时序检测电路及电荷泵电路的制作方法

时序检测电路及电荷泵电路
【技术领域】
1.本技术涉及电荷泵电路技术领域，尤其涉及一种时序检测电路及电荷泵电路。


背景技术：

2.现有两相电荷泵由相反相位的第一时钟信号和第二时钟信号的控制。但是，在第一时钟信号和第二时钟信号不处于理想状态的情况下，要保证“完全交错”地工作是不可能的，在工作时必然会出现重叠时间间隔(如图1中所示的第二条竖线和第三条竖线之间的重叠时间间隔长度)，如果重叠时间过大，会出现传输晶体管无法完全“关闭”或“开启”的问题，更无法解决阈值电压和二极管导通电阻而损失输出电压，甚至出现电压波纹，影响其他部件的工作。如下图1所示的是在理想情况下第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的时钟信号波形，但实际情况下可能出现的是第二时钟信号clk2和第一时钟信号clk1’的时钟信号波形。
3.【申请内容】
4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种时序检测电路及电荷泵电路，用以解决现有技术中时钟信号波形在工作时出现重叠时间间隔会导致传输晶体管无法完全关闭或开启的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种时序检测电路，包括依次连接的信号触发单元、信号采样单元和信号判断单元；
6.所述信号触发单元用于接收两路时钟信号，并向所述信号采样单元输出所述两路时钟信号的相位差信号；
7.所述信号采样单元用于对所述相位差信号进行采样并得到采样结果；
8.所述信号判断单元用于根据所述采样结果得到比较信号，将所述比较信号与参考信号进行比较并得到比较结果。
9.在一种优选的实施方案中，时序检测电路还包括信号输入单元，所述信号输入单元连接所述信号触发单元，用于改变输入所述信号触发单元的两路时钟信号的信号参数。
10.在一种优选的实施方案中，所述信号触发单元有两个输入端口，所述信号输入单元中设置有延迟器，所述延迟器设置于连接在所述信号触发单元的任一输入端口，，用于改变所述信号参数中的周期，使所述两路时钟信号的周期之间相差一个周期。
11.在一种优选的实施方案中，所述信号触发单元有两个输入端口，所述信号输入单元中设置有反相器，所述反相器设置于连接在所述信号触发单元的数据端口或时钟端口的其中一路所述时钟信号上，用于改变所述信号参数中的相位，使所述其中一路所述时钟信号的相位反相。
12.在一种优选的实施方案中，所述信号触发单元有两个输入端口，所述信号输入单元中设置有缓冲器，所述缓冲器设置于连接在所述信号触发单元的任一输入端口，用于改变所述信号参数中的时间延迟，给所述其中一路所述时钟信号提供是时间延迟。
13.在一种优选的实施方案中，时序检测电路还包括数据存储单元，所述数据存储单
元连接在所述信号采样单元和所述信号判断单元之间，用于存储所述采样结果，所述采样结果包括高电平数量和低电平数量；
14.所述信号判断单元用于计算所述采样结果中所述高电平数量的占比数值，通过比较所述占比数值与预设值，来判断所述电荷泵主体的工作是否异常。
15.采用本技术的上述实施方案，可以用于后期芯片报错检测或是芯片工作时的实时监测时钟信号延迟，从而保护电荷泵。
16.在一种优选的实施方案中，所述信号采样单元具有监测器，所述两路时钟信号各自的上升沿之间具有时间间隔，所述反相器具有处理信号反相的反相时间，所述时间间隔与所述反相时间之和与延迟时间之间具有时间差值，所述延迟时间为定值，所述信号触发单元具有建立触发工作的触发时间，所述监测器通过监测所述时间差值和所述触发时间的大小关系判断所述相位差信号是否为错误值。
17.在一种优选的实施方案中，所述信号采样单元具有监测器，所述两路时钟信号各自的上升沿之间具有时间间隔，所述时间间隔与延迟时间之间具有时间差值，所述延迟时间为定值，所述信号触发单元具有建立触发工作的触发时间，所述监测器通过监测所述时间差值和所述触发时间的大小关系判断所述相位差信号是否为错误值。
18.采用本技术的上述实施方案，能够使时序检测电路更加细致地控制电荷泵的工作，提高电荷泵时序的容错性。
19.在一种优选的实施方案中，所述信号采样单元具有cnv引脚，所述cnv引脚连接所述信号触发单元的输出端口；
20.所述cnv引脚使用上升沿对所述相位差信号进行采样，使用下降沿对所述相位差信号进行转换，从而得到所述相位差信号的采样结果。
