專(zhuān)利名稱(chēng)：在高速cmos電路中進(jìn)行系統(tǒng)化調(diào)整的方法和電路設(shè)計(jì)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及通常的數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及最新系列的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)集成電路(IC)的通用設(shè)計(jì)工藝。因此，其直接應(yīng)用包括諸如用于數(shù)據(jù)通信的光開(kāi)關(guān)IC中的主控D觸發(fā)器(MS-DFF)、分頻器、Bang Bang鑒相器(BBDP)、頻率檢測(cè)(FD)、相位和頻率檢測(cè)(PFD)、壓控振蕩器(VCO)以及鎖相環(huán)(PLL)。目前在語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信中使用光纖已有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，這是由于其高帶寬和其抗電磁干擾性所產(chǎn)生的極好的信號(hào)品質(zhì)所造成的。希望通過(guò)光纖所傳輸?shù)氖苷{(diào)單模激光束的固有光數(shù)據(jù)速率最好可超過(guò)1000G比特/秒。
然而，達(dá)不到純粹意義上的光通信系統(tǒng)，事實(shí)上光纖通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的頻帶寬度受限于必要的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換以及相關(guān)的電子硬件。隨著COMS ICs的使用，可實(shí)現(xiàn)低的制造成本、低的工作功率消耗、低的電源電壓要求以及還算好的電路密度這樣的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)中等速度的性能。為了在具有較好輸出信號(hào)品質(zhì)的電路系統(tǒng)級(jí)上實(shí)現(xiàn)CMOSICs的最大速度，張的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)09/947643給出了對(duì)與積木式相類(lèi)似的每個(gè)其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)的包括CMOS晶體管和電阻的電路系統(tǒng)的全部CMOS晶體管的電等效溝道幾何形狀(Electrically Equivalent ChannelGeometry，即EECG)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方法。利用該方法，當(dāng)使用0.18um的CMOS硅晶片加工來(lái)實(shí)現(xiàn)IC時(shí)，可實(shí)現(xiàn)大約為12GHz的最大工作時(shí)鐘頻率。此外張的2002年4月22日的專(zhuān)利申請(qǐng)給出了用于光通信電子電路系統(tǒng)的具有電感元件的2級(jí)串行電流型邏輯門(mén)(CML)基本場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)電路的基本構(gòu)件塊以在最多50GHz的更高工作頻率的情況下可實(shí)現(xiàn)更高負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力。
因此，本發(fā)明的目的是將電阻和電感電路元件集成到CMOS IC系統(tǒng)，以獲得更高的工作時(shí)鐘頻率同時(shí)保持較好的輸出信號(hào)品質(zhì)的技術(shù)。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及最新系列的包括有電阻和電感電路元件的高速CMOSICs以及相應(yīng)的通用設(shè)計(jì)工藝。
本發(fā)明的目的之一就是提供了一系列ICs的通用設(shè)計(jì)工藝，這些ICs除了包括有源晶體管之外還包括電阻和電感電路元件，同時(shí)還保持較好的輸出信號(hào)品質(zhì)。
其他目的和前述目的可在實(shí)施以下描述的本發(fā)明中獲得并體現(xiàn)在由附圖所示的實(shí)施例中。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在參考以下優(yōu)選方案的描述之后，本發(fā)明將更容易理解，本發(fā)明的目的也將更明確。為了便于理解，將參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。在此

