的比率是2∶2；電晶體62和66的柵極寬度的比率是2∶1；並且在反相器31中的各電晶體的柵極寬度的比率是4∶2。
圖3表示圖1所示實施例的低電流時鐘檢測器的示意圖。如圖3所示，電容42和46是由兩個MOS電晶體利用它們互連的源和漏極實現的。這對於使用原型設計(prototype)工藝是方便的，但是不僅這樣一種方法實現電容。
圖4表示本發明在計算機系統100中的應用，該系統包括處理器110、存儲器模塊114和時鐘發生電路118。存儲器模塊包括存儲器晶片124和時鐘緩衝器，例如零-延遲緩衝器128，在該緩衝器中包含本發明的時鐘檢測器10。時鐘發生電路118經緩衝器128饋送時鐘給處理器110和存儲器模塊114。緩衝器128複製該時鐘信號並分配時鐘信號給存儲器晶片124中的各存儲器單元。在這個應用中，緩衝器128中的時鐘檢測器被用於檢測是否有時鐘信號來到，以便「喚醒」計算機系統中的存儲器晶片124，為了在低功率模式以後允許系統返回到激活操作狀態。因此，在系統處於非激活模式下等待時鐘信號時，時鐘檢測器要求小的電流檢測小幅度的時鐘信號並消耗非常低的功率，這對便攜系統是特別重要的。
雖然本發明已經結合具體實施例進行了描述，但是十分顯然，根據說明書的描述，對於本專業的技術人員而言，多種替換、修改和變化都是顯而易見的。例如，雖然在本發明的上述實施例中使用了MOS電晶體，但是還可以使用諸如雙極電晶體、或雙極與MOS電晶體的組合。因此，我們將凡落入後附權利要求書的精神和範圍的所有這些替換、修改和變化均納入保護範圍以內。
權利要求
1.一種時鐘檢測器，包括一個組成為接收輸入時鐘信號的輸入電路(16)；一個連接到輸入電路的偏置電路(20)，該電路被組成為接收輸入時鐘信號並提供偏置電壓；和一個連接到偏置電路的轉換電路(26)，該電路被組成為接收偏置電壓並響應於輸入時鐘信號，提供轉換信號，用於轉換輸出電路(30)，產生輸出時鐘信號。
2.權利要求1的檢測器，還包括連接到偏置電路的輸出電路(30)，該電路被組成為接收轉換信號並響應於轉換信號產生輸出時鐘信號。
3.權利要求2的檢測器，其中，輸入時鐘信號具有小的幅度和輸出時鐘信號具有全幅度。
4.權利要求1的檢測器，其中，轉換電路包括具有由偏置電壓偏置柵極的一對電晶體(62、66)。
5.權利要求4的檢測器，其中，偏置電路提供偏置電壓給轉換電路，保持轉換電路中的各個電晶體處於接近導通的狀態。
6.權利要求4的檢測器，其中輸入電路包括一對電容(42、46)，每個被耦合成在其一端接收輸入時鐘信號並在其另一端耦合到各電晶體之一的柵極，輸入時鐘信號轉換導通/截止該各電晶體。
7.權利要求4的檢測器，其中，偏置電路包括一對二極體(52、56)、第一電阻(50)、第二電阻(62)、和第三電阻(66)，兩個二極體經第一電阻被互相連接，第二電阻被連接到第一電阻的第一端和電晶體之一的柵極之間，第三電阻被連接到第一電阻的第二端和另一電晶體的柵極之間。
8.一種時鐘檢測器，包括；一個組成為接收輸入時鐘信號的輸入電路；一個連接到輸入電路的偏置電路，該電路被組成為接收輸入時鐘信號並提供偏置電壓；一個連接到偏置電路的轉換電路，該電路被組成為接收偏置電壓並響應於輸入時鐘信號，提供轉換信號；和一個連接到偏置電路的輸出電路，該電路被組成為接收轉換信號並響應於轉換信號產生輸出時鐘信號。
