JP2001144591A - Variable delay circuit and timing control circuit using the same - Google Patents
Variable delay circuit and timing control circuit using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】可変遅延時間の最小単位をゲート回路の遅延時
間未満に微細化でき、消費電力を増やすことなく遅延時
間を高精度に調整できる可変遅延回路を得る。
【解決手段】可変遅延回路109,110は3つ以上の
入力端子を有する多入力論理ゲート回路119,121
を備える。多入力論理ゲート回路を構成するMOSトラ
ンジスタであって、各入力端子に接続されるMOSトラ
ンジスタ単体の拡散層容量と出力抵抗で決まる時定数に
よる遅延を、可変遅延時間の最小単位として用いる。多
入力論理ゲート回路の使用する入力端子の違いに応じ
て、多入力論理ゲート回路内を通過する信号の遅延時間
差が上記最小単位の遅延ステップで変化する。
(57) Abstract: A variable delay circuit capable of miniaturizing a minimum unit of a variable delay time to less than a delay time of a gate circuit and capable of adjusting a delay time with high accuracy without increasing power consumption. A variable delay circuit includes a multi-input logic gate circuit having three or more input terminals.
Is provided. A delay based on a time constant determined by a diffusion layer capacitance and an output resistance of a single MOS transistor connected to each input terminal, which is a MOS transistor constituting a multi-input logic gate circuit, is used as a minimum unit of the variable delay time. The delay time difference of the signal passing through the multi-input logic gate circuit changes in the minimum unit delay step according to the difference in the input terminals used by the multi-input logic gate circuit.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路中の信号
の遅延を変更する可変遅延回路と、この可変遅延回路を
用いてタイミングの制御を行うタイミング制御回路に関
する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a variable delay circuit for changing a delay of a signal in an electronic circuit, and a timing control circuit for controlling timing using the variable delay circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、計算機システムにおけるCPUの
クロックの高速化に伴って他の様々な電子回路とのイン
ターフェース部分の高速化を図る必要がでてきた。2. Description of the Related Art In recent years, it has become necessary to increase the speed of an interface with various other electronic circuits as the speed of a CPU clock in a computer system increases.
【0003】従来、同期式LSIにおけるクロックアク
セス時間、すなわちLSIがクロック信号を受けてから
データ信号の出力を行うために必要な時間は、主に入力
クロックバッファにおけるクロック信号の遅延、長く引
き回された配線におけるクロック信号の遅延、および出
力データバッファにおけるデータ信号の遅延などにより
律速されている。また、プロセスばらつきや電源電圧、
温度の変動により、入力クロックバッファや出力データ
バッファにおける遅延時間がばらつき、同期式LSIに
おけるデータ出力のタイミングがばらついてしまう。そ
こで使用されるクロックが高速になりサイクル時間が短
くなると、データ受信側においてデータを受信すること
ができる時間域が狭くなり、システムの設計を困難にし
ている要因となっている。Conventionally, a clock access time in a synchronous LSI, that is, a time required for the LSI to output a data signal after receiving a clock signal, is mainly a delay of a clock signal in an input clock buffer and a long route. The speed is controlled by the delay of the clock signal in the wiring and the delay of the data signal in the output data buffer. In addition, process variations, power supply voltage,
Due to the temperature fluctuation, the delay time in the input clock buffer and the output data buffer varies, and the data output timing in the synchronous LSI varies. If the clock used becomes faster and the cycle time becomes shorter, the time range in which data can be received on the data receiving side becomes narrower, which is a factor that makes system design difficult.
【0004】図7(a)は、従来の外部クロック端子から
出力データバッファに至るクロック信号の経路を説明す
るためのブロック図である。図7(b)は上記経路におけ
るクロック信号の遅延を説明するためのタイミングチャ
ートである。これらの図を用いて、従来の外部クロック
端子から出力データバッファに至るクロック信号の遅延
を説明する。FIG. 7A is a block diagram for explaining a conventional clock signal path from an external clock terminal to an output data buffer. FIG. 7B is a timing chart for explaining the delay of the clock signal in the above path. The delay of a clock signal from a conventional external clock terminal to an output data buffer will be described with reference to these drawings.
【0005】図7(a)において、外部クロック端子70
1に入ったクロック信号CLK は、入力クロックバッファ
702、長配線703、データレジスタ705を経て出
力データバッファ706に入り、出力データ端子707
から出力データ信号DATAOUTを出力させる。外部クロッ
ク端子701は、LSIの受けるクロック信号CLK を受
ける端子である。図7(b)は、外部クロック端子701
におけるクロック信号CLK、 入力クロックバッファ70
2から長配線703に入るクロック信号CIBCLK、長配線
703からデータレジスタ705に伝播するクロック信
号REGCLK、および出力バッファ706のデータ端子70
7における出力信号DATAOUT のタイミングチャートであ
る。In FIG. 7A, an external clock terminal 70
1 enters the output data buffer 706 via the input clock buffer 702, the long wiring 703, and the data register 705, and outputs the output data terminal 707.
Output the output data signal DATAOUT. The external clock terminal 701 is a terminal for receiving a clock signal CLK received by the LSI. FIG. 7B shows an external clock terminal 701.
Clock signal CLK at the input clock buffer 70
2, the clock signal CIBCLK entering the long wiring 703, the clock signal REGCLK propagating from the long wiring 703 to the data register 705, and the data terminal 70 of the output buffer 706.
7 is a timing chart of the output signal DATAOUT in FIG.
【0006】図7(b)に示すように、従来の出力データ
バッファ706に入るクロック信号の経路においては、
クロック信号CLK が外部クロック端子701から出力デ
ータバッファ706に到達するまでに、入力クロックバ
ッファ702で生じる遅延時間td1および長配線703
で生じる遅延時間td2の和td1+td2の遅延時間が生じ
ていた。また、プロセスばらつきや電源電圧、温度の変
動により入力クロックバッファで生じる遅延時間td1、
長配線で生じる遅延時間td2、データレジスタ及び出力
バッファで生じる遅延時間td3はそれぞればらつきを有
しており、さらに遅延時間の和td =td1+td2+td3
のばらつきを大きくしていた。As shown in FIG. 7B, in the path of the clock signal entering the conventional output data buffer 706,
The delay time td1 and the long wiring 703 generated in the input clock buffer 702 until the clock signal CLK reaches the output data buffer 706 from the external clock terminal 701
, The delay time td1 + td2 of the delay time td2 is generated. In addition, delay time td1, which occurs in the input clock buffer due to process variations, power supply voltage, and temperature fluctuations,
The delay time td2 generated by the long wiring and the delay time td3 generated by the data register and the output buffer have variations, and the sum of the delay times td = td1 + td2 + td3.
Had large variations.
【0007】そこで、上記の問題を解決するために、タ
イミング制御回路を用いることが知られている(例え
ば、後述する文献1、文献2などがある)。これは、L
SIが受けるクロック信号と出力データバッファが受け
るクロック信号の間に生じる遅延時間を解消するため
に、タイミング制御回路を用いてLSI中を伝搬するク
ロック信号の位相を変え、出力データバッファが受ける
クロック信号をLSIが受けるクロック信号に同期させ
る方法である。In order to solve the above problem, it is known to use a timing control circuit (for example, there are literatures 1 and 2 described later). This is L
In order to eliminate a delay time generated between the clock signal received by the SI and the clock signal received by the output data buffer, the phase of the clock signal propagating through the LSI is changed using a timing control circuit, and the clock signal received by the output data buffer is changed. Is synchronized with the clock signal received by the LSI.
【0008】図8(a)は、タイミング制御回路を用いた
場合の外部クロック端子から出力データバッファに至る
クロック信号の経路を説明するためのブロック図であ
る。図8(b)は、上記経路におけるクロック信号の遅延
を示したタイミングチャートである。これらの図によ
り、タイミング制御回路を用いた場合の、出力データバ
ッファが受けるクロック信号をLSIが受けるクロック
信号に同期させる方法について説明する。FIG. 8A is a block diagram for explaining a path of a clock signal from an external clock terminal to an output data buffer when a timing control circuit is used. FIG. 8B is a timing chart showing the delay of the clock signal in the above path. With reference to these drawings, a method for synchronizing a clock signal received by an output data buffer with a clock signal received by an LSI when a timing control circuit is used will be described.
