背景

領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路，尤其涉及用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)鐘相位的電子電路。

背景技術(shù)：

在電子系統(tǒng)中高速串行通信鏈路的使用持續(xù)增長(zhǎng)。高速串行通信鏈路可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)(諸如usb、hdmi、sata、以及pcie)來(lái)操作。串行器/解串器(serdes)從串行通信鏈路傳送和接收數(shù)據(jù)。

圖1是解串器(也被稱為時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路或cdr)的功能框圖。該解串器是“半速率”設(shè)計(jì)，其中時(shí)鐘信號(hào)的頻率是數(shù)據(jù)率的一半。

采樣器模塊111基于來(lái)自數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器121的采樣時(shí)鐘信號(hào)φ0、φ90、φ180、φ270來(lái)采樣接收到的數(shù)據(jù)(rx)。采樣時(shí)鐘信號(hào)根據(jù)它們的相對(duì)定時(shí)可以被稱為0、90、180、270度時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器121(也被稱為相位內(nèi)插器)通過從(例如，接收自pll的)同相和正交時(shí)鐘信號(hào)(i/q時(shí)鐘)進(jìn)行內(nèi)插來(lái)產(chǎn)生采樣時(shí)鐘信號(hào)。同相和正交時(shí)鐘信號(hào)是差分(互補(bǔ))信號(hào)，其中正交時(shí)鐘信號(hào)從同相時(shí)鐘信號(hào)移位90度。數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器121基于來(lái)自環(huán)路濾波器模塊131的相位控制(“相位(phase)”)來(lái)產(chǎn)生(相對(duì)于同相和正交時(shí)鐘信號(hào))具有一相位的采樣時(shí)鐘信號(hào)。

環(huán)路濾波器模塊131使用來(lái)自采樣器模塊111的經(jīng)采樣的收到數(shù)據(jù)以產(chǎn)生相位控制。環(huán)路濾波器模塊131一般地操作用于將0和180度采樣時(shí)鐘信號(hào)放置在收到數(shù)據(jù)的中心，并且將90和270度采樣時(shí)鐘信號(hào)放置在收到數(shù)據(jù)的邊沿。0度和180度時(shí)鐘信號(hào)可隨后被用于采樣所接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)以產(chǎn)生經(jīng)恢復(fù)的數(shù)據(jù)，且90度和270度時(shí)鐘信號(hào)可被用于采樣所接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)(其中這些采樣用于定時(shí)恢復(fù))。

數(shù)據(jù)解串器模塊141將來(lái)自采樣器模塊111的數(shù)據(jù)采樣從串行格式轉(zhuǎn)換成并行格式。例如，數(shù)據(jù)解串器模塊241可以組合使用0度和180度時(shí)鐘信號(hào)來(lái)采樣的所接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的五組采樣以產(chǎn)生10比特并行輸出(“數(shù)據(jù)(data)”)。

先前的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器使用電流模式邏輯(cml)，但是其他電路(包括采樣器和pll)可使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)邏輯。由此，cml到cmos轉(zhuǎn)換器被用在輸入端上且cmos到cml轉(zhuǎn)換器被用在輸出端上。這些轉(zhuǎn)換器可能是設(shè)計(jì)復(fù)雜且制造昂貴的。另外，cml電路不能用收縮制造技術(shù)來(lái)良好地縮放。另外，先前的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可能是不準(zhǔn)確的且在相位控制與采樣時(shí)鐘信號(hào)的相位之間具有非線性的關(guān)系。

概述

在一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生具有受數(shù)字地控制的相位的時(shí)鐘輸出的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器電路。該電路包括：第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊，該第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊配置成接收互補(bǔ)的同相時(shí)鐘信號(hào)并且產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第一對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊，該第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊配置成接收互補(bǔ)的正交時(shí)鐘信號(hào)并且產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；以及混頻器模塊，該混頻器模塊配置成基于相位控制輸入、通過形成經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的加權(quán)組合來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘輸出。

在一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生具有受數(shù)字地控制的相位的時(shí)鐘輸出的方法。該方法包括：緩沖同相時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第一對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；緩沖正交時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；以及形成經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的加權(quán)組合以產(chǎn)生時(shí)鐘輸出，其中該加權(quán)組合被選擇以產(chǎn)生受數(shù)字地控制的相位。

