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Dokumentenidentifikation DE10157786B4 10.11.2005
Titel Verarbeitung von digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen
Anmelder Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Naven, Finbar, Cheadle Hume, Cheshire, GB;
Sou, Antony, Whitefield, Manchester, GB;
Rashman, Wayne Eric, Prestwhich, Manchester, GB
Vertreter W. Seeger und Kollegen, 81369 München
DE-Anmeldedatum 27.11.2001
DE-Aktenzeichen 10157786
Offenlegungstag 18.07.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
Free division/divided out on the grounds of lack of unity 10164837.5
IPC-Hauptklasse H03K 5/135
IPC-Nebenklasse H04L 7/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft das Verarbeiten von digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen und, im besonderen, aber nicht ausschließlich, das Verarbeiten von digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen, um Takt- und/oder Datensignale aus empfangenen Hochgeschwindigkeitssignalen zurückzugewinnen.

Die Zurückgewinnung eines Taktsignals aus einem seriellen Datenstrom erfordert das Verriegeln (Abtasten) von Daten sowohl an den ansteigenden als auch an den abfallenden Taktflanken, wobei die Datenabtastwerte dann verarbeitet werden, um ein zurückgewonnenes Taktsignal zu erzeugen.

Wenn die Frequenz des zurückgewonnenen Taktsignals (Taktfrequenz) hoch ist und an die maximale Operationsgeschwindigkeit der Schaltungselemente grenzt, die die Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung bilden, ergeben sich, wie folgt, verschiedene Konstruktionsprobleme.

Ein Problem ist, dass die Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung Signale erfordern, die sich zu gewissen, wohldefinierten Momenten verändern. Es kann erforderlich sein, den Moment, zu dem sich ein Steuersignal wie etwa ein Rücksetzsignal verändert, mit einer Genauigkeit von einem halben Taktzyklus oder weniger zu steuern. Eine Standardrücksetzschaltung, deren Einsatz in solch einer Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung zuvor in Betracht gezogen wurde, ist aus zwei Master-Slave-Verriegelungen gebildet. Es ist jedoch herausgefunden worden, daß es bei solch einer zuvor in Betracht gezogenen Rücksetzschaltung bei Frequenzen, die an die Grenze der Technik stoßen, nicht möglich ist zu garantieren, in welcher Hälfte des Taktzyklus ein Rücksetzsignal, das durch die Rücksetzschaltung erzeugt wird, von einem logischen Zustand in den anderen umgeschaltet wird. Dieses Problem ergibt sich deshalb, weil die Schaltzeit einer Master-Slave-Verriegelung auf Grund von Herstellungs- oder Verarbeitungstoleranzen, Spannungsspielräumen und Temperaturabweichungen (der sogenannten PVT-Abweichung) variiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Signalerzeugungsschaltungsanordnung vorgesehen, die umfaßt: ein erstes getaktetes Element, das zum Empfangen eines Taktsignals und eines ersten synchronisierten Signals, das seinen logischen Zustand synchron bezüglich des Taktsignals verändert, verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des ersten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines zweiten synchronisierten Signals, das durch dieses erzeugt wird, zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des zweiten synchronisierten Signals erfolgt; und ein zweites getaktetes Element, das zum Empfangen des Taktsignals und des zweiten synchronisierten Signals verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des zweiten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines dritten synchronisierten Signals, das durch dieses erzeugt wird, zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des dritten synchronisierten Signals erfolgt; bei der dann, wenn das Taktsignal einen ersten logischen Zustand hat, das erste getaktete Element den nichtansprechbaren Zustand hat und das zweite getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat, und wenn das Taktsignal einen zweiten logischen Zustand hat, das erste getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat und das zweite getaktete Element den nichtansprechbaren Zustand hat.