【0009】図8(a)に示すように、この経路ではタイ
ミング制御回路801が入力クロックバッファ702と
長配線703の間に挿入されている。入力クロックバッ
ファの生成するクロック信号CIBCLKは、図8(b)に示す
ように外部クロック端子701におけるクロック信号CL
K に対しtd1だけ遅延する。次に、タイミング制御回路
801ではtck−(td1+td2)の遅延を生じさせる。こ
れによりタイミング制御回路の生成するクロック信号DL
LCLKは、外部クロック端子701におけるクロック信号
CLK に対しtck−td2だけ遅延する。ここで、tckはク
ロックサイクル時間である。As shown in FIG. 8A, a timing control circuit 801 is inserted between an input clock buffer 702 and a long wiring 703 in this path. The clock signal CIBCLK generated by the input clock buffer is applied to the clock signal CL at the external clock terminal 701 as shown in FIG.
K is delayed by td1. Next, the timing control circuit 801 causes a delay of tck- (td1 + td2). This allows the clock signal DL generated by the timing control circuit to be generated.
LCLK is a clock signal at the external clock terminal 701
CLK is delayed by tck-td2. Here, tck is a clock cycle time.
【0010】この結果、出力データバッファ708(図
7のデータレジスタ705と出力バッファ706を合わ
せたものに相当する)に伝搬するクロック信号BUFCLKは
外部クロック端子701におけるクロック信号CLK に対
しtckの時間、つまり1クロックサイクルだけ遅延する
ことになる。しかし、これは外部クロック端子701に
おけるクロック信号CLK に同期していることと等価であ
る。As a result, the clock signal BUFCLK propagating to the output data buffer 708 (corresponding to the combination of the data register 705 and the output buffer 706 in FIG. 7) has a time tck with respect to the clock signal CLK at the external clock terminal 701. That is, it is delayed by one clock cycle. However, this is equivalent to being synchronized with the clock signal CLK at the external clock terminal 701.
【0011】このようにしてタイミング制御回路801
を用いることにより、出力データバッファ708に伝搬
するクロック信号BUFCLKをLSIが受けるクロック信号
CLKに同期させることができる。In this manner, the timing control circuit 801
Is used to receive the clock signal BUFCLK propagating to the output data buffer 708
Can be synchronized to CLK.
【0012】また、プロセスや電源電圧、温度の変動が
あり、入力クロックバッファ702で生じる遅延時間t
d1,長配線703で生じる遅延時間td2及び出力データ
バッファ(データレジスタ及び出力バッファ)708で
生じる遅延時間td3が変動したとしても、タイミング制
御回路801がtck−(td1+td2+td3)の遅延をある
精度でつくり、データ出力のタイミングをクロック信号
CLK に同期させるので、データ出力のタイミングばらつ
きは上記精度以内に低減できる。Further, there are fluctuations in the process, the power supply voltage, and the temperature, and the delay time t generated in the input clock buffer 702 varies.
Even if d1, the delay time td2 generated by the long wiring 703, and the delay time td3 generated by the output data buffer (data register and output buffer) 708 fluctuate, the timing control circuit 801 produces a delay of tck− (td1 + td2 + td3) with a certain accuracy. , Data output timing with clock signal
Since it is synchronized with CLK, data output timing variations can be reduced within the above accuracy.
【0013】タイミング制御回路としては、一般にフェ
ーズロックド・ループ(PLL:Phase-Locked Loop)
回路、ディレイロックド・ループ(DLL:Delay-Lock
ed Loop)回路が知られている。PLL回路の例として
述べられている文献には、1992年11月、米国電気
学会発行のIEEE Journal of Solid-State Circuits, Vo
l.27, No.11, pp.1599-1607, Ian A. Young他著、「A P
LL Clock Generator with 5 to 110MHz of Lock Range
for Microprocessors」(以下、文献1と呼ぶ)があ
る。As a timing control circuit, a phase-locked loop (PLL) is generally used.
Circuit, delay locked loop (DLL: Delay-Lock
ed Loop) circuits are known. References cited as examples of PLL circuits include the IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vo.
l.27, No.11, pp.1599-1607, Ian A. Young et al., `` AP
LL Clock Generator with 5 to 110MHz of Lock Range
for Microprocessors "(hereinafter referred to as Document 1).
【0014】また、DLL回路の例として述べられてい
る文献には、1996年6月、電子情報通信学会発行の
英文論文誌、VOL.E79-C,No.6, pp.798-807, Yoshinori
Okajima他著、「Digital Delay Locked Loop and Desi
gn Technique for High-Speed Synchronous Interfac
e」(以下、文献2と呼ぶ)がある。References cited as examples of DLL circuits include an English journal published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, June 1996, VOL. E79-C, No. 6, pp. 798-807, Yoshinori.
Okajima et al., `` Digital Delay Locked Loop and Desi
gn Technique for High-Speed Synchronous Interfac
e "(hereinafter referred to as Document 2).
【0015】このうちDLL回路は、主に可変遅延回
路、位相比較回路、遅延制御回路から構成されるが、特
に文献2に紹介されているものにおいては、可変遅延回
路が2入力NAND回路およびインバータ回路を1段と
するデジタル回路による多段構成になっており、信号を
通す回路段数を制御することによって信号の位相を変更
する。つまり、デジタル回路から構成されているため消
費電力が小さいという利点がある。The DLL circuit is mainly composed of a variable delay circuit, a phase comparison circuit, and a delay control circuit. Particularly, in the circuit disclosed in Reference 2, the variable delay circuit includes a two-input NAND circuit and an inverter. It has a multi-stage configuration of a digital circuit having one circuit, and changes the phase of the signal by controlling the number of circuit stages through which the signal passes. In other words, there is an advantage that power consumption is small because the digital circuit is used.
【0016】以下、上記文献2に紹介されている可変遅
延回路について、図2を用いて説明する。図2は、4つ
の遅延ステップを有する可変遅延回路の構成例である。
この回路は入力端子217、出力端子218、遅延制御
端子S1,S2,S3,S4とインバータ回路220お
よび4つの単位遅延回路221,222,223,22
4から構成されている。また、1つの単位遅延回路(例
えば221)は第1のNAND回路205と第2のNA
ND回路209およびインバータ回路213から構成さ
れていて、他の単位遅延回路222〜224も同様の構
成である。なお、端子219には“ハイ(H)”レベル
の信号が与えられている。Hereinafter, the variable delay circuit introduced in the above reference 2 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration example of a variable delay circuit having four delay steps.
This circuit includes an input terminal 217, an output terminal 218, delay control terminals S1, S2, S3, and S4, an inverter circuit 220, and four unit delay circuits 221, 222, 223, and 22.
4. Further, one unit delay circuit (for example, 221) includes the first NAND circuit 205 and the second NA
The ND circuit 209 and the inverter circuit 213 are configured, and the other unit delay circuits 222 to 224 have the same configuration. The terminal 219 is supplied with a “high (H)” level signal.
【0017】この可変遅延回路において、入力端子21
7に入った信号CLKIN はインバータ回路220および単
位遅延回路を1〜4段のいずれかの段数を経て出力端子
218から出力信号CLKOUTとして出力されるが、信号の
通過する遅延段の数が多いほど遅延時間が増加する。信
号の通過する単位遅延回路の数は遅延制御端子S1,S
2,S3,S4に対し選択的に1つ“H”レベルの信号
を与え,残りに“ロー(L)”レベルを与えることによ
って変えられる。In this variable delay circuit, the input terminal 21
7, the signal CLKIN is output as the output signal CLKOUT from the output terminal 218 through the inverter circuit 220 and one of four stages of the unit delay circuit, and as the number of delay stages through which the signal passes increases, Delay time increases. The number of unit delay circuits through which signals pass is determined by delay control terminals S1 and S1.
2, S3 and S4 can be changed by selectively providing one "H" level signal and the remaining "low (L)" level.
【0018】ここで、例えば遅延制御端子S1に“H”
レベルを与えて選択すれば、入力端子217に入った信
号CLKIN はインバータ回路220および1つの単位遅延
回路221の第1のNAND回路205,第2のNAN
D回路209およびインバータ回路213を通過して、
NAND回路2つ分およびインバータ回路2つ分の遅延
時間を実現する。Here, for example, "H" is applied to the delay control terminal S1.
When the level is given and selected, the signal CLKIN input to the input terminal 217 is supplied to the inverter circuit 220 and the first NAND circuit 205 and the second NAN of one unit delay circuit 221.
