TWI364165B - Absolute delay generating device - Google Patents

Description

丄叶丄 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種延遲產生褒置 / 關於一種校正延遲的絕對延遲時間 P° ，係 -, 夂夂展詈。 【先前技術】 #脈產生态晶片可說是數位電壯班 ^ ^ ^ 卞农息中的心臟。以個 人电細來况，母個系統都會使用—、二 責產生十幾個參考時脈訊號，以便控制和調“统二: f、記憶體存取、即時多媒體、網路訊務以及無線網^ 接。 〜 源 ％脈產生器的使用與發展將不再侷限於電腦方 事貫上許多電子設備的零件，機房的電信交換設備、 豕用電視遊樂器系統與數位攝影機都會使用到時脈參考

仁疋蚪脈產生益並不能獨立產生正確的基頻，而是需 要透過-組穩定參考訊號才能比對出正確的基頻訊號。又 該穩定的蒼考訊號常是施加外部電壓至石#晶體上，而利 用石英晶體受❹卜部電壓後會產生穩定且不易受外部環 境影響的辰盪訊號之特性，以作為時脈產生器穩定參考訊 號的訊號產生端。 惟，現代化的ic電路已朝向極微小化的設計趨勢發 展，以石英晶體作為時脈產生器參考訊號產生端的做法， 則受限於石英晶體的體積不易縮小的物理條件，而在微小 尺度的1C電路設計領域中已逐漸不適用了。 5 110891 i 1364165 ΐ單其不同延遲特性的延遲元件係指對照單元與表 1/=1㈣延心件因材料不同及/或串接個數不同 3 又&十架構不同’進而具有不同的延遲特性。 好：：照單元所接收的原始訊號與參照單元所接收的 原始訊Ui it人對照單元與參照單元並通過該 同=特性的延遲元件後，即可使自對照單元輸出的對昭 照單讀出的參照訊號間產生延遲狀態，亦即 早兀輸出的對照訊號與自參照單元輸出的參照訊 號間具不同相位或不同頻率。 此外，該複數組的對照單元之間亦分別包含不同 生的t遲70件°其中’該不同延遲特性的延遲元件亦係 指對照單元與參照單元所包含的延遲元件因材料不同，及 /或串接個數不同，及/或電路設計不同，進而具 延遲特性。 u 特品強凋的疋，該分別通過該複數組對照單元的原始 =彼此間亦為同相位；換言之，該分料過該複數組^ 照早7L的原始訊號彼此間的延遲相位差為零。而分別進入 該複數組對照單元並分別通過該些具有不同延遲特性的 延遲兀件後’即可使㈣複數組對照訊號彼此間產生延遲 狀態’亦即該複數組對照訊號彼此間具不同相位或不同頻 率。 且延遲模組復包含相位/頻率偵測單元，其係用以比 較該對照訊號與該參照訊號間的延遲狀態，進而產生各該 延遲模組的延遲參數。 110891 8 1364165 在較佳的實施例中，該延遲參數為比值，其中，該比 值為可變對照單元的延遲除以參照單元的延遲，亦可表示 為 τ(Ό y γ、_ dvAiAPm ' (，，)_‘(W) 該、為該可變對照單元的延遲，該為該 ' 參照單元的延遲。若再參照上述分析可知，各延遲模組的 ' 參照單元的延遲相同；各延遲模組的可變對照單 鲁元的延遲^^(P,F，r)不相同。 當PVT條件的不同造成各延遲模組產生不同延遲狀 態，此複數組延遲模組可能出現複數種相位/頻率領先或 落後組合，以此相位或頻率的組合可得知在該PVT條件下的比 值，更可由此比值所對應延遲模組與其延遲狀態，作為該絕對 延遲時間產生裝置在此一 PVT(process-voltage-temperature) 條件下延遲校準參數，進而標定出絕對延遲時間產生裝置 的延遲狀態。 • 綜上可知，利用本發明所揭露的絕對延遲時間產生裝 置，及其揭露的針對外界PVT影響穩定參考源所設計的動態 校準機制，可於不同的 PVT (process-voltage-temperature) 條件下，分析各該延遲模組的延遲參數，以標定當前PVT 條件對該絕對延遲時間產生裝置造成的延遲情況，進而產 生校準訊號以使震盪器在PVT改變的情況下，依然能夠保 持穩定的準確度。 