在一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生具有受數(shù)字地控制的相位的時(shí)鐘輸出的裝備。該裝備包括：用于驅(qū)動(dòng)第一對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的裝置，該裝置配置成接收互補(bǔ)的同相時(shí)鐘信號(hào)以及產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第一對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；用于驅(qū)動(dòng)第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的裝置，該裝置配置成接收互補(bǔ)的正交時(shí)鐘信號(hào)以及產(chǎn)生具有受控轉(zhuǎn)換速率的第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)；以及用于混頻的裝置，該裝置配置成基于相位控制輸入、通過形成經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的加權(quán)組合來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘輸出。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從通過示例解說本發(fā)明的各方面的以下描述而變得明了。

附圖簡(jiǎn)述

本發(fā)明的細(xì)節(jié)(就其結(jié)構(gòu)和操作兩者而言)可通過研究附圖來(lái)部分搜集，其中類似的附圖標(biāo)記指代類似的部分，并且其中：

圖1是解串器的功能框圖；

圖2是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的功能框圖；

圖3是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的示意圖；

圖4是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的可變強(qiáng)度源的示意圖；

圖5是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的示意圖；

圖6是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的混頻器模塊的功能框圖；

圖7是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的混頻器單元的示意圖；

圖8是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一混頻器單元的示意圖；

圖9是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的輸出緩沖器的示意圖；

圖10是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一輸出緩沖器的示意圖；

圖11是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一輸出緩沖器的示意圖；以及

圖12是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的用于數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換的過程的流程圖。

詳細(xì)描述

以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對(duì)各種配置的描述，而無(wú)意表示可實(shí)踐本文中所描述的概念的僅有的配置。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)各種概念的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐這些概念。在一些實(shí)例中，以簡(jiǎn)化形式示出公知的結(jié)構(gòu)和組件從而避免湮沒此類概念。

圖2是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的功能框圖。例如，該數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)圖1的解串器的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器121。

圖2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器接收同相時(shí)鐘輸入iclk以及正交時(shí)鐘輸入qclk。同相和正交時(shí)鐘輸入是差分(互補(bǔ))信號(hào)，其中正交時(shí)鐘輸入從同相時(shí)鐘輸入移位90度。數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生被分隔開90度的四個(gè)時(shí)鐘輸出φ0、φ90、φ180、φ270。這些時(shí)鐘輸出具有與時(shí)鐘輸入相同的周期且具有由相位控制輸入“相位”控制的相位。時(shí)鐘輸出的相位是相對(duì)的；例如，對(duì)于為0的相位控制值，0度時(shí)鐘輸出φ0的相位對(duì)應(yīng)于同相時(shí)鐘輸入iclk的相位加上電路延遲。當(dāng)被用在圖1的解串器中時(shí)，這些時(shí)鐘輸出被提供給采樣器模塊111且相位控制輸入由環(huán)路濾波器模塊131來(lái)提供。

數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器包括第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211，該第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211將同相時(shí)鐘輸入iclk進(jìn)行緩沖以產(chǎn)生第一對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p180。第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211產(chǎn)生第一對(duì)經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p180以具有受控制的轉(zhuǎn)換速率。來(lái)自控制模塊251的第一轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換(slew)”控制這些轉(zhuǎn)換速率。第一對(duì)經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p180的轉(zhuǎn)換速率可能相對(duì)于邏輯信號(hào)的速度是緩慢的。轉(zhuǎn)換速率可以由可變強(qiáng)度源和阱、電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器、可變電容器、或可變晶體管體偏置來(lái)控制。

數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器包括與第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211相同或類似的第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212。然而，第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212將正交時(shí)鐘輸入qclk進(jìn)行緩沖，以產(chǎn)生具有基于第二轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換′”的轉(zhuǎn)換速率的第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90、p270。第一和第二對(duì)互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)可被統(tǒng)稱為經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)，其中它們的標(biāo)簽(p0、p90、p180、p270)指示經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)之間的相對(duì)相位關(guān)系。

例如，控制模塊251可將第一轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換”選擇為最慢的設(shè)置，該最慢的設(shè)置導(dǎo)致這些互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)對(duì)上的全擺幅(軌到軌)。例如，全擺幅可以大致上為供電電壓的95％或供電電壓減去50mv?；パa(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)上的全擺幅避免了信號(hào)的dc(或平均)電平中的不確定性。信號(hào)電平中的不確定性將導(dǎo)致使用互補(bǔ)的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的電路的切換點(diǎn)(定時(shí))中的不確定性，從而導(dǎo)致時(shí)鐘輸出的相位誤差?？刂颇K251可為第一轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換”和第二轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換′”選擇相同的設(shè)置。

