專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)輸入的建立/保持時(shí)間改良機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種數(shù)字電路，尤指一種具有動(dòng)態(tài)調(diào)整建立/保持時(shí)間功能的數(shù)據(jù)取樣電路。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)取樣電路(sampling circuit)在數(shù)字電路技術(shù)中被廣泛的使用。在數(shù)據(jù)取樣電路中，數(shù)據(jù)信號(hào)的狀態(tài)(高電位或低電位)在與時(shí)鐘信號(hào)一致的周期性時(shí)間點(diǎn)被擷取。請(qǐng)參閱圖1，是一典型數(shù)據(jù)取樣電路10的示意圖。該電路10中，一輸入信號(hào)(DATA)14經(jīng)由兩個(gè)信號(hào)路徑DATAPATH1及DATAPATH2被傳遞處理。信號(hào)路徑DATAPATH1包含有兩個(gè)反相緩沖器42及46，可產(chǎn)生一內(nèi)部信號(hào)(DATA1)26。信號(hào)路徑DATAPATH2包含有兩個(gè)反相緩沖器54及58，可產(chǎn)生一內(nèi)部信號(hào)(DATA2)30。由于反相緩沖器的使用，輸入信號(hào)DATA 14只需驅(qū)動(dòng)各路徑第一個(gè)反相緩沖器42、54的電感性負(fù)載，即可經(jīng)由很短的路徑輸入到各緩沖器中。緩存器REG150及REG2 62是基于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 66用以對(duì)DATA1 26及DATA2 30進(jìn)行周期性取樣。緩存器REG1 50于時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的上升緣(rising edge)對(duì)DATA1 26進(jìn)行取樣，產(chǎn)生一取樣輸出信號(hào)DATA_OUT1 34。相反的，緩存器REG2 62于時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的下降緣(falling edge)對(duì)DATA2 30進(jìn)行取樣，產(chǎn)生一取樣輸出信號(hào)DATA_OUT2 38。
該取樣電路10的時(shí)序表現(xiàn)如圖所示。其中，內(nèi)部信號(hào)DATA1 26與DATA2 30隨輸入信號(hào)DATA 14而變化。取樣輸出信號(hào)DATA_OUT1 34與DATA_OUT2 38則分別隨內(nèi)部信號(hào)DATA1 26與DATA2 30而變化。但輸出取樣信號(hào)DATA_OUT1 34是于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的上升緣變化，而DATA_OUT2 38則于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的下降緣變化。幾處重要的時(shí)序點(diǎn)分別標(biāo)示為70、72、74及78。為了使取樣緩存器REG1 50及REG2 62能正確的對(duì)輸入信號(hào)DATA 14進(jìn)行取樣，輸入信號(hào)DATA 14必須在時(shí)鐘信號(hào)CLK 66取樣緣(sampling edge)位置的前后維持一時(shí)間區(qū)間為固定值。此一取樣區(qū)間(sampling window)一般是由信號(hào)的建立及保持區(qū)間(setup and hold window)所定義。亦即，輸入信號(hào)DATA 14必須在時(shí)鐘信號(hào)CLK 66取樣緣的前一段時(shí)間建立，并且需在時(shí)鐘信號(hào)CLK 66之后保持一段時(shí)間，以確保其狀態(tài)可被正確取樣。在本例中，該數(shù)據(jù)在上升緣的建立時(shí)間tsr70及該數(shù)據(jù)于時(shí)鐘信號(hào)上升緣的保持時(shí)間thr74，是為上升緣取樣由輸入信號(hào)DATA 14產(chǎn)生輸出取樣信號(hào)DATA_OUT1 34的臨介參數(shù)(critical parameter)。同樣的，該數(shù)據(jù)在下降緣的建立時(shí)間tsf72及該數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)下降緣的保持時(shí)間thf78，是為下降緣取樣由輸入信號(hào)DATA 14產(chǎn)生輸出取樣信號(hào)DATA_OUT2 38的臨介參數(shù)。
在多數(shù)的情況中，輸入信號(hào)DATA 14并未能與系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 66完美的同步。故而輸入信號(hào)DATA 14信號(hào)緣變化發(fā)生的時(shí)序位置將可能非常接近時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的取樣緣(上升或下降)。其中所標(biāo)示的建立及保持時(shí)間70、72、74及78可能會(huì)違反標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步造成數(shù)據(jù)取樣錯(cuò)誤。另一點(diǎn)需注意的是反相緩沖器42、46、54及58會(huì)在輸入信號(hào)DATA 14與內(nèi)部信號(hào)DATA1 26及DATA230之間產(chǎn)生固定的延遲。故原本可利用反相緩沖器42、46、54及58的幫助使信號(hào)狀態(tài)保持較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足取樣緣的建立/保持時(shí)間的方式，在輸入信號(hào)DATA 14的信號(hào)緣于時(shí)鐘信號(hào)CLK 66的相對(duì)位置改變時(shí)將會(huì)失去作用。因此動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)字取樣電路的建立及保持時(shí)間的方法即為本發(fā)明的主要目的。