In solch einer Signalerzeugungsschaltungsanordnung tritt die Zustandsveränderung des dritten synchronisierten Signals garantiert immer in einem Teil eines Taktzyklus auf, ungeachtet von PVT-Abweichungen. Zum Beispiel ist es möglich zu garantieren, daß das dritte synchronisierte Signal seinen logischen Zustand immer in der ersten Hälfte des Taktzyklus verändern wird. Diese Garantie ist auch dann möglich, wenn bei dem ersten synchronisierten Signal nicht garantiert werden kann, daß eine Zustandsveränderung in einer besonderen Hälfte eines Zyklus erfolgt, weil zum Beispiel bei hohen Frequenzen und bei PVT-Abweichung ein Master/Slave- oder Vollverriegelungselement, das zum Erzeugen des ersten synchronisierten Signals verwendet wird, eine Schaltzeit, die auf jeder Seite abweichen kann, von 50 % der Taktperiode hat.

In einer Ausführungsform ist jedes der ersten und zweiten getakteten Elemente ein transparentes oder Halbverriegelungselement, zum Beispiel eine transparente pegelempfindliche Verriegelung. Solch ein transparentes oder Halbverriegelungselement hat eine kürzere Schaltzeit als ein Master/Slave- oder Vollverriegelungselement, so daß es selbst bei sehr hohen Frequenzen noch möglich ist zu garantieren, daß die Schaltzeit des transparenten oder Halbverriegelungselementes kleiner als ein halber Taktzyklus sein wird.

Wenn ein getaktetes Element, das das erste synchronisierte Signal erzeugt, schnell nach einer Arbeitsflanke des Taktsignals (z. B. nach einer ansteigenden Flanke) umschaltet, kann die Zustandsveränderung des ersten Synchronisationssignals in dem ersten halben Zyklus nach der Arbeitsflanke auftreten. In diesem Fall ist das erste getaktete Element jedoch in dem nichtansprechbaren Zustand, so daß bis zu dem zweiten halben Zyklus nach der Arbeitsflanke keine Veränderung des zweiten synchronisierten Signals auftritt. In jenem zweiten halben Zyklus ist das zweite getaktete Element in dem nichtansprechbaren Zustand, so daß bis zu dem dritten halben Zyklus im Anschluß an die Arbeitsflanke keine Veränderung des dritten synchronisierten Signals auftritt.

Wenn sich andererseits das erste synchronisierte Signal bis zu dem zweiten halben Zyklus im Anschluß an die Arbeitsflanke nicht verändert (da die Schaltzeit des getakteten Elementes, welches es hervorbringt, langsam ist), ist das erste getaktete Element schon in dem ansprechbaren Zustand, wenn die Veränderung auftritt. In diesem Fall tritt die Zustandsveränderung des zweiten synchronisierten Signals in dem zweiten halben Zyklus nach der Arbeitsflanke auf, mit dem Resultat, daß dann, wie in dem schnellen Fall, das dritte synchronisierte Signal den Zustand in dem dritten halben Zyklus nach der Arbeitsflanke verändert.

In einer anderen Ausführungsform umfaßt die Signalerzeugungsschaltungsanordnung ferner ein drittes getaktetes Element, das zum Empfangen des Taktsignals und des dritten synchronisierten Signals verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des dritten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines vierten synchronisierten Signals, das durch dieses erzeugt wird, zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des vierten synchronisierten Signals erfolgt; welches dritte getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat, wenn das Taktsignal den zweiten logischen Zustand hat, und den nichtansprechbaren Zustand hat, wenn das Taktsignal den ersten logischen Zustand hat.

In dieser Ausführungsform kann garantiert werden, daß die Veränderung des vierten synchronisierten Signals in dem vierten halben Zyklus im Anschluß an die Arbeitsflanke auftritt. Das dritte getaktete Element ist vorzugsweise ein transparentes oder Halbverriegelungselement.

Als Beispiel wird nun Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:

1 ein Beispiel für eine zuvor in Betracht gezogene Signalerzeugungsschaltungsanordnung zur Verwendung in einer Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung zeigt;

2 ein Zeitlagendiagramm ist, das Wellenformen zeigt, die in der Schaltungsanordnung von 1 erzeugt werden, wenn sie in Gebrauch ist;

3 eine Signalerzeugungsschaltungsanordnung zeigt, die einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpert;

4 und 5 Zeitlagendiagramme sind, die Wellenformen zeigen, die in der Schaltungsanordnung von 3 erzeugt werden, wenn sie in Gebrauch ist;

Die zuvor in Betracht gezogene Signalerzeugungsschaltungsanordnung 10, die in 1 gezeigt ist, umfaßt ein erstes Verriegelungselement 12 und ein zweites Verriegelungselement 14. Jedes der Verriegelungselemente 12 und 14 ist zum Beispiel ein bei positiver Flanke getriggertes Master/Slave-D-Typ-Verriegelungselement.

