[發(fā)明專利]一種可調(diào)非重疊時(shí)鐘發(fā)生方法及發(fā)生器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210003370.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN102412811A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張學(xué)敏;王衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K5/15
• 分類號(hào): H03K5/15;H03K3/017
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非重疊時(shí)鐘發(fā)生器，具體涉及一種可調(diào)非重疊時(shí)鐘發(fā)生方法及發(fā)生器。

背景技術(shù)

開關(guān)電容(SC)技術(shù)是CMOS超大規(guī)模集成電路中的熱點(diǎn)。開關(guān)電容電路不僅廣泛應(yīng)用于模擬信號(hào)處理(如濾波器、開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器和電壓比較器等)，還滲入到混合信號(hào)模塊(如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、∑-Δ調(diào)制器和采樣模擬結(jié)構(gòu))。而非重疊時(shí)鐘發(fā)生器則被用來控制電容充放電的開關(guān)，是開關(guān)電容電路的核心模塊之一。傳統(tǒng)的非重疊時(shí)鐘發(fā)生器設(shè)計(jì)一般采用與/或非門以及反相器鏈組成延時(shí)單元。盡管以往的研究者對(duì)非重疊時(shí)鐘發(fā)生器提出了不同的設(shè)計(jì)方法，但是其中的時(shí)鐘電路模塊大都獨(dú)立于輸入信號(hào)發(fā)生器，因此均只能算是整形電路。在這些電路中，定義非重疊時(shí)鐘對(duì)(clk1，clk2)屬性的參數(shù)，比如占空比、非重疊時(shí)間間隔Δτ[clk1，clk2]和上升/下降時(shí)間都依賴于延遲單元的構(gòu)成。一旦電路集成，這些參數(shù)將不能改變。此外，在此種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念范疇內(nèi)，由于延遲單元數(shù)目的限制，基礎(chǔ)電路只限于中到高頻率的應(yīng)用。有研究者提出適于低頻率應(yīng)用的電路設(shè)計(jì)，但所需的晶體管數(shù)達(dá)到上百個(gè)。有的研究者意識(shí)到了振蕩器與時(shí)鐘一體化的重要性，提出運(yùn)用數(shù)控振蕩器(DCO)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)從振蕩信號(hào)發(fā)生到非重疊時(shí)鐘產(chǎn)生的全過程。但是，為了控制非重疊時(shí)鐘對(duì)的屬性，采用了DCO、電平轉(zhuǎn)換器以及其它一些數(shù)字電路，使得電路結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)非重疊時(shí)鐘發(fā)生方法及發(fā)生器，其具有占空比可調(diào)、且頻率輸出范圍寬的特點(diǎn)。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種可調(diào)非重疊時(shí)鐘發(fā)生方法，振蕩電路產(chǎn)生的方波信號(hào)分別輸入到至少2路占空比調(diào)節(jié)電路中，每1路占空比調(diào)節(jié)電路在不同占空比控制信號(hào)的作用下實(shí)現(xiàn)方波信號(hào)的占空比調(diào)節(jié)，由此獲得至少2路具有不同占空比的輸出信號(hào)，這些具有不同占空比的輸出信號(hào)即為非重疊時(shí)鐘信號(hào)。

上述每1路占空比調(diào)節(jié)電路均由2個(gè)相互形成并聯(lián)的輸入反相器和控制反相器構(gòu)成；從輸入反相器輸入端輸入的方波信號(hào)在從控制反相器輸入的占空比控制信號(hào)的調(diào)節(jié)下，改變輸入反相器的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)輸入方波信號(hào)的占空比調(diào)節(jié)。

上述時(shí)鐘方法還包括在輸入反相器的輸出端上串接2個(gè)相互形成串聯(lián)的中間反相器和輸出反相器來改善占空比調(diào)節(jié)電路輸出信號(hào)波形的步驟。

上述振蕩電路主要由輸入控制電路和N級(jí)首尾相連的延時(shí)單元構(gòu)成，其中每1級(jí)延時(shí)單元包括相互形成串聯(lián)的傳輸門和振蕩反相器，上述N為等于或大于3的奇數(shù)；外部輸入的輸入電壓信號(hào)經(jīng)輸入控制電路調(diào)整后形成互補(bǔ)電壓信號(hào)，該互補(bǔ)電壓信號(hào)的電壓大小為電源的電壓與輸入電壓信號(hào)的電壓之差。上述輸入電壓信號(hào)與互補(bǔ)電壓信號(hào)分別送入每1級(jí)延時(shí)單元的傳輸門的2個(gè)控制端、讓所有的傳輸門在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)間轉(zhuǎn)換，并促使延時(shí)單元產(chǎn)生具有寬頻率可調(diào)諧范圍的方波信號(hào)。

本發(fā)明一種可調(diào)非重疊時(shí)鐘發(fā)生器，包括時(shí)鐘發(fā)生器本體。該時(shí)鐘發(fā)生器本體主要由振蕩電路和至少2路占空比可調(diào)電路組成；其中2路或2路以上的占空比可調(diào)電路相互并聯(lián)，且每1路占空比可調(diào)電路的輸入端均與振蕩電路的輸出端相連；每1路占空比可調(diào)電路上各帶有一占空比調(diào)節(jié)端，不同的占空比控制信號(hào)從不同的占空比可調(diào)電路進(jìn)入時(shí)鐘發(fā)生器本體中；占空比調(diào)節(jié)電路的輸出端形成時(shí)鐘發(fā)生器本體的輸出端。

上述方案中，每1路占空比調(diào)節(jié)電路均由2個(gè)相互形成并聯(lián)的輸入反相器和控制反相器構(gòu)成；其中輸入反相器的輸入端形成振蕩電路的輸入端，控制反相器的輸入端形成占空比調(diào)節(jié)端，輸入反相器與控制反相器的輸出端相連后形成該占空比調(diào)節(jié)電路的輸出端。

為了改善輸出信號(hào)的波形，上述每1路占空比調(diào)節(jié)電路還包括有2個(gè)相互形成串聯(lián)的中間反相器和輸出反相器；其中中間反相器的輸入端連接在輸入反相器和控制反相器的輸出端上，此時(shí)輸出反相器的輸出端形成該占空比調(diào)節(jié)電路的輸出端。

為了獲得互補(bǔ)信號(hào)，上述中間反相器的輸出端上還引出一路互補(bǔ)信號(hào)輸出端。

為了獲得寬頻率的調(diào)諧能力，上述振蕩電路主要由輸入控制電路和N級(jí)首尾相連的延時(shí)單元構(gòu)成，其中每1級(jí)延時(shí)單元包括相互形成串聯(lián)的傳輸門電路和振蕩反相器，上述N為等于或大于3的奇數(shù)；外部輸入的輸入電壓信號(hào)在進(jìn)入時(shí)鐘發(fā)生器本體之后立即分為2路，其中1路直接接入每1級(jí)延時(shí)單元傳輸門的1個(gè)控制端，另一路經(jīng)過輸入控制電路后接入每1級(jí)延時(shí)單元傳輸門的另1個(gè)控制端；最后一級(jí)延時(shí)單元的振蕩反相器的輸出端分為2路，1路作為反饋端連接至第一級(jí)延時(shí)單元的的輸入端，另1路則形成振蕩電路的輸出端。