圖1根據(jù)本發(fā)明給出了具有電流型轉(zhuǎn)換的除2型除法器的電路結(jié)構(gòu)，其中使用了電阻和電感電路元件；圖2A給出了圖1的除2型除法器的邏輯功能塊框圖；圖2B給出了利用圖1的除2型除法器的除16型除法器的邏輯功能塊框圖；圖3用數(shù)量表示的形式給出了對(duì)圖2B的除16型除法器的除2型除法器構(gòu)件塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的明細(xì)數(shù)據(jù)圖；圖4至圖7連續(xù)的給出了圖2B的除16型除法器的4個(gè)除2型除法器所輸出的信號(hào)品質(zhì)；圖8給出了具有電流型轉(zhuǎn)換的MS-DFF電路結(jié)構(gòu)，其中使用了電阻和電感電路元件；
圖9A給出了圖8的MS-DFF的邏輯功能塊框圖；圖9B給出了利用圖9A的MS-DFF作為其邏輯構(gòu)件塊的典型BBPD的邏輯功能塊框圖；圖10用數(shù)量表示的形式給出了對(duì)圖9B的BBDP的MS-DFF構(gòu)件塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的明細(xì)數(shù)據(jù)圖；圖11給出了圖9B的BBPD所輸出的信號(hào)品質(zhì)的明細(xì)數(shù)據(jù)圖；優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了更加透徹的理解本發(fā)明則對(duì)多個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，沒(méi)有對(duì)眾所周知的方法、過(guò)程、元件、以及電路進(jìn)行詳細(xì)的描述以避免不必要的使本發(fā)明難以理解的方面。這些詳細(xì)說(shuō)明基本上體現(xiàn)于直接或間接與耦合在網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)處理設(shè)備的操作相類(lèi)似的邏輯單元和符合標(biāo)識(shí)。這些說(shuō)明和標(biāo)識(shí)是本領(lǐng)域有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的或普通技術(shù)人員為將他們工作的主旨有效的傳達(dá)給其他技術(shù)人員所使用的手段。
這里所提到的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特性、結(jié)構(gòu)、或特征包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)的各處所出現(xiàn)的詞組“在一實(shí)施例中”不必指所有的相同實(shí)施例，也不必指其他實(shí)施例的互不相交的單獨(dú)或備選實(shí)施例。另外，流程圖中的或用于表示本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的功能塊的順序并不是固有的表示任一個(gè)特定的順序，也不是意味著本發(fā)明受限于此。
圖1給出了具有電流型轉(zhuǎn)換的除2型除法器的電路結(jié)構(gòu)。在這個(gè)實(shí)施例中，給出電源電壓AVDD是1.8V，盡管也可使用例如2.5V這樣的其他值。AGND表示“模擬接地”，并且VCS是提供給晶體管Mc1和Mc2柵極的偏壓以調(diào)整流經(jīng)上述晶體管的源電流的相應(yīng)數(shù)量。通過(guò)DIVIDER1，將CLK11與CLK12間的差分信號(hào)的頻率劃分成Qh17與Qh18間的差分信號(hào)的一半。然后通過(guò)輸出緩沖器15來(lái)緩存差分信號(hào)Qh17和Qh18以成為QL13與QL14間的差分信號(hào)，這里未對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的描述以避免使本發(fā)明難以理解的方面。將各種有源NMOS晶體管指定為Mc1、Mc2、M1、M2...和M16。將四個(gè)上拉電阻指定為R3、R4、R13和R14。兩個(gè)電阻RL1和RL0的每一個(gè)均執(zhí)行電壓電平轉(zhuǎn)換這樣的簡(jiǎn)單操作，這對(duì)于本發(fā)明并非必要。如張的2002年4月22日的美國(guó)申請(qǐng)所述的，附加的電感元件L3、L4、L13和L14以及將其耦合系數(shù)分別為K34和K134的變壓器T34和T134可啟動(dòng)DIVIDER1以實(shí)現(xiàn)較高的工作頻率，同時(shí)提供了較高的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。另外，張的美國(guó)申請(qǐng)No.09/947643給出了對(duì)與積木式相類(lèi)似的每個(gè)其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)的所有CMOS晶體管的EECG進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方法。因此，本發(fā)明想要對(duì)與積木式相類(lèi)似的其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)的一些或全部有源和無(wú)源電路元件的相關(guān)電參數(shù)進(jìn)行功能上的調(diào)節(jié)。利用具有四個(gè)除2型除法器的除16型除法器的第一實(shí)施例來(lái)對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
