專利名稱：一種動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及集成電路中應(yīng)用的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，為集成電路提供一種雙向多點(diǎn)到多點(diǎn)的動(dòng)態(tài)重復(fù)器。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的集成電路設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)方法一般分為ASIC設(shè)計(jì)和全定制設(shè)計(jì)，以及一些介于兩者之間的混合設(shè)計(jì)。使用ASIC設(shè)計(jì)方法，投入人力少，設(shè)計(jì)周期短，不需要對(duì)電路有深刻的理解，但是對(duì)EDA工具的依賴性極強(qiáng)，而且按照目前的半導(dǎo)體工藝水平一般只能達(dá)到200MHz的工作頻率。使用全定制的設(shè)計(jì)方法，投入人力物力極大，設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)，需要對(duì)晶體管電路有深刻的理解，但是用這樣的方式可以設(shè)計(jì)性能很高的芯片。目前市場(chǎng)上Intel和AMD的CPU芯片度是用全定制的方式設(shè)計(jì)的。在以ASIC的設(shè)計(jì)方式中，一般不采用動(dòng)態(tài)電路；而采用全定制設(shè)計(jì)方式，則會(huì)大量采用動(dòng)態(tài)電路，以提高電路的性能。由于全定制芯片一般都比較大，信號(hào)的互連非常復(fù)雜，長(zhǎng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載有可能非常大。為了減少信號(hào)間的線延，提高電路性能和可靠性，重復(fù)器被大量使用，是全定制電路中不可缺少的一環(huán)。
圖6示出了目前常用的一種靜態(tài)重復(fù)器的電路結(jié)構(gòu)。如圖6所示，它是由兩個(gè)反向器串聯(lián)而成，當(dāng)輸入端IN有信號(hào)輸入時(shí)，通過(guò)兩級(jí)串聯(lián)的反向器，在輸出端OUT重復(fù)了輸入信號(hào)。
圖7示出了目前的一種簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)電路結(jié)構(gòu)。如圖7所示，這種動(dòng)態(tài)電路由三個(gè)晶體管M71-M73和一個(gè)反向器INV7組成。晶體管M73為預(yù)沖管，晶體管M71的源極與預(yù)沖管晶體管M73的漏極相連，兩者的連接點(diǎn)稱為預(yù)沖電點(diǎn)。預(yù)沖管M73的源極接電源，其柵極為時(shí)鐘輸入端CK；晶體管M71的漏極接地，其柵極為輸入端。晶體管M72的源極與電源相連，其漏極連接到預(yù)沖電點(diǎn)上。反向器INV7連接在預(yù)沖電點(diǎn)與晶體管M72的柵極之間，反向器INV7的輸出端也作為動(dòng)態(tài)電路的輸出端。晶體管M72在該動(dòng)態(tài)電路中起信號(hào)保持的作用，故也可稱其為保持晶體管。
當(dāng)時(shí)鐘輸入端CK輸入的時(shí)鐘信號(hào)CK＝0時(shí)，預(yù)沖管M73導(dǎo)通，進(jìn)入預(yù)沖階段。當(dāng)CK＝1時(shí)，如果輸入端IN的輸入信號(hào)為1，則晶體管M71導(dǎo)通，預(yù)沖點(diǎn)通過(guò)M71被放電，變?yōu)榈碗娖剑?jīng)反向器INV7反向后，輸出端OUT為高電平信號(hào)，保持晶體管M72保持截止。如果輸入端IN的輸入信號(hào)為0，則晶體管M71截止，預(yù)沖點(diǎn)不能放電，保持高電平，經(jīng)反向器INV7反向后，輸出端OUT為低電平，保持晶體管M72導(dǎo)通，以保持預(yù)沖點(diǎn)的高電位，從而保持輸出端OUT為低電平。
圖8示出了一種常見(jiàn)的靜態(tài)雙向重復(fù)器的電路結(jié)構(gòu)。如圖8所示，它是由四個(gè)分別在兩條支路上的反向器組成。在每條支路上，其中一個(gè)反向器為普通的反向器，另一個(gè)反向器為受控反向器，由控制信號(hào)Ctrl來(lái)控制該受控反向器是否導(dǎo)通工作。如圖8所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)控制信號(hào)Ctrl為1(高電平)時(shí)，晶體管M81和M82導(dǎo)通，該支路上的受控反向器可以正常工作，信號(hào)重復(fù)方向?yàn)閺腁到B；當(dāng)控制信號(hào)Ctrl為0(低電平)時(shí)，晶體管M83和M84導(dǎo)通，該支路上的受控反向器可以正常工作，信號(hào)重方向從B到A。
