專利名稱：一種應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的集成電路，屬于集成電路設(shè)計(jì)與制造 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在集成電路領(lǐng)域，時(shí)鐘樹在高速電路中有著廣泛的應(yīng)用。但是由于在芯片實(shí) 際制造過程中，由于工藝漲落而導(dǎo)致的誤差又是無(wú)法避免的。特別是在高速時(shí)鐘 樹應(yīng)用中，如果誤差積累到一定程度，就會(huì)引起諸如延時(shí)不一致以及占空比失配 等問題，進(jìn)而造成時(shí)鐘的不正常工作甚至完全不能工作。
在大部分高速電路應(yīng)用當(dāng)中，都需要雙向差分時(shí)鐘，這就對(duì)輸出時(shí)鐘的占空 比提出了更精確的要求。
因此，實(shí)現(xiàn)在不同工藝偏差的情況下，都能實(shí)現(xiàn)精確占空比的雙向時(shí)鐘成為 必須要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明采用輸入調(diào)節(jié)電路與緩沖分支結(jié)合的方法，利用手動(dòng)布局 布線，實(shí)現(xiàn)抗工藝漲落，對(duì)時(shí)鐘樹輸出占空比可調(diào)的功能，最終輸出高速雙向時(shí) 鐘。
技術(shù)方案本發(fā)明的一種應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路， 包括輸入調(diào)節(jié)電路(1),中間級(jí)緩沖分支(2)和末級(jí)緩沖分支(3):該時(shí)鐘樹 電路輸入端是一個(gè)雙端輸入，單端輸出的一個(gè)展空比輸入調(diào)節(jié)電路(1)，其輸出 同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端，每一個(gè)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出 端再同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端直至滿足所需分支數(shù)目的要求， 最后一級(jí)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出端接最后末級(jí)緩沖分支(3)的輸入端，末 級(jí)緩沖分支(3)輸出最終兩路差分雙向時(shí)鐘。
輸入調(diào)節(jié)電路(1)包括時(shí)鐘輸入的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、調(diào)節(jié)輸入的第二場(chǎng) 效應(yīng)管(M2),第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)的漏極接輸入負(fù)載的第三場(chǎng)效應(yīng)管(M3)的 源極，第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的漏極接作為負(fù)載的第四場(chǎng)效應(yīng)管(M4)的源極，第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的源級(jí)一同接提供偏置電流的第五場(chǎng)效 應(yīng)管(M5)的源極；作為分壓的第六場(chǎng)效應(yīng)管(M6)的源極分別接作為分壓的第 七場(chǎng)效應(yīng)管(M7)的漏極和柵極以及提供偏置電流的第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)的柵極， 為提供偏置電流的第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)的柵極提供偏置電壓，輸出驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管 對(duì)(M8， M9)的輸入端接第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的漏極，輸出驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)(M8， M9)的輸出為經(jīng)輸入調(diào)節(jié)電路后的單端時(shí)鐘輸出。
輸入調(diào)節(jié)電路(1)中，第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)和第三場(chǎng) 效應(yīng)管(M3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(M4)的晶體管柵極寬度與柵極長(zhǎng)度之比相同；第 五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)寬長(zhǎng)比是第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)寬長(zhǎng)比的2—4倍，第六場(chǎng)效應(yīng) 管(M6)寬長(zhǎng)比是第七場(chǎng)效應(yīng)管(M7)寬長(zhǎng)比的1. 5_2. 5倍，第八場(chǎng)效應(yīng)管(M8) 的寬長(zhǎng)比是第九場(chǎng)效應(yīng)管(M9)寬長(zhǎng)比的2.5—3倍。
中間級(jí)緩沖分支(2)中第十場(chǎng)效應(yīng)管(M10)寬長(zhǎng)比是第十一場(chǎng)效應(yīng)管(Mil) 寬長(zhǎng)比的2.5—3倍，第十二場(chǎng)效應(yīng)管(M12)寬長(zhǎng)比是第十三場(chǎng)效應(yīng)管(M13) 寬長(zhǎng)比的2.5—3倍，第十二PM0S管(M12)寬長(zhǎng)比是第十場(chǎng)效應(yīng)管(M10)寬長(zhǎng) 比的3—5倍。
