具有校准电路的占空比控制器制造技术

根据校准逻辑的配置信号，占空比调节电路中的积分器具有由开关电流源阵列提供的可调充电电流。通过比较器比较积分器的斜坡电压与阈值电压，以产生一个输出时钟。可调电压参考产生一个参考电压，该参考电压可以通过校准逻辑的配置信号进行调整。参考电压被可调分压器分压，该可调分压器选择不同的部分参考电压用作阈值电压。在校准期间，校准逻辑反复升高参考电压或降低开关电流源阵列的充电电流，直到斜坡电压的峰值电压等于参考电压，零占空比开始检测器检测到输出时钟已停止脉冲。零占空比开始条件的配置信号被存储并用于正常运行。

Duty Cycle Controller with Calibration Circuit

According to the configuration signal of calibration logic, the integrator in duty cycle regulating circuit has adjustable charging current provided by switched current source array. The slope voltage and threshold voltage of the integrator are compared by a comparator to generate an output clock. The adjustable voltage reference generates a reference voltage which can be adjusted by the configuration signal of the calibration logic. The reference voltage is divided by an adjustable divider, which chooses different parts of the reference voltage as the threshold voltage. During the calibration period, the calibration logic repeatedly increases the reference voltage or decreases the charging current of the switched current source array until the peak voltage of the ramp voltage equals the reference voltage, and the zero duty cycle start detector detects that the output clock has stopped pulse. The configuration signal of zero duty cycle start condition is stored and used for normal operation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有校准电路的占空比控制器
本专利技术涉及同步，特别涉及占空比调整和校准。
技术介绍
各种系统或各种系统之间的接口可能需要做重新同步或时钟调整。视频系统尤其可以受益于时间调整。最近，3D转换视频内容在各种设备上执行，例如手持式、头戴式显示器或更大的显示系统。这些设备可以使用片上系统(SOC)通过调整或调谐各种时钟来转换视频流。即使当时钟同步到相同频率时，数据也可能会时钟错误。图1是调谐时钟以校正占空比误差的波形图。CLK的下降沿使DATA1和DATA2都改变状态。但是，例如由于电路中传播延迟的差异，DATA1比DATA2快得多。DATA1和DATA2都在CLK的上升沿进行采样、锁存或时钟输入。DATA1更快变得稳定，允许在CLK的连续上升沿对BIT11、BIT12和BIT13进行采样。但是，DATA2的较长传播延迟使其数据BIT21、BIT22在CLK的上升沿之后才变得稳定。如果使用CLK对DATA2进行采样，则可能捕获错误的数据。