校正数字信号的占空比的方法和系统技术方案

所公开的方法和设备测量和校正参考时钟信号的占空比，所述参考时钟信号由时钟电路提供给占空比测量（ＤＣＭ）电路。在一个实施例中，ＤＣＭ电路包括由充电泵驱动的电容器。参考时钟信号驱动该充电泵。时钟电路在多个已知占空比值之间改变参考时钟信号的占空比。ＤＣＭ电路将对应于每个已知占空比值的结果电容器电压值存储在数据存储器中。ＤＣＭ电路通过充电泵将具有未知占空比的测试时钟信号施加给电容器，由此将电容器充电到一个新的电压值，该新的电压值对应于该测试时钟信号的占空比。控制软件访问数据存储器以确定测试时钟信号所对应的占空比，由此提供一个测量占空比。当测量占空比不同于预定占空比时，该设备产生一个误差信号。

【技术实现步骤摘要】

这里的公开内容一般地涉及数字系统，更特别的涉及测量这些系统所采用信号的占空比的方法和设备。
技术介绍
占空比是指数字信号如时钟信号在一个完整信号循环或周期期间表现出“高”状态的时间百分比。在旧的采用相对低的时钟速度的数字系统中，参考时钟信号的占空比对于系统性能来说一般并不关键。然而，随着时钟速度增加，参考时钟信号的占空比对于数字系统性能来说可能变得非常重要。当一个高速时钟信号给一个高性能处理器计时时，该时钟信号的占空比在处理器性能中扮演重要角色。例如，处理器可能在时钟信号脉冲的前沿和尾沿上都访问系统存储器。在该情况下，存储器访问速度表现出与时钟信号脉冲持续时间的直接关系。因而，时钟脉冲的占空比直接影响存储器访问速度。对为处理器和存储器系统计时的参考时钟信号，处理器系统设计者通常优选50％的占空比。然而，用于最高系统性能的最优时钟信号占空比因特定半导体元件而不同。造成最优占空比的这种差异的原因包括半导体工艺的差异以及半导体模型与作为结果制造出的半导体硬件之间的相关性的差异。要在特定应用中使时钟信号的占空比最优化，重要的是首先能够测量该信号的占空比。遗憾的是，在处理器或其他数字集成电路(IC)中测量高速时钟信号的占空比出现了很多问题。例如，如果一个外部占空比测量电路连接到IC的时钟管脚，那么测量电路中的逻辑会导致原始时钟信号的占空比变差。换句话说，测量电路的外部逻辑改变了原始时钟信号的占空比，因而使得占空比的测量固有地不精确。另一种测量数字IC时钟信号的方法是皮秒成像电路分析(PICA)，该分析检测时钟脉冲前沿和尾沿上所发出光的光量子以确定这些时钟脉冲的占空比。尽管这种类型的占空比分析能够起作用，但是它是非常昂贵的。此外，这种类型的分析会破坏测试中的元件。所需要的是一种解决上述问题的占空比测量方法和设备。
技术实现思路
从而，在一个实施例中，公开了一种用于确定数字信号的占空比的方法。该方法包括通过占空比测量(DCM)电路在校准模式下的操作，将多个电压值和对应的占空比值存储在数据存储器中，每个电压值依赖于相应的占空比值。该方法还包括通过该占空比测量(DCM)电路在测试模式下的操作，确定表现出未知占空比的测试时钟信号的占空比。在测试模式下的操作步骤包括通过DCM电路中的充电器电路接收表现出未知占空比的测试时钟信号。在测试模式下的操作步骤还包括通过充电器电路将DCM电路中的电容器充电到依赖于该测试时钟信号的占空比的测试电压值。在测试模式下的操作步骤还包括通过控制机制访问数据存储器以确定对应于该测试电压值的占空比，由此定义测试时钟信号的测量占空比值。该方法还包括通过产生测试时钟信号的可编程占空比时钟电路在校正模式下的操作，将测试时钟信号的占空比从测量占空比值改变为预定占空比值。在另一个实施例中，公开了一种确定和校正数字信号的占空比的占空比校正系统。该系统包括数据存储器和连接到该数据存储器的占空比测量(DCM)电路。该DCM电路在校准模式下操作以将多个电压值和对应的占空比值存储在数据存储器中，每个电压值依赖于相应的占空比值。该系统还包括连接到该DCM电路的控制机制。该控制机制配置为在校准模式下对该DCM电路进行控制并且在测试模式下对该DCM电路进行控制，在测试模式中该系统确定表现出未知占空比的测试时钟信号的占空比。该DCM电路包括充电器电路，该充电器电路在测试模式下操作以接收测试时钟信号。该充电器电路将DCM电路中的电容器充电到依赖于测试时钟信号的占空比的测试电压值。该控制机制在测试模式下操作以访问数据存储器，从而确定对应于该测试电压值的占空比，由此定义测试时钟信号的测量占空比值。该系统还包括连接到DCM电路的可编程占空比时钟电路。该可编程占空比时钟电路产生测试时钟信号并在校正模式下操作以将测试时钟信号的占空比由测量占空比值改变为预定占空比值。