從上面的介紹可以看到，目前的這些重復(fù)器或動(dòng)態(tài)電路的性能比較單一，或者只實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的單向重復(fù)器功能，或者實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)功能，對(duì)于圖8所示的重復(fù)器，雖然實(shí)現(xiàn)了雙向重復(fù)功能，但這種結(jié)構(gòu)只能在2點(diǎn)之間使用，不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)到多點(diǎn)的功能。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述背景技術(shù)的狀況，本發(fā)明旨在提供一種動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其綜合了動(dòng)態(tài)電路和雙向重復(fù)器的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其具有多點(diǎn)到多點(diǎn)的重復(fù)功能。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提供的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器包括第一動(dòng)態(tài)電路，具有信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和時(shí)鐘輸入端；第一下拉通道，包括一時(shí)鐘晶體管和一輸入晶體管，所述輸入晶體管的漏極與所述時(shí)鐘晶體管的源極相連，所述時(shí)鐘晶體管的柵極為時(shí)鐘輸入端，所述輸入晶體管的柵極與所述第一動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連；一預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述第一下拉通道之間；一保持電路，連接在所述電源端與所述第一下拉通道之間；第一反向器，其輸入端與所述第一下拉通道相連；
第二動(dòng)態(tài)電路，其輸入端與所述第一反向器的輸出端相連；以及第一反向器電路，與所述第二動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連。
在上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，所述第一動(dòng)態(tài)電路包括多個(gè)下拉通道；所述多個(gè)下拉通道的一端接地，另一端連接在一起；預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述多個(gè)下拉通道之間；以及保持電路，連接在電源端與所述多個(gè)下拉通道之間。
在上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器中，所述第一反向器電路包括多個(gè)反向器，所述多個(gè)反向器的輸入端連接在一起。
上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器還包括第三動(dòng)態(tài)電路，具有信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和時(shí)鐘輸入端；第二下拉通道，與所述第一下拉通道相連，包括一時(shí)鐘晶體管和一輸入晶體管，所述輸入晶體管的漏極與所述時(shí)鐘晶體管的源極相連，所述時(shí)鐘晶體管的柵極為時(shí)鐘輸入端，所述輸入晶體管的柵極與所述第二動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連；第二反向器，其輸入端與所述第二下拉通道相連；第四動(dòng)態(tài)電路，其輸入端與所述第二反向器的輸出端相連；以及第二反向器電路，與所述第四動(dòng)態(tài)電路的輸入端相連。
在上述的雙向動(dòng)態(tài)重復(fù)器中，所述第二動(dòng)態(tài)電路包括多個(gè)下拉通道；所述多個(gè)下拉通道的一端接地，另一端連接在一起；預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述多個(gè)下拉通道之間；以及保持電路，連接在電源端與所述多個(gè)下拉通道之間。
在上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器中，所述第二反向器電路包括多個(gè)反向器，所述多個(gè)反向器的輸入端連接在一起。
在上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器中，所述第一動(dòng)態(tài)電路包括3個(gè)下拉通道；所述第一反向器電路包括三個(gè)反向器。
