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【专利摘要】本发明提供一种占空比调整方法及电路，该占空比调整电路采用模拟电路方法，输入信号经过滤波电路处理得到直流电压信号，利用比较电路将直流电压信号与参考电压信号比较产生反馈电压信号，经过反相器整形反馈到占空比调整电路输入端，通过不断改变时钟信号的上升时间和下降时间，调整其占空比，重复以上步骤，直到直流电压信号与参考电压信号相等为VDD/2，则输出反馈信号不变，此时时钟信号的占空比为50％。此电路结构简单，易实现，能够将占空比30％-70％调整至50％，占空比误差控制在1％，调整快速且准确，可广泛应用于高速通信电路中。
【专利说明】 一种占空比调整方法及电路
【技术领域】
[0001]本发明属于为集成电路【技术领域】，涉及一种占空比调整方法及电路。
【背景技术】
[0002]随着集成电路的不断发展，系统对高速时钟信号的要求越来越高，占空比成为衡量时钟信号一个比较重要的指标。占空比50%表示高电平的时钟周期宽度等于低电平时钟周期宽度，尤其在数据进行双采样的情况下，即在时钟的上升沿和下降沿均采用时，占空比50%是很重要的指标。一般地，占空比调整电路可分为数字调整和模拟调整，数字调整电路的调整时间较快，但调整精度和调整范围有限，模拟调整电路结构简单，调整精度高，调整范围宽。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种占空比调整方法及电路，采用模拟电路方法，利用比较电路将输出电压信号与参考信号比较，产生反馈信号作用于占空比调整电路，使占空比达到50%。
[0004]本发明的具体技术解决方案如下:
[0005]一种占空比调整电路，其特殊之处在于:包括电流源电路、滤波电路、比较电路和调整电路；
[0006]所述电流源电路用于向比较电路提供一个基准电流；
[0007]所述滤波电路用于将要调整的差分时钟信号转换为直流信号(Vin_p，Vin_m)，并送入比较电路；
[0008]所述比较电路用于将直流信号(Vin_p，Vin_m)与外部提供的参考电压信号Vref进行比较，产生反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)，并送入调整电路；所述调整电路用于在反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)作用下，改变差分时钟信号(Clk_p，Clk_m)的上升时间和下降时间，再经过反相器整形得到占空比为50%的输出差分时钟信号(out_p，out_m)。
[0009]上述比较电路包括PMOS 管 M4、PM0S 管 M5、PMOS 管 M6、PMOS 管 M7、PMOS 管 M8、NMOS管 M13、NMOS 管 M14、NMOS 管 M15 和 NMOS 管 M16 ；
[0010]PMOS管M4的源端接电流源电路，PMOS管M4的栅端接直流信号Vin_p，PMOS管M4的漏端接NMOS管Ml3的漏端；PM0S管M5的源端接电流源电路，PMOS管M5的栅端接直流信号Vin_p，PM0S管M5的漏端接NMOS管M14的漏端和PMOS管M7的漏端，PMOS管M6的源端接电流源电路，PMOS管M6的栅端接参考电压信号Vref，PMOS管M6的漏端接NMOS管M16的漏端和栅端；PM0S管M7的源端接电流源电路，PMOS管M7的栅端接直流信号Vin_m ；PM0S管M8的源端接电流源电路，PMOS管M8的栅端接直流信号Vin_m，PMOS管M8的漏端接NMOS管M15的漏端；
[0011]NMOS管M16的源端接地；NM0S管M13的栅端、NMOS管M14的栅端和NMOS管M15的栅端连接，NMOS管M13的漏端、NMOS管M14的漏端和NMOS管M15的漏端均接地；
[0012]上述调整电路包括第一调整单元和第二调整单元，所述第一调整单元包括PMOS管M9、NMOS管Mll和反相器invl，所述PMOS管M9的源端接电源，PMOS管M9的栅端接反馈电压信号Vc_p，PM0S管M9的漏端和NMOS管Mll的漏端均与反相器invl的输入端连接；NMOS管Mll的栅端接时钟信号Clk_p，NM0S管Mll的源端接地，反相器invl的输出端与滤波电路的输入端连接；
[0013]上述第二调整单元包括PMOS管M10、NM0S管M12和反相器inv2，所述PMOS管MlO的源端接电源，PMOS管M12的栅端接反馈电压信号Vc_m，PM0S管MlO的漏端和NMOS管M12的漏端均与反相器inv2的输入端连接；NM0S管M12的栅端接时钟信号Clk_m，NMOS管M12的源端接地，反相器inv2的输出端与滤波电路的输入端连接；
[0014]一种占空比调整方法，其特殊之处在于，包括以下步骤:
[0015]I]设置基准电流:
[0016]采用电流镜结构，根据比较电路所需电流大小，确定电流源电路中晶体管的尺寸和比例，为比较电路提供基准电流；
[0017]2]滤波处理:
[0018]要调整的差分时钟信号(clk_m，clk_p)输入至滤波电路(R1、Cl)，经滤波电路处理后得到的直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，并将直流电压信号(Vin_p，Vin_m)送入至比较电路；
[0019]3]比较、调整:
[0020]直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，分别与外部提供的参考电压信号vref进行比较，得到反馈电压信号(Vc_p，Vc_m):。
[0021]若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)小于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_P，Vc_m)增大，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)升高；
[0022]若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)大于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)减小，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)降低；
[0023]4】重复步骤3】直至直流电压信号(Vin_p，Vin_m)与参考电压信号vref相等，即输出差分时钟信号(out_p，out_m)的占空比为50%。
[0024]上述步骤3】中调整直流电压信号Vin_p升高的具体过程:
[0025]反馈电压信号Vc_p增大后，经过PMOS管M9的电流减小，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_p升高；
[0026]步骤3】中调整直流电压信号Vin_m升高的具体过程:
[0027]反馈电压信号Vc_m增大后，经过PMOS管MlO的电流减小，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_m升高。
[0028]上述步骤3】中调整直流电压信号Vin_p降低的具体过程:
[0029]反馈电压信号Vc_p减小后，经过PMOS管M9的电流增大，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_p降低；
[0030]步骤3】中调整直流电压信号Vin_m降低的具体过程:
[0031 ] 反馈电压信号Vc_m减小后，经过PMOS管MlO的电流增大，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_m降低。
[0032]本发明的优点如下:
[0033]本发明提供一种占空比调整方法及电路，采用模拟电路方法，利用比较电路将输出电压信号与参考信号比较，产生反馈信号作用于占空比调整电路，能够将占空比30% -70%调整至50%，占空比误差控制在1%，工作频率至少可达4.25Gbps。本发明实现了时钟的占空比快速调整，提高了占空比调整的精确度，电路结构简单，可广泛应用于高速通信电路中。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明的方法的电路结构图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表述。显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0036]如图1所示，一种占空比调整电路，包括电流源电路、滤波电路、比较电路和调整电路；
[0037]电流源电路用于向比较电路提供一个基准电流；
[0038]滤波电路用于将要调整的差分时钟信号转换为直流信号(Vin_p，Vin_m)，并送入比较电路；
[0039]比较电路用于将直流信号(Vin_p，Vin_m)与外部提供的参考电压信号Vref进行比较，产生反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)，并送入调整电路；调整电路用于在反馈电压信号(Vc_p,Vc_m)作用下，改变差分时钟信号(Clk_p，Clk_m)的上升时间和下降时间，再经过反相器整形得到占空比为50%的输出差分时钟信号(out_p，out_m)。
