JP2008026169A - Measuring method of duty ratio variation and circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遅延セルを通過するパルス信号のデューティ崩れを測定する方法および回路に関するものである。 The present invention relates to a method and a circuit for measuring duty breakdown of a pulse signal passing through a delay cell.
例えば、DDR(ダブルデータレート)型メモリデバイスに対してデータの入出力を行うメモリコントローラでは、クロック信号の立上りと立下りの両エッジに同期してその書き込みや読み出しを制御することで、高速化を図っている。 For example, in a memory controller that inputs / outputs data to / from a DDR (double data rate) type memory device, the writing / reading is controlled in synchronization with both rising and falling edges of the clock signal, thereby increasing the speed. I am trying.
図4はこのメモリコントローラのデータ出力側(読み出し側)の構成を示す図である。メモリデバイスから読み出されたnビットのデータDQはストローブ信号DQS1に同期している。このデータDQは、ストローブ信号DQS1をπ/2だけ遅延セル1で位相遅延させて生成したストローブ信号DQS2の立上りエッジによって一方のnビット構成のフリップフロップ3に取り込まれ、立下りエッジによって他方のnビット構成のフリップフロップ4に取り込まれる。遅延セル1はDLL回路等で構成される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the data output side (read side) of this memory controller. The n-bit data DQ read from the memory device is synchronized with the strobe signal DQS1. This data DQ is taken into one n-bit flip-
図5にこのデータ出力側の動作のタイミンチャートを示した。ストローブ信号DQS2がデータDQに対して正確にπ/2だけ遅延していれば、フリップフロップ3におけるデータD1のセットアップ時間Ts1とホールド時間Th1、フリップフロップ4におけるデータD2のセットアップ時間Ts2とホールド時間Th2を、それぞれ十分確保できる(例えば、特許文献1の図2(B)参照)。
ところが、遅延セル1の特性が不十分で、立下り時間が立上り時間よりも短くなった場合は、図6のタイミングチャートに示すように、フリップフロップ3におけるデータD1のセットアップ時間Ts1とホールド時間Th1は確保することができても、フリップフロップ4におけるデータD2のセットアップ時間Ts2が短くなり、データD2の取り込みが不可能になる場合が生じる。
However, when the characteristics of the
一方、立下り時間が立上り時間より長くなった場合は、図7のタイミングチャートに示すように、フリップフロップ3におけるデータD1のセットアップ時間Ts1とホールド時間Th1は確保することができても、フリップフロップ4におけるデータD2のホールド時間Th2が短くなり、データD2の取り込みが不可能になる場合が生じる。
On the other hand, when the fall time becomes longer than the rise time, as shown in the timing chart of FIG. 7, even if the setup time Ts1 and hold time Th1 of the data D1 in the flip-
このように、遅延セル1の立上り時間と立下り時間に差が生じると、そこで遅延されるプローブ信号のデューティ比が50%から崩れて、フリップフロップにおけるセットアップ時間とホールド時間のどちらかが削られ、タイミングマージンが減少し、誤動作を引き起こす恐れが生じる。
As described above, when a difference occurs between the rise time and the fall time of the
以上では、メモリコントローラのデータ出力側について説明したが、データ入力側(書き込み側)においても、ストローブ信号を遅延させる遅延セルの立上り時間と立下り時間に差が生じると、データをフリップフロップに取り込み際に、同様な問題が生じる。 In the above description, the data output side of the memory controller has been described. However, on the data input side (write side), if there is a difference between the rise time and fall time of the delay cell that delays the strobe signal, the data is taken into the flip-flop. A similar problem arises.
以上のように、遅延セルを通過するパルス信号の立上り時間と立下り時間に差異が生じると、タイミングマージンが減少し、特にデータ転送レートの高いシステムでは誤動作が生じる恐れがあるので、遅延セルの検査段階でデューティ比崩れを測定することが重要となる。 As described above, if there is a difference between the rise time and the fall time of the pulse signal passing through the delay cell, the timing margin is reduced, and a malfunction may occur particularly in a system with a high data transfer rate. It is important to measure the duty ratio collapse at the inspection stage.