Jedes der Verriegelungselemente 12 und 14 hat einen Takteingang C, der verbunden ist, um ein Taktsignal CLK zu empfangen. Jedes Verriegelungselement 12 und 14 hat auch einen Rücksetzeingang R, der verbunden ist, um ein L-aktives asynchrones Rücksetzsignal ARST zu empfangen. Das Rücksetzsignal ARST ist bezüglich des Taktsignals CLK asynchron. Das erste Verriegelungselement 12 hat einen Dateneingang D, der verbunden ist, um auf dem logischen Pegel H (logische 1) zu sein. Das zweite Verriegelungselement 14 hat einen Dateneingang D, der mit einem Datenausgang Q des ersten Verriegelungselementes 12 verbunden ist, um von ihm ein erstes getaktetes Rücksetzsignal RCK1 zu empfangen. Ein zweites getaktetes Rücksetzsignal RCK2 wird an einem Datenausgang Q des zweiten Verriegelungselementes 14 erzeugt.

Das zweite getaktete Rücksetzsignal RCK2 wird zum Beispiel als Rücksetzsignal zum Zurücksetzen einer Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung verwendet, die Freigabesignale zum Bewirken des Abtastens von Daten eines ankommenden seriellen Datenstroms erzeugt. In solch einer Schaltungsanordnung muß das Entfernen des Rücksetzsignals bezüglich des Taktsignals CLK akkurat gesteuert werden.

Unter Bezugnahme auf 2 wird nun die Operation der Signalerzeugungsschaltungsanordnung von 1 beschrieben. In 2 wird angenommen, daß das asynchrone Rücksetzsignal ARST anfangs auf dem logischen Zustand L (aktiv) ist und dann entfernt wird. Da das ARST-Signal ein asynchrones Signal ist, kann es an jedem Punkt während eines Zyklus des Taktsignals CLK entfernt werden. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wird das ARST-Signal in einem beliebigen Moment im Taktzyklus 0 entfernt. Bei der ersten ansteigenden Flanke R1 im Anschluß an die Entfernung des ARST-Signals wird der Zustand H am D-Eingang des ersten Verriegelungselementes 12 unmittelbar vor der ansteigenden Flanke R1 bei der ansteigenden Flanke R1 verriegelt und von dem Q-Ausgang des ersten Verriegelungselementes 12 ausgegeben. Das erste getaktete Rücksetzsignal RCK1 verändert sich deshalb während des Zyklus 1 von dem Zustand L auf den Zustand H. Der neue Zustand H am D-Eingang des zweiten Verriegelungselementes 14 gerade vor der nächsten ansteigenden Flanke R2 wird bei jener ansteigenden Flanke R2 durch das zweite Verriegelungselement 14 verriegelt. Der resultierende verriegelte Zustand H erscheint am Q-Ausgang des zweiten Verriegelungselementes 14 später während des Zyklus 2 und sieht das zweite getaktete Rücksetzsignal RCK2 vor. Als Reaktion auf das Entfernen des ARST-Signals im Zyklus 0 verändert sich daher das zweite getaktete Rücksetzsignal RCK2 von dem Zustand L auf den Zustand H zu einer Zeit während des Zyklus 2, die mit dem Taktsignal CLK synchron ist.

