本發(fā)明屬于集成電路的數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)字校準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于各種高精度集成電路的設(shè)計之中，它通過負反饋閉環(huán)的方式在待校準(zhǔn)電路的差分路徑上引入非平衡，用以補償因制造工藝的偏差或工作條件的變化而造成的失配。典型的數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)如圖1所示，包括：待校準(zhǔn)電路，檢測控制器、校準(zhǔn)碼發(fā)生器、調(diào)節(jié)單元陣列四個部分，構(gòu)成一個閉環(huán)的負反饋系統(tǒng)。

根據(jù)校準(zhǔn)碼發(fā)生器的不同將數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)進行分類。

公知的逐次逼近型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，其校準(zhǔn)碼發(fā)生器是一對逐次逼近寄存器，它利用二分法原理進行逐次逼近調(diào)節(jié)，具有校準(zhǔn)所需的時鐘周期數(shù)少的優(yōu)點（當(dāng)校準(zhǔn)碼為b位二進制碼時，一次校準(zhǔn)需要b個時鐘周期），但其缺點在于：每一次校準(zhǔn)都需要重頭開始，無法根據(jù)已有的校準(zhǔn)結(jié)果進行再次校準(zhǔn)，所以它是一種不可逆校準(zhǔn)，校準(zhǔn)所需的時鐘周期數(shù)固定不變。

公知的計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，其校準(zhǔn)碼發(fā)生器包括一個正向計數(shù)器和一個負向計數(shù)器，利用計數(shù)的調(diào)節(jié)方法進行校準(zhǔn)。雖然具有校準(zhǔn)周期數(shù)較多的缺點（當(dāng)校準(zhǔn)碼為b位二進制碼時，一次校準(zhǔn)最多需要2^b個時鐘周期），但是當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器采用加減計數(shù)器時，通過加減互逆運算實現(xiàn)可逆校準(zhǔn)。可逆校準(zhǔn)分為初次校準(zhǔn)和再次校準(zhǔn)兩個階段：初次校準(zhǔn)是在校準(zhǔn)系統(tǒng)啟動或復(fù)位時進行的校準(zhǔn)，它最多仍需要2^b個時鐘周期；再次校準(zhǔn)則發(fā)生在初次校準(zhǔn)之后，若待校準(zhǔn)電路再受到微擾，校準(zhǔn)碼發(fā)生器能夠在初次校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行加減計數(shù)并很快地收斂，再次校準(zhǔn)所需要的時鐘周期數(shù)決定于微擾的大小。

但是，以加減計數(shù)器作為校準(zhǔn)碼發(fā)生器的計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，其缺點在于對校準(zhǔn)碼發(fā)生器既需要進行最大值判斷，又需要進行最小值判斷。其中，最小值判斷結(jié)果決定了正負加減計數(shù)器之間的切換：一個加減計數(shù)器是否進行加法計數(shù)（或稱為自加）需要以另一個加減計數(shù)器的減法計數(shù)（或稱為自減）是否達到最小值為條件。具體地說，圖2以如下情況為例：正向偏差（待校準(zhǔn)電路輸出數(shù)據(jù)流中邏輯“1”所占比例偏高）通過正向計數(shù)器自減或負向計數(shù)器自加進行補償，負向偏差（待校準(zhǔn)電路輸出數(shù)據(jù)流中邏輯“0”所占比例偏高）通過正向計數(shù)器自加或負向計數(shù)器自減進行補償。因此如圖2所示：當(dāng)邏輯“1”所占比例偏高時，僅當(dāng)正向計數(shù)器自減到0后（最小值）時，負向計數(shù)器才能開始自加；反之亦然，當(dāng)邏輯“0”所占比例偏高時，僅當(dāng)負向計數(shù)器自減到0后（最小值），正向計數(shù)器才能開始自加。因此，雖然計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)是可逆校準(zhǔn)，減少了再次校準(zhǔn)的時鐘周期數(shù)，但是檢測控制器狀態(tài)比較復(fù)雜，導(dǎo)致時鐘周期較長，因此影響再次校準(zhǔn)的速度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)中再次校準(zhǔn)的速度問題，本發(fā)明提供一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括校準(zhǔn)碼發(fā)生器、檢測控制器、調(diào)節(jié)單元陣列和待校準(zhǔn)電路，其中的校準(zhǔn)碼發(fā)生器由最低位輸入輸出耦合相連的一對雙向移位寄存器組成，實現(xiàn)了具有自動切換功能的可逆校準(zhǔn)。本發(fā)明有效地縮短了數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的再次校準(zhǔn)時間，提高了再次校準(zhǔn)的效率。

