專利名稱：短脈沖消除電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路，特別是涉及一種利用信號(hào)檢測(cè)電路、控制信號(hào)產(chǎn)生電路及重置電路組合而達(dá)到可以消除特定脈沖寬度以下的短脈沖但允許超過特定脈沖寬度以上信號(hào)輸入的電路。
背景技術(shù)：
輸出/入墊(I/O pad)一般而言是集成電路芯片與其它的芯片溝通的橋梁。純粹就像一個(gè)緩沖器一樣，如圖1a所示。A是輸入信號(hào)端，而Z則是輸出端。當(dāng)A端輸入的是一個(gè)脈沖，輸入至緩沖器，例如由偶數(shù)個(gè)反相器構(gòu)成，輸入后經(jīng)在延遲幾個(gè)奈秒后，輸出端Z也應(yīng)該輸出相同寬度的脈沖。
如果加入低通組件而讓輸出/入墊產(chǎn)生濾波功能時(shí)，反而有可能產(chǎn)生功能錯(cuò)誤。請(qǐng)參見圖1b。由兩個(gè)反相器及一電容C組成低通濾波組件。如圖1b所示，A為輸入端，VCP為電容C對(duì)地的端電壓。設(shè)想上述的低通電路欲濾除小于20ns的任何脈沖信號(hào)。因此，當(dāng)A輸入一個(gè)脈沖H1，且脈沖寬度為15ns，該脈沖通過第一反相器INV1后就對(duì)電容C充電，但VCP的電壓沒有超過第二反相器INV2的啟始電壓VTH。因此VZ＝0，成功的濾掉第一個(gè)脈沖H1。之后，在VA＝0時(shí)，電容C經(jīng)由第一反相器INV1緩慢放電。若電容C未充分放電而又有新的脈沖H2產(chǎn)生時(shí)，H2脈沖的寬度就不限于需要20ns才會(huì)過VTH，而是與先前電容C的殘留電荷有關(guān)，即與H2與H1的間隔時(shí)間L有關(guān)。因此，如圖標(biāo)，若L如圖標(biāo)為5ns則H2的后段時(shí)間(約第10ns)就可能使VCP＞VTH，而使輸出端產(chǎn)生一個(gè)未濾除的信號(hào)。
有鑒于此，本發(fā)明將提供一電路，該電路利用回授信號(hào)來重置時(shí)鐘，結(jié)合金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管可以驅(qū)動(dòng)大電流的能力，進(jìn)行快速充放電，而避掉電容殘留電荷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明披露一種短脈沖消除電路，至少包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路，用以檢測(cè)第一輸入信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入信號(hào)有數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)即產(chǎn)生一檢測(cè)脈沖；一控制信號(hào)產(chǎn)生電路，提供一第一控制信號(hào)，及一第二控制信號(hào)；一重置與充電電路，包含一p型晶體管、一n型晶體管及一電容，其中n型晶體管與該電容并聯(lián)接地，p型晶體管迭接于n型晶體管之上，并分別由該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)控制電容的充電及重置；及一電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路，連接于該重置與充電電路的輸出端，當(dāng)該重置與充電電路有電容被重置再充電，且充電時(shí)間超過一設(shè)定值時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生一短脈沖消除信號(hào)的輸出。
其中上述的控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含一第一反相器、一第二反相器、一第三反相器、一第一觸發(fā)器及一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中第一反相器、第二反相器、及第三反相器依序串聯(lián)至第一觸發(fā)器的時(shí)鐘端，再由第一觸發(fā)器的輸出端饋入互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的輸入端，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管輸出該第一控制信號(hào)，此外，第一觸發(fā)器是具有重置功能的正緣觸發(fā)D型觸發(fā)器，其中其重置信號(hào)由第一反相器的輸出提供，其輸入信號(hào)為一電源輸入信號(hào)。
上述的電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路包含一第四反相器、一第五反相器及一正緣觸發(fā)第二D型觸發(fā)器，該第四反相器與該第五反相器依序串聯(lián)后饋入該第二D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端，該第二D型觸發(fā)器的輸入端由該第一輸入信號(hào)饋入，該該第二D型觸發(fā)器的輸出端輸出已消除短脈沖的輸入信號(hào)。
本發(fā)明欲過濾的短脈沖寬度是由p型晶體管的信道寬W/信道長(zhǎng)L比的大小決定，欲過濾的短脈沖寬度愈小則應(yīng)選擇愈大的W/L比的p型晶體管。


本發(fā)明的較佳實(shí)施例將在下面結(jié)合附圖做更詳細(xì)的闡述。
圖1a顯示傳統(tǒng)輸出入墊有如一緩沖器，并無濾波功能。
圖1b顯示傳統(tǒng)輸出入墊加入低通濾波功能時(shí)，在兩個(gè)假信號(hào)很靠近時(shí)，后來者仍可能通過，而致濾波功能錯(cuò)誤。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的短脈沖消除電路的功能方塊圖。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的短脈沖消除電路圖。