本発明の目的は、遅延セルのデューティ比崩れを簡単に測定できるようにしたデューティ比測定方法および回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a duty ratio measuring method and circuit that can easily measure the duty ratio collapse of a delay cell.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のデューティ比崩れ測定方法は、遅延セルの入出力間をループ状に接続して、該ループ内に前記遅延セルの遅延時間より短いパルス幅の単パルス信号を入力させて該ループを巡回させ、該ループを巡回する前記単パルス信号の数をカウントし、該カウント値によって前記遅延セルのデューティ比崩れを測定することを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のデューティ比崩れ測定方法において、前記単パルスとしてHパルス信号を入力したときの前記カウント値と、Lパルス信号を入力したときの前記カウント値とをそれぞれ求め、両カウント値の内の小さいカウント値を前記遅延セルのデューティ比崩れを示す値として採用することを特徴とする。
請求項3にかかる発明のデューティ比崩れ測定回路は、遅延セルの入出力間をループ状に接続するループ回路と、該ループ回路内に前記遅延セルの遅延時間より短いパルス幅の単パルス信号を入力する単パルス信号入力手段と、該単パルス信号入力手段を能動/非能動に切り替えるセレクト手段と、前記ループ回路内を巡回する前記単パルス信号をカウントするカウント手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4にかかる発明のデューティ比崩れ測定回路は、一方の入力が単パルス信号入力端子に接続され、他方の入力がインバータを介してセレクト信号入力端子に接続される第1のナンド回路と、一方の入力が前記セレクト信号入力端子に接続され、他方の入力が遅延セルの出力に接続される第2のナンド回路と、一方の入力が前記第1のナンド回路の出力に接続され、他方の入力が前記第2のナンド回路の出力に接続され、出力が前記遅延セルの入力に接続される第3のナンド回路と、該第3のナンド回路の出力パルス信号、前記遅延セルの出力パルス信号、又は前記第2のナンド回路の出力パルス信号をカウントするカウンタと、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the duty ratio collapse measuring method according to the first aspect of the present invention includes a loop connection between the input and output of a delay cell, and a pulse width shorter than the delay time of the delay cell in the loop. The single pulse signal is inputted to circulate the loop, the number of the single pulse signals circulated through the loop is counted, and the duty ratio collapse of the delay cell is measured by the count value.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided a circuit for measuring a duty ratio collapse comprising a loop circuit for connecting the input and output of a delay cell in a loop, and a single pulse signal having a pulse width shorter than the delay time of the delay cell in the loop circuit. A single pulse signal input means for inputting, a selection means for switching the single pulse signal input means between active and inactive, and a counting means for counting the single pulse signal circulating in the loop circuit To do.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a first NAND circuit in which one input is connected to a single pulse signal input terminal and the other input is connected to a select signal input terminal via an inverter. A second NAND circuit having one input connected to the select signal input terminal and the other input connected to the output of the delay cell; and one input connected to the output of the first NAND circuit; A third NAND circuit having an input connected to an output of the second NAND circuit and an output connected to an input of the delay cell; an output pulse signal of the third NAND circuit; and an output pulse signal of the delay cell Or a counter that counts an output pulse signal of the second NAND circuit.
本発明のデューティ比崩れ測定方法および回路によれば、遅延セルの入出力間をループ接続してそのループ内に単パルス信号を巡回させ、その単パルス信号の巡回回数をカウントするので、その遅延セルのデューティ比が崩れているほど単パルス信号のパルス幅が早期に減少し、パルス信号のカウントが早期に不能になり、よってカウント値によってデューティ崩れの程度を測定することができる。 According to the duty ratio breakdown measuring method and circuit of the present invention, the delay cell input / output is connected in a loop so that a single pulse signal is circulated in the loop and the number of cycles of the single pulse signal is counted. The pulse width of the single pulse signal decreases earlier as the cell duty ratio collapses, and the pulse signal cannot be counted earlier, so that the degree of duty collapse can be measured by the count value.
