JP2001084053A - 電磁雑音抑制回路及び方法並びにデジタル回路設計方法 - Google Patents
電磁雑音抑制回路及び方法並びにデジタル回路設計方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デジタル回路において放射電磁雑音(EM
I)を抑制する。 【解決手段】 クロック発生器18から互いに位相が反
転した2相クロック信号Φ1、Φ2を出力する。遅延回
路24は、それぞれのクロック信号を遅延させて複数の
遅延クロック信号Φ1−1〜Φ2−3を生成し、各回路
ブロック10〜16に供給して動作させる。ブロック毎
に異なる遅延時間の遅延クロック信号を入力すること
で、同時スイッチングを減らし、EMIのピーク値を減
少させることができる。また、複数の遅延クロック信号
を用いることができるので、回路設計が容易化される。
I)を抑制する。 【解決手段】 クロック発生器18から互いに位相が反
転した2相クロック信号Φ1、Φ2を出力する。遅延回
路24は、それぞれのクロック信号を遅延させて複数の
遅延クロック信号Φ1−1〜Φ2−3を生成し、各回路
ブロック10〜16に供給して動作させる。ブロック毎
に異なる遅延時間の遅延クロック信号を入力すること
で、同時スイッチングを減らし、EMIのピーク値を減
少させることができる。また、複数の遅延クロック信号
を用いることができるので、回路設計が容易化される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁雑音抑制回路及
び方法、特に回路ブロックへのクロック信号の供給タイ
ミング調整による電磁雑音の抑制に関する。
び方法、特に回路ブロックへのクロック信号の供給タイ
ミング調整による電磁雑音の抑制に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の放射電磁雑音(EM
I)対策が重要視されている。その背景には、LSIチ
ップの動作周波数の高速化がある。すなわち、クロック
周波数が数十MHzになると、その高調波の周波数がF
Mラジオ放送の送信周波数と重なってしまうため、例え
ば車載の電装機器にLSIチップを組み込んだ場合に
は、EMIがFMラジオの受信品質に影響を与えてしま
うことになる。そこで、従来より、種々の方法でEMI
を抑制することが提案されている。
I)対策が重要視されている。その背景には、LSIチ
ップの動作周波数の高速化がある。すなわち、クロック
周波数が数十MHzになると、その高調波の周波数がF
Mラジオ放送の送信周波数と重なってしまうため、例え
ば車載の電装機器にLSIチップを組み込んだ場合に
は、EMIがFMラジオの受信品質に影響を与えてしま
うことになる。そこで、従来より、種々の方法でEMI
を抑制することが提案されている。
【0003】図9には、EMI対策を行っていないデジ
タル回路の構成が示されている。複数の回路ブロック1
0、12、14、16が設けられ、それぞれのブロック
にクロック発生器18からのクロック信号が供給され
る。図10には、各ブロックに供給されるクロック信号
の波形が示されている。各ブロックでは、入力されたク
ロック信号に基づいてデータを処理する。すなわち、ク
ロック信号の立ち上がりでデータをラッチして所定の処
理を開始し、次のクロックの立ち上がりまでに処理を終
了してデータや制御信号を次段のブロックに供給する。
このように、あるクロック信号で複数の回路ブロックを
同時に動作させると、電流が回路内を同時に流れるため
EMIが増大してしまう。
タル回路の構成が示されている。複数の回路ブロック1
0、12、14、16が設けられ、それぞれのブロック
にクロック発生器18からのクロック信号が供給され
る。図10には、各ブロックに供給されるクロック信号
の波形が示されている。各ブロックでは、入力されたク
ロック信号に基づいてデータを処理する。すなわち、ク
ロック信号の立ち上がりでデータをラッチして所定の処
理を開始し、次のクロックの立ち上がりまでに処理を終
了してデータや制御信号を次段のブロックに供給する。
このように、あるクロック信号で複数の回路ブロックを
同時に動作させると、電流が回路内を同時に流れるため
EMIが増大してしまう。
【0004】そこで、従来より、以下のようなEMI抑
制手法が提案されている。第1に、デジタル回路のブロ
ック毎に、立ち上がり位置を時間的にずらせたクロック
信号を入力して動作させてブロック間の同時スイッチン
グを減らす方法である。
制手法が提案されている。第1に、デジタル回路のブロ
ック毎に、立ち上がり位置を時間的にずらせたクロック
信号を入力して動作させてブロック間の同時スイッチン
グを減らす方法である。
【0005】図11及び図12には、この第1の方法に
おけるデジタル回路の構成及びクロック信号のタイミン
グチャートが示されている。クロック発生器18からの
クロック信号は遅延器20に供給され、遅延時間が互い
に異なる複数のクロック信号CL1、CL2、CL3を
生成する。CL1を基準とすると、CL2はCL1より
も所定時間tだけ遅延させ、CL3はCL2よりもさら
に所定時間tだけ遅延させる。但し、CL3の立ち下が
り時間がCL1の立ち上がり時間以後となることはな
く、すなわち遅延時間はクロック信号の半周期より小さ
く設定される。そして、このように遅延されたクロック
信号がブロック10〜16に供給される。すなわち、ブ
ロック10にはCL1が供給され、ブロック12にはC
L2が供給され、ブロック14にはCL3が供給され、
ブロック16にはCL1が供給される。各ブロックは入
力クロック信号の立ち上がりで処理を開始するから、立
ち上がり時間の分散により回路に同時に流れる電流量が
減少し、EMIのピーク値を減少させることができる。
おけるデジタル回路の構成及びクロック信号のタイミン
グチャートが示されている。クロック発生器18からの
クロック信号は遅延器20に供給され、遅延時間が互い
に異なる複数のクロック信号CL1、CL2、CL3を
生成する。CL1を基準とすると、CL2はCL1より
も所定時間tだけ遅延させ、CL3はCL2よりもさら
に所定時間tだけ遅延させる。但し、CL3の立ち下が
り時間がCL1の立ち上がり時間以後となることはな
く、すなわち遅延時間はクロック信号の半周期より小さ
く設定される。そして、このように遅延されたクロック
信号がブロック10〜16に供給される。すなわち、ブ
ロック10にはCL1が供給され、ブロック12にはC