圖2A給出了圖1的除2型除法器的邏輯功能塊框圖。圖2B給出了利用圖2A的除2型除法器作為其邏輯構(gòu)件塊的除16型除法器DIVIDER60的邏輯功能塊框圖。具體的說(shuō)，多個(gè)邏輯構(gòu)件塊被標(biāo)記為DIVIDER20、DIVIDER30、DIVIDER40和DIVIDER60。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很容易知道將INPUT CLOCK21除以2(2)以作為DIVIDER20輸出端的差分信號(hào)QL-QL＝DOUT1。同樣，將INPUT CLOCK21除以4(4)以作為DIVIDER30輸出端的差分信號(hào)QL-QL＝DOUT2。將INPUTCLOCK21除以8(8)以作為DIVIDER40輸出端的差分信號(hào)QL-QL＝DOUT3。最后，將INPUT CLOCK21除以16(16)以作為DIVIDER50輸出端的差分信號(hào)QL-QL＝DOUT4。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，眾所周知的是在給定晶片加工處理的IC設(shè)計(jì)級(jí)，主要由下述參數(shù)來(lái)確定MOS晶體管的傳導(dǎo)性W/L，其中W＝通道寬度且L＝通道長(zhǎng)度。
為了方便起見(jiàn)，對(duì)下述參數(shù)進(jìn)行定義電等效溝道幾何形狀(EECG)＝W/L。
為了更方便的描述一電路系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)件塊的全部元件的在功能上相關(guān)且可調(diào)的電參數(shù)，將電等效元件參數(shù)(EECG)定義如下電阻的EECP＝其阻抗值；電感元件的EECP＝其電感值；與電感元件相耦合的變壓器的EECP＝由單個(gè)電感值和電感元件間的耦合系數(shù)所組成的向量；
電容元件的EECP＝其電容值；以及MOS晶體管的EECP＝其EECG。
假定上述定義并作為本發(fā)明的結(jié)果，在下述表1A、表1B、表1C以及表1D中得到并給出了除16型DIVIDER60的DIVIDER20、DIVIDER30、DIVIDER40、以及DIVIDER50這四個(gè)除2型構(gòu)件塊的定量設(shè)計(jì)明細(xì)數(shù)據(jù)圖。DIVIDER20的EECP設(shè)計(jì)的表1A元件 EECP 單位EECP比值R325 歐姆 1.667R425 歐姆 1.667R13 15 歐姆 1.000R14 15 歐姆 1.000L3250 皮亨 16.667L4250 皮亨 16.667L13 180 皮亨 12.000L14 180 皮亨 12.000K34 0.5 無(wú)單位0.033K134 0.5 無(wú)單位0.033MC1 260 無(wú)單位17.333MC11 260 無(wú)單位17.333M1160 無(wú)單位10.667M2160 無(wú)單位10.667M11 160 無(wú)單位10.667M12 160 無(wú)單位10.667M3120 無(wú)單位8.000M4120 無(wú)單位8.000M5170 無(wú)單位11.333M6170 無(wú)單位11.333M13 140 無(wú)單位9.333M14 140 無(wú)單位9.333M15 170 無(wú)單位 11.333M16 170 無(wú)單位 11.333DIVIDER30的EECP設(shè)計(jì)的表1B元件 EECP 單位EECP比值R3 90 歐姆 1.500R4 90 歐姆 1.500R13 60 歐姆 1.000R14 60 歐姆 1.000L3 850 皮亨 14.167L4 850 皮亨 14.167L13 750 皮亨 12.500L14 750 皮亨 12.500K34 0.5 無(wú)單位0.008K1340.5 無(wú)單位0.008MC1 240 無(wú)單位4.000MC11240 無(wú)單位4.000M1 120 無(wú)單位2.000M2 120 無(wú)單位2.000M11 120 無(wú)單位2.000M12 120 無(wú)單位2.000M3 150 無(wú)單位2.500M4 150 無(wú)單位2.500M5 180 無(wú)單位3.000M6 180 無(wú)單位3.000M13 140 無(wú)單位2.333M14 140 無(wú)單位2.333M15 160 無(wú)單位2.667M16 160 無(wú)單位2.667DIVIDER40的EECP設(shè)計(jì)的表1C元件 EECP 單位 EECP比值R3 200 歐姆 0.667R4 200 歐姆 0.667R13 300 歐姆 1.000R14 300 歐姆 1.000L3 0皮亨 0.000L4 0皮亨 0.000L13 0皮亨 0.000L14 0皮亨 0.000K34 0無(wú)單位 0.000K1340無(wú)單位 0.000MC1 240 無(wú)單位 0.800MC11240 無(wú)單位 0.800M1 100 無(wú)單位 0.333M2 100 無(wú)單位 