圖4顯示依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的短脈沖消除電路因應(yīng)輸入信號(hào)所繪制的各端點(diǎn)的波形圖。
附圖符號(hào)說明

具體實(shí)施方式
有鑒于如發(fā)明背景所述，自輸出入墊傳送進(jìn)來的信號(hào)，以簡(jiǎn)單的低通電路并不足以確保足以過濾高頻的噪聲，因?yàn)橹灰獌蓚€(gè)及/或以上高頻噪聲訊號(hào)夠接近，就足以使本欲過濾的噪聲由于電容放電不及而導(dǎo)致后輸入的噪聲脈沖得以通過。本發(fā)明所提供的電路可以解決上述的問題。
本發(fā)明的電路可以以圖2的功能方塊表示，包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路100、一控制信號(hào)產(chǎn)生電路150、一重置與充電電路200及一電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路250依序串聯(lián)。其中信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路100具有一輸入端接收輸入信號(hào)IN，及一輸出端110，當(dāng)輸入信號(hào)IN有變化時(shí)，輸出端110輸出檢測(cè)脈沖信號(hào)。控制信號(hào)產(chǎn)生電路150響應(yīng)檢測(cè)脈沖信號(hào)產(chǎn)生二控制信號(hào)CP及CK0。重置與充電電路200依據(jù)CP及CK0信號(hào)而對(duì)圖3的電容204快速充電或放電。電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路250響應(yīng)輸入信號(hào)IN及依據(jù)電容204端電壓是否超過預(yù)定的電位，若是，則響應(yīng)輸入信號(hào)IN輸出一短脈沖消除的信號(hào)OUT。
如圖4所示依據(jù)本發(fā)明的電路信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路100是當(dāng)輸入信號(hào)IN有變化時(shí)，就輸出電平為1的檢測(cè)脈沖信號(hào)X01至控制信號(hào)產(chǎn)生電路150。反之當(dāng)輸入信號(hào)沒有變化，就會(huì)輸出電平為0的檢測(cè)脈沖信號(hào)X01至控制信號(hào)產(chǎn)生電路150。
請(qǐng)參考圖3，信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路100包括一第一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管102輸入端接收一待處理的輸入信號(hào)IN，輸出端同時(shí)饋入第一延遲電路105及一異或邏輯門XOR 106的第一輸入端。第一延遲電路105可以由偶數(shù)個(gè)反相器所組成，用以將互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管102輸出做一延遲t1時(shí)間再輸入XOR 106的第二輸入端。因此，如圖4所示只要是輸入信號(hào)IN有任何的變動(dòng)，由低電位(在此及之后以電位0表示)至高電位(在此及之后以電位1表示)，或由電位1至0，在變化的瞬間都將使XOR在輸出位號(hào)X01上輸出一t1時(shí)間寬度的脈沖。請(qǐng)注意，第一延遲電路105延遲的時(shí)間t1以可檢測(cè)出信號(hào)或噪聲的變化即可，一般不超過1-2ns。因?yàn)閠1太長(zhǎng)將導(dǎo)致前一脈沖因延時(shí)而與當(dāng)前脈沖進(jìn)行XOR，而導(dǎo)致錯(cuò)誤。
控制信號(hào)產(chǎn)生電路150，包含一第一反相器151、一第二延遲電路152、一第二反相器153一第三反相器154、一具邊緣觸發(fā)及重置功能的D觸發(fā)器155及一第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管162。其中，第一反相器151的輸出R1除了輸入第二延遲電路152以產(chǎn)生一t2時(shí)間延遲外，同時(shí)也作為D觸發(fā)器155的重置信號(hào)R1。第二延遲器152用以防止觸發(fā)器155產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)(race)現(xiàn)象。
第二反相器153則除了輸出CK0第三反相器154外，也將一信號(hào)CK0做為重置與充電電路200的放電控制開關(guān)。第三反相器154的信號(hào)輸出信號(hào)CK1輸入至D觸發(fā)器155的時(shí)鐘端CK。因此，D觸發(fā)器155時(shí)鐘控制信號(hào)較重置信號(hào)R1至少落后t2時(shí)間。而D觸發(fā)器155的輸入端D則連接一Vdd的信號(hào)，輸出端Q的信號(hào)CP0則饋入第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管162的輸入端。
重置與充電電路200，包含一pMOS 201、迭接一nMOS 202及電容204。其中電容204與nMOS 202并聯(lián)。pMOS 201由控制信號(hào)產(chǎn)生電路150的輸出CP控制開關(guān)。而nMOS 202由控制信號(hào)產(chǎn)生電路150的第二反相器153輸出CK0控制。