本發(fā)明采用在CMOS工藝下，以應(yīng)用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為例，提出一 種占空比可調(diào)的高速時(shí)鐘樹(圖1)。利用一個(gè)占空比調(diào)整電路作為輸入級(jí)(圖2)， 將輸入時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為可調(diào)占空比時(shí)鐘輸出，后續(xù)電路部分采用尺寸有明顯差異的反 相器對(duì)為緩沖分支單元(圖3)，采用手動(dòng)布線布局，逐步構(gòu)成具有64路時(shí)鐘輸 出的時(shí)鐘樹電路，最終實(shí)現(xiàn)64路良好占空比的差分雙向時(shí)鐘輸出。
有益效果本發(fā)明具有占用面積小，采用手工布局，布局靈活，可抗工藝漲 落誤差的優(yōu)點(diǎn)。采用輸入時(shí)鐘與控制電平共同輸入?？蓪?shí)現(xiàn)在不改變輸入時(shí)鐘速 度和延時(shí)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)控制端電平，達(dá)到調(diào)節(jié)最終輸出時(shí)鐘占空比的目的。


圖1為時(shí)鐘樹整體布局圖結(jié)構(gòu)。其中有輸入調(diào)節(jié)電路l，中間級(jí)緩沖分支
2，末級(jí)緩沖分支3。
圖2為輸入調(diào)節(jié)電路。
圖3為中間級(jí)緩沖分支2的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為末級(jí)緩沖分支3的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 如圖1所示，輸入時(shí)鐘信號(hào)Clk一in和控制輸入端Ctrl通過輸入調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn) 換為單路時(shí)鐘輸出。然后利用多級(jí)緩沖分支，最終形成所需的所有時(shí)鐘輸出分支。
在版圖布局上，采用如圖l所示的結(jié)構(gòu)，既可以保證各分支延時(shí)相同，也能保證 每一路時(shí)鐘緩沖分支的輸入負(fù)載和輸出負(fù)載完全相同。
其中輸入調(diào)節(jié)電路如圖2所示，利用寬長(zhǎng)比相同的N管M1， M2轉(zhuǎn)換成不平 衡輸入電流，同時(shí)寬長(zhǎng)比相同的P管M3和M4構(gòu)成一對(duì)電流鏡。N管M5為差分 輸入對(duì)管Ml， M2提供偏置電流。N管M6和M7的柵極和漏極均連接在一起，利 用不同的寬長(zhǎng)比構(gòu)成不同導(dǎo)通電阻為N管M5提供穩(wěn)定的柵極電壓。P管M8和N 管M9，構(gòu)成一組方向器。將由N管M2漏極和P管M4漏極生成的不平衡電流輸 出轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵鯟lk_out。
同時(shí)，由于在圖2中的節(jié)點(diǎn)A處，由N管M2漏極生成電流和P管M4漏極生 成電流的差的大小決定了最終時(shí)鐘輸出Clk—out的占空比，那么調(diào)整控制輸入端 Ctrl的電平高低，就可以實(shí)現(xiàn)控制節(jié)點(diǎn)A處的電流大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)最終輸出 時(shí)鐘占空比的可調(diào)。
緩沖分支如圖3所示，由P管M10、 M12和N管Mll、 M13構(gòu)成了一組尺寸相 差較大的反相器對(duì)，滿足
/Am
雖="
其中n為3 — 5之間某個(gè)常數(shù)，由具體電路需求來(lái)決定。
最后一級(jí)緩沖分支如圖4所示，在高速電路中， 一般都需要差分時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng) 才可正常工作，將最后一級(jí)由P管M16和N管M17構(gòu)成的反相器的輸入級(jí)和輸出 級(jí)同時(shí)輸出，構(gòu)成一對(duì)差分時(shí)鐘輸出C—out—p和C—out—n。其中為了保證相位差 盡可能小，要滿足
/鄉(xiāng)=w
(紐u
其中m為不大于l但接近于l的某個(gè)常數(shù)，由具體電路需求決定(
5以應(yīng)用于一個(gè)6位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為例，如圖1所示，共需64路時(shí)鐘 樹分支。輸入時(shí)鐘Clkjn和Ctrl經(jīng)輸入調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為單路時(shí)鐘，然后同時(shí)驅(qū) 動(dòng)四路緩沖分支，每一路緩沖分支輸出再驅(qū)動(dòng)四路緩沖分支，以此方法分支，最 終通過共三級(jí)驅(qū)動(dòng)，形成共64路時(shí)鐘樹分支輸出。其中n取4， m取0.8。
這樣，即使存在輸入端直流偏移、后續(xù)時(shí)鐘分支電路中的緩沖分支由于工 藝漲落引入誤差以及電路版圖中的寄生參數(shù)等會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘占空比的惡化等不利 因素，均可以在輸入端通過調(diào)整直流電平，達(dá)到調(diào)整最終時(shí)鐘輸出C_out—p和 C—out_n占空比目的，從而實(shí)現(xiàn)可抗工藝漲落的雙向時(shí)鐘樹。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路，包括輸入調(diào)節(jié)電路(1)，中間級(jí)緩沖分支(2)和末級(jí)緩沖分支(3)，其特征在于該時(shí)鐘樹電路輸入端是一個(gè)雙端輸入，單端輸出的一個(gè)展空比輸入調(diào)節(jié)電路(1)，其輸出同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端，每一個(gè)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出端再同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端直至滿足所需分支數(shù)目的要求，最后一級(jí)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出端接最后末級(jí)緩沖分支(3)的輸入端，末級(jí)緩沖分支(3)輸出最終兩路差分時(shí)鐘。