假信号滤波器电路和方法
【专利摘要】一种假信号滤波器电路和方法。该假信号滤波器电路具有滤波器/延迟部分，对于输入信号的上升沿和下降沿，该滤波器/延迟部分总是在上升脉冲或下降脉冲上操作。按照这种方式，可以使滤波器延迟对称，并且该电路将不具有占空比失真。在存在PVT(工艺、电压和温度)变化时，上升和下降延迟将互相跟踪。
【专利说明】假信号滤波器电路和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及假信号滤波器(glitch filter)电路和方法。
【背景技术】
[0002]假信号滤波器是阻止窄脉冲且仅允许较宽的脉冲通过的电路。这在滤除电子系统中的开关颤动和其它噪声方面是有效的。多个标准要求假信号滤波器作为系统的一部分，如lie、SWP、SLIM等。假信号滤波器为大多数输入/输出电路的一部分。
[0003]已知的假信号滤波器采用RC电路或电流源和电容器电路来产生用于对假信号进行滤波的延迟。
[0004]图1示出现有的假信号滤波器电路。
[0005]该电路包括输入缓冲器10和RC滤波器12。具有滞后现象的输出缓冲器14提供输出。
[0006]输入缓冲器通常包括非门(inverter gate)，该非门包括在电力干线之间串联的PM0S上晶体管和NM0S下晶体管。将输入提供至晶体管栅极，并且该栅极将其输出拉高或拉低。因此，在上升和下降假信号的滤波中包括单独的电阻器(或电流源)，因为PM0S和NM0S电阻是不同的。
[0007]这导致系统的上升和下降延迟出现差异。即使在RC电路中使用相同的电阻器和电容器，上升和下降延迟也可能存在不匹配，因为下一级滞后缓冲器14在不同的工艺角(process corner)中将具有偏斜(skew)的VIH和VIL值(VIL为可以被解释为逻辑“0”的最大输入电压，VIH为可以被解释为逻辑“1”的最小输入电压)。
[0008]将系统调整为具有匹配的上升和下降延迟对于一个工艺角是可行的。但这将随着工艺、电压和温度变化(PVT)而变化。
[0009]假信号滤波器引入的上升和下降延迟的差异对于在IIC电路中对50ns之类的长脉冲进行滤波的滤波器可能成为问题。这会导致占空比失真，扰乱系统定时，并会导致误差。
[0010]如上所述，这些问题的原因可能是滞后缓冲器可能具有偏斜的VIH和VIL电平，或不同的电阻可能用于上升和下降延迟。不可能在没有PVT补偿电路的情况下将滤波器调整为避免占空比失真。PVT补偿电路是复杂的并且采用静态功率，因此不将它用在I/O电路中。
[0011]本发明特别地关注上升和下降延迟变得不同且导致占空比失真，而不是延迟随着PVT的一般改变。
[0012]在典型的输入电路中，每一和每个模块引入占空比失真。因此，由一个模块引起的失真理论上可以另外补偿。然而，由于滤波器延迟与其它模块相比相当大(在IIC中为50ns至150ns)，所添加的占空比失真也将非常大且不可能进行补偿。
【发明内容】
[0013]根据本发明，提供了如在独立权利要求中限定的装置和方法。
[0014]在一个方面中，本发明提供了一种假信号滤波器电路，包括:
[0015]输入电路，用于检测至假信号滤波器的输入处的输入信号的上升和下降信号电平
转变二者；
[0016]延迟电路，位于输入电路的输出处；
[0017]输出电路，用于在高电平和低电平之间反转假信号滤波器电路的输出；和
[0018]从输出电路至输入电路的反馈路径。
[0019]作为反馈路径(其将延迟反馈至输入)的结果，输入电路将假信号滤波器电路的输入处的输入信号的上升和下降信号电平转变二者都转换成相同类型的脉冲(即，或者上升脉冲，或者下降脉冲)。这些脉冲具有取决于延迟电路的延迟的持续时间。输入电路通过输入处的较短持续时间的假信号脉冲，因此输出包括所产生的脉冲以及假信号脉冲。延迟电路与输出电路结合具有滤除这些较短持续时间的假信号脉冲的效果。例如，可以在脉冲太短时防止输出电路反转。
[0020]本发明提供了可以不具有占空比失真的假信号滤波器电路。对于输入信号的上升沿和下降沿二者，延迟电路总是仅在上升脉冲或下降脉冲上操作。按照这种方式，可以使延迟功能(其可以为滤波功能)对称，例如，采用相同的RC时间常数。在存在PVT(工艺、电压和温度)变化时，上升和下降延迟将互相跟踪。
[0021 ] 在一个示例中，输入电路包括X0R门或XN0R门，所述X0R门或XN0R门的输入连接至假信号滤波器电路的输入和输出。
[0022]滤波器电路优选地包括RC滤波器。这本质上用作延迟元件。可以采用其它基本假信号滤波器电路，包括电流源电路。
[0023]输出电路优选地包括锁存电路。这将脉冲转换回信号流。