21.在一种优选的实施方案中，所述信号触发单元是d类触发器，所述信号采样单元是模拟数字转换器，所述信号判断单元是比较器。
22.第二方面，本技术实施例提供了一种电荷泵电路，连接在电荷泵主体上，所述电荷泵电路包括控制电路以及如第一方面所述的时序检测电路；所述控制电路连接在所述时序检测电路的信号判断单元上，所述控制电路连接并控制所述电荷泵主体，用于根据所述时序检测电路的信号判断单元输出的比较结果控制所述电荷泵主体工作。
23.与现有技术相比，本技术方案至少具有如下有益效果：
24.本技术实施例所公开的时序检测电路及电荷泵电路，能够通过触发器输出的电平判断两路时钟信号的重叠时间间隔，控制电荷泵主体安全地工作。
【附图说明】
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1是现有技术中电荷泵的时钟信号波形图；
27.图2是本技术实施例1所提供的时序检测电路的一种结构示意图；
28.图3是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
29.图4是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
30.图5是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
31.图6是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
32.图7是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
33.图8是本技术实施例1所提供的时序检测电路的另一种结构示意图；
34.图9是本技术实施例2所提供的电荷泵电路的结构示意图。
35.附图标记：
36.100-电荷泵主体；200-电荷泵电路；210-时序检测电路；220-控制电路；211-信号触发单元；212-信号采样单元；213-信号判断单元；214-信号输入单元；215-数据存储单元；216-延迟器；217-反相器；218-缓冲器；219-监测器；clk1-第一时钟信号；clk2-第二时钟信号；p-相位差信号；b-比较信号；c-参考信号。
【具体实施方式】
37.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
38.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
39.实施例1
40.本技术实施例1公开了一种时序检测电路210，包括依次连接的信号触发单元211、信号采样单元212和信号判断单元213。其中，信号触发单元211可以是d类触发器，d类触发器用于判断输入信号的电平为高电平还是低电平，输出表征输入信号电平类型的输出信号，以向信号采样单元212传输各输入信号电平的信息，该输出信号是相位差信号p。信号采样单元212可以是模拟数字转换器(adc，analog to digital converter)，模拟数字转换器用于将接收到的信号进行模数转换，使得信号从用波形图表示的模拟信号转换成0和1表示的数字信号，方便存储和不同信号之间的比较判断。信号判断单元213可以是比较器，比较器用于将接收到的数字信号与其他信号进行比较，最终输出比较结果并根据比较结果来控制外部电气元件，而这些用于与数字信号进行比较的其他信号可以是预先设置的用于判断外部电气元件是否应该工作的参考信号c。
41.具体来说，参见图2，信号触发单元211用于接收两路时钟信号。信号触发单元211向信号采样单元212输出两路时钟信号的相位差信号p；信号采样单元212用于对相位差信号p进行采样并得到采样结果；信号判断单元213用于根据采样结果得到比较信号b，将比较信号b与预设的参考信号c进行比较并得到比较结果。
42.本实施例1的时序检测电路210中，输入的两路时钟信号分别为第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2。信号触发单元211为d类触发器，具有d端、ck端和q端，d端接收第一时钟信号clk1，ck端接收第二时钟信号clk2，q端用于输出第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的相位差信号p。信号采样单元212为模拟数字转换器，对q端输出的相位差信号p进行采样，获得采样结果。信号判断单元213为比较器，获取模拟数字转换器的采样结果后作为比较信号b，同时接收预先设置的参考信号c，将比较信号b与参考信号c进行比较获得比较结果。该比较结果即为本实施例1的时序检测电路210所输出的用于判断外部电气元件是否
