DE69511628T2 - Pulserzeugung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Impulserzeugung, und im besonderen aber nicht ausschließlich eine Vorrichtung zur Taktimpulserzeugung.
• In modernen Schaltungstechnologien ist es häufig erforderlich, Taktimpulse an mehrere verschiedene Stellen innerhalb eines Schaltkreises zu liefern. Wenn ein Schaltkreis relativ groß ist, können erhebliche Ausbreitungsverzögerungen zwischen den verschiedenen Stellen mit der Wirkung auftreten, daß eine ansteigende Flanke eines interessierenden Taktsignals eine Stelle zu einer deutlich unterschiedlichen Zeit erreicht im Vergleich zur Ankunft der Flanke an einer anderen Stelle. Dieses Phänomen ist bekannt als "Taktversetzung bzw. Taktungsfehler".
• Eine Anzahl von Maßnahmen werden im Stand der Technik gemeinhin verwendet, um eine solche Taktversetzung zu verringern. Wenn beispielsweise die Schaltung die Form eines Systems von Leiterplatten hat, ist die Übertragungsleitungsverzögerung zwischen und innerhalb der Leiterplatten auf ein Minimum verringert. Wenn der Schaltkreis eine integrierte Schaltung ist, beispielsweise in VLSI Schaltkreisen, minimieren Ingenieuremaßnahmen die Eigenverzögerung der RC Zwischenverbindungsleitung. In jeder dieser Situationen ist es wünschenswert, die Taktsignale entlang von baumartigen Zwischenverbindungsstrukturen zu übertragen, die im wesentlichen dieselbe Zwischenverbindungsweglänge zwischen der Taktquelle und jedem Punkt haben, an welchem der Takt bzw. das Taktsignal benötigt wird. Schließlich ist es wünschenswert, die Taktquelle so nahe wie möglich an dem physischen Zentrum des Aufbaus anzuordnen, so daß die Taktübertragung so kurz wie möglich ist.
• Jede dieser Maßnahmen führt zusätzliche Designbeschränkungen in einem Schaltkreis ein, und diese Beschränkungen können mit anderen Erfordernissen des Schaltkreises nicht kompatibel sein. Beispielsweise ist der Einsatz der baumartigen Zwischenverbindungsstruktur oft schwierig zu realisieren, und sie kann ausgesprochen viel Platz einnehmen. Die Verwendung einer Niedrigverzögerungs-Zwischenverbindung auf integrierten Schaltkreisen bedeutet in der Regel das Vorsehen von breiteren Leiterbahnen, welche außergewöhnlich viel Platz einnehmen und ferner die Leistung erhöhen, die für den Betrieb derartiger Bahnen benötigt wird. Die Anordnung der Taktquelle im physischen Zentrum einer Konstruktion kann den Designer unnötig einschränken; dazu kommt, daß im Falle von integrierten Schaltkreisen die zusätzliche Komplexität, die durch eine physisch zentrale Taktquelle verursacht wird, höchst unerwünscht ist.
• Die JP-A-05012223 offenbart einen Impulsgenerator, der Vorwärts- und reflektierte bzw. Rückwärtsimpulse auf einer Übertragungsleitung empfängt und ein Ausgangssignal zu einem Zeitpunkt bereitstellt, der durch Auswertung des Zeitabstandes zwischen dem ersten und zweiten Impuls bestimmt wird.
• Die US-A-4173962 offenbart eine Impulsgeneratorschaltung mit einem Kondensator, der in Reaktion auf einen Impuls durch eine erste Stromquelle geladen wird. Ferner wird eine erste und zweite Entladungsstufe bereitgestellt, wobei jede Stufe eine Stromquelle aufweist. Ein verzögerter Impuls, der von einer Zeitschaltung geliefert wird, steuert die zweite Entladungsstufe. Der Kondensator kann sich anfangs über beide Entladungsstufen entladen. Die zweite Entladungsstufe wird nach Bestimmung des verzögerten Impulses abgetrennt. Von diesem Zeitpunkt an kann eine Entladung nur noch mit geringerer Rate erfolgen, da sie allein durch die erste Entladungsstufe gesteuert wird. Die Spannung über dem Kondensator wird an eine Schwellenstufe zum Erzeugen des Ausgangsimpulses angelegt.
• Die vorliegende Erfindung stellt Ausführungen zur Verfügung, welche verwendet werden können, um eine Taktversetzung zu verringern, ohne die oben erwähnten Beschränkungen aufzuerlegen.
• Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Impulsgenerator bereitgestellt mit einem ersten und einem zweiten Eingang zum Empfangen von zeitlich versetzten ersten und zweiten Impulsen, wobei der zweite Impuls später als der erste Impuls auftritt; einer ersten Schaltung, die durch den ersten Impuls betrieben wird; einer zweiten Schaltung, die durch den zweiten Impuls betrieben wird; und einer dritten Schaltung, welche auf die jeweiligen Betriebsdauern der ersten und zweiten Schaltung anspricht, um einen Ausgangsimpuls zu einer Zeit zu erzeugen, welche von den mittleren Betriebsdauern der ersten und zweiten Schaltung abhängt, wobei:
• die erste Schaltung eine erste Stromquelle zum Erzeugen eines vorgegebenen ersten Stromes aufweist;
• die zweite Schaltung eine zweite Stromquelle zum Erzeugen eines vorgegebenen zweiten Stromes aufweist;
• die erste und zweite Stromquelle in Reaktion auf erste Flanken des ersten bzw. zweiten Impulses betreibbar sind;
• die dritte Schaltung einen ersten Kondensator, der den ersten und zweiten Strom empfängt, um dadurch entladen zu werden, einen ersten Schalter-Schaltkreis, welcher den ersten Kondensator aus einer Versorgungsspannung vor dem Betrieb der ersten und zweiten Stromquelle lädt, und ein erstes Vergleichsmittel aufweist, welches auf eine Spannung am ersten Kondensator anspricht, die ein vorgegebenes Niveau erreicht, um den Ausgangsimpuls zu erzeugen;
• und ferner eine dritte Spannungsquelle zum Erzeugen eines vorgegebenen dritten Stromes und eine vierte Stromquelle zum Erzeugen eines vorgegebenen vierten Stromes aufweisend, wobei die dritte und vierte Stromquelle in Reaktion auf zweite Flanken des ersten bzw. zweiten Impulses betreibbar sind, einen zweiten Kondensator, welcher den drit ten und vierten Strom empfängt, um hierdurch entladen zu werden, einen zweiten Schalter-Schaltkreis, welcher den zweiten Kondensator aus einer Versorgungsspannung vor dem Betrieb der dritten und vierten Stromquelle lädt, und zweite Vergleichsmittel, welche auf eine Spannung am zweiten Kondensator ansprechen, die ein vorgegebenes Niveau erreicht, um den Ausgangsimpuls zu beenden.
• Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangsimpulsen an mehreren Punkten entlang einer Verzögerungsbahn geschaffen, wobei die Vorrichtung aufweist:
• eine Schaltung, welche die Bahn festlegt und einen Eingang zum Empfangen eines Impulses aufweist, wobei sich der Impuls von diesem Eingang aus in einer ersten Richtung entlang der Bahn bis zu deren Ende und sodann sich in einer zweiten Richtung entlang der Bahn ausbreiten kann, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist; und
• mehrere Impulsgeneratoren jeweils nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei an jedem Punkt ein jeweiliger Impulsgenerator angeordnet und an diesem Punkt mit der Schaltung verbunden ist, wobei jeder Impulsgenerator einen ersten Eingang zum Empfangen des Impulses von der Schaltung aufweist, wenn der Impuls sich in erster Richtung ausbreitet, und einen zweiten Eingang zum Empfangen des Impulses von der Schaltung aufweist, wenn der Impuls sich in zweiter Richtung ausbreitet, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Ausgangsimpulses zur gewünschten Zeit.
• Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
• Fig. 1 ein Teilschaltungsdiagramm einer Taktimpulsverteilungsanordnung nach dem Stand der Technik;
• Fig. 2 Spannungswellenformen, welche an verschiedenen Stellen in Fig. 1 auftreten;
• Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangsimpulsen für eine erfindungsgemäße Verwendung;
• Fig. 4 die Wellenformen an einer Stelle in Fig. 3;
• Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Impulsgenerators zum Einsatz in Fig. 3 entsprechend der Erfindung;
• Fig. 6 Wellenformen, welche im Schaltkreis von Fig. 5 auftreten;
• Fig. 7 die Spannungswellenformen von Impulsgeneratoren gemäß Fig. 5 an verschiedenen Stellen in Fig. 3;
• Fig. 8 eine Modifikation der Vorrichtung von Fig. 3;
• Fig. 9 eine Modifikation der Anordnung in Fig. 3 für eine integrierte Schaltung, welche gepufferte Leitungen verwendet; und
• Fig. 10 eine weitere Modifikation der Anordnung von Fig. 3.
• In den Figuren werden die gleichen Bezugsnummern für gleiche Teile verwendet.
• Gemäß Fig. 1 weist eine integrierte Schaltung 1 eine Bahn bzw. einen Strompfad 2 auf, entlang welcher/welchem Taktimpulse aus einem Eingabepuffer 3 an verschiedene Stellen A, B, C verteilt werden. Der Eingabepuffer 3 wird von einer Taktquelle 4 gespeist, die außerhalb der Leiterplatte 1 liegt. Der Puffer 3 wird verwendet, um allen benötigten Im pedanzanforderungen gerecht zu werden. An jeder Stelle A, B oder C wird von der Bahn 2 ein Taktimpuls eingegeben, und aufgrund der unterschiedlichen Bahnlängen zwischen den jeweiligen Stellen und dem Eingabepuffer sind die Taktimpulse, die an den Stellen A, B, C eintreffen, zeitlich versetzt.
