一種自適應占空比檢測調整接收器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種自適應占空比檢測調整接收器及其控制方法，能夠消除接收器輸出信號的占空比問題。所述接收器包括依次連接的偏置電路，第一級放大電路，第二級放大電路和占空比動態(tài)檢測電路；第一級放大電路包括依次連接的偏置管、輸入對管和負載電阻陣列；偏置管的柵端連接偏置電路；負載電阻陣列包括始終接入輸入對管漏端的主負載電阻和選擇性接入輸入對管漏端的可編程電阻陣列；占空比動態(tài)檢測電路包括依次連接的占空比檢測電路、數(shù)字編碼比較器和解碼器；解碼器輸出兩路分別采用正向編碼和反向編碼的控制碼連接可編程電阻陣列，正向編碼和反向編碼的控制碼分別控制輸入對管兩個漏端上的可編程負載電阻陣列的接入或短路。
【專利說明】
一種自適應占空比檢測調整接收器及其控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及應用于動態(tài)隨機存取存儲器接收器中的占空比調節(jié)技術，具體為一種自適應占空比檢測調整接收器及其控制方法。
【背景技術】
[0002]DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即動態(tài)隨機存取存儲器，最為常見的系統(tǒng)內存。DRAM只能將數(shù)據(jù)保持很短的時間。為了保持數(shù)據(jù)，DRAM使用電容存儲，所以必須隔一段時間刷新(refresh)—次，如果存儲單元沒有被刷新，存儲的信息就會丟失。但是電容不可避免的存在漏電現(xiàn)象，如果電荷不足會導致數(shù)據(jù)出錯，因此電容必須被周期性的刷新(預充電)，這也是DRAM的一大特點。而且電容的充放電需要一個過程，刷新頻率不可能無限提升(頻障)，這就導致DRAM的頻率很容易達到上限，即便有先進工藝的支持也收效甚微。
[0003]既然存儲單元的頻率(簡稱內核頻率，也就是電容的刷新頻率)不能無限提升，那么就只有在1/0(輸入輸出)方面做文章，通過改進I/O單元，這就誕生了 DDRl/2/3/4、GDDRl/2/3/4/5等形形色色的內存種類。但是隨著時鐘頻率的提升，DRAM控制器輸出阻抗(ODT)Jf輸信道之間的布線和阻抗失配，以及芯片制作工藝，電源電壓和工作環(huán)境溫度等差異引起的DRAM芯片的輸入信號占空比發(fā)生惡化，共模電壓發(fā)生偏離等，而共模電壓偏離也會引起DRAM接收器的輸出信號產(chǎn)生更加嚴重的占空比惡化，而這種情況在高頻情況下由于信號傳輸能量的損失顯現(xiàn)的更為嚴重。
[0004]現(xiàn)有的DRAM芯片通過延遲鎖相環(huán)(DLL)實現(xiàn)輸出時鐘的占空比校準，但是隨著時鐘頻率的提升DRAM輸入信號的惡化，當時鐘還未到達DLL時時鐘脈沖就可能已經(jīng)消失，或者在到達DLL之前占空比已經(jīng)惡化到DLL無法校準的程度，這樣都會引起DRAM芯片的功能失效。因此需要我們在信號進入DRAM芯片時就能夠得到信號完整性的修復，只有這樣才能保證整個DRAM芯片在高的時鐘頻率下正常工作。如圖1所示，現(xiàn)有DRAM中接收器的結構示意圖，由接收器偏置電路和接收器主體電路組成。偏置電路中的分壓電路和負反饋回路將接收器的第一級輸出共模電平通過偏置電壓(VBIAS)限制在一個固定范圍內?，F(xiàn)有的接收器結構，能夠正常接收輸入信號，但是對輸入信號占空比的偏差無法進行修正調節(jié)。并且當接收器的偏置電路和接收器主體電路存在失配，接收器本身也會引入信號占空比偏差，這樣就使得輸出信號的占空比更加惡化，而接收器本身又無法檢測到這樣的變化，因此無法對接收器進行調整，從而導致接收器輸出信號占空比存在嚴重問題。而信號完整性的惡化會直接影響后續(xù)信號處理的功能，數(shù)據(jù)的有效時間窗口，更嚴重者會導致系統(tǒng)功能失敗(setup/hold fail,pulse fail)和芯片量產(chǎn)時的良率，尤其是在高數(shù)據(jù)率的DDR4/LPDDR4中，時鐘頻率在2GHz以上。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種自適應占空比檢測調整接收器及其控制方法，消除了由于各種非理想因素引入的占空比偏差，保證了系統(tǒng)的正常工作。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]一種自適應占空比檢測調整接收器，包括依次連接的偏置電路，第一級放大電路，第二級放大電路和占空比動態(tài)檢測電路;第一級放大電路包括依次連接的偏置管、輸入對管和負載電阻陣列；偏置管的柵端連接偏置電路；負載電阻陣列包括始終接入輸入對管漏端的主負載電阻和選擇性接入輸入對管漏端的可編程電阻陣列；占空比動態(tài)檢測電路包括依次連接的占空比檢測電路、數(shù)字編碼比較器和解碼器;解碼器輸出兩路分別采用正向編碼和反向編碼的控制碼連接可編程電阻陣列，正向編碼和反向編碼的控制碼分別控制輸入對管兩個漏端上的可編程負載電阻陣列的接入或短路。
