DE10135964B4 - Schaltungsbaustein mit hochfrequenten Ein-/Ausgabeschnittstellen - Google Patents

Abstract

Schaltungsbaustein mit hochfrequenten Ein-/Ausgabeschnittstellen aufweisend phasengeregelte Schaltkreise, die durch extern anliegende Spannungen und auf Grundlage einstellbarer individueller Referenzspannungen (V_{ref i}) erzeugter interner Betriebsspannungen gespeist sind, gekennzeichnet, durch einen Justierschaltkreis (15 bis 18) zum Abgleich jeder der individuellen Referenzspannungen (V_{ref i}) anhand einer trimmbaren internen Master-Referenzspannung (V_ref).

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schaltungsbaustein mit hochfrequenten Ein-/Ausgabeschnittstellen, insbesondere auf einem Chip realisierte, vor allem monolithisch integrierte Schaltung, aufweisend phasengeregelte Schaltkreise, die durch extern anliegende Spannungen und auf der Grundlage einstellbarer individueller Referenzspannungen erzeugter interner Betriebsspannungen gespeist sind.
• Ein derartiger Schaltungsbaustein basiert auf phasengeregelte Schaltkreise, typischerweise in Gestalt von DLL-Schaltkreisen (DLL steht für Delay Locked Loop). Die Genauigkeit dieser phasengeregelten Schaltkreise und damit des Schaltungsbausteins insgesamt hängt von einer stabilen Spannungsversorgung ab.
• Aus der JP 2001-184863 A ist ein Schaltungsbaustein basierend auf phasengeregelten Schaltkreisen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Die individuellen Referenzspannungen der internen Spannungsversorgungsstufen im Schaltungsbaustein sind dabei nach Fertigung von außen einstellbar. Ein ähnlicher Schaltungsbaustein ist in der US 5,929,696 beschrieben.
• Durch Störungen im Betrieb, beispielsweise durch Spannungseinbrüche bis auf Masseniveau im Hauptnetz, sogenannte Voltage Bumps, ändern sich die Referenzspannungen und damit auch die von ihr abgeleiteten internen Betriebsspannungen, wodurch es unvermeidlich zu Ungenauigkeiten bei der Phasendetektion durch die phasengeregelten Schaltkreise kommt. Unmittelbare Folge hiervon ist eine Beeinträchtigung der Set-Up- und Hold- Bedingungen in den Ein-/Ausgabeschnittstellen des Schaltungsbausteins.
• Ein Referenzsystem mit mehreren Referenzspannungen, das zur Sicherstellung einer stabilen Spannungsversorgung, die auch unempfindlich auf Störungen im Betrieb ist, trimmbar ist, verbietet sich jedoch in der Praxis aufgrund des damit verbundenen hohen Aufwands beim Trimmen der einzelnen Referenzspannungen, das üblicherweise mit Hilfe von Fuses erfolgt, die entweder per Laser getrimmt werden, oder bei denen es sich um sogenannte elektrische Fuses handelt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schaltungsbaustein der eingangs genannten Art mit einer Mehrzahl von phasengeregelten Schaltungen zu schaffen, bei dem auf einfache Weise eine stabile Spannungsversorgung, die auch von Störungen, insbesondere im Hauptnetz während des Betriebs unabhängig ist, gewährleistet wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung sieht demnach bei dem in Rede stehenden Schaltungsbauteil vor, dass jede interne Betriebsspannung von einer internen Referenzspannung auf Grundlage einer externen Spannung abgeleitet ist, wobei ein Justierschaltkreis die individuelle Referenzspannung anhand einer einzelnen trimmbaren internen Referenzspannung abgleicht und dann einfriert.
• Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß für jede zusätzliche interne Betriebsspannung eine eigene Referenzspannung verwendet, die jedoch nicht in aufwändiger Weise, beispielsweise mittels Fuses getrimmt wird, sondern die stattdessen selb ständig justiert wird anhand der einzigen trimmbaren Referenzspannung, die damit eine Master-Referenzspannung darstellt, wobei die erzielte Referenzspannung nach der Justage unverändert aufrechterhalten wird, und insbesondere abgekop pelt ist von einer Veränderung der Master-Referenzspannung durch externe Störungen, wie etwa Voltage Bumps.
• Bevorzugt erfolgt die Justage der jeweiligen individuellen bzw. eigenen Referenzspannung anhand der Master- Referenzspannung zu einem Zeitpunkt, zu welchem zumindest mit großer Wahrscheinlichkeit nicht mit externen Störungen zu rechnen ist. Ein hierfür besonders geeigneter Zeitpunkt, der bei der Erfindung bevorzugt genutzt wird, ist der Einschaltvorgang bzw. das sogenannte Power-Up für den Schaltungsbaustein. Das Einfrieren der automatischen Justage der individuellen Referenzspannung bzw. der individuellen Referenzspannungen erfolgt also zusammen mit dem Power-On-Signal, mithin zu einem Zeitpunkt, zu welchem sämtliche internen Betriebsspannungen stabilisiert sind und noch keine Störungen auf dem Versorgungsnetz durch den Betrieb auftreten.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede individuelle Referenzspannung durch einen auf dem Chip des Schaltungsbausteins realisierten Band-Gap-Schaltkreis erzeugt wird.