図1は本発明の1つの実施例のデューティ比測定回路の構成を示す回路図である。1はDLL回路等で構成される遅延時間がT1の遅延セル、2はmビットカウンタ、INV1はインバータ、NAND1〜NAND3はナンド回路、IN1は単パルス信号入力端子、IN2はセレクト信号入力端子である。ナンド回路NAND3の出力ノードAのパルス信号がカウンタ2および遅延セル1に入力する。請求項との関係では、ループ回路は、遅延セル1,ナンド回路NAND2,NAND3により構成される。また、単パルス信号入力手段は、単パルス信号入力端子IN1、ナンド回路NAND1、ナンド回路NAND3によって構成される。また、セレクト手段は、セレクト信号入力端子IN2、インバータINV1、ナンド回路NAND1〜NAMND3によって構成される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a duty ratio measuring circuit according to one embodiment of the present invention. 1 is a delay cell composed of a DLL circuit or the like with a delay time T1, 2 is an m-bit counter, INV1 is an inverter, NAND1 to NAND3 are NAND circuits, IN1 is a single pulse signal input terminal, and IN2 is a select signal input terminal. . The pulse signal at the output node A of the NAND circuit NAND3 is input to the
このデューティ比測定回路では、当初は遅延セル1の出力は“L”であるので、入力端子IN1,IN2が共に“L”のときは、ナンド回路NAND1,NAND2の出力は“H”、ナンド回路NAND3の出力は“L”となる。この状態で、図2に示すように、単パルス信号入力端子IN1に遅延セル1の遅延時間T1より短い時間T2だけ“H”になるHパルス信号S1を入力させると、そのHパルス信号S1がナンド回路NAND1で反転され、ナンド回路NAND3でさらに反転されて、ノードAにHパルス信号S3として出力し、遅延セル1に入力する。これにより、この遅延セル1から時間T1だけ遅延されたHパルス信号がナンド回路NAND2に入力する。
In this duty ratio measuring circuit, since the output of the
そこで、図2に示すように、セレクト信号S2を、Hパルス信号S1が入力端子IN1に印加してから遅延セル1の出力が“H”に立ち上がる以前に、つまり時間T2経過後でT1経過前に、“L”から“H”に切り替えておく(この時、カウンタ2もそのリセット信号を“L”から“H”に切り替えておく)と、その切替時点でナンド回路NAND1がゲートを閉じ、ナンド回路NAND2がゲートを開くので、今後、遅延セル1から出力するHパルス信号がナンドゲートNAND2で反転され、ナンドゲートNAND3で更に反転されてHパルス信号S3としてノードAに出力する。つまり、ナンドゲートNAND2,NAND3がインバータとして機能し、遅延セル1に入力したHパルス信号S3がナンドゲートNAND2,NAND3と遅延セル1のループを巡回する。
Therefore, as shown in FIG. 2, the select signal S2 is applied before the output of the
このとき、遅延セル1の立上りと立下りに差異があると、ノードAのHパルス信号S3は前記ループを巡回する毎にそのパルス幅が短くなり、デューティ比がさらに崩れてくる。なお、ナンドゲートNAND2,NAND3はインバータとして働くので、これらにおける立上りと立下りに差異があっても、それらはキャンセルされる。ノードAのHパルス信号S3は巡回毎にカウンタ2によってカウントされるが、そのパルス幅がカウンタ2の入力FF(フリップフロップ)で認識されなくなると、カウンタ2の動作が停止し、カウント値がそこで停止する。
At this time, if there is a difference between the rising edge and the falling edge of the
したがって、デューティ比崩れXは、HパルスS1のパルス幅をT2、カウンタ2の入力FFの最小認識パルス幅をTmin、カウンタ2のカウント停止時のカウント値をCとすると、
X=(T2−Tmin)/C (1)
で求めることができる。
Therefore, the duty ratio collapse X is defined as follows. The pulse width of the H pulse S1 is T2, the minimum recognition pulse width of the input FF of the
X = (T2-Tmin) / C (1)
Can be obtained.
ここで、例えば、Hパルス信号S1のパルス幅T2=5ns、遅延セル1の遅延時間T1=10nsとし、また、カウンタ2のビット幅を10ビットとすると、この条件では、カウンタ2は1024までカウント可能であるので、「10ns×1024=10μs」を経過するまで巡回を繰り返えさせることができる。
Here, for example, assuming that the pulse width T2 of the H pulse signal S1 is 5 ns, the delay time T1 of the
遅延セル1の立上り時間が立下り時間よりも大きい場合は、図2に示すように、ノードA点のHパルス信号S3のパルス幅が順次短くなり、例えば、カウンタ2がパルスp1を認識できずに、256(=80h)のカウント値でカウント動作を停止したとする。このときのデューティ比崩れXは、カウンタ2の入力FFが認識する最小パルス幅Tmin=0.5nsであったとすると、(1)式から、
X=(5ns−0.5ns)/256=17.5ps (2)
となる。これは、Hパルス信号が遅延セル1を通過するたびにそのパルス幅が17.5psづつ削られていくことを示している。
When the rise time of the
X = (5 ns-0.5 ns) /256=17.5 ps (2)
It becomes. This indicates that every time the H pulse signal passes through the
一方、遅延セル1の立上り時間が立下り時間よりも小さい場合は、図3に示すように、図2のHパルス信号S1に代えて、パルス幅T2のLパルス信号S1’を単パルス入力端子IN1に入力させる。この場合も、Lパルス信号S1’を入力した後にセレクト信号S2を“L”から“H”に切り替えて(カウンタ2のリセット信号も“L”から“H”に切り替えて)、その単パルス入力端子IN1を切り離すと、このLパルス信号S1’がナンドゲートNAND2,NAND3と遅延セル1のループを巡回する。
On the other hand, when the rise time of the
このときは、ノードAのLパルス信号S3’のパルス幅がループを巡回する毎に短くなり、デューティ比が崩れてくる。このLパルス信号S3’は巡回毎にカウンタ2によってカウントされる。例えば、上記と同じ条件で、カウンタ2がパルスp2を認識できず、256(=80h)のカウント値でカウント動作を停止したとすると、デューティ比崩れXは、(2)式で表されるものと同じとなり、Lパルス信号S1’が遅延セル1を通過するたびにそのパルス幅が17.5psづつ削られていく。