[0008]優(yōu)選的，占空比動態(tài)檢測電路上接入有使能輸入信號，使能輸入信號用于控制自適應占空比檢測和固定時序條件下的占空比檢測。
[0009]優(yōu)選的，占空比檢測電路包括依次連接在第二級放大電路輸出端的相位分離電路、正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路和高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器；
[0010]正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路輸出端輸出的兩條單獨的正脈寬支路和負脈寬支路;正脈寬支路和負脈寬支路上分別連接高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器，兩個高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器分別輸出正/負脈沖寬度信息對應的數(shù)字編碼信息；
[0011]數(shù)字編碼比較器用于對輸出的兩個數(shù)字編碼信息進行編碼比較，并輸出比較結果;解碼器用于將比較結果解碼為兩路控制碼。
[0012]優(yōu)選的，輸入對管上每個漏端的負載電阻依次串聯(lián)，每個負載電阻均并聯(lián)有開關管，開關管的開閉由控制碼控制。
[0013]優(yōu)選的，解碼器上接入有控制方式信號，用于選擇對可編程電阻陣列中進行僅控制一個輸入端上負載電阻的單邊控制或同時控制兩個輸入端上負載電阻的雙邊控制。
[0014]—種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，基于本發(fā)明所述的接收器，包括如下步驟，
[0015]步驟I，通過占空比檢測電路對第二級放大電路的輸出信號進行占空比采樣，并產(chǎn)生帶有脈寬信息的溫度計碼；
[0016]步驟2，通過數(shù)字編碼比較器對溫度計碼進行比較，利用解碼器將數(shù)字編碼比較器輸出結果的溫度計碼進行譯碼，編譯成二進制碼；
[0017]步驟3，將譯碼后二進制碼作為控制信號控制第一級放大電路中的負載電阻陣列，通過對可編程電阻陣列中的負載電阻進行調整來調節(jié)接收器輸出信號的占空比，實現(xiàn)占空比的調節(jié)。
[0018]優(yōu)選的，編譯成二進制碼包括一組互補的數(shù)字控制碼，分別控制第一級放大電路中兩條支路上的負載電阻陣列。
[0019]進一步，一組互補的數(shù)字控制碼在初始時都設置在相同的編碼處，當占空比檢測電路開始工作后，根據(jù)輸入信號占空比的信息調整兩個數(shù)字控制碼的編碼值;兩個數(shù)字控制碼編碼值的變化方向相反。
[0020]優(yōu)選的，步驟I的具體步驟如下，
[0021]步驟1.1，將第二級放大電路輸出信號作為占空比動態(tài)檢測電路的輸入信號，通過相位分離電路將單端信號轉換成雙端信號；
[0022]步驟1.2，通過正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路將雙端信號轉換成兩條單獨的正脈寬支路和負脈寬支路，兩個支路分別包含輸入信號的高脈寬信息和低脈寬信息；
[0023]步驟1.3，通過高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器分別將正/負脈沖寬度信息轉換成對應的數(shù)字編碼信息，完成溫度計碼的生成。
[0024]進一步，通過接入相位分離電路的使能輸入信號控制占空比動態(tài)檢測電路進行自動檢測占空比并進行自適應調整或在DRAM固定時序內進行輸入信號占空比的調整;通過接入解碼器的控制方式信號控制占空比動態(tài)檢測電路對負載電阻陣列進行單邊控制或雙邊控制。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果:
[0026]本發(fā)明通過在第二級放大電路輸出端設置的占空比動態(tài)檢測電路，對第一級放大電路中設置的負載電阻陣列進行控制，形成反饋回路，從而能夠消除由于DRAM控制器輸出阻抗(ODT)，傳輸信道之間的布線和阻抗失配，以及芯片制作工藝，電源電壓和工作環(huán)境溫度等差異引起的接收器輸出信號的占空比問題，使得接收器的輸出信號經(jīng)過接收器占空比檢測環(huán)路后恢復成較為理想的數(shù)據(jù)時鐘信號。通過對第二級放大電路輸出的實時采集，實時檢測調整和追蹤輸入信號占空比的變化，也可以在固定系統(tǒng)時序內進行檢測校準，實現(xiàn)了 DRAM接收器輸出信號的占空比動態(tài)校準，并滿足不同系統(tǒng)設計要求。
[0027]進一步的，通過可編程電阻陣列的設置，以及對占空比信號的處理，實現(xiàn)了可編程的動態(tài)調節(jié)方式，在不影響接收器的穩(wěn)定性前提下，對占空比動態(tài)檢測環(huán)路的輸出控制編碼進行了可編程設計，既能夠進行對電阻陣列進行單邊控制，又可以對電阻陣列進行雙邊控制，從而能夠滿足不同設計規(guī)格對占空比動態(tài)檢測范圍的要求。
【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)有技術中接收器的結構示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明實例中所述接收器的結構示意圖框圖。
[0030]圖3是本發(fā)明實例中所述占空比動態(tài)檢測電路的結構示意圖框圖。
[0031]圖4是本發(fā)明實例中所述占空比動態(tài)檢測電路的原理示意圖。
[0032]圖5是本發(fā)明實例中所述解碼電路輸出編碼的控制方式。
[0033]圖6是本發(fā)明實例中所述的負載電路陣列的結構示意圖。
[0034]圖中:10為偏置電路，20為第一級放大電路，30為負載電阻陣列，31為可編程電阻陣列，32為主負載電阻，40為第二級放大電路，50為占空比動態(tài)檢測電路。
【具體實施方式】
[0035]下面結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0036]本發(fā)明解決輸入信號在接收器(Receiver)中的信號完整性修復問題，提供一種對DRAM輸入信號占空比進行修正的檢測調整電路和方法。
[0037]本發(fā)明一種自適應占空比檢測調整接收器，如圖2所示，其至少包括偏置電路10，第一級放大電路20，第二級放大電路40和占空比動態(tài)檢測電路50 ；第一級放電電路20中的負載電阻設置為負載電阻陣列30;
[0038]偏置電路10由片上有源電路產(chǎn)生的偏置電壓信號，連接于接收器的第一級放大電路20和第二級放大電路40，為其提供直流偏置。
[0039]第一級放大電路20是由輸入對管，偏置管和負載電阻構成。負載電阻設置為負載電阻陣列30，負載電阻陣列30又分割成為主負載電阻32和可編程電阻陣列31，主負載電阻32保證接收器的功能完整性，可編程負載陣列31實現(xiàn)信號占空比的校準功能。
[0040]第二級放大電路40的輸出端與占空比動態(tài)檢測電路50的輸入端相連接。占空比動態(tài)檢測電路50的輸出控制碼與可編程電阻陣列31相連接，采用正向和反向編碼進行高效率校準。
[0041]占空比動態(tài)檢測電路50采用使能輸入信號控制，從而實現(xiàn)自適應占空比檢測和固定時序條件下的占空比檢測，更加方便有效率。解碼器上接入的控制方式信號可以選擇對可編程電阻陣列31實行單邊控制還是雙邊控制方式，增加了控制靈活性。占空比動態(tài)檢測電路50的輸入端位置的不同，不限于僅用于接收器第二級輸出信號占空比的檢測，可以擴展到更深層次的電路路徑里來實現(xiàn)占空比的校準。
[0042]本發(fā)明是在現(xiàn)有電路結構基礎上實現(xiàn)的，如圖2所示，通過將第二級放大電路40的輸出信號進行占空比采樣產(chǎn)生帶有脈寬信息的溫度計碼，并通過數(shù)字編碼比較器進行比較，最后將數(shù)字編碼比較器輸出結果的溫度計碼進行譯碼，編譯成效率更高的二進制碼，譯碼后的控制信號來控制第一級放大電路20中的負載電阻陣列30，通過對負載電阻陣列30進行調整來調節(jié)接收器輸出信號的占空比，從而實現(xiàn)占空比的調節(jié)。本發(fā)明采取對接收器第二級而(非第一級)輸出進行采樣的原因是接收器第二級也存在失配等問題，這樣可以通過調節(jié)第一級來消除第二級中的失配問題，降低了接收器第二級的設計難度和要求。在占空比校準過程中，通過一組互補的數(shù)字控制碼來調節(jié)接收器第一級放大電路20的兩條支路負載電阻，采用兩條支路同時調節(jié)的目的是提高占空比調節(jié)范圍和調節(jié)精度?；騼H調節(jié)一條支路也可達到校準的功能。