數(shù)個(gè)關(guān)于輸入緩沖及數(shù)據(jù)路徑的先前技術(shù)的發(fā)明。美國(guó)專(zhuān)利US6,411,150中Williams揭露一種具有可動(dòng)態(tài)控制切換臨界值的輸入緩沖器。一緩存器用以?xún)?chǔ)存輸入緩沖器的可程序狀態(tài)。利用開(kāi)關(guān)控制緩沖電路的切換臨界值。該開(kāi)關(guān)系基于緩存器的狀態(tài)而為致能或禁能。美國(guó)專(zhuān)利US 5,506,534中Guo等人揭露一種可調(diào)延遲的延遲電路。利用MOS晶體管做為高電阻值的電阻器使用，令MOS晶體管導(dǎo)通或關(guān)閉來(lái)調(diào)整延遲。美國(guó)專(zhuān)利US 6,650,190中Jordon等人揭露一種具有延遲調(diào)整組件的環(huán)型振蕩器電路。提供一精細(xì)升壓信號(hào)至各延遲單元，利用MOS負(fù)載裝置的閘極電壓來(lái)調(diào)整延遲。美國(guó)專(zhuān)利US 4,618,788中Backes等人揭露一種集成電路裝置的可調(diào)延遲電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種高效率數(shù)字取樣電路。
本發(fā)明的次要目的，在于提供一種增進(jìn)數(shù)字取樣效能的方法。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種動(dòng)態(tài)調(diào)整反相緩沖器切換臨界值的方法，可用以增進(jìn)數(shù)字取樣電路的建立和保持效能者。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種最佳化數(shù)字信號(hào)的建立和保持效能的方法。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種具有可動(dòng)態(tài)調(diào)整建立和保持時(shí)間的數(shù)字取樣電路。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種電路，其建立和保持時(shí)間是利用取樣數(shù)據(jù)的回饋而動(dòng)態(tài)調(diào)整反相緩器的切換臨界值達(dá)到最佳化者。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種取樣數(shù)字輸入信號(hào)的方法。該方法包含有下列步驟，取樣一經(jīng)由一第一數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入信號(hào)。該取樣動(dòng)作是于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣進(jìn)行。一第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值將被更新。該經(jīng)過(guò)該第二數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入信號(hào)傳遞被取樣。該取樣動(dòng)作是于該系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣進(jìn)行。該第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值將被更新。
本發(fā)明尚提供一種數(shù)字取樣裝置。該裝置包含有一第一數(shù)字緩沖，具有一輸入端、一輸出端及多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器具有一可調(diào)的切換臨界值。一第一取樣緩存器是用以于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣產(chǎn)生該第一數(shù)字緩沖器輸出的一第一取樣信號(hào)。一第二數(shù)字緩沖，具有一輸入端、一輸出端及多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器具有一可調(diào)的切換臨界值。第一及第二數(shù)字緩沖器的輸入端輸入相同的信號(hào)。一第二取樣緩存器是用以于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣產(chǎn)生該第二數(shù)字緩沖的一第二取樣信號(hào)。該第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第二取樣信號(hào)而調(diào)整。該第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第一取樣信號(hào)而調(diào)整。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)取樣一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)路徑；圖2是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例取樣一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)路徑結(jié)構(gòu)；圖3是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例取樣一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的方法；圖4是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的具有可調(diào)切換臨界值的反相緩器；圖5A及圖5B是本發(fā)明反相緩沖器的可調(diào)切換臨界值功能；圖6是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例取樣一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)路徑結(jié)構(gòu)；圖7A、圖7B及圖7C是分別為本發(fā)明第四、第五及第六較佳實(shí)施例顯示各式具有可調(diào)切換臨界值的反相緩沖器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的較佳實(shí)施例揭露一種增進(jìn)數(shù)字取樣電路效能的方法、一種利用回饋機(jī)制動(dòng)態(tài)調(diào)整建立/保持時(shí)間的取樣電路及一種具有動(dòng)態(tài)可調(diào)切換臨界值的反相緩沖器。熟習(xí)該項(xiàng)技藝者將可了解本發(fā)明可在不偏離其范圍的情況下被應(yīng)用及延伸。
