具有方向性的信号驱动电路和信号驱动级联电路的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术。

背景技术：

2.芯片内部有比较多的信号需要经过较长距离的路径传输。比较常见的长距离的信号有：芯片控制信号；单端、差分的芯片内部时钟信号；多比特(bit)宽度的数据、地址总线信号等。
3.芯片控制信号包括模块使能(enable，power up或power down)信号，复位(reset)信号等。
4.多bit宽度的数据、地址总线信号，当前常见的bit宽度有8bit、16bit、32bit、64bit、128bit宽度等，用于芯片模块间的数据、地址传递。
5.知识产权模块电路(一般简称为ip核)是可以多次、重复利用的电路模块。ip核电路可以放置于芯片不同的位置。那么，ip核电路与芯片其他模块的时钟信号，数据、地址总线等，可能来自(或者去向)ip核电路的不同方向，芯片内部可以用东、南、西、北方向来表示。
6.图1示出了中国专利文献202010563940.7的原理，图2示出了美国专利文献us20040133750a1的原理，二者是比较接近本发明的现有技术，后文将中国专利文献202010563940.7称为现有技术一，美国专利文献us20040133750a1称为现有技术二。

技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有方向选择特性、结构简单且具有锁存功能的信号驱动电路。
8.本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，具有方向性的信号驱动电路，包括下述部分：
9.设置于e方向连接点和第一参考点之间的第三开关；
10.设置于n方向连接点和第一参考点之间的第五开关；
11.设置于w方向连接点和第一参考点之间的第一开关；
12.设置于w方向连接点和第二参考点之间的第二开关；
13.设置于s方向连接点和第二参考点之间的第六开关；
14.设置于e方向连接点和第二参考点之间的第四开关；
15.具有使能控制功能的第一反相器，其输入端接第二参考点，输出端接第一参考点；
16.具有使能控制功能的第二反相器，其输入端接第一参考点，输出端接第二参考点。
17.进一步的，还包括一个设置于第一参考点和第二参考点之间的中央开关管。
18.本发明还提供一种信号驱动级联电路，由m
×
n个信号驱动电路按正交排列而成，m和n均为自然数，所述信号驱动电路包括下述部分：
19.设置于e方向连接点和第一参考点之间的第三开关；
20.设置于n方向连接点和第一参考点之间的第五开关；
21.设置于w方向连接点和第一参考点之间的第一开关；
22.设置于w方向连接点和第二参考点之间的第二开关；
23.设置于s方向连接点和第二参考点之间的第六开关；
24.设置于e方向连接点和第二参考点之间的第四开关；
25.具有使能控制功能的第一反相器，其输入端接第二参考点，输出端接第一参考点；
26.具有使能控制功能的第二反相器，其输入端接第一参考点，输出端接第二参考点；
27.同一行中，相邻两个信号驱动电路通过w方向连接点和e方向连接点连接；
28.同一列中，相邻两个信号驱动电路通过s方向连接点和n方向连接点连接。
29.所述信号驱动电路还包括一个设置于第一参考点和第二参考点之间的中央开关管。
30.本发明适用于增强芯片内部模块间长距离信号的驱动能力，可以解决长走线传输导致的信号质量问题，还可以通过使能控制信号控制信号的方向，灵活的实现具有方向性的信号驱动。本发明电路还可以实现一个方向输入，多个方向输出的功能。采用本发明技术，无需改动芯片内部的ip核本身即可实现灵活的互联。
31.现有技术一需要4个方向驱动器组合，才能形成e(东)、s(南)、w(西)、n(北)的方向选择；本发明电路只需要1个方向驱动器，即可完成东、南、西、北的方向选择，因此，本发明电路更加简单。同时，本发明电路具有方向性选通、增强信号驱动能力、数据锁存三个功能，现有技术一只有方向性选通、增强信号驱动能力二个功能，不具备数据锁存功能。
32.现有技术二是通过4个复接器(350)的数据选择来实现东、南、西、北的方向选择，本发明仅仅通过开关的组合即可实现东、南、西、北的方向选择，同时具备现有技术二所欠缺的数据锁存功能。
33.总之，相对于现有技术，本发明的电路更加简单，使用的晶体管更少，具有面积更小、功耗更小的优点。
附图说明
34.图1是现有技术一的原理图。
35.图2是现有技术二的原理图。
36.图3是本发明实施例1的电路图。
37.图4是本发明实施例2的电路图。
38.图5是本发明的级联电路图。
具体实施方式
39.本发明中，e、s、w、n分别指东、南、西、北。