數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器包括第一混頻器模塊211，該第一混頻器模塊221接收經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)且產(chǎn)生0度時(shí)鐘輸出φ0以及180度時(shí)鐘輸出φ180。第一混頻器模塊221通過形成經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)的加權(quán)組合來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘輸出。例如，對(duì)于0°的相位控制輸入，0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0被加權(quán)為100％且其他經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)被加權(quán)為0％；對(duì)于90°的相位控制輸入，90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90被加權(quán)為100％且其他經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)被加權(quán)為0％；以及對(duì)于22.5°的相位控制輸入，0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0被加權(quán)為75％、90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90被加權(quán)為25％、且其他經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)被加權(quán)為0％。

該加權(quán)基于來(lái)自控制模塊251的第一啟用控制“啟用(enable)”。該加權(quán)可以由各自具有四個(gè)可啟用的反相器的多個(gè)混頻器單元來(lái)提供，這些可啟用的反相器具有耦合至經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)之一的輸入端以及耦合至第一混頻器輸出端的輸出端，其中這些可啟用的反相器基于第一啟用控制“啟用”來(lái)啟用?？刂颇K251基于相位控制輸入來(lái)產(chǎn)生第一啟用控制。

數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器包括與第一混頻器模塊221相同或類似的第二混頻器模塊231。然而，第一混頻器模塊221基于來(lái)自控制模塊251的第二啟用控制“啟用′”來(lái)產(chǎn)生90度時(shí)鐘輸出φ90和270度輸出φ270。在經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)如何連接至混頻器模塊中的電路方面，第二混頻器模塊231可以與第一混頻器模塊221不同。例如，連接至第一混頻器模塊221中的0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0的電路可被連接至第二混頻器模塊231中的90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90，以及連接至第一混頻器模塊221中的90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90的電路可被連接至第二混頻器模塊231中的180度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p180。在這一情形中，第一啟用控制“啟用”和第二啟用控制“啟用′”可以是相同的。替換地，相同的混頻器模塊和連接可被用于具有不同的啟用控制的第一混頻器模塊221以及第二混頻器模塊231，以導(dǎo)致0度時(shí)鐘輸出φ0與90度時(shí)鐘輸出φ90之間的相位差。

在圖2的實(shí)施例中，第一混頻器模塊221和第二混頻器模塊231包括針對(duì)時(shí)鐘輸出的相位與相位控制輸入之間的關(guān)系中的非線性的補(bǔ)償?；祛l器模塊中的非線性補(bǔ)償工作用于減小相位控制關(guān)系中的誤差。非線性補(bǔ)償量基于用于第一混頻器模塊221的第一非線性控制nlcomp以及用于第二混頻器模塊231的第二非線性控制nlcomp’。在一實(shí)施例中，第一非線性控制nlcomp和第二非線性控制nlcomp’可以相同。

控制模塊251向預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211、212和混頻器模塊221、231提供控制。控制模塊251接收輸入，它可以將控制的值基于這些輸入。在圖2所解說的實(shí)施例中，控制模塊251從例如圖1的環(huán)路濾波器模塊131接收相位控制輸入“相位”?？刂颇K251接收三個(gè)參數(shù)化輸入：非線性補(bǔ)償輸入nlcomp，其發(fā)信號(hào)通知關(guān)于相位控制關(guān)系中的誤差的信息；頻率輸入freq，其發(fā)信號(hào)通知數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出時(shí)鐘的操作頻率；以及工藝電壓溫度輸入pvt，其發(fā)信號(hào)通知電路速度?？刂颇K251可以從例如控制寄存器接收這些參數(shù)化輸入。

控制模塊251基于相位控制輸入“相位”來(lái)向第一混頻器模塊221提供第一啟用控制“啟用”，以及向第二混頻器模塊231提供第二啟用控制“啟用′”。例如，控制模塊251可以基于第一混頻器模塊221和第二混頻器模塊231如何組合經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生時(shí)鐘輸出來(lái)將關(guān)于相位控制輸入“相位”的二進(jìn)制編碼值重新編碼成關(guān)于啟用控制的溫度計(jì)編碼值。

控制模塊251可以基于頻率輸入freq和工藝電壓溫度輸入pvt來(lái)向第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211提供第一轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換”以及向第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212提供第二轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換′”?？刂颇K251可以設(shè)置轉(zhuǎn)換速率控制，從而在頻率輸入freq發(fā)信號(hào)通知較低的操作頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換速率更緩慢。類似地，在工藝電壓溫度輸入pvt發(fā)信號(hào)通知較快的電路速度時(shí)，控制模塊251可以設(shè)置轉(zhuǎn)換速率控制以使用較緩慢的設(shè)置。