• Dieser Effekt ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die ansteigende Flanke der Taktimpulse am Puffer zum Zeitpunkt t&sub0;, hingegen an der Stelle A zum Zeitpunkt t&sub1;, an der Stelle B zum Zeitpunkt t&sub2; und der Impuls an der Stelle C zum Zeitpunkt t&sub3; auftritt. Die Wellenformen φ, φA, φB und φC stellen die Spannungswellenformen am Puffer 3 und an den Stellen A, B bzw. C dar.
• Gemäß Fig. 3 weist eine integrierte Schaltung 31 eine Taktimpulsbahn 32 auf, die von einem Eingabepuffer 3 gespeist wird. Die Bahn 32 hat einen ersten vorderen Abschnitt 33, entlang welchem Impulse aus dem Puffer 3 sich in einer ersten Vorwärtsrichtung ausbreiten, und einen zweiten Umkehr- bzw. Rückwärtsabschnitt 34, entlang welchem sich Impulse in einer zweiten Richtung ausbreiten, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung ist. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Umkehrbahnabschnitt 34 eine Verlängerung des Vorwärtsbahnabschnittes 33, wobei sich die beiden in einem Bahnendpunkt 35 treffen.
• Obwohl der Umkehrbahnabschnitt 34 parallel zu dem Vorwärtsbahnabschnitt verlaufend dargestellt ist, dient dies nur der Veranschaulichung, und es kann jede geeignete Anordnung gewählt werden. Jedoch macht die am besten geeignete Form erforderlich, daß die Bahnlänge zwischen jeweils zwei Stellen entlang des Vorwärtsbahnabschnittes die selbe ist wie die Bahnlänge entlang des Umkehrbahnabschnittes zwischen diesen beiden Stellen.
• Es ist auch zu bedenken, daß die Bahnabschnitte 33 und 34 durch eine einzige Übertragungsleitung bereitgestellt wer den könnten, wobei Impulse an einem Ende der Leitung eingegeben und vom anderen Ende der Leitung zurück reflektiert werden.
• Die integrierte Schaltuni 31 von Fig. 3 hat drei Stellen P, Q, R, an welchen Taktimpulse benötigt werden. Für diesen Zweck besitzt jede Stelle P, Q, R einen jeweiligen Impulsgenerator 36, 37, 38. Jeder der Impulsgeneratoren hat einen ersten Eingang, der mit dem Vorwärtsbahnabschnitt 33 verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit dem Umkehrbahnabschnitt 34 verbunden ist. Zur Vereinfachung der Bezugnahme wird der Vorwärtsimpuls, der durch einen Impulsgenerator 36 empfangen wird, als φFP und der Umkehrimpuls am Impulsgenerator 36 als φRP angegeben.
• Unter der Annahme, daß die Leitung symmetrisch ist, d. h. die Bahnlänge zwischen jeweils zwei Punkten für die Vorwärts- und Umkehrbahn die selbe ist, wie es oben beschrieben wurde, entspricht der Mittelpunkt zwischen dem Vorwärtsimpuls und dem Umkehrimpuls an jedem Impulsgenerator demjenigen Zeitpunkt, an welchem der entlang der Bahn 32 sich fortpflanzende Impuls den Bahnendpunkt 35 erreicht. Falls daher jeder Impulsgenerator 36-38 auf die Erfassung des jeweiligen Vorwärtsimpulses für diesen Impulsgenerator und auf den jeweiligen Umkehrimpuls für diesen Impulsgenerator anspricht und einen entsprechenden Ausgangsimpuls φ zur selben Periode nach dem Mittelpunkt zwischen den beiden Impulsen erzeugt, erfolgen die Ausgangsimpulse insgesamt zum selben Zeitpunkt für jeden Impulsgenerator.