於此可知，本發明所揭露的一種無需使用外部石英晶 9 110891 1364165 體作為時脈產m考訊號產以之㈣㈣ 裝置，透過動態偵測當前pVT _ <可B產生 „ 书路兄服外部製程供壓溫度璟产找 受所產生輸出頻率飄移缺憾。 衣兄改 【實施方式】 以下係藉由4寺定的具體實例t兑明本發明之 式’热悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之内容 瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由地 的具體實例加以施行或應用，本說 f 同 讨从 曰τ的各項細節亦可 基於不同觀點與應用’在不，㈣本發明之精神下 修飾與變更。 τ谷種 以下之實施例係進-步詳細說明本發明之觀點，伸並 非以任何觀點限制本發明之範轉。 首先’請參閱第1圖的本發明之絕對延遲時間產生裝 =之基本架構方塊示意圖。如圖所示，本發明之絕對延遲 時間產生裝置10包括：訊號相位/頻率控制模組U與複 數組延遲模組12。其中，各延遲模組12復包含對照單元 12卜參照單元122與相位/頻率偵測單元123，且對照單 元121與參照單元122分別包含不同延遲特性的延遲元 1211 與 122卜 特需強調的是，複數組延遲模組12個數並非本發明 的關鍵，換言之，絕對延遲時間產生裝置1〇得依據^用 狀態與需求自行選定延遲模組12的個數。因此，在不影 響操作概念的條件下考量簡化圖示，第丨圖係以五組延遲 110891 10 1364165 .模組I2表現該複數組延遲模組12,惟’其他個數的實施 .態樣均應類推適用，而不以本圖所繪個數為限。、 .时_各延遲模組12係透過比對原始訊號22分別通過對照 •早兀121與麥照單元〗22後所產生的延遲狀態，進而產生 ‘複數組延遲模組12的延遲參數，而該延遲狀態可為相位 ·.或頻率差異，以下實施例以相位差異為例說明。訊號相位 /頻率控制模組U係心接收並比對該複數組延遲參 數，以標定出絕對延遲時間產生裝置10在ρντ環境中延 _遲狀態，進而依據該延遲狀態產生校準訊號。而延遲模組 產生延遲狀態之概念係’先使延遲模組中的對照單 7G 121與參^單％ 122係用以接收原始訊號22，再使該 原始訊號22分別通過不同延遲特性的延遲元件ΐ2ιι與 122卜以使對照單元121所輪出的對照訊號2川與參照 單元12 2户^出的參照訊號2 3 2間產生不同的延遲狀態。 該對照單元121所接收的原始訊號221與參照單元 122所接收的原始訊號奶係同相位；換言之，輸入對照 早凡⑵的原始訊號221與輸入參照單元122的原始訊號 222之間的延遲相位差為零。 *同jr不同延遲特性的延遲元件係指對照單元j 2 i 與參照單元122所包含的延遲元件因材料不同及/或串接 個數不同，進而具有不同的延遲特性。亦即，須提出說明 的是，除第1圖所示之複數組平行之延遲模組12外，實 錢遲模組架構的方式復可為以單—組計數器為基礎、或 早-組鎖相迴路為基礎，惟，該延遲模組12的設計精神 110891 11 1364165 為保有—參照單元122與對照單幻21，彼此間所 間延遲)是對製程供壓溫度之變化相異， 4二：:=T121彼此間之相異可為相位差 ”=頻卞友兴，再者，該延遲模組12内部之對照 與麥恥：':22之單元數量不限。惟’參照單元與對照單 兀間’夢照單元與參照單元間’對照單元與對照單元間， 彼此之間是對製程供壓溫度之變化而在延遲表現上且山 相異。 八令 •、肖需強調的{，本發明圖示考量其表達便利性，僅以 延遲兀件1211與1221大小不同’呈現延遲元件1211與 1221因元件不同而具有不同延遲特性之特徵。惟，使延 遲元件1211與1221具有不同延遲特性之實施方式並不以 此為限’特此敘明。 詳言之，延遲模組12係以對照單元121與參照單元 122分別接收具有同相位的原始訊號221與222，並使其 •分別通過具有不同延遲特性的延遲元件1211與後， 即可使分別自對照單元121與自參照單元122輸出的對照 汛號2311與參照訊號232間產生具不同相位的延遲狀態。 