L2が供給され、ブロック14にはCL3が供給され、
ブロック16にはCL1が供給される。各ブロックは入
力クロック信号の立ち上がりで処理を開始するから、立
ち上がり時間の分散により回路に同時に流れる電流量が
減少し、EMIのピーク値を減少させることができる。
【0006】第2に、クロック信号を周波数変調(クロ
ックディザリング)し、クロック信号の時間間隔を分散
することで、高調波のEMIのピークを分散する方法で
ある。
ックディザリング)し、クロック信号の時間間隔を分散
することで、高調波のEMIのピークを分散する方法で
ある。
【0007】図13及び図14には、この第2の方法に
おけるデジタル回路の構成及びクロック信号のタイミン
グチャートが示されている。クロック発生器18からの
クロック信号は周波数変調器22に供給され、周波数変
調されて各ブロック10〜16に供給される。図14に
示されるように、一定の周波数ではなく、周波数を分散
させることで、各ブロックの同時スイッチングのタイミ
ングが分散され、高調波を分散できる。
おけるデジタル回路の構成及びクロック信号のタイミン
グチャートが示されている。クロック発生器18からの
クロック信号は周波数変調器22に供給され、周波数変
調されて各ブロック10〜16に供給される。図14に
示されるように、一定の周波数ではなく、周波数を分散
させることで、各ブロックの同時スイッチングのタイミ
ングが分散され、高調波を分散できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の方法では、回路設計に大きな制限を加える問題があ
る。すなわち、ブロック毎に立ち上がり位置(立ち下が
りも)のずれたクロック信号が入力され、データのラッ
チ、処理の開始に使用されているため、遅い立ち上がり
タイミングのクロック信号(例えばCL2)で駆動して
いるブロックの処理結果を、早い立ち上がりクロック信
号(例えばCL1)で駆動しているブロックに入力する
場合、前のブロックでの処理に許容される時間は、クロ
ック信号のサイクルよりも短くなってしまう(図12に
おいて許容時間Δt1<サイクルΔT)。特に、立ち上
がりから立ち下がりまでは通常の時間(ΔT/2)であ
るのに、立ち下がりから次のブロックのクロック信号の
立ち上がりまでの時間(図12におけるΔt2)が短く
なってしまう。また、早いクロック信号(例えばCL
1)で駆動しているブロックから遅いクロック信号(例
えばCL2)で駆動しているブロックへ処理結果を渡す
場合には、前ブロックの処理が早く終わり次ブロックに
出力した後、次ブロックのクロック信号が立ち上がって
渡されたデータ等をラッチし処理を開始する前に、前ブ
ロックのクロック信号が立ち上がって処理を開始してし
まう。前ブロックの処理があまりに早く終わると、次ブ
ロックでデータ等をラッチする前にデータ等を書き換え
てしまうことになり好ましくない。このような不都合を
回避するように、回路設計、具体的には回路ブロックの
分割やクロックの分配を行うのは非常に困難であり、結
果として、余裕のある回路設計を行うことができず、ク
ロック周波数も高速化できない問題がある。
1の方法では、回路設計に大きな制限を加える問題があ
る。すなわち、ブロック毎に立ち上がり位置(立ち下が
りも)のずれたクロック信号が入力され、データのラッ
チ、処理の開始に使用されているため、遅い立ち上がり
タイミングのクロック信号(例えばCL2)で駆動して
いるブロックの処理結果を、早い立ち上がりクロック信
号(例えばCL1)で駆動しているブロックに入力する
場合、前のブロックでの処理に許容される時間は、クロ
ック信号のサイクルよりも短くなってしまう(図12に
おいて許容時間Δt1<サイクルΔT)。特に、立ち上
がりから立ち下がりまでは通常の時間(ΔT/2)であ
るのに、立ち下がりから次のブロックのクロック信号の
立ち上がりまでの時間(図12におけるΔt2)が短く
なってしまう。また、早いクロック信号(例えばCL
1)で駆動しているブロックから遅いクロック信号(例
えばCL2)で駆動しているブロックへ処理結果を渡す
場合には、前ブロックの処理が早く終わり次ブロックに
出力した後、次ブロックのクロック信号が立ち上がって
渡されたデータ等をラッチし処理を開始する前に、前ブ
ロックのクロック信号が立ち上がって処理を開始してし
まう。前ブロックの処理があまりに早く終わると、次ブ
ロックでデータ等をラッチする前にデータ等を書き換え
てしまうことになり好ましくない。このような不都合を
回避するように、回路設計、具体的には回路ブロックの
分割やクロックの分配を行うのは非常に困難であり、結
果として、余裕のある回路設計を行うことができず、ク
ロック周波数も高速化できない問題がある。
【0009】また、上記第2の方法では、各ブロックに
は同一のクロック信号が入力され、各ブロックが同期し
て動作しているが、そのクロック周波数が常に変動して
いるため各ブロックの処理に許される時間は一定ではな
いことになる。このため、各ブロックは、変動するクロ
ック周波数の最も短いクロック間隔(最も高い周波数)
で処理を終えるように設計する必要がある。その回路で
可能な最も高い周波数を周波数変調された最も高い周波
数に合わせる結果、その回路の平均動作周波数がより低
い周波数となってしまい、回路本来の性能を発揮するこ
とができなくなる。
は同一のクロック信号が入力され、各ブロックが同期し
て動作しているが、そのクロック周波数が常に変動して
いるため各ブロックの処理に許される時間は一定ではな
いことになる。このため、各ブロックは、変動するクロ
ック周波数の最も短いクロック間隔(最も高い周波数)
で処理を終えるように設計する必要がある。その回路で
可能な最も高い周波数を周波数変調された最も高い周波
数に合わせる結果、その回路の平均動作周波数がより低
い周波数となってしまい、回路本来の性能を発揮するこ
とができなくなる。
【0010】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、クロックの分配を
容易化でき、かつ、高速処理も可能とするEMI抑制回
路及び方法並びにこのような回路を容易に得ることがで
きる回路設計方法を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、クロックの分配を
容易化でき、かつ、高速処理も可能とするEMI抑制回
路及び方法並びにこのような回路を容易に得ることがで
