Brevet FR2657740A1 — publié le 19910802

À PROCÉDÉ ET CIRCUIT DE CMANDE D'UN BUS DE SORTIE DE CIRCUIT INTEGRÉ. La présente invention oncrerne la coemmande de sorties numériques sur un circuit intégré. Dans un circuit intégré contenant une partie numérique et une partie analogique sensible, la com Nutation des étages amplificateurs de sortie (buffers) d'un bus de sortie numérique peut, par l'appel de courant qu'elle provoque, perturber notable- ment la partie analogique. Dans l'art antérieur, pour pallier oet inconvenient, on a prévu des circuits dans lesquels les plots d'alimentation des parties analogique et numérique sont séparés pour éviter les couplages par les lignes d'alimentation Cependant, si tous les amplificateurs de sortie oemmutent simultanément, ceci produit un appel de courant qui, par suite du couplage par le substrat commun aux parties analogique et numérique, est susceptible de perturber la partie analogique notamment dans le cas o celle-ci contient des éléments mettant en jeu des signaux de très faibhle niveau, ce qui est le cas par exemple dans des convertisseurs analogique/numérique à haute résolution ou dans des amplifica- teurs à fort gain, auquel cas les perturbations transmises par le substrat ne sont pas négligeables devant les signaux analogiques utiles. La figure 1 représente schématiquement 1 'étage de sor- tie d'un bus numérique de circuit intégré N signaux numériques B 0, B 1, B 2 B(N-1) sont fournis simultanément aux bornes d'un circuit de mémorisation intermédiaire, tel qu'un registre Lors de la commutation de chacun des signaux B O à B(N-1), qui se modi- fient simultanément au rythme d'une horloge, les amplificateurs de sortie I 0, Il, I 2 I(N-1), représentés ici sous forme d'inverseurs, Comutent pour fournir des signaux amplifiés sur les bornes de sortie du bus SO, Sl, 52 S(N-1) qui corres- pondent à des plots du circuit intégré. Il est couraxment admis qu'un circuit amplificateur tel qu'un inverseur fabriqué en technologie CMODS corsomme très peu. Cela est exact, mais il faut tenir compte du fait qu'au moment d'une commutation entre un niveau bas et un niveau haut, un tel inverseur produit pendant une durée brave un appel de courant important, dont la valeur crête peut par exemple être de l'ordre de 125 milliamperes pendant une durée de 4 ns Si le bus contient 16 conducteurs, on peut arriver à des impulsions de courant d'une valeur crête de 4 ampères, ce qui est bien évidemment susoeptible de perturber des circuits analogiques sensibles disposés sur le même substrat. Ainsi, un objet de la présente invention est de résou- dre oe problème et de réduire la onsomination instantanée des amplificateurs de sortie lors de leur commutation pour permettre la fabrication de circuits comprenant des amplificateurs de sorties numériques et des circuits logiques sensibles sur une même pu e. Pour atteindre cet objet, la présente invention, plutôt que d'isoler les parties numériques et analogiques ou de chercher à réduire la conso Emnation instantanée de chaque amplificateur de signal numérique, vise à répartir dans le temps les surintensités des divers amplificateurs constituant l'étage de sortie du bus numérique. Plus particulièrement, la présente invention prévoit un procédé de c X Xardnde d'un bus à N conducteurs en sortie d'un circuit intégré, au rythme d'une horloge de comainle consistant à fournir les N données sur N étages de mémorisation interédiaire pendant une première durée inférieure à la période d'horloge, et à transmettre chaque donnée à un étage amplificateur de sortie avec un décalage temporel déterminé par rapport à la donnée de rang adjacent, chaque décalage temporel étant supérieur à la durée de commnutation d'un étage de sortie, et la saomme des N-1 des décalages temporels étant inférieure à ladite première durée. La présente invention prévoit également un circuit pour la mise en oeuvre de oe procédé Ce circuit comprend, pour l'étage de sortie d'un bus numérique à N conducteurs, sur un circuit intégré, au rythme d'une horloge de ccmnarxde, N étages amplificateurs de sortie; une bascule D à l'entrée de chaque amplificateur, la sortie de oette bascule étant connectée à l'entrée d'un amplificateur, l'entrée D de chaque bascule rece- vant la donnée oorrespondante; et un moyen de retard connecté entre les entrées d'horloge de deux bascules de rarng adjacent, de sorte que la première bascule reçoit sur son entrée d'horloge un signal d'horloge et la dernière bascule reçoit ce signal d'hor- loge décalé de N-1 durées des moyens de retard; la durée de chaque moyen de retard étant supérieure à la durée de comutation d'un étage de sortie, et la somue des N-1 durées de retard étant inférieure à la période d'horloge. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de nmodes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, décrite précédenment, représente schémati- quement l'étage de sortie d'un bus numérique classique; la figure 2 représente un mode de réalisation d'étage de sortie de bus numérique selon la présente invention; et la figure 3 représente un détail de réalisation du circuit de la figure 2. Dans la figure 2, les parties communes au circuit déjà illustré en figure 1 sont désignées par les mêmes référencs, en particulier les données BO à B(N-1), les inverseurs IO à I(N-1) et les sorties SO à S(N-1) Les données BO à B(N-1) sont simul- taéent disponibles à la sortie d'un étage de mémorisation intermédiaire ou registre non représenté et doivent être transmi- ses aux sorties SO à S(N-1) au rythme d'une horloge CLK. Selon la présente invention, chacune des données B O à B(N-1) est transmise à l'inverseur corresponxant I O à I(N-1) avec un certain retard produit par un circuit de retard t Dans ce but, chacune des données B O à B(N-1) est