[发明专利]一种矩阵脉冲信号产生电路和产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种矩阵脉冲信号产生电路和产生方法。

背景技术

脉冲信号是指持续时间较短、宽度及幅度有特定变化规律的电压或电流信号，常见的脉冲信号有矩形、锯齿形、钟形及数字编码序列等。脉冲信号产生电路广泛应用于开关控制、数字电路动态特性测试等领域。

脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但大多数脉冲信号发生器都是采用模拟电路设计或采用已有的电路元器件进行搭建，这种脉冲信号产生电路结构无法与目前主流的数字CMOS集成电路制造工艺相兼容，即不能集成到数字集成电路设计当中。当然，通过高频数字锁相环电路可以实现脉冲产生电路，但是这种方式不仅原杂，而且成本较高，需要精确的低频输入时钟；同时，该方法实现纳秒级脉冲宽度信号也比较困难。还有一些脉冲产生电路是利用输入信号及其经过延迟之后的信号做一个逻辑运算来产生，但是它并没有考虑如何实现对脉冲宽度的检测，尤其是当脉冲宽度随工艺、电压、温度变化时需要对脉冲宽度进行实时监控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩阵脉冲信号产生电路和产生方法，解决现有产生电路无法与数字CMOS工艺相兼容，脉宽调节范围小，实现纳秒级脉宽困难，需要外接频率输入的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种矩阵脉冲信号产生电路，其特征在于，包括频率可调环形振荡器和脉冲产生电路；频率可调环形振荡器的输入端与使能信号相连，并分别与频率调整信号c1～cj相连；频率可调环形振荡器输出端输出周期性的输出频率信号，并与脉冲产生电路的输入端相连；脉冲产生电路的输入端还与脉冲产生控制信号相连，脉冲产生电路的输出端输出矩形脉冲信号；

所述的频率可调环形振荡器包括k个反相器，一个二输入与非门和j个二选一电路，其中，k为偶数；第一反相器的输出端分别连接第二反相器的输入端以及二选一电路M1～Mj的输入端a，二选一电路M1～Mj的选择端s对应连接频率调整信号c1～cj；第二反相器的输出端连接第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接二选一电路M1的输入端b，二选一电路M1～Mj-1的输出端y依次通过两个级联的反相器与下一级的二选一电路M2～Mj的输入端b连接，二选一电路Mj的输出端y连接第q反相器的输入端，第q反相器的输出端级联k-q级反相器；第k反相器的输出端和二输入与非门的第一输入端连接，二输入与非门的第二输入端与使能信号相连，二输入与非门的输出端与第一反相器的输入端相连，同时作为频率可调环形振荡器的输出端，并输出周期性的输出频率信号。

优选的，所述的脉冲产生电路包括一个带置位端的触发器和m-1个带复位端的触发器；脉冲产生控制信号分别与脉冲产生电路中触发器DFF1的置位端，以及脉冲产生电路中触发器DFF2～DFFm的复位端相连接；频率可调环形振荡器的输出频率信号分别与脉冲产生电路中触发器DFF1～DFFm的时钟输入端相连接；

触发器DFF1～DFFm-1的数据输出端依次与下一级的触发器DFF2～DFFm的数据输入端相连接；触发器DFFm的数据输出端与DFF1的数据输入端相连接，同时作为脉冲产生电路的输出端，并输出矩形脉冲信号。

优选的，还包括用于将初始频率调整信号a₁～a_n转换并输出为频率调整信号c1～cj的频率调整电路。

进一步，所述的频率调整电路采用标准的n-2ⁿ译码电路；频率调整电路的输入端与初始频率调整信号a₁～a_n相连，输出端输出频率调整信号c1～cj，其中，j=2ⁿ。

优选的，所述的频率可调环形振荡器的输出端还连接有用于对输出频率信号进行监控的频率输出监控电路。

进一步，所述的频率输出监控电路采用X分频电路，其输入端分别和频率可调环形振荡器的输出频率信号与使能信号相连接，输出端输出频率监控信号。

一种矩阵脉冲信号产生方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.设定频率调整信号c1～cj并输出到频率可调环形振荡器的输入端；

B.给定脉冲产生控制信号对脉冲产生电路进行置位和复位操作，完成后将脉冲产生控制信号置为高电平；