在上述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器中，所述第二動(dòng)態(tài)電路包括3個(gè)下拉通道；所述第二反向器電路包括三個(gè)反向器。
如上所述，本發(fā)明把動(dòng)態(tài)電路和重復(fù)器有機(jī)的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)器雙向和動(dòng)態(tài)的功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)到多點(diǎn)的重復(fù)特點(diǎn)。


圖1示出了本發(fā)明的動(dòng)態(tài)雙向反向器的電路示意圖；圖2示出了圖1所示的經(jīng)典動(dòng)態(tài)電路一個(gè)例子的電路圖；圖3示出了圖1中使用的動(dòng)態(tài)電路一個(gè)例子的電路圖；圖4示出了圖1中的反向器電路的電路圖；圖5示出了本發(fā)明的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器的工作波形圖；圖6示出了目前常用的一種靜態(tài)重復(fù)器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖7示出了目前的一種簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)電路結(jié)構(gòu)圖；以及圖8示出了一種常見(jiàn)的靜態(tài)雙向重復(fù)器的電路結(jié)構(gòu)圖。
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器的具體實(shí)施例，通過(guò)實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明有一更具體和全面的理解。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器的電路示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器包括第一動(dòng)態(tài)電路110、第一下拉通道120、第一反向器130、第二動(dòng)態(tài)電路140、第一反向器電路150、第三動(dòng)態(tài)電路210、第二下拉通道220、第二反向器230、第四動(dòng)態(tài)電路240、第二反向器電路250以及預(yù)沖電路5和保持電路10。
第一下拉通道120由二個(gè)晶體管M11和M12組成，為描述方便和區(qū)別起見(jiàn)，在本實(shí)施例中，把晶體管M11稱為時(shí)鐘晶體管，把晶體管M12稱為輸入晶體管。時(shí)鐘晶體管M11的源極與輸入晶體管M12的漏極相連接，形成兩個(gè)晶體管的串聯(lián)電路。時(shí)鐘晶體管M11的漏極接地，時(shí)鐘晶體管M11的柵極CK為時(shí)鐘輸入端。輸入晶體管M12的柵極與第一動(dòng)態(tài)電路110相連。
第一動(dòng)態(tài)電路110可以采用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)電路，其一個(gè)例子如圖2所示，包括有三個(gè)下拉通道21、22、23、一個(gè)預(yù)沖電路M21和一個(gè)保持電路25。三個(gè)下拉通道21、22和23的結(jié)構(gòu)相同，由二個(gè)晶體管M21和M22串聯(lián)構(gòu)成，其中一個(gè)晶體管M21的柵極為時(shí)鐘端CK，另一個(gè)晶體管M22的柵極為輸入端IN。三個(gè)下拉通道21、22和23的一端均接地，另一端連接在一起。雖然在本實(shí)施例中，把下拉通道的數(shù)量確定為三支，但應(yīng)當(dāng)理解，下接通道的數(shù)量可以根據(jù)需要加以確定，而并不一定限止于三支。
預(yù)沖電路由一個(gè)預(yù)沖晶體管M23構(gòu)成，其源極與電源端相連，漏極與下拉通道21、22和23相連，其柵極連接到時(shí)鐘信號(hào)上。保持電路由一個(gè)保持晶體管M24和一個(gè)反向器INV2組成。保持晶體管M24的源極連接到電源端，漏極連接到下拉通道21、22和23上，反向器INV2連接在保持晶體管M24的漏極與柵極之間。反向器INV2的輸出端也作為第一動(dòng)態(tài)電路的輸出端。
第一動(dòng)態(tài)電路采用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)電路，故其工作原理和過(guò)程是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的，故在此不再贅述。
在第一下拉通道120的上方，設(shè)置有一個(gè)預(yù)沖電路5和一個(gè)保持電路10。預(yù)沖電路5由一個(gè)預(yù)沖晶體管M13組成，其源極與電源端相連，漏極與第一下拉通道120相連，其柵極連接到時(shí)鐘信號(hào)上。保持電路10由一個(gè)保持晶體管M14和一個(gè)反向器INV11組成。保持晶體管M14的源極連接到電源端，漏極連接到第一下拉通道120上，反向器INV11接在保持晶體管M14的漏極與柵極之間。