Übrigens ist der Grund zum Einsatz zweier seriell verbundener Verriegelungselemente 12 und 14 in der Signalerzeugungsschaltungsanordnung 10 von 1 wie folgt. Falls nur das erste Verriegelungselement 12 vorgesehen würde, um das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung zu erzeugen (d. h., das Ausgangssignal wäre das Signal RCK1 anstelle des Signals RCK2), könnte es möglich sein, daß das Signal ARST vor einer vorbestimmten minimalen Aufbauzeit des ersten Verriegelungselementes 12 vor der nächsten ansteigenden Flanke (z. B. R1 in 2) entfernt wird. In diesem Fall kann das Signal RCK1 einen sogenannten metastabilen Zustand annehmen, bei dem es zwischen den Zuständen L und H bleibt oder zwei entgegengesetzte Zustandsveränderungen im Anschluß an die ansteigende Taktflanke erlebt. Indem das zweite Verriegelungselement 14 vorgesehen wird, um das Signal RCK1 gerade vor der folgenden ansteigenden Flanke zu verriegeln, ist die Wahrscheinlichkeit extrem hoch, daß das Signal RCK2 ein unverfälschtes Signal sein wird, selbst wenn der minimalen Aufbauzeit des ersten Verriegelungselementes 12 nicht entsprochen wird.

Bei Frequenzen, die sich der Grenze der Schaltungstechnik nähern, die zur Konstruktion der Signalerzeugungsschaltungsanordnung 10 zum Einsatz kommt, muß damit gerechnet werden, daß die Schaltzeit von jedem der Verriegelungselemente 12 und 14 dicht bei einer Hälfte einer Taktzyklusperiode liegt oder diese überschreiten kann. Dies bedeutet, daß es in 2 nicht möglich ist zu garantieren, in welcher Hälfte des Zyklus 2 sich das Signal RCK2 von dem Zustand L auf den Zustand H verändern wird, in Anbetracht von allen möglichen PVT- und anderen Abweichungen. Es gibt jedoch einige Anwendungen, bei denen es von entscheidender Bedeutung ist, garantieren zu können, in welchem halben Zyklus das Signal RCK2 den Zustand verändern wird. Solche Anwendungen enthalten eine Taktrückgewinnungsschaltungsanordnung.

Eine verbesserte Signalerzeugungsschaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. In 3 sind Komponenten der Schaltungsanordnung 20, die dieselben wie die Komponenten der Signalerzeugungsschaltungsanordnung 10 von 1 sind oder diesen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen.

In 3 sind die ersten und zweiten Verriegelungselemente 12 und 14 vorhanden und so verbunden, wie es zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, um eine Eingangsschaltung 10 zu bilden. Das zweite getaktete Rücksetzsignal RCK2 wird verwendet, um ein erstes synchronisiertes Signal S1 vorzusehen. Die Schaltungsanordnung von 3 umfaßt ferner ein drittes Verriegelungselement 22 und ein viertes Verriegelungselement 24. Die dritten und vierten Verriegelungselemente 22 und 24 sind Halb- (oder transparente) Verriegelungselemente, die jeweils einen Dateneingang D und einen Datenausgang Q haben.

Das dritte Verriegelungselement 22 hat einen L-aktiven Takteingang CL, während das vierte Verriegelungselement 24 einen H-aktiven Takteingang CH hat. Somit hat das dritte Verriegelungselement 22 einen ansprechbaren (offenen) Zustand, wenn sein Takteingang CL den L-Zustand hat. In diesem ansprechbaren Zustand verändert der Datenausgang Q den Zustand als Reaktion auf Zustandsveränderungen des Dateneingangs D. Wenn der CL-Eingang den H-Zustand hat, ist das dritte Verriegelungselement 22 in einem nichtansprechbaren (geschlossenen) Zustand, bei dem der Datenausgang Q den Zustand als Reaktion auf Zustandsveränderungen am Dateneingang D nicht verändert.

Das vierte Verriegelungselement 24 hat andererseits den ansprechbaren (offenen) Zustand, wenn sein Takteingang CH den H-Zustand hat, und sonst den nichtansprechbaren (geschlossenen) Zustand.

Der Dateneingang D des dritten Verriegelungselementes 22 ist mit dem Datenausgang Q des zweiten Verriegelungselementes 14 verbunden, um von ihm das erste synchronisierte Signal S1 (das zweite getaktete Rücksetzsignal RCK2) zu empfangen. Der Dateneingang D des vierten Verriegelungselementes 24 ist mit dem Datenausgang Q des dritten Verriegelungselementes 22 verbunden, um von ihm ein zweites synchronisiertes Signal S2 zu empfangen. Ein drittes synchronisiertes Signal S3 wird am Datenausgang Q des vierten Verriegelungselementes 24 erzeugt. Die CL- und CH-Takteingänge der Verriegelungselemente 22 und 24 sind zum Empfangen des Taktsignals CLK verbunden.

Unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird nun die Operation der Signalerzeugungsschaltungsanordnung 20 von 3 beschrieben. 4 betrifft den Fall, bei dem die Schaltungsanordnung (im besonderen die ersten und zweiten Verriegelungselemente 12 und 14 der Eingangsschaltung 10) auf Grund von Verarbeitungstoleranzen, Spannungsspielräumen und Temperaturabweichungen (PVT-Abweichungen) schnelle Schaltzeiten hat. 5 betrifft den Fall, bei dem die Signalerzeugungsschaltungsanordnung 20 aus PVT-Gründen langsame Schaltzeiten hat.

Sowohl in 4 als auch in 5 wird angenommen, daß das asynchrone Rücksetzsignal ARST während eines Taktzyklus 0 des Taktsignals CLK entfernt wird. Wie in der Schaltungsanordnung von 1 verändern sich die Signale RCK1 und S1 (RCK2) während der Taktzyklen 1 bzw. 2 von dem L- auf den H-Zustand. In dem schnellen Fall (4) ist ersichtlich, daß sich das Signal S1 eine Zeit tearly vor der abfallenden Flanke F2 im Zyklus 2 auf den H-Zustand verändert. wenn die Frequenz des Taktsignals CLK zum Beispiel 622 MHz beträgt, kann tearly 0,36 ns ausmachen. So erfolgt in dem schnellen Fall die Veränderung des Signals S1 bequem in der ersten Hälfte des Taktzyklus 2.

Andererseits ist in dem langsamen Fall (5) ersichtlich, daß die längeren Schaltzeiten bedeuten, daß sich das Signal S1 erst eine Zeit dlate nach der abfallenden Flanke F2 in dem Taktzyklus 2 von dem L- auf den H-Zustand verändert. Zum Beispiel kann dlate 0,03 ns betragen, wenn sich die Taktfrequenz auf 622 MHz beläuft. So erfolgt die Zustandsveränderung von S1 in diesem Fall in der zweiten Hälfte des Taktzyklus 2.

In dem Fall, wenn sich S1 in der ersten Hälfte des Taktzyklus 2 auf den H-Zustand verändert (d. h., in dem schnellen Fall von 4), breitet sich jene Zustandsveränderung nicht durch das dritte Verriegelungselement 22 aus, das bis zu der abfallenden Flanke F2 in dem nichtansprechbaren Zustand bleibt. Dies bedeutet, daß sich das zweite synchronisierte Signal S2 erst kurze Zeit thl3 nach der abfallenden Flanke F2 von dem L- auf den H-Zustand verändert, welche kurze Zeit thl3 der Schaltzeit des dritten Verriegelungselementes 22 entspricht. Jene Veränderung von S2 breitet sich jedoch nicht unmittelbar durch das vierte Verriegelungselement 24 aus, da jenes Verriegelungselement bis zu der ansteigenden Flanke R3 zu Beginn des Taktzyklus 3 in dem nichtansprechbaren Zustand ist. So verändert sich das Signal S3 erst kurze Zeit thl4 nach der ansteigenden Flanke R3 von dem L- auf den H-Zustand, wobei jene kurze Zeit thl4 der Schaltzeit des vierten Verriegelungselementes 24 entspricht. Da die Schaltzeit thl4 des vierten Verriegelungselementes 24 klein ist, im Vergleich zu den Schaltzeiten tfl1, tfl2 der ersten und zweiten Verriegelungselemente 12 und 14, kann garantiert werden, daß das Signal S3 den Zustand in der ersten Hälfte des Taktzyklus 3 verändert. Zum Beispiel kann in dem schnellen Fall (4) die Zustandsveränderung von S3 eine Zeit tfast wie etwa 0,41 ns vor der abfallenden Flanke F3 des Taktzyklus 3 erfolgen, wenn die Taktfrequenz 622 MHz beträgt.

