JP2000165234A - Pll circuit - Google Patents
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- Dram (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はPLL(Phas
e Locked Loop)回路に関し、例えば、A
SIC(特定用途向け集積回路)等の論理集積回路装置
に搭載されるPLL回路ならびにその特性改善に利用し
て特に有効な技術に関する。The present invention relates to a PLL (Phas).
e Locked Loop) circuit, for example, A
The present invention relates to a PLL circuit mounted on a logic integrated circuit device such as an SIC (application-specific integrated circuit) and a technique particularly effective for use in improving characteristics of the PLL circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】外部から供給される基準クロック信号に
位相同期された内部クロック信号を生成するPLL回路
があり、モジュール化されたPLL回路をクロック信号
源として含むASIC等の論理集積回路装置がある。P
LL回路は、基準クロック信号と内部クロック信号又は
その分周信号との間の位相差に応じたパルス幅のアップ
信号又はダウン信号を選択的に形成する位相比較回路
と、位相比較回路から出力されるアップ信号及びダウン
信号に従って上記位相差に応じた電位の制御電圧を生成
するチャージポンプ回路と、その発振周波数が制御電圧
の電位に従って制御され上記内部クロック信号を生成す
る電圧制御型発振回路とを含む。一般に、PLL回路に
より生成される内部クロック信号の周波数は、外部から
供給される基準クロック信号の整数倍とされる。このた
め、ASIC等を含むデジタルシステムのマシンサイク
ルに比較して、外部供給すべき基準クロック信号の周波
数を低くすることができ、その伝送経路のコスト低減を
図ることができる。2. Description of the Related Art There is a PLL circuit for generating an internal clock signal which is phase-locked to a reference clock signal supplied from the outside, and there is a logic integrated circuit device such as an ASIC including a modularized PLL circuit as a clock signal source. . P
The LL circuit selectively outputs an up signal or a down signal having a pulse width corresponding to a phase difference between the reference clock signal and the internal clock signal or a frequency-divided signal thereof. A charge pump circuit that generates a control voltage having a potential corresponding to the phase difference according to an up signal and a down signal, and a voltage control type oscillator that generates the internal clock signal with its oscillation frequency controlled according to the potential of the control voltage. Including. Generally, the frequency of the internal clock signal generated by the PLL circuit is an integer multiple of the externally supplied reference clock signal. Therefore, the frequency of the reference clock signal to be externally supplied can be reduced as compared with the machine cycle of a digital system including an ASIC or the like, and the cost of the transmission path can be reduced.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、PLL回路を搭載するASICの開発
に従事し、次のような問題点に気付いた。すなわち、A
SIC等を含むデジタルシステムのマシンサイクルは、
依然として高速化の一途にあるが、外部供給される基準
クロック信号の周波数は、伝送経路上の制約を受けるた
め、専らPLL回路の周波数逓倍率を大きくすることで
これに対処する方法がとられている。しかし、PLL回
路の周波数逓倍率を大きくした場合、相応して位相比較
回路による基準クロック信号と内部クロック信号の位相
比較頻度が少なくなり、フィードバックループ特性が低
下してPLL回路のジッタが多くなる。また、このこと
は、PLL回路の周波数逓倍率が整数比でなく、基準ク
ロック信号側にも分周回路が設けられる場合に特に深刻
となり、PLL回路の位相比較頻度は、さらに基準クロ
ック信号側に設けられる分周回路の分周比分の一に低下
する。Prior to the present invention, the present inventors engaged in the development of an ASIC equipped with a PLL circuit and noticed the following problems. That is, A
The machine cycle of digital systems including SIC etc.
Although the speed is still increasing, the frequency of the externally supplied reference clock signal is subject to restrictions on the transmission path. Therefore, a method has been taken to deal with this by exclusively increasing the frequency multiplication factor of the PLL circuit. I have. However, when the frequency multiplication factor of the PLL circuit is increased, the frequency of the phase comparison between the reference clock signal and the internal clock signal by the phase comparison circuit is correspondingly reduced, the feedback loop characteristic is reduced, and the jitter of the PLL circuit is increased. This is particularly serious when the frequency multiplication factor of the PLL circuit is not an integer ratio and a frequency dividing circuit is also provided on the reference clock signal side, and the phase comparison frequency of the PLL circuit further increases on the reference clock signal side. It is reduced to one division ratio of the dividing circuit provided.