0.333M11 100 無(wú)單位 0.333M12 100 無(wú)單位 0.333M3 80 無(wú)單位 0.267M4 80 無(wú)單位 0.267M5 90 無(wú)單位 0.300M6 90 無(wú)單位 0.300M13 80 無(wú)單位 0.267M14 80 無(wú)單位 0.267M15 90 無(wú)單位 0.300M16 90 無(wú)單位 0.300DIVIDER50的EECP設(shè)計(jì)的表1D元件EECP 單位 EECP比值R3 250 歐姆1.000R4 250 歐姆1.000R13 250 歐姆1.000R14 250 歐姆1.000L3 0皮亨0.000L4 0皮亨0.000L13 0皮亨0.000L14 0皮亨0.000K34 0無(wú)單位 0.000K134 0無(wú)單位 0.000MC1 180 無(wú)單位 0.720MC11 180 無(wú)單位 0.720M1 80 無(wú)單位 0.320M2 80 無(wú)單位 0.320M11 80 無(wú)單位 0.320M12 80 無(wú)單位 0.320M3 100 無(wú)單位 0.400M4 100 無(wú)單位 0.400M5 150 無(wú)單位 0.600M6 150 無(wú)單位 0.600M13 100 無(wú)單位 0.400M14 100 無(wú)單位 0.400M15 150 無(wú)單位 0.600M16 150 無(wú)單位 0.600給出了根據(jù)表1A的下述實(shí)施例、DIVIDER20的EECP設(shè)計(jì)以理解某些表格的項(xiàng)目
EECP的設(shè)計(jì)電阻R3＝25歐姆電阻R14＝15歐姆電感元件L13＝180皮亨(10-12亨)電感元件L14＝180皮亨(10-12亨)K134＝L13與L14間的偶合系數(shù)＝0.5(無(wú)單位)晶體管Mc1具有260的EECG(無(wú)單位)晶體管Mc1具有160的EECG(無(wú)單位)因此，通過(guò)如下給出了相應(yīng)的“EECP比值”25∶15∶180∶180∶0.5∶260∶160＝1.667∶1.000∶12.000∶0.033∶17.333∶10.667在實(shí)現(xiàn)上述EECP比值的過(guò)程中，選擇R14的EECP作為公約數(shù)。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是該選擇是任意的，只要EECP的最終比值在易于描述本發(fā)明基本原理的適當(dāng)范圍內(nèi)。但是，為了說(shuō)明的一致性，一旦R14已針對(duì)特定構(gòu)件塊選擇，最好保持相同的選擇，以用于其他所有電路系統(tǒng)構(gòu)件塊的EECP比值的計(jì)算。值得注意的是，當(dāng)上述表中通常缺少電容元件的EECP時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)知道的是對(duì)多個(gè)電容元件的EECP進(jìn)行調(diào)節(jié)已無(wú)疑的包括在本發(fā)明之內(nèi)。這是由于構(gòu)件塊內(nèi)的任一個(gè)晶體管的柵極、源極以及漏極間存在固有的電容元件而造成的，并且這些電容元件的EECP根據(jù)對(duì)考慮中的每個(gè)特定晶體管的EECG所進(jìn)行的調(diào)節(jié)而變化。
表1E簡(jiǎn)述了除16型DIVIDER60的設(shè)計(jì)概要。在DIV1(DIVIDER20)、DIV2(DIVIDER30)、DIV13(DIVIDER40)、及DIV4(DIVIDER50)這四個(gè)除2型構(gòu)件塊中，四列“EECP的比值”均不相同，且他們進(jìn)一步由圖3所示的圖表表示。假定INPUT CLOCK21的頻率為50GHz，則DIVIDER20、DIVIDER30、DIVIDER40、以及DIVIDER50的對(duì)應(yīng)輸出波形分別如圖4、5、6、以及7所示。除了DIVIDER50(圖7)有輕微的信號(hào)畸變之外，其余的輸出波形(圖4、圖5以及圖6)沒(méi)有顯現(xiàn)出明顯的畸變。
表1E給出了DIVIDER60的EECP設(shè)計(jì)概要EECP EECP EECP EECP比值 比值 比值 比值元件 DIV1 DIV2 DIV3 DIV4R3 1.667 1.500 0.6671.000R4 1.667 1.500 0.6671.000R131.000 1.000 1.0001.000R141.000 1.000 1.0001.000L3 16.66714.1670.0000.000L4 16.66714.1670.0000.000L1312.00012.5000.0000.000L1412.00012.5000.0000.000K340.033 0.008 0.0000.000K134 0.033 0.008 0.0000.000MC117.3334.000 0.8000.720MC11 17.3334.000 0.8000.720M1 10.6672.000 0.3330.320M2 10.6672.000 0.3330.320M1110.6672.000 0.3330.320M1210.6672.000 0.3330.320M3 8.000 2.500 0.2670.400M4 8.000 2.500 0.2670.400M5 11.3333.000 0.3000.600M6 11.3333.000 0.3000.600M139.333 2.333 0.2670.400M149.333 2.333 0.2670.400M1511.3332.667 0.3000.600M1611.3332.667 0.3000.600