[0024]本质上，输入电路通过将每个信号电平转变转换成一对转变(即，脉冲)而使信号频率加倍，输出电路通过将每个脉冲(即，两个信号电平转变)转换回单个信号电平转变而使频率减半。在输入电路和输出电路功能之间，滤除假信号脉冲。
[0025]输出电路可以包括反转(toggle，即T型)触发器。
[0026]本发明还提供包括本发明的假信号滤波器电路的输入/输出电路。
[0027]在另一方面中，本发明提供一种假信号滤波方法，包括:
[0028]采用输入电路检测输入信号的上升和下降信号电平转变二者并从所述上升和下降信号电平转变产生脉冲，其中输入电路还通过较短持续时间的假信号脉冲；
[0029]滤除所述较短持续时间的假信号脉冲；以及
[0030]在已经滤除所述较短持续时间的假信号脉冲之后，响应于所产生的脉冲在高电平和低电平之间反转输出信号。
[0031]该方法将所有的信号电平转变转换成相同类型的脉冲，使得对于上升和下降信号电平转变二者，滤波功能都以相同的方式操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]将参照附图描述本发明的实例，其中:
[0033]图1以示意形式示出已知的假信号滤波器电路；[0034]图2以示意形式示出本发明的假信号滤波器电路的第一示例；
[0035]图3示出用于图2的电路的时序图；
[0036]图4示出图3的电路可能存在的问题；
[0037]图5以示意形式示出本发明的假信号滤波器电路的第二示例；
[0038]图6示出用于图5的电路的时序图；
[0039]图7更详细地示出图5的电路的实施方案的第一示例；以及
[0040]图8更详细地示出图5的电路的实施方案的第二示例。
【具体实施方式】
[0041]本发明提供了假信号滤波器电路，其具有滤波器/延迟部分，对于输入信号的上升沿和下降沿二者，该滤波器/延迟部分总是在上升脉冲或下降脉冲上操作。按照这种方式，可以使滤波器延迟对称，并且该电路将不具有占空比失真。在存在PVT(工艺、电压和温度)变化时，上升和下降延迟将互相跟踪。
[0042]通过对于上升和下降转变二者在该电路中采用延迟元件的相同转变(上升或下降)，在上升和下降延迟中不存在差异。在一个示例中，单个上升或下降RC延迟重复用于上升和下降二者。
[0043]在图2中示出本发明的电路的第一示例。
[0044]输入信号通过输入电路20，输入电路20将输入信号中的上升或下降转变转换成上升脉冲或下降脉冲。
[0045]在不出的不例中，输入电路为X0R门，并且对于每个信号电平转变，输出为上升脉冲(即，从低至高的信号转变)。输入的先前的(即，延迟的)值经由反馈路径22提供至X0R门的一个输入。反馈路径22按照这种方式控制脉冲持续时间，并且使输出在延迟之后返回低电平。这意味着在稳态中，X0R门输出总是返回至零。输入处的上升沿或下降沿导致X0R输出上升并产生下降脉冲。
[0046]随后通过用作延迟元件的RC滤波器电路24延迟该上升沿。
[0047]将滤波器电路24的输出提供至输出电路26，输出电路26在输出端将该输出转换回正确的转变组。该输出电路被示出为反转(T型)触发器电路，滤波器电路输出连接至时钟端口。这在每次在输入处存在转变时反转输出。其它锁存电路可以配置为以相同的方式操作。
[0048]本质上，可以认为输入电路将信号频率加倍(通过将每个转变转换成双转变脉冲)，输出电路可以被视为使信号频率减半。
[0049]图3示出用于图2的电路的操作的波形。
[0050]顶部曲线(输入)是至假信号滤波器电路的输入，在图2中被示出为"输入"。第二条曲线为X0R电路20的输出。第三条曲线为滤波器电路24的输出，底部曲线为假信号滤波器电路的输出，在图2中被示出为"输出"。
[0051]在时间&处，输入从低变高。由于输出为低，X0R门将高转变给予RC滤波器电路，RC滤波器电路开始上升直到它在时间t2处达到切换阈值。对于图2的电路，该阈值为触发器26的阈值。这导致反转触发器26的输出翻转并变高。
[0052]反馈路径现在意味着X0R具有两个相等的输入且给出低输出。这导致RC滤波器回降至零。
[0053]在t3处，当输入变低时，X0R门在输出处再次给出高转变，并且滤波器循环重新开始。当RC输出在t4处达到所述阈值时，触发器再次被反转并且它变低。这导致X0R输出变低并且滤波器自身复位。
[0054]对于输入处的高转变和低转变二者，以相同的方式驱动滤波器。
[0055]然而，如果在输入中存在假信号(其为持续时间小于滤波器的通带的脉冲)，如在时间〖5和〖6之间看到的那样，假信号未通过，因为它未达到触发器26的阈值电压。因此，滤波器正如所需的那样，通过防止假信号引起触发器26的切换而滤除假信号。