【0004】これに対処するため、本願発明者等は、外
部供給される電源電圧をもとに比較的安定した電位の内
部電圧を生成し、この内部電圧をPLL回路の動作電源
として用いることを考えたが、この方法をとった場合、
確かに電源電圧変動に対するPLL回路の外乱特性が改
善され、電源電圧変動にともなう電源ジッタは少なくな
るものの、特に内部電圧発生回路としていわゆるシリー
ズレギュレータを用いる場合、動作電源の電位低下によ
ってPLL回路の使用最高周波数が低下する。さらに、
これに対処するため、内部電圧発生回路として昇圧回路
を用い、あるいは抵抗又はインダクタンスと容量からな
るいわゆるRC又はLC平滑回路を用いる方法も考えら
れるが、前者の場合、比較的消費電力の大きな高速型の
PLL回路の動作電流を賄うために昇圧回路のレイアウ
ト所要面積が大きくなり、後者の場合には、チップ面上
でのレイアウト面積の制約からRC又はLC時定数を大
きくすることができないために充分なジッタ低減効果が
得られない。In order to cope with this, the present inventors have proposed that an internal voltage having a relatively stable potential is generated based on an externally supplied power supply voltage, and that this internal voltage is used as an operating power supply for a PLL circuit. I thought, but if you take this approach,
Although the disturbance characteristics of the PLL circuit with respect to the power supply voltage fluctuation are certainly improved and the power supply jitter due to the power supply voltage fluctuation is reduced, particularly when a so-called series regulator is used as the internal voltage generating circuit, the use of the PLL circuit due to the drop in the potential of the operating power supply. The highest frequency decreases. further,
In order to cope with this, a method using a booster circuit as an internal voltage generating circuit or a so-called RC or LC smoothing circuit composed of a resistor or an inductance and a capacitor may be considered. In order to cover the operating current of the PLL circuit, the layout required area of the booster circuit is increased. In the latter case, the RC or LC time constant cannot be increased due to the limitation of the layout area on the chip surface. No significant jitter reduction effect can be obtained.
【0005】この発明の目的は、そのレイアウト所要面
積の増大を抑えつつ、ジッタ低減と使用最高周波数の引
き上げを図ったPLL回路を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a PLL circuit which suppresses an increase in the required area of the layout, and reduces the jitter and raises the maximum usable frequency.
【0006】この発明の他の目的は、大規模化が進むA
SIC等に適したPLL回路の構成方法を提供し、AS
IC等ならびにこれを含むデジタルシステムの高性能化
及び低消費電力化を図ることにある。[0006] Another object of the present invention is to increase the scale of A
A method for configuring a PLL circuit suitable for an SIC or the like is provided.
An object of the present invention is to improve the performance and reduce the power consumption of an IC and the like and a digital system including the same.
【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、ASIC等に搭載されるPL
L回路を、内部電圧発生回路により生成され比較的安定
した電位の内部電圧VPLをその主たる動作電源とする
ことで比較的良好な外乱特性を有し、比較的大きな周波
数逓倍率を有するが、その使用最高周波数が比較的低
く、外部供給される基準クロック信号をもとに第1の内
部クロック信号を生成する第1のPLL回路と、外部電
源電圧をその主たる動作電源とすることで第1のPLL
回路に比較して劣る外乱特性を有するが、その使用最高
周波数が比較的高く、周波数逓倍率が比較的小さいため
に位相ジッタが少なく、第1の内部クロック信号をもと
に比較的高い周波数の第2の内部クロック信号を生成す
る第2のPLL回路とをもとに構成する。The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, a PL mounted on an ASIC or the like
The L circuit has a relatively good disturbance characteristic by using the internal voltage VPL of a relatively stable potential generated by the internal voltage generating circuit as its main operation power supply, and has a relatively large frequency multiplication factor. A first PLL circuit that generates a first internal clock signal based on an externally supplied reference clock signal having a relatively low maximum use frequency, and a first PLL circuit that uses an external power supply voltage as its main operating power supply. PLL
Although it has inferior disturbance characteristics as compared with the circuit, it has a relatively high maximum frequency and a relatively small frequency multiplication factor, so that it has little phase jitter and a relatively high frequency based on the first internal clock signal. And a second PLL circuit for generating a second internal clock signal.
【0009】また、PLL回路を、1個の上記第1のP
LL回路と、その出力信号たる第1の内部クロック信号
を共通に受ける複数の上記第2のPLL回路とをもとに
構成し、これらの第2のPLL回路を、ASIC等が形
成される半導体基板面上の対応する機能ブロックの近辺
に分散して配置する。Further, the PLL circuit is provided with one first P
An LL circuit and a plurality of the second PLL circuits commonly receiving a first internal clock signal as an output signal thereof are configured based on a semiconductor device on which an ASIC or the like is formed. They are distributed and arranged near the corresponding functional blocks on the board surface.