きる回路設計方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電磁雑音を抑制する回路であって、位相
が互いに反転した第1クロック信号及び第2クロック信
号を生成する手段と、前記第1クロック信号及び第2ク
ロック信号それぞれに対し、時間的に遅延させた遅延ク
ロック信号を生成する手段とを有し、前記遅延クロック
信号を用いて回路を動作させることを特徴とする。
に、本発明は、電磁雑音を抑制する回路であって、位相
が互いに反転した第1クロック信号及び第2クロック信
号を生成する手段と、前記第1クロック信号及び第2ク
ロック信号それぞれに対し、時間的に遅延させた遅延ク
ロック信号を生成する手段とを有し、前記遅延クロック
信号を用いて回路を動作させることを特徴とする。
【0012】また、前記回路は複数の回路ブロックを有
し、前記複数の回路ブロックのそれぞれには、前記第1
クロック信号の遅延クロック信号と前記第2クロック信
号の遅延クロック信号を入力して動作させることを特徴
とする。
し、前記複数の回路ブロックのそれぞれには、前記第1
クロック信号の遅延クロック信号と前記第2クロック信
号の遅延クロック信号を入力して動作させることを特徴
とする。
【0013】前記複数の回路ブロックの少なくとも2つ
以上は、入力される前記第1クロック信号の遅延クロッ
ク信号の遅延時間が互いに異なることが好適である。
以上は、入力される前記第1クロック信号の遅延クロッ
ク信号の遅延時間が互いに異なることが好適である。
【0014】また、前記複数の回路ブロックの少なくと
も2つ以上は、入力される前記第2クロック信号の遅延
クロック信号の遅延時間が互いに異なることが好適であ
る。
も2つ以上は、入力される前記第2クロック信号の遅延
クロック信号の遅延時間が互いに異なることが好適であ
る。
【0015】また、本発明は、デジタル回路の電磁雑音
を抑制する方法であって、位相が互いに反転した第1ク
ロック信号及び第2クロック信号を生成し、前記第1ク
ロック信号及び第2クロック信号それぞれに対し、時間
的に遅延させた1又は複数の遅延クロック信号を生成
し、前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第
2クロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号
として用いることを特徴とする。
を抑制する方法であって、位相が互いに反転した第1ク
ロック信号及び第2クロック信号を生成し、前記第1ク
ロック信号及び第2クロック信号それぞれに対し、時間
的に遅延させた1又は複数の遅延クロック信号を生成
し、前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第
2クロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号
として用いることを特徴とする。
【0016】ここで、前記第1クロック信号の遅延クロ
ック信号及び前記第2クロック信号の遅延クロック信号
には複数の遅延時間が存在し、前記動作クロック信号と
して、前記第1クロック信号の互いに遅延時間が異なる
遅延クロック信号と、前記第2クロック信号の互いに遅
延時間が異なる遅延クロック信号を用いることが好適で
ある。
ック信号及び前記第2クロック信号の遅延クロック信号
には複数の遅延時間が存在し、前記動作クロック信号と
して、前記第1クロック信号の互いに遅延時間が異なる
遅延クロック信号と、前記第2クロック信号の互いに遅
延時間が異なる遅延クロック信号を用いることが好適で
ある。
【0017】また、本発明は、デジタル回路設計方法も
提供する。本方法では、位相が互いに反転した第1クロ
ック信号及び第2クロック信号を生成し、前記第1クロ
ック信号及び第2クロック信号それぞれに対し、時間的
に遅延させた1又は複数の遅延クロック信号を生成し、
前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第2ク
ロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号とし
て用いて回路を設計することを特徴とする。
提供する。本方法では、位相が互いに反転した第1クロ
ック信号及び第2クロック信号を生成し、前記第1クロ
ック信号及び第2クロック信号それぞれに対し、時間的
に遅延させた1又は複数の遅延クロック信号を生成し、
前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第2ク
ロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号とし
て用いて回路を設計することを特徴とする。
【0018】ここで、前記第1クロック信号の遅延クロ
ック信号及び前記第2クロック信号の遅延クロック信号
には複数の遅延時間が存在し、前記動作クロック信号と
して、前記第1クロック信号の互いに遅延時間が異なる
遅延クロック信号と、前記第2クロック信号の互いに遅
延時間が異なる遅延クロック信号を順次用いることで回
路の最適化を図ることが好適である。
ック信号及び前記第2クロック信号の遅延クロック信号
には複数の遅延時間が存在し、前記動作クロック信号と
して、前記第1クロック信号の互いに遅延時間が異なる
遅延クロック信号と、前記第2クロック信号の互いに遅
延時間が異なる遅延クロック信号を順次用いることで回
路の最適化を図ることが好適である。
【0019】本発明においては、従来のように単相クロ
ック信号の時間遅延や周波数変調を用いるのではなく、
互いに位相が反転した2相クロック信号を用い、2相ク
ロック信号をそれぞれ時間遅延させた遅延クロック信号
群を用いて回路を動作させる。2相クロック信号(第1
クロック信号と第2クロック信号)を用いた場合、一般
に第1クロック信号でデータのラッチや処理の開始を行
い、第2クロック信号で同期を確立する等して処理をさ
らに進める。第1クロックの立ち上がりで開始した処理
は、基本的に第2クロックの立ち上がり迄に完了してい
ればよいので、その間にクロック幅を縮小して種々の遅
延時間を有する遅延クロック信号を動作クロック信号と
して用いることができる。複数の回路ブロックがデジタ
ル回路に存在する場合には、互いに遅延時間の異なる遅
延クロック信号を用いることで、単相における時間遅延
によるEMI抑制方法と同様に、同時スイッチングを減
らしてEMIのピーク値を減少させることができる。ま