After passing through the D circuit 209 and the inverter circuit 213,
A delay time corresponding to two NAND circuits and two inverter circuits is realized.
【0019】同様に、遅延制御端子S2を選択すれば、
入力端子217に入った信号CLKINはインバータ回路2
20および2つの単位遅延回路222,221内を通過
しNAND回路3つ分およびインバータ回路3つ分の遅
延時間を実現する。また、遅延制御端子S3を選択すれ
ば、入力端子217に入った信号CLKIN はインバータ回
路220および3つの単位遅延回路223,222,2
21内を通過しNAND回路4つ分およびインバータ回
路4つ分の遅延時間を実現する。さらに遅延制御端子S
4を選択すれば、入力端子217に入った信号はインバ
ータ回路220および4つの単位遅延回路224,22
3,222,221内を通過しNAND回路5つ分およ
びインバータ回路5つ分の遅延時間を実現する。Similarly, if the delay control terminal S2 is selected,
The signal CLKIN input to the input terminal 217 is output from the inverter circuit 2
20 and two unit delay circuits 222 and 221 to realize delay times for three NAND circuits and three inverter circuits. If the delay control terminal S3 is selected, the signal CLKIN input to the input terminal 217 is output from the inverter circuit 220 and the three unit delay circuits 223, 222, 2
21 and a delay time corresponding to four NAND circuits and four inverter circuits. Further, the delay control terminal S
4, the signal input to the input terminal 217 is output to the inverter circuit 220 and the four unit delay circuits 224 and 22.
3, 222, and 221 to realize a delay time for five NAND circuits and five inverter circuits.
【0020】このように従来の可変遅延回路において
は、遅延時間の最小単位はNAND回路1つ分およびイ
ンバータ回路1つ分の遅延時間となる。As described above, in the conventional variable delay circuit, the minimum unit of the delay time is the delay time of one NAND circuit and one inverter circuit.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】前述した文献2による
従来のDLL回路の可変遅延回路では遅延が量子化さ
れ、クロック信号のタイミング制御の最小単位は2入力
NAND回路およびインバータ回路による遅延時間とな
る。このため、クロック信号のタイミング制御の精度は
遅延刻みが2ゲート分と低かった。In the conventional variable delay circuit of the DLL circuit according to the above-mentioned reference 2, the delay is quantized, and the minimum unit of the timing control of the clock signal is the delay time by the two-input NAND circuit and the inverter circuit. . For this reason, the precision of the timing control of the clock signal is as low as two delay steps.
【0022】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
タイミング制御回路が有する問題を鑑み、可変遅延時間
の最小単位をゲート回路の遅延時間未満に微細化するこ
とができる多入力論理ゲートで構成する可変遅延回路を
提供することである。In view of the above-mentioned problems of the conventional timing control circuit, an object of the present invention is to provide a multi-input logic gate capable of miniaturizing the minimum unit of the variable delay time to less than the delay time of the gate circuit. To provide a variable delay circuit.
【0023】この可変遅延回路を用いて、消費電力を増
やすことなくクロック信号のタイミング制御の精度を高
くしたタイミング制御回路を提供することも本発明の目
的である。It is also an object of the present invention to provide a timing control circuit which uses this variable delay circuit to increase the precision of clock signal timing control without increasing power consumption.
【0024】また、前記多入力論理ゲートで構成する可
変遅延回路の制御方法も提供する。Further, the present invention also provides a method for controlling a variable delay circuit constituted by the multi-input logic gate.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る可変遅延回路は、少なくとも3つの入
力端子を有する多入力論理ゲート回路を有し、信号を入
力する前記多入力論理ゲート回路の入力端子の違いによ
る多入力論理ゲート内を通過する信号の遅延時間差を可
変遅延時間の最小単位として構成するものである。In order to achieve the above object, a variable delay circuit according to the present invention has a multi-input logic gate circuit having at least three input terminals, and the multi-input logic circuit for inputting a signal. The delay time difference between signals passing through the multi-input logic gate due to the difference in the input terminals of the gate circuit is configured as the minimum unit of the variable delay time.
【0026】また、本発明に係る可変遅延回路は、少な
くとも3つの並列接続された第1導電形のMOSトラン
ジスタと、少なくとも3つの直列接続された第2導電形
のMOSトランジスタとで構成される多入力NAND回
路を有し、該多入力NAND回路の各入力端子にそれぞ
れゲートが接続される前記第2導電形のMOSトランジ
スタの出力抵抗と拡散層容量とで決められる時定数の遅
延時間を可変遅延時間の最小単位とし、入力される信号
の遅延を入力される前記入力端子の違いに応じて前記最
小単位の遅延時間ステップで可変するように構成すれば
好適である。Further, the variable delay circuit according to the present invention comprises a multi-layer structure comprising at least three parallel-connected first conductivity type MOS transistors and at least three series-connected second conductivity type MOS transistors. An input NAND circuit having a gate connected to each input terminal of the multi-input NAND circuit, and a variable delay time having a time constant determined by an output resistance and a diffusion layer capacitance of the MOS transistor of the second conductivity type. It is preferable that the minimum unit of time is set, and the delay of the input signal is varied in the minimum unit delay time step in accordance with the difference of the input terminal to be input.
【0027】この場合、前記多入力NAND回路の直列
接続された第2導電形のMOSトランジスタの出力電流
経路上に、ゲートが定電圧源に接続された第2導電形の
MOSトランジスタをさらに直列に挿入してもよい。こ
れにより遅延時間を調整することができる。In this case, on the output current path of the serially connected second conductivity type MOS transistor of the multi-input NAND circuit, a second conductivity type MOS transistor whose gate is connected to a constant voltage source is further connected in series. May be inserted. Thus, the delay time can be adjusted.
【0028】また、本発明に係るタイミング制御回路
は、入力クロックバッファからのクロック信号と、配線
を介して出力データバッファに到達する前記クロック信
号とを同期させるために、前記入力クロックバッファと
前記出力データバッファとの間に設けられる可変遅延回
路を有するタイミング制御回路において、可変遅延回路
に、前述したいずれかの構成の可変遅延回路を用いるこ
とを特徴とする。In addition, the timing control circuit according to the present invention includes the input clock buffer and the output clock for synchronizing the clock signal from the input clock buffer with the clock signal reaching the output data buffer via the wiring. In a timing control circuit having a variable delay circuit provided between a data buffer and a data buffer, a variable delay circuit having any one of the above-described configurations is used as the variable delay circuit.
【0029】本発明に係る可変遅延回路の制御方法は、
少なくとも3つの入力端子を有する多入力論理ゲート回
路からなる可変遅延回路の制御方法であって、前記多入
力論理ゲート回路の信号を入力する入力端子の違いによ
り生じる前記多入力論理ゲート回路内を通過する信号遅
延時間差を可変遅延時間の最小単位として遅延時間を制
御することを特徴とする。The control method of the variable delay circuit according to the present invention is as follows.
A method for controlling a variable delay circuit comprising a multi-input logic gate circuit having at least three input terminals, wherein the variable delay circuit passes through the multi-input logic gate circuit caused by a difference between input terminals for inputting signals of the multi-input logic gate circuit. The delay time is controlled using the signal delay time difference as a minimum unit of the variable delay time.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】本発明に係る可変遅延回路の好適
な実施の形態は、少なくとも3つの入力端子を有する多
入力論理ゲート回路を有し、信号を入力する上記多入力
論理ゲート回路の入力端子の違いによる遅延時間差を可
変遅延時間の最小単位として構成するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the variable delay circuit according to the present invention has a multi-input logic gate circuit having at least three input terminals, and inputs the signal to the multi-input logic gate circuit. The delay time difference due to the terminal difference is configured as the minimum unit of the variable delay time.
【0031】また、本発明に係るタイミング制御回路の
実施の形態は、入力制御信号バッファ(すなわち、入力
クロックバッファ)と出力データバッファとの間に設け
られる制御回路であって、出力データバッファが受ける
制御信号すなわちクロック信号を、入力クロックバッフ
ァが受けるクロック信号に同期するように、少なくとも
3つの入力端子を有する多入力論理ゲート回路からなる
上記可変遅延回路を用いて、クロック信号の位相を制御
するように構成したDLL回路である。An embodiment of the timing control circuit according to the present invention is a control circuit provided between an input control signal buffer (that is, an input clock buffer) and an output data buffer. In order to synchronize a control signal, that is, a clock signal with a clock signal received by an input clock buffer, the phase of the clock signal is controlled using the variable delay circuit including a multi-input logic gate circuit having at least three input terminals. Is a DLL circuit configured as described above.