第一反向器130連接在第一下拉通道120與第二動(dòng)態(tài)電路140之間。第二動(dòng)態(tài)電路140也可以采用傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電路，其一個(gè)具體的例子如圖3所示，它包括一支下拉支路31和一保持電路32。
第二動(dòng)態(tài)電路140的輸出端與第一反向器電路150相連。第一反向器電路150的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，與本實(shí)施例中的第一動(dòng)態(tài)電路120中的下拉支路的數(shù)量(或輸入端的數(shù)量)相對(duì)應(yīng)，第一反向器電路150包括有三個(gè)反向器INV41、INV42和INV43。三個(gè)反向器的輸入端連接在一起后連接到第二動(dòng)態(tài)電路140的輸出端，三個(gè)反向器INV41、INV42和INV43的輸出端作為整個(gè)重復(fù)器的輸出。
第三動(dòng)態(tài)電路210、第二下拉通道220、第二反向器230、第四動(dòng)態(tài)電路240、第二反向器電路250的連接關(guān)系與結(jié)構(gòu)與上面描述的第一動(dòng)態(tài)電路110、第一下拉通道120、第一反向器130、第二動(dòng)態(tài)電路140、第一反向器電路150相同，可以參見(jiàn)上面的介紹。
本實(shí)施例中的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器的工作原理和過(guò)程可以通過(guò)圖4所示的電路中各個(gè)點(diǎn)的工作波形圖得以了解。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CK為低電平時(shí)，處于預(yù)沖階段，此時(shí)，第一動(dòng)態(tài)電路110的輸出為低電平，而第一下拉通道120的輸出為高電平，經(jīng)第一反向器130反向之后，第一反向器130輸出低電平。經(jīng)第二動(dòng)態(tài)電路140之后，其輸出保持低電平，最后經(jīng)第一反向器電路150反相操作之后，在第一反向器電路150的各個(gè)反向器端均輸出高電平。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CK為高電平時(shí)，處于求值階段，此時(shí)，第一動(dòng)態(tài)電路110的輸出為高電平，而第一下拉通道120的輸出為低電平，經(jīng)第一反向器130反向之后，第一反向器130輸出高電平。經(jīng)第二動(dòng)態(tài)電路140之后，其輸出為高電平，最后經(jīng)第一反向器電路150反相操作之后，在第一反向器電路150的各個(gè)反向器端均輸出低電平。從而實(shí)現(xiàn)了任意一個(gè)發(fā)射端口到任意一個(gè)接收端口的數(shù)據(jù)傳輸。
從上述描述可以看到，本發(fā)明利用了動(dòng)態(tài)電路可以線或和雙向的特點(diǎn)，結(jié)合重復(fù)器的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器。應(yīng)當(dāng)理解，上面的描述只是一個(gè)具體的或較佳的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的范圍的具體限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在上面描述的實(shí)施例以及本發(fā)明的精神之下，可以作出各種變化而仍不脫離本發(fā)明的范疇。例如，如果需要實(shí)現(xiàn)的輸入端和輸出端數(shù)量較小，則可以省略一組第三動(dòng)態(tài)電路210、第二下拉通道220、第二反向器230、第四動(dòng)態(tài)電路240、第二反向器電路250。在極端情況下，例如，只需要一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，則第一動(dòng)態(tài)電路只需要包括一支下拉支路。如果需要實(shí)現(xiàn)的輸入端和輸出端數(shù)量較大，一方面可以增加第一或第三動(dòng)態(tài)電路中包括的下拉支路的數(shù)量，另一方面也可以增加一組第一動(dòng)態(tài)電路110、第一下拉通道120、第一反向器130、第二動(dòng)態(tài)電路140、第一反向器電路150。