• Der Justierschaltkreis zum Justieren der jeweiligen individuellen Referenzspannung kann grundsätzlich in unterschiedlicher Weise realisiert sein. Gemäß einer bevorzugten, weil einfach realisierbaren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Justierschaltkreis einen Komparator umfasst, der von der trimmbaren Referenzspannung und der individuellen Referenzspannung beaufschlagt ist, und dessen an seinem Ausgang anliegendes Vergleichsergebnis zum Einstellen der individuellen Referenzspannung dient. Ferner umfasst der Justierschaltkreis bevorzugt einen Zähler, der vom Ausgang des Komparators angesteuert wird, um den Zähler zu inkrementieren bzw. zu dekrementieren, wobei der Zähler einen Einstelleingang eines Schaltkreises zur Erzeugung der individuellen Referenzspan nung beaufschlagt. Schließlich ist der Zähler bevorzugt von einem Taktgenerator getaktet.
• Bei dieser Auslegung des Justierschaltkreises werden der Komparator und der Zähler und gegebenenfalls der Taktgenerator zur automatischen Justierung bevorzugt von dem Power-On-Signal beaufschlagt.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform des Spannungsversorgungssystems für den erfindungsgemäßen Schaltungsbaustein mit hochfrequenten Ein-/Ausgabeschnittstellen, die mehrere phasengeregelte Schaltkreise umfassen (nicht gezeigt), welche von internen Betriebsspannungen des Spannungssystems versorgt werden.
• Das Spannungssystem umfasst eine Einrichtung 10 zur Erzeugung einer Master-Referenzspannung. Diese Master-Referenzspannung wird von einem an eine externe Spannung angeschlossenen Band-Gap-Schaltkreis 11 mit Strom versorgt und ist einstellbar durch eine Spannungseinstelleinrichtung 12, die üblicherweise aus Fuses besteht, um die Master-Referenzspannung zu trimmen. Die derart getrimmte interne Master-Referenzspannung V_ref liegt am Ausgang des Einstellschaltkreises 10 an und stellt beispielsweise eine erste interne Betriebsspannung dar, mit welcher ein phasengeregelter Schaltkreis versorgt wird.
• Um weitere interne Betriebsspannungen bereitzuhalten, umfasst das erfindungsgemäße Spannungssystem für jede weitere interne Betriebsspannung eine entsprechende Anzahl individueller Referenzspannungen, die von einer entsprechenden Anzahl Einstelleinrichtungen erzeugt werden. In der Figur ist lediglich eine einzige weitere derartige individuelle Einstelleinrichtung für eine individuelle Referenzspannung gezeigt und mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet. Mit Strom versorgt wird diese Spannungseinstelleinrichtung 13 wiederum von einem zugehörigen Band-Gap-Schaltkreis 14. Zur Einstellung der individuellen Referenzspannung mittels der Spannungseinstelleinrichtung 13 dient nicht eine Anordnung von Fuses wie im Fall der Master-Referenzspannung; vielmehr ist erfindungsgemäß ein Justierschaltkreis vorgesehen, der diese individuelle Referenzspannung anhand der getrimmten Master-Referenzspannung V_ref abgleicht und nach dem Abgleichvorgang einfriert.
• Der Justierschaltkreis umfasst einen Komparator 15 mit zwei Eingängen, die einerseits von der Master-Referenzspannung V_ref und andererseits von der individuellen Referenzspannung V_{ref i} beaufschlagt sind. Im Komparator werden damit die Spannungen V_ref und V_{ref i} verglichen und das Vergleichsergebnis liegt am Ausgang des Komparators 15 an. Das Ausgangssignal des Komparators steuert einen Zähler 16 an, um diesen abhängig davon zu inkrementieren oder zu dekrementieren, ob das Vergleichsergebnis am Komparatorausgang kleiner oder größer als ein Sollwert ist. Der Zähler 16 wird von einem Taktgenerator 17 getaktet und sein Ausgangssignal wird in einem Speicher 18, beispielsweise einem Register zwischengespeichert. Diese Zwischenspeicherung des Zählerstands ist jedoch optional und zur Funktion des Justierschaltkreises nicht unerlässlich. Der gegebenenfalls im Zwischenspeicher 18 zwischengespeicherte Zählerstand wird in den Steuereingang der Spannungseinstelleinrichtung 13 zum Einstellen der individuellen Referenzspannung V_{ref i} eingegeben.
• Der Justagevorgang durch den Justierschaltkreis erfolgt bevorzugt zu einem Zeitpunkt, zu welchem noch keine Störungen auf Versorgungsnetzen des Schaltungsbausteins vorliegen. Typischerweise ist eine hierfür geeignete Zeit der Zeitpunkt, zu welchem ein Power-On-Signal von einem Power-Up-(Einschaltvorgang) für den Schaltungsbaustein generiert wird. Dieses Power-On-Signal wird gleichzeitig an Steuereingänge des Komparators 15 des Zählers 16 und des Taktgenerators 17 angelegt. Sobald die individuelle Referenzspannung V_{ref i} stabilisiert ist und damit eine weitere stabile interne Betriebsspannung für einen phasengeregelten Schaltkreis bereitsteht, wird die Spannung V_{ref i} konstant gehalten, d.h., in der Spannungseinstelleinrichtung 13 dauerhaft bis zum nächsten Power-Up abgelegt. Die Funktion des Justierschaltkreises ist damit für den aktuellen Betriebsablauf beendet.