【0010】上記した手段によれば、比較的低い周波数
帯域では、比較的大きな周波数逓倍率を有する第1のP
LL回路により、電源ジッタを抑えつつ第1の内部クロ
ック信号を生成し、比較的高い周波数帯域では、比較的
小さな周波数逓倍率を有しかつ比較的小さなレイアウト
所要面積の第2のPLL回路により、位相比較頻度を大
きくして位相ジッタを抑えつつ第2の内部クロック信号
を生成することができる。この結果、そのレイアウト所
要面積の増大を抑えつつ、ASIC等に搭載されるPL
L回路全体としてのジッタを低減できるとともに、その
使用最高周波数を引き上げ、その全体としての周波数逓
倍率を大きくすることができる。According to the above-described means, in a relatively low frequency band, the first P having a relatively large frequency multiplication factor is used.
The first internal clock signal is generated by the LL circuit while suppressing the power supply jitter. In the relatively high frequency band, the second PLL circuit having a relatively small frequency multiplication factor and a relatively small layout required area is used. The second internal clock signal can be generated while suppressing the phase jitter by increasing the phase comparison frequency. As a result, the PL mounted on an ASIC or the like can be suppressed while suppressing an increase in the required layout area.
It is possible to reduce the jitter of the entire L circuit, increase the maximum frequency used, and increase the frequency multiplication factor as a whole.
【0011】また、大規模化が進むASIC等におい
て、比較的低い周波数の第1の内部クロック信号を分散
配置される第2のPLL回路に分配して、比較的高い周
波数の複数相の第2の内部クロック信号を生成すること
ができるため、相応してASIC等を構成要素として含
むデジタルシステムのマシンサイクルを高速化し、その
高性能化及び低消費電力化を図ることができる。Further, in an ASIC or the like whose scale is increasing, a first internal clock signal of a relatively low frequency is distributed to a second PLL circuit which is distributed and arranged, and a second phase of a relatively high frequency is divided into a plurality of second phases. Therefore, the machine cycle of a digital system including an ASIC or the like as a component can be sped up, and its high performance and low power consumption can be achieved.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
PLL回路の第1の実施例の全体ブロック図が示されて
いる。また、図2には、図1のPLL回路に含まれる内
部電圧発生回路VGの一実施例の回路図が示され、図3
及び図4には、PLLモジュールPLL1(第1のPL
L回路)及びPLL2(第2のPLL回路)の一実施例
のブロック図がそれぞれ示されている。さらに、図5に
は、図3及び図4のPLLモジュールPLL1及びPL
L2の一実施例の特性比較図が示されている。これらの
図をもとに、PLL回路と内部電圧発生回路VG,PL
LモジュールPLL1及びPLL2の構成,動作ならび
にその特徴について説明する。FIG. 1 is an overall block diagram of a first embodiment of a PLL circuit to which the present invention is applied. FIG. 2 is a circuit diagram of one embodiment of the internal voltage generation circuit VG included in the PLL circuit of FIG.
FIG. 4 shows a PLL module PLL1 (first PL).
L circuit) and PLL2 (second PLL circuit) are shown in block diagrams of one embodiment, respectively. FIG. 5 also shows the PLL modules PLL1 and PL1 shown in FIGS.
A characteristic comparison diagram of one example of L2 is shown. Based on these figures, the PLL circuit and the internal voltage generation circuits VG, PL
The configuration, operation, and features of the L modules PLL1 and PLL2 will be described.
【0013】なお、この実施例のPLL回路は、特に制
限されないが、所定のASICに搭載され、このASI
Cを構成要素とするデジタルシステムのクロック信号源
となって、外部供給される基準クロック信号ECLKを
もとに例えばその16倍程度の周波数を有する内部クロ
ック信号ICLKを生成する。図1の各ブロックを構成
する回路素子は、ASICを構成する他の回路素子とと
もに、公知のMOSFET(金属酸化物半導体型電界効
果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)集積
回路の製造技術によって単結晶シリコンのような1個の
半導体基板面上に形成される。また、以下の記述では、
内部クロック信号ICLKが単一相のクロック信号とし
て示されているが、実際には複数相のクロック信号とさ
れる場合もある。The PLL circuit of this embodiment is mounted on a predetermined ASIC, although not particularly limited, and the PLL circuit
As a clock signal source of a digital system having C as a constituent element, it generates an internal clock signal ICLK having a frequency, for example, about 16 times that of a reference clock signal ECLK supplied from the outside. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are, together with other circuit elements constituting the ASIC, a well-known MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. In this specification, the MOSFET is an insulated gate field effect transistor). Are formed on one semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by an integrated circuit manufacturing technique. In the following description,
Although internal clock signal ICLK is shown as a single-phase clock signal, it may actually be a multi-phase clock signal.