此外’該延遲模組12復包含相位/頻率偵測單元123， 係用以接雙並比較對照訊號2311與參照訊號232間的延遲 狀態’進而偵測出該延遲模組12的延遲參數。由上可知， 藉由該延遲模組12及相位/頻率偵測單元123的組合可構 成 乂程供壓溫度（process-vol t age-temper at ure; PVT) 偵測裝置。 12 110891 1364165 此外，誠如第1圖所示，該五組延遲模組12均包含 -對照單元121，又該五組對照單元121亦分別包含不同延 •遲特性的延遲元件1211、丨212、1213、1214、1215。 • 不同延遲特性的延遲元件121卜1212、1213、12U、 -1215因所包含的延遲元件材料不同，及/或串接個數不 .•同，使該五組延遲元件1211、1212、1213、1214、i2i5 彼此具有不同的延遲特性。 特需強調的是，本發明圖示考量其表達便利性，僅以 眷該五組延遲元件1211、1212、1213、1214、1215彼此個 數不同，王現其具有不同延遲特性之特徵。 ㈣元件則、聰、如、1214、1215具有不同^ 知·性之貫施方式並不以此為限，特此敘明。 又各通過該五組對照單元121的原始訊號221彼此間 亦為同相位；換言之’該分別通過該五組對照單元121 的原始訊號221彼此間的延遲相位差為零。而待該些原始 訊唬221分別進入對照單元12丨並通過該五組具有不同延 遲特性的延遲元件1211、1212、1213、1214、1215後， 即可使該五組對照訊號2311、2312、2313、2314、2315 彼此間產生不同相位的延遲狀態。 申言之’由於原始訊號221分別進入對照單元121 並通過該五組具有不同延遲特性的延遲元件12U、 1212、1213、1214 ' 1215，以使該五組對照訊號2311、 2312、2313、2314、2315彼此間產生不同相位的延遲狀 態’再使相位/頻率偵測單元丨23接受並比較該五組對照 13 110891 1364165 訊號 2311、2312、2313、2314、2315 與參照訊號 232 間 的延遲狀態，進而產生出五組分別對應該五組延遲模組 12的延遲參數。 、 在較佳的實施例中，該延遲參數選用一特定比值。如 ••該比值可定義為可變對照單元的延遲除以參照單元的延 .遲，亦即 • T(P，F,r)=^pJ^n • ，<(P，F，r)為該可變對照單元的延遲，該^(p，r，r)為該 參照單元的延遲。其中，各延遲模組的參照單元延遲 八相同，且各延遲模組的可變對照單元延遲门 不相同。 再使訊號相位/頻率控制模組u接收五組延遲模組 12之相位/頻率領先或落後訊號，根據該訊號可得知目前比 值’再以該比值所對應的延遲模組與其延遲狀態，標定出絕對 延遲時間產生裝置10的延遲狀態，如此即可求得該絕對延遲 時間產生裝置 10 在此一 PVT(pr〇cess_v〇ltage_temp^虹e) 條件下延遲校準訊號。 接下來，凊麥閱第2圖的本發明絕對延遲時間產生裝 置進階示意圖。如圖所示，本發明之絕對延遲時間產生褒 置10中的訊號相位/頻率控制模組u復包含一組具有校 準訊號產生參數的延遲狀態資料單元111，其係用以比對 杈準Λ號產生筝數與絕對延遲時間產生裝置丨0在環 境中延遲狀態，以產生校準訊號21。 110891 14 1364165 本發明的絕對延遲時間產生裝置10復包括延遲時間 •產生态（delay-timing generator)13，其係接收該校準訊 .號，再依照該校準訊號調整該延遲時間產生器的延遲狀 ,態Y該延遲時間產生器13之輸出表現可為週期震盪頻率 ·.或單純之一訊號延遲，而該訊號延遲之改變與調整，可以 ·-數位或類比電路方式控制，其中該數位電路方式控制可為 編碼、數字等形式，該類比電路方式控制可為電壓、電流 控制，本實施例之延遲時間產生器13以產生數位震盪訊 鲁號的數位控制震盪器（digi1：al c〇ntr〇1 〇sciUat〇r)為例 »兒明。在較佳的貫施例中，該數位控制震盪器13復包含 可控制的延遲線131(delay line)。 