将发生同步失败。可以调谐时钟以允许较慢的信号有更多时间完成传播。时钟频率保持不变，但调整占空比。在该示例中，CLK的上升沿被延迟，而CLK的上升沿保持恒定。得到的调谐时钟TUNEDCLK与CLK有相同的频率和周期，但具有较小的占空比。CLK的上升沿被延迟时间T，以产生TUNEDCLK。TUNEDCLK的延迟上升时钟沿允许DATA2有更多时间传播并变得稳定，因此BIT21和BIT22被TUNEDCLK成功捕获，但不被CLK捕获。DATA2的较长延迟可能是由于产生DATA2的实际信号传播路径，或者可能是由于另一系统产生的信号定时，例如有时偏(skewedtiming)的视频流。可以通过调整占空比来补偿这种时变(timingvariance)。可以使用一个积分器来生成具有可调占空比的调谐时钟。图2是调整占空比以产生一个调谐时钟的积分器的波形图。积分器可以有一个电荷泵，其对一个电容器进行充电和放电以产生三角波。INTEGRATOR波形是一个三角波。可以设置一个电压阈值THRESHOLD，与该三角波进行比较。当三角波形高于阈值时，则输出被驱动至高；否则输出被驱动至低。得到的输出OUT具有由积分器设定的相同频率，但是可以通过调节阈值的电压来调节占空比。降低阈值会导致占空比增加，因为更多的三角波高于阈值，导致输出OUT有更长的高脉冲。虽然使用积分器来调整占空比很有用，但积分器通常对温度、电源电压和制造工艺的变化非常敏感。这种灵敏度会降低任何调谐时钟的精度。由于系统在运行期间会发热，或者由于负载变化导致电源波动，因此产生的调谐时钟可能会漂移，不再使其时钟边缘处于正确的时序位置。同步失败可能会重新出现。需要有一种具有可调占空比的时钟发生器。需要有一种调节时钟占空比的占空比控制器。需要有一种用于校准占空比控制器配置的校准电路，以更精确地调节占空比。附图说明图1是调谐一时钟以校正占空比误差的波形图。图2是调整占空比以产生已调谐的时钟的积分器的波形图。图3是占空比控制器的框图。图4是占空比调节电路的波形图。图5是由工艺偏差引起电压变化的波形图。图6是突出显示校准以使VRAMP与参考匹配的波形图。图7是校准后产生期望占空比的波形图。图8是具有校准的占空比控制器的细节框图。图9更详细地显示了开关电流源阵列。图10是可调参考电压和可调电压分压器的示意图。图11是零占空比开始检测器。图12是图11的零占空比开始检测器的运行波形图。图13是校准过程流程图。图14是具有多个占空比调节电路的共享校准逻辑的框图。具体实施方式本专利技术涉及占空比控制器的改进。以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用在特定应用及其要求的上下文中所提供的本专利技术。对本领域技术人员而言，对优选实施例的各种修改将是显而易见的，本专利技术定义的一般原理可以应用于其他实施例。因此，本专利技术并非旨在限于所示和所述的特定实施例，而是应被赋予与本专利技术披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。图3是占空比控制器的框图。占空比控制器10接收一个输入时钟IN，并产生具有相同频率、但具有已调整的占空比的输出时钟OUT。占空比调整电路30使用积分器产生三角波，该三角波与一个可变阈值电压进行比较以产生输出时钟OUT。校准逻辑50检查输出时钟OUT以调整占空比调整电路30的配置。对占空比调整电路30配置的调整可包括：调整可变阈值的分量和调整积分器中的电流。这些配置调整可以跟踪温度和电源电压的变化，还可以解决工艺偏差。图4是占空比调整电路的波形图。输入时钟IN控制积分器对电容器缓慢充电和快速放电，以产生三角形或锯齿形斜坡电压VRAMP。当IN为低电平时进行充电，IN的上升沿对电容器快速放电，使VRAMP降至地。通过一个比较器，将可变阈值电压VTH与VRAMP进行比较。当VRAMP高于VTH时，OUT被驱动至高，否则OUT被驱动至低。OUTB是OUT的逆。可以向下调节阈值电压VTH以增加OUT为高的时间，从而增加占空比。当向上调节VTH时，OUT为高脉冲的宽度减小，从而减小了占空比。当输入时钟IN的占空比为50％时，可以在OUT上将占空比从50％调节到0％。