【0014】図1において、この実施例のPLL回路
は、外部のクロック発生装置から外部端子ECLKを介
して供給される基準クロック信号ECLKをもとに、所
定の周波数の中間クロック信号PCLK(第1の内部ク
ロック信号)を生成するPLLモジュールPLL1と、
この中間クロック信号PCLKをもとに、所定の周波数
の内部クロック信号ICLK(第2の内部クロック信
号)を生成するPLLモジュールPLL2とを備え、さ
らに、外部の電源装置から外部端子VCC及びVSSを
介して供給される外部電源電圧つまり電源電圧VCC及
び接地電位VSSをもとに、所定の内部電圧VPLを生
成する内部電圧発生回路VGを備える。PLLモジュー
ルPLL1は、電源電圧VCC及び内部電圧VPLと接
地電位VSSをその主たる動作電源とし、PLLモジュ
ールPLL2は、電源電圧VCC及び接地電位VSSを
その動作電源とする。内部クロック信号ICLKは、A
SICの図示されない他の機能ブロックに分配される。Referring to FIG. 1, a PLL circuit according to the present embodiment uses an intermediate clock signal PCLK (first signal) having a predetermined frequency based on a reference clock signal ECLK supplied from an external clock generator via an external terminal ECLK. A PLL module PLL1 for generating an internal clock signal).
A PLL module PLL2 for generating an internal clock signal ICLK (second internal clock signal) having a predetermined frequency based on the intermediate clock signal PCLK, and further from an external power supply via external terminals VCC and VSS. An internal voltage generation circuit VG that generates a predetermined internal voltage VPL based on an external power supply voltage supplied, that is, a power supply voltage VCC and a ground potential VSS. The PLL module PLL1 uses the power supply voltage VCC, the internal voltage VPL, and the ground potential VSS as its main operation power supplies, and the PLL module PLL2 uses the power supply voltage VCC and the ground potential VSS as its operation power supplies. The internal clock signal ICLK is A
It is distributed to other functional blocks (not shown) of the SIC.
【0015】ここで、内部電圧発生回路VGは、特に制
限されないが、図2に示されるように、いわゆるシリー
ズレギュレータとされ、電源電圧VCCと内部電圧供給
点VPLとの間に設けられるPチャンネルMOSFET
P1を含む。このMOSFETP1のゲートは、オペア
ンプOA1の出力端子に結合される。オペアンプOA1
の非反転入力端子+には、所定の基準電圧VRが供給さ
れる。また、その反転入力端子−は、内部電圧供給点V
PLつまりMOSFETP1のドレインに結合されると
ともに、容量C1を介して接地電位VSSに結合され
る。Here, although not particularly limited, internal voltage generating circuit VG is a so-called series regulator as shown in FIG. 2, and is a P-channel MOSFET provided between power supply voltage VCC and internal voltage supply point VPL.
P1 is included. The gate of MOSFET P1 is coupled to the output terminal of operational amplifier OA1. Operational amplifier OA1
Is supplied with a predetermined reference voltage VR. The inverting input terminal − is connected to the internal voltage supply point V
PL, that is, coupled to the drain of MOSFET P1, and coupled to ground potential VSS via capacitor C1.
【0016】内部電圧供給点VPLにおける内部電圧V
PLの電位が基準電圧VRより低いとき、オペアンプO
A1は、両電圧の電位差を増幅して、その出力電圧つま
りMOSFETP1のゲート電圧の電位を低くする。こ
のため、MOSFETP1のコンダクタンスが大きくな
り、これを受けて内部電圧VPLの電位が上昇する。一
方、内部電圧VPLの電位が基準電圧VRより高くなる
と、オペアンプOA1は、これらの電圧の電位差を増幅
して、その出力電圧つまりMOSFETP1のゲート電
圧の電位を高くする。このため、MOSFETP1のコ
ンダクタンスが小さくなり、これを受けて内部電圧VP
Lの電位が低下する。Internal voltage V at internal voltage supply point VPL
When the potential of PL is lower than the reference voltage VR, the operational amplifier O
A1 amplifies the potential difference between the two voltages to lower its output voltage, that is, the potential of the gate voltage of MOSFET P1. Therefore, the conductance of MOSFET P1 increases, and accordingly, the potential of internal voltage VPL increases. On the other hand, when the potential of the internal voltage VPL becomes higher than the reference voltage VR, the operational amplifier OA1 amplifies the potential difference between these voltages to increase its output voltage, that is, the potential of the gate voltage of the MOSFET P1. For this reason, the conductance of MOSFET P1 decreases, and accordingly, internal voltage VP
The potential of L decreases.
【0017】これらのことから、内部電圧VPLの電位
は、基準電圧VRを中心電位とすべく自動制御され、電
源電圧VCCの電位変動の影響を受けにくい安定した電
位とされる。ただし、内部電圧VPLの絶対値は、電源
電圧VCC及び内部電圧供給点VPL間にMOSFET
P1が設けられそのコンダクタンスが上記所定値となる
べく制御されることで、MOSFETP1の電圧降下分
だけ圧縮され、内部電圧VPLの電位は、電源電圧VC
Cより低い電位となる。From the above, the potential of the internal voltage VPL is automatically controlled so that the reference voltage VR becomes the central potential, and is set to a stable potential which is hardly affected by the potential fluctuation of the power supply voltage VCC. However, the absolute value of the internal voltage VPL is determined by the MOSFET between the power supply voltage VCC and the internal voltage supply point VPL.
