專利名稱：帶輔助充電電路的gtl輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到微處理器前端總線接口的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種帶輔助充電電路的GTL輸出電路。
背景技術(shù)：
在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，微處理器芯片正向更高的性能方向發(fā)展。更高性能的微處理器需要更快的與外界進(jìn)行信息交互，高速接口技術(shù)的使用可以極大的提高微處理器性能的發(fā)揮，而有時(shí)用戶希望接口的速度越快越好，因此，很多微處理器特別是高性能微處理器一般均采用高速接口技術(shù)。在微處理器中使用最為普遍的是GTL(GunningTransceiver Logic)前端總線接口技術(shù)。
傳統(tǒng)GTL接口的特點(diǎn)GTL信號(hào)傳輸技術(shù)是JEDEC于1993年11月專門為滿足板級(jí)高速總線需求而制定的標(biāo)準(zhǔn)——JESD8-3。GTL信號(hào)具有更快的信號(hào)邊沿，更低的信號(hào)擺幅。因此GTL信號(hào)具有高速、低功耗和更好的信號(hào)完整性等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)在0.18μm工藝下頻率只能達(dá)到200MHz，嚴(yán)重限制了微處理器與外界信息交互，制約了微處理器性能的發(fā)揮，是提高系統(tǒng)性能的瓶頸。
輸出接口電路是將片內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS電平轉(zhuǎn)換為GTL電平，根據(jù)實(shí)際工作情況，增加一個(gè)使能信號(hào)來(lái)更好的控制GTL輸出接口，使能信號(hào)具有功能控制和降低功耗雙重作用。輸出接口的外部功能如圖1所示。IN為輸入端口，EO為輸出使能信號(hào)，OUT為輸出。EO高電平有效，當(dāng)EO為0時(shí)，輸出為固定高電平(降低功耗)；EO為1時(shí)，輸出接口正常工作。下表1是GTL輸出接口的真值表。
表1

根據(jù)GTL輸出接口的真值表可推導(dǎo)出輸入與輸出之間的邏輯函數(shù)。
OUT=IN‾·EO‾+IN·EO‾+IN·EO=IN+IN‾·EO‾=IN+EO‾=IN‾·EO‾]]>
根據(jù)輸入IN、使能EO和輸出OUT的邏輯關(guān)系、GTL輸出中漏極開路NMOS管所起的作用如圖2所示。電路中使能信號(hào)EO經(jīng)過(guò)兩個(gè)反相器INV1、INV2與輸入信號(hào)IN與非運(yùn)算，使能信號(hào)具有跳變頻率低特點(diǎn)，因此將使能信號(hào)EO接離地近的N管，信號(hào)IN接離地遠(yuǎn)的N管，如圖2所示。這樣可以提前將離近地的N管源極電位置為低，當(dāng)信號(hào)IN到達(dá)時(shí)，信號(hào)經(jīng)一個(gè)N管溝道長(zhǎng)度就能將輸出端置為低，縮短了信號(hào)翻轉(zhuǎn)時(shí)間，降低整體電路延遲。上面設(shè)計(jì)的電路滿足GTL輸出接口的功能要求，第一級(jí)反相器INV3接收來(lái)自芯片內(nèi)的信號(hào)，與非門NAND既實(shí)現(xiàn)使能信號(hào)對(duì)接口的控制，又實(shí)現(xiàn)由內(nèi)核電壓向接口電壓轉(zhuǎn)換。與非門NAND后經(jīng)過(guò)一級(jí)反相器INV4來(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力，最后由一個(gè)漏級(jí)開路的NMOS管完成輸入到輸出電平轉(zhuǎn)換。若對(duì)最后一級(jí)的NMOS管驅(qū)動(dòng)不足，可在其前級(jí)增加偶數(shù)個(gè)反相器來(lái)逐級(jí)增加驅(qū)動(dòng)能力。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就在于由于終端電阻的存在，當(dāng)輸入由0跳變到1時(shí)，終端電阻將起分壓作用，導(dǎo)致不能將輸出驅(qū)動(dòng)至1.2V。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠?qū)Π寮?jí)負(fù)載進(jìn)行快速充電、滿足高頻要求、且具有較好抗PVT特性的帶輔助充電電路的GTL輸出電路。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為一種帶輔助充電電路的GTL輸出電路，它包括輸入端IN、控制端EO、與非門NAND、驅(qū)動(dòng)管NMOS、終端電阻Z以及輸出端OUT，控制端EO通過(guò)第一反相器INV1和第二反相器INV2和與非門NAND相連，輸入端IN通過(guò)第三反相器INV3和與非門NAND相連，與非門NAND通過(guò)第四反相器INV4與充電管NMOS的柵極相連，驅(qū)動(dòng)管NMOS的源極接地，驅(qū)動(dòng)管NMOS的漏極通過(guò)終端電阻Z與輸出端OUT相連，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)管NMOS與一輔助充電電路串聯(lián)，輔助充電電路包括反相延遲單元和輔助充電管PMOS，所述輔助充電管PMOS的柵極與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，輔助充電管PMOS的漏極與終端電阻Z相連，輔助充電管PMOS的源極與電源相連。