envoyée à l'entrée D d'une bascule de type D, DO à D(N-1), dont la sortie Q* est envoyée à un inverseur IO à I(N-1) Le signal CLK est directement appliqué à l'entrée d'horloge CK de la bascule DO Un premier moyen de retard t est inséré entre le signal d'horloge CLK et l'entrée CK de la bascule D 1; un deuxième moyen de retard t est en série avec le premier moyen de retard t pour retarder de 2 t l'application du signal d'horloge CLK vers l'entrée CK de la bascule D 2, et ainsi de suite, de sorte que l'application du signal d'horloge CLK à l'entrée CK de la bascule D(N-1) est retardée de (N-1)t. Les données étant décalées au rythme de l'horloge CLK et étant susceptibles de changer à ce rythme, il convient que la durée des N retards t soit inférieure à une période d'horloge, par exemple de l'ordre de la demi-période d'horloge pour tenir compte du temps de rexnouvellaement des données elles-mêmes En outre, chaque intervalle de temps t doit être choisi supérieur au temps de transition d'un inverseur I, indiqué précdernent à titre d'exemple cormme étant de l'ordre de 4 ns. Pour une bonne utilisation des données à l'autre extré- mité du bus qui doit être reliée aux sorties SO à S(N-1), on peut envoyer une impulsion de validation EN indiquant que toutes les sorties SO à S(N1) ont été mises à jour Ccmme cela est indiqué en figure 2, oette impulsion de validation EN peut orrespoxdre au signal retardé de N intervalles de retard t. Le circuit décrit précédemment est particulièrament simple à réaliser En effet, étant donné la brève durée des retards t, chacun des moyens de retard peut par exemple carpren- dre une paire d'inverseurs en série, les dimensions de canal des transistor MDS constituant l'un au moins de oes inverseurs étant choisies pour obtenir la valeur de retard souhaitée. Bien entendu, la présente invention est susoeptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront à l'hamime de l'art En particulier, on pourra adjoindre au circuit selon la présente invention, diverses variantes de réalisation connues en elles-mnmes. Par exemple, la figure 3 illustre le fait que l'on peut insérer entre chacune des bascules Di et chacun des inverseurs Ii un circuit fournissant deux signaux d'horloge ornplémenteaires à phases non-reouvrantes constitué d'une bascule RS, R Si. L'inverseur Ii est classiquement constitué d'un tran- sistor MDS à canal P 11 en série avec un transistor M O S à canal N 12 entre une alimentation haute VDD et une alimentation basse VSS, la sortie Si étant prise au point de raccordement de oes deux transistors La bascule RS peut être constituée de deux portes NON ET 13 et 14, la porte ET 13 reoevant sur sa première entrée la sortie Q* de la bascule de type D, Di, et la porte ET 14 la sortie Q de cette bascule La deuxière entrée de la porte ET 14 reçoit la sortie de la porte ET 13 et la deuxième entrée de la porte ET 13 reçoit la sortie de la porte ET 14 par l'intermné- diaire de deux inverseurs en série 15 et 16 La sortie de la porte ET 13 oenpnde la grille du transistor MOS à canal P 11 et le point de raccordement des inverseurs 15 et 16 o Emnae la grille du transistor M O S à canal N 12 Canoe cela est connu, on obtient ainsi des signaux de acnmarnde de grille pour les transis- tors MS 11 et 12 qui sont des signaux à la même fréquere que les signaux aux sorties Q et Q* de la bascule Di, c'est-à-dire à la fréquence du signal d'horloge CLK, mais ces signaux sont à phases non-recouvrantes, c'est-à-dire qu'il existe un temps mort entre les phases o chacun de ces signaux est positif. REVENDICATIONS 1 Procdé de corane d'un bus à N conducteurs en sortie d'un circuit intégré, au rythme d'une horloge de crarnade (CLK), caractérisé en ce qu'il consiste à: fournir les N données sur N étages de mémorisation intermédiaire pendant une première durée inférieure à la période d' horloge, et transmettre chaque donnée à un étage amplificateur de sortie avec un décalage temporel déterminé par rapport à la doniée de rang adjaoent, chaque décalage temporel étant supérieur à la durée de commutation d'un étage de sortie, et la somme des N-1 des décalages temporels étant inférieure à ladite première durée. 2 Circuit de commande de l'étage de sortie d'un bus numérique à N conducteurs, sur un circuit intégré, au rythme d'une horloge de commande (CLK), comprenant N étages amplifica- teurs de sortie (I O à I(N-1)), caractérisé en oe qu'il comprend: une bascule D (DO à D(N-1)) à l'entrée de chaque amplificateur, la sortie de oette bascule étant connectée à l'en- trée d'un amplificateur, l'entrée D de chaque bascule recevant la donnée correspoxnante, et un moyen de retard (t) cornnecté entre les entrées d'horloge (CK) de deux bascules de rang adjacent, de sorte que la première bascule (DO) reçoit sur son entrée d'horloge un signal d'horloge CLK et la dernière bascule regoit ce signal d'horloge décalé de N-1 durées des moyens de retard, la durée de chaque moyen de retard étant supérieure à la durée de commutation d'un étage de sortie, et la somme des N-1 durées de retard étant inférieure à la période d'horloge. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de retard est constitué de deux inverseurs en série, l'un au moins de ces inverseurs étant prévu pour fournir une durée de retard prédéterminée. 4 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étages de sortie sont des inverseurs et en ce que la sortie de chaque bascule D est fournie pour comaxnd er l'inverseur correspondxxant par l'intermédiaire d'un circuit (R Si) de giéera- tion de signaux de coetndre complémentaires à phases non- reoouvrantes. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en oe qu'il comprernd en outre un Nième moyen de retard en série avec les précédents pour fournir un signal de validation des sorties (EN).