In dem langsamen Fall, bei dem sich das Signal S1 nach der abfallenden Flanke F2 im Taktzyklus 2 verändert, breitet sich jene Veränderung während der zweiten Hälfte des Taktzyklus 2 sofort durch das dritte Verriegelungselement 22 aus, da das Verriegelungselement 22 zu dieser Zeit in dem ansprechbaren Zustand ist. So verändert sich das Signal S2 während der zweiten Hälfte des Taktzyklus 2 von dem L- auf den H-Zustand. Zu dieser Zeit ist das vierte Verriegelungselement 24 jedoch noch in dem nichtansprechbaren Zustand, so daß sich das Signal S3 von seinem Anfangszustand L nicht verändert. Die Veränderung des Signals S3 von dem L- auf den H-Zustand erfolgt erst nach der ansteigenden Flanke R3, wenn das vierte Verriegelungselement 24 in den ansprechbaren Zustand eintritt. Die Verzögerung der Zustandsveränderung des Signals S3 nach der ansteigenden Flanke R3 wird durch die Schaltzeit thl4 des vierten Verriegelungselementes 24 bestimmt. Selbst in dem langsamsten Fall, wie in 5 gezeigt, ist jene Schaltzeit thl4 niedrig genug, um zu garantieren, daß die Zustandsveränderung innerhalb der ersten Hälfte des Taktzyklus 3 auftritt, d. h., eine Zeit tslow vor der abfallenden Flanke F3. Zum Beispiel beträgt tslow 0,11 ns, wenn die Taktfrequenz 622 MHz ausmacht.

Daher ermöglicht es die Schaltungsanordnung von 3, daß das Signal S3 am Ausgang der Signalerzeugungsschaltungsanordnung den Zustand garantiert innerhalb der ersten Hälfte eines Taktzyklus verändert, ungeachtet von Schaltzeitabweichungen der Verriegelungselemente auf Grund von PVT- und anderen Abweichungen.

In der Schaltungsanordnung von 3 soll garantiert sein, daß die Zustandsveränderung des Endausgangssignals (S3) der Signalerzeugungsschaltungsanordnung den Zustand innerhalb der ersten Hälfte eines Taktzyklus verändert. Falls andererseits garantiert sein soll, daß die Zustandsveränderung in der zweiten Hälfte eines Taktzyklus erfolgt, kann ein weiteres Verriegelungselement nach den dritten und vierten Verriegelungselementen 22 und 24 verbunden werden, um ein viertes synchronisiertes Signal zu erzeugen, welches weitere Verriegelungselement einen L-aktiven Takteingang CL hat.

Ähnlich erfolgen in der Schaltungsanordnung von 3 alle Zustandsveränderungen von L auf H, aber dies ist nicht unbedingt erforderlich. Beliebige Zustandsveränderungen können bei jedem der Signale RCK1 und S1 bis S3 bewirkt werden. Ferner ist es in der Eingangsschaltung 10 nicht unbedingt erforderlich, das zweite Verriegelungselement 14 in allen Fällen vorzusehen. Falls das erste Verriegelungselement 12 eine Schaltungsanordnung zum Minimieren oder Eliminieren irgendeines metastabilen Zustandes an seinem Ausgang RCK1 hat, kann jener Ausgang direkt mit dem D-Eingang des dritten Verriegelungselementes 22 verbunden werden und kann das zweite Verriegelungselement 14 weggelassen werden.

Anstelle der Halbverriegelungselemente kann irgendein geeignetes getaktetes Element verwendet werden, das eine Schaltzeit hat, die garantiert schnell genug ist, um eine Veränderung des synchronisierten Signals, das es erzeugt, innerhalb des geforderten Teils eines Taktzyklus zu bewirken, wie zum Beispiel eine Schaltzeit, die unter einem halben Zyklus liegt.