P1 is provided, and its conductance is controlled to be the above-mentioned predetermined value, whereby the voltage is reduced by the voltage drop of MOSFET P1, and the potential of internal voltage VPL is reduced to power supply voltage VC.
The potential becomes lower than C.
【0018】次に、PLLモジュールPLL1は、図3
に示されるように、その一方の入力端子に基準クロック
信号ECLKを受け、その他方の入力端子に電圧制御型
発振回路VCO1の出力信号たる基本クロック信号VC
K1の分周信号つまり帰還クロック信号FCK1を受け
る位相比較回路PD1を備える。位相比較回路PD1の
出力信号つまりアップ信号UP1及びダウン信号DN1
は、チャージポンプ回路CP1に供給され、チャージポ
ンプ回路CP1の出力信号たる制御電圧VC1は、電圧
制御型発振回路VCO1に供給される。また、電圧制御
型発振回路VCO1の出力信号つまり基本クロック信号
VCK1は、クロックバッファCB1を経た後、中間ク
ロック信号PCLKとして後述するPLLモジュールP
LL2に供給されるとともに、分周回路FD1により所
定の比率で分周された後、帰還クロック信号FCK1と
して位相比較回路PD1に供給される。Next, the PLL module PLL1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, one input terminal receives a reference clock signal ECLK, and the other input terminal receives a basic clock signal VC which is an output signal of the voltage controlled oscillator VCO1.
The phase comparator circuit PD1 receives the frequency-divided signal of K1, that is, the feedback clock signal FCK1. Output signals of the phase comparison circuit PD1, that is, an up signal UP1 and a down signal DN1
Is supplied to a charge pump circuit CP1, and a control voltage VC1, which is an output signal of the charge pump circuit CP1, is supplied to a voltage controlled oscillation circuit VCO1. Further, an output signal of the voltage control type oscillation circuit VCO1, that is, a basic clock signal VCK1 passes through a clock buffer CB1 and then becomes a PLL module P
After being supplied to LL2 and frequency-divided by the frequency dividing circuit FD1 at a predetermined ratio, it is supplied to the phase comparison circuit PD1 as the feedback clock signal FCK1.
【0019】この実施例において、基準クロック信号E
CLKは、特に制限されないが、例えば14.3MHz
(メガヘルツ)程度の比較的低い周波数を有するパルス
信号とされ、その出力信号たる中間クロック信号PCL
Kは、例えば基準クロック信号ECLKの8倍つまり1
14.4MHz程度の周波数を有するパルス信号とされ
る。また、アナログ回路が大半となる電圧制御型発振回
路VCO1と、この電圧制御型発振回路とのインタフェ
ース部に対応するチャージポンプ回路CP1及びクロッ
クバッファCB1の一部の回路は、前記内部電圧発生回
路VGにより生成される内部電圧VPLと接地電位VS
Sを主たる動作電源とし、その他の回路は、電源電圧V
CC及び接地電位VSSを主たる動作電源とする。In this embodiment, the reference clock signal E
Although CLK is not particularly limited, for example, 14.3 MHz
(Megahertz) pulse signal having a relatively low frequency, and an intermediate clock signal PCL as an output signal thereof.
K is, for example, eight times the reference clock signal ECLK, that is, 1
The pulse signal has a frequency of about 14.4 MHz. Further, a voltage-controlled oscillation circuit VCO1 mainly including an analog circuit, and a part of circuits of the charge pump circuit CP1 and the clock buffer CB1 corresponding to an interface with the voltage-controlled oscillation circuit include the internal voltage generation circuit VG. Voltage VPL and ground potential VS generated by
S is the main operating power supply, and the other circuits are
CC and the ground potential VSS are the main operation power supplies.
【0020】PLLモジュールPLL1の位相比較回路
PD1は、基準クロック信号ECLKと帰還クロック信
号FCK1の位相つまり周波数を比較し、その差分に応
じたパルス幅のアップ信号UP1又はダウン信号DN1
を選択的に形成する。すなわち、位相比較回路PD1
は、帰還クロック信号FCK1の位相が基準クロック信
号ECLKに比べて遅れたとき、アップ信号UP1を位
相差に対応する期間だけ選択的にハイレベルとし、ダウ
ン信号DN1はロウレベルのままとする。また、逆に帰
還クロック信号FCK1の位相が基準クロック信号EC
LKに比べて進んだときには、ダウン信号DN1を位相
差に対応する期間だけ選択的にハイレベルとし、アップ
信号UP1はロウレベルのままとする。The phase comparison circuit PD1 of the PLL module PLL1 compares the phase, that is, the frequency, of the reference clock signal ECLK and the feedback clock signal FCK1, and generates an up signal UP1 or a down signal DN1 having a pulse width corresponding to the difference.
