技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及延時(shí)鎖相環(huán)技術(shù)，是一種延時(shí)鏈控制碼自適應(yīng)的快速延時(shí)鎖定環(huán)路，鎖定時(shí)間最快為8個(gè)時(shí)鐘周期。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，集成度越來(lái)越高，芯片面積越來(lái)越大，同時(shí)最小線寬越來(lái)越窄，導(dǎo)致路徑延遲越來(lái)越長(zhǎng)。一方面，系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘的要求越來(lái)越高；另一方面，系統(tǒng)各個(gè)部分時(shí)鐘沿不同步問(wèn)題卻愈加嚴(yán)重。為了解決時(shí)鐘不同步的問(wèn)題，系統(tǒng)需要延時(shí)鎖定環(huán)路產(chǎn)生所需相位的時(shí)鐘。

延時(shí)鎖定環(huán)路的基本思想是推遲輸出時(shí)鐘使它能與參考時(shí)鐘完全對(duì)齊或者產(chǎn)生確定的相移輸出。它廣泛應(yīng)用于高速存儲(chǔ)器接口的時(shí)鐘同步、時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的偏斜校準(zhǔn)、串行通信的時(shí)鐘恢復(fù)、倍頻和多相時(shí)鐘生成器等電路中。

特別是在雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR)存儲(chǔ)器中，高主頻、雙倍采樣速率的特點(diǎn)已不能采用傳統(tǒng)的系統(tǒng)同步方式，而改用源同步方式，因此需要采用延時(shí)鎖定環(huán)路對(duì)數(shù)據(jù)選擇脈沖信號(hào)(DQS)相移90度使其上升沿和下降沿落在數(shù)據(jù)信號(hào)(DQ)的中心以保證采樣的正確性。圖1a是傳統(tǒng)的數(shù)字延時(shí)鎖定環(huán)路框圖。圖1a的延時(shí)鎖定環(huán)路包括延時(shí)鏈(Delay?Line)、N比特移位寄存器和鑒相器。鑒相器檢測(cè)輸入時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的相位差，并輸出超前(fast)、合適(just)和滯后(slow)信號(hào)來(lái)控制N比特移位寄存器。如果反饋時(shí)鐘超前輸入時(shí)鐘，則輸出fast信號(hào)，N比特移位寄存器的高位向左移動(dòng)以增加延時(shí)量；如果反饋時(shí)鐘滯后輸入時(shí)鐘，則輸出slow信號(hào)，N比特移位寄存器的高位向右移動(dòng)以減少延時(shí)量；如果反饋時(shí)鐘和輸入時(shí)鐘的相位差在一個(gè)延時(shí)單元內(nèi)，則輸出just信號(hào)，使得N比特移位寄存器的輸出狀態(tài)保持不變。任何延時(shí)階段的輸入時(shí)鐘都是相同的時(shí)鐘信號(hào)。在任何時(shí)刻，N比特移位寄存器的N位輸出只有一位有效，以選擇輸入時(shí)鐘在延時(shí)鏈的輸入點(diǎn)。該延時(shí)鎖定環(huán)路采用移位寄存器來(lái)調(diào)整延時(shí)鏈的延時(shí)量，每次只能進(jìn)行一位調(diào)整，增加了延時(shí)鎖定環(huán)路的鎖定時(shí)間，而且時(shí)鐘頻率越低，鎖定時(shí)間越長(zhǎng)。同時(shí)，該延時(shí)鎖定環(huán)路只有一級(jí)調(diào)節(jié)，限制了時(shí)鐘頻率調(diào)節(jié)范圍和延時(shí)調(diào)節(jié)精度。而且，由于此結(jié)構(gòu)只比較反饋時(shí)鐘和輸入時(shí)鐘的邊沿有沒(méi)有對(duì)齊，并不能保證延時(shí)量為一個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)鎖定的延時(shí)量為時(shí)鐘周期的數(shù)倍，其他相位的輸出時(shí)鐘信號(hào)(90°、180°和270°)將出現(xiàn)錯(cuò)誤，即出現(xiàn)了誤鎖定。為了解決誤鎖定的問(wèn)題，往往需要在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電路中加入輔助電路進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。