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，圖8和圖9A給出了具有電流型轉(zhuǎn)換的MS-DFF70的典型電路結(jié)構(gòu)以及其邏輯功能塊框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，給出電源電壓AVDD是1.8V，盡管也可使用例如2.5V這樣的其他值。輸出的時(shí)鐘信號(hào)是CLK71和CLK72。輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)是D73和D74。通過(guò)輸出緩沖器75(對(duì)于本發(fā)明非必要的細(xì)節(jié)未示出)來(lái)緩存之前輸出的差分信號(hào)76a和77a以輸出成對(duì)的差分信號(hào)(Qh76，Qh77)，以及(QI78，QI79)。將各種有源NMOS指定為Mc1、Mc2、M1、M2...和M16。將四個(gè)上拉電阻指定為R3、R4、R13和R14。與之前相類(lèi)似，附加的電感元件L3、L4、L13和L14以及將其耦合系數(shù)分別為K34和K134的變壓器T34和T134可啟動(dòng)MS-DFF70以實(shí)現(xiàn)較高的工作頻率，同時(shí)提供了較高的負(fù)載驅(qū)動(dòng)。同樣，本實(shí)施例想要對(duì)與積木式相類(lèi)似的其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)的包括有源和無(wú)源組件的系統(tǒng)的全部有源和無(wú)源電路元件的EECP進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用具有三個(gè)MS-DFF構(gòu)件塊的Bang Bang相位檢測(cè)器來(lái)對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
圖9B給出了利用圖9A的MS-DFF70作為其邏輯構(gòu)件塊的典型BBPD80的邏輯功能塊框圖。具體的說(shuō)，多個(gè)邏輯構(gòu)件塊被標(biāo)記為MS-DFF81、MS-DFF82、以及MS-DFF83。輸入信號(hào)包括VCO85和DATA-IN86。輸出信號(hào)包括PHASE88和PHASE89。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是PHASE88和PHASE89根據(jù)兩個(gè)輸入信號(hào)VCO85與DATA-IN86間超前或滯后的關(guān)系而變化。為了方便起見(jiàn)，也可定義如下的差分信號(hào)ΔPHASE＝PHASE-PHASE與之前相類(lèi)似，當(dāng)利用與具有電流型轉(zhuǎn)換的MS-DFF70相同的電路結(jié)構(gòu)作為構(gòu)件塊時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，BBPD80的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)尤其是為光通信中所普遍使用的高VCO頻率產(chǎn)生了高級(jí)別的輸出信號(hào)品質(zhì)。按照與第一實(shí)施例的DIVIDER60相同的方式，利用如下的表2A、表2B、表2C來(lái)說(shuō)明頻率為40GHz、DATA-IN86數(shù)據(jù)率為41.66G比特/秒的VCO85的BBDP80表2A給出了MS-DFF81的EECP設(shè)計(jì)EECP元件EECP 單位 比值R3 150 歐姆 1.000R4 150 歐姆 1.000R13 150 歐姆 1.000R14 150 歐姆 1.000L3 700 皮亨 4.667L4 700 皮亨 4.667L13 700 皮亨 4.667L14 700 皮亨 4.667K34 0.5 無(wú)單位 0.003K134 0.5 無(wú)單位 0.003MC1 260 無(wú)單位 1.733MC11 260 無(wú)單位 1.733M1 200 無(wú)單位 1.333M2 200 無(wú)單位 1.333M11 200 無(wú)單位 1.333M12 200 無(wú)單位 1.333M3 90 無(wú)單位 0.600M4 90 無(wú)單位 0.600M5 70 無(wú)單位 0.467M6 70 無(wú)單位 0.467M13 90 無(wú)單位 0.600M14 90 無(wú)單位 0.600M15 70 無(wú)單位 0.467M16 70 無(wú)單位 0.467表2B給出了MS-DFF82的EECP設(shè)計(jì)EECP元件 EECP 單位比值R3 150 