【0032】一般に、通常の論理ゲート回路における信
号の遅延時間は、論理ゲート回路内MOSトランジスタ
の遷移時間および論理ゲート回路の出力抵抗と次段のゲ
ート入力容量からできる時定数の遅延時間の和である。In general, the signal delay time in a normal logic gate circuit is the sum of the transition time of the MOS transistor in the logic gate circuit and the delay time of the time constant formed by the output resistance of the logic gate circuit and the gate input capacitance of the next stage. is there.
【0033】一方、多入力論理ゲートにおいては信号を
入力する端子の違いにより、信号が通過するMOSトラ
ンジスタ数が異なる。信号がMOSトランジスタを通過
する際、MOSトランジスタ単体の出力抵抗および拡散
層容量からできる時定数の遅延時間が生じるため、信号
が通過するMOSトランジスタ数が異なると信号の遅延
時間が異なる。On the other hand, in a multi-input logic gate, the number of MOS transistors through which a signal passes differs depending on the terminal to which the signal is input. When a signal passes through the MOS transistor, a delay time of a time constant generated by the output resistance and the diffusion layer capacitance of the MOS transistor alone occurs, so that the signal delay time differs when the number of MOS transistors through which the signal passes differs.
【0034】上記本発明に係る可変遅延回路の実施の形
態によれば、この入力する端子の違いによる多入力論理
ゲート回路内を通過する信号遅延時間差を最小遅延単位
として遅延時間を可変することができる。つまり、本発
明の可変遅延回路の最小遅延時間単位は、MOSトラン
ジスタの出力抵抗と拡散層容量からできる時定数の遅延
時間である。この遅延時間は、上記通常の論理ゲート回
路における信号の遅延時間に対して小さい。従って、多
入力論理ゲートで可変遅延回路を構成することにより、
1個の論理ゲートで複数の遅延刻みを生成することが可
能となる上に、遅延刻みは上記最小遅延時間にできるの
で、高精度に遅延時間を制御することができる。According to the above-described embodiment of the variable delay circuit according to the present invention, the delay time can be varied with a minimum delay unit being a signal delay time difference passing through the multi-input logic gate circuit due to the difference of the input terminal. it can. That is, the minimum delay time unit of the variable delay circuit of the present invention is a time constant delay time formed from the output resistance of the MOS transistor and the diffusion layer capacitance. This delay time is smaller than the signal delay time in the normal logic gate circuit. Therefore, by configuring a variable delay circuit with a multi-input logic gate,
A plurality of delay steps can be generated by one logic gate, and the delay step can be set to the minimum delay time, so that the delay time can be controlled with high accuracy.
【0035】また、上記本発明の可変遅延回路と、従来
の2入力NAND回路およびインバータ回路からなる可
変遅延回路とをそれぞれ多段構成にした場合、同じ遅延
時間を生成するのに必要なゲート段数は等しくなるの
で、消費電力は変わらない。When the variable delay circuit of the present invention and the conventional variable delay circuit comprising a two-input NAND circuit and an inverter circuit are each configured in multiple stages, the number of gate stages required to generate the same delay time is as follows. Since they are equal, the power consumption does not change.
【0036】従って、本発明の可変遅延回路を用いたD
LL回路構成のタイミング制御回路は、従来技術に対し
て消費電力を増やすことなく最小遅延時間単位を従来よ
りも微細化でき、低電力かつ高精度のタイミング制御が
可能となる。Accordingly, D using the variable delay circuit of the present invention
The timing control circuit having the LL circuit configuration can make the minimum delay time unit finer than before, without increasing the power consumption as compared with the conventional technology, and can perform low-power and high-accuracy timing control.
【0037】[0037]
【実施例】次に、本発明に係る可変遅延回路およびタイ
ミング制御回路の具体的な実施例につき、添付図面を参
照しながら以下詳細に説明する。Next, specific embodiments of the variable delay circuit and the timing control circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【0038】まず、同期式メモリ用のタイミング制御回
路の構成例を図3および図8を用いて説明する。図3
は、タイミング制御回路の構成例を説明するためのブロ
ック図である。ここでは、図8におけるタイミング制御
回路の入力信号をEXTCLK、出力信号をINTCLKとして説明
する。なお、この構成例は上記文献2に記載のDLLと
同様のものである。このDLLは、第1の可変遅延回路
301、第2の可変遅延回路302、位相比較回路30
3、遅延制御回路304、8分周回路305、ダミー遅
延回路307、入力クロック端子308、出力クロック
端子309から構成されている。First, an example of the configuration of a timing control circuit for a synchronous memory will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 3 is a block diagram for describing a configuration example of a timing control circuit. Here, the input signal of the timing control circuit in FIG. 8 is described as EXTCLK, and the output signal is described as INTCLK. Note that this configuration example is similar to the DLL described in the above reference 2. This DLL includes a first variable delay circuit 301, a second variable delay circuit 302, a phase comparison circuit 30
3, a delay control circuit 304, a divide-by-8 circuit 305, a dummy delay circuit 307, an input clock terminal 308, and an output clock terminal 309.
【0039】まず、図8における入力クロックバッファ
702から、クロック信号EXTCLKが入力クロック端子3
08に入力される。このクロック信号EXTCLKは2つの経
路に分けられ、1つは8分周回路305へ、もう1つは
第1の可変遅延回路301へ入り、所定の遅延時間の後
で出力クロック信号INTCLKとして出力クロック端子30
9から出力される。First, the clock signal EXTCLK is supplied from the input clock buffer 702 in FIG.
08 is input. This clock signal EXTCLK is divided into two paths, one into the divide-by-8 circuit 305 and the other into the first variable delay circuit 301, and after a predetermined delay time, as an output clock signal INTCLK, Terminal 30
9 is output.
【0040】8分周回路305は、入力クロック信号EX
TCLKを8分周(周期を8倍)する。8分周された入力ク
ロック信号は2つあり、第1の8分周クロック310は
第2の可変遅延回路302へ、第2の8分周クロック3
11は位相比較回路303の第1の入力端子aに入る。
第2の8分周クロック311は第1の8分周クロック3
10より1サイクル遅延している。第2の可変遅延回路
302の構成は第1の可変遅延回路の構成と同じであ
り、いずれの可変遅延回路も遅延制御回路304により
同じ遅延時間を有するように制御される。The divide-by-8 circuit 305 receives the input clock signal EX.
TCLK is divided by 8 (cycle is multiplied by 8). There are two divide-by-8 input clock signals, and the first divide-by-8 clock 310 is supplied to the second variable delay circuit 302 by the second divide-by-8 clock 3.
11 enters the first input terminal a of the phase comparison circuit 303.
The second divided-by-8 clock 311 is the first divided-by-8 clock 3
One cycle is delayed from 10. The configuration of the second variable delay circuit 302 is the same as the configuration of the first variable delay circuit, and each variable delay circuit is controlled by the delay control circuit 304 so as to have the same delay time.
【0041】第2の可変遅延回路302を通過した8分
周されたクロック信号は、ダミー遅延回路307を経て
位相比較回路303の第2の入力端子bに入る。ダミー
遅延回路307は、入力クロックバッファ702および
長配線703における遅延時間td1+td2とほぼ同じ遅
延時間を有するように設計された遅延回路である。ここ
で、可変遅延回路301,302の遅延時間をtdxとす
ると、位相比較回路303の第2の入力端子bに入る信
号312は第1の入力端子aに入る信号311に対し、
tdx+td1+td2の時間だけ遅延している。The clock signal divided by 8 that has passed through the second variable delay circuit 302 enters the second input terminal b of the phase comparison circuit 303 via the dummy delay circuit 307. The dummy delay circuit 307 is a delay circuit designed to have a delay time substantially equal to the delay time td1 + td2 in the input clock buffer 702 and the long wiring 703. Here, assuming that the delay time of the variable delay circuits 301 and 302 is tdx, the signal 312 input to the second input terminal b of the phase comparison circuit 303 is different from the signal 311 input to the first input terminal a.
It is delayed by the time of tdx + td1 + td2.