為了解決傳統(tǒng)的延時(shí)鎖定環(huán)路的慢鎖定和低鎖定精度問(wèn)題，對(duì)傳統(tǒng)的鎖定環(huán)路做了改進(jìn)，如圖1b所示。圖1b的延時(shí)鎖定環(huán)路采用粗調(diào)鎖定和精調(diào)鎖定兩個(gè)鎖定過(guò)程，其中采用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC：Time?Digital?Converter)進(jìn)行粗調(diào)節(jié)延時(shí)鏈的鎖定。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器首先生成兩個(gè)間隔為一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿脈沖，前一個(gè)上升脈沖輸入到時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器延時(shí)鏈，后一個(gè)脈沖輸入到寄存器的時(shí)鐘端采樣延時(shí)鏈的各個(gè)輸出點(diǎn)，采樣后的結(jié)果送到編碼器產(chǎn)生粗調(diào)延時(shí)鏈的控制字。采用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的粗調(diào)鎖定時(shí)間為兩個(gè)時(shí)鐘周期。精調(diào)延時(shí)鏈的鎖定采用移位計(jì)數(shù)器的方法，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行一位精調(diào)延時(shí)單元的調(diào)節(jié)，數(shù)倍個(gè)時(shí)鐘周期后產(chǎn)生精調(diào)延時(shí)鏈的控制碼。由于精調(diào)鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，使得整個(gè)延時(shí)鎖定環(huán)路的鎖定時(shí)間大大增加，達(dá)到了17個(gè)時(shí)鐘周期。此外，由于該延時(shí)鎖定環(huán)路沒(méi)有粗調(diào)控制碼調(diào)節(jié)電路，在一些非理想情況下，即反饋時(shí)鐘滯后于參考時(shí)鐘的情況下，該延時(shí)鎖定環(huán)路將無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)鎖定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種延時(shí)鏈控制碼自適應(yīng)的快速延時(shí)鎖定環(huán)路，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了一種新型的并行比較的精調(diào)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器自適應(yīng)產(chǎn)生精調(diào)延時(shí)鏈的控制碼實(shí)現(xiàn)延時(shí)環(huán)路的快速鎖定，使得總鎖定時(shí)間最快為8時(shí)鐘周期。此外，該電路采用兩級(jí)雙向移位寄存器實(shí)現(xiàn)兩級(jí)雙向調(diào)節(jié)功能，可根據(jù)環(huán)境變化，靈活調(diào)控加載到數(shù)字控制延時(shí)鏈的粗調(diào)控制碼和精調(diào)控制碼，抗工藝、電壓和溫度(PVT)能力強(qiáng)。同時(shí)，它無(wú)需額外的輔助電路，即可避免環(huán)路錯(cuò)誤鎖定。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種延時(shí)鏈控制碼自適應(yīng)的延時(shí)鎖定環(huán)路，根據(jù)輸入時(shí)鐘周期大小自適應(yīng)產(chǎn)生延時(shí)鏈控制碼以實(shí)現(xiàn)延時(shí)鎖定環(huán)路的快速鎖定；所述延時(shí)鎖定環(huán)路包括：

一數(shù)字控制延時(shí)鏈，接收輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘，并響應(yīng)于粗調(diào)延時(shí)鏈控制碼和精調(diào)延時(shí)鏈控制碼共同調(diào)節(jié)的數(shù)字控制延時(shí)鏈的延時(shí)，從而產(chǎn)生相互間相位差為90°的四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)clk90、clk180、clk270和反饋時(shí)鐘clk360；

一鑒相器，用于接收輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘和反饋時(shí)鐘，并檢測(cè)兩者的延時(shí)差，生成并輸出延時(shí)差指示信號(hào)的超前或滯后信號(hào)；