• Wenn die Bahn nicht symmetrisch ist, d. h. die Bahnlänge zwischen zwei Punkten sich zwischen der Vorwärts- und Umkehrrichtung unterscheidet, gibt es keinen Mittelpunkt zwischen dem Vorwärts- und Umkehrimpuls, welcher den Zeitpunkt der Ankunft von dem Vorwärtsimpuls an dem Bahnende bestimmt, sondern irgendeinen anderen zweiten Punkt zwischen den zwei Impulsen. In diesem Fall erzeugen die Impulsgeneratoren 36-38 ihre Ausgangsimpulse zur gewünschten Zeit, welche einer vorgegebenen Dauer nach diesem zweiten Punkt entspricht, um gleichzeitige Taktimpulse zu erzeugen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun das Verhältnis zwischen den Impulsen beschrieben. Der Eingangsimpulszug φFP am Impulsgenerator 36 hat eine erste ansteigende Flanke zum Zeitpunkt t&sub1;, und der Umkehrimpuls φRP hat eine erste ansteigende Flanke zum Zeitpunkt t&sub2;. In der bevorzugten Anordnung mit symmetrischem Vorwärts- und Umkehrpfad wird ein Ausgangsimpuls 0 erzeugt, um eine ansteigende Flanke zur Zeit t&sub3; zu erhalten, welche zu einer vorgegebenen Zeit c nach dem Mittelpunkt t&sub4; zwischen den Zeiten t&sub1; und t&sub2; erfolgt. In der Regel ist es erwünscht, Taktimpulse zum selben Zeitpunkt in der gesamten Schaltung zu erzeugen, wobei bei der symmetrischen Bahnsituation die Zeit c für alle Impulsgeneratoren 36-38 die selbe ist. Falls es jedoch aus irgendeinem Grund erwünscht wäre, Impulse mit einer vorgegebenen Versetzung oder Verzögerung relativ zueinander zu erzeugen, kann die Zeitperiode c eingerichtet werden, damit sie sich von Impulsgenerator zu Impulsgenerator in der gewünschten Weise unterscheidet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Impulsgeneratoren 36-38 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
• In Fig. 5, auf welche zuerst Bezug genommen wird, weist der Impulsgenerator zur Verwendung im Fig. 3 zwei ähnliche Schaltkreise 501, 502 auf. Ein Schaltkreis 501 spricht auf die ansteigende Flanke des angelegten Taktimpulses an und setzt in Reaktion darauf einen R-S Flip-Flop 503; und der Schaltkreis 502 spricht auf die absteigende Flanke der angelegten Taktimpulse an und setzt den Flip-Flop 503 zurück. Jeder Impulsgenerator hat zwei Eingänge 39 und 40, die jeweils mit der Vorwärts- und Umkehrbahn verbunden sind. Jeder Eingang umfaßt eine Schaltung zum Erzeugen von wahren Werten und Komplementwerten der Spannungswerte auf der Vorwärts- und Umkehrbahn.
• Der Schaltkreis 501 weist einen ersten UND-Gatter 510 auf, an dessen Eingänge eine erste Eingabe A, welche das Komplement des Vorwärtstaktimpulses FP darstellt, und eine zweite Eingabe B angelegt werden, welche das Komplement des Umkehrtaktimpulses φRP darstellt. Der Ausgang des Gatters 510 ist erstens mit einem Inverter 511 gekoppelt, dessen Ausgang einen ersten Eingang eines zweiten UND-Gatters 512 liefert, und zweitens, um einen Schalter 513 zu steuern. Der Schalter 513 ist zwischen einer Versorgungsspannung VS und einem Schaltungsknoten 514 angeschlossen, um den Schaltungsknoten mit der Versorgungsspannung zu verbinden oder davon zu trennen. Der Schaltungsknoten 514 bildet den invertierenden Eingang eines Komparators 515 und ferner den Anschluß eines Pols eines Kondensators 516 und eines Pols von zwei parallelen Konstantstromquellen 517, 518. Die Konstantstromquellen 517 und 518 sind über jeweilige steuerbare Schalter 519 und 520 mit einem Bezugsknoten 521 verbunden, mit welchem ebenfalls der zweite Pol des Kondensators 516 verbunden ist. Falls daher der Schalter 519 leitend ist, wird die erste Stromquelle 517 parallel mit dem Kondensator 516 geschaltet, und falls der Schalter 520 leitend wird, wird die Stromquelle 518 parallel mit dem Kondensator 516 verbunden. Der Schalter 519 wird durch ein Signal B' gesteuert, welches dem wahren Umkehrtaktimpuls entspricht, wohingegen der Schalter 520 durch ein Signal A' gesteuert wird, welches dem wahren Wert des Vorwärtstaktimpulses φFP entspricht. Eine Bezugsspannung Vref wird an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 515 angelegt.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nunmehr die Betriebsweise des Schaltkreises erläutert, der in Fig. 5 dargestellt ist.
• Zur Zeit T&sub0; sind die beiden Eingangsimpulse A und B auf logisch 1. Dementsprechend befindet sich auch der Ausgang des UND-Gatters 510 auf logisch 1, wodurch der Schalter 513 leitend wird und den Knoten 514 mit der Versorgungsspannung VS verbindet. Gleichzeitig ist das Komplement von A auf lo gisch 0, ebenso wie das Komplement von B, und daher sind die beiden Schalter 519 und 520 nicht leitend. Daraufhin wird der Kondensator 516 auf die Versorgungsspannung VS geladen, und der Ausgang vom Komparator 515 ist niedrig. Daher liegt am Eingang des Gatters 512 eine logische 0 vom Komparator 515 und eine logische 0 vom Inverter 511 an. Folglich ist der Ausgang des UND-Gatters 512 auf einer logischen 0.