請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的示意圖。本發(fā)明中數(shù)個(gè)重要的特征將于下述說(shuō)明及討論。一數(shù)據(jù)取樣電路100以示意圖的方式顯示于圖中。該電路100的時(shí)序表現(xiàn)亦以時(shí)序圖的方式顯示。該數(shù)據(jù)取樣電路100包含有兩個(gè)數(shù)據(jù)路徑，即DATAPATH1及DATAPATH2用以緩沖數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114。緩存器REG1 150及REG2 162是分別用以于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 166的上升緣及下降緣取樣數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114。該電路100包含數(shù)個(gè)本發(fā)明獨(dú)有的特征，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)可提供重大的改良及優(yōu)點(diǎn)。首先，數(shù)據(jù)路徑DATAPATH1中的反相緩沖器142及146與DATAPATH2中的反相緩沖器154及158具有可調(diào)的切換臨界值，在圖中以有箭頭穿過(guò)的反相器表示。其次，取樣數(shù)據(jù)值DATA_OUT1 134及DATA_OUT2 138是用以控制反相緩沖器142、146、154及158切換臨界值調(diào)整的機(jī)制。再者，上升緣取樣的輸出DATA_OUT1 134是回饋到數(shù)據(jù)路徑DATAPATH2，用以產(chǎn)生下降緣取樣所需的輸入數(shù)據(jù)DATA2 130，而下降緣取樣的輸出DATA_OUT2 138是回饋到數(shù)據(jù)路徑DATAPATH1，用以產(chǎn)生上升緣取樣所需的輸入數(shù)據(jù)DATA1126。
該電路100包含有一第一數(shù)字緩沖器142及146，其輸入端連接數(shù)據(jù)DATA輸入端114，其輸出端可輸出數(shù)據(jù)DATA1 126。該第一數(shù)字緩沖包含有多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器。在此實(shí)施例中，使用兩個(gè)數(shù)字反相器142及146。各數(shù)字反相器142及146分別具有一可調(diào)切換臨界值。一第一取樣緩存器REG1 150是用以于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 166的上升緣取樣該第一數(shù)字緩沖器的輸出數(shù)據(jù)DATA1 126，產(chǎn)生一第一取樣數(shù)據(jù)DATA_OUT1134。一第二數(shù)字緩沖器154及158具有輸入DATA 114的輸入端及輸出DATA2 130的輸出端，包含有復(fù)數(shù)字串聯(lián)的數(shù)字反相器154及158，各反相器具有可調(diào)切換臨界值。第一及第二數(shù)字緩沖的輸入端輸入相同的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114。一第二取樣緩存器REG2 162是用以于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 166的下降緣取樣該第二數(shù)字緩沖器輸出的DATA2 130，產(chǎn)生一第二取樣數(shù)據(jù)DATA_OUT2 138。該第一數(shù)字緩沖器142及146是基于該第二取樣資料DATA_OUT2 138而調(diào)整其切換臨界值。該第二數(shù)字緩沖器154及158是基于該第一取樣資料DATA_OUT1 134而調(diào)整其切換臨界值。該緩存器REG1 150及REG2 162是包含資料正反器(flip-flop)或D型正反器(DFF)為較佳。
在本發(fā)明中，反相緩沖器142、146、154及158是于低切換臨界值及高切換臨界值等兩個(gè)狀態(tài)下作業(yè)。反相緩沖器的切換臨界值是定義為可使一反相器的輸出狀態(tài)由高電位變成低電位或由低電位變?yōu)楦唠娢坏闹绷麟妷褐怠．?dāng)輸入電壓低于切換臨界值時(shí)，該反相器的輸出是由一PMOS晶體管驅(qū)動(dòng)至高電位供應(yīng)值(VCC)。當(dāng)輸入電壓高于切換臨界值時(shí)，該反相器的輸出是由一NMOS晶體管驅(qū)動(dòng)至低電位供應(yīng)值(VSS)。當(dāng)輸入電壓等于切換臨界值時(shí)，則該反相器的輸出將位于VCC與VSS之間。
在現(xiàn)有技術(shù)中，其反相緩沖器的切換臨界值是為一固定的特征值，主要是與NMOS及PMOS晶體管的相對(duì)大小有關(guān)。舉例而言，若兩個(gè)晶體管都具有最小的閘極長(zhǎng)度(即以最小寬度的多晶硅線(xiàn)通過(guò)晶體管的作業(yè)區(qū))，則其切換臨界值是由晶體管的相對(duì)寬度所建立。由于CMOS技術(shù)的不同，NMOS和PMOS晶體管的相對(duì)跨導(dǎo)(transconductance)也可能不同。然而，若NMOS及PMOS晶體管是以相反但近似的方式運(yùn)作，且具有相等的寬度，則該反相器的切換臨界值將被設(shè)定為供應(yīng)電壓的中間值VSWTH＝(VCC-VSS)/2在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示的反相緩沖器42、46、54及58，其切換臨界值是為一定值。在本發(fā)明如圖2所示的實(shí)施例中，則反相緩沖器142、146、154及158的切換臨界值并非固定的。且，其切換臨界值是可被動(dòng)態(tài)控制。本發(fā)明的電路100是利用改變各反相緩沖器中反相器序列的NMOS及PMOS裝置的有效寬度而動(dòng)態(tài)改變其切換臨界值。該新型式反相緩沖器結(jié)構(gòu)臨界值的可調(diào)性是顯示于圖4中，并于本說(shuō)明書(shū)稍后的部分加以說(shuō)明。