Are formed selectively. That is, the phase comparison circuit PD1
When the phase of the feedback clock signal FCK1 lags behind the reference clock signal ECLK, the up signal UP1 is selectively set to the high level only during a period corresponding to the phase difference, and the down signal DN1 is kept at the low level. On the contrary, the phase of the feedback clock signal FCK1 is changed to the reference clock signal EC.
When the signal has advanced compared to LK, the down signal DN1 is selectively set to the high level only during the period corresponding to the phase difference, and the up signal UP1 is kept at the low level.
【0021】一方、チャージポンプ回路CP1は、位相
比較回路PD1の出力信号たるアップ信号UP1及びダ
ウン信号DN1のハイレベルを積分して、その出力信号
たる制御電圧VC1の電位を制御する。すなわち、チャ
ージポンプ回路CP1は、アップ信号UP1がハイレベ
ルとされるとき、そのパルス幅に応じて制御電圧VC1
の電位を選択的に高くし、ダウン信号DN1がハイレベ
ルとされるときは、そのパルス幅に応じて制御電圧VC
1の電位を選択的に低くする。制御電圧VC1は、上記
のように、電圧制御型発振回路VCO1に供給される。On the other hand, the charge pump circuit CP1 integrates the high level of the up signal UP1 and the down signal DN1 which are the output signals of the phase comparison circuit PD1, and controls the potential of the control voltage VC1 which is the output signal. That is, when the up signal UP1 is at a high level, the charge pump circuit CP1 controls the control voltage VC1 according to the pulse width thereof.
Is selectively increased, and when the down signal DN1 is set to the high level, the control voltage VC is set in accordance with the pulse width.
1 is selectively lowered. The control voltage VC1 is supplied to the voltage-controlled oscillation circuit VCO1 as described above.
【0022】電圧制御型発振回路VCO1は、チャージ
ポンプ回路CP1から供給される制御電圧VC1の電位
に応じた周波数を有する基本クロック信号VCK1を生
成する。すなわち、電圧制御型発振回路VCO1は、特
に制限されないが、制御電圧VC1の電位が高くなるに
従ってその出力信号たる基本クロック信号VCK1の周
波数を高くし、制御電圧VC1の電位が低くなるに従っ
て基本クロック信号VCK1の周波数を低くする。これ
により、基本クロック信号VCK1の中心周波数は、基
準クロック信号ECLKの8倍となるべく制御される。The voltage controlled oscillation circuit VCO1 generates a basic clock signal VCK1 having a frequency corresponding to the potential of the control voltage VC1 supplied from the charge pump circuit CP1. That is, the voltage-controlled oscillation circuit VCO1 increases the frequency of the basic clock signal VCK1 as an output signal as the potential of the control voltage VC1 increases, and the basic clock signal as the potential of the control voltage VC1 decreases. Lower the frequency of VCK1. Thus, the center frequency of the basic clock signal VCK1 is controlled to be eight times the reference clock signal ECLK.
【0023】分周回路FD1は、図示されない例えば3
ビットのカウンタを含み、基本クロック信号VCK1の
周波数を例えば8分の1分周した後、帰還クロック信号
FCK1として位相比較回路PD1に供給する。The frequency dividing circuit FD1 includes, for example, 3
It includes a bit counter and divides the frequency of the basic clock signal VCK1 by, for example, 8, and then supplies it as a feedback clock signal FCK1 to the phase comparison circuit PD1.
【0024】上記のように、位相比較回路PD1,チャ
ージポンプ回路CP1,電圧制御型発振回路VCO1な
らびに分周回路FD1は、基準クロック信号ECLK及
び帰還クロック信号FCK1の位相及び周波数を一致さ
せるべく制御する。したがって、帰還クロック信号FC
K1は、基準クロック信号ECLKに位相同期され、か
つこれと同じ中心周波数を有するパルス信号となる。As described above, the phase comparison circuit PD1, the charge pump circuit CP1, the voltage control type oscillation circuit VCO1 and the frequency division circuit FD1 perform control so that the phases and frequencies of the reference clock signal ECLK and the feedback clock signal FCK1 match. . Therefore, the feedback clock signal FC
K1 is a pulse signal that is phase-synchronized with the reference clock signal ECLK and has the same center frequency.