• Zur Zeit T&sub1; fällt der Eingang A auf eine logische 0 und daher wechselt A' den Zustand auf eine logische 1. Der Ausgang vom UND-Gatter 512 wird niedrig, was bewirkt, daß der Schalter 513 nicht leitend und der Schalter 520 leitend wird, wodurch die Stromquelle 518 am Entladungskondensator 516 anliegt. Der Eingang zum Komparator 515 am Knoten 514 bleibt oberhalb des Niveaus Vref; und der Ausgang des Komparators 515 bleibt niedrig. Der Inverter 511 hat nun eine logische 0 an seinem Eingang und erzeugt als Ergebnis eine logische 1 an seinem Ausgang. Der UND-Gatter 512 hat einen Eingang auf einer logischen 1 und einen Eingang auf einer logischen 0 und erzeugt weiterhin eine logische 0 am Ausgang.
• Zum Zeitpunkt T&sub2; wechselt der Eingang B den Zustand auf eine logische 0 und der Eingang B' auf eine logische 1. Als Ergebnis davon behält der UND-Gatter 510 weiter eine logische 0 am Ausgang, was bewirkt, daß der Schalter 513 nicht leitend bleibt und der Inverter 511 weiterhin eine logische 1 am Ausgang hat. Der Schalter 520 bleibt im leitenden Zustand, jedoch wechselt der Schalter 510 zu dem leitenden Zustand, so daß sowohl die Stromquelle 517 als auch die Stromquelle 518 nun den Kondensator 516 entladen. Zu Beginn bleibt der Knoten 514 oberhalb des Potentials Vref und daher behält der Komparator 515 seine logische 0 am Ausgang. Jedoch hat zur Zeit T&sub3; die kombinierte Wirkung der beiden Stromquellen 517 und 518 den Kondensator 516 entladen, bis der Knoten 514 das selbe Potential wie der nicht- invertierende Anschluß vom Komparator 515 hat, wobei an diesem Punkt der Komparatorausgang den Zustand auf eine logische 1 wechselt. Folglich sind die beiden Eingänge zum UND-Gatter 512 nun auf einer logischen 1, welche bewirkt, daß der Ausgang den Zustand auf eine logische 1 wechselt, wodurch die ansteigende Flanke eines Impulses tr erzeugt wird. Dieser Impuls tr wird an den Setzeingang des Flip- Flops 503 angelegt, um eine positive Flanke an dessen 0 Ausgang zu erzeugen.
• Einige Zeit später zur Zeit T&sub4; wechseln das Eingangssignal A und sein Komplement A' den Zustand auf eine logische 1 bzw. eine logische 0. Als Ergebnis davon wird der Schalter 520 nicht leitend. Zu einer noch späteren Zeit T&sub5; wechselt das andere Eingangssignal B und sein Komplement B' den Zustand auf eine logische 1 bzw. auf eine logische 0, wodurch der UND-Gatter 510 erneut zwei logische 1 Eingänge aufweist, welche bewirken, daß der Ausgang auf eine logische 1 wechselt, wodurch der Schalter 513 geschlossen wird, so daß dieser leitend wird, wobei der Ausgangsimpuls tr aufgrund der logischen 0 vom Inverter 511, der an einem Eingang des UND-Gatters 512 anlegt, unterbrochen wird. Der Kondensator 516 beginnt dann sich gegenüber der Versorgungsspannung VS aufzuladen, und der Zyklus kann erneut starten.
• Der zweite Schaltkreis 512 des Impulsgenerators ist ähnlich aufgebaut wie der erste Schaltkreis. Er weist einen dritten UND-Gatter 530 auf, der einen Inverter 531 speist, dessen Ausgang einen Eingang zu einem vierten UND-Gatter 532 bereitstellt. Der Ausgang des dritten UND-Gatters 530 ist mit einem Schalter 533 verbunden, welcher die Versorgungsspannung VS mit einem Schaltungsknoten 534 koppelt, der den invertierenden Eingang eines Komparators 535 bildet. Ein zweiter Kondensator 536 ist zwischen einem Knoten 534 und einem Referenzpotential 541 angeschlossen. Zwei Reihenschaltungen sind parallel mit dem Kondensator angeordnet, welche jeweils eine Stromquelle 537, 538 mit einem Reihenschalter 539, 540 aufweisen.
