假信號(hào)濾波器電路和方法
【專利摘要】一種假信號(hào)濾波器電路和方法。該假信號(hào)濾波器電路具有濾波器/延遲部分，對(duì)于輸入信號(hào)的上升沿和下降沿，該濾波器/延遲部分總是在上升脈沖或下降脈沖上操作。按照這種方式，可以使濾波器延遲對(duì)稱，并且該電路將不具有占空比失真。在存在PVT(工藝、電壓和溫度)變化時(shí)，上升和下降延遲將互相跟蹤。
【專利說(shuō)明】假信號(hào)濾波器電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及假信號(hào)濾波器(glitch filter)電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]假信號(hào)濾波器是阻止窄脈沖且僅允許較寬的脈沖通過(guò)的電路。這在濾除電子系統(tǒng)中的開關(guān)顫動(dòng)和其它噪聲方面是有效的。多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求假信號(hào)濾波器作為系統(tǒng)的一部分，如lie、SWP、SLIM等。假信號(hào)濾波器為大多數(shù)輸入/輸出電路的一部分。
[0003]已知的假信號(hào)濾波器采用RC電路或電流源和電容器電路來(lái)產(chǎn)生用于對(duì)假信號(hào)進(jìn)行濾波的延遲。
[0004]圖1示出現(xiàn)有的假信號(hào)濾波器電路。
[0005]該電路包括輸入緩沖器10和RC濾波器12。具有滯后現(xiàn)象的輸出緩沖器14提供輸出。
[0006]輸入緩沖器通常包括非門(inverter gate)，該非門包括在電力干線之間串聯(lián)的PM0S上晶體管和NM0S下晶體管。將輸入提供至晶體管柵極，并且該柵極將其輸出拉高或拉低。因此，在上升和下降假信號(hào)的濾波中包括單獨(dú)的電阻器(或電流源)，因?yàn)镻M0S和NM0S電阻是不同的。
[0007]這導(dǎo)致系統(tǒng)的上升和下降延遲出現(xiàn)差異。即使在RC電路中使用相同的電阻器和電容器，上升和下降延遲也可能存在不匹配，因?yàn)橄乱患?jí)滯后緩沖器14在不同的工藝角(process corner)中將具有偏斜(skew)的VIH和VIL值(VIL為可以被解釋為邏輯“0”的最大輸入電壓，VIH為可以被解釋為邏輯“1”的最小輸入電壓)。
[0008]將系統(tǒng)調(diào)整為具有匹配的上升和下降延遲對(duì)于一個(gè)工藝角是可行的。但這將隨著工藝、電壓和溫度變化(PVT)而變化。
[0009]假信號(hào)濾波器引入的上升和下降延遲的差異對(duì)于在IIC電路中對(duì)50ns之類的長(zhǎng)脈沖進(jìn)行濾波的濾波器可能成為問(wèn)題。這會(huì)導(dǎo)致占空比失真，擾亂系統(tǒng)定時(shí)，并會(huì)導(dǎo)致誤差。
[0010]如上所述，這些問(wèn)題的原因可能是滯后緩沖器可能具有偏斜的VIH和VIL電平，或不同的電阻可能用于上升和下降延遲。不可能在沒有PVT補(bǔ)償電路的情況下將濾波器調(diào)整為避免占空比失真。PVT補(bǔ)償電路是復(fù)雜的并且采用靜態(tài)功率，因此不將它用在I/O電路中。
[0011]本發(fā)明特別地關(guān)注上升和下降延遲變得不同且導(dǎo)致占空比失真，而不是延遲隨著PVT的一般改變。
[0012]在典型的輸入電路中，每一和每個(gè)模塊引入占空比失真。因此，由一個(gè)模塊引起的失真理論上可以另外補(bǔ)償。然而，由于濾波器延遲與其它模塊相比相當(dāng)大(在IIC中為50ns至150ns)，所添加的占空比失真也將非常大且不可能進(jìn)行補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供了如在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的裝置和方法。
[0014]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種假信號(hào)濾波器電路，包括:
[0015]輸入電路，用于檢測(cè)至假信號(hào)濾波器的輸入處的輸入信號(hào)的上升和下降信號(hào)電平
轉(zhuǎn)變二者；
[0016]延遲電路，位于輸入電路的輸出處；
[0017]輸出電路，用于在高電平和低電平之間反轉(zhuǎn)假信號(hào)濾波器電路的輸出；和
[0018]從輸出電路至輸入電路的反饋路徑。
[0019]作為反饋路徑(其將延遲反饋至輸入)的結(jié)果，輸入電路將假信號(hào)濾波器電路的輸入處的輸入信號(hào)的上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變二者都轉(zhuǎn)換成相同類型的脈沖(即，或者上升脈沖，或者下降脈沖)。這些脈沖具有取決于延遲電路的延遲的持續(xù)時(shí)間。輸入電路通過(guò)輸入處的較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖，因此輸出包括所產(chǎn)生的脈沖以及假信號(hào)脈沖。延遲電路與輸出電路結(jié)合具有濾除這些較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖的效果。例如，可以在脈沖太短時(shí)防止輸出電路反轉(zhuǎn)。