如上所述，該數(shù)字取樣電路100回饋其取樣輸出DATA_OUT1 134及DATA_OUT2 138至輸入的數(shù)據(jù)路徑DATAPATH1及DATAPATH2，分別用以控制反相緩沖器142、146、154及158的切換臨界值。各數(shù)據(jù)路徑的切換臨界值經(jīng)由取樣資料的控制所調(diào)整狀況是顯示于表1中。

表1數(shù)據(jù)路徑切換臨界值與取樣數(shù)據(jù)的關(guān)系。
利用表1所建立的規(guī)則，本發(fā)明提供反相緩沖器切換臨界值的回饋控制，以增加該電路100的建立和保持能力。
本發(fā)明的時(shí)序表現(xiàn)是顯示于圖2中。輸入數(shù)據(jù)DATA 114是如圖所示，于一時(shí)間區(qū)間中在低電位狀態(tài)及高電位狀態(tài)之間變化。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 166則為一周期性信號(hào)，其與數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 166的關(guān)系，是同步但具有一偏移量。數(shù)據(jù)信號(hào)DATA1 126及DATA2 130各代表數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114的一種緩沖版本。然而，在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)信號(hào)DATA1 126及DATA2 130實(shí)質(zhì)上會(huì)因該動(dòng)態(tài)的切換臨界值而有所不同。
時(shí)序圖部分是該電路100時(shí)序表現(xiàn)的范例，并將于以下進(jìn)行描述。首先，數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114位于低電位狀態(tài)，并保持相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。故DATA_OUT1 134及DATA_OUT2 138兩者皆位于0的狀態(tài)。根據(jù)表1的規(guī)則，則數(shù)據(jù)路徑DATAPATH1的緩沖器將被偏壓至一低切換臨界值。在本實(shí)施例中，各數(shù)據(jù)路徑分別包含有兩個(gè)反相緩沖器。舉例而言，要使數(shù)據(jù)路徑DATAPATH1的切換臨界值為低電位，可令第一個(gè)反相緩沖器142的切換臨界值為低電位，而第二個(gè)反相緩沖器146的切換臨界值則為高電位。以類(lèi)似的方式，令第一個(gè)反相緩沖器154的切換臨界值為低電位，而第二個(gè)反相緩沖器的切換臨界值為高電位時(shí)，則數(shù)據(jù)路徑DATAPATH2可被偏壓至一低切換臨界值。
之后，數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 114由低電位轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢?。?shù)據(jù)信號(hào)DATA1126及DATA2 130亦因此由低電位轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢弧Ｓ捎赩SWTH是為低電位，故數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 1126及DATA2 130的改變將會(huì)比VSWTH為固定的供應(yīng)電壓中間值的狀態(tài)要快。于圖中，VSWTH為固定值時(shí)，其數(shù)據(jù)信號(hào)DATA1 126及DATA2 130的時(shí)序表現(xiàn)是以虛線(xiàn)表示，而可動(dòng)態(tài)調(diào)整VSWTH值的實(shí)際時(shí)序表現(xiàn)則以實(shí)線(xiàn)表示。由圖標(biāo)可知，輸入數(shù)據(jù)DATA 114的第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)因切換臨界值調(diào)整的效應(yīng)，造成在緩存器REG1 150及REG2162處較快的變換到高電位狀態(tài)。此效應(yīng)的另一個(gè)描述方式，即先前的狀態(tài)(低電位)相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 166被縮短，或者說(shuō)新的狀態(tài)(高電位)被加長(zhǎng)。利用加長(zhǎng)或縮短輸入信號(hào)前一狀態(tài)或新的狀態(tài)相對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)166的長(zhǎng)度，本發(fā)明可有效增進(jìn)電路100的建立和保持能力。此效應(yīng)對(duì)于輸入數(shù)據(jù)DATA 114后續(xù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的效果將于后續(xù)描述。
輸入數(shù)據(jù)DATA 114在接下來(lái)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)由高電位改變?yōu)榈碗娢?。在此一轉(zhuǎn)換中，DATA_OUT1 134及DATA_OUT2 138皆為高電位狀態(tài)，故各數(shù)據(jù)路徑的VSWTH皆被偏壓為高電位。則DATA1 126在標(biāo)示為180的轉(zhuǎn)換點(diǎn)比其VSWTH為供應(yīng)電壓的中間值時(shí)較快地由高電位變?yōu)榈碗娢?。輸入?shù)據(jù)DATA 114的轉(zhuǎn)換造成DATA1的轉(zhuǎn)換點(diǎn)180發(fā)生于非常接近時(shí)鐘信號(hào)CLK 166的下一個(gè)上升緣的位置。若無(wú)VSWTH的動(dòng)態(tài)調(diào)整，則上升緣數(shù)據(jù)的建立時(shí)間tsr將會(huì)不足。動(dòng)態(tài)調(diào)整其VSWTH，則tsr可符合需求。