歐姆1.000R4 150 歐姆1.000R13 150 歐姆1.000R14 150 歐姆1.000L3 500 皮亨3.333L4 500 皮亨3.333L13 500 皮亨3.333L14 500 皮亨3.333K34 0.5 無(wú)單位 0.003K1340.5 無(wú)單位 0.003MC1 260 無(wú)單位 1.733MC11260 無(wú)單位 1.733M1 200 無(wú)單位 1.333M2 200 無(wú)單位 1.333M11 200 無(wú)單位 1.333M12 200 無(wú)單位 1.333M3 70 無(wú)單位 0.467M4 70 無(wú)單位 0.467M5 90 無(wú)單位 0.600M6 90 無(wú)單位 0.600M13 70 無(wú)單位 0.467M14 70 無(wú)單位 0.467M15 90 無(wú)單位 0.600M16 90 無(wú)單位 0.600表2C給出了MS-DFF83的EECP設(shè)計(jì)EECP元件EECP 單位比值R3 160 歐姆1.000R4 160 歐姆1.000R13 160 歐姆1.000R14 160 歐姆1.000L3 0皮亨0.000L4 0皮亨0.000L13 0皮亨0.000L14 0皮亨0.000K34 0無(wú)單位 0.000K134 0無(wú)單位 0.000MC1 240 無(wú)單位 1.500MC11 240 無(wú)單位 1.500M1 100 無(wú)單位 0.625M2 100 無(wú)單位 0.625M11 100 無(wú)單位 0.625M12 100 無(wú)單位 0.625M3 120 無(wú)單位 0.750M4 120 無(wú)單位 0.750M5 180 無(wú)單位 1.125M6 180 無(wú)單位 1.125M13 120 無(wú)單位 0.750M14 120 無(wú)單位 0.750M15 180 無(wú)單位 1.125M16 180 無(wú)單位 1.125同樣的，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，表2D簡(jiǎn)述了BBDP80的設(shè)計(jì)概要。在MS-DFF81、MS-DFF82、以及MS-DFF83這三個(gè)MS-DFF構(gòu)件塊中，三列“EECP的比值”均不相同，且他們進(jìn)一步由圖10所示的圖表表示。圖11給出了ΔPHASE的相應(yīng)輸出波形。此外，除了輕微的信號(hào)脈動(dòng)91之外，輸出波呈現(xiàn)出近似理想的相位檢測(cè)性能。表2D給出了BBDP80的EECP的設(shè)計(jì)概要EECPEECPEECP比值比值比值元件 MS-DFF81MS-DFF82MS-DFF83R3 1.000 1.000 1.000R4 1.000 1.000 1.000R131.000 1.000 1.000R141.000 1.000 1.000L3 4.667 3.333 0.000L4 4.667 3.333 0.000L134.667 3.333 0.000L144.667 3.333 0.000K340.003 0.003 0.000K134 0.003 0.003 0.000MC11.733 1.733 1.500MC11 1.733 1.733 1.500M1 1.333 1.333 0.625M2 1.333 1.333 0.625M111.333 1.333 0.625M121.333 1.333 0.625M3 0.600 0.467 0.750M4 0.600 0.467 0.750M5 0.467 0.600 1.125M6 0.467 0.600 1.125M130.600 0.467 0.750M140.600 0.467 0.750M150.467 0.600 1.125M160.467 0.600 1.125因此，利用本發(fā)明，可單獨(dú)的對(duì)BBDP80的每個(gè)構(gòu)件塊的所有有源和無(wú)源電路元件的定量設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)以在存在類(lèi)似于輸出負(fù)載及功能性連接的構(gòu)件塊間的相互作用這樣的干擾作用的情況下也可實(shí)現(xiàn)高級(jí)別的輸出信號(hào)品質(zhì)。另外，這些作用尤其表現(xiàn)在諸如這里所提出的高速光通信的高VCO頻率上。
如上述兩個(gè)實(shí)施例的情況，通過(guò)對(duì)一電子電路系統(tǒng)的單個(gè)構(gòu)件塊的所有無(wú)源和有源元件的EECP進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的輸出信號(hào)。這對(duì)于諸如在光通信中應(yīng)用高時(shí)鐘頻率尤為重要，在光通信中很好的體現(xiàn)了輸出負(fù)載及功能性連接的構(gòu)件塊間的相互作用這樣的影響。利用優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，很容易對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行修改和改進(jìn)以適合另外的應(yīng)用。