Anspruch[de]
  1. Signalerzeugungsschaltungsanordnung mit:

    einem ersten getakteten Element, das zum Empfangen eines Taktsignals und eines ersten synchronisierten Signals, das seinen logischen Zustand synchron bezüglich des Taktsignals verändert, verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des ersten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines zweiten synchronisierten Signals, das durch dieses Element erzeugt wird, zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des zweiten synchronisierten Signals erfolgt; und

    einem zweiten getakteten Element, das zum Empfangen des Taktsignals und des zweiten synchronisierten Signals verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des zweiten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines dritten synchronisierten Signals, das durch dieses Element erzeugt wird, zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des dritten synchronisierten Signals erfolgt;

    bei der dann, wenn das Taktsignal einen ersten logischen Zustand hat, das erste getaktete Element den nichtansprechbaren Zustand hat und das zweite getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat, und wenn das Taktsignal einen zweiten logischen Zustand hat, das erste getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat und das zweite getaktete Element den nichtansprechbaren Zustand hat.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der das Taktsignal alternierende erste und zweite Taktflanken hat und sich bei jeder ersten Taktflanke von dem zweiten logischen Zustand in den ersten logischen Zustand verändert und sich bei jeder zweiten Taktflanke von dem ersten logischen Zustand in den zweiten logischen Zustand verändert und eine Schaltzeit des ersten getakteten Elementes kleiner als ein Intervall zwischen jeder zweiten Taktflanke und der folgenden ersten Taktflanke ist und eine Schaltzeit des zweiten getakteten Elementes kleiner als ein Intervall zwischen jeder ersten Taktflanke und seiner folgenden zweiten Taktflanke ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der jedes der ersten und zweiten getakteten Elemente ein transparentes oder Halbverriegelungselement ist.
  4. Schaltungsanordnung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der die Zustandsveränderung des ersten synchronisierten Signals zwischen einer ersten Taktflanke und seiner folgenden zweiten Taktflanke oder zwischen einer zweiten Taktflanke und seiner folgenden ersten Taktflanke auftreten darf.
  5. Schaltungsanordnung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, ferner mit einer Eingangsschaltung, die zum Empfangen des Taktsignals und eines Eingangssignals verbunden ist, das seinen logischen Zustand asynchron bezüglich des Taktsignals verändern darf, und im Anschluß an die Zustandsveränderung des Eingangssignals betriebsfähig ist, um die Zustandsveränderung des ersten synchronisierten Signals synchron bezüglich des Taktsignals zu bewirken.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der das erste synchronisierte Signal durch ein weiteres getaktetes Element in der Eingangsschaltung erzeugt wird und eine Schaltzeit des weiteren getakteten Elementes größer als jene von jedem der ersten und zweiten getakteten Elemente ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der die Schaltzeit von dem weiteren getakteten Element größer als eines oder jedes der Intervalle sein darf.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei der das weitere getaktete Element ein Master/Slave- oder Vollverriegelungselement ist.
  9. Schaltungsanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, bei der das weitere getaktete Element einen Rücksetzeingang hat, auf den das Eingangssignal angewendet wird, einen Dateneingang, auf den ein Signal mit einem vorbestimmten logischen Zustand angewendet wird, und einen Datenausgang, an dem das erste synchronisierte Signal erzeugt wird, wodurch die Zustandsveränderung des ersten synchronisierten Signals auftritt, nachdem das weitere getaktete Element durch die Zustandsveränderung des Eingangssignals von einem Rücksetzzustand befreit wird.
  10. Schaltungsanordnung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, ferner mit einem dritten getakteten Element, das zum Empfangen des Taktsignals und des dritten synchronisierten Signals verbunden ist und durch das Taktsignal umschaltbar ist zwischen einem ansprechbaren Zustand, bei dem das Element als Reaktion auf die Zustandsveränderung des dritten synchronisierten Signals betriebsfähig ist, um einen logischen Zustand eines durch dieses Element erzeugten vierten synchronisierten Signals zu verändern, und einem nichtansprechbaren Zustand, bei dem keine Zustandsveränderung des vierten synchronisierten Signals auftritt;

    welches dritte getaktete Element den ansprechbaren Zustand hat, wenn das Taktsignal den zweiten logischen Zustand hat, und den nichtansprechbaren Zustand hat, wenn das Taktsignal den ersten logischen Zustand hat.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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