At this time, the pulse width of the L pulse signal S3 'at the node A is shortened every time it goes around the loop, and the duty ratio is lost. The L pulse signal S3 'is counted by the
以上のように、遅延セル1のデューティ比の崩れを測定するには、Hパルス信号とLパルス信号の両方のパルス信号を入力端子IN1に入力させることが望ましい。Hパルス信号S1の入力時のカウント値をC1、Lパルス信号S1’の入力時のカウント値をC2、カウンタ2の最大カウント値をCmaxとすると、
(a):C1<C2
(b):C1>C2
(c):C1=C2=Cmax
の場合があり得る。カウント値が小さいほどデューティ比の崩れが大きいと言えるので、(a)の場合はC1が、(b)の場合はC2が当該遅延セルのデューティ比崩れを表す。(c)の場合はデューティ比崩れは非常に小さいと言える。
As described above, in order to measure the collapse of the duty ratio of the
(a): C1 <C2
(b): C1> C2
(c): C1 = C2 = Cmax
There may be cases. It can be said that the smaller the count value is, the larger the duty ratio collapses. Therefore, in (a), C1 represents the duty ratio collapse of the delay cell, and in (b), C2 represents the duty ratio collapse. In the case of (c), it can be said that the duty ratio collapse is very small.
従って、カウント値C1,C2を予め設定したしきい値Cthと比較回路(図示せず)で比較し、カウント値C1,C2がしきい値Cthを下回る場合は、NGというフラグを生成させる判定回路を設けておけば、LSIテスタにより、遅延セルの出荷前のテストを実施して、デューティ比崩れの大きな遅延セルの選別が可能となり、製品出荷後の誤動作を低減できる。 Therefore, the count values C1 and C2 are compared with a preset threshold value Cth by a comparison circuit (not shown), and when the count values C1 and C2 are lower than the threshold value Cth, a determination circuit for generating a flag NG. By providing an LSI tester, it is possible to perform a pre-shipment test of delay cells to select delay cells with a large duty ratio breakdown, and to reduce malfunctions after product shipment.
なお、以上説明した図1のデューティ比崩れ測定回路において、カウンタ2に取り込む単パルスは、ナンド回路NAND3の出力からに限られず、遅延セル1の出力側、ナンド回路NAND2の出力側等から取り込んでも良い。
In the duty ratio collapse measurement circuit of FIG. 1 described above, the single pulse taken into the
1:遅延セル
2:カウンタ
3,4:フリップフロップ
1: Delay cell 2:
Claims (4)
前記単パルスとしてHパルス信号を入力したときの前記カウント値と、Lパルス信号を入力したときの前記カウント値とをそれぞれ求め、両カウント値の内の小さいカウント値を前記遅延セルのデューティ比崩れを示す値として採用することを特徴とするデューティ比崩れ測定方法。 In the duty ratio collapse measuring method according to claim 1,
The count value when the H pulse signal is input as the single pulse and the count value when the L pulse signal is input are obtained, and the smaller count value of both count values is lost in the duty ratio of the delay cell. A duty ratio collapse measuring method, characterized in that it is adopted as a value indicating.
一方の入力が前記セレクト信号入力端子に接続され、他方の入力が遅延セルの出力に接続される第2のナンド回路と、
一方の入力が前記第1のナンド回路の出力に接続され、他方の入力が前記第2のナンド回路の出力に接続され、出力が前記遅延セルの入力に接続される第3のナンド回路と、
該第3のナンド回路の出力パルス信号、前記遅延セルの出力パルス信号、又は前記第2のナンド回路の出力パルス信号をカウントするカウンタと、
を備えることを特徴とするデューティ比崩れ測定回路。
A first NAND circuit having one input connected to the single pulse signal input terminal and the other input connected to the select signal input terminal via an inverter;
A second NAND circuit having one input connected to the select signal input terminal and the other input connected to the output of the delay cell;
A third NAND circuit having one input connected to the output of the first NAND circuit, the other input connected to the output of the second NAND circuit, and an output connected to the input of the delay cell;
A counter that counts the output pulse signal of the third NAND circuit, the output pulse signal of the delay cell, or the output pulse signal of the second NAND circuit;
A duty ratio collapse measuring circuit comprising:
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