[0020]本發(fā)明提供了可以不具有占空比失真的假信號(hào)濾波器電路。對(duì)于輸入信號(hào)的上升沿和下降沿二者，延遲電路總是僅在上升脈沖或下降脈沖上操作。按照這種方式，可以使延遲功能(其可以為濾波功能)對(duì)稱，例如，采用相同的RC時(shí)間常數(shù)。在存在PVT(工藝、電壓和溫度)變化時(shí)，上升和下降延遲將互相跟蹤。
[0021 ] 在一個(gè)示例中，輸入電路包括X0R門或XN0R門，所述X0R門或XN0R門的輸入連接至假信號(hào)濾波器電路的輸入和輸出。
[0022]濾波器電路優(yōu)選地包括RC濾波器。這本質(zhì)上用作延遲元件?？梢圆捎闷渌炯傩盘?hào)濾波器電路，包括電流源電路。
[0023]輸出電路優(yōu)選地包括鎖存電路。這將脈沖轉(zhuǎn)換回信號(hào)流。
[0024]本質(zhì)上，輸入電路通過(guò)將每個(gè)信號(hào)電平轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換成一對(duì)轉(zhuǎn)變(即，脈沖)而使信號(hào)頻率加倍，輸出電路通過(guò)將每個(gè)脈沖(即，兩個(gè)信號(hào)電平轉(zhuǎn)變)轉(zhuǎn)換回單個(gè)信號(hào)電平轉(zhuǎn)變而使頻率減半。在輸入電路和輸出電路功能之間，濾除假信號(hào)脈沖。
[0025]輸出電路可以包括反轉(zhuǎn)(toggle，即T型)觸發(fā)器。
[0026]本發(fā)明還提供包括本發(fā)明的假信號(hào)濾波器電路的輸入/輸出電路。
[0027]在另一方面中，本發(fā)明提供一種假信號(hào)濾波方法，包括:
[0028]采用輸入電路檢測(cè)輸入信號(hào)的上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變二者并從所述上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變產(chǎn)生脈沖，其中輸入電路還通過(guò)較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖；
[0029]濾除所述較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖；以及
[0030]在已經(jīng)濾除所述較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖之后，響應(yīng)于所產(chǎn)生的脈沖在高電平和低電平之間反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)。
[0031]該方法將所有的信號(hào)電平轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換成相同類型的脈沖，使得對(duì)于上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變二者，濾波功能都以相同的方式操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)例，其中:
[0033]圖1以示意形式示出已知的假信號(hào)濾波器電路；[0034]圖2以示意形式示出本發(fā)明的假信號(hào)濾波器電路的第一示例；
[0035]圖3示出用于圖2的電路的時(shí)序圖；
[0036]圖4示出圖3的電路可能存在的問(wèn)題；
[0037]圖5以示意形式示出本發(fā)明的假信號(hào)濾波器電路的第二示例；
[0038]圖6示出用于圖5的電路的時(shí)序圖；
[0039]圖7更詳細(xì)地示出圖5的電路的實(shí)施方案的第一示例；以及
[0040]圖8更詳細(xì)地示出圖5的電路的實(shí)施方案的第二示例。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明提供了假信號(hào)濾波器電路，其具有濾波器/延遲部分，對(duì)于輸入信號(hào)的上升沿和下降沿二者，該濾波器/延遲部分總是在上升脈沖或下降脈沖上操作。按照這種方式，可以使濾波器延遲對(duì)稱，并且該電路將不具有占空比失真。在存在PVT(工藝、電壓和溫度)變化時(shí)，上升和下降延遲將互相跟蹤。
[0042]通過(guò)對(duì)于上升和下降轉(zhuǎn)變二者在該電路中采用延遲元件的相同轉(zhuǎn)變(上升或下降)，在上升和下降延遲中不存在差異。在一個(gè)示例中，單個(gè)上升或下降RC延遲重復(fù)用于上升和下降二者。
