[發(fā)明專利]延時器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810159233.0
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN101420217A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪健;呂江平;李秋利;張瑾;王麗麗;陳亞寧;謝斌
• 申請（專利權(quán)）人: 華東光電集成器件研究所
• 主分類號: H03K5/14
• 分類號: H03K5/14;H03L7/18
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務(wù)所
• 代理人: 楊晉弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成器件，特別涉及一種半導(dǎo)體延時器。

背景技術(shù)

在通訊、醫(yī)療電子、自動控制和瞬態(tài)測量等系統(tǒng)中使用的延時器，延時精度要求時間差在納秒量級以內(nèi)，此外對延時器的質(zhì)量還有受溫度和電壓變化影響小的要求。延時器在延時的實現(xiàn)上通常并不是很困難，任何邏輯門電路都具有傳輸延遲的特點，因而可以作為延時器使用。但要求精確地設(shè)定某個特定的延遲時間，并且當工藝、溫度和電壓處于大范圍變化時仍能保持恒定，構(gòu)建滿足這樣要求的延時器卻很難實現(xiàn)。公開號為CN1797948A的中國發(fā)明專利申請公開了一種可編程異步觸發(fā)延時器，該延時器包括若干個T′觸發(fā)器，這些T′觸發(fā)器依次逐個連接，前一個T′觸發(fā)器的輸出端與后一個T′觸發(fā)器的CLK端相連接，第1個T′觸發(fā)器的CLK端接外部時鐘脈沖，最后一個T′觸發(fā)器的輸出端為延時信號輸出端。雖然該技術(shù)方案很好地實現(xiàn)了高精度或長時間的延時，但其仍不能解決在溫度變化大和電壓不穩(wěn)定情況下實現(xiàn)高穩(wěn)定性、高精度延時的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種具有高精度及高穩(wěn)定度的延時器。

為此，本發(fā)明提供的延時器包括一個由延遲單元串聯(lián)構(gòu)成的壓控延遲線，以及一個用于控制壓控延遲線電壓的延遲鎖相環(huán)電路。

由以上方案可見，本發(fā)明所采用的電路主體結(jié)構(gòu)由壓控延遲線(Voltage-Controlled?Delay?Line)，延遲鎖相環(huán)(Delay?Lock?Loop)組成，電原理框圖如圖1所示。其中，壓控延遲線是產(chǎn)生信號延遲的主要部件。通常采用反相邏輯門電路就可實現(xiàn)信號延時，但普通反相邏輯門卻很難實現(xiàn)穩(wěn)定、精確地延時。因此，本發(fā)明通過延遲鎖相環(huán)電路控制邏輯門電源電壓，從而達到精確控制邏輯門的延時時間的目的。

進一步的方案是，延遲鎖相環(huán)(PLL)電路由壓控振蕩器、可編程分頻器、頻控阻抗網(wǎng)絡(luò)、差分放大器和低通濾波器組成，上述各部分電路依次串聯(lián)構(gòu)成控制環(huán)路，壓控振蕩器采用了與壓控延遲線完全相同的延遲單元和結(jié)構(gòu)。壓控延遲線的控制電壓通過壓控振蕩器轉(zhuǎn)換為容易控制的頻率參數(shù)，再采用誤差反饋修正方式將頻率鎖定，從而鎖定壓控延遲線的控制電壓。同時在頻率反饋過程中引入了可編程分頻器，通過修改反饋頻率，方便控制壓控延時線的控制電壓。由于壓控振蕩器采用了與壓控延遲線完全相同的延遲單元和結(jié)構(gòu)，因此，工藝、溫度和電壓的變化對兩者的延遲單元具有相同的作用。而且，加載在壓控延遲線上的控制電壓也具有等同于加在配置于壓控振蕩器內(nèi)的延遲單元上的作用。這就為對工藝、溫度和電壓等波動引起的延時變化進行補償提供了契機。當工藝、溫度或電壓引起延遲單元的延遲時間增長時，壓控延時線的延時時間也將增長。而壓控振蕩器的輸出頻率會隨著延遲單元的延遲時間的增長而減小。隨著頻率的減小，頻控阻抗R_FREQ將增大，其輸出電壓V_FREQ相對于基準電壓V_REF上升，這必然會提高壓控振蕩器的控制電壓，也就是提高壓控延遲線的控制電壓。隨著壓控延遲線控制電壓的提高，其延遲時間將會縮短，從而修正了因工藝、溫度或電壓引起延遲時間的增長。當溫度等參數(shù)引起延遲時間減小時，將發(fā)生相反的情況，以增加延遲時間。正是將壓控振蕩器和壓控延遲線的結(jié)構(gòu)特性相同的特點和延遲鎖相環(huán)技術(shù)相結(jié)合，從而有效的消除了由于工藝、溫度和電壓變化引起的電路延遲時間的變化，從而保證了延時器的精度。

更進一步的方案是，延遲單元采用的是反相邏輯門，且壓控延遲線由反相邏輯門串聯(lián)構(gòu)成開環(huán)形式，壓控振蕩器由反相邏輯門串聯(lián)構(gòu)成閉環(huán)形式。同時，還設(shè)計了帶隙基準源，給延時鎖相環(huán)電路提供一個不受工藝、電壓和溫度影響的電壓基準，進一步提高了延時器的精確度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電原理圖；

圖3是壓控延遲線的原理示意圖；

圖4是延遲鎖相環(huán)的原理示意圖；

圖5是壓控振蕩器的原理示意圖；

圖6是頻控阻抗網(wǎng)絡(luò)的原理示意圖；

圖7是帶隙基準源的原理示意圖。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。

具體實施方式