[0056]在实际的实施方案中，在RC延迟24之后添加缓冲器级，以给出较高值的VIH并将快上升信号给予触发器。还可以设置复位电路，其在X0R输出变低时拉低并复位电容器。这帮助将电容器快速地拉低至零，使得它在下一个循环中从零开始而不从中间值开始。
[0057]在图3的波形中，在时间&4和t6之后可以在滤波器输出电压中看到渐变衰减。如图4所示，这可能使系统不规律地动作。
[0058]图4示出在已经切换触发器26(在时间t2处)之后不久终止的较短输入脉冲。由于滤波器输出还未稳定至零，因此达到触发器26的阈值的时间减少，使得时间周期t3至t4比希望的短。
[0059]为了减少该问题，可以减少电容器放电占用的时间。图5示出由X0R门20的输出的(通过反相器29)反相选通的附加晶体管28。这些元件用作复位电路。该晶体管在它导通时将滤波器输 出拉至地，并且这是X0R门的输出为低的时刻。效果是增加滤波器输出在X0R门的输出的从高至低转变时降低的速率，如图6所示。如图所示，用于示出滤波器的输出的波形在时间t2、t4和t6处变化。
[0060]图7示出实际电路实施方案的示例。
[0061 ] 将与图2中相同的附图标记给予相同的电路元件。注意在图7中，输入电路为XN0RΠ 201。
[0062]如上所述的附加缓冲器电路40示出为位于滤波器电路和触发器26之间。
[0063]RC滤波器包括电阻器42和实施为晶体管44a、44b的两个电容器。如图所示，这些电路元件延伸至高和低电力干线46，48。
[0064]该示例示出XN0R门20'的使用，并且输出由包括晶体管49、50的反相器级反相。因此，XN0R门20'和反相器级起作用的方式与图2的X0R门20相同。
[0065]图8示出对图7的修改，其中晶体管50被示出为两个单独的器件50a、50b。晶体管50a为反相器级的下拉晶体管，晶体管50b提供参照图5说明的复位功能，并且因此对应于晶体管28。晶体管50a和50b有效并联并一起切换，以便可以实施为如图7中的单个器件。因此，图7包括上述复位功能，下反相器晶体管执行双重功能。
[0066]已经在硅中实施并测试了该电路，并且在下表中给出结果。
[0067]
【权利要求】
1.一种假信号滤波器电路，包括:输入电路(20 ;20')，用于检测至假信号滤波器的输入处的输入信号的上升和下降信号电平转变二者；延迟电路(24)，位于输入电路的输出处；输出电路(26)，用于在高电平和低电平之间反转假信号滤波器电路的输出；和从输出电路(26)至输入电路(20 ;20')的反馈路径(22)。
2.根据权利要求1所述的假信号滤波器电路，其中延迟电路(24)包括滤波器电路。
3.根据权利要求2所述的假信号滤波器电路，其中滤波器电路(24)包括RC滤波器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的假信号滤波器电路，其中输入电路包括XOR门或XNOR门，该XOR门或XNOR门的输入连接至假信号滤波器电路的输入和输出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的假信号滤波器电路，其中输出电路(26)包括锁存电路。
6.根据权利要求5所述的假信号滤波器电路，其中输出电路(26)包括T型触发器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的假信号滤波器电路，还包括用于复位延迟电路(24)的输出的复位电路。
8.一种输入/输出电路，包括根据前述权利要求中任一项所述的假信号滤波器电路。
9.一种假信号滤波方法，包括:采用输入电路检测输入信号的上升和下降信号电平转变二者并从所述上升和下降信号电平转变产生脉冲，其中输入电路还通过较短持续时间的假信号脉冲；滤除所述较短持续时间的假信号脉冲；以及在已经滤除所述较短持续时间的假信号脉冲之后，响应于所产生的脉冲在高电平和低电平之间反转输出信号。
10.根据权利要求9所述的方法，包括将输出信号反馈至输入，并在输入电路进行的检测步骤中使用输出信号。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述检测包括控制XOR门或XNOR门，所述XOR门或XNOR门的输入连接至输入信号和输出信号。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述滤波包括采用延迟电路(24)驱动输出电路(26)，其中延迟电路防止较短持续时间的假信号脉冲驱动输出电路。
【文档编号】H03H7/32GK103633961SQ201210572450
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年8月21日
【发明者】姬兰·高帕尔 申请人:Nxp股份有限公司