【0042】位相比較回路303は、第2の入力端子b
に入る信号312の位相が第1の入力端子aに入る信号
311の位相より進んでいれば“H”レベル、遅れてい
れば“L”レベルの信号を出力する。位相比較回路の出
力信号は、遅延制御回路304に入る。The phase comparison circuit 303 has a second input terminal b
If the phase of the signal 312 entering the first input terminal a is ahead of the phase of the signal 311 entering the first input terminal a, an "H" level signal is output. The output signal of the phase comparison circuit enters the delay control circuit 304.
【0043】遅延制御回路304は、可変遅延回路30
1,302の遅延時間を制御しており、位相比較回路か
らの信号が“H”レベルならば遅延を1ステップ増加さ
せ、“L”レベルならば遅延を1ステップ減少させる。
この遅延制御回路304は双方向シフトレジスタで構成
され、可変遅延回路301,302の遅延ステップ数を
Nとすると、遅延制御回路304が可変遅延回路30
1,302に対して出力する信号はN本ある。遅延制御
回路304は、N本の出力信号のうち1つだけが“H”
レベルで、その他は“L”レベルであり、位相比較回路
303からの信号に対してビットパターンを双方向にシ
フトする。The delay control circuit 304 includes the variable delay circuit 30
The delay time of 1,302 is controlled. If the signal from the phase comparison circuit is at "H" level, the delay is increased by one step, and if the signal is at "L" level, the delay is reduced by one step.
The delay control circuit 304 is constituted by a bidirectional shift register. When the number of delay steps of the variable delay circuits 301 and 302 is N, the delay control circuit 304
There are N signals to be output to 1,302. The delay control circuit 304 determines that only one of the N output signals is “H”.
The bit pattern is bidirectionally shifted with respect to the signal from the phase comparison circuit 303.
【0044】可変遅延回路301,302は、遅延制御
回路のN本の出力信号線内の“H”レベルになっている
1本の出力信号線に対応した遅延ステップを持つ遅延時
間を生成する。Each of the variable delay circuits 301 and 302 generates a delay time having a delay step corresponding to one output signal line at "H" level among the N output signal lines of the delay control circuit.
【0045】以上の回路構成により、位相比較回路30
3の第2の入力端子bに入る信号の遅延tdx+td1+t
d2が、入力クロック信号EXTCLKより進んでいれば可変遅
延回路301,302の遅延時間が増加し、遅れていれ
ば可変遅延回路301,302の遅延時間が減少するよ
うになる。With the above circuit configuration, the phase comparison circuit 30
3, the delay tdx + td1 + t of the signal input to the second input terminal b
If d2 is ahead of the input clock signal EXTCLK, the delay times of the variable delay circuits 301 and 302 increase, and if d2 is late, the delay times of the variable delay circuits 301 and 302 decrease.
【0046】このフィードバック制御により、遅延制御
回路304はサイクル時間tckが、tck=tdx+td1+
td2を満足するように遅延ステップを制御する動作を行
い、第1および第2の可変遅延回路301,302の遅
延時間tdxは、tck−(td1+td2)付近となる。By this feedback control, the delay control circuit 304 sets the cycle time tck to tck = tdx + td1 +
An operation of controlling the delay step is performed so as to satisfy td2, and the delay time tdx of the first and second variable delay circuits 301 and 302 is close to tck- (td1 + td2).
【0047】ここで、上記8分周回路305の構成例を
図10に示す。図10の(a)は8分周回路のブロック
図であり、(b)は8分周回路で用いる2分周回路の回
路構成図である。図10(a)に示すように8分周回路
305はクロック信号入力端子1001、リセット信号
入力端子1003、第1の8分周クロック信号出力端子
1002、第2の8分周クロック信号出力端子100
4、3つの2分周回路1005及びフリップフロップ1
007から構成されている。この2分周回路1005
は、図10(b)に示すように、フリップフロップとイ
ンバータで構成され、フリップフロップの出力を“L”
レベルに初期化するリセット信号RESET を印加する端子
と、クロック信号CLKIN を印加する入力端子と、入力さ
れた信号を2分周(周期を2倍)した出力信号CLK2OUT
を出力する端子とを有する。FIG. 10 shows an example of the configuration of the divide-by-8 circuit 305. FIG. 10A is a block diagram of a divide-by-8 circuit, and FIG. 10B is a circuit configuration diagram of a divide-by-2 circuit used in the divide-by-8 circuit. As shown in FIG. 10A, the divide-by-8 circuit 305 includes a clock signal input terminal 1001, a reset signal input terminal 1003, a first divide-by-8 clock signal output terminal 1002, and a second divide-by-8 clock signal output terminal 100.
4, three divide-by-2 circuits 1005 and flip-flop 1
007. This divide-by-2 circuit 1005
Is composed of a flip-flop and an inverter, as shown in FIG.
A terminal for applying a reset signal RESET for initializing to a level, an input terminal for applying a clock signal CLKIN, and an output signal CLK2OUT obtained by dividing the input signal by 2 (doubling the cycle).
Output terminal.
【0048】この8分周回路305は、まず動作に先立
ち、リセット信号入力端子1003に正のパルス波形を
有するリセット信号RESET が入力され、回路内の2分周
回路1005とフリップフロップ1007の出力を
“L”レベルに初期化する。Prior to operation, the divide-by-8 circuit 305 receives a reset signal RESET having a positive pulse waveform at a reset signal input terminal 1003, and outputs the outputs of the divide-by-2 circuit 1005 and the flip-flop 1007 in the circuit. Initialize to “L” level.
【0049】次に、クロック信号入力端子1001にク
ロック信号CLKIN が入力されると、クロック信号CLKIN
は3つの2分周回路1005を通過して8分周クロック
信号CLK8OUT となり、第1の8分周クロック信号出力端
子1002から第1の8分周クロック信号CLK8OUT1とし
て出力される。Next, when the clock signal CLKIN is input to the clock signal input terminal 1001, the clock signal CLKIN
Passes through three divide-by-2 circuits 1005 to become a divide-by-8 clock signal CLK8OUT, which is output from a first divide-by-8 clock signal output terminal 1002 as a first divide-by-8 clock signal CLK8OUT1.
【0050】また、前記8分周クロック信号CLK8OUT
は、フリップフロップ1007を通過し、第1の8分周
クロック信号CLK8OUT1より1クロックサイクル遅れて、
第2の8分周クロック信号出力端子1004から第2の
8分周クロック信号CLK8OUT2として出力される。The eight-frequency-divided clock signal CLK8OUT
Passes through the flip-flop 1007 and is delayed by one clock cycle from the first divide-by-8 clock signal CLK8OUT1,
A second 分 frequency-divided clock signal output terminal 1004 outputs the second と し て frequency-divided clock signal CLK8OUT2.
【0051】次に、図1、図4、図5、図6、図9を用
いて本実施例の可変遅延回路を説明する。図1は、本発
明に係る可変遅延回路の一実施例を示す回路構成図であ
り、8つの遅延ステップを有する可変遅延回路である。Next, the variable delay circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 4, 5, 6, and 9. FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a variable delay circuit according to the present invention, which is a variable delay circuit having eight delay steps.
【0052】この可変遅延回路は、入力端子123、出
力端子124、遅延制御端子S1〜S8と、インバータ
回路126および2つの単位遅延回路109,110か
ら構成され、1つの単位遅延回路(例えば109)は4
個のNAND回路111〜114と、5入力NAND回
路119およびインバータ回路120から構成されてい
る。なお、端子125には“H”レベルの信号が与えら
れている。This variable delay circuit comprises an input terminal 123, an output terminal 124, delay control terminals S1 to S8, an inverter circuit 126 and two unit delay circuits 109 and 110, and one unit delay circuit (for example, 109). Is 4
It is composed of NAND circuits 111 to 114, a 5-input NAND circuit 119, and an inverter circuit 120. Note that an “H” level signal is supplied to the terminal 125.