[0043]在圖2中示出本發(fā)明的電路的第一示例。
[0044]輸入信號(hào)通過(guò)輸入電路20，輸入電路20將輸入信號(hào)中的上升或下降轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換成上升脈沖或下降脈沖。
[0045]在不出的不例中，輸入電路為X0R門，并且對(duì)于每個(gè)信號(hào)電平轉(zhuǎn)變，輸出為上升脈沖(即，從低至高的信號(hào)轉(zhuǎn)變)。輸入的先前的(即，延遲的)值經(jīng)由反饋路徑22提供至X0R門的一個(gè)輸入。反饋路徑22按照這種方式控制脈沖持續(xù)時(shí)間，并且使輸出在延遲之后返回低電平。這意味著在穩(wěn)態(tài)中，X0R門輸出總是返回至零。輸入處的上升沿或下降沿導(dǎo)致X0R輸出上升并產(chǎn)生下降脈沖。
[0046]隨后通過(guò)用作延遲元件的RC濾波器電路24延遲該上升沿。
[0047]將濾波器電路24的輸出提供至輸出電路26，輸出電路26在輸出端將該輸出轉(zhuǎn)換回正確的轉(zhuǎn)變組。該輸出電路被示出為反轉(zhuǎn)(T型)觸發(fā)器電路，濾波器電路輸出連接至?xí)r鐘端口。這在每次在輸入處存在轉(zhuǎn)變時(shí)反轉(zhuǎn)輸出。其它鎖存電路可以配置為以相同的方式操作。
[0048]本質(zhì)上，可以認(rèn)為輸入電路將信號(hào)頻率加倍(通過(guò)將每個(gè)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換成雙轉(zhuǎn)變脈沖)，輸出電路可以被視為使信號(hào)頻率減半。
[0049]圖3示出用于圖2的電路的操作的波形。
[0050]頂部曲線(輸入)是至假信號(hào)濾波器電路的輸入，在圖2中被示出為"輸入"。第二條曲線為X0R電路20的輸出。第三條曲線為濾波器電路24的輸出，底部曲線為假信號(hào)濾波器電路的輸出，在圖2中被示出為"輸出"。
[0051]在時(shí)間&處，輸入從低變高。由于輸出為低，X0R門將高轉(zhuǎn)變給予RC濾波器電路，RC濾波器電路開始上升直到它在時(shí)間t2處達(dá)到切換閾值。對(duì)于圖2的電路，該閾值為觸發(fā)器26的閾值。這導(dǎo)致反轉(zhuǎn)觸發(fā)器26的輸出翻轉(zhuǎn)并變高。
[0052]反饋路徑現(xiàn)在意味著X0R具有兩個(gè)相等的輸入且給出低輸出。這導(dǎo)致RC濾波器回降至零。
[0053]在t3處，當(dāng)輸入變低時(shí)，X0R門在輸出處再次給出高轉(zhuǎn)變，并且濾波器循環(huán)重新開始。當(dāng)RC輸出在t4處達(dá)到所述閾值時(shí)，觸發(fā)器再次被反轉(zhuǎn)并且它變低。這導(dǎo)致X0R輸出變低并且濾波器自身復(fù)位。
[0054]對(duì)于輸入處的高轉(zhuǎn)變和低轉(zhuǎn)變二者，以相同的方式驅(qū)動(dòng)濾波器。
[0055]然而，如果在輸入中存在假信號(hào)(其為持續(xù)時(shí)間小于濾波器的通帶的脈沖)，如在時(shí)間〖5和〖6之間看到的那樣，假信號(hào)未通過(guò)，因?yàn)樗催_(dá)到觸發(fā)器26的閾值電壓。因此，濾波器正如所需的那樣，通過(guò)防止假信號(hào)引起觸發(fā)器26的切換而濾除假信號(hào)。
[0056]在實(shí)際的實(shí)施方案中，在RC延遲24之后添加緩沖器級(jí)，以給出較高值的VIH并將快上升信號(hào)給予觸發(fā)器。還可以設(shè)置復(fù)位電路，其在X0R輸出變低時(shí)拉低并復(fù)位電容器。這幫助將電容器快速地拉低至零，使得它在下一個(gè)循環(huán)中從零開始而不從中間值開始。
[0057]在圖3的波形中，在時(shí)間&4和t6之后可以在濾波器輸出電壓中看到漸變衰減。如圖4所示，這可能使系統(tǒng)不規(guī)律地動(dòng)作。
[0058]圖4示出在已經(jīng)切換觸發(fā)器26(在時(shí)間t2處)之后不久終止的較短輸入脈沖。由于濾波器輸出還未穩(wěn)定至零，因此達(dá)到觸發(fā)器26的閾值的時(shí)間減少，使得時(shí)間周期t3至t4比希望的短。
[0059]為了減少該問(wèn)題，可以減少電容器放電占用的時(shí)間。圖5示出由X0R門20的輸出的(通過(guò)反相器29)反相選通的附加晶體管28。這些元件用作復(fù)位電路。該晶體管在它導(dǎo)通時(shí)將濾波器輸 出拉至地，并且這是X0R門的輸出為低的時(shí)刻。效果是增加濾波器輸出在X0R門的輸出的從高至低轉(zhuǎn)變時(shí)降低的速率，如圖6所示。如圖所示，用于示出濾波器的輸出的波形在時(shí)間t2、t4和t6處變化。
[0060]圖7示出實(shí)際電路實(shí)施方案的示例。
[0061 ] 將與圖2中相同的附圖標(biāo)記給予相同的電路元件。注意在圖7中，輸入電路為XN0RΠ 201。