占空比调整仅限于IN的低脉冲的一部分。但是，当需要大于50％的占空比时，逆输出OUTB可以用作输出时钟，因为当OUT从50％下降到0％时，OUTB就从50％增加到100％。根据需要可以使用多路复用器或时钟选择器(未示出)将OUT或OUTB连接到系统。图5是由工艺偏差引起电压变化的波形图。斜坡电压VRAMP对于改变充电电流和电容的工艺偏差特别敏感。VRAMP在最大VRAMP16和最小VRAMP18之间可以有一系列波形。阈值电压对工艺偏差不太敏感，尤其是在使用带隙参考电压时。由于工艺偏差，阈值电压VTH可以从最大阈值12变化到最小阈值14。对于一个典型或平均工艺，当VRAMP上升时，当典型VRAMP等于典型VTH时，出现输出时钟OUT的典型上升沿20。然而，工艺偏差导致在最大VRAMP16越过最小阈值14的地方出现提前上升沿22。工艺偏差的另一极端组合导致在最小VRAMP18越过最大阈值12的地方出现输出时钟OUT的推后上升沿24。时钟OUT的提前上升沿22和推后上升沿24之间的范围可能很大。如果在这么宽的范围内无法满足时序(timing)，则可能需要减慢视频转换速度。性能会受损。校准用于确定该特定电路的特定工艺偏差。一旦校准确定了工艺偏差，则可以调整占空比调节电路30(图3)的配置来补偿由校准逻辑50检测到的该工艺偏差。校准可以检测VRAMP在从最大VRAMP16到最小VRAMP18范围内的位置。然后缩小输出时钟OUT的上升沿从提前上升沿22到推后上升沿24的范围。图6是突出显示校准以使VRAMP与参考匹配的波形图。在校准期间，输入时钟保持占空比在50％，但是阈值电压VTH被设置为一个参考电压VREF。VREF可以处于VTH变化范围的上限。在多个IN循环中，VRAMP的信号强度逐渐降低。通过降低积分器中充电电流的强度可以降低信号强度。电流较弱时，需要较长的时间给电容充电，且VRAMP的峰值电压降低。首先，在输入时钟IN的下一个上升沿之前，VRAMP的峰值电压高于参考电压VREF，产生输出时钟OUT脉冲。由于信号强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种占空比调节器，包括：积分器，用于积分一充电电流以产生一斜坡电压，其周期由一输入时钟控制；开关电流源阵列，用于产生所述充电电流，其中所述充电电流的大小由第一配置信号选择；比较器，其比较所述斜坡电压和一阈值电压，当所述斜坡电压高于所述阈值电压时，所述比较器将一输出时钟驱动到第一逻辑状态，当所述斜坡电压低于所述阈值电压时，所述比较器将一输出时钟驱动到第二逻辑状态，所述第二逻辑状态与所述第一逻辑状态相反；可调电压参考，其产生一参考电压，其中所述参考电压的幅度由第二配置信号选择；可调分压器，其将所述参考电压除以一个除数以产生所述阈值电压，其中所述除数由第三配置信号确定；零占空比开始检测器，当所述输出时钟在所述第一逻辑状态和所述第二逻辑状态之间停止脉冲时，所述零占空比开始检测器检查所述输出时钟并发出零占空比开始条件的信号；和校准控制器，其通过调整所述第一和第二配置信号来执行校准，直到所述零占空比开始检测器发出所述零占空比开始条件的信号，当所述零占空比开始条件的信号发出时，所述校准控制器存储所述第一配置信号和第二配置信号，作为存储配置；其中，在校准完成之后，所述校准控制器将所述存储配置中的所述第一配置信号发送到所述开关电流源阵列，并将所述存储配置中的所述第二配置信号发送到所述可调电压参考；由此，通过校准检测所述零占空比开始条件来调节所述充电电流和所述参考电压。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2019.01.22 US 16/253,4461.