例如，本發(fā)明也可用于利用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、使用雙極型晶體管的電路系統(tǒng)或其他類(lèi)型的晶體管這樣的更普遍的電子電路中。本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝、將各種構(gòu)件塊間的系統(tǒng)級(jí)相互影響降低到最小，這顯而易見(jiàn)的是與用于對(duì)0.25um、0.18um或0.09um的有關(guān)IC進(jìn)行晶片加工制造的特定幾何形狀無(wú)關(guān)。實(shí)際上，隨著晶片幾何形狀的處理的發(fā)展可對(duì)本發(fā)明的工藝進(jìn)行自然升級(jí)，因?yàn)樯鲜鎏幚黼S著十分有名的摩爾定率可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)高速操作來(lái)不斷進(jìn)行微型化處理。一些相關(guān)應(yīng)用包括數(shù)據(jù)速率為2.5G比特/秒(OC48)、10G比特/秒(OC192)、40G比特/秒(OC768)，千兆位以太網(wǎng)、10千兆位以太網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)(2.4GHz)以及無(wú)線LAN的光通信，但是這些應(yīng)用并不局限于此。在高數(shù)據(jù)速率，本發(fā)明可以用于多媒體信息高速公路的硬件基礎(chǔ)設(shè)施。
因此，應(yīng)該知道的是本發(fā)明的范圍并不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例。相反，它可覆蓋基于相同操作原理的各種修改和類(lèi)似結(jié)構(gòu)。因此，權(quán)利要求的范圍與最寬的解釋相一致以包括上述所有的修改和類(lèi)似結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用于高速數(shù)據(jù)信號(hào)處理的電子電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)獨(dú)立的可調(diào)構(gòu)件塊，其中每個(gè)構(gòu)件塊包括一組功能上互連的有源元件以及多個(gè)CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管，其中所述CMOS晶體管的每一個(gè)具有可調(diào)的EECP值(電等效元件參數(shù))，所述EECP進(jìn)一步被定義為與各個(gè)CMOS晶體管的通道寬度和通道長(zhǎng)度間的比值相等的電等效溝道幾何形狀(EECG)；所述有源元件的每一個(gè)具有可調(diào)的EECP值，所述EECP進(jìn)一步被定義為各個(gè)有源元件的傳統(tǒng)元件值；并且被稱(chēng)為公因子(CF)的向量被定義為所述有源元件集與所述多個(gè)CMOS晶體管的EECP集間的向量比；由此按照一方式對(duì)多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)構(gòu)件塊的每一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)構(gòu)件塊的每一個(gè)不共享相同的向量值以實(shí)現(xiàn)具有一組希望的信號(hào)特性的一組輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于高速信號(hào)處理的電子電路系統(tǒng)，其中信號(hào)處理的速度大于10G比特/秒；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括使由系統(tǒng)級(jí)上的兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件塊間的相互作用所引起的劣化作用降低到最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)脈動(dòng)的程度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)抖動(dòng)的程度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)擺動(dòng)的程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)的線性度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)波形的精度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)相位角的精度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電子電路系統(tǒng)，其中電子電路系統(tǒng)是特定的從包括有觸發(fā)器、除法器、寄存器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、存儲(chǔ)器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、算術(shù)邏輯單元(ALU)、嵌入式控制器、微處理器、數(shù)字和模擬濾波器、相位和頻率檢測(cè)器、頻率合成器、乘法器、信號(hào)調(diào)制器、多路復(fù)用器、多路解復(fù)用器、鎖相環(huán)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及多極放大器的一組中選擇的。