控制模塊251可基于非線性補(bǔ)償輸入nlcomp來(lái)向第一混頻器模塊221提供第一非線性控制nlcomp，以及向第二混頻器模塊231提供第二非線性控制nlcomp’。控制模塊251可以附加地將非線性控制基于頻率輸入freq和工藝電壓溫度輸入pvt。例如，在工藝電壓溫度輸入pvt發(fā)信號(hào)通知較快的電路速度時(shí)，控制模塊251可以增大補(bǔ)償量。

在各種實(shí)施例中，數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可以省略這些參數(shù)化輸入中的一些或全部。例如，以單個(gè)頻率(或有限范圍的頻率)操作的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可以省略頻率輸入freq。另外，一些數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的性能可以在沒有非線性補(bǔ)償或工藝電壓溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下令人滿意。

關(guān)于圖2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的許多變型是可能的。例如，數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可僅產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘輸出并且由此省略第二混頻器模塊231。其他變型可使用不同的信號(hào)極性、不同數(shù)目的各種模塊、以及緩沖器的不同組合。

圖3是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的示意圖。該預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊可被用于實(shí)現(xiàn)圖2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211以及第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212。

圖3的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊接收一對(duì)互補(bǔ)的時(shí)鐘輸入iclk、iclkb(例如，同相時(shí)鐘輸入iclk)，并且產(chǎn)生一對(duì)互補(bǔ)的時(shí)鐘輸出p0、p180(例如，0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0以及180度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào))該預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的輸入和輸出被標(biāo)記以匹配圖2的第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211的信號(hào)。當(dāng)該預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊實(shí)現(xiàn)圖2的第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212時(shí)，該對(duì)互補(bǔ)的時(shí)鐘輸入對(duì)應(yīng)于正交時(shí)鐘輸入qclk，且諸時(shí)鐘輸出對(duì)應(yīng)于90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90以及270度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p270。該預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊使用可變強(qiáng)度源311來(lái)控制時(shí)鐘輸出上的上升信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率，并且使用可變強(qiáng)度阱341來(lái)控制時(shí)鐘輸出上的下降信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率。

可變強(qiáng)度源311以基于正轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換p(slewp)”的強(qiáng)度來(lái)將公共正節(jié)點(diǎn)comp耦合至供電電壓vdd?？勺儚?qiáng)度源311可以使用電流模式數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器將電流提供給公共正節(jié)點(diǎn)comp，其中該電流的幅值基于正轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換p”。替換地，可變強(qiáng)度源311可以使用多個(gè)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些晶體管基于正轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換p”來(lái)導(dǎo)通或截止。

可變強(qiáng)度阱341與可變強(qiáng)度源311互補(bǔ)，并且可變強(qiáng)度阱341以基于負(fù)轉(zhuǎn)換速率控制“轉(zhuǎn)換n”的強(qiáng)度來(lái)將公共負(fù)節(jié)點(diǎn)comn耦合至接地參考。

預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊包括將真時(shí)鐘輸入iclk反相以產(chǎn)生180度時(shí)鐘輸出p180的第一反相器320(包括p溝道晶體管321和n溝道晶體管322)以及將假時(shí)鐘輸入iclkb反相以產(chǎn)生0度時(shí)鐘輸出p0的第二反相器330(包括p溝道晶體管331和n溝道晶體管332)。第一反相器320和第二反相器330耦合在可變強(qiáng)度源311與可變強(qiáng)度阱341之間。

在輸出緩沖器的變型中，第一反相器320和第二反相器330被連接至單獨(dú)的可變強(qiáng)度源和單獨(dú)的可變強(qiáng)度阱。

圖4是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的可變強(qiáng)度源的示意圖。該可變強(qiáng)度源可被用于實(shí)現(xiàn)圖3的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的可變強(qiáng)度源311。

可變強(qiáng)度源包括多個(gè)p溝道晶體管401、402、…409，它們的漏極共同耦合至供電電壓vdd并且它們的源極共同耦合至正公共節(jié)點(diǎn)comp。啟用控制enp1、enp2、…enpn將諸p溝道晶體管個(gè)體地導(dǎo)通或截止。導(dǎo)通的p溝道晶體管的數(shù)目確定源的強(qiáng)度。當(dāng)用在預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊中時(shí)，源的強(qiáng)度控制上升轉(zhuǎn)換速率。例如，在三個(gè)p溝道晶體管被導(dǎo)通時(shí)，轉(zhuǎn)換速率約為在兩個(gè)p溝道晶體管被導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)換速率的三分之二?？苫陬A(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊中所期望的轉(zhuǎn)換速率控制的范圍來(lái)選擇p溝道晶體管的數(shù)目。

在可變強(qiáng)度源的變型中，p溝道晶體管401、402、…409具有不同的器件大小。在另一變型中，一個(gè)或多個(gè)p溝道晶體管401、402、…409始終導(dǎo)通。