在接下來(lái)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，輸入數(shù)據(jù)DATA 114由低電位轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢?，?dǎo)致DATA2 130于標(biāo)示為188的轉(zhuǎn)換點(diǎn)由低電位轉(zhuǎn)變至高電位。在轉(zhuǎn)換點(diǎn)之前，DATA_OUT1為低電位狀態(tài)，故數(shù)據(jù)路徑DATAPATH2的VSWTH為低電位。因此，DATA2 130較快地由低電位轉(zhuǎn)變到高電位。此例中，輸入數(shù)據(jù)DATA 114的轉(zhuǎn)換點(diǎn)發(fā)生于非常接近時(shí)鐘信號(hào)166下降緣的位置。若無(wú)VSWTH的動(dòng)態(tài)調(diào)整，則下降緣數(shù)據(jù)的建立時(shí)間tsf將會(huì)不足。動(dòng)態(tài)調(diào)整其VSWTH，則tsf可符合需求。
在標(biāo)示191處，輸入數(shù)據(jù)DATA 114于短暫的低電位狀態(tài)后轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢?。此時(shí)DATA_OUT2于高電位狀態(tài)，故其VSWTH為高電位。則DATA1126于標(biāo)示191處的轉(zhuǎn)換緣將被延遲。原本在固定臨界值狀態(tài)下會(huì)太短的上升緣數(shù)據(jù)保持時(shí)間thr190將可達(dá)到需求值。在標(biāo)示193處，輸入數(shù)據(jù)114于一短暫高電位狀態(tài)后轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢弧ATA_OUT1為低電位，故其VSWTH為低電位。則DATA2 130于標(biāo)示193處的轉(zhuǎn)換緣將被延遲。原本在固定臨界值狀態(tài)下會(huì)太短的下降緣數(shù)據(jù)保持時(shí)間thf190將可達(dá)到需求值。
請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例。該第二較佳實(shí)施例顯示本發(fā)明數(shù)字取樣的一般性方法。首先，在系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣取樣一經(jīng)由一第一數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入，如步驟210。其次，基于該第一數(shù)字緩沖器的取樣結(jié)果，調(diào)整一第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值，如步驟220。第三，在系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣取樣經(jīng)由該第二數(shù)字緩沖器處理的相同的數(shù)字輸入，如步驟230。第四，基于第二數(shù)字緩沖器的取樣結(jié)果，調(diào)整該第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值，如步驟240。重復(fù)整個(gè)流程，使各數(shù)字緩沖器的切換臨界值可不斷基于其相對(duì)信號(hào)路徑的最新取樣結(jié)果而進(jìn)行更新。
請(qǐng)參閱圖4，是本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例。圖中顯示本發(fā)明反相緩沖器300的一較佳實(shí)施例。另外尚有其它反相緩沖器的較佳實(shí)施例顯示于圖7A、圖7B及圖7C中。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4，該反相緩沖器300是包含有一具有一上供應(yīng)端UT 344及一下供應(yīng)端LT 348的CMOS反相器313。其中，該CMOS反相器313包含有一N通道晶體管N1 316及一P通道晶體管P1 312，其汲極共連接而形成其輸出端OUT 340，閘極則共連接而形成其輸入端IN 336。P通道晶體管312的源極為反相器的上供應(yīng)端UT344。N通道晶體管316的源極為反相器的下供應(yīng)端LT 348。第一及第二P通道晶體管P2 320及P3 324分別可切換連接于該CMOS反相器的上供端UT 344與一上供應(yīng)電壓VCC 304之間。第一及第二N通道晶體管N2 328及N3 332分別可切換連接于該CMOS反相器的下供端LT 348與一下供應(yīng)電壓VSS 308之間。第一N通道晶體管N2328與第一P通道晶體管P2320的閘極分別連接至一相同的控制信號(hào)CNTL 352。第二N通道晶體管N3 332與第一P通道晶體管P3 324的閘極分別連接至一相同的控制信號(hào)CNTLB 356。
其中，第二P通道晶體管P2 320的寬度遠(yuǎn)大于第二P通道晶體管P3324。同樣的，第一N通道晶體管N2 328的寬度遠(yuǎn)大于第二N通道晶體管N3 332。第一N信道及P信道晶體管N2及P2的寬度是以大于第二N信道及P信道晶體管N3及P3的100倍為較佳。另一較佳的情形為N2及P2約大于N1及P1的10倍寬，而N1及P1約大于N3及P3的10倍寬。這些比例將會(huì)因N信道及P信道晶體管的設(shè)計(jì)及裝置的特征表現(xiàn)而有所不同。另外，控制信號(hào)CNTL 352及CNTLB 356之間的關(guān)系為CNTL恒與CNTLB相反。在此條件的下，每個(gè)給定的時(shí)間點(diǎn)，其狀態(tài)為CNTL為高電位(VCC)而CNTLB為低電位(VSS)或CNTL為低電位(VSS)而CNTLB為高電位(VCC)。最后，在本發(fā)明中，控制信號(hào)CNTL及CNTLB是可因取樣電路中反相緩沖器的配置因素而連接到信號(hào)DATA_OUT1、DATA_OUT1B、DATA_OUT2或DATA_OUT2B的中的任一個(gè)。此一特征將于圖6中詳述。