【0053】図4は、図1に示した可変遅延回路10
9、110内で使われている5入力NANDの回路図で
ある。この回路は、5個の入力端子IN0〜IN4と、
出力端子OUTと、6個のnチャネルMOSトランジス
タMN0〜MN4,MN4Cと、5個のpチャネルMO
SトランジスタMP0〜MP4から構成されている。な
お、ゲートが高電位側電源に接続されているMOSトラ
ンジスタMN4cは必ずしも必要とするものではない
が、単位遅延回路内の遅延の刻みの調整をするために出
力電流経路上に挿入する負荷補正用のトランジスタであ
る。この場合は、入力端子IN3とIN4間の遅延刻み
を調整するために設けている。FIG. 4 shows the variable delay circuit 10 shown in FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram of a 5-input NAND used in 9, 110. This circuit includes five input terminals IN0 to IN4,
An output terminal OUT, six n-channel MOS transistors MN0 to MN4, MN4C, and five p-channel MOs
It is composed of S transistors MP0 to MP4. Although the MOS transistor MN4c whose gate is connected to the high-potential-side power supply is not always necessary, the MOS transistor MN4c is inserted on the output current path for adjusting the delay increment in the unit delay circuit. Transistor. In this case, it is provided for adjusting the delay increment between the input terminals IN3 and IN4.
【0054】図1に示した可変遅延回路109内の5入
力NAND回路119の場合、入力端子IN0はインバ
ータ回路122の出力に、IN1はNAND回路111
の出力に、IN2はNAND回路112の出力に、IN
3はNAND回路113の出力に、IN4はNAND回
路114の出力に接続されている。また、図1に示した
可変遅延回路110内の5入力NAND回路121の場
合、入力端子IN0は端子125の出力に、IN1はN
AND回路115の出力に、IN2はNAND回路11
6の出力に、IN3はNAND回路117の出力に、I
N4はNAND回路118の出力に接続されている。In the case of the five-input NAND circuit 119 in the variable delay circuit 109 shown in FIG. 1, the input terminal IN0 is the output of the inverter circuit 122, and the input terminal IN1 is the NAND circuit 111.
, IN2 is the output of the NAND circuit 112, IN2
3 is connected to the output of the NAND circuit 113, and IN4 is connected to the output of the NAND circuit 114. In the case of the 5-input NAND circuit 121 in the variable delay circuit 110 shown in FIG. 1, the input terminal IN0 is the output of the terminal 125, and the input terminal IN1 is N
IN2 of the output of the AND circuit 115 is the NAND circuit 11
6, IN3 is the output of NAND circuit 117,
N4 is connected to the output of the NAND circuit 118.
【0055】図5および図6は、本実施例の可変遅延回
路内で使われている5入力NANDの等価回路モデルで
ある。図5(a)は立ち上がりのクロック信号が入力端
子IN2に入った場合、図5(b)は立ち下がりのクロ
ック信号が入力端子IN2に入った場合、図6(a)は
立ち上がりのクロック信号が入力端子IN3に入った場
合、図6(b)は立ち下がりのクロック信号が入力端子
IN3に入った場合である。FIGS. 5 and 6 are equivalent circuit models of a five-input NAND used in the variable delay circuit of this embodiment. FIG. 5A shows a case where a rising clock signal enters the input terminal IN2, FIG. 5B shows a case where a falling clock signal enters the input terminal IN2, and FIG. FIG. 6B shows a case where the falling clock signal enters the input terminal IN3 when the signal enters the input terminal IN3.
【0056】等価回路は、MOSトランジスタMN0の
出力抵抗RN0および拡散層容量CN0、MOSトラン
ジスタMN1の出力抵抗RN1および拡散層容量CN
1、MOSトランジスタMN2の出力抵抗RN2および
拡散層容量CN2、MOSトランジスタMN3の出力抵
抗RN3および拡散層容量CN3、MOSトランジスタ
MN4の出力抵抗RN4、MOSトランジスタMP2の
出力抵抗RP2、MOSトランジスタMP3の出力抵抗
RP3、MOSトランジスタMN4cの出力抵抗RN4
cから構成されている。The equivalent circuit includes the output resistance RN0 and diffusion layer capacitance CN0 of the MOS transistor MN0, the output resistance RN1 and diffusion layer capacitance CN of the MOS transistor MN1.
1, output resistance RN2 and diffusion layer capacitance CN2 of MOS transistor MN2, output resistance RN3 and diffusion layer capacitance CN3 of MOS transistor MN3, output resistance RN4 of MOS transistor MN4, output resistance RP2 of MOS transistor MP2, output resistance of MOS transistor MP3 RP3, output resistance RN4 of MOS transistor MN4c
c.
【0057】ここで、RP3>RP2となるようにMO
SトランジスタMP2およびMP3の回路定数は設計さ
れている。立ち上がりのクロック信号が入力端子IN2
に入った場合、図5(a)に示すように、流れる電流の
経路にできる負荷はMOSトランジスタの出力抵抗RN
0,RN1,RN2,RN3,RN4c,RN4および
拡散層容量CN0,CN1,CN2であるが、立ち上が
りのクロック信号が入力端子IN3に入った場合は、図
6(a)に示すように、流れる電流の経路にできる負荷
はMOSトランジスタの出力抵抗RN0,RN1,RN
2,RN3,RN4c,RN4および拡散層容量CN
0,CN1,CN2,CN3となり、拡散層容量CN3
の分のみ増加する。Here, MO is set so that RP3> RP2.
The circuit constants of the S transistors MP2 and MP3 are designed. The rising clock signal is input terminal IN2
5A, the load formed on the path of the flowing current is the output resistance RN of the MOS transistor as shown in FIG.
0, RN1, RN2, RN3, RN4c, RN4 and diffusion layer capacitors CN0, CN1, CN2. When a rising clock signal enters the input terminal IN3, as shown in FIG. The load that can be made in the path is the output resistance RN0, RN1, RN of the MOS transistor.
2, RN3, RN4c, RN4 and diffusion layer capacitance CN
0, CN1, CN2, CN3, and the diffusion layer capacitance CN3
Only increase by.
【0058】また、立ち下がりのクロック信号が入力端
子IN2に入った場合、図5(b)に示すように、流れ
る電流の経路にできる負荷はMOSトランジスタの出力
抵抗RP2,RN0,RN1および拡散層容量CN0,
CN1,CN2であるが、立ち上がりのクロック信号が
入力端子IN3に入った場合は、図6(b)に示すよう
に、流れる電流の経路にできる負荷はMOSトランジス
タの出力抵抗RP3,RN0,RN1,RN2および拡
散層容量CN0,CN1,CN2,CN3となり、出力
抵抗RP3とRP2の差分(RP3−RP2)と、出力
抵抗RN2と、拡散層容量CN3の分が増加する。ここ
で、MOSトランジスタMP0〜MP4に同一サイズの
トランジスタを用いている場合は、その出力抵抗の差分
(RP3−RP2)は実質的に0であり、増加するのは
出力抵抗RN2と拡散層容量CN3の分のみである。When the falling clock signal enters the input terminal IN2, as shown in FIG. 5 (b), the load that can be made in the path of the flowing current is the output resistances RP2, RN0, RN1 of the MOS transistor and the diffusion layer. Capacity CN0,
When the rising clock signal is input to the input terminal IN3, the load that can flow in the flowing current is the output resistance RP3, RN0, RN1, of the MOS transistor as shown in FIG. 6B. RN2 and diffusion layer capacitances CN0, CN1, CN2, and CN3, and the difference between the output resistances RP3 and RP2 (RP3-RP2), the output resistance RN2, and the diffusion layer capacitance CN3 increase. Here, when transistors of the same size are used as the MOS transistors MP0 to MP4, the difference between the output resistances (RP3 to RP2) is substantially 0, and the output resistances RN2 and the diffusion layer capacitance CN3 increase. It's only for minutes.
【0059】このように本実施例の可変遅延回路におい
て、入力信号が入る5入力NAND回路の入力端子が1
つ変わることによって、信号の流れる経路にできる負荷
が1つのMOSトランジスタの拡散層容量および出力抵
抗の増加分だけ大きくなり、遅延時間の差ができる。こ
れはクロック信号の入る入力端子がIN2からIN3に
変わった場合だけでなく、IN1からIN2、またIN
3からIN4に変わった場合も同様である。As described above, in the variable delay circuit of this embodiment, the input terminal of the 5-input NAND circuit to which the input signal is input is 1
As a result, the load on the path through which the signal flows increases by the amount of the increase in the diffusion layer capacitance and output resistance of one MOS transistor, and the delay time differs. This occurs not only when the input terminal for receiving the clock signal changes from IN2 to IN3, but also from IN1 to IN2 or IN2.
The same applies to the case of changing from 3 to IN4.