• Der zweite Schaltkreis 502 spricht auf die fallende Flanke der jeweiligen Eingangsimpulse an; und die Eingangssignale, welche mit den jeweiligen Punkten verbunden sind, sind die Komplemente von denjenigen, welche an den entsprechenden Punkten im ersten Schaltkreis 501 angelegt sind. Daher empfängt der UND-Gatter 530 Eingangssignale A' und B', und die Schalter 539 und 540 empfangen die Signale B bzw. A. Der Ausgang des zweiten UND-Gatters 532 ist mit dem Rücksetzeingang eines R-S Flip-Flops 503 verbunden.
• Die Betriebsweise des zweiten Schaltkreises 502 ist im allgemeinen die selbe wie diejenige der bereits beschriebenen Betriebsweise von 501.
• Es wird nunmehr die Betriebsweise der Taktverteilungsanordnung gemäß Fig. 3 mit Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Bahnverzögerung in sowohl der Vorwärtsrichtung als auch der Umkehrrichtung zwischen den Stellen P, Q und R auf einer Hahn 32 jeweils gleich zwei Zeiteinheiten sind, daß die Bahnverzögerung zwischen dem Ausgang des Puffers 3 und dem Vorwärtsbahnanschluß der Stelle P zwei Zeiteinheiten beträgt, und daß die Verzögerung des Vorwärts- und Umkehrbahnpunktes der Stelle R eine Zeiteinheit ist. Fig. 7 stellt die bevorzugte Anordnung für den Schaltkreis von Fig. 6 dar, bei welchem Stromquellen 517, 518, 537 und 538 allesamt identische Ströme erzeugen, die Werte der Kondensatoren 516 und 536 im wesentlichen identisch sind und die selbe Bezugsspannung an den nichtinvertierenden Eingängen der Komparatoren 515 und 535 anlegt. Zur Zeit 0 wird der "Anstiegsflanken"- Kondensator 516 in jedem der Impulsgeneratoren auf die Versorgungsspannung VS geladen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Taktimpuls von dem Puffer 3 ausgegeben. Nach zwei Zeiteinheiten erreicht der Impuls eine Stelle P und wird an den "Vorwärtsanschluß" dieser Stelle angeschlossen, wodurch der Schalter 513 im Impulsgenerator 36 geöffnet und die Stromquelle 518 angeschlossen wird, um den Kondensator 516 bei einer ersten Rate i zu entladen. Nach weiteren zwei Zeiteinheiten erreicht der Taktimpuls die zweite Stelle 37 an dem entsprechenden Vorwärtsanschluß. Der Kondensator 516 im Impulsgenerator 37 beginnt in ähnlicher Weise bei einem Strom von i zu entladen. Schließlich erreicht der Taktimpuls nach zwei weiteren Zeiteinheiten eine Stelle 38 und der Kondensator 516 dieser Stelle beginnt in entsprechender Weise zu entladen.
• Nachdem der Taktimpuls den Endabschnitt der Bahn 32 überquert hat, erreicht er jedoch den Umkehranschluß des Impulsgenerators 38 um eine Zeiteinheit später, wobei dabei die zweite Stromquelle 517 von diesem Generator in Betrieb gebracht wird. Zum Zeitpunkt 7 beginnt nun der Kondensator 516 des Impulsgenerators 38, sich bei einer Rate von 2i zu entladen. Nach einer weiteren Verzögerung von zwei Zeiteinheiten erreicht der Taktimpuls den Umkehranschluß des Impulsgenerators 37 und der Kondensator 516 dieses Impulsgenerators beginnt sich in ähnlicher Weise bei einer Rate 2i zu entladen. Schließlich empfängt der Umkehranschluß der Stelle 36 zwei weitere Zeiteinheiten später den Taktimpuls und der Kondensator 516 dieses Generators beginnt ebenfalls, sich bei einer Rate von 2i zu entladen.