附图说明附图示出了本专利技术的仅作为示例的实施例并且由此并不限制本专利技术的范围，因为本专利技术的概念也适合于其他等效的实施例。图1示出了所公开的占空比测量(DCM)设备的一个实施例。图2示出了采用图1中公开的DCM设备的一个信息处理系统(IHS)的实施例。图3A示出了描述图2的IHS中的信号的时序图，其中参考时钟信号的占空比大于50％。图3B示出了描述图2的IHS中的信号的时序图，其中参考时钟信号的占空比等于50％。图3C示出了描述图2的IHS中的信号的时序图，其中参考时钟信号的占空比小于50％。图4示出了描述在图2的IHS中控制软件或硬件所采用的方法步骤的流程图。图5示出了在不同时钟信号占空比数据值上图1的DCM设备的输出电压的曲线图。图6示出了一个采用反馈机制来校正时钟信号占空比的DCM电路。图7示出了一个采用图6中公开的DCM设备的信息处理系统(IHS)的实施例。图8示出了描述在图7的IHS中控制软件或硬件所采用的方法步骤的流程图。具体实施例方式图1描述一个测量数字信号占空比的占空比测量(DCM)电路100，该数字信号例如是出现在测试输入100A处的二进制时钟信号CLK_TEST。DCM电路100还包括一个接收表现出已知占空比的校准时钟信号CLK_CALIB的校准输入100B。DCM电路100还包括一个提供包括占空比信息的输出电压VC_OUT的输出100C。VC_OUT值随着在测试输入100A上的时钟信号CLK_TEST的占空比而变化。换句话说，随着在测试输入100A上的时钟信号CLK_TEST的占空比发生变化，在输出100C上的输出电压VC_OUT值也相应地发生变化。在一个实施例中，输出电压VC_OUT因输入CLK_TEST信号的占空比而相反地或间接地变化。换句话说，随着输入CLK_TEST信号的占空比增大，对应的VC_OUT减小。其他实施例可能采用正变(direct variation)，例如，其中随着输入CLK_TEST信号占空比增大对应的VC_OUT也增大。在一个实施例中，VC_OUT和信号占空比之间的关系是线性的。在图2示出的一个实施例中，集成电路(IC)205包括在衬底或芯片上的占空比测量电路100以及其他功能块。换句话说，该布置是一种“片上”配置，其中IC 205在一个普通芯片或衬底上包括DCM电路100以及其他功能块。通过“片上”提供DCM电路100，该布置改善了外部或“片外”DCM技术所经历的占空比变差问题。集成电路205可能表现出几种不同配置，例如处理器、微处理器、微控制器以及实质上希望对其进行占空比测量的任何数字逻辑电路。在图2示出的特定实施例中，IC 205是在一个信息处理系统(IHS)200中工作的处理器。下面将更详细的讨论信息处理系统(IHS)200。回到图1，DCM电路100包括充电泵电路102、时钟选择电路104、充电泵时间窗控制电路106、IUP/IUD控制电路108、VC初始化f控制电路110以及输出缓冲器112，所有这些部分如图所示地连接在一起。如下面更详细地解释的那样，DCM电路100最初操作于校准模式下，并在完成校准之后接着进入测试模式。充电泵电路102包括以下连接在电压源VDD与地之间的串联连接元件IUP电流源114、PFET 116、NFET118，以及IDN电流源120。PFET 116的漏极连接NFET 118的漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校正数字信号的占空比的方法，该方法包括：通过占空比测量（ＤＣＭ）电路在校准模式下的操作，将多个电压值和对应占空比值存储到数据存储器中，每个电压值依赖于相应的占空比值；通过占空比测量（ＤＣＭ）电路在测试模式下的操作，确定表 现出未知占空比的测试时钟信号的占空比，ＤＣＭ电路在测试模式下的操作包括：通过ＤＣＭ电路中的充电器电路，接收表现出未知占空比的测试时钟信号；通过所述充电器电路，将ＤＣＭ电路中的电容器充电到一个依赖于测试时钟信号的占空比的测试电 压值；以及通过控制机制，访问数据存储器以确定对应于测试电压值的占空比，由此定义测试时钟信号的测量占空比值；以及通过产生测试时钟信号的可编程占空比时钟电路在校正模式下的操作，将测试时钟信号的占空比从测量占空比值改变为预定占空比 值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：齐洁明，DW博尔斯特勒，E黑卢，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]