電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路250由第四反相器251、第五反相器252及一邊線觸發(fā)D觸發(fā)器255所組成。第四反相器251與該第五反相器252依序串聯(lián)后饋入該第二D型觸發(fā)器255的時(shí)鐘端CK，D型觸發(fā)器255的輸入端D接收一輸入信號(hào)IN，而D型觸發(fā)器255的輸出端輸出已消除短脈沖的輸入信號(hào)OUT。
因此，請(qǐng)參考圖4，當(dāng)輸入信號(hào)IN有變動(dòng)時(shí)，例如，T0時(shí)間輸入一脈沖H1時(shí)，第一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管102輸出信號(hào)INX1及延時(shí)后的輸出信號(hào)INX2將使XOR門106，在X01輸出兩個(gè)對(duì)應(yīng)的脈沖401及402脈沖，分別對(duì)應(yīng)于H1脈沖的左緣301及右緣302。信號(hào)CK1在第二延遲電路152再延遲t2時(shí)間。因此，具重置功能的正緣觸發(fā)D觸發(fā)器155就會(huì)對(duì)應(yīng)脈沖401及402脈沖的反相信號(hào)R1而重置并在CK1端正緣上升時(shí)，才使D觸發(fā)器155的CP0輸出1。如圖4所示脈沖501及502的左緣。
信號(hào)CP在601及602是脈沖501及502經(jīng)第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管162反相后的信號(hào)。如圖3所示的電路可知，當(dāng)CP＝1，且CK0＝1時(shí)，pMOS 201關(guān)閉，電容204將由nMOS 202引導(dǎo)接地而釋放電荷。而在CP＝0且CK0＝0時(shí)，pMOS 201開啟而nMOS 202關(guān)閉，因此將對(duì)電容204充電。CP＝1及CK0＝0，pMOS 201及nMOS 202都是關(guān)閉的，即，維持先前的狀態(tài)。因此，電容204的端電壓PU0，如圖4所示，在脈沖601，電容204先急速放電701，脈沖601結(jié)束后，進(jìn)行充電，如圖4的充電狀態(tài)702，在脈沖602出現(xiàn)時(shí)又很快的放電。若脈沖601與脈沖602時(shí)間間隔小時(shí)，PU0將小于推動(dòng)第四反相器251的啟始電壓VTH，因此，電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路250輸出維持先前狀態(tài)。
當(dāng)緊隨H1輸入的L1寬度仍不夠長(zhǎng)，如圖示H1右緣302與H2左緣303寬度仍小于設(shè)定寬度時(shí)，其結(jié)果將使X01產(chǎn)生脈沖402，CP0產(chǎn)生脈沖502，電容204的充電狀態(tài)，如PU信號(hào)703，因?yàn)長(zhǎng)1時(shí)間過短未能充電超過VTH，所以很快又放電至0。
當(dāng)緊隨L1輸入的H2寬度夠長(zhǎng)(超過默認(rèn)值時(shí))，如圖4所示，電容204在脈沖603結(jié)束后開始進(jìn)入充電狀態(tài)直至新的脈沖604出現(xiàn)后才結(jié)束。因此，PU0在充電期間中將超越VTH，而使電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路250的PU端產(chǎn)生脈沖804，而使得觸發(fā)器255產(chǎn)生一時(shí)鐘，而在脈沖804正緣上升時(shí)輸出與輸入信號(hào)IN相同的0或1信號(hào)。
請(qǐng)注意，除了輸入高脈沖H1，H2會(huì)使電容204產(chǎn)生充電信號(hào)702、704外，低脈沖L1、L2也會(huì)使電容204產(chǎn)生充電信號(hào)703、705。本發(fā)明的電路除了過濾寬度小的高脈沖外，寬度小的低脈沖也會(huì)被視為噪聲而不予理會(huì)。因此，若L2低脈沖對(duì)應(yīng)的充電信號(hào)705不夠?qū)捑筒粫?huì)使PU端產(chǎn)生脈沖，反之，當(dāng)L2低脈沖寬度足夠時(shí)將產(chǎn)生脈沖805，而結(jié)束因804所產(chǎn)生的輸出變動(dòng)，例如圖4中輸出信號(hào)905對(duì)應(yīng)脈沖804的正緣與脈沖805的正緣。
請(qǐng)注意pMOS 201的通道寬度W與長(zhǎng)度L(W/L比)決定了充電的快慢。W/L比愈高，表示可載入愈大的電流，充電會(huì)愈快。電容204的大小至少需使PU0電壓VPU0＞VTH。電容204尺寸愈大可充電的電荷就愈大。調(diào)整pMOS 201的W/L比及電容大小可設(shè)定欲過濾的脈沖尺寸。此外。依據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)，以電容204的大小為0.05pF的電容而言，nMOS 202的W/L比為4μm/0.22μm時(shí)電容可在0.5ns時(shí)間放電完畢，已可滿足典型1ns放電需求。
以上所述僅為的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種短脈沖消除電路，至少包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路，用以檢測(cè)一輸入信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)，即產(chǎn)生一檢測(cè)脈沖信號(hào)；一控制信號(hào)產(chǎn)生電路，接收該檢測(cè)脈沖信號(hào)后，產(chǎn)生一第一控制信號(hào)，及一第二控制信號(hào)；及一重置與充電電路，包含一第一型晶體管、一第二型晶體管及一電容，其中第一型與第二型是相反電性的晶體管，該第二型晶體管與該電容并聯(lián)接地，該第一型晶體管迭接于該第二型晶體管之上，并分別由該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