圖3的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的可變強(qiáng)度阱341可以用與可變強(qiáng)度源互補(bǔ)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中p溝道晶體管用n溝道晶體管來(lái)替代?？勺儚?qiáng)度源311和可變強(qiáng)度阱341可具有共同的啟用控制。

圖5是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊的示意圖。預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊可被用于實(shí)現(xiàn)圖2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211以及第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊212。

圖5的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊類似于圖3的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊，但是使用時(shí)鐘輸出上的可變電容性負(fù)載來(lái)控制轉(zhuǎn)換速率。

預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊包括將真時(shí)鐘輸入iclk反相以產(chǎn)生180度時(shí)鐘輸出p180的第一反相器520(包括p溝道晶體管521和n溝道晶體管522)以及將假時(shí)鐘輸入iclkb反相以產(chǎn)生0度時(shí)鐘輸出p0的第二反相器530(包括p溝道晶體管531和n溝道晶體管532)。第一反相器520和第二反相器530耦合在供電電壓vdd與接地參考之間。

可變電容器541、542被耦合至?xí)r鐘輸出。這些輸出上的轉(zhuǎn)換速率隨著電容的增大而增大。例如，可變電容器541、542可以通過將多個(gè)電容器耦合或解耦至這些輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖6是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的混頻器模塊的功能框圖。混頻器模塊可被用于實(shí)現(xiàn)圖2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的第一混頻器模塊221以及第二混頻器模塊231。

該混頻器模塊包括四個(gè)混頻器單元610、611、612、613。每個(gè)混頻器單元接收經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p90、p180、p270，以及驅(qū)動(dòng)經(jīng)公共連接的混頻器輸出“混頻(mix)”。每個(gè)混頻器單元基于啟用控制en_0、en_1、en_2、en_3來(lái)選擇性地將經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)之一緩沖至混頻器輸出“混頻”。輸出緩沖器621緩沖混頻器輸出“混頻”以產(chǎn)生0度時(shí)鐘輸出φ0和180度時(shí)鐘輸出φ180?；祛l器模塊的輸出被標(biāo)記以匹配圖2的第一混頻器模塊221的信號(hào)。當(dāng)混頻器模塊實(shí)現(xiàn)圖2的第二混頻器模塊231時(shí)，輸出緩沖器621驅(qū)動(dòng)90度時(shí)鐘輸出φ90和270度時(shí)鐘輸出φ270。如圖6中解說的，輸出緩沖器621可以將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分(互補(bǔ))信號(hào)。

諸啟用控制確定時(shí)鐘輸出的相位。控制模塊251可以例如解碼來(lái)自相位控制輸入的啟用控制。在具有四個(gè)混頻器單元的情況下，該混頻器模塊可以產(chǎn)生16個(gè)不同相位(每個(gè)象限中4個(gè)相位)的時(shí)鐘輸出。

在一示例實(shí)施例中，對(duì)于第零相位，每個(gè)混頻器單元將0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)緩沖至混頻器輸出“混頻”并且0度時(shí)鐘輸出φ0的相位對(duì)應(yīng)(具有電路延遲)于0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0的相位。

對(duì)于第一相位設(shè)置，三個(gè)混頻器單元將0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0緩沖至混頻器輸出“混頻”且一個(gè)混頻器單元將90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90緩沖至混頻器輸出“混頻”。這導(dǎo)致時(shí)鐘輸出的相位比第零相位設(shè)置滯后22.5°(90°的四分之一)。

對(duì)于第二相位設(shè)置，兩個(gè)混頻器單元將0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0緩沖至混頻器輸出“混頻”且兩個(gè)混頻器單元將90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90緩沖至混頻器輸出“混頻”。這導(dǎo)致時(shí)鐘輸出的相位比第零相位設(shè)置滯后45°(90°的二分之一)。

對(duì)于第三相位設(shè)置，一個(gè)混頻器單元將0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0緩沖至混頻器輸出“混頻”且三個(gè)混頻器單元將90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90緩沖至混頻器輸出“混頻”。這導(dǎo)致時(shí)鐘輸出的相位比第零相位設(shè)置滯后67.5°(90°的四分之三)。

對(duì)于第四相位設(shè)置，每個(gè)混頻器單元將90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)緩沖至混頻器輸出“混頻”并且時(shí)鐘輸出的相位比第零相位設(shè)置的相位滯后90°，該時(shí)鐘輸出的相位對(duì)應(yīng)(具有電路延遲)于90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90的相位。