所述反相延遲單元包括第五反相器INV5和或門OR，第五反相器INV5的輸入端與第四反相器INV4相連，輸出端通過(guò)或門OR與輔助充電管PMOS相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于本發(fā)明通過(guò)增加輔助充電電路邏輯，解決了傳統(tǒng)GTL輸出為高電平時(shí)，無(wú)法將輸出驅(qū)動(dòng)至1.2V的問(wèn)題，添加輔助充電電路后，在輔助充電管PMOS的上拉作用下，可將輸出驅(qū)動(dòng)至1.2V。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中GTL輸出接口的原理示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中GTL輸出接口的電路原理示意圖；圖3是本發(fā)明GTL輸出接口的原理示意圖；圖4是本發(fā)明GTL輸出接口的電路原理示意圖；圖5是采用本發(fā)明GTL輸出接口電路的模擬波形圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖3和圖4所示，一種帶輔助充電電路的GTL輸出電路，它包括輸入端IN、控制端EO、與非門NAND、充電管NMOS、終端電阻Z以及輸出端OUT，控制端EO通過(guò)第一反相器INV1和第二反相器INV2和與非門NAND相連，輸入端IN通過(guò)第三反相器INV3和與非門NAND相連，與非門NAND通過(guò)第四反相器INV4與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，充電管NMOS的源極接地，充電管NMOS的漏極通過(guò)終端電阻Z與輸出端OUT相連，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)管NMOS與一輔助充電電路串聯(lián)，輔助充電電路包括反相延遲單元和輔助充電管PMOS，所述輔助充電管PMOS的柵極與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，輔助充電管PMOS的漏極與終端電阻Z相連，輔助充電管PMOS的源極與電源相連。其中，本實(shí)施例中，反相延遲單元包括第五反相器INV5和或門OR，第五反相器INV5的輸入端與第四反相器INV4相連，輸出端通過(guò)或門OR與輔助充電管PMOS相連。
工作原理當(dāng)控制端EN＝1時(shí)，當(dāng)輸入端IN從0跳變到1，通過(guò)前級(jí)邏輯第三反相器INV3、與非門NAND和第四反相器INV4驅(qū)動(dòng)后，第四反相器INV4的輸出跳變?yōu)?，輸出0將驅(qū)動(dòng)管NMOS管關(guān)斷，輸出端的電壓在一端接電源的終端電阻Z的作用下達(dá)到高電平。
在第四反相器INV4的輸出跳變到0，經(jīng)過(guò)輔助充電電路中第五反相器INV5延時(shí)，在一級(jí)反相器延時(shí)時(shí)間之內(nèi)，非門OR的兩端輸入將同時(shí)為0，此時(shí)非門OR將輸出0，將充電管PMOS管打開，即可將輸出端Out的電平拉升至VDD。經(jīng)過(guò)一級(jí)反相器延遲后，非門OR兩端信號(hào)總有一個(gè)為1，此時(shí)非門OR輸出為1，關(guān)斷PMOS管，充電完畢。
當(dāng)輸入始終為1或者0，不發(fā)生跳變時(shí)，輔助充電管PMOS管始終關(guān)斷，無(wú)充電作用。
參見圖5所示，采用本發(fā)明GTL輸出接口電路的模擬波形圖，其輸出工作頻率為600MHz，輸出擺幅超過(guò)了了900mV。而在未使用本專利技術(shù)前，GTL輸出接口工作頻率只有400MHz左右，擺幅也不能達(dá)到900mV。使用了本發(fā)明GTL輸出接口電路具有較高的性能，頻率達(dá)到了600MHz，具有較好的抗PVT特性。
權(quán)利要求
1.一種帶輔助充電電路的GTL輸出電路，它包括輸入端IN、控制端EO、與非門NAND、驅(qū)動(dòng)管NMOS、終端電阻Z以及輸出端OUT，控制端EO通過(guò)第一反相器INV1和第二反相器INV2和與非門NAND相連，輸入端IN通過(guò)第三反相器INV3和與非門NAND相連，與非門NAND通過(guò)第四反相器INV4與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，充電管NMOS的源極接地，驅(qū)動(dòng)管NMOS的漏極通過(guò)終端電阻Z與輸出端OUT相連，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)管NMOS與一輔助充電電路串聯(lián)，輔助充電電路包括反相延遲單元和輔助充電管PMOS，所述輔助充電管PMOS的柵極與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，輔助充電管PMOS的漏極與終端電阻Z相連，輔助充電管PMOS的源極與電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶輔助充電電路的GTL輸出電路，其特征在于所述反相延遲單元包括第五反相器INV5和或門OR，第五反相器INV5的輸入端與第四反相器INV4相連，輸出端通過(guò)或門OR與輔助充電管PMOS相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶輔助充電電路的GTL輸出電路，它包括輸入端IN、控制端E0、與非門NAND、充電管NMOS、終端電阻Z以及輸出端OUT，控制端E0通過(guò)第一反相器INV1和第二反相器INV2和與非門NAND相連，輸入端IN通過(guò)第三反相器INV3和與非門NAND相連，與非門NAND通過(guò)第四反相器INV4與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，驅(qū)動(dòng)管NMOS的源極接地，驅(qū)動(dòng)管NMOS的漏極通過(guò)終端電阻Z與輸出端OUT相連，所述驅(qū)動(dòng)管NMOS與一輔助充電電路串聯(lián)，輔助充電電路包括反相延遲單元和輔助充電管PMOS，所述輔助充電管PMOS的柵極與驅(qū)動(dòng)管NMOS的柵極相連，輔助充電管PMOS的漏極與終端電阻Z相連，輔助充電管PMOS的源極與電源相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能對(duì)板級(jí)負(fù)載進(jìn)行快速充電、滿足高頻要求、具有較好抗工藝、電壓、溫度變化的特性。
文檔編號(hào)G06F13/40GK101087138SQ20071003532
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者李少青, 王東林, 張民選, 陳吉華, 趙振宇, 陳怒興, 馬劍武, 徐煒遐, 吳宏, 鄒金安, 樂(lè)大珩, 賀鵬, 喻仁峰, 雷建武, 王建軍 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)