た、周波数変調のような制約条件もない。さらに、遅延
クロック信号は複数生成することができるので、選択の
自由度が増大し、制約条件を満足するように動作クロッ
ク信号を最適に分配することができる。
ック信号の時間遅延や周波数変調を用いるのではなく、
互いに位相が反転した2相クロック信号を用い、2相ク
ロック信号をそれぞれ時間遅延させた遅延クロック信号
群を用いて回路を動作させる。2相クロック信号(第1
クロック信号と第2クロック信号)を用いた場合、一般
に第1クロック信号でデータのラッチや処理の開始を行
い、第2クロック信号で同期を確立する等して処理をさ
らに進める。第1クロックの立ち上がりで開始した処理
は、基本的に第2クロックの立ち上がり迄に完了してい
ればよいので、その間にクロック幅を縮小して種々の遅
延時間を有する遅延クロック信号を動作クロック信号と
して用いることができる。複数の回路ブロックがデジタ
ル回路に存在する場合には、互いに遅延時間の異なる遅
延クロック信号を用いることで、単相における時間遅延
によるEMI抑制方法と同様に、同時スイッチングを減
らしてEMIのピーク値を減少させることができる。ま
た、周波数変調のような制約条件もない。さらに、遅延
クロック信号は複数生成することができるので、選択の
自由度が増大し、制約条件を満足するように動作クロッ
ク信号を最適に分配することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
形態について説明する。
【0021】図1及び図2には、本実施形態の前提とな
る、2相クロック信号を用いたデジタル回路の構成及び
クロック信号のタイミングチャートが示されている。ク
ロック発生器18から、Φ1及びΦ2のクロック信号が
各ブロック10〜16に供給される。Φ1及びΦ2は、
図2に示されるように周波数が同一で位相が反転したク
ロック信号である。各ブロックでは、Φ1の立ち上がり
でデータをラッチして処理を開始し、Φ2の立ち上がり
までにこの処理を終了させ、Φ2の立ち上がりに同期し
てデータをラッチする等して処理をさらに行い、次のブ
ロックにデータなどを渡す。図9、図10に示されるよ
うな単相クロック信号の場合には、各ブロックは1つの
クロック信号の立ち上がりでラッチしたデータを内部的
に同期させ、あるいは非同期で処理を行うが、このよう
に2相クロック信号を用いることで容易に同期を確立す
ることができ、回路ブロックの構成を簡易化することが
できる。
る、2相クロック信号を用いたデジタル回路の構成及び
クロック信号のタイミングチャートが示されている。ク
ロック発生器18から、Φ1及びΦ2のクロック信号が
各ブロック10〜16に供給される。Φ1及びΦ2は、
図2に示されるように周波数が同一で位相が反転したク
ロック信号である。各ブロックでは、Φ1の立ち上がり
でデータをラッチして処理を開始し、Φ2の立ち上がり
までにこの処理を終了させ、Φ2の立ち上がりに同期し
てデータをラッチする等して処理をさらに行い、次のブ
ロックにデータなどを渡す。図9、図10に示されるよ
うな単相クロック信号の場合には、各ブロックは1つの
クロック信号の立ち上がりでラッチしたデータを内部的
に同期させ、あるいは非同期で処理を行うが、このよう
に2相クロック信号を用いることで容易に同期を確立す
ることができ、回路ブロックの構成を簡易化することが
できる。
【0022】このような2相クロック信号を用いた回路
においても、単相クロック信号を用いた場合と同様にE
MIが生じるが(各ブロックではΦ1の立ち上がりでデ
ータを同時にラッチして処理を開始するので、図9、図
10の場合と同様に同時に電流が流れEMIが生じ
る)、2相クロック信号を用いると、各ブロックはΦ1
の立ち上がりで開始した処理をΦ2の立ち上がりが入力
されるまでに終了すればよいので、例えばΦ1につい
て、信号幅(1である時間)を元のΦ1の信号幅より縮
小化し、かつ、Φ2の立ち上がりまでの時間の限度にお
いて時間を遅延させた複数のクロック信号を入力してデ
ータのラッチ及び処理に用いることができる。
においても、単相クロック信号を用いた場合と同様にE
MIが生じるが(各ブロックではΦ1の立ち上がりでデ
ータを同時にラッチして処理を開始するので、図9、図
10の場合と同様に同時に電流が流れEMIが生じ
る)、2相クロック信号を用いると、各ブロックはΦ1
の立ち上がりで開始した処理をΦ2の立ち上がりが入力
されるまでに終了すればよいので、例えばΦ1につい
て、信号幅(1である時間)を元のΦ1の信号幅より縮
小化し、かつ、Φ2の立ち上がりまでの時間の限度にお
いて時間を遅延させた複数のクロック信号を入力してデ
ータのラッチ及び処理に用いることができる。
【0023】図3及び図4には、本実施形態の構成及び
クロック信号のタイミングチャートが示されている。ク
ロック発生器18からはΦ1及びΦ2の2相クロック信
号が出力され、遅延回路24に供給される。遅延回路2
4では、Φ1、Φ2それぞれのクロック信号に対して所
定時間ずつ遅延させ、Φ1に関してはΦ1−1、Φ1−
2、Φ1−3の3つのクロック信号を生成し、Φ2に関
してはΦ2−1、Φ2−2、Φ2−3の3つのクロック
信号を生成する。Φ1−1は元のΦ1に対して遅延時間
がなく、Φ1−2はΦ1−1に対して所定時間遅延さ
せ、Φ1−3はΦ1−1に対してさらに遅延させる。最
も遅延時間の大きいΦ1−3でも、その遅延時間は元の
Φ1の立ち上がり時間から元のΦ2の立ち上がり時間の
時間間隔ΔSよりも小さい。すなわち、Φ1−3の立ち
上がり時間は、Φ2−1の立ち上がり時間より前に存在
する。一方、Φ2に関しても同様であり、Φ2−1は元
のΦ2に対して遅延時間がなく、Φ2−2はΦ2−1に
対して所定時間遅延させ、Φ2−3はΦ2−1に対して
さらに遅延させる。最も遅延時間の大きいΦ2−3で
も、その遅延時間は元のΦ2の立ち上がり時間から元の
Φ1の立ち上がり時間の時間間隔ΔSよりも小さい。Φ
1−1〜Φ2−3の信号幅は同一であり、いずれも元の
Φ1あるいはΦ2の信号幅よりも縮小されている。
クロック信号のタイミングチャートが示されている。ク
ロック発生器18からはΦ1及びΦ2の2相クロック信
号が出力され、遅延回路24に供給される。遅延回路2
4では、Φ1、Φ2それぞれのクロック信号に対して所
定時間ずつ遅延させ、Φ1に関してはΦ1−1、Φ1−
2、Φ1−3の3つのクロック信号を生成し、Φ2に関
してはΦ2−1、Φ2−2、Φ2−3の3つのクロック