請(qǐng)參閱圖7、圖7B及圖7C，是分別為本發(fā)明第四、第五及第六較佳實(shí)施例具有可調(diào)切換臨界值的反相緩沖器。在圖4所示實(shí)施例中，該反相器313是位于P信道裝置P2320及P3324與N信道裝置N2328及N3332之間。然而，圖7所示實(shí)施例450中，反相晶體管對(duì)P1 452及N1 462是分開(kāi)設(shè)置?？勺冮L(zhǎng)度的P通道晶體管P2 454及P3 456是設(shè)置于P1 452與N1 462之間?？勺冮L(zhǎng)度的N通道晶體管N2 464及N3 466是設(shè)于N1 462的下。請(qǐng)參閱圖7B，在第五較佳實(shí)施例480中，反相對(duì)P1 482及N1 492是由P通道可變長(zhǎng)度對(duì)P2 484及P3 486與N通道可變長(zhǎng)度對(duì)N2 494及N3 496所分隔。請(qǐng)參閱圖7C，在第六較佳實(shí)施例510中，反相對(duì)P1 516及N1 526是由N通道可變長(zhǎng)度對(duì)N2 522及N3 524所分隔。P通道可變長(zhǎng)度對(duì)P2 512及P3 514是位于P1 516的上。
請(qǐng)參閱圖5A及圖5B，是本發(fā)明反相緩沖器的切換臨界值表現(xiàn)示意圖。請(qǐng)參閱圖5A，圖中顯示控制信號(hào)CNTL 352為低電位(VSS)而CNTLB356為高電位(VCC)時(shí)的狀況。在此條件下，第一P通道晶體管P2 320為導(dǎo)通(ON)，第二P通道晶體管P3 324為斷路(OFF)，第一N通道晶體管N2 328為斷路(OFF)，而第二N通道晶體管N3 332則為導(dǎo)通(ON)。此時(shí)，電流370由VCC 304經(jīng)P2 320、反相器P1 312及N1 316與N3 332至VSS308。P通道晶體管P1 312及P2 320的有效晶體管寬度為10。N通道晶體管N1 316及N3 332的有效晶體管寬度為1。因此，該反相緩沖器的效能將傾向P信道裝置。在此效應(yīng)下，其切換臨界值為高電位(HIGH)或大于供應(yīng)電壓的中間值。
請(qǐng)參閱圖5B，圖中顯示控制信號(hào)CNTLB 356為低電位(VSS)及CNTL352為高電位(VCC)時(shí)的狀況。在此條件下，第一P通道晶體管P2 320為斷路(OFF)，第二P通道晶體管P3 324為導(dǎo)通(ON)，第一N通道晶體管N2 328為導(dǎo)通(ON)，而第二N通道晶體管N3 332則為斷路(OFF)。此時(shí)，電流375由VCC 304經(jīng)由P3 324、反相器P1 312及N1 316與N2 328至VSS 308。P通道晶體管P1 312及P3 324的有效晶體管寬度為1。N通道晶體管N1 316及N2 328的有效晶體管寬度為10。因此，該反相緩沖器的效能將傾向N信道裝置。在此效應(yīng)下，其切換臨界值為低電位(LOW)或小于供應(yīng)電壓的中間值。
請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例400另一方式的示意圖。圖中清楚描述反相緩沖器的細(xì)節(jié)及反相緩沖器與取樣輸出間的關(guān)系。輸入數(shù)據(jù)474經(jīng)上方包含有兩個(gè)反相器I1 412及I2 416的數(shù)據(jù)路徑處理后產(chǎn)生data1 478。輸入數(shù)據(jù)DATA 474亦經(jīng)由下方包含有兩個(gè)反相器I3 428及I4432的數(shù)據(jù)路徑處理后產(chǎn)生data2 486。各反相器分別由第一及第二p通道晶體管供應(yīng)電位VCC 404及由第一及第二N通道晶體管供應(yīng)電位VSS408，以形成如圖4所示的可調(diào)切換臨界值的反相緩沖器。data1信號(hào)478經(jīng)緩存器REG1 420于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 466的上升緣取樣后，產(chǎn)生DATA_OUT1信號(hào)480。data2信號(hào)486經(jīng)緩存器REG2 436于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK 466的下降緣取樣后，產(chǎn)生DATA_OUT2信號(hào)488。
DATA_OUT1信號(hào)480連接至一反相器I6 440，用以產(chǎn)生一反相信號(hào)DOUT1B 482。DATA_OUT2信號(hào)488連接至一反相器I5 424，用以產(chǎn)生一反相信號(hào)DOUT2B 490。DATA_OUT1 480及DOUT1B 482連接至data2486信號(hào)路徑的反相緩沖器。DATA_OUT2 488及DOUT2B 490連接至data1 478信號(hào)路徑的反相緩沖器。在data1信號(hào)路徑中，第一個(gè)反相緩沖器包含有反相器I1 412，且DOUT2B 490連接至第一組N信道及P信道晶體管，DATA_OUT2 488連接至第二組N信道及P信道晶體管。第二個(gè)反相緩沖器包含有反相器I2 416，且DATA_OUT2及DOUT2B信號(hào)以相反的方式連接。相似的，在data2信號(hào)路徑中，第一個(gè)反相緩沖器包含有反相器I3 428，且DOUT1B 482連接至第一組N信道及P信道晶體管，DATA_OUT1 480連接至第二組N信道及P信道晶體管。第二個(gè)反相緩沖器包含有反相器I4 432，且DATA_OUT1及DOUT1B信號(hào)以相反的方式連接。
以下摘要說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明完成一高效率的數(shù)字取樣電路。本發(fā)明提供一可增進(jìn)數(shù)字取樣效能的方法。本發(fā)明利用動(dòng)態(tài)調(diào)整反相緩沖器的切換臨界值的方法而可增進(jìn)數(shù)字取樣電路的建立及保持效能。
如上述各實(shí)施例所示，本發(fā)明所提供新穎的方法及裝置是有別于習(xí)知技術(shù)而為較佳且可大量制造者。