应该工作的判断依据。
43.本实施例1的时序检测电路210通过接收的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2，检测外部电气元件的控制时序，通过对相位差信号p进行采样作为比较信号b，将比较信号b与判断外部电气元件是否应该工作的参考信号c进行比较判断得到比较结果，进而在传输晶体管输出的两路时钟信号的波形出现较大重叠时间间隔而无法完全关闭或开启时辅助控制控制外部电气元件运行或停止，从而解决阈值电压和二极管的导通电阻而损失输出电压，甚至出现电压波纹，影响其他部件工作的问题。
44.参见图3，在本实施例1的时序检测电路210中，还包括信号输入单元214，信号输入单元214连接信号触发单元211，用于改变输入信号触发单元211的两路时钟信号的信号参数，信号参数至少包括周期、相位、时间延迟等。时序检测电路210通过信号输入单元214接收第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2，在第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2输入信号触发单元211时两路时钟信号的相位是相反的。此处两路时钟信号的相位相反既可以是信号输入单元214中接收到的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的相位就是相反的，也可以是经过信号输入单元214之后第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的相位变为相反的。
45.参见图4，在本实施例1的时序检测电路210中，还包括数据存储单元215，其中数据存储单元215可以是寄存器，用于缓存采样结果。数据存储单元215连接在信号采样单元212和信号判断单元213之间，用于存储采样结果，采样结果包括高电平数量和低电平数量；信号判断单元213用于计算采样结果中高电平数量的占比数值，通过比较占比数值与预设值，来判断电荷泵主体的工作是否异常。具体来说，当两路时钟信号输入信号输入单元214时，如果第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2同时为高电平或者低电平，则d类触发器就会输出高电平，如果第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2中一个为高电平而另一个为低电平时，d类触发器就会输出低电平。通过让模拟数字转换器去读取d类触发器输出的高、低电平的数量，计算整个时钟信号序列中输出的高电平的占比数值，当该占比数值在预设安全范围内，则判断外部电气元件(如电荷泵主体)为正常工作，如果该占比数值超过了该安全范围，则控制外部电气元件(如电荷泵主体)停止工作。本实施例1的时序检测电路210采用数据存储单元215并包含上述功能，可以用于后期芯片报错检测或是芯片工作时的实时监测时钟信号延迟，从而保护电荷泵。
46.参见图5，在本实施例1的时序检测电路210中，信号输入单元214中设置有延迟器216，延迟器216设置于连接在信号触发单元211的时钟端口的其中一路时钟信号上，用于改变信号参数中的周期，使两路时钟信号的周期之间相差一个周期。在图5中，进入该信号输入单元214的两路时钟信号为第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2，该延迟器216能够通过延迟其中一路时钟信号的时序使得信号触发单元211所接收的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2之间相差一个工作周期，进而使第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2在进入信号触发单元211时相位相反。延迟器216将其中一路时钟信号的时序延迟是为了先输入一路时钟信号便于信号触发单元211(d类触发器)建立两路时钟信号的比较。当两路时钟信号分别以高、低电平输入d类触发器时，d类触发器会采集输出0(低电平信号)；当两路时钟信号分别以高、高电平或低、低电平输入d类触发器时，d类触发器会采集输出1(高电平信号)。