40.实施例1：参见图3。
41.本实施例采用6个带使能控制的开关(第一开关101～第六开关106)和2个带使能控制的反相器(第一反相器107和第二反相器108)组成。
42.6个开关分别由控制信号sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6进行使能控制。
43.2个反相器分别由控制信号en1、en2实现使能和关闭电路功能。
44.对于使用1个本发明的具有方向性的信号驱动电路，各自的控制信号sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、en1、en2，既可以独立控制，也可以将多个控制信号直接串接，或者通过反相进行信号耦合起来，降低控制电路的复杂性。
45.对于2个或2个以上信号驱动电路级联构成的级联电路，各信号驱动电路的控制信号sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、en1、en2既可以独立控制，也可以将多个控制信号直接串接，或者通过反相进行信号耦合起来，降低控制电路的复杂性。
46.根据本发明电路提供的三种模式：方向性选通模式、增强信号驱动能力模式、数据锁存模式。可以得到表1、表2、表3的信号方向控制表。
47.本实施例中，开关控制信号为1时开关导通，控制信号为0时开关断开，反相器控制信号为1时反相器使能，控制信号为0时反相器关闭，控制信号为x时表示不关注该控制信号，该控制信号为1为0对功能无影响。
48.方向性选通模式如表1所示。当有不止一种控制信号可以实现同一功能时，这里只列出其中之一种。例如“南
→
北”，当使用图4电路时，除表2中所列实现方式，还可以使能sw5、sw6、sw7，其余单元关断达成相同的效果。
49.表1信号方向控制表(方向性选通模式)
50.sw1sw2sw3sw4sw5sw6en1en2信号方向10001000西
←→
北10100000西
←→
东01000100西
←→
南00001110南
→
北00001101北
→
南00010100南
←→
东00101000东
←→
北
51.增强信号驱动能力的方向控制表，如表2所示。当有不止一种控制信号可以实现同一功能时，这里只列出其中之一种。例如“西
→
东”，除表2中所列实现方式，还可以使能sw1、sw4、en2，其余单元关断达成相同的效果。
52.表2信号方向控制表(增强信号驱动能力模式)
53.[0054][0055]
由表2可以看出，通过设置不同的控制信号组合，可以得到信号不同的方向性。
[0056]
也可以实现从一个方向输入，多个方向输出等效果。
[0057]
当第一反相器107、第二反相器108同时使能工作时，还可以起到数据锁存的功能。此时，本发明电路的方向是双向的，而不是单向的。
[0058]
具有数据锁存功能的方向控制表，如表3所示。当有不止一种控制信号可以实现同一功能时，这里只列出其中之一种。例如“西
→
东”，除表3中所列实现方式，还可以使能sw1、sw4、en1、en2，其余单元关断达成相同的效果。
[0059]
表3信号方向控制表(数据锁存模式)
[0060]
sw1sw2sw3sw4sw5sw6en1en2信号方向01001011西
←→
北01100011西
←→
东10000111西
←→
南00001111南
←→
北00100111南
←→
东00011011东
←→
北
[0061]
实施例2
[0062]
参见图4，在实施例1的基础上，本实施例增加了中央开关管209，对南北方向的直通功能更方便。为了增强驱动能力，第一反相器、第二反相器108也可以通过多个反相器串联、并联等构成。
[0063]
实施例3
[0064]
实施例1和实施例2所示的电路可以多次级联，使得时钟信号、数据信号等按照配置的指定方向信号传输。
[0065]
多个bit位宽的具有方向性的信号驱动电路网络并联特别适用于数据总线、地址总线信号驱动网络。本实施例提供一种信号驱动级联电路，由m
×
n个信号驱动电路按正交排列而成，m和n均为自然数。参见图5，图5的301、302、303、304、305、306、307、308、309均为图3或图4所示的信号驱动电路。x1y1、x1y2、x1y3直到x7y3均表示信号驱动网络中不同位置的信号线。
[0066]
通过每一个具有方向性的信号驱动电路选通方向，可以使得信号到达芯片中任意需要的位置，并不会损失驱动能力。
[0067]
对于芯片制造工艺厂(foundry)特别定制的x-layout制程，即金属走线可以不仅仅包括东、南、西、北4个方向，还可以额外包括西北、东北、东南、西南，总共8个方向的场合，本发明也可以扩展为更多的方向。