雖然本發(fā)明已參照較佳的實(shí)施例加以顯示及說(shuō)明，但熟習(xí)該項(xiàng)技藝者將可了解其于形式及細(xì)節(jié)上的各式變化，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的精神與范圍的中。
權(quán)利要求
1.一種取樣一數(shù)字輸入信號(hào)的方法，其特征在于該方法包含取樣一經(jīng)由一第一數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入，該取樣動(dòng)作是于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣進(jìn)行；更新一第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值；取樣該經(jīng)由該第二數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入，該取樣動(dòng)作是于該系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣進(jìn)行；及更新該第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若該第二取樣為低電位狀態(tài)，該第一切換臨界值是設(shè)定為一低電位準(zhǔn)位；若該第二取樣為高電位狀態(tài)，則該第一切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若該第一取樣為低電位狀態(tài)，該第二切換臨界值是設(shè)定為低電位準(zhǔn)位；若該第一取樣為高電位狀態(tài)，則該第二切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述該第一及第二數(shù)字緩沖器各包含有一第一P通道晶體管；一第一N通道晶體管；一對(duì)汲極與源極共連接的P通道晶體管；及一對(duì)汲極與源極共連接的N通道晶體管；其中該第一P通道晶體管、第一N信道晶體管、P信道晶體管對(duì)及N信道晶體管對(duì)是串聯(lián)連接于一上供應(yīng)電壓與一下供應(yīng)電壓之間；其中第一P信道及N信道晶體管的閘極是連接至相同的輸入信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)中的一N信道晶體管及該P(yáng)信道晶體管對(duì)中的一P通道晶體管的閘極是連接至一控制信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)的另一N信道晶體管與該P(yáng)信道晶體管對(duì)的另一P通道晶體管的閘極是連接至該控制信號(hào)的一反相信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述該上供應(yīng)電壓是為一電源供應(yīng)器；該下供應(yīng)電壓是為一集成電路裝置的接地參考點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述該P(yáng)通道晶體管對(duì)中的各P通道晶體管的有效寬度是不相等。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述該N通道晶體管對(duì)中的各N通道晶體管的有效寬度是不相等。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述各步驟的取樣動(dòng)作是以正反器執(zhí)行。
9.一種數(shù)字取樣裝置，其特征在于包含有一第一數(shù)字緩沖器，具有一輸入端及一輸出端，并包含有多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器分別具有一可調(diào)的切換臨界值；一第一取樣緩存器，可于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣對(duì)該第一數(shù)字緩沖器的輸出進(jìn)行取樣，產(chǎn)生一第一取樣；一第二數(shù)字緩沖器，具有一輸入端及一輸出端，并包含有多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器分別具有一可調(diào)的切換臨界值；其中該第一及第二數(shù)字緩沖器輸入相同的信號(hào)；及一第二取樣緩存器，可于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣對(duì)該第二數(shù)字緩沖器的輸出進(jìn)行取，產(chǎn)生一第二取樣；其中該第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第二取樣而調(diào)整；該第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第一取樣而調(diào)整。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，若該第二取樣為低電位狀態(tài)，該第一切換臨界值是設(shè)定為一低電位準(zhǔn)位；若該第二取樣為高電位狀態(tài)，則該第一切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，若該第一取樣為低電位狀態(tài)，該第二切換臨界值是設(shè)定為一低電位準(zhǔn)位；若該第一取樣為高電位狀態(tài)，則該第二切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述該第一及第二數(shù)字緩沖器分別包含有一第一P通道晶體管；一第一N通道晶體管；一對(duì)汲極與源極共連接的P通道晶體管；及一對(duì)汲極與源極共連接的N通道晶體管；其中該第一P通道晶體管、第一N信道晶體管、P信道晶體管對(duì)及N信道晶體管對(duì)是串聯(lián)連接于一上供應(yīng)電壓與一下供應(yīng)電壓之間；其中第一P信道及N信道晶體管的閘極是連接至相同的輸入信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)中的一N信道晶體管及該P(yáng)信道晶體管對(duì)中的一P通道晶體管的閘極是連接至一控制信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)的另一N信道晶體管與該P(yáng)信道晶體管對(duì)的另一P通道晶體管的閘極是連接至該控制信號(hào)的一反相信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述該上供應(yīng)電壓是為一電源供應(yīng)器；該下供應(yīng)電壓是為一集成電路裝置的接地參考點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述該P(yáng)信道晶體管對(duì)中的各P通道晶體管的有效寬度是不相等。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述該N信道晶體管對(duì)中的各N通道晶體管的有效寬度是不相等。