當數位控制震盪器13接收校準訊號21後，即可依照 杈準訊號21調整震盪訊號的延遲狀態；更詳言之，數位 控制震盪器13接收該校準訊號21後，即可依照校準訊號 21調整該可控制延遲線131的長度，以控制訊號通過^ 可控制延遲線131所產生的延遲狀態，進而校準絕對延遲 時間產生裝置1〇之延遲狀態。 紅上可知，利用本發明所揭露的絕對延遲時間產生裝 置，及其揭露的針對外界ρπ影響穩定參考源所設計的動態 校準機制’可於不_ 條件下，分析各該延遲模組的延遲參數，以標定當前 條件對該絕對延遲時間產生裝置造成的延遲情況，進而產 生校準訊號以使震盈器在m改變的情況下，依然能夠保 持穩定的準確度。 110891 15 1364165 , 於此可知’本發明所揭露的一種無需使用外部石某曰 •體知為犄脈產生器參考訊號產生端之絕對延遲時間彦生 -裝置，透過動態偵測當冑pvt條件並立即施以系統校^ , 、即能於微小尺度白勺Ic電路克服外部製程供塵㉟度環^ 變所產生輸出頻率飄移缺憾。 、見 上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而 非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違 • ^本發明之精神及料下’對上述實施例進行修飾與= 瞻變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申靖 範圍所列。 ％ 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之絕對延遲時間產生裝置之基本架 構方塊示意圖；以及 第2圖為本發明之絕對延遲時間產生裝置之進階架 構方塊不意圖。 【主要元件符號說明】 ® 1 〇 、絕對延遲時間產生裝置 11 訊號相位/頻率控制模組 111 延遲狀態資料單元 12 延遲模組 121 對照單元 1211 延遲元件 1212 延遲元件 1213 延遲元件 110891 16 延遲元件 延遲元件 參照單元 延遲元件 相位/頻率偵測單元 延遲時間產生器（數位控制震盪器） 可控制的延遲線 校準訊號 原始訊號 輸入對照單元的原始訊號 輸入參照單元的原始訊號 對照訊號 對照訊號 對照訊號 對照訊號 對照訊號 參照訊號 17 11089]

Claims (1)

1364165 __ <； ^ 第97127581號專利申請案 <丨 * 101年1月日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1 · 一種絕對延遲時間產生裝置，係包括： 延遲模組’包含用以接收原始訊號之對照單元與 參照單元，該延遲模組係用以比對該原始訊號並通過 該對照單元與參照單元所產生的延遲狀態，進而產生 • 延遲參數；以及 訊號相位/頻率控制模組，其係用以接收並比對 該延遲參數，以依據該延遲參數標定該絕對延遲時間 產生裝置的延遲狀態，進而依據該絕對延遲時間產生 裝置的延遲狀態產生絕對延遲時間； 其中，該延遲模組内部之對照單元與參照單元之 單元數量是依據參照單元與對照單元間、參照單元與 參照單元間或對照單元與對照單元間對製程供壓溫 度之變化在延遲表現上的相異，而該相異為相位差異 或頻率差異。 2·如申請專利範圍第1項之絕對延遲時間產生裝置，其 中，該延遲模組之實現架構為複數組平行之延遲模組 架構單組汁數器為基礎之延遲模組架構、及單一 組鎖相迴路為基礎之延遲模組架構令之一者，而該延 遲模組架構中的延遲模組之參照單元與對照單元彼 =間之延遲狀態為對製程供壓溫度之變化相異，且該 支化相異為相位差異或頻率差異。 3·如申請專利範圍第U之絕對延遲時間產生裝置，盆 中，該訊號相位/頻率控制模組復包含延遲狀態資料 110891(修正版) 18 * · 第97127581號專利申請案 罝- 110丨年1月曰修正替換頁 凡，，、係用以依據該絕對延遲時間 差/、或頻率差異的延遲狀痛，提供校準訊號產生參 數’再依其產生校準訊號。 ^ 4.