12.對(duì)高速信號(hào)處理的電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，該方法包括步驟提供多個(gè)獨(dú)立的可調(diào)構(gòu)件塊，其中每個(gè)構(gòu)件塊具有相似的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且進(jìn)一步包括一組功能上互連的有源元件以及多個(gè)CMOS晶體管；確定每個(gè)所述CMOS晶體管的可調(diào)EECP值(電等效元件參數(shù))，所述EECP進(jìn)一步被定義為與各個(gè)CMOS晶體管的通道寬度和通道長(zhǎng)度間的比值相等的電等效溝道幾何形狀(EECG)；確定每個(gè)所述有源元件的可調(diào)EECP值，所述EECP進(jìn)一步被定義為各個(gè)有源元件的傳統(tǒng)元件值；分配被稱(chēng)為公因子CF)的向量，該向量被定義為所述有源元件集與所述多個(gè)CMOS晶體管的EECP集間的向量比；并且按照一方式對(duì)多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)構(gòu)件塊的每一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)構(gòu)件塊的每一個(gè)不共享恒等的向量以實(shí)現(xiàn)具有一組所希望的信號(hào)特性的一組輸出信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括使由系統(tǒng)級(jí)上的兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件塊間的相互作用所引起的劣化作用降低到最小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)脈動(dòng)的程度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)抖動(dòng)的程度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性包括減小輸出信號(hào)擺動(dòng)的程度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)的線性度。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)波形的精度。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中所述輸出信號(hào)組的所希望的信號(hào)特性進(jìn)一步包括增加輸出信號(hào)相位角的精度。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的用于對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其中電子電路系統(tǒng)是特定的從包括有觸發(fā)器、除法器、寄存器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、存儲(chǔ)器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、算術(shù)邏輯單元(ALU)、嵌入式控制器、微處理器、數(shù)字和模擬濾波器、相位和頻率檢測(cè)器、頻率合成器、乘法器、信號(hào)調(diào)制器、多路復(fù)用器、多路解復(fù)用器、鎖相環(huán)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及多極放大器的一組中選擇的。
全文摘要
本發(fā)明提出了對(duì)包括有多個(gè)晶體管和有源元件的電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù)。根據(jù)本技術(shù)的一方面，對(duì)一些或所有的晶體管和有源元件進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以使這些功能性構(gòu)件塊間的系統(tǒng)級(jí)相互作用所引起的人為影響最小化。該調(diào)節(jié)是基于每個(gè)已調(diào)節(jié)晶體管和有源元件的電等效溝道幾何形狀(EECG)的比值。
文檔編號(hào)H03K21/00GK1481616SQ02803320
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月5日
發(fā)明者董吉江, 張明皓 申請(qǐng)人:昆泰公司