16.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，尚包含有一用以由該第一取樣產(chǎn)生其反相信號(hào)的反相器；及一用以由該第二取樣產(chǎn)生其反相信號(hào)的反相器。
17.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，各取樣緩存器是分別包含有正反器。
18.一種數(shù)字取樣裝置，其特征在于包含有一第一數(shù)字緩沖器，具有一輸入端及一輸出端，并包含有多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器分別具有一可調(diào)的切換臨界值；一第一取樣緩存器，于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣對(duì)該第一數(shù)字緩沖器的輸出進(jìn)行取樣，產(chǎn)生一第一取樣；一第二數(shù)字緩沖器，具有一輸入端及一輸出端，并包含有多數(shù)個(gè)串聯(lián)的數(shù)字反相器，各數(shù)字反相器分別具有一可調(diào)的切換臨界值；其中該第一及第二數(shù)字緩沖器輸入相同的信號(hào)；其中該第一及第二數(shù)字緩沖器分別包含有一第一P通道晶體管；一第一N通道晶體管；一對(duì)汲極與源極共連接的P通道晶體管；及一對(duì)汲極與源極共連接的N通道晶體管；其中該第一P通道晶體管、第一N信道晶體管、P信道晶體管對(duì)及N信道晶體管對(duì)是串聯(lián)連接于一上供應(yīng)電壓與一下供應(yīng)電壓之間；其中第一P信道及N信道晶體管的閘極是連接至相同的輸入信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)中的一N信道晶體管及該P(yáng)信道晶體管對(duì)中的一P通道晶體管的閘極是連接至一控制信號(hào)；該N信道晶體管對(duì)的另一N信道晶體管與該P(yáng)信道晶體管對(duì)的另一P通道晶體管的閘極是連接至該控制信號(hào)的一反相信號(hào)；及一第二取樣緩存器，可于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣對(duì)該第二數(shù)字緩沖器的輸出進(jìn)行取，產(chǎn)生一第二取樣；其中該第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第二取樣而調(diào)整；該第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值是基于該第一取樣而調(diào)整。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，若該第二取樣為低電位狀態(tài)，該第一切換臨界值是設(shè)定為一低電位準(zhǔn)位；若該第二取樣為高電位狀態(tài)，則該第一切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，若該第一取樣為低電位狀態(tài)，該第二切換臨界值是設(shè)定為一低電位準(zhǔn)位；若該第一取樣為高電位狀態(tài)，則該第二切換臨界值是設(shè)定為一高電位準(zhǔn)位。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述該上供應(yīng)電壓是為一電源供應(yīng)器；該下供應(yīng)電壓是為一集成電路裝置的接地參考點(diǎn)。
22.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述該P(yáng)信道晶體管對(duì)中的各P通道晶體管的有效寬度是不相等。
23.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述該N信道晶體管對(duì)中的各N通道晶體管的有效寬度是不相等。
24.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于尚包含有一用以由該第一取樣產(chǎn)生其反相信號(hào)的反相器；及一用以由該第二取樣產(chǎn)生其反相信號(hào)的反相器。
25.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，各取樣緩存器是分別包含有正反器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種取樣數(shù)字輸入信號(hào)的新方法。該方法包含有取樣一經(jīng)由一第一數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入。其取樣動(dòng)作是于一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的上升緣進(jìn)行。更新一第二數(shù)字緩沖器的切換臨界值。取樣經(jīng)由第二數(shù)字緩沖器處理的數(shù)字輸入。其取樣動(dòng)作是于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的下降緣進(jìn)行。更新第一數(shù)字緩沖器的切換臨界值。本發(fā)明尚因而可以提供一種數(shù)字取樣電路。
文檔編號(hào)H03K19/00GK1933333SQ200610087068
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者夏浚, 戎博斗, 劉士暉 申請(qǐng)人:鈺創(chuàng)科技股份有限公司