信号を生成する。Φ1−1は元のΦ1に対して遅延時間
がなく、Φ1−2はΦ1−1に対して所定時間遅延さ
せ、Φ1−3はΦ1−1に対してさらに遅延させる。最
も遅延時間の大きいΦ1−3でも、その遅延時間は元の
Φ1の立ち上がり時間から元のΦ2の立ち上がり時間の
時間間隔ΔSよりも小さい。すなわち、Φ1−3の立ち
上がり時間は、Φ2−1の立ち上がり時間より前に存在
する。一方、Φ2に関しても同様であり、Φ2−1は元
のΦ2に対して遅延時間がなく、Φ2−2はΦ2−1に
対して所定時間遅延させ、Φ2−3はΦ2−1に対して
さらに遅延させる。最も遅延時間の大きいΦ2−3で
も、その遅延時間は元のΦ2の立ち上がり時間から元の
Φ1の立ち上がり時間の時間間隔ΔSよりも小さい。Φ
1−1〜Φ2−3の信号幅は同一であり、いずれも元の
Φ1あるいはΦ2の信号幅よりも縮小されている。
【0024】遅延回路24からは、このように立ち上が
り時間が互いにずれた合計6個のクロック信号が生成さ
れ、各ブロック10〜16に供給される。各ブロック1
0〜16は、それぞれΦ1としてΦ1−1〜Φ1−3の
中からいずれかを入力し、Φ2としてΦ2−1〜Φ2−
3の中からいずれかを入力することができるので、回路
設計の自由度が著しく増大する。例えば、図3に示され
るように、ブロック10にはΦ1−1とΦ2−1を入力
し、ブロック12にはΦ1−2とΦ2−2を入力し、ブ
ロック14にはΦ1−3とΦ2−3を入力し、ブロック
16にはΦ1−2とΦ2−1を入力することができる。
各ブロック10〜16で、Φ1として異なるクロック信
号を入力し、Φ2として異なるクロック信号を入力する
ことで、ブロック間における同時スイッチングを防ぎ、
図11及び図12の場合と同様にEMIのピーク値を減
少させることができる。そして、図11及び図12の場
合では、クロックの分配が困難となる問題が生じるが、
本実施形態においては、多様なクロック信号(Φ1−1
〜Φ2−3)の中から選択して各ブロックにクロック信
号を分配することができるので、回路設計も容易化され
る。
り時間が互いにずれた合計6個のクロック信号が生成さ
れ、各ブロック10〜16に供給される。各ブロック1
0〜16は、それぞれΦ1としてΦ1−1〜Φ1−3の
中からいずれかを入力し、Φ2としてΦ2−1〜Φ2−
3の中からいずれかを入力することができるので、回路
設計の自由度が著しく増大する。例えば、図3に示され
るように、ブロック10にはΦ1−1とΦ2−1を入力
し、ブロック12にはΦ1−2とΦ2−2を入力し、ブ
ロック14にはΦ1−3とΦ2−3を入力し、ブロック
16にはΦ1−2とΦ2−1を入力することができる。
各ブロック10〜16で、Φ1として異なるクロック信
号を入力し、Φ2として異なるクロック信号を入力する
ことで、ブロック間における同時スイッチングを防ぎ、
図11及び図12の場合と同様にEMIのピーク値を減
少させることができる。そして、図11及び図12の場
合では、クロックの分配が困難となる問題が生じるが、
本実施形態においては、多様なクロック信号(Φ1−1
〜Φ2−3)の中から選択して各ブロックにクロック信
号を分配することができるので、回路設計も容易化され
る。
【0025】なお、本実施形態では、各ブロックにΦ1
から1つ、Φ2から1つのクロック信号を入力して動作
させているが、Φ1として2つ以上、Φ2としても2つ
以上のクロック信号を入力して動作させてもよい。例え
ば、ブロック10にΦ1としてΦ1−1とΦ1−2を入
力し、Φ2としてΦ2−1とΦ2−2を入力した場合、
時間的にずれたタイミングでデータのラッチ及び処理を
開始することとなり、スイッチングのタイミングを分散
させてEMIのピーク値を一層減少させることが可能と
なる。さらに、各ブロック内においても異なるクロック
入力で動作するサブブロックができ、各サブブロック毎
に複数のクロックから選択できることから、回路設計が
より柔軟で容易化される。
から1つ、Φ2から1つのクロック信号を入力して動作
させているが、Φ1として2つ以上、Φ2としても2つ
以上のクロック信号を入力して動作させてもよい。例え
ば、ブロック10にΦ1としてΦ1−1とΦ1−2を入
力し、Φ2としてΦ2−1とΦ2−2を入力した場合、
時間的にずれたタイミングでデータのラッチ及び処理を
開始することとなり、スイッチングのタイミングを分散
させてEMIのピーク値を一層減少させることが可能と
なる。さらに、各ブロック内においても異なるクロック
入力で動作するサブブロックができ、各サブブロック毎
に複数のクロックから選択できることから、回路設計が
より柔軟で容易化される。
【0026】図5には、図3に示された遅延回路24の
回路構成の一例が示されている。遅延回路24は、複数
の遅延器24a〜24d及び信号幅調整部24zから構
成されており、遅延器24a〜24dは並列に接続され
ている。クロック発生器18からのΦ1は信号幅調整部
24zにて信号幅が所定量縮小され、遅延されることな
くΦ1−1として出力されるとともに、遅延器24a及
び24bに供給される。遅延器24aは入力されたΦ1
を所定時間kだけ遅延させてΦ1−2として出力し、遅
延器24bは入力されたΦ1を2k時間だけ遅延させて
Φ1−3として出力する。一方、クロック発生器18か
らのΦ2も信号幅調整部24zで信号幅が縮小され、Φ
2−1として出力されるとともに、遅延器24c及び2
4dに供給される。遅延回路24cは入力されたΦ2を
所定時間kだけ遅延させてΦ2−2として出力し、遅延
回路24dは入力されたΦ2を2kだけ遅延させてΦ2
−3として出力する。このようにして、Φ1−1〜Φ2
−3の合計6個の時間的にずれたクロック信号を生成す
ることができる。
回路構成の一例が示されている。遅延回路24は、複数
の遅延器24a〜24d及び信号幅調整部24zから構
成されており、遅延器24a〜24dは並列に接続され
ている。クロック発生器18からのΦ1は信号幅調整部
24zにて信号幅が所定量縮小され、遅延されることな
くΦ1−1として出力されるとともに、遅延器24a及
び24bに供給される。遅延器24aは入力されたΦ1
を所定時間kだけ遅延させてΦ1−2として出力し、遅
延器24bは入力されたΦ1を2k時間だけ遅延させて
Φ1−3として出力する。一方、クロック発生器18か
らのΦ2も信号幅調整部24zで信号幅が縮小され、Φ
2−1として出力されるとともに、遅延器24c及び2
4dに供給される。遅延回路24cは入力されたΦ2を