第五至第十五相位設(shè)置在第二、第三、以及第四象限中產(chǎn)生具有其相位的時(shí)鐘輸出。

也可使用其它數(shù)目的混頻器單元。例如，一實(shí)施例可使用16個(gè)混頻器單元來(lái)產(chǎn)生64個(gè)不同的相位設(shè)置。

圖7是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的混頻器單元的示意圖。該混頻器單元可被用于實(shí)現(xiàn)圖6的混頻器模塊的混頻器單元610、611、612、613。

圖7的混頻器單元使用可啟用的反相器以選擇性地將經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)之一緩沖至混頻器輸出“混頻”。相應(yīng)地，該混頻器單元可以與反相輸出緩沖器一起使用。替換地，至輸入或輸出信號(hào)的連接可被改變以影響180°相移。

該混頻器單元包括四個(gè)可啟用的反相器701、702、703、704。每個(gè)可啟用的反相器可以相同或類似，但是具有不同的輸入連接。第一可啟用的反相器701選擇線地將0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0緩沖至混頻器輸出“混頻”并且由啟用控制p0en、p0enb來(lái)啟用。第一可啟用的反相器701包括串聯(lián)耦合在供電電壓vdd與混頻器輸出之間的p溝道晶體管711和p溝道晶體管721以及串聯(lián)耦合在接地參考與混頻器輸出之間的n溝道晶體管731和n溝道晶體管741。第一可啟用的反相器701由耦合至n溝道晶體管741和p溝道晶體管711的柵極的互補(bǔ)的啟用控制p0en、p0enb來(lái)啟用。0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0耦合至n溝道晶體管731和p溝道晶體管721的柵極。

第二可啟用的反相器702(包括p溝道晶體管712、p溝道晶體管722、n溝道晶體管732、以及n溝道晶體管742)選擇性地將90度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p90緩沖至混頻器輸出“混頻”并且由啟用控制p90en、p90enb來(lái)啟用。

第三可啟用的反相器703(包括p溝道晶體管713、p溝道晶體管723、n溝道晶體管733、以及n溝道晶體管743)選擇性地將180度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p180緩沖至混頻器輸出“混頻”并且由啟用控制p180en、p180enb來(lái)啟用。

第四可啟用的反相器704(包括p溝道晶體管714、p溝道晶體管724、n溝道晶體管734、以及n溝道晶體管744)選擇性地將270度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p270緩沖至混頻器輸出“混頻”并且由啟用控制p270en、p270enb來(lái)啟用。

可啟用的反相器中的晶體管可使用相同類型的晶體管，這些晶體管被用于形成一般的邏輯門。

圖8是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一混頻器單元的示意圖。該混頻器單元類似于圖7的混頻器單元，但是圖8的混頻器單元產(chǎn)生互補(bǔ)的輸出。

該混頻器單元包括對(duì)應(yīng)于圖7的混頻器單元的第一混頻器子單元880以及產(chǎn)生互補(bǔ)的輸出“混頻’(mix’)”的第二混頻器子單元880’。注意，至可啟用的反相器的連接在第一和第二混頻器子單元之間旋轉(zhuǎn)180度。例如，第一混頻器子單元880中選擇性地緩沖0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0的第一可啟用的轉(zhuǎn)換器801由啟用控制p0en、p0enb來(lái)啟用，而第二混頻器子單元880’中也選擇性地緩沖0度經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0的第一可啟用的轉(zhuǎn)換器801’由啟用控制p180en、p180enb來(lái)啟用。

圖9是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的輸出緩沖器的示意圖。該輸出緩沖器可實(shí)現(xiàn)圖6的混頻器模塊的輸出緩沖器621。

圖9的輸出緩沖器包括基于輸入“混頻”來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘輸出φ0的反相器910。由于輸出緩沖器正在進(jìn)行反相，因而其可以與圖7和圖8的也正在進(jìn)行反相的諸混頻器單元一起使用。當(dāng)與圖8的混頻器單元一起使用時(shí)，可以使用兩個(gè)輸出緩沖器(一個(gè)緩沖“混頻”以及一個(gè)緩沖“混頻’”)。

圖10是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一輸出緩沖器的示意圖。該輸出緩沖器可實(shí)現(xiàn)圖6的混頻器模塊的輸出緩沖器621。

圖9的輸出緩沖器從輸入“混頻”產(chǎn)生互補(bǔ)(差分)的時(shí)鐘輸出φ0、φ180。輸出緩沖器包括基于輸入“混頻”來(lái)驅(qū)動(dòng)正時(shí)鐘輸出φ0的反相器1080以及從輸入“混頻”驅(qū)動(dòng)負(fù)時(shí)鐘輸出φ180的傳輸門1090。傳輸門1090包括耦合在輸入“混頻”與負(fù)時(shí)鐘輸出φ180之間的n溝道晶體管1091和p溝道晶體管1092。n溝道晶體管1091的柵極耦合至供電電壓vdd且p溝道晶體管1092的柵極耦合至接地參考以使得兩個(gè)晶體管都是導(dǎo)通的。