[0040]比较电路包括PMOS 管 M4、PMOS 管 M5、PMOS 管 M6、PMOS 管 M7、PMOS 管 M8、NMOS管M13、NMOS管M14、NMOS管M15和NMOS管M16，PMOS管M4的源端接电流源电路，PMOS管M4的栅端接直流信号Vin_p，PMOS管M4的漏端接NMOS管M13的漏端；PM0S管M5的源端接电流源电路，PMOS管M5的栅端接直流信号Vin_p，PM0S管M5的漏端接NMOS管M14的漏端和PMOS管M7的漏端，PMOS管M6的源端接电流源电路，PMOS管M6的栅端接参考电压信号Vref，PMOS管M6的漏端接NMOS管M16的漏端和栅端；PM0S管M7的源端接电流源电路，PMOS管M7的栅端接直流信号Vin_m ；PM0S管M8的源端接电流源电路，PMOS管M8的栅端接直流信号Vin_m，PMOS管M8的漏端接NMOS管Ml5的漏端；
[0041]NMOS管M16的源端接地；NM0S管M13的栅端、NMOS管M14的栅端和NMOS管M15的栅端连接，NMOS管M13的漏端、NMOS管M14的漏端和NMOS管M15的漏端均接地；
[0042]调整电路包括第一调整单元和第二调整单元，所述第一调整单元包括PMOS管M9、NMOS管Mll和反相器invl，所述PMOS管M9的源端接电源，PMOS管M9的栅端接反馈电压信号Vc_p，PMOS管M9的漏端和NMOS管Mll的漏端均与反相器invl的输入端连接；NM0S管Mll的栅端接时钟信号Clk_p，NMOS管Mll的源端接地，反相器invl的输出端与滤波电路的输入端连接；
[0043]第二调整单元包括PMOS管M10、NMOS管M12和反相器inv2，所述PMOS管MlO的源端接电源，PMOS管M12的栅端接反馈电压信号Vc_m，PMOS管MlO的漏端和NMOS管M12的漏端均与反相器inv2的输入端连接；NM0S管M12的栅端接时钟信号Clk_m，NMOS管M12的源端接地，反相器inv2的输出端与滤波电路的输入端连接；
[0044]一种占空比调整方法，包括以下步骤:
[0045]I]设置基准电流:
[0046]采用电流镜结构，根据比较电路所需电流大小，确定电流源电路中晶体管的尺寸和比例，为比较电路提供基准电流；
[0047]2]滤波处理:
[0048]要调整的差分时钟信号(clk_m，clk_p)输入至滤波电路(R1、Cl)，经滤波电路处理后得到的直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，并将直流电压信号(Vin_p，Vin_m)送入至比较电路；
[0049]3]比较、调整:
[0050]直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，分别与外部提供的参考电压信号vref进行比较，得到反馈电压信号(Vc_p，Vc_m):。
[0051]若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)小于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_P，Vc_m)增大，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)升高；
[0052]若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)大于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)减小，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)降低；
[0053]4】重复步骤3】直至直流电压信号(Vin_p，Vin_m)与参考电压信号vref相等，即输出差分时钟信号(out_p，out_m)的占空比为50%。
[0054]步骤3】中调整直流电压信号Vin_p升高的具体过程:
[0055]反馈电压信号Vc_p增大后，经过PMOS管M9的电流减小，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_p升高；
[0056]步骤3】中调整直流电压信号Vin_m升高的具体过程:
[0057]反馈电压信号Vc_m增大后，经过PMOS管MlO的电流减小，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_m升高。
[0058]步骤3】中调整直流电压信号Vin_p降低的具体过程:
[0059]反馈电压信号Vc_p减小后，经过PMOS管M9的电流增大，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_p降低；
[0060]步骤3】中调整直流电压信号Vin_m降低的具体过程:
[0061 ] 反馈电压信号Vc_m减小后，经过PMOS管MlO的电流增大，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_m降低。
[0062]一种占空比调整方法及电路，包括以下步骤:
[0063]I]设置偏置电流
[0064]采用电流镜结构，根据所需电流大小，确定晶体管的尺寸和比例，为比较电路提供电流。
[0065]2]滤波
[0066]clk_m和clk_p为压控振荡器输出差分时钟信号，Vin_p和Vin_m为压控振荡器输出时钟信号通过RC滤波器(R1、C1)的直流电压信号，out_p* OUtJii为占空比调整电路最终输出时钟信号，同时作为反馈时钟信号调整占空比。
[0067]3]比较
[0068]经步骤2滤波后产生的直流电压信号与参考信号vref经过比较电路，得到反馈电压信号Vc_p和Vc_m作用于占空比调整电路，其中vref信号为VDD/2。
[0069]4]调整
[0070]经步骤3得到的反馈电压信号Vc_p和VC_m作用于占空比调整电路。当输入时钟信号占空比为50%时，Vc_p和Vc_m的值为VDD/2 ;当占空比大于50%时，导致Vin_p电压低于VDD/2，使Vc_p电压升高，M#流减小，导致M 9和M11构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器后，out_p的低电平长度变短，从而使Vin_p升高；同时，Vin_m电压高于VDD/2，使VC_m电压降低，Mltl电流增大，导致M 1(|和M 12构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器后，out_m的低电平长度变长，从而使Vin_m升高。改变时钟信号out_p和out_m的上升下降时间，从而调整其占空比，重复以上步骤，直到Vin_p和号与vref相等为VDD/2，则输出反馈信号稳定不变，占空比不再调整，此时，时钟信号的占空比为50%。
[0071]本发明的优点如下:
[0072]本发明提供一种占空比调整方法及电路，采用模拟电路方法，利用比较电路将输出电压信号与参考信号比较，产生反馈信号作用于占空比调整电路，能够将占空比30% -70%调整至50%，占空比误差控制在1%，工作频率至少可达4.25Gbps。本发明实现了时钟的占空比快速调整，提高了占空比调整的精确度，电路结构简单，可广泛应用于高速通信电路中。
[0073]本发明提供了一种占空比调整电路，该电路包括:
[0074]电流源电路，用于提供一偏置电流，实际中，该电流源(1)为精确电流源，根据比较电路所需电流大小设计电流源电路。
[0075]滤波电路，用于将输出时钟信号转换为直流信号。该模块由电阻Rl和电容Cl组成。
[0076]比较电路，用于将滤波直流信号与参考电压信号vref比较，产生反馈电压信号Vc_p和Vc_m作用于占空比调整电路，电容C2用于稳定反馈信号。
[0077]占空比调整电路，用于在反馈电压信号作用下，改变时钟信号的上升下降时间，再经过反相器整形反馈到输入时钟信号，将占空比30% -70%调整至50%，占空比误差控制在1%。
[0078]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种占空比调整电路，其特征在于:包括电流源电路、滤波电路、比较电路和调整电路； 所述电流源电路用于向比较电路提供一个基准电流； 所述滤波电路用于将要调整的差分时钟信号转换为直流信号(Vin_p，Vin_m)，并送入比较电路； 所述比较电路用于将直流信号(Vin_p，Vin_m)与外部提供的参考电压信号Vref进行比较，产生反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)，并送入调整电路；所述调整电路用于在反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)作用下，改变差分时钟信号(Clk_p，Clk_m)的上升时间和下降时间，再经过反相器整形得到占空比为50%的输出差分时钟信号(out_p，out_m)。
2.根据权利要求1所述的占空比调整电路，其特征在于:所述比较电路包括PMOS管M4、PMOS 管 M5、PMOS 管 M6、PMOS 管 M7、PMOS 管 M8、NMOS 管 M13、NMOS 管 M14、NMOS 管 M15和 NMOS 管 M16 ； PMOS管M4的源端接电流源电路，PMOS管M4的栅端接直流信号Vin_p，PMOS管M4的漏端接NMOS管Ml3的漏端；PM0S管M5的源端接电流源电路，PMOS管M5的栅端接直流信号Vin_p，PMOS管M5的漏端接NMOS管M14的漏端和PMOS管M7的漏端，PMOS管M6的源端接电流源电路，PMOS管M6的栅端接参考电压信号Vref，PMOS管M6的漏端接NMOS管M16的漏端和栅端；PM0S管M7的源端接电流源电路，PMOS管M7的栅端接直流信号Vin_m ；PM0S管M8的源端接电流源电路，PMOS管M8的栅端接直流信号Vin_m，PMOS管M8的漏端接NMOS管Ml5的漏端； NMOS管M16的源端接地；NM0S管M13的栅端、NMOS管M14的栅端和NMOS管M15的栅端连接，NMOS管M13的漏端、NMOS管M14的漏端和NMOS管M15的漏端均接地； 所述调整电路包括第一调整单元和第二调整单元，所述第一调整单元包括PMOS管M9.NM0S管Mll和反相器invl，所述PMOS管M9的源端接电源，PMOS管M9的栅端接反馈电压信号Vc_p，PM0S管M9的漏端和NMOS管Mll的漏端均与反相器invl的输入端连接；NM0S管Mll的栅端接时钟信号Clk_p，NMOS管Mll的源端接地，反相器invl的输出端与滤波电路的输入端连接； 所述第二调整单元包括PMOS管M10、NMOS管M12和反相器inv2，所述PMOS管MlO的源端接电源，PMOS管M12的栅端接反馈电压信号Vc_m，PMOS管MlO的漏端和NMOS管M12的漏端均与反相器inv2的输入端连接；NM0S管M12的栅端接时钟信号Clk_m，NMOS管M12的源端接地，反相器inv2的输出端与滤波电路的输入端连接。
3.一种占空比调整方法，其特征在于，包括以下步骤: I】设置基准电流: 采用电流镜结构，根据比较电路所需电流大小，确定电流源电路中晶体管的尺寸和比例，为比较电路提供基准电流； 2】滤波处理: 要调整的差分时钟信号(clk_m，clk_p)输入至滤波电路(R1、Cl)，经滤波电路处理后得到的直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，并将直流电压信号(Vin_p，Vin_m)送入至比较电路； 3】比较、调整: 直流电压信号(Vin_p，Vin_m)，分别与外部提供的参考电压信号vref进行比较，得到反馈电压信号(Vc_p，Vc_m): 若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)小于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)增大，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)升高； 若直流电压信号(Vin_p，Vin_m)大于参考电压信号vref时，则反馈电压信号(Vc_p，Vc_m)减小，调整电路调整直流电压信号(Vin_p，Vin_m)降低； 4】重复步骤3】直至直流电压信号(Vin_p，Vin_m)与参考电压信号vref相等，即输出差分时钟信号(out_p，out_m)的占空比为50%。
4.根据权利要求3所述的占空比调整方法，其特征在于: 步骤3】中调整直流电压信号Vin_p升高的具体过程: 反馈电压信号Vc_p增大后，经过PMOS管M9的电流减小，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_p升高； 步骤3】中调整直流电压信号Vin_m升高的具体过程: 反馈电压信号Vc_m增大后，经过PMOS管MlO的电流减小，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变短，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变短，从而使直流电压信号Vin_m升高。
5.根据权利要求3所述的占空比调整方法，其特征在于: 步骤3】中调整直流电压信号Vin_p降低的具体过程: 反馈电压信号Vc_p减小后，经过PMOS管M9的电流增大，进而PMOS管M9和NMOS管Mll构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器invl后，输出信号out_p的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_p降低； 步骤3】中调整直流电压信号Vin_m降低的具体过程: 反馈电压信号Vc_m减小后，经过PMOS管MlO的电流增大，进而PMOS管MlO和NMOS管M12构成的反相器的翻转所需高电平时间变长，经过反相器inv2后，输出信号OUtJii的低电平长度变长，从而使直流电压信号Vin_m降低。
【文档编号】H03K3/017GK104467746SQ201410752937
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】田泽, 刘颖, 邵刚, 李世杰, 胡曙凡, 唐龙飞 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所