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Dokumentenidentifikation DE10131708B4 22.02.2007
Titel Integrierte Schaltung zum Empfang eines Taktsignals, insbesondere für eine Halbleiterspeicherschaltung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Ruckerbauer, Hermann, 94554 Moos, DE;
Schäfer, Andre, 80637 München, DE
Vertreter Wilhelm & Beck, 80636 München
DE-Anmeldedatum 29.06.2001
DE-Aktenzeichen 10131708
Offenlegungstag 16.01.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse G11C 7/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G11C 7/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung zum Empfang eines Taktsignals, insbesondere zum Empfang eines gestörten Taktsignals für eine Halbleiterspeicherschaltung.

Signale auf Datenleitungen, wie z.B. Datensignale, Taktsignale oder ähnliche, sind Einflüssen aus der Umgebung ausgesetzt, die die Signale stören. Insbesondere hochfrequente Signale sind besonders anfällig gegenüber Umgebungseinflüssen.

Daten werden in eine Halbleiterspeicherschaltung häufig synchron, d.h. bezüglich eines Taktsignals, übernommen. Kritisch ist hierbei die Lage des Zeitpunktes des Übernehmens des Datensignals in einer Empfangsschaltung. Dieser Zeitpunkt wird durch eine Flanke des Taktsignals bestimmt, genauer gesagt der Zeitpunkt der Übernahme des Datensignals wird durch das Erreichen eines bestimmten Spannungspegels an einem Takteingang bestimmt. Wirkt eine äußere Störung auf das Taktsignal ein, so verschiebt sich der Zeitpunkt der Übernahme des Datensignals in die Empfangsschaltung, wodurch es zu Fehlern bei dem Übernehmen des Datensignals kommen kann.

Die Druckschrift US 5 198 999 offenbart eine integrierte Schaltung mit einer Empfängerschaltung und einem Takteingang, an dem ein Taktsignal anlegbar ist. Es ist eine Filterschaltung vorgesehen, um eine Frequenz und/oder einen Frequenzbereich des Taktsignals herauszufiltern. Der Ausgang der Filterschaltung, an dem das gefilterte Taktsignal anliegt, ist mit entsprechenden Takteingängen von Latchen verbunden, um mit Hilfe des gefilterten Taktsignals ein Datensignal zur Verarbeitung in der integrierten Schaltung zu übernehmen.

Aus der Druckschrift DE 197 39 245 C2 ist eine digitale Schaltung mit einer Filtereinheit zur Unterdrückung von Störimpulsen bekannt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Schaltung zur Verfügung zu stellen, mit der Störungen eines Taktsignals minimiert werden können und wobei dieses Taktsignal zuverlässig zum Übernehmen eines Datensignals verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die integrierte Schaltung nach Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäß integrierte Schaltung weist einen Takteingang und eine Empfängerschaltung auf, wobei an dem Takteingang ein Taktsignal anlegbar ist. Es ist zwischen Takteingang und Empfängerschaltung eine Filterschaltung vorgesehen, um einen Frequenzbereich des Taktsignals im wesentlichen herauszufiltern. Das gefilterte Taktsignal wird an die Empfängerschaltung geführt, um das gefilterte Taktsignal zur Verarbeitung in der integrierten Schaltung zu übernehmen.

Die Filterschaltung wird durch eine Steuerschaltung gesteuert. Dazu weist die Steuerschaltung einen Einstellungsspeicher auf, der Einstellungswerte speichert, wobei die Steuerschaltung die Filterschaltung gemäß den Einstellungswerten steuert. Dies hat den Vorteil, dass die integrierte Schaltung zum Empfangen eines Taktsignals auf die jeweilig bevorzugt auftretenden Störungen angepasst werden kann. Die Anpassung erfolgt durch Speichern von Einstellungswerten im Einstellungsspeicher und definiert Frequenzen bzw. Frequenzbereiche, die durch die Filterschaltung aus dem Taktsignal ausgeblendet werden.

Üblicherweise sind die Störsignale in Taktsignalen in einem oder mehreren bestimmten Frequenzbereichen vorherrschend.

Eine solche Störung ist in der Lage, das Taktsignal so zu verfälschen, dass der Latch-Zeitpunkt, d.h. der Zeitpunkt der Übernahme von Daten in z.B. ein Datenlatch, gegenüber einem idealen Latch-Zeitpunkt versetzt ist. Die erfindungsgemäße integrierte Schaltung hat nun den Vorteil, dass das Taktsignal durch eine Filterschaltung gefiltert wird, so dass exakt der Frequenzbereich, in dem die Störung des Taktsignals vorwiegend auftritt, durch die Filterschaltung herausgefiltert wird. Das gefilterte Taktsignal wird dann einer Empfängerschaltung zugeführt, wonach es zur Übernahme von Daten eines Datensignals verwendet werden kann.