• Es ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß die Spannungen an jedem Kondensator 516 der selben Charakteristik von diesem Punkt an folgen. Falls daher die selbe Bezugsspannung, beispielsweise Vref1, an jedem Komparator 515 anliegt, werden die Impulsgeneratoren 36, 37 und 38 eine ansteigende Flanke zum selben Zeitpunkt erzeugen, wobei dieser Zeitpunkt durch das Niveau der ausgewählten Referenzspannung bestimmt wird. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 7 ist ersichtlich, daß die ansteigende Flanke bei 12,5 Zeiteinheiten mit einem Wert von Vref1 und bei 14 Zeiteinheiten mit einem Wert von Vref2 erzeugt wird. Eine genaue Betrachtung von Fig. 7 zeigt, daß die Überschneidung der Kondensatorentladungsendcharakteristik und der Linie der Versorgungsspannung tatsächlich der Punkt ist, an welchem der Impuls, der entlang der Bahn 32 läuft, das Ende 35 erreicht. Ferner hängt die Zeit des Auftretens der ansteigenden Flanke des Ausgangsimpulses eines jeden Impulsgenerators für einen vorgegebenen Wert der Referenzspannung Vref von dem Zeitpunkt ab, an welchem der Taktimpuls sich an dem Ende 35 befand. Es sollte klarerweise bei der Auswahl des Wertes der Referenzspannung Vref basierend auf einer Versorgungsspannung VS darauf geachtet werden, daß sichergestellt ist, daß diese Spannung unterhalb des niedrigsten Wertes der Kondensatorspannung liegt, welche für die längstmögliche Entladungszeit erreicht würde. Mit anderen Worten gilt für das gezeigte Beispiel, daß der Wert von Vref geringer sein muß als die Spannung, bei welcher der Kondensator 516 des Impulsgenerators 36 beginnt, sich bei einer Rate von 2i abzuklingen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Taktverteilungsanordnung gezeigt. Diese Anordnung ist im wesentlichen ähnlich derjenigen, die in Fig. 3 gezeigt ist und hat in ähnlicher Weise eine gewünschte Anzahl von Stellen P, Q, R mit jedoch einer weiteren Stelle S, welche an dem Ende 35 der Bahn 32 angeordnet ist. Der Impulsgenerator 81 für die Stelle S benötigt lediglich einen einzigen Eingang. Es kann vorgesehen werden, daß ein Ausgangstaktimpuls unter einer bestimmten Verzögerung nach Empfang des Impulses von der Bahn 32 erzeugt wird. Diese vorgegebene Verzögerung wird so ausgewählt, daß sie die selbe ist wie das Intervall C (siehe Fig. 4), wobei Impulse durch jeden Impulsgenerator im wesentlichen gleichzeitig erzeugt werden.
• Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 9 wird eine Modifikation der Anordnung beschrieben, welche mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde, und zwar für den Einsatz zusammen mit verlustbehafteten Leitungen und vor allem für Leitungen, deren RC Verzögerungen tendenziell dominieren. Dies hat eine besondere Bedeutung bei integrierten Schaltungen, da bei einer Übertragungsleitung von integrierten Schaltungen Verzögerungen üblicherweise relativ klein sind. Folglich, da RC Verzögerungen nicht linear proportional zur Leitungslänge sind, kann es notwendig sein, Puffer bzw. Pufferspeicher einzufügen. Die in Fig. 11 dargestellte Anordnung hat eine Übertragungsbahn 121, welche einen Vorwärtsbahnabschnitt 122 und einen Umkehrbahnabschnitt 132 aufweist. Die Stellen D, E, F und G sind entlang der Bahn 121 angeordnet und jede Stelle hat einen zugehörigen Impulsgenerator 124 zum Erzeugen eines Taktimpulses zu einer vorgegebenen Zeit in Bezug auf die Anlegung eines Vorwärts- und eines Umkehrimpulses an der jeweils interessierenden Stelle. Um eine Korrektur der Verluste entlang der Bahn zu liefern, wird ein erster Puffer 125 in den Vorwärtsbahnabschnitt 122 an der Stelle D eingefügt. Da der Puffer selbst dazu tendiert, eine gewisse Verzögerung in das System einzuführen, wird ein ähnlicher Puffer 125 in den Umkehrbahnabschnitt 123 an der Stelle E eingefügt. Um wiederum Verlusten entgegenwirken zu können, wird ein Puffer 126 in den Vorwärtsbahnabschnitt an der Stelle E eingefügt, mit einem entsprechenden Puffer 126 im Umkehrbahnabschnitt an der Stelle F. Schließlich wird ein Vorwärtsbahnabschnitts- Puffer 127 an der Stelle F zusammen mit einem Umkehrbahnabschnitts-Zwilling an der Stelle G eingefügt.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 10 hat eine integrierte Schaltung 130 eine Taktimpulsübertragungsbahn 131, welche einen ersten Vorwärtsbahnabschnitt 132 und einen ersten Umkehrbahnabschnitt 133 sowie einen zweiten Vorwärtsbahnabschnitt 134 zusammen mit einem zweiten Umkehrbahnabschnitt 135 aufweist. Wie in der Zeichnung ersichtlich ist, läuft die Taktbahn im wesentlichen rund um den Umfang der integrierten Schaltung 130, welche beispielsweise ein großer VLSI Chip sein kann. An der Taktbahn 131 sind Impulsgeneratoren 136 angeschlossen, welche simultane Taktimpulse an deren jeweilige Ausgänge liefern. Es gibt eine Reihe von Vorteilen, wenn simultane Takte rund um den Rahmen- oder Verbindungsring eines großen VLSI Chips bereitgestellt werden. Zwei davon bestehen darin, daß die Eingangs/Ausgangskontakstellen getaktet werden können, was eine schnelle synchrone Kommunikation mit anderen Bauelementen ermög licht, und daß die Taktpuffer, welche in der Regel stabile Stromverbindungen benötigen, in der Nähe des Verbindungsringes des Chips angeordnet sind, welcher ein Ort ist, an welchem bereits gute Stromverbindungen existieren.
