[发明专利]时钟比较器及其方法

说明书

一种时钟比较器及其方法。时钟比较器包括上侧取样闩锁器、下侧取样闩锁器及决策仲裁闩锁器。上侧取样闩锁器用以在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的和值的极性以输出第一决策。下侧取样闩锁器用以在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的差值的极性以输出第二决策。以及，决策仲裁闩锁器用以接收第一决策及第二决策，并且依据第一决策与第二决策之中的较早决定的任何一个以输出最终决策。

技术领域

本公开涉及时钟比较器，特别是涉及高速时钟比较器及其方法。

背景技术

公众所知悉的，现有的时钟比较器用以接收电压信号，并依据时钟信号以输出决策。在时钟信号的边缘，电压信号的极性被检测并以决策(decision)表示：如果极性为正，则决策为1，否则决策为0。决策需要在下一个时钟信号的边缘到达之前决定。时钟比较器决定决策所需的时间取决于电压信号的幅度在时钟信号的边缘的瞬间：幅度越大，决策可以决定得越快。

图1为现有时钟比较器的转移特性(transfer characteristic)图。参照图1，将要被检测的电压信号指定为V_X(以下，简称为输入电压信号V_X)，将决定输入电压信号V_X的极性的决策所需的时间指定为τ(以下，简称为决定时间τ)，并将决定决策所需的时间指定为τ_M(以下，简称为容许时间(allowed time)τ_M)。输入电压信号V_X与决定时间τ之间的典型转移特性如图1所示。如果输入电压信号V_X0，则决策为1，但是只有在输入电压信号V_X高于阈值电压V_M时，才可以在容许时间τ_M内做出决策，并且决定时间τ在输入电压信号V_X接近零时迅速上升。同样地，如果输入电压信号V_X0，则决策为0，但只有在输入电压信号V_X低于阈值电压-V_M时，才可以在容许时间τ_M内做出决策，并且决定时间τ在输入电压信号V_X接近零时迅速上升。如果|V_X|V_M，则时钟比较器将无法在容许时间τ_M内决定决策。此问题称为“亚稳态(metastability)”，并且可能会导致严重的错误。当时钟信号的时钟频率较高时，亚稳态问题更加严重。例如，对于每秒250亿位元(25Gigabit per second，每秒25千兆比特)的串行链结(serial link，串行链接)，数据的单位间隔为40皮秒(ps)，并且决策需要在40皮秒内决定。然而，电压信号实际上通常很小，并且需要很长的时间才能决定。这是高速串行的连结接收器(high-speed serial link receiver)性能的重要限制因素。

处理亚稳态问题的系统及方法为现有的。但是，大多数现有处理亚稳态问题的系统及方法都是以检测及/或校正亚稳态的误差为基础。

发明内容

依据一些实施例，时钟比较器包括上侧取样闩锁器、下侧取样闩锁器及决策仲裁闩锁器。上侧取样闩锁器用以在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的和值的极性以输出第一决策。下侧取样闩锁器用以在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的差值的极性以输出第二决策。以及，决策仲裁闩锁器用以接收第一决策及第二决策，并且依据第一决策与第二决策之中的较早决定的任何一个以输出最终决策。

依据一些实施例，时钟比较方法包括：接收输入电压信号及时钟信号；使用第一取样闩锁器，在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的和值的极性以决定第一决策；使用第二取样闩锁器，在时钟信号的边缘，依据检测输入电压信号与偏移电压的差值的极性以决定第二决策；以及，使用决策仲裁闩锁器以接收第一决策及第二决策，并且依据第一决策与第二决策之中的较早决定的任何一个以输出最终决策。

附图说明

图1为现有时钟比较器的转移特性图。