【0025】一方、アナログ的な回路が大半となる電圧
制御型発振回路VCO1ならびにその周辺部は、比較的
安定した電位の内部電圧VPLを必要とし、PLLモジ
ュールPLL1は、図5の左側に再掲されるように、電
源電圧VCC及び内部電圧VPLを主たる動作電源とす
る。このため、PLLモジュールPLL1は、8倍つま
り数倍ないし数十倍といった比較的大きな周波数逓倍率
を有するにもかかわらず、電源電圧変動の影響を受けに
くい良好な外乱特性を有し、その電源ジッタは充分に少
ない。しかし、内部電圧VPLの電位が電源電圧VCC
より低いため、動作速度が相応して遅くなり、そのまま
ではシステムの使用周波数を満たさない場合が生じる。
本願ではシステムの要求する周波数を228.8MHz
と仮定し、PLLモジュールPLL1は、該周波数を直
接出力できないと仮定して進める。また、周波数逓倍率
が大きいことで、位相比較回路PD1による基準クロッ
ク信号ECLK及び帰還クロック信号FCK1の位相比
較頻度が少なく、位相ジッタが若干大きくなるととも
に、外乱特性を高めるための内部電圧発生回路や補償回
路等を必要とすることで、その回路構成がやや複雑とな
る。On the other hand, the voltage-controlled oscillation circuit VCO1, which is mostly analog circuits, and its periphery require an internal voltage VPL having a relatively stable potential, and the PLL module PLL1 is shown again on the left side of FIG. As described above, the power supply voltage VCC and the internal voltage VPL are used as main operating power supplies. Therefore, despite having a relatively large frequency multiplication factor of 8 times, that is, several times to several tens times, the PLL module PLL1 has good disturbance characteristics that are not easily affected by power supply voltage fluctuations. Is small enough. However, the potential of the internal voltage VPL is lower than the power supply voltage VCC.
Because of the lower speed, the operation speed is correspondingly slower, and the operating frequency of the system may not be satisfied as it is.
In this application, the frequency required by the system is 228.8 MHz.
Assume that the PLL module PLL1 cannot directly output the frequency. In addition, since the frequency multiplication factor is large, the frequency of phase comparison between the reference clock signal ECLK and the feedback clock signal FCK1 by the phase comparison circuit PD1 is small, the phase jitter is slightly increased, and the internal voltage generation circuit for improving the disturbance characteristics is improved. The necessity of a compensation circuit or the like makes the circuit configuration somewhat complicated.
【0026】次に、PLLモジュールPLL2は、図4
に示されるように、その一方の入力端子に上記PLLモ
ジュールPLL1の出力信号つまり中間クロック信号P
CLKを受け、その他方の入力端子に帰還クロック信号
FCK2つまり基準クロック信号2の分周信号を受ける
位相比較回路PD2を備える。この位相比較回路PD2
の出力信号つまりアップ信号UP2及びダウン信号DN
2は、チャージポンプ回路CP2に供給され、チャージ
ポンプ回路CP2の出力信号たる制御電圧VC2は、電
圧制御型発振回路VCO2に供給される。また、電圧制
御型発振回路VCO2の出力信号つまり基本クロック信
号VCK2は、クロックバッファCB2を経た後、内部
クロック信号ICLKとしてASICの図示されない機
能ブロックに供給されるとともに、分周回路FD2によ
り所定の比率で分周された後、帰還クロック信号FCK
2として位相比較回路PD2に供給される。Next, the PLL module PLL2 is constructed as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the output signal of the PLL module PLL1, that is, the intermediate clock signal P
A phase comparison circuit PD2 that receives the CLK and receives a feedback clock signal FCK2, that is, a frequency-divided signal of the reference clock signal 2, at the other input terminal. This phase comparison circuit PD2
Output signals, that is, an up signal UP2 and a down signal DN
2 is supplied to a charge pump circuit CP2, and a control voltage VC2, which is an output signal of the charge pump circuit CP2, is supplied to a voltage controlled oscillation circuit VCO2. The output signal of the voltage-controlled oscillation circuit VCO2, that is, the basic clock signal VCK2 is supplied to a functional block (not shown) of the ASIC as an internal clock signal ICLK after passing through a clock buffer CB2, and is also supplied to a predetermined ratio by a frequency dividing circuit FD2. , And then the feedback clock signal FCK
2 is supplied to the phase comparison circuit PD2.
【0027】この実施例において、中間クロック信号P
CLKは、前述のように、例えば114.4MHz程度
の周波数を有するパルス信号とされ、内部クロック信号
ICLKは、例えば中間クロック信号PCLKの2倍つ
まり228.8MHzのような比較的高い周波数を有す
るパルス信号とされる。また、電圧制御型発振回路VC
O2を含むPLLモジュールPLL2のすべてのブロッ
クは、外部供給される電源電圧VCC及び接地電位VS
Sをその主たる動作電源とする。In this embodiment, the intermediate clock signal P
CLK is a pulse signal having a frequency of, for example, about 114.4 MHz, and the internal clock signal ICLK is a pulse having a relatively high frequency, for example, twice the intermediate clock signal PCLK, that is, 228.8 MHz. Signal. Also, a voltage-controlled oscillation circuit VC
All blocks of the PLL module PLL2 including O2 include an externally supplied power supply voltage VCC and a ground potential VS
Let S be its main operating power supply.