• Obwohl die spezielle Beschreibung sich auf Taktimpulserzeugung und -verteilung bezieht, versteht es sich, daß die Erfindung genauso für die Erzeugung oder Verteilung von anderen Impulsen anwendbar ist.
• Die Erfindung wurde nunmehr in Bezug auf deren verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist selbstverständlich, daß viele Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der beiliegenden Ansprüche möglich sind. Die Ausführungsbeispiele davon sind nicht als einschränkend zu verstehen.

Claims (3)

1. Impulsgenerator mit einem ersten und einem zweiten Eingang zum Empfangen von zeitlich versetzten ersten und zweiten Impulsen, wobei der zweite Impuls später als der erste Impuls auftritt; einer ersten Schaltung, die durch den ersten Impuls betrieben wird; einer zweiten Schaltung, die durch den zweiten Impuls betrieben wird; und einer dritten Schaltung, welche auf die jeweiligen Betriebsdauern der ersten und zweiten Schaltung anspricht, um einen Ausgangsimpuls zu einer Zeit zu erzeugen, welche von den mittleren Betriebsdauern der ersten und zweiten Schaltung abhängt, wobei:

die erste Schaltung eine erste Stromquelle (517) zum Erzeugen eines vorgegebenen ersten Stromes aufweist;

die zweite Schaltung eine zweite Stromquelle (518) zum Erzeugen eines vorgegebenen zweiten Stromes aufweist;

die erste und zweite Stromquelle in Reaktion auf erste Flanken (A, B) des ersten bzw. zweiten Impulses betreibbar sind (519, 520);

die dritte Schaltung einen ersten Kondensator (516), der den ersten und zweiten Strom empfängt, um dadurch entladen zu werden, einen ersten Schalter- Schaltkreis (510,513), welcher den ersten Kondensator (516) aus einer Versorgungsspannung vor dem Betrieb der ersten und zweiten Stromquelle (517, 518) lädt, und ein erstes Vergleichsmittel (515) aufweist, welches auf eine Spannung am ersten Kondensator anspricht, die ein vorgegebenes Niveau erreicht, um den Ausgangsimpuls zu erzeugen;

und ferner eine dritte Spannungsquelle (537) zum Erzeugen eines vorgegebenen dritten Stromes und eine vierte Stromquelle (538) zum Erzeugen eines vorgegebenen vierten Stromes aufweisend, wobei die dritte und vierte Stromquelle in Reaktion auf zweite Flanken (A', B') des ersten bzw. zweiten Impulses betreibbar sind, einen zweiten Kondensator (536), welcher den dritten und vierten Strom empfängt, um hierdurch entladen zu werden, einen zweiten Schalter-Schaltkreis (530,533), welcher den zweiten Kondensator (536) aus einer Versorgungsspannung vor dem Betrieb der dritten und vierten Stromquelle (537, 538) lädt, und zweite Vergleichsmittel, welche auf eine Spannung am zweiten Kondensator (536) ansprechen, die ein vorgegebenes Niveau erreicht, um den Ausgangsimpuls zu beenden.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, bei welchem der erste und zweite Kondensator (516, 536) im wesentlichen den selben Wert haben, jeder durch die jeweiligen Stromquellen erzeugte Strom den selben Wert hat, und die vorgegebenen Niveaus die selben sind.

3. Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangsimpulsen an mehreren Punkten entlang einer Verzögerungsbahn, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Schaltung (33, 34), welche die Bahn festlegt und einen Eingang zum Empfangen eines Impulses aufweist, wobei sich der Impuls von diesem Eingang aus in einer ersten Richtung entlang der Bahn bis zu deren Ende und sodann sich in einer zweiten Richtung entlang der Bahn ausbreiten kann, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist; und

mehrere Impulsgeneratoren (31, 36, 37, 38) jeweils nach Anspruch 1, wobei an jedem Punkt ein jeweiliger Impulsgenerator angeordnet und an diesem Punkt mit der Schaltung verbunden ist, wobei jeder Impulsgenerator einen ersten Eingang zum Empfangen des Impulses von der Schaltung aufweist, wenn der Impuls sich in erster Richtung ausbreitet, und einen zweiten Eingang zum Empfangen des Impulses von der Schaltung aufweist, wenn der Impuls sich in zweiter Richtung ausbreitet, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Ausgangsimpulses zur gewünschten Zeit.