Das Verwenden einer solchen Filterschaltung zum Entstören von Datensignalen ist jedoch weniger sinnvoll, da die auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränkte Störung nur wenig Einfluß auf die Qualität des Datensignals hat.

Die Empfängerschaltung weist vorzugsweise eine Differenzverstärkerschaltung auf, die in der Lage ist, den Signalspannungspegel mit einem Referenzspannungspegel zu vergleichen und dem momentanen Signalspannungspegel einen momentanen Signalwert zuzuordnen. Wenn durch die erfindungsgemäße integrierte Schaltung die wesentlichen Störungssignale aus dem Taktsignal herausgefiltert worden sind, entsprechen die Flanken des Taktsignals im wesentlichen der Flanke des idealen Taktsignals, so dass der Zeitpunkt des Wechsels des Signalwertes des Taktsignals nicht durch Störungen beeinflusst ist.

Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Filterschaltung in einer digitalen Schaltung ausgeführt ist, wodurch sich herauszufilternde Frequenzen bzw. Frequenzbereiche sehr präzise einstellen lassen. Eine Variation analoger Bauelemente für eine analoge Filterschaltung entfällt somit.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt im Vergleich die Frequenzspektren für ein Datensignal und ein Taktsignal; und

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Eingangsschaltung einer integrierten Schaltung mit einem Dateneingang und einem Takteingang.

1 verdeutlicht die Unterschiede der Frequenzspektren zwischen einem Datensignal und einem Taktsignal. Das Frequenzspektrum eines Datensignals ist im wesentlichen kontinuierlich und wird im wesentlichen durch die Qualität des Signals, d.h. wie nahe das Datensignal einem idealen Datensignalverlauf kommt, und durch die Häufigkeit der Wechsel der Spannungspegel, die den logischen Datenwert bestimmen, definiert. Ein Störsignal in einem bestimmten Frequenzbereich wirkt sich nur sehr gering auf die Signalqualität des Datensignals aus, da das Datensignal selbst sehr breitbandig ist und somit nur eine geringer Anteil des Signals gestört wird.

Dagegen ist das Taktsignal harmonisch. Das Frequenzspektrum des Taktsignals zeigt nur Amplituden an diskreten Frequenzen (Vielfachen der Grundfrequenz), d.h. an der Grundfrequenz und an den jeweiligen Oberfrequenzen. Liegt über einer der Oberfrequenzen ein Störsignal mit dem entsprechenden Frequenzbereich, so wird diese Oberfrequenz überlagert, wodurch das Taktsignal stark verfälscht wird, da ein erheblicher Anteil des gesamten Signals betroffen ist. Ein Störsignal hat somit erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des Taktsignals, wodurch das Übernehmen des Datensignals in eine integrierte Schaltung zuverlässiger durchgeführt werden kann.

Es ist daher sinnvoll, für das Übernehmen von Datensignalen und Taktsignalen in eine integrierte Schaltung unterschiedliche Eingangsschaltungen vorzusehen.

2 zeigt ein Blockdiagramm einer Eingangsschaltung für eine Halbleiterspeicherschaltung 6 mit einem Dateneingang DATA für ein Datensignal und einem Takteingang CLK für ein Taktsignal. Datensignal und Taktsignal werden durch wechselnde Spannungspegel auf den jeweiligen Signalleitungen dargestellt. In der integrierten Schaltung werden den Spannungspegeln der Signale logische Signalwerte zugewiesen, die jeweils bestimmten Spannungswerten entsprechen. Die Umwandlung der Spannungspegel des Datensignals wird in einem Daten-Differenzverstärker 1 und die Umwandlung des Taktsignals in einem Takt-Differenzverstärker 2 durchgeführt, die Signalspannungspegel oberhalb einer Referenzspannung als logische „1" interpretieren und einen hohen Spannungspegel zuweisen. Spannungswerte, die unterhalb des Referenzspannungspegels liegen, werden einer logischen „0", d.h. einem niedrigen Spannungspotential, zugewiesen.

Auf diese Weise wird das Datensignal DATA in dem Daten-Differenzverstärker 1 in ein digitales Signal umgewandelt und z.B. in ein Latch 3 übernommen. Die Übernahme in das Latch 3 wird durch ein Übernahmesignal CLK' durchgeführt. Das Übernahmesignal CLK' gibt mit seiner aufsteigenden bzw. fallenden Flanke den Zeitpunkt an, zu dem der Datenwert des Datensignals in das Latch 3 übernommen wird. Das in dem Latch 3 gespeicherte Datum kann dann von dort in die Halbleiterspeicherschaltung 6 übernommen werden.