本發(fā)明提供的移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖3所示，包括一個校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）、一個檢測控制器（200）、一個調(diào)節(jié)單元陣列（300）和一個待校準(zhǔn)電路（400）；待校準(zhǔn)電路（400）具有一對被校準(zhǔn)的差分路徑（pos和neg）和一個輸出信號（out），差分路徑的失配狀態(tài)決定了其輸出（out）數(shù)據(jù)流中邏輯0和邏輯1所占的比例；檢測控制器（200）根據(jù)待校準(zhǔn)電路（400）輸出（out）數(shù)據(jù)流中邏輯0和邏輯1所占的比例，產(chǎn)生方向控制信號（dir）；校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）在上述方向控制信號（dir）的控制下，通過移位產(chǎn)生一對正負溫度計碼（q⁺<m-1:0>和q^-<m-1:0>）作為校準(zhǔn)碼；調(diào)節(jié)單元陣列（300）包括m對相同的調(diào)節(jié)單元，分別通過m對獨立的開關(guān)連接到上述被校準(zhǔn)的差分路徑（pos和neg）上；m對開關(guān)狀態(tài)分別由上述m對正負校準(zhǔn)位控制，關(guān)斷邏輯電平使開關(guān)關(guān)斷，導(dǎo)通邏輯電平使開關(guān)導(dǎo)通，從而調(diào)節(jié)上述差分路徑的失配狀態(tài)；整個校準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成一個負反饋過程。

上述方案中，所述校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）包括第一雙向移位寄存器（101）和第二雙向移位寄存器（102）；它們最低位的輸入輸出以相互耦合的方式連接在一起：第一雙向移位寄存器（101）的最低位輸出（q⁺<0>）取反之后連接到第二雙向移位寄存器（102）的最低位輸入（d^-<0>），第二雙向移位寄存器（102）的最低位輸出（q^-<0>）取反之后連接到第一雙向移位寄存器（101）的最低位輸入（d⁺<0>）；上述一對雙向移位寄存器的最高輸入（d⁺<m>和d^-<m>）均連接到關(guān)斷邏輯電平（voff）。

上述方案中，當(dāng)校準(zhǔn)系統(tǒng)啟動時，校準(zhǔn)碼發(fā)生器的狀態(tài)被復(fù)位到關(guān)斷邏輯電平；當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器右移時，第一雙向移位寄存器（101）中的導(dǎo)通邏輯電平因右移而由高位到低位逐級減少，當(dāng)導(dǎo)通邏輯電平恰好完全右移出第一雙向移位寄存器（101）時，第二雙向移位寄存器（102）才開始右移導(dǎo)通邏輯電平；反之亦然，當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器左移時，第二雙向移位寄存器（102）中的導(dǎo)通邏輯電平因左移而由高位到低位逐級減少，當(dāng)導(dǎo)通邏輯電平恰好完全左移出第二雙向移位寄存器（102）時，第一雙向移位寄存器（101）才開始左移導(dǎo)通邏輯電平。

上述方案中，當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）的其中一個雙向移位寄存器的最高位輸出（q⁺<m>或q^-<m>）變?yōu)閷?dǎo)通電平時，檢測控制器的溢出標(biāo)志位（ovf）有效，表示無法校準(zhǔn)，或需要增大校準(zhǔn)范圍；當(dāng)檢測控制器產(chǎn)生的方向控制信號（dir）出現(xiàn)左右移交替時，表示校準(zhǔn)完成，或需要減小校準(zhǔn)粒度。

本發(fā)明的有益效果是有效地縮短了數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的再次校準(zhǔn)時間，提高了對微擾進行再校準(zhǔn)的效率。

附圖說明

圖1是公知的數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是公知的計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作流程示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的實施例。

圖4是本發(fā)明的一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作流程示意圖。

具體實施方式

為了便于理解，以下將結(jié)合具體的附圖和實施方式對本發(fā)明進行詳細地描述。需要指出的是，圖3和圖4僅是本發(fā)明的實施舉例，本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的具體實施的形式和細節(jié)不限于圖3和圖4。對于任何熟知集成電路設(shè)計技術(shù)的人員，可知本發(fā)明所述圖3和圖4各例均可以根據(jù)本文說明，在本發(fā)明范圍內(nèi)作出各種不同的修正和變化，這些修正和變化也納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。

圖3是本發(fā)明的一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)在單一校準(zhǔn)粒度下的實施例，包括：一個校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）、一個檢測控制器（200）、一個調(diào)節(jié)單元陣列（300）和一個待校準(zhǔn)電路（400），具體說明如下：