47.参见图6，在本实施例1的时序检测电路210中，信号输入单元214中设置有反相器217，反相器217设置于连接在信号触发单元211的数据端口或时钟端口的其中一路时钟信号上，用于改变信号参数中的相位，使其中一路时钟信号的相位反相。此时，信号输入单元214中输入的两路时钟信号为第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2，且均为高电平，反相器217将第一时钟信号clk1或第二时钟信号clk2进入信号触发单元211时相位反相。
48.参见图7，在本实施例1的时序检测电路210中，信号输入单元214中设置有缓冲器218，缓冲器218设置于连接在信号触发单元211的时钟端口的其中一路时钟信号上，用于改变所述信号参数中的时间延迟，给其中一路时钟信号提供是时间延迟；信号采样单元212具有监测器219，两路时钟信号各自的上升沿之间具有时间间隔，时间间隔与时间延迟之间具有时间差值，信号触发单元211具有建立触发工作的触发时间，监测器219通过监测时间差值和触发时间的大小关系判断相位差信号p是否为错误值。具体来说，在两路时钟信号中的一路时钟信号连接缓冲器218，本文以信号触发单元211为d类触发器，信号采样单元212为模拟数字转换器，第一时钟信号clk1连接到d类触发器的d端，第二时钟信号clk2连接缓冲器218并连接到d类触发器的ck端为例进行说明。假设t为第一时钟信号clk1的上升沿t1和第二时钟信号clk2的上升沿t2之差，t3为延迟时间(该延迟的数值跟d类触发器有关，一般为恒定值)，t4为触发器建立并工作的时间，即t＝t1-t2，为了使得在反相时刻，监测d类触发器能够采到正确值低电平，此时满足：t3-t＜t4。监测器219监测d类触发器能够采到错误值高电平，此时t3-t》t4，此时需要评估不等式两边数值的差距，若差距过大则需要及时停止外接电气元件(如电荷泵主体)的工作，从而可以通过芯片报错检测或是芯片工作时的实时监测时钟信号延迟来保护外接电器元件(如电荷泵主体)。在整个时钟信号序列中，错误值高电平指的是第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2因为重叠时间间隔引起的双高电平或双低电平导致的d类触发器输出高电平的情况。
49.优选地，监测器219还能在整个时钟信号序列的多个周期内进行多次时序检测，将获取的高、低电平均存储在寄存器中，寄存器中的低电平数量为n，高电平的数量为m。当1《m：n《1.2:1时，第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的上升沿的传播延迟之差在合理的安全范围(在该安全范围内不影响外部电气元件的工作)；当m：n》1.2:1时，第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的上升沿的传播延迟之差超过合理的安全范围(在该安全范围外会影响外部电气元件的工作，需要及时停止该外部电气元件的工作)。采用图7中的时序检测电路210，能够更加细致地控制外部电气元件的工作，提高外部电气元件中时钟信号时序的容错性。
50.参见图8，在本实施例1的时序检测电路210中，信号输入单元214中设置有反相器217，反相器217设置于连接在信号触发单元211的数据端口或时钟端口的其中一路时钟信号上，用于使其中一路时钟信号的相位反相；信号采样单元212具有监测器219，两路时钟信号各自的上升沿之间具有时间间隔，反相器217具有处理信号反相的反相时间，时间间隔与反相时间之和与时间延迟之间具有时间差值，信号触发单元211具有建立触发工作的触发时间，监测器219通过监测时间差值和触发时间的大小关系判断相位差信号p是否为错误值。具体来说，假设t为第一时钟信号clk1的上升沿t1和第二时钟信号clk2的上升沿t2之差，t3为延迟时间(该延迟的数值跟d类触发器有关，一般为恒定值)，所述反相器具有处理信号反相的反相时间t5，t4为触发器建立并工作的时间，即t＝t1-t2+t5，为了使得在反相