)控制電容的充電及重置；及一電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路，連接于該重置與充電電路的輸出端，當(dāng)該重置與充電電路有電容被重置再充電，且充電時(shí)間超過一設(shè)定值時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生一短脈沖消除信號(hào)的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的短脈沖消除電路，其中上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路包含一第一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管、一第一延遲器及一異或門，由該第一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管輸入該輸入信號(hào)，該第一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管輸出饋入該第一延遲器及該異或門的一輸入端，該第一延遲器輸出則饋入該異或門的另一輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的短脈沖消除電路，其中上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路，在該輸入信號(hào)有1-＞0或0-＞1的信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)該產(chǎn)生該檢測(cè)脈沖信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的短脈沖消除電路，其中上述的控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含一第一反相器、一第二反相器、一第三反相器、一第一觸發(fā)器及一第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該第一反相器、該第二反相器、及該第三反相器依序串聯(lián)至該第一觸發(fā)器的時(shí)鐘端，再由該第一觸發(fā)器的輸出端饋入該第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的輸入端，該第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的輸出該第一控制信號(hào)，此外該第一觸發(fā)器是具有重置功能的正緣觸發(fā)D型觸發(fā)器，其重置信號(hào)由第一反相器的輸出提供，其輸入信號(hào)為一電源輸入信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的短脈沖消除電路，還包含一第二延遲器串聯(lián)于該第一反相器與該第二反相器之間，用以防止該觸發(fā)器產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。
6.如權(quán)利要求4所述的短脈沖消除電路，其中上述的第二互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的輸出該第一控制信號(hào)，該第二控制信號(hào)是由該第二反相器輸出。
7.如權(quán)利要求1所述的短脈沖消除電路，其中上述的電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路包含一第五反相器、一第六反相器及一正緣觸發(fā)第二D型觸發(fā)器，該第五反相器與該第六反相器依序串聯(lián)后饋入該第二D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端，該第二D型觸發(fā)器的輸入端由該第一輸入信號(hào)饋入，該輸出端輸出該短脈沖消除信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的短脈沖消除電路，其中上述的欲過濾的短脈沖寬度是由第一型晶體管的信道寬W/信道長(zhǎng)L比的大小決定，欲過濾的短脈沖寬度愈小則選擇愈大的W/L比的第一型晶體管。
全文摘要
一種短脈沖消除電路，至少包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路，用以檢測(cè)第一輸入信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入信號(hào)有數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)即產(chǎn)生一檢測(cè)脈沖；一控制信號(hào)產(chǎn)生電路，提供一第一控制信號(hào)，及一第二控制信號(hào)；一重置與充電電路，包含一p型晶體管、一n型晶體管及一電容，其中n型晶體管與該電容并聯(lián)接地，p型晶體管迭接于n型晶體管之上，并分別由該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)控制電容的充電及重置；及一電容脈沖檢測(cè)與信號(hào)輸出電路，連接于該重置與充電電路的輸出端，當(dāng)該重置與充電電路有電容被重置再充電，且充電時(shí)間超過一設(shè)定值時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生一短脈沖消除信號(hào)的輸出。
文檔編號(hào)H03K5/125GK1560996SQ20041000744
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者黃超圣 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司