[0043]具體的，如圖2和圖3所示，首先將接收器第二級放大電路40輸出信號作為占空比動態(tài)檢測電路50的輸入信號，通過相位分離電路將單端信號轉換成雙端信號，再通過正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路將輸入信號轉換成兩條單獨的正脈寬和負脈寬支路，兩個支路分別包含輸入信號的高脈寬信息和低脈寬信息，然后再經(jīng)過高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器(TDC)分別將正/負脈沖寬度信息轉換成對應的數(shù)字編碼信息，再通過數(shù)字編碼比較器對脈寬編碼進行比較，并將產(chǎn)生的比較結果進行解碼后控制接收器第一級放大電路20中的可編程電阻陣列31，來控制接收器輸出信號的上升/下降時間，從而達到校準功能。使能輸入信號使占空比動態(tài)檢測電路50能夠實現(xiàn)自動檢測占空比并進行自適應調整;又可實現(xiàn)在DRAM固定時序內進行輸入信號占空比的調整，方便有效?？刂品绞叫盘柨梢詫ω撦d電阻陣列進行單邊控制，也可對負載電阻進行雙邊控制，增加了控制方式的靈活性。
[0044]第二級放大電路40輸出信號CLK經(jīng)過占空比檢測電路后產(chǎn)生高低脈寬的數(shù)字編碼。如圖4所示，其中CLK信號的高電平脈寬大于低電平脈寬(也即占空比大于50%)情況，此時輸入信號的高脈寬部分量化出來的編碼中‘I’的個數(shù)大于輸入信號的低脈寬部分量化出來的‘ I’的個數(shù)，因此這兩組高低脈寬編碼信息就包含了輸入信號的高低脈寬信息。將此高低脈寬編碼信息通過數(shù)字編碼比較器進行比較和解碼，從而產(chǎn)生控制接收器可編程電阻陣列31增加或者減少的控制信號。
[0045]占空比動態(tài)檢測電路50包括依次連接的占空比檢測電路，以及數(shù)字編碼比較和解碼電路，如圖5所示，占空比檢測電路的輸出高低脈寬編碼經(jīng)過數(shù)字編碼比較器和解碼電路后輸出數(shù)字控制信號Code P和Code N，輸入到如圖6所示的接收器第一級放大電路20中的負載電阻陣列30中。Code P和Code N在初始時都設置在相同的編碼處(系統(tǒng)reset后)，當占空比檢測電路開始工作后，根據(jù)輸入信號占空比的信息(大于50%或者小于50%)，來調整Code P和Code N的編碼值。在任何情況下Code P和Code N的值的變化方向都是相反的。從而達到高調整精度和大的調整范圍的目的。負載電阻陣列30包含固定的主負載電阻32和可編程電阻陣列31，固定的主負載電阻30是為了維持基本接收器直流和交流特性所要求的部分不可變動，否則會引起接收器功能問題。可編程電阻陣列31可根據(jù)調節(jié)精度和調節(jié)范圍要求進行控制位數(shù)的選擇。
【主權項】
1.一種自適應占空比檢測調整接收器，其特征在于，包括依次連接的偏置電路(10)，第一級放大電路(20)，第二級放大電路(40)和占空比動態(tài)檢測電路(50)； 所述的第一級放大電路(20)包括依次連接的偏置管、輸入對管和負載電阻陣列(30);偏置管的柵端連接偏置電路(10);負載電阻陣列(30)包括始終接入輸入對管漏端的主負載電阻(32)和選擇性接入輸入對管漏端的可編程電阻陣列(31); 所述的占空比動態(tài)檢測電路(50)包括依次連接的占空比檢測電路、數(shù)字編碼比較器和解碼器；解碼器輸出兩路分別采用正向編碼和反向編碼的控制碼連接可編程電阻陣列(31)，正向編碼和反向編碼的控制碼分別控制輸入對管兩個漏端上的可編程負載電阻陣列的接入或短路。2.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應占空比檢測調整接收器，其特征在于，占空比動態(tài)檢測電路(50)上接入有使能輸入信號，使能輸入信號用于控制自適應占空比檢測和固定時序條件下的占空比檢測。3.