反相器1080和傳輸門1090產(chǎn)生從輸入“混頻”至?xí)r鐘輸出φ0、φ180兩者的相同或類似的延遲。由于輸出緩沖器從單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，因而它可以與圖7的產(chǎn)生單端輸出的混頻器單元一起使用。各種實(shí)施例可在輸入和輸出上包括附加的緩沖器(例如，反相器)。

圖11是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的另一輸出緩沖器的示意圖。該輸出緩沖器可實(shí)現(xiàn)圖6的混頻器模塊的輸出緩沖器621。圖11的輸出緩沖器可被用在數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器中，以補(bǔ)償時(shí)鐘輸出的相位與相位控制輸入之間的關(guān)系中的非線性。

圖11的輸出緩沖器類似于圖10的輸出緩沖器，且從輸入“混頻”產(chǎn)生互補(bǔ)(差分)的時(shí)鐘輸出φ0、φ180。該輸出緩沖器包括單端到差分轉(zhuǎn)換器1170，其接收輸入“混頻”且產(chǎn)生正緩沖信號(hào)t和負(fù)緩沖信號(hào)f。單端到差分轉(zhuǎn)換器1170可以與圖9的輸出緩沖器相同或類似，并且包括反相器1180、n溝道晶體管1191、以及p溝道晶體管1192。

該輸出緩沖器包括延遲調(diào)節(jié)電路1110。調(diào)節(jié)輸出緩沖器中的延遲可以補(bǔ)償數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器中的時(shí)鐘輸出的相位與相位控制輸入之間的關(guān)系中的非線性。例如，輸出緩沖器可以用10ps的延遲變化來(lái)補(bǔ)償數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的1ghz時(shí)鐘輸出中的1％的相位誤差。延遲調(diào)節(jié)電路1110基于p型非線性控制nlcomp來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)鐘輸出上的下降沿的延遲以及基于n型非線性控制nlcomn來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)鐘輸出上的上升沿的延遲。

在圖11的實(shí)施例中，延遲調(diào)節(jié)電路1110使用轉(zhuǎn)換速率控制緩沖器1115來(lái)調(diào)節(jié)延遲。在轉(zhuǎn)換速率控制緩沖器1115改變經(jīng)校正的輸出p、n上的轉(zhuǎn)換速率時(shí)，通過輸出緩沖器的延遲相應(yīng)地改變。

在各種實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換速率控制緩沖器1115可以與圖3的預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊相同或類似。轉(zhuǎn)換速率控制緩沖器1115使用可變強(qiáng)度源1111來(lái)控制經(jīng)校正的輸出p、n上的上升信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率，并且使用可變強(qiáng)度阱1141來(lái)控制緩沖器輸出p、n上的下降信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率。

可變強(qiáng)度源1111以基于p型非線性控制nlcompp的強(qiáng)度來(lái)將公共正節(jié)點(diǎn)comp耦合至供電電壓vdd?？梢岳缡褂秒娏髂Ｊ綌?shù)模轉(zhuǎn)換器或使用被導(dǎo)通或截止的多個(gè)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)可變強(qiáng)度源1111。

可變強(qiáng)度阱1141與可變強(qiáng)度源1111互補(bǔ)，且可變強(qiáng)度阱1141以基于n型非線性控制nlcompn的強(qiáng)度來(lái)將公共負(fù)節(jié)點(diǎn)comn耦合至接地參考。

轉(zhuǎn)換速率控制緩沖器1115包括將正緩沖信號(hào)t反相以產(chǎn)生負(fù)緩沖器輸出n的第一反相器1120(包括p溝道晶體管1121和n溝道晶體管1122)以及將負(fù)緩沖信號(hào)f反相以產(chǎn)生正緩沖器輸出p的第二反相器1130(包括p溝道晶體管1131和n溝道晶體管1132)。第一反相器1120和第二反相器1130耦合在可變強(qiáng)度源1111與可變強(qiáng)度阱1141之間。

延遲調(diào)節(jié)電路1110還包括緩沖負(fù)緩沖器輸出n以驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘輸出φ0的第三反相器1151以及緩沖正緩沖器輸出p以驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘輸出φ180的第四反相器1152。