[0062]如上所述的附加緩沖器電路40示出為位于濾波器電路和觸發(fā)器26之間。
[0063]RC濾波器包括電阻器42和實(shí)施為晶體管44a、44b的兩個(gè)電容器。如圖所示，這些電路元件延伸至高和低電力干線46，48。
[0064]該示例示出XN0R門20'的使用，并且輸出由包括晶體管49、50的反相器級(jí)反相。因此，XN0R門20'和反相器級(jí)起作用的方式與圖2的X0R門20相同。
[0065]圖8示出對(duì)圖7的修改，其中晶體管50被示出為兩個(gè)單獨(dú)的器件50a、50b。晶體管50a為反相器級(jí)的下拉晶體管，晶體管50b提供參照?qǐng)D5說(shuō)明的復(fù)位功能，并且因此對(duì)應(yīng)于晶體管28。晶體管50a和50b有效并聯(lián)并一起切換，以便可以實(shí)施為如圖7中的單個(gè)器件。因此，圖7包括上述復(fù)位功能，下反相器晶體管執(zhí)行雙重功能。
[0066]已經(jīng)在硅中實(shí)施并測(cè)試了該電路，并且在下表中給出結(jié)果。
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種假信號(hào)濾波器電路，包括:輸入電路(20 ;20')，用于檢測(cè)至假信號(hào)濾波器的輸入處的輸入信號(hào)的上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變二者；延遲電路(24)，位于輸入電路的輸出處；輸出電路(26)，用于在高電平和低電平之間反轉(zhuǎn)假信號(hào)濾波器電路的輸出；和從輸出電路(26)至輸入電路(20 ;20')的反饋路徑(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的假信號(hào)濾波器電路，其中延遲電路(24)包括濾波器電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的假信號(hào)濾波器電路，其中濾波器電路(24)包括RC濾波器。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的假信號(hào)濾波器電路，其中輸入電路包括XOR門或XNOR門，該XOR門或XNOR門的輸入連接至假信號(hào)濾波器電路的輸入和輸出。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的假信號(hào)濾波器電路，其中輸出電路(26)包括鎖存電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的假信號(hào)濾波器電路，其中輸出電路(26)包括T型觸發(fā)器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的假信號(hào)濾波器電路，還包括用于復(fù)位延遲電路(24)的輸出的復(fù)位電路。
8.一種輸入/輸出電路，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的假信號(hào)濾波器電路。
9.一種假信號(hào)濾波方法，包括:采用輸入電路檢測(cè)輸入信號(hào)的上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變二者并從所述上升和下降信號(hào)電平轉(zhuǎn)變產(chǎn)生脈沖，其中輸入電路還通過(guò)較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖；濾除所述較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖；以及在已經(jīng)濾除所述較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖之后，響應(yīng)于所產(chǎn)生的脈沖在高電平和低電平之間反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括將輸出信號(hào)反饋至輸入，并在輸入電路進(jìn)行的檢測(cè)步驟中使用輸出信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中所述檢測(cè)包括控制XOR門或XNOR門，所述XOR門或XNOR門的輸入連接至輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述濾波包括采用延遲電路(24)驅(qū)動(dòng)輸出電路(26)，其中延遲電路防止較短持續(xù)時(shí)間的假信號(hào)脈沖驅(qū)動(dòng)輸出電路。
【文檔編號(hào)】H03H7/32GK103633961SQ201210572450
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】姬蘭·高帕爾 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司