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應占空比檢測調整接收器，其特征在于，占空比檢測電路包括依次連接在第二級放大電路(40)輸出端的相位分離電路、正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路和高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器； 正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路輸出端輸出的兩條單獨的正脈寬支路和負脈寬支路；正脈寬支路和負脈寬支路上分別連接高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器，兩個高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器分別輸出正/負脈沖寬度信息對應的數(shù)字編碼信息； 數(shù)字編碼比較器用于對輸出的兩個數(shù)字編碼信息進行編碼比較，并輸出比較結果;解碼器用于將比較結果解碼為兩路控制碼。4.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應占空比檢測調整接收器，其特征在于，輸入對管上每個漏端的負載電阻依次串聯(lián)，每個負載電阻均并聯(lián)有開關管，開關管的開閉由控制碼控制。5.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應占空比檢測調整接收器，其特征在于，解碼器上接入有控制方式信號，用于選擇對可編程電阻陣列(31)中進行僅控制一個輸入端上負載電阻的單邊控制或同時控制兩個輸入端上負載電阻的雙邊控制。6.—種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，基于權利要求1所述的接收器，其特征在于，包括如下步驟， 步驟I，通過占空比檢測電路對第二級放大電路(40)的輸出信號進行占空比采樣，并產(chǎn)生帶有脈寬信息的溫度計碼； 步驟2，通過數(shù)字編碼比較器對溫度計碼進行比較，利用解碼器將數(shù)字編碼比較器輸出結果的溫度計碼進行譯碼，編譯成二進制碼； 步驟3，將譯碼后二進制碼作為控制信號控制第一級放大電路(20)中的負載電阻陣列(30)，通過對可編程電阻陣列(31)中的負載電阻進行調整來調節(jié)接收器輸出信號的占空比，實現(xiàn)占空比的調節(jié)。7.根據(jù)權利要求6所述的一種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，其特征在于，編譯成二進制碼包括一組互補的數(shù)字控制碼，分別控制第一級放大電路(20)中兩條支路上的負載電阻陣列。8.根據(jù)權利要求7所述的一種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，其特征在于，一組互補的數(shù)字控制碼在初始時都設置在相同的編碼處，當占空比檢測電路開始工作后，根據(jù)輸入信號占空比的信息調整兩個數(shù)字控制碼的編碼值;兩個數(shù)字控制碼編碼值的變化方向相反。9.根據(jù)權利要求6所述的一種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，其特征在于，步驟I的具體步驟如下， 步驟1.1，將第二級放大電路(40)輸出信號作為占空比動態(tài)檢測電路(50)的輸入信號，通過相位分離電路將單端信號轉換成雙端信號； 步驟1.2，通過正/負脈寬產(chǎn)生及時序控制電路將雙端信號轉換成兩條單獨的正脈寬支路和負脈寬支路，兩個支路分別包含輸入信號的高脈寬信息和低脈寬信息； 步驟1.3，通過高脈沖寬度-數(shù)字編碼轉換器分別將正/負脈沖寬度信息轉換成對應的數(shù)字編碼信息，完成溫度計碼的生成。10.根據(jù)權利要求9所述的一種自適應占空比檢測調整接收器控制方法，其特征在于，通過接入相位分離電路的使能輸入信號控制占空比動態(tài)檢測電路(50)進行自動檢測占空比并進行自適應調整或在DRAM固定時序內進行輸入信號占空比的調整;通過接入解碼器的控制方式信號控制占空比動態(tài)檢測電路(50)對負載電阻陣列進行單邊控制或雙邊控制。
【文檔編號】H03K3/017GK106026979SQ201610530707
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】衛(wèi)秦嘯
【申請人】西安紫光國芯半導體有限公司