10

Einstellschaltkreis

11

Band-Gap-Schaltkreis

12

Spannungseinstelleinrichtung

13

Spannungseinstelleinrichtung

14

Band-Gap-Schaltkreis

15

Komparator

16

Zähler

17

Taktgenerator

18

Zwischenspeicher

Claims (8)

1. Schaltungsbaustein mit hochfrequenten Ein-/Ausgabeschnittstellen aufweisend phasengeregelte Schaltkreise, die durch extern anliegende Spannungen und auf Grundlage einstellbarer individueller Referenzspannungen (V_{ref i}) erzeugter interner Betriebsspannungen gespeist sind, gekennzeichnet, durch einen Justierschaltkreis (15 bis 18) zum Abgleich jeder der individuellen Referenzspannungen (V_{ref i}) anhand einer trimmbaren internen Master-Referenzspannung (V_ref).
2. Schaltungsbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine interne Betriebsspannung von der trimmbaren internen Master-Referenzspannung (V_ref) auf Grundlage der extern anliegenden Spannung abgeleitet ist.
3. Schaltungsbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt zum Abgleich der individuellen Referenzspannung (V_{ref i}) der Einschaltvorgang (Power-Up) für den Schaltungsbaustein ist.
4. Schaltungsbaustein nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Referenzspannung (V_{ref i}) auf Grundlage eines Band-Gap-Schaltkreises (14) erzeugt ist.
5. Schaltungsbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Justierschaltkreis (15 bis 18) einen Komparator (15) umfasst, der von der trimmbaren Master-Referenzspannung (V_ref) und der individuellen Referenzspannung (V_{ref i}) beaufschlagt ist, und dessen an seinem Ausgang anliegendes Vergleichsergebnis zum Einstellen der individuellen Referenzspannung (V_{ref i}) dient.
6. Schaltungsbaustein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Komparators (15) einen Zähler (16) inkrementiert bzw. dekrementiert, der einen Spannungseinstelleingang eines Schaltkreises (13) zur Erzeugung der individuellen Referenzspannung (Vrefi) beaufschlagt.
7. Schaltungsbaustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (16) von einem Taktgenerator (17) getaktet ist.
8. Schaltungsbaustein nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählstand des Zählers (16) in einem Zwischenspeicher (18) abgelegt ist.