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，包括第一動(dòng)態(tài)電路，具有信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和時(shí)鐘輸入端；第一下拉通道，包括一時(shí)鐘晶體管和一輸入晶體管，所述輸入晶體管的漏極與所述時(shí)鐘晶體管的源極相連，所述時(shí)鐘晶體管的柵極為時(shí)鐘輸入端，所述輸入晶體管的柵極與所述第一動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連；一預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述第一下拉通道之間；一保持電路，連接在所述電源端與所述第一下拉通道之間；第一反向器，其輸入端與所述第一下拉通道相連；第二動(dòng)態(tài)電路，其輸入端與所述第一反向器的輸出端相連；以及第一反向器電路，與所述第二動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，所述第一動(dòng)態(tài)電路包括多個(gè)下拉通道；所述多個(gè)下拉通道的一端接地，另一端連接在一起；預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述多個(gè)下拉通道之間；以及保持電路，連接在電源端與所述多個(gè)下拉通道之間。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，所述第一反向器電路包括多個(gè)反向器，所述多個(gè)反向器的輸入端連接在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，還包括第三動(dòng)態(tài)電路，具有信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和時(shí)鐘輸入端；第二下拉通道，與所述第一下拉通道相連，包括一時(shí)鐘晶體管和一輸入晶體管，所述輸入晶體管的漏極與所述時(shí)鐘晶體管的源極相連，所述時(shí)鐘晶體管的柵極為時(shí)鐘輸入端，所述輸入晶體管的柵極與所述第二動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連；第二反向器，其輸入端與所述第二下拉通道相連；第四動(dòng)態(tài)電路，其輸入端與所述第二反向器的輸出端相連；以及第二反向器電路，與所述第四動(dòng)態(tài)電路的輸入端相連。
5.如權(quán)利要求4所述的雙向動(dòng)態(tài)重復(fù)器，其特征在于，所述第二動(dòng)態(tài)電路包括多個(gè)下拉通道；所述多個(gè)下拉通道的一端接地，另一端連接在一起；預(yù)沖電路，連接在所述電源端與所述多個(gè)下拉通道之間；以及保持電路，連接在電源端與所述多個(gè)下拉通道之間。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，所述第二反向器電路包括多個(gè)反向器，所述多個(gè)反向器的輸入端連接在一起。
7.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，所述第一動(dòng)態(tài)電路包括3個(gè)下拉通道；所述第一反向器電路包括三個(gè)反向器。
8.如權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器，其特征在于，所述第二動(dòng)態(tài)電路包括3個(gè)下拉通道；所述第二反向器電路包括三個(gè)反向器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器。傳統(tǒng)重復(fù)器或動(dòng)態(tài)電路的性能比較單一，不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)到多點(diǎn)的功能。本發(fā)明包括第一動(dòng)態(tài)電路，具有信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和時(shí)鐘輸入端；第一下拉通道，包括時(shí)鐘晶體管和輸入晶體管，輸入晶體管的漏極與時(shí)鐘晶體管的源極相連，時(shí)鐘晶體管的柵極為時(shí)鐘輸入端，輸入晶體管的柵極與第一動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連；預(yù)沖電路，連接在電源端與所述第一下拉通道之間；保持電路，連接在電源端與第一下拉通道之間；第一反向器，輸入端與第一下拉通道相連；第二動(dòng)態(tài)電路，輸入端與第一反向器的輸出端相連；以及第一反向器電路，與第二動(dòng)態(tài)電路的輸出端相連。本發(fā)明利用動(dòng)態(tài)電路線或和雙向的特點(diǎn)，結(jié)合重復(fù)器的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)雙向重復(fù)器。
文檔編號(hào)H03K19/00GK1941632SQ20051003025
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者徐滔 申請(qǐng)人:浦藍(lán)微電子(上海)有限公司