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電 路，其特征在于輸入調(diào)節(jié)電路(1)包括時(shí)鐘輸入的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、調(diào)節(jié)輸 入的第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)，第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)的漏極接輸入負(fù)載的第三場(chǎng)效應(yīng) 管(M3)的源極，第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的漏極接作為負(fù)載的第四場(chǎng)效應(yīng)管(M4) 的源極，第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的源級(jí)--同接提供偏置電流 的第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)的源極；作為分壓的第六場(chǎng)效應(yīng)管(M6)的源極分別接作 為分壓的第七場(chǎng)效應(yīng)管(M7)的漏極和柵極以及提供偏置電流的第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)的柵極，為提供偏置電流的第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)的柵極提供偏置電壓，輸 出驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)(M8， M9)的輸入端接第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的漏極，輸出驅(qū)動(dòng) 場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)(M8， M9)的輸出為經(jīng)輸入調(diào)節(jié)電路后的單端時(shí)鐘輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路， 其特征在于，輸入調(diào)節(jié)電路(1)中，第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2) 和第三場(chǎng)效應(yīng)管(M3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(M4)的晶體管柵極寬度與柵極長(zhǎng)度之比 相同；第五場(chǎng)效應(yīng)管(M5)寬長(zhǎng)比是第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)寬長(zhǎng)比的2 — 4倍，第 六場(chǎng)效應(yīng)管(M6)寬長(zhǎng)比是第七場(chǎng)效應(yīng)管(M7)寬長(zhǎng)比的1.5 — 2.5倍，第八場(chǎng) 效應(yīng)管(M8)的寬長(zhǎng)比是第九場(chǎng)效應(yīng)管(M9)寬長(zhǎng)比的2.5 — 3倍。
4、 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路， 其特征在于，中間級(jí)緩沖分支(2)中第十場(chǎng)效應(yīng)管(M10)寬長(zhǎng)比是第十一場(chǎng)效 應(yīng)管(Mil)寬長(zhǎng)比的2.5 — 3倍，第十二場(chǎng)效應(yīng)管(M12)寬長(zhǎng)比是第十三場(chǎng)效 應(yīng)管(M13)寬長(zhǎng)比的2.5 — 3倍，第十二PM0S管(M12)寬長(zhǎng)比是第十場(chǎng)效應(yīng)管(M10)寬長(zhǎng)比的3 — 5倍。
全文摘要
本發(fā)明基于CMOS工藝，提供了一種應(yīng)用于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速雙向時(shí)鐘樹電路。該時(shí)鐘樹電路輸入端是一個(gè)雙端輸入，單端輸出的一個(gè)展空比輸入調(diào)節(jié)電路(1)，其輸出同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端，每一個(gè)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出端再同時(shí)接多路中間級(jí)緩沖分支(2)的輸入端直至滿足所需分支數(shù)目的要求，最后一級(jí)中間級(jí)緩沖分支(2)的輸出端接最后末級(jí)緩沖分支(3)的輸入端，末級(jí)緩沖分支(3)輸出最終兩路差分時(shí)鐘。該電路采用手工布局，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)稱。采用時(shí)鐘與控制電平共同輸入，實(shí)現(xiàn)在不同工藝偏差前提下，通過對(duì)輸入控制電平的調(diào)節(jié)，最終輸出良好占空比的高速雙向時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)抗工藝漲落雙向時(shí)鐘樹。
文檔編號(hào)H03K5/13GK101582685SQ200910026649
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者劉海濤, 凱 唐, 橋 孟, 翼 張, 王志功, 郭曉丹 申請(qǐng)人:東南大學(xué)