【0028】前記PLLモジュールPLL1の場合と同
様に、PLLモジュールPLL2の位相比較回路PD2
は、中間クロック信号PCLKと帰還クロック信号FC
K2の位相つまり周波数を比較し、その差分に応じたパ
ルス幅のアップ信号UP2又はダウン信号DN2を選択
的に形成する。また、チャージポンプ回路CP2は、位
相比較回路PD2の出力信号たるアップ信号UP2及び
ダウン信号DN2のハイレベルを積分して、その出力信
号たる制御電圧VC2の電位を制御する。さらに、電圧
制御型発振回路VCO2は、チャージポンプ回路CP2
から供給される制御電圧VC2の電位に応じた周波数を
有する基本クロック信号VCK2を生成する。そして、
分周回路FD2は、図示されない例えば1ビットのカウ
ンタを含み、基本クロック信号VCK2の周波数を2分
の1に分周した後、帰還クロック信号FCK2として位
相比較回路PD2に供給する。As in the case of the PLL module PLL1, the phase comparison circuit PD2 of the PLL module PLL2
Are the intermediate clock signal PCLK and the feedback clock signal FC
The phase, that is, the frequency of K2 is compared, and an up signal UP2 or a down signal DN2 having a pulse width corresponding to the difference is selectively formed. Further, the charge pump circuit CP2 integrates the high level of the up signal UP2 and the down signal DN2 which are the output signals of the phase comparison circuit PD2, and controls the potential of the control voltage VC2 which is the output signal. Further, the voltage-controlled oscillation circuit VCO2 includes a charge pump circuit CP2
And generates a basic clock signal VCK2 having a frequency corresponding to the potential of the control voltage VC2 supplied from. And
The frequency dividing circuit FD2 includes, for example, a 1-bit counter (not shown). The frequency dividing circuit FD2 divides the frequency of the basic clock signal VCK2 by half, and then supplies the frequency as the feedback clock signal FCK2 to the phase comparing circuit PD2.
【0029】上記のように、位相比較回路PD2,チャ
ージポンプ回路CP2,電圧制御型発振回路VCO2な
らびに分周回路FD2は、基準クロック信号ECLK及
び帰還クロック信号FCK2の位相及び周波数を一致さ
せるべく制御する。したがって、帰還クロック信号FC
K2は、中間クロック信号PCLKに位相同期され、か
つこれと同じ中心周波数を有するパルス信号となり、こ
れによって内部クロック信号ICLKは、基準クロック
信号ECLKの16倍の周波数を有し、基準クロック信
号ECLKに位相同期されたパルス信号となる。As described above, the phase comparison circuit PD2, the charge pump circuit CP2, the voltage control type oscillation circuit VCO2, and the frequency division circuit FD2 perform control so that the phases and frequencies of the reference clock signal ECLK and the feedback clock signal FCK2 match. . Therefore, the feedback clock signal FC
K2 becomes a pulse signal that is phase-synchronized with the intermediate clock signal PCLK and has the same center frequency, whereby the internal clock signal ICLK has a frequency 16 times that of the reference clock signal ECLK. A phase-synchronized pulse signal is obtained.
【0030】一方、PLLモジュールPLL2を構成す
るすべてのブロックは、図5の右側に再掲されるよう
に、外部供給される電源電圧VCCをその動作電源とす
る。このため、PLLモジュールPLL2の外乱特性
は、上記PLLモジュールPLL1に比較してやや劣
り、その電源ジッタは若干多くなるが、電位低下のない
電源電圧VCCを主たる動作電源とすることで、動作速
度が速くなり、その使用最高周波数が高くなって、上記
228.8MHzのような高周波数で充分に動作しうる
ものとなる。また、その周波数逓倍率が2倍とされるこ
とで、位相比較回路PD2による中間クロック信号PC
LKと帰還クロック信号FCK2の位相比較頻度が多く
なり、位相ジッタが少なくなるとともに、外乱特性を高
めるための内部電圧発生回路や補償回路を必要としない
ことからその回路構成が簡素化され、これによってモジ
ュールとしてのレイアウト所要面積が縮小される。On the other hand, all blocks constituting the PLL module PLL2 use an externally supplied power supply voltage VCC as an operation power supply, as shown again on the right side of FIG. For this reason, the disturbance characteristics of the PLL module PLL2 are slightly inferior to those of the PLL module PLL1, and the power supply