如申請專利範圍第3項之絕對延遲時間產生裝置，復 包含延遲時間產生器（delay_tiraing g—)，係 用以接收該校準訊號，再依照該校準訊號調整該絕對 k遲時間產生裝置的延遲狀態，並令該延遲時間產 生器之輸出表現為週期震盪頻率或單純之一訊號延 遲。 .如申明專利範圍第4項之絕對延遲時間產生裝置，其 中°玄延遲時間產生器以數位或類比電路方式對該絕 對延遲時間產生裝置之延遲狀態進行調整，該數位電 路方式為編碼或數字之形式，而該類比電路方式為電 壓或電流控制之形式。 6. 如申請專利範圍第4項之絕對延遲時間產生裝置，其 中，該延遲時間產生器為用以產生數位震盪訊號的數 位控制震盪器（digital contr〇i osciUat〇r)，其係 接收該校準訊號，再依照該校準訊號調整該數位震盪 訊號的延遲狀態。 7. 如申請專利範圍第6項之絕對延遲時間產生裝置，其 中，該數位控制震盪器復包含延遲線（delay line)， 該數位控制震盪器接收該校準訊號以依照該校準訊 號調整該延遲線的長度’進而校準該數位震盪.訊號的 延遲狀態。 19 110891(修正版) U04165 . . 第97127581號專利申請案 只 ιοί年1月曰修正替換頁 .如申凊專利範圍第1項之絕對延遲時間產生裝置，其 中，該對照單元與談參照單元係分別產生對照訊號與 參照訊號。 9·如申請專利範圍第8項之絕對延遲時間產生裝置，其 中，該對照單元所接收的原始訊號與該參照單元所接 收的原始訊號係同相位或頻率。 .如申凊專利範圍第8項之絕對延遲時間產生裝置，其 中°亥對照訊號與該參照訊號係不同相位或頻率。 如申明專利範圍第8項之絕對延遲時間產生裝置，其 中’該延遲模組復包含相位/頻率偵測單元，該相位/ 頻率偵測單元係用以比較該對照訊號與該參照訊號 間的延遲狀態，該對照訊號與該參照訊號為相位或頻 率訊號，進而產生該延遲模組的延遲參數。 如申μ專利範圍第1項之絕對延遲時間產生裝置，其 中’該對照單元與參照單元係分別包含不同延遲特性 的延遲元件。 如申明專利範圍第12項之絕對延遲時間產生裝置， 2中’該對照單元與該參照單元係分別包含材料不同 的延遲7G件，以提供不同延遲特性。 =5月專利範圍第12項之絕對延遲時間產生裝置， 該對照單元與參照單元係分別包含串接個數不 °、延遲7L件’以提供不同延遲特性。 請專利範圍第12項之絕對延遲時間產生裝置， /、’該對照單元與參照單元係分別包含電路架構不 110891(修正版) 20

同的延遲元件’以提供不同延遲特性。 16·如申請專利範圍第1項 .巴對延遲時間產生裝置，其 I延遲模組為複數個時，各該對照單元係分別包 3不同延遲特性的延遲元件。 17.Π請專利範圍第16項之絕對延遲時間產生裝置， 延遲模組為複數個時’各該不同延遲特性的 態牛㈣以使各該對照單元之輸出產生延遲狀 18·π請專利範圍第16項之絕對延遲時間產生裝置， =二該延遲模組為複數個時，各該對照單元係 包含材料不同延遲特性的延遲元件。 19·如申請專利第16項之絕對延料間產生裝置， r，該延遲模組為複數個時，各該對照單元係分別 包含串接個數不同延遲特性的延遲元件。 机如申請專利範圍第16項之絕對延遲時間產生裝置， ^中，該延遲模組為複數個時，各該對照單元係分別 L含電路架構不同之延遲特性的延遲元件。 21. 如申請專利範圍第Μ之絕對延遲時間產生裝置其 。中’該延遲參數係為該對照單元與參照單元輸出之訊 號的相位及/或頻率之比值。 22. 如申請專利範圍第21項之絕對延遲時間產生裝置， 其中，該比值為 τ(Ρ,ν,Τ) =.〜(尸，匕 Ό (尸，厂，尸） 110891 (修正版) 21 1364165 _—_ * . _ 第97127581號專利申請案 * 101年1月日修正替換頁 ，該夂(⑽為可變對照單元的延遲，該‘(w)為該 參照單元的延遲。 23.如申請專利範圍第22項之絕對延遲時間產生裝置， 其中，該訊號相位/頻率控制模組係用以比對該比 • I，再由比對之比值對應到延遲模k中對照單元的延 • 遲狀態’係用以標定該絕對延遲眸 适時間產生裝置的延遲 110891(修正版) 22