（1）待校準(zhǔn)電路（400）具有一對被校準(zhǔn)的差分路徑（pos和neg）和一個輸出信號（out），差分路徑的失配狀態(tài)決定了其輸出（out）數(shù)據(jù)流中邏輯0和邏輯1所占的比例；

（2）檢測控制器（200）根據(jù)待校準(zhǔn)電路（400）輸出（out）數(shù)據(jù)流中邏輯0和邏輯1所占的比例，產(chǎn)生方向控制信號（dir）；

（3）校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）在上述方向控制信號（dir）的控制下，通過移位產(chǎn)生一對正負溫度計碼（q⁺<m-1:0>和q^-<m-1:0>）作為校準(zhǔn)碼；

（4）調(diào)節(jié)單元陣列（300）包括m對相同的調(diào)節(jié)單元，分別通過m對獨立的開關(guān)連接到上述被校準(zhǔn)的差分路徑（pos和neg）上；m對開關(guān)狀態(tài)分別由上述m對正負校準(zhǔn)位控制，關(guān)斷邏輯電平使開關(guān)關(guān)斷，導(dǎo)通邏輯電平使開關(guān)導(dǎo)通，從而調(diào)節(jié)上述差分路徑的失配狀態(tài)；

（5）整個校準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成一個負反饋過程。

校準(zhǔn)碼發(fā)生器（100）包括第一雙向移位寄存器（101）和第二雙向移位寄存器（102）；它們最低位的輸入輸出以相互耦合的方式連接在一起：第一雙向移位寄存器（101）的最低位輸出（q⁺<0>）取反之后連接到第二雙向移位寄存器（102）的最低位輸入（d^-<0>），第二雙向移位寄存器（102）的最低位輸出（q^-<0>）取反之后連接到第一雙向移位寄存器（101）的最低位輸入（d⁺<0>）；上述一對雙向移位寄存器的最高輸入（d⁺<m>和d^-<m>）均連接到關(guān)斷邏輯電平（voff）。

上述校準(zhǔn)碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)，相互耦合的連接方式使兩個移位寄存器實現(xiàn)了移位寄存器的自動切換，避免了計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)中最小值的判斷，有效地縮短了時鐘周期。具體地說，當(dāng)關(guān)斷電平對應(yīng)邏輯“0”，導(dǎo)通電平對應(yīng)邏輯“1”時，上述結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)碼發(fā)器的工作方式如下：

（1）當(dāng)校準(zhǔn)系統(tǒng)啟動時，校準(zhǔn)碼發(fā)生器的狀態(tài)被復(fù)位到邏輯“0”；

（2）當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器右移時，第一雙向移位寄存器（101）中的邏輯“1”因右移而由高位到低位逐級減少，當(dāng)邏輯“1”恰好完全右移出第一雙向移位寄存器（101）時：第一雙向移位寄存器的最低位輸出q⁺<0>由“1”變?yōu)椤?”，因此第二雙向移位寄存器的最低位輸入d^-<0>由“0”變?yōu)椤?”；同時，第二寄存器的最低位輸出q^-<0>仍然為“0”，因此第一雙向移位寄存器的最低位輸入d⁺<0>仍然為“1”。所以，在此之后：若校準(zhǔn)碼發(fā)生器繼續(xù)右移，第二雙向移位寄存器（102）才開始右移邏輯“1”；若校準(zhǔn)碼發(fā)生器變?yōu)樽笠疲谝浑p向移位寄存器仍然可以左移邏輯“1”；

（3）當(dāng)校準(zhǔn)碼發(fā)生器左移時，第二雙向移位寄存器（102）中的邏輯“1”因左移而由高位到低位逐級減少，當(dāng)邏輯“1”恰好完全左移出第二雙向移位寄存器（102）時：第二雙向移位寄存器的最低位輸出q^-<0>由“1”變?yōu)椤?”，因此第一雙向移位寄存器的最低位輸入d⁺<0>由“0”變?yōu)椤?”；同時，第一寄存器的最低位輸出q⁺<0>仍然為“0”，因此第二雙向移位寄存器的最低位輸入d^-<0>仍然為“1”。所以，在此之后：若校準(zhǔn)碼發(fā)生器繼續(xù)左移，第一雙向移位寄存器（101）才開始左移邏輯“1”；若校準(zhǔn)碼發(fā)生器變?yōu)橛乙疲诙p向移位寄存器仍然可以右移邏輯“1”。