9.權利要求8的檢測器，其中，輸入時鐘信號具有小的幅度和輸出時鐘信號具有全幅度。
10.權利要求8的檢測器，其中，轉換電路包括一對具有由偏置電壓偏置柵極的一對電晶體。
11.權利要求10的檢測器，其中，偏置電路提供偏置電壓給轉換電路，保持轉換電路中的各個電晶體處於接近導通的狀態。
12.權利要求11的檢測器，其中，輸入電路包括一對電容，每個被耦合成在其一端接收輸入時鐘信號並在其另一端耦合到各電晶體之一的柵極，輸入時鐘信號轉換導通/截止該各電晶體。
13.一種計算機系統，包括一個處理器(110)；一個連接到處理器的存儲器(124)，該存儲器包含多個存儲單元；一個時鐘發生電路(118)，饋送時鐘信號給處理器和給存儲器；和一個連接到時鐘發生電路與存儲器之間的時鐘緩衝器(128)，該緩衝器被組成為複製來自時鐘發生電路的時鐘信號並分配該信號到各個存儲單元，該緩衝器包括時鐘檢測器，該時鐘檢測器包括一個組成為接收輸入時鐘信號的輸入電路，一個連接到輸入電路的偏置電路，該電路被組成為接收輸入時鐘信號並提供偏置電壓，一個連接到偏置電路的轉換電路，該電路被組成為接收偏置電壓並響應輸入時鐘信號，提供轉換信號，和一個連接到偏置電路的輸出電路，該電路被組成為接收轉換信號並響應轉換信號產生輸出時鐘信號。
14.權利要求13的系統，其中，輸入時鐘信號具有小的幅度和輸出時鐘信號具有全幅度。
15.權利要求13的系統，其中，時鐘檢測器轉換電路包括具有由偏置電壓偏置柵極的一對電晶體。
16.權利要求15的系統，其中，時鐘檢測器的偏置電路提供偏置電壓給轉換電路，保持轉換電路中的各個電晶體處於接近導通的狀態。
17.權利要求16的系統，其中，時鐘檢測器的輸入電路包括一對電容，每個被耦合成在其一端接收輸入時鐘信號並在其另一端耦合到各電晶體之一的柵極，輸入時鐘信號轉換導通/截止各電晶體。
18.一種時鐘檢測器，包括用於接收輸入時鐘信號的輸入電路裝置；用於從輸入裝置接收輸入時鐘信號並用於提供偏置電壓的偏置電路裝置；和用於接收偏置電壓並用於響應輸入時鐘信號提供用於轉換輸出電路裝置的轉換信號從而產生輸出時鐘信號的轉換電路裝置。
19.權利要求18的檢測器，還包括用於接收轉換信號並用於響應轉換信號產生輸出時鐘信號的輸出電路裝置。
20.權利要求19的檢測器，其中輸入時鐘信號具有小的幅度和輸出時鐘信號具有全幅度。
21.權利要求18的檢測器，其中轉換電路裝置包括具有由偏置電壓偏置柵極的一對電晶體。
22.權利要求21的檢測器，其中偏置電路裝置提供偏置電壓給轉換電路裝置，保持轉換電路裝置中的各個電晶體處於接近導通的狀態。
全文摘要
本發明提供一種能工作在非常低電流和功率下的時鐘檢測器。這個檢測器還可以檢測具有非常小幅度的輸入時鐘信號,檢測時鐘輸入存在。按照本發明的一個實施例,時鐘檢測器包括組成為接收輸入時鐘信號的輸入電路;組成為接收輸入時鐘信號並提供偏置電壓的偏置電路;和組成為接收偏置電壓並響應於輸入時鐘信號提供轉換信號用於轉換輸出電路產生輸出時鐘信號的轉換電路。輸入時鐘信號可以具有小的幅度並且輸出時鐘信號具有全幅度。
文檔編號H03K5/003GK1384607SQ0211909
公開日2002年12月11日 申請日期2002年3月26日 優先權日2001年3月29日
發明者J·A·維斯特, H·G·漢森, D·W·厄勒 申請人:皇家菲利浦電子有限公司