延遲調(diào)節(jié)電路1110可以使用其他技術(shù)(例如，使用可變電容器或可變體偏置)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖12是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的用于數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換的過程的流程圖。該過程將參照?qǐng)D2的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器來(lái)描述；然而，該過程的各種實(shí)施例可被應(yīng)用于任何合適的裝備。

在框1210中，預(yù)驅(qū)動(dòng)器模塊211、212接收互補(bǔ)的同相時(shí)鐘信號(hào)和互補(bǔ)的正交時(shí)鐘信號(hào)，以及產(chǎn)生具有受控邊沿轉(zhuǎn)換速率的經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p90、p180、p270。例如，這些轉(zhuǎn)換速率可以基于如參照控制模塊251描述的信息來(lái)控制。

在框1220中，混頻器模塊221、231基于相位控制輸入來(lái)形成經(jīng)緩沖時(shí)鐘信號(hào)p0、p90、p180、p270的加權(quán)組合以產(chǎn)生時(shí)鐘輸出φ0、φ90、φ180、φ270。

在框1230，該過程確定時(shí)鐘輸出的相位與相位控制輸入之間的實(shí)際關(guān)系相對(duì)于預(yù)期關(guān)系的誤差。這些誤差可被稱為非線性，因?yàn)轭A(yù)期關(guān)系是線性關(guān)系。該過程可確定誤差，例如，通過在包括數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的集成電路中作出的測(cè)量、通過在數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的制造期間作出的測(cè)量、通過在數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的表征期間作出的測(cè)量、或者通過在數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)期間作出的測(cè)量?；祛l器模塊(以及相位內(nèi)插器)中的相位控制關(guān)系的誤差在0、90、180、和270度下趨于零(或非常小)，且在45、135、225、和315度下具有最大誤差。相應(yīng)地，該過程可僅測(cè)量最大誤差，其中其他誤差例如通過內(nèi)插來(lái)估計(jì)。在框1240中，該過程補(bǔ)償框1230中確定的相位誤差。例如，圖11的輸出緩沖器可補(bǔ)償該相位誤差。該過程可使用補(bǔ)償相對(duì)于相位控制值的表來(lái)確定補(bǔ)償量。該表值可例如隨著操作頻率、電壓、以及其他參數(shù)而變化。不同表值的數(shù)目可取決于誤差的性質(zhì)來(lái)減小。例如，該過程可僅補(bǔ)償最大相位誤差。

可例如通過添加或更改步驟來(lái)修改圖12的過程。另外，各步驟可被并發(fā)地執(zhí)行。

本文公開的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可具有勝過先前的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的若干優(yōu)點(diǎn)。本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可以比先前的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器用較少的功率來(lái)操作且占據(jù)較少的集成電路面積。本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器接收和產(chǎn)生cmos信號(hào)。由此，不需要信號(hào)轉(zhuǎn)換器(例如，向和從cml電平)。本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器使用與其他邏輯電路規(guī)模類似的cmos電路。另外，本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器使用可被實(shí)例化在具有少數(shù)放置限制的集成電路中的cmos電路。

本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可提供勝過先前的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器的改善性能。例如，本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可補(bǔ)償工藝、電壓、和溫度變化，以使得由于那些條件中的改變而引起的性能變化被減小或消除。另外，本文的數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器可以在相位控制與采樣時(shí)鐘信號(hào)的相位之間提供改善的線性。當(dāng)該數(shù)字到相位轉(zhuǎn)換器被用在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中時(shí)，改善的性能可例如導(dǎo)致經(jīng)恢復(fù)數(shù)據(jù)中的較少誤差。

雖然本發(fā)明的實(shí)施例在以上是針對(duì)特定實(shí)施例來(lái)描述的，但是本發(fā)明的許多變型是可能的，包括例如具有不同信號(hào)極性和晶體管類型的變型?？梢詣h除某些功能。此外，被描述為由一個(gè)模塊執(zhí)行的功能可移動(dòng)到另一個(gè)模塊或者跨模塊分布。其他變型可以產(chǎn)生不同數(shù)目的時(shí)鐘信號(hào)，例如間隔45度的八個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。另外，各個(gè)實(shí)施例的特征可在與以上描述的不同的組合中進(jìn)行組合。

提供以上對(duì)所公開的實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能制作或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說將是顯而易見的，且本文所描述的一般原理可被應(yīng)用于其它實(shí)施例而不背離本發(fā)明的精神或范圍。由此，將理解本文給出的描述和附圖表示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例并且代表本發(fā)明所廣泛地構(gòu)想的主題。將進(jìn)一步理解，本發(fā)明的范圍完全涵蓋可對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其它實(shí)施例，并且本發(fā)明的范圍相應(yīng)地除了所附權(quán)利要求之外不受任何限制。