一种占空比调节器，包括：积分器，用于积分一充电电流以产生一斜坡电压，其周期由一输入时钟控制；开关电流源阵列，用于产生所述充电电流，其中所述充电电流的大小由第一配置信号选择；比较器，其比较所述斜坡电压和一阈值电压，当所述斜坡电压高于所述阈值电压时，所述比较器将一输出时钟驱动到第一逻辑状态，当所述斜坡电压低于所述阈值电压时，所述比较器将一输出时钟驱动到第二逻辑状态，所述第二逻辑状态与所述第一逻辑状态相反；可调电压参考，其产生一参考电压，其中所述参考电压的幅度由第二配置信号选择；可调分压器，其将所述参考电压除以一个除数以产生所述阈值电压，其中所述除数由第三配置信号确定；零占空比开始检测器，当所述输出时钟在所述第一逻辑状态和所述第二逻辑状态之间停止脉冲时，所述零占空比开始检测器检查所述输出时钟并发出零占空比开始条件的信号；和校准控制器，其通过调整所述第一和第二配置信号来执行校准，直到所述零占空比开始检测器发出所述零占空比开始条件的信号，当所述零占空比开始条件的信号发出时，所述校准控制器存储所述第一配置信号和第二配置信号，作为存储配置；其中，在校准完成之后，所述校准控制器将所述存储配置中的所述第一配置信号发送到所述开关电流源阵列，并将所述存储配置中的所述第二配置信号发送到所述可调电压参考；由此，通过校准检测所述零占空比开始条件来调节所述充电电流和所述参考电压。2.根据权利要求1所述的占空比调节器，其中所述积分器还包括：积分电容器，其用于积分所述充电电流以产生所述斜坡电压；输入开关，其接收所述输入时钟，根据所述输入时钟对所述积分电容器放电。3.根据权利要求2所述的占空比调节器，其中在校准期间，所述校准控制器设置所述第三配置信号以将所述除数设定为1；其中在校准期间，所述阈值电压等于所述参考电压。4.根据权利要求3所述的占空比调节器，其中在校准期间，所述校准控制器相继地调节所述第一配置信号以相继地减小所述充电电流，直到发出所述零占空比开始条件为止；其中，在校准期间所述充电电流相继地减小。5.根据权利要求4所述的占空比调节器，其中在校准期间，当所述充电电流达到充电电流的最小设置时，所述校准控制器调节所述第二配置信号以增加所述参考电压；其中在校准期间，当所述充电电流达到最小设置时，增加所述参考电压。6.根据权利要求5所述的占空比调节器，其中所述开关电流源阵列还包括：多个阵列电流源，其产生多个阵列电流；多个阵列开关，其耦合在所述多个阵列电流源和积分器节点之间，所述多个阵列开关用于选择所述多个阵列电流中的电流，以合并在一起而形成所述充电电流；其中所述第一配置信号控制所述多个阵列开关以调节所述充电电流；其中所述多个阵列开关、所述积分电容器和所述输入开关在所述积分器节点处连接在一起；其中所述斜坡电压是所述积分器节点的一个电压。7.根据权利要求6所述的占空比调节器，其中所述积分器节点直接连接到所述比较器的输入端，以将所述斜坡电压传导到所述比较器。8.根据权利要求6所述的占空比调节器，其中所述可调电压参考还包括：多个电流源，其接收一个偏压，其中所述偏压控制由所述多个电流源提供的电流；和多个开关，其将所述多个电流源产生的电流连接到一个参考节点；其中所述参考节点将所述可调电压参考连接到所述可调分压器；其中由所述多个开关选择的所述多个电流源的电流在所述参考节点处组合并流过所述可调分压器；其中所述参考节点的电压是所述参考电压。9.根据权利要求8所述的占空比调节器，其中所述可调电压参考还包括：带隙参考，其用于产生相对独立于温度和电源电压变化的所述偏压；其中所述偏压控制由所述多个电流源提供的电流。10.根据权利要求9所述的占空比调节器，其中所述可调分压器还包括：多个电阻器，其串联连接在所述参考节点和地之间；所述多个电阻器中的相邻电阻器之间的多个抽头节点；和多路复用器，其有所述多个抽头节点和所述参考节点作为多路复用输入，其由所述第三配置信号控制，所述第三配置信号选择所述多路复用输入之一到输出，作为所述阈值电压。11.根据权利要求10所述的占空比调节器，其中所述第三配置信号设置所述输出时钟的一个目标占空比，所述目标占空比通过校准来调节，以补偿温度、电源电压和工艺偏差。12.根据权利要求11所述的占空比调节器，其中所述输入时钟有50％的占空比；其中所述比较器还包括一个互补输出，其产生一个互补输出时钟，所述互补输出时钟是所述输出时钟的逻辑逆；其中当目标占空比小于50％时，下游设备选择使用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳颂辉，锺国栋，余学新，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81