需要指出的是，圖3所示的單一校準(zhǔn)粒度的移位型校準(zhǔn)系統(tǒng)可以擴展到不同粒度的移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)，每增加一種粒度的校準(zhǔn)需要增加的硬件資源包括：一個校準(zhǔn)碼發(fā)生器和一個調(diào)節(jié)單元陣列，可能根據(jù)需要增加一對被校準(zhǔn)的差分路徑；其中增加的校準(zhǔn)碼發(fā)生器具有與圖3中的結(jié)構(gòu)相同，但位數(shù)可能不同。

圖4是本發(fā)明的一種移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作流程示意圖，也就是其中檢測控制器的狀態(tài)圖，圖4中以如下情況為例：正向偏差（待校準(zhǔn)電路輸出數(shù)據(jù)流中邏輯“1”所占比例偏高）通過校準(zhǔn)碼發(fā)生器右移進行補償，負向偏差（待校準(zhǔn)電路輸出數(shù)據(jù)流中邏輯“0”所占比例偏高）則通過校準(zhǔn)碼發(fā)生器左移進行補償。

在校準(zhǔn)過程中，檢測控制器只需對校準(zhǔn)碼發(fā)生器中進行最大值判斷，即：第一雙向移位寄存器右移達到最大值，或第二雙向移位寄存器左移達到最大值；因為一對雙向移位寄存器的最低位輸入輸出通過相互耦合的方式連接在一起，所以檢測控制器無需對校準(zhǔn)碼發(fā)生器中的一對雙向移位寄存器進行進行最小值判斷，就可以在兩個雙向移位寄存器之間進行自動切換。

當(dāng)圖4中“與上次方向相同”判斷結(jié)果為“否”時，表示此時偏差方向檢測結(jié)果為正向偏差和負向偏差交替出現(xiàn)：如果此時校準(zhǔn)系統(tǒng)已達到最小校準(zhǔn)粒度，則“本次校準(zhǔn)結(jié)束”，并回到“待校準(zhǔn)電路數(shù)據(jù)輸出”狀態(tài)；如果校準(zhǔn)系統(tǒng)還具有用于更細粒度調(diào)節(jié)（簡稱為細調(diào)）的硬件資源（即：細調(diào)校準(zhǔn)碼發(fā)生器、細調(diào)單元陣列和被細調(diào)的差分路徑），則切換到細調(diào)工作模式，并同樣按照圖4的流程繼續(xù)進行校準(zhǔn)。

當(dāng)圖4中“左（右）移達到最大值”判斷結(jié)果為“是”時，表示此時至少其中一個雙向移位寄存器達到最大值（q⁺<m>或q^-<m>=“1”）：如果此時校準(zhǔn)系統(tǒng)已達到最大校準(zhǔn)范圍，則溢出標(biāo)志位（ovf）有效，表示“無法校準(zhǔn)”；如果校準(zhǔn)系統(tǒng)還具有用于更大范圍的粗粒度調(diào)節(jié)（簡稱為粗調(diào)）的硬件資源（即：粗調(diào)校準(zhǔn)碼發(fā)生器、粗調(diào)單元陣列和被粗調(diào)的差分路徑），則切換到粗調(diào)工作模式，并同樣按照圖4的流程繼續(xù)進行校準(zhǔn)。

無論初次校準(zhǔn)還是再次校準(zhǔn)都按照圖4的流程工作，所不同的是：初次校準(zhǔn)時，所有狀態(tài)都被復(fù)位到“0”，與計數(shù)型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)一樣，初次校準(zhǔn)仍需要較多的時鐘周期數(shù)：當(dāng)校準(zhǔn)碼為m位溫度計碼時，等效為log2m位二進制碼，最多需要m個時鐘周期；當(dāng)受到微擾進行再次校準(zhǔn)時，校準(zhǔn)碼發(fā)生器的狀態(tài)通常不再全部為“0”,而是在上次校準(zhǔn)狀態(tài)的基礎(chǔ)上進行微調(diào)，從而快速收斂。

綜上所述，本發(fā)明的移位型數(shù)字校準(zhǔn)系統(tǒng)實現(xiàn)的可逆校準(zhǔn)具有以下兩個特點：在校準(zhǔn)粒度相同時，可以在校準(zhǔn)碼發(fā)生器內(nèi)的兩個雙向移位寄存器之間自動切換；在校準(zhǔn)粒度不同時，可以在不同粒度的校準(zhǔn)碼發(fā)生器之間自動切換。本發(fā)明中自動切換的方法簡單，降低了檢測控制器狀態(tài)的復(fù)雜性，所以本發(fā)明的有益效果是能夠提高再次校準(zhǔn)的速度。