技术特征：

1.具有方向性的信号驱动电路，其特征在于，包括下述部分：设置于e方向连接点和第一参考点之间的第三开关(103)；设置于n方向连接点和第一参考点之间的第五开关(105)；设置于w方向连接点和第一参考点之间的第一开关(101)；设置于w方向连接点和第二参考点之间的第二开关(102)；设置于s方向连接点和第二参考点之间的第六开关(106)；设置于e方向连接点和第二参考点之间的第四开关(104)；具有使能控制功能的第一反相器(107)，其输入端接第二参考点，输出端接第一参考点；具有使能控制功能的第二反相器(108)，其输入端接第一参考点，输出端接第二参考点。2.如权利要求1所述的具有方向性的信号驱动电路，其特征在于，还包括一个设置于第一参考点和第二参考点之间的中央开关管(209)。3.信号驱动级联电路，其特征在于，由m
×
n个信号驱动电路按正交排列而成，m和n均为自然数，所述信号驱动电路包括下述部分：设置于e方向连接点和第一参考点之间的第三开关(103)；设置于n方向连接点和第一参考点之间的第五开关(105)；设置于w方向连接点和第一参考点之间的第一开关(101)；设置于w方向连接点和第二参考点之间的第二开关(102)；设置于s方向连接点和第二参考点之间的第六开关(106)；设置于e方向连接点和第二参考点之间的第四开关(104)；具有使能控制功能的第一反相器(107)，其输入端接第二参考点，输出端接第一参考点；具有使能控制功能的第二反相器(108)，其输入端接第一参考点，输出端接第二参考点；同一行中，相邻两个信号驱动电路通过w方向连接点和e方向连接点连接；同一列中，相邻两个信号驱动电路通过s方向连接点和n方向连接点连接。4.如权利要求3所述的信号驱动级联电路，其特征在于，所述信号驱动电路还包括一个设置于第一参考点和第二参考点之间的中央开关管(209)。

技术总结

具有方向性的信号驱动电路，涉及集成电路技术。本发明包括下述部分：设置于E方向连接点和第一参考点之间的第三开关；设置于N方向连接点和第一参考点之间的第五开关；设置于W方向连接点和第一参考点之间的第一开关；设置于W方向连接点和第二参考点之间的第二开关；设置于S方向连接点和第二参考点之间的第六开关；设置于E方向连接点和第二参考点之间的第四开关；具有使能控制功能的第一反相器，其输入端接第二参考点，输出端接第一参考点；具有使能控制功能的第二反相器，其输入端接第一参考点，输出端接第二参考点。本发明可以解决长走线传输导致的信号质量问题，还可以灵活的实现具有方向性的信号驱动。现具有方向性的信号驱动。现具有方向性的信号驱动。