时刻，监测d类触发器能够采到正确值低电平，满足：t3-t＜t4。此时需要评估不等式两边数值的差距来判断是否需要及时停止电荷泵的工作。具体地，在整个时钟信号序列的多个周期内进行多次时序检测，将获取的高、低电平均存储在寄存器中，寄存器中的低电平数量为n，高电平的数量为m。当1《m：n《1.2:1时，第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的上升沿的传播延迟之差在合理的安全范围(在该安全范围内不影响外部电气元件的工作)；当m：n》1.2:1时，第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的上升沿的传播延迟之差超过合理的安全范围(在该安全范围外会影响外部电气元件的工作，需要及时停止该外部电气元件的工作)。采用图8中的时序检测电路210，能够更加细致地控制外部电气元件的工作，提高外部电气元件中时钟信号时序的容错性。
51.参见图2至图8，在本实施例1的时序检测电路210中，信号采样单元212具有cnv引脚，cnv引脚连接信号触发单元211的输出端口；cnv引脚使用上升沿对相位差信号p进行采样，使用下降沿对相位差信号p进行转换，从而得到相位差信号p的采样结果，可消除由于复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)抖动引起的cnv脉冲的抖动。具体来说，d类触发器的q端(即信号触发单元211的输出端口)连接模拟数字转换器的cnv引脚，模拟数字转换器将采样结果缓存到寄存器中，根据不同的时序检测电路210(如图2至图8所示的各个时序检测电路210)来设置输入比较器中用作与比较信号b进行比较的参考信号c，如对应图2和图3的时序检测电路210，d类触发器能够采到正确值低电平(输入比较器的正输入端)，则参考信号c可以设置高电平(输入比较器的负输入端)，此时比较器输出为低电平，则控制外部电气元件(如电荷泵主体)正常工作；反之，比较器输出高电平，触发外部中断和事件控制器停止外部电气元件(如电荷泵主体)的工作。本实施例1的时序检测电路210中，还可以修改外部中断和事件控制器触发的条件，如比较器输出高电平的频次：输出低电平的频次》1.2时触发停止电荷泵。采用本实施例1的时序检测电路210，能够更加细致地控制外部电气元件(如电荷泵主体)的工作，提高时钟信号时序的容错性。
52.实施例2
53.如图9所示，本技术实施例2公开了一种电荷泵电路200，该电荷泵电路200连接在电荷泵主体100上，其中电荷泵主体100电荷泵主体通常是指的常规传统的电荷泵，也叫开关电容式电压变换器，如两相电荷泵。该电荷泵电路200包括依次连接的时序检测电路210以及控制电路220；其中时序检测电路210为实施例1中所说明的时序检测电路210，在实施例1中的外部电气元件皆可以是电荷泵主体100。控制电路220连接并控制电荷泵主体100；时序检测电路210包括依次连接的信号触发单元211、信号采样单元212和信号判断单元213；信号触发单元211用于接收两路时钟信号，并向信号采样单元212输出两路时钟信号的相位差信号；信号采样单元212用于对相位差信号进行采样并得到采样结果；信号判断单元213用于根据采样结果得到比较信号，将比较信号与参考信号进行比较并得到比较结果；控制电路220连接在信号判断单元213上，用于根据信号判断单元输出的比较结果控制电荷泵主体100。其中，控制电路220可以是外部中断和事件控制器，用于根据时序检测电路210的比较结果控制电荷泵主体是否工作。
54.本实施例2的电荷泵电路200通过时序检测电路210接收的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2，检测电荷泵的控制时序，通过对相位差信号进行采样作为比较信号，将比较信号与判断电荷泵是否应该工作的参考信号进行比较判断得到比较结果，进而在传输晶
体管输出的两路时钟信号的波形出现较大重叠时间间隔而无法完全关闭或开启时辅助控制控制电荷泵运行或停止，从而解决阈值电压和二极管的导通电阻而损失输出电压，甚至出现电压波纹，影响其他部件工作的问题。
55.本技术实施例所公开的时序检测电路及电荷泵电路，能够通过触发器输出的电平判断两路时钟信号的重叠时间间隔，控制电荷泵安全地工作。
56.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，dvd))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
57.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
58.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。