Das Übernahmesignal CLK' wird aus dem Taktsignal CLK gebildet, indem mit Hilfe einer Filterschaltung 4 eine bestimmte Frequenz, ein bestimmter Frequenzbereich oder mehrere Frequenzbereiche herausgefiltert werden. Das so gefilterte Taktsignal wird in dem Takt-Differenzverstärker 2 auf gleiche Weise wie das Datensignal digitalisiert und als Übernahmesignal CLK' zur Verfügung gestellt.

Die Filterschaltung 4 ist vorzugsweise als ein inverser Bandpassfilter ausgeführt, der einen bestimmten Frequenzbereich aus dem Taktsignal CLK herausfiltern kann. Der zu filternde Frequenzbereich wird vorzugsweise so gewählt, dass mindestens die Frequenz der Hauptstörungsquelle herausgefiltert wird. Es ist lediglich darauf zu achten, dass der Frequenzbereich der Filterschaltung 4 nicht in dem Bereich liegt, in dem die Grundfrequenz des Taktsignals liegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei mehreren Störungsquellen auch mehrere Frequenzen bzw. Frequenzbereiche aus dem Taktsignal herausgefiltert werden.

Die zu filternden Frequenzen bzw. Frequenzbereiche können durch einen Einstellungsspeicher 5 eingestellt werden, der mit der Filterschaltung 4 verbunden ist. Der Einstellungsspeicher 5 kann dabei im Testverfahren oder im laufenden Betrieb der integrierten Schaltung modifiziert werden. Die Einstellung des Speichers 5 speichert Werte für Frequenzen bzw. Frequenzbereiche, die an die Filterschaltung 4 übermittelt werden, wodurch die Filterschaltung 4 zum Filtern der besagten Frequenzen bzw. Frequenzbereiche eingestellt wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man die Empfängerschaltungen für Datensignale und Taktsignale an einer integrierten Schaltung, wie z.B. einer Halbleiterspeicherschaltung 6, unterschiedlich ausführt. Während eine Entstörung mit Hilfe der Filterschaltung 4 bei einem Datensignal wenig zweckmäßig ist, da man dadurch die Flankensteilheit des Datensignals reduziert, ist die Verwendung der Filterschaltung 4 beim Taktsignal sinnvoll, um das Taktsignal CLK zu entstören, so dass ein Übernahmesignal CLK' erzeugt wird. Dadurch können die Daten des Datensignals zu einem richtigen Zeitpunkt in das Latch 3 übernommen werden.

Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1
Daten-Differenzverstärker
2
Takt-Differenzverstärker
3
Latch
4
Filterschaltung
5
Einstellungsspeicher
6
Halbleiterspeicherschaltung
CLK
Taktsignal
CLK'
Übernahmesignal
DATA
Datensignal


Anspruch[de]
Integrierte Schaltung zum Empfangen eines Taktsignals, insbesondere für eine Halbleiterspeicherschaltung, mit einem Takteingang (CLK) und einer Empfängerschaltung (2), wobei an dem Takteingang (CLK) ein Taktsignal anlegbar ist,

wobei eine Filterschaltung (4) vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Takteingang (CLK) verbunden ist, um eine Frequenz und/oder einen Frequenzbereich des Taktsignals im wesentlichen herauszufiltern,

wobei ein Ausgang der Filterschaltung (4), an dem das gefilterte Taktsignal anliegt, mit der Empfängerschaltung (2) verbunden ist, um das gefilterte Taktsignal zur Verarbeitung in der integrierten Schaltung zu übernehmen,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Filterschaltung (4) mit einer Steuerschaltung verbunden ist, wobei die Steuerschaltung einen Einstellungsspeicher (5) aufweist, um Einstellungswerte zu speichern, wobei die Steuerschaltung so ausgeführt ist, um die Filterschaltung (4) gemäß den Einstellungswerten zu steuern,

wobei der Einstellungsspeicher (5) so ausgeführt ist, um als Einstellungswerte eine oder mehrere Filterfrequenzen und/oder einen oder mehrere Filterfrequenzbereiche, die durch die Filterschaltung (4) herauszufiltern sind, zu speichern.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung so ausgeführt ist, um die Filtereigenschaften der Filterschaltung (4) zu steuern. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerschaltung (2) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschaltung (4) in einer digitalen Schaltung ausgeführt ist.






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