[發明專利]時鐘比較器及其方法

在審

• 申請號: 202010101154.5
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN112448698A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 林嘉亮
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H03K3/013
• 分類號: H03K3/013;H03K5/22
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;鄭特強

一種時鐘比較器及其方法。時鐘比較器包括上側取樣閂鎖器、下側取樣閂鎖器及決策仲裁閂鎖器。上側取樣閂鎖器用以在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的和值的極性以輸出第一決策。下側取樣閂鎖器用以在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的差值的極性以輸出第二決策。以及，決策仲裁閂鎖器用以接收第一決策及第二決策，并且依據第一決策與第二決策之中的較早決定的任何一個以輸出最終決策。

技術領域

本公開涉及時鐘比較器，特別是涉及高速時鐘比較器及其方法。

背景技術

公眾所知悉的，現有的時鐘比較器用以接收電壓信號，并依據時鐘信號以輸出決策。在時鐘信號的邊緣，電壓信號的極性被檢測并以決策(decision)表示：如果極性為正，則決策為1，否則決策為0。決策需要在下一個時鐘信號的邊緣到達之前決定。時鐘比較器決定決策所需的時間取決于電壓信號的幅度在時鐘信號的邊緣的瞬間：幅度越大，決策可以決定得越快。

圖1為現有時鐘比較器的轉移特性(transfer characteristic)圖。參照圖1，將要被檢測的電壓信號指定為V_X(以下，簡稱為輸入電壓信號V_X)，將決定輸入電壓信號V_X的極性的決策所需的時間指定為τ(以下，簡稱為決定時間τ)，并將決定決策所需的時間指定為τ_M(以下，簡稱為容許時間(allowed time)τ_M)。輸入電壓信號V_X與決定時間τ之間的典型轉移特性如圖1所示。如果輸入電壓信號V_X0，則決策為1，但是只有在輸入電壓信號V_X高于閾值電壓V_M時，才可以在容許時間τ_M內做出決策，并且決定時間τ在輸入電壓信號V_X接近零時迅速上升。同樣地，如果輸入電壓信號V_X0，則決策為0，但只有在輸入電壓信號V_X低于閾值電壓-V_M時，才可以在容許時間τ_M內做出決策，并且決定時間τ在輸入電壓信號V_X接近零時迅速上升。如果|V_X|V_M，則時鐘比較器將無法在容許時間τ_M內決定決策。此問題稱為“亞穩態(metastability)”，并且可能會導致嚴重的錯誤。當時鐘信號的時鐘頻率較高時，亞穩態問題更加嚴重。例如，對于每秒250億位元(25Gigabit per second，每秒25千兆比特)的串行鏈結(serial link，串行鏈接)，數據的單位間隔為40皮秒(ps)，并且決策需要在40皮秒內決定。然而，電壓信號實際上通常很小，并且需要很長的時間才能決定。這是高速串行的連結接收器(high-speed serial link receiver)性能的重要限制因素。

處理亞穩態問題的系統及方法為現有的。但是，大多數現有處理亞穩態問題的系統及方法都是以檢測及/或校正亞穩態的誤差為基礎。

發明內容

依據一些實施例，時鐘比較器包括上側取樣閂鎖器、下側取樣閂鎖器及決策仲裁閂鎖器。上側取樣閂鎖器用以在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的和值的極性以輸出第一決策。下側取樣閂鎖器用以在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的差值的極性以輸出第二決策。以及，決策仲裁閂鎖器用以接收第一決策及第二決策，并且依據第一決策與第二決策之中的較早決定的任何一個以輸出最終決策。

依據一些實施例，時鐘比較方法包括：接收輸入電壓信號及時鐘信號；使用第一取樣閂鎖器，在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的和值的極性以決定第一決策；使用第二取樣閂鎖器，在時鐘信號的邊緣，依據檢測輸入電壓信號與偏移電壓的差值的極性以決定第二決策；以及，使用決策仲裁閂鎖器以接收第一決策及第二決策，并且依據第一決策與第二決策之中的較早決定的任何一個以輸出最終決策。

附圖說明

圖1為現有時鐘比較器的轉移特性圖。