所定時間kだけ遅延させてΦ2−2として出力し、遅延
回路24dは入力されたΦ2を2kだけ遅延させてΦ2
−3として出力する。このようにして、Φ1−1〜Φ2
−3の合計6個の時間的にずれたクロック信号を生成す
ることができる。
【0027】図6には、Φ1−1〜Φ2−3を生成する
他の構成が示されている。クロック発生器19からはΦ
1のみを出力し、遅延回路25に供給する。遅延回路2
5は入力されたΦ1を信号幅調整部25zで信号幅を縮
小した後、遅延することなくそのままΦ1−1として出
力するとともに、遅延回路25a及び25bでそれぞれ
所定時間k、2kだけ遅延させてΦ1−2、Φ1−3と
して出力する。また、遅延回路25bからの出力は、さ
らに遅延器25c、25d、25eに供給される。遅延
器25cでは入力信号を所定時間mだけ遅延させてΦ2
−1として出力する。遅延回路25dは、入力信号を2
mだけ遅延させてΦ2−2として出力する。さらに、遅
延器25eは入力信号を3mだけ遅延させてΦ2−3と
して出力する。このように、クロック発生器19から単
一のクロック信号Φ1を発生させ、遅延回路25でΦ1
について3個、Φ2について3個のクロック信号を生成
することができる。
他の構成が示されている。クロック発生器19からはΦ
1のみを出力し、遅延回路25に供給する。遅延回路2
5は入力されたΦ1を信号幅調整部25zで信号幅を縮
小した後、遅延することなくそのままΦ1−1として出
力するとともに、遅延回路25a及び25bでそれぞれ
所定時間k、2kだけ遅延させてΦ1−2、Φ1−3と
して出力する。また、遅延回路25bからの出力は、さ
らに遅延器25c、25d、25eに供給される。遅延
器25cでは入力信号を所定時間mだけ遅延させてΦ2
−1として出力する。遅延回路25dは、入力信号を2
mだけ遅延させてΦ2−2として出力する。さらに、遅
延器25eは入力信号を3mだけ遅延させてΦ2−3と
して出力する。このように、クロック発生器19から単
一のクロック信号Φ1を発生させ、遅延回路25でΦ1
について3個、Φ2について3個のクロック信号を生成
することができる。
【0028】以上説明したように、本実施形態では2相
のクロック信号を用い、各相においてクロック信号を遅
延させて時間的に立ち上がりタイミングのずれた複数の
クロック信号を生成して各ブロックに異なるクロック信
号を供給し動作させているので、各ブロックにおいて動
作タイミングをずらす組み合わせの自由度が増し、比較
的容易にEMIを抑制できる回路を得ることができる。
のクロック信号を用い、各相においてクロック信号を遅
延させて時間的に立ち上がりタイミングのずれた複数の
クロック信号を生成して各ブロックに異なるクロック信
号を供給し動作させているので、各ブロックにおいて動
作タイミングをずらす組み合わせの自由度が増し、比較
的容易にEMIを抑制できる回路を得ることができる。
【0029】なお、本実施形態においては、2相Φ1、
Φ2の各相について3個(元のクロック信号も含む)の
クロック信号を生成しているが、もちろん各相について
2個の信号あるいは4個以上のクロック信号を生成する
ことも可能である。
Φ2の各相について3個(元のクロック信号も含む)の
クロック信号を生成しているが、もちろん各相について
2個の信号あるいは4個以上のクロック信号を生成する
ことも可能である。
【0030】また、本実施形態では、クロック分配の自
由度が増大するためEMIを抑制する回路の設計が容易
化されているが、以下、回路設計の手法についても説明
する。
由度が増大するためEMIを抑制する回路の設計が容易
化されているが、以下、回路設計の手法についても説明
する。
【0031】図7には、回路設計の処理フローチャート
が示されている。まず、ハードウェア記述言語(HD
L)によるRTL記述や各種制約条件(遅延時間やチッ
プ面積)を入力する(S101)。ここで、RTLと
は、システム設計結果であり、所望のLSIをレジスタ
(フリップフロップ)及びレジスタ間の組み合わせ回路
として表したものである。これらを入力すると、ステー
トマシンの状態コードの割り当てやフリップフロップの
割付け、組み合わせ論理の生成などを行い、ゲート・レ
ベルの論理回路を生成する(S102)。次に、半導体
製造技術に依存しない範囲で論理の最適化を実行する
(S103)。すなわち、ユーザが指定した制約条件を
満たすように、論理ゲート数(チップ面積)と論理段数
(遅延時間)などを調整する。また、本実施形態のよう
に複数のクロック信号が存在する場合には、各回路ブロ
ックへクロック信号を最適分配する(S104)。クロ
ックの最適分配についてはさらに後述する。そして、得
られた回路が制約条件を満たすか否かを検証し(S10
5)、制約条件を満たす回路が得られた場合、特定の半
導体製造技術へのマッピングを行う。すなわち、論理
(ゲート)やフリップフロップを所望の半導体製造術の
ライブラリに用意されたマクロセルに置き換える。ま
た、その回路の遅延時間情報や面積情報などを出力する
(S106)。
が示されている。まず、ハードウェア記述言語(HD
L)によるRTL記述や各種制約条件(遅延時間やチッ
プ面積)を入力する(S101)。ここで、RTLと
は、システム設計結果であり、所望のLSIをレジスタ
(フリップフロップ)及びレジスタ間の組み合わせ回路
として表したものである。これらを入力すると、ステー
トマシンの状態コードの割り当てやフリップフロップの
割付け、組み合わせ論理の生成などを行い、ゲート・レ
ベルの論理回路を生成する(S102)。次に、半導体
製造技術に依存しない範囲で論理の最適化を実行する
(S103)。すなわち、ユーザが指定した制約条件を
満たすように、論理ゲート数(チップ面積)と論理段数
(遅延時間)などを調整する。また、本実施形態のよう
に複数のクロック信号が存在する場合には、各回路ブロ
ックへクロック信号を最適分配する(S104)。クロ
ックの最適分配についてはさらに後述する。そして、得
られた回路が制約条件を満たすか否かを検証し(S10
5)、制約条件を満たす回路が得られた場合、特定の半
導体製造技術へのマッピングを行う。すなわち、論理
(ゲート)やフリップフロップを所望の半導体製造術の
ライブラリに用意されたマクロセルに置き換える。ま
た、その回路の遅延時間情報や面積情報などを出力する
(S106)。
【0032】図8には、図7におけるクロック最適分配
の処理フローチャートが示されている。まず、本実施形
態で示したように2相クロック信号に対してそれぞれ遅
延クロック信号を1又は複数個生成する(S201)。
そして、回路ブロック毎に、これらの遅延クロック信号
の中から入力すべきクロック信号を選択して分配(配
線)する。クロック信号を分配した後、ブロック内の遅
延時間やブロック間のタイミング検証により、破綻点、
極端な危険ブロックを探索する(S203)。破綻点や
危険なブロックが存在する場合には、再びクロック信号
を分配する(S202)。本実施形態では、2相のクロ
ック信号のそれぞれを遅延させて多様なクロック信号を
生成しているため、このクロック信号の分配の組み合わ
せの自由度が高く、クロック分配が容易化される。な
お、全ての組み合わせを試しても破綻点や危険ブロック
が生じてしまう場合には、S201まで戻り、再度2相
クロック信号のそれぞれに対して1又は複数個の遅延ク
ロック信号を生成して同様の処理を繰り返せばよい。
の処理フローチャートが示されている。まず、本実施形
態で示したように2相クロック信号に対してそれぞれ遅
延クロック信号を1又は複数個生成する(S201)。
そして、回路ブロック毎に、これらの遅延クロック信号
の中から入力すべきクロック信号を選択して分配(配
線)する。クロック信号を分配した後、ブロック内の遅
延時間やブロック間のタイミング検証により、破綻点、
極端な危険ブロックを探索する(S203)。破綻点や
危険なブロックが存在する場合には、再びクロック信号
を分配する(S202)。本実施形態では、2相のクロ
ック信号のそれぞれを遅延させて多様なクロック信号を
生成しているため、このクロック信号の分配の組み合わ
せの自由度が高く、クロック分配が容易化される。な
お、全ての組み合わせを試しても破綻点や危険ブロック
が生じてしまう場合には、S201まで戻り、再度2相
クロック信号のそれぞれに対して1又は複数個の遅延ク
ロック信号を生成して同様の処理を繰り返せばよい。
【0033】このような処理により、複数の遅延クロッ
ク信号を用いて最適なデジタル回路を設計することがで
きる。
ク信号を用いて最適なデジタル回路を設計することがで
きる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動作クロック信号の分配などを容易化、最適化しつつ、
EMIを抑制することができる。
動作クロック信号の分配などを容易化、最適化しつつ、
EMIを抑制することができる。
【図1】 2相クロック信号を用いた回路構成図であ
る。
る。
【図2】 図1における2相クロック信号のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図3】 実施形態の回路構成図である。
【図4】 図3の遅延クロック信号のタイミングチャー
トである。
トである。
【図5】 図3における遅延回路の構成図である。
【図6】 図3における遅延回路の他の構成図である。
【図7】 実施形態の回路設計処理フローチャートであ
る。
る。
【図8】 図7におけるクロックの最適分配処理フロー
チャートである。
チャートである。
【図9】 EMI対策を行っていないデジタル回路の構
成図である。
成図である。
【図10】 図9におけるクロック信号のタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図11】 従来のEMI対策を行ったデジタル回路の
構成図である。
構成図である。
【図12】 図11におけるクロック信号のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図13】 従来の他のEMI対策を行ったデジタル回
路の構成図である。
路の構成図である。
【図14】 図13におけるクロック信号のタイミング
チャートである。
チャートである。
10〜16 回路ブロック、18 クロック発生器、2
4 遅延回路。
4 遅延回路。
Claims (8)
- 【請求項1】 電磁雑音を抑制する回路であって、 位相が互いに反転した第1クロック信号及び第2クロッ
ク信号を生成する手段と、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号の信号幅を
縮小する手段と、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号それぞれに
対し、時間的に遅延させた遅延クロック信号を生成する
手段と、 を有し、前記遅延クロック信号を用いて回路を動作させ
ることを特徴とする電磁雑音抑制回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の回路において、 前記回路は複数の回路ブロックを有し、 前記複数の回路ブロックのそれぞれには、前記第1クロ
ック信号の遅延クロック信号と前記第2クロック信号の
遅延クロック信号を入力して動作させることを特徴とす
る電磁雑音抑制回路。 - 【請求項3】 請求項2記載の回路において、 前記複数の回路ブロックの少なくとも2つ以上は、入力
される前記第1クロック信号の遅延クロック信号の遅延
時間が互いに異なることを特徴とする電磁雑音抑制回
路。 - 【請求項4】 請求項2記載の回路において、 前記複数の回路ブロックの少なくとも2つ以上は、入力
される前記第2クロック信号の遅延クロック信号の遅延
時間が互いに異なることを特徴とする電磁雑音抑制回
路。 - 【請求項5】 デジタル回路の電磁雑音を抑制する方法
であって、 位相が互いに反転した第1クロック信号及び第2クロッ
ク信号を生成し、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号の信号幅を
縮小し、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号それぞれに
対し、時間的に遅延させた1又は複数の遅延クロック信
号を生成し、 前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第2ク
ロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号とし
て用いることを特徴とする電磁雑音抑制方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の方法において、 前記第1クロック信号の遅延クロック信号及び前記第2
クロック信号の遅延クロック信号には複数の遅延時間が
存在し、前記動作クロック信号として、前記第1クロッ
ク信号の互いに遅延時間が異なる遅延クロック信号と、
前記第2クロック信号の互いに遅延時間が異なる遅延ク
ロック信号を用いることを特徴とする電磁雑音抑制方
法。 - 【請求項7】 デジタル回路設計方法であって、 位相が互いに反転した第1クロック信号及び第2クロッ
ク信号を生成し、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号の信号幅を
縮小し、 前記第1クロック信号及び第2クロック信号それぞれに
対し、時間的に遅延させた1又は複数の遅延クロック信
号を生成し、 前記第1クロック信号の遅延クロック信号と前記第2ク
ロック信号の遅延クロック信号を動作クロック信号とし
て用いて回路を設計することを特徴とするデジタル回路
設計方法。 - 【請求項8】 請求項7記載の方法において、 前記第1クロック信号の遅延クロック信号及び前記第2
クロック信号の遅延クロック信号には複数の遅延時間が
存在し、前記動作クロック信号として、前記第1クロッ
ク信号の互いに遅延時間が異なる遅延クロック信号と、
前記第2クロック信号の互いに遅延時間が異なる遅延ク
ロック信号を順次用いて回路の最適化を図ることを特徴
とする回路設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26291799A JP2001084053A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 電磁雑音抑制回路及び方法並びにデジタル回路設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26291799A JP2001084053A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 電磁雑音抑制回路及び方法並びにデジタル回路設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001084053A true JP2001084053A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17382407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26291799A Pending JP2001084053A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 電磁雑音抑制回路及び方法並びにデジタル回路設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001084053A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002080366A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Intel Corporation | Method and apparatus for shifting the frequency spectrum of noise signals |
| JP2004046995A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Hitachi Ltd | ディスク装置、及びこれを用いたディスクシステム |
| JP2004145435A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体集積回路 |
| JP2007510997A (ja) * | 2003-11-12 | 2007-04-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電子回路における電力消費ピークの制御 |
| JP2007293845A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 直列データ源からのデータを並列フォーマットで読取る方法および装置 |
| US7956836B2 (en) | 2003-03-31 | 2011-06-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device having balanced clock signal lines |
| FR3045174A1 (fr) * | 2015-12-10 | 2017-06-16 | Continental Automotive France | Procede et dispositif de gestion de signaux d'horloge dans un vehicule automobile |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26291799A patent/JP2001084053A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002080366A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Intel Corporation | Method and apparatus for shifting the frequency spectrum of noise signals |
| US6512402B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-01-28 | Intel Corporation | Method and apparatus for shifting the frequency spectrum of noise signals |
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| FR3045174A1 (fr) * | 2015-12-10 | 2017-06-16 | Continental Automotive France | Procede et dispositif de gestion de signaux d'horloge dans un vehicule automobile |
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