【0060】この遅延時間の差が、本実施例の可変遅延
回路における遅延時間の最小単位であり、30〜60ピ
コ秒程度である。これは、従来の可変遅延回路における
遅延時間の最小単位であるNAND回路1つ分およびイ
ンバータ回路1つ分の遅延時間の100〜200ピコ秒
程度よりも小さい。This difference in delay time is the minimum unit of the delay time in the variable delay circuit of this embodiment, and is about 30 to 60 picoseconds. This is smaller than the delay time of one NAND circuit and one inverter circuit, which is the minimum unit of the delay time in the conventional variable delay circuit, which is about 100 to 200 picoseconds.
【0061】図9は、図1に示した本実施例の可変遅延
回路における入力信号の波形が遅延する様子を説明する
ための図である。図のように入力端子123における信
号CLKIN の波形に対して遅延制御信号端子S1,S2,
S3,S4,S5を選択した場合の出力端子124にお
ける信号CLKOUTの波形は、それぞれCLKOUT(S1),CLKOUT
(S2),CLKOUT(S3),CLKOUT(S4),CLKOUT(S5)のように遅
延する。FIG. 9 is a diagram for explaining how the waveform of the input signal is delayed in the variable delay circuit of this embodiment shown in FIG. As shown in the drawing, the delay control signal terminals S1, S2,
The waveforms of the signal CLKOUT at the output terminal 124 when S3, S4, and S5 are selected are CLKOUT (S1) and CLKOUT, respectively.
(S2), CLKOUT (S3), CLKOUT (S4), CLKOUT (S5).
【0062】ここで、出力信号CLKOUT(S1),CLKOUT(S
2),CLKOUT(S3),CLKOUT(S4)はインバータ回路126と
単位遅延回路109の2段のみから作られるが、出力信
号CLKOUT(S5)はインバータ回路126と単位遅延回路1
09および110の3段によって作られる。つまり、出
力信号CLKOUT(S5)の遅延は、出力信号CLKOUT(S1)〜CLKO
UT(S4)の遅延とは異なり、インバータ回路126と単位
遅延回路109の入力端子IN0から信号が入った場合
の5入力NAND回路119による遅延と、インバータ
回路120と、単位遅延回路110の入力端子IN1か
ら信号が入った場合の5入力NAND回路121による
遅延との和となる。Here, the output signals CLKOUT (S1), CLKOUT (S
2), CLKOUT (S3) and CLKOUT (S4) are made up of only two stages of the inverter circuit 126 and the unit delay circuit 109, while the output signal CLKOUT (S5) is generated by the inverter circuit 126 and the unit delay circuit 1
Made by three stages 09 and 110. That is, the delay of the output signal CLKOUT (S5) is
Unlike the delay of UT (S4), the delay by the 5-input NAND circuit 119 when a signal is input from the input terminal IN0 of the inverter circuit 126 and the unit delay circuit 109, and the input terminals of the inverter circuit 120 and the unit delay circuit 110 This is the sum of the delay caused by the 5-input NAND circuit 121 when a signal is input from IN1.
【0063】そこで、単位遅延回路109と110から
構成される可変遅延回路による遅延時間を、遅延制御信
号端子S1〜S8の順番に対して単調増加させるため
に、出力信号CLKOUT(S4)とCLKOUT(S5)の間で遅延時間の
大きさが逆転しないようにする必要がある。つまり、図
9に示すように、出力信号CLKOUT(S4)の入力端子123
における信号CLKIN に対する遅延時間td4と、入力端子
IN0から信号が入った場合の5入力NAND回路11
9及びインバータ回路120による遅延td0と、出力信
号CLKOUT(S1)の入力信号CLKIN に対する遅延時間td1と
の関係を、td4<td0+td1となるようにする必要があ
る。Therefore, in order to monotonically increase the delay time of the variable delay circuit composed of the unit delay circuits 109 and 110 in the order of the delay control signal terminals S1 to S8, the output signals CLKOUT (S4) and CLKOUT ( It is necessary to ensure that the magnitude of the delay time does not reverse during S5). That is, as shown in FIG. 9, the input terminal 123 of the output signal CLKOUT (S4)
And the five-input NAND circuit 11 when a signal is input from the input terminal IN0.
9 and the delay time td0 due to the inverter circuit 120 and the delay time td1 of the output signal CLKOUT (S1) with respect to the input signal CLKIN need to satisfy td4 <td0 + td1.
【0064】また、遅延刻みを一定値に近づけ遅延時間
の遅延制御信号に対する直線性を高めることも重要であ
る。これらは、5入力NAND回路内のMOSトランジ
スタの出力抵抗および拡散層抵抗を調整することや、前
述したように負荷補正用のMOSトランジスタMN4c
を5入力NAND回路の出力電流経路上に挿入すること
によって可能となる。なお、MOSトランジスタの出力
抵抗および拡散層抵抗の調整は、MOSトランジスタの
ゲート幅およびゲート長を調整することで可能である。It is also important to make the delay increment closer to a constant value to increase the linearity of the delay time with respect to the delay control signal. These adjust the output resistance and diffusion layer resistance of the MOS transistor in the five-input NAND circuit, and as described above, load correction MOS transistor MN4c.
In the output current path of the five-input NAND circuit. The output resistance and the diffusion layer resistance of the MOS transistor can be adjusted by adjusting the gate width and the gate length of the MOS transistor.
【0065】従来の可変遅延回路と比較すると、同程度
の遅延時間を生成する場合、単位遅延回路の段数はほぼ
同じであり、ゲート数は大きく変わらないので、消費電
力は従来例と比べて同程度であるが、遅延時間を高精度
に調整することができる。従って、本実施例の可変遅延
回路を、図3に示したタイミング制御回路の第1及び第
2の可変遅延回路に用いることにより、CPUの高速化
に伴う種々の電子回路とのインターフェース部分の高速
なクロック信号の周期に応じたクロック信号の位相を、
消費電力を増加させずに、高精度に適切に制御できるタ
イミング制御回路が得られる。Compared with the conventional variable delay circuit, when the same delay time is generated, the number of stages of the unit delay circuit is almost the same, and the number of gates does not change much, so that the power consumption is the same as in the conventional example. However, the delay time can be adjusted with high accuracy. Therefore, by using the variable delay circuit of the present embodiment for the first and second variable delay circuits of the timing control circuit shown in FIG. The phase of the clock signal according to the cycle of the
A timing control circuit capable of appropriately controlling with high accuracy without increasing power consumption can be obtained.
【0066】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更
をなし得ることは勿論である。例えば、実施例では、本
発明の可変遅延回路として5入力NAND回路を用いた
単位遅延回路2段の場合を用いて説明したが、可変遅延
回路の構成はこれだけではなく、NAND回路の入力端
子数や単位遅延回路の段数は自由に選択することができ
ることは言うまでもない。The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. For example, in the embodiment, the case where the variable delay circuit of the present invention has two stages of unit delay circuits using a five-input NAND circuit has been described, but the configuration of the variable delay circuit is not limited to this, and the number of input terminals of the NAND circuit is Needless to say, the number of stages of the unit delay circuit can be freely selected.
【0067】[0067]
【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明の可変遅延回路によれば、従来の可変遅延回路にお
けるゲート回路による遅延に加えて、MOSトランジス
タ単体の拡散層容量と出力抵抗による負荷を用いた微小
遅延を使用するので、従来の可変遅延回路と比べて消費
電力を増加することなく、遅延時間の最小単位を短縮す
ることができる。As is apparent from the above-described embodiment, according to the variable delay circuit of the present invention, in addition to the delay caused by the gate circuit in the conventional variable delay circuit, the MOS transistor alone has a diffusion layer capacitance and output resistance. Since a minute delay using a load is used, the minimum unit of the delay time can be reduced without increasing power consumption as compared with the conventional variable delay circuit.
【0068】また、本発明の可変遅延回路を用いたタイ
ミング制御回路は、低電力かつ高精度のタイミング制御
を行うことが可能となる。Further, the timing control circuit using the variable delay circuit of the present invention can perform low power and highly accurate timing control.
【図1】本発明に係る可変遅延回路の一実施例を示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a variable delay circuit according to the present invention.
【図2】可変遅延回路の従来例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example of a variable delay circuit.
【図3】本発明の可変遅延回路を適用するタイミング制
御回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a timing control circuit to which the variable delay circuit of the present invention is applied.
【図4】図1に示した可変遅延回路で用いる5入力NA
ND回路の構成図である。FIG. 4 is a 5-input NA used in the variable delay circuit shown in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of an ND circuit.
【図5】図4に示した5入力NAND回路の入力端子I
N2にクロック信号が入力された場合の等価回路モデル
図である。5 is an input terminal I of the 5-input NAND circuit shown in FIG.
FIG. 9 is an equivalent circuit model diagram when a clock signal is input to N2.
【図6】図4に示した5入力NAND回路の入力端子I
N3にクロック信号が入力された場合の等価回路モデル
図である。FIG. 6 shows an input terminal I of the five-input NAND circuit shown in FIG.
FIG. 9 is an equivalent circuit model diagram when a clock signal is input to N3.
【図7】クロックアクセスパスの従来例を示す図であ
り、(a)はクロックアクセスパスを示すブロック図、
(b)はそのタイミングチャートである。FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of a clock access path, where (a) is a block diagram showing a clock access path;
(B) is the timing chart.
【図8】本発明の可変遅延回路を適用するタイミング制
御回路を用いた場合におけるクロックアクセスパスを示
す図であり、(a)はクロックアクセスパスのブロック
図、(b)はそのタイミングチャートである。8A and 8B are diagrams showing a clock access path when a timing control circuit to which the variable delay circuit of the present invention is applied is used, FIG. 8A is a block diagram of the clock access path, and FIG. 8B is a timing chart thereof. .
【図9】本発明に係る可変遅延回路による信号の遅延の
様子を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of signal delay by the variable delay circuit according to the present invention.
【図10】図3に示した8分周回路の構成例を示す図で
ある。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a divide-by-8 circuit illustrated in FIG. 3;
109,110…単位遅延回路、111〜118…NA
ND回路、119,121…5入力NAND回路、12
0,122,126…インバータ回路、123…入力端
子、124…出力端子、125…端子、301,302
…可変遅延回路、303…位相比較回路、304…遅延
制御回路、305…8分周回路、307…ダミー遅延回
路、308…入力クロック端子、309…出力クロック
端子、701…外部クロック端子、702…入力クロッ
クバッファ、703…長配線、707…データ端子、7
08…出力データバッファ、801…タイミング制御回
路、CLKIN…入力信号、CLKOUT,CLKOUT(S1)〜CLKOUT(S
5)…出力信号、CN0〜CN3…拡散層容量、IN0〜
IN4…5入力NAND回路の入力端子、MN0〜MN
4,MN4c…nチャネルMOSトランジスタ、MP0
〜MP4…pチャネルMOSトランジスタ、RN0〜R
N4,RN4c…nチャネルMOSトランジスタの出力
抵抗、RP2,RP3…pチャネルMOSトランジスタ
の出力抵抗、S1〜S8…遅延制御端子、tck…サイク
ル時間、td0〜td4…遅延時間。109, 110... Unit delay circuits, 111 to 118.
ND circuit, 119, 121... 5-input NAND circuit, 12
0, 122, 126: inverter circuit, 123: input terminal, 124: output terminal, 125: terminal, 301, 302
... variable delay circuit, 303 ... phase comparison circuit, 304 ... delay control circuit, 305 ... 8 frequency divider circuit, 307 ... dummy delay circuit, 308 ... input clock terminal, 309 ... output clock terminal, 701 ... external clock terminal, 702 ... Input clock buffer, 703: long wiring, 707: data terminal, 7
08: output data buffer, 801: timing control circuit, CLKIN: input signal, CLKOUT, CLKOUT (S1) to CLKOUT (S
5) ... output signal, CN0 to CN3 ... diffusion layer capacity, IN0
IN4... Input terminals of a five-input NAND circuit, MN0 to MN
4, MN4c... N-channel MOS transistor, MP0
~ MP4 ... p-channel MOS transistor, RN0-R
N4, RN4c: output resistance of n-channel MOS transistor, RP2, RP3: output resistance of p-channel MOS transistor, S1 to S8: delay control terminal, tck: cycle time, td0 to td4: delay time.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中込 儀延 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5J001 AA04 BB05 BB10 BB12 BB14 BB24 CC00 DD02 DD03 DD05 5J042 AA10 BA00 CA00 CA09 CA12 CA15 CA18 CA24 CA27 CA28 DA00 DA02 DA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yoshinobu Nakagome 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Semiconductor Group 5J001 AA04 BB05 BB10 BB12 BB14 BB24 CC00 DD02 DD03 DD05 5J042 AA10 BA00 CA00 CA09 CA12 CA15 CA18 CA24 CA27 CA28 DA00 DA02 DA03
Claims (5)
論理ゲート回路を有し、信号を入力する前記多入力論理
ゲート回路の入力端子の違いによる多入力論理ゲート内
を通過する信号の遅延時間差を可変遅延時間の最小単位
として構成することを特徴とする可変遅延回路。1. A multi-input logic gate circuit having at least three input terminals, wherein a delay time difference of a signal passing through a multi-input logic gate due to a difference between input terminals of the multi-input logic gate circuit for inputting a signal is determined. A variable delay circuit configured as a minimum unit of a variable delay time.
形のMOSトランジスタと、少なくとも3つの直列接続
された第2導電形のMOSトランジスタとで構成される
多入力NAND回路を有し、該多入力NAND回路の各
入力端子にそれぞれゲートが接続される前記第2導電形
のMOSトランジスタの出力抵抗と拡散層容量とで決め
られる時定数の遅延時間を可変遅延時間の最小単位と
し、入力される信号の遅延を入力される前記入力端子の
違いに応じて前記最小単位の遅延時間ステップで可変す
るように構成したことを特徴とする可変遅延回路。2. A multi-input NAND circuit comprising at least three MOS transistors of the first conductivity type connected in parallel and at least three MOS transistors of the second conductivity type connected in series. A delay time of a time constant determined by the output resistance and the diffusion layer capacitance of the MOS transistor of the second conductivity type, the gate of which is connected to each input terminal of the input NAND circuit, is input as the minimum unit of the variable delay time. A variable delay circuit, wherein a delay of a signal is varied in the minimum unit delay time step in accordance with a difference between the input terminals to which the signal is input.
続された第2導電形のMOSトランジスタの出力電流経
路上に、ゲートが定電圧源に接続された第2導電形のM
OSトランジスタをさらに直列に挿入してなる請求項2
記載の可変遅延回路。3. A second conductivity type MOS transistor having a gate connected to a constant voltage source on an output current path of a serially connected second conductivity type MOS transistor constituting the multi-input NAND circuit.
An OS transistor is further inserted in series.
A variable delay circuit as described.
と、配線を介して出力データバッファに到達する前記ク
ロック信号とを同期させるために、前記入力クロックバ
ッファと前記出力データバッファとの間に設けられる可
変遅延回路を有するタイミング制御回路において、 前記可変遅延回路に請求項1〜3のいずれか1項に記載
の可変遅延回路を用いることを特徴とするタイミング制
御回路。4. A variable circuit provided between the input clock buffer and the output data buffer for synchronizing a clock signal from the input clock buffer with the clock signal reaching the output data buffer via a wiring. A timing control circuit having a delay circuit, wherein the variable delay circuit according to claim 1 is used as the variable delay circuit.
論理ゲート回路からなる可変遅延回路の制御方法であっ
て、前記多入力論理ゲート回路の信号を入力する入力端
子の違いにより生じる前記多入力論理ゲート回路内を通
過する信号遅延時間差を可変遅延時間の最小単位として
遅延時間を制御することを特徴とする可変遅延回路の制
御方法。5. A method for controlling a variable delay circuit comprising a multi-input logic gate circuit having at least three input terminals, wherein the multi-input logic circuit is caused by a difference between input terminals for inputting signals of the multi-input logic gate circuit. A method of controlling a variable delay circuit, wherein a delay time is controlled using a signal delay time difference passing through a gate circuit as a minimum unit of the variable delay time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32801899A JP2001144591A (en) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Variable delay circuit and timing control circuit using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2001144591A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7394300B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-07-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Adjustable delay cells and delay lines including the same |
| CN111295841A (en) * | 2017-12-29 | 2020-06-16 | 德州仪器公司 | Delay-based comparator |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32801899A patent/JP2001144591A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7394300B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-07-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Adjustable delay cells and delay lines including the same |
| CN111295841A (en) * | 2017-12-29 | 2020-06-16 | 德州仪器公司 | Delay-based comparator |
| CN111295841B (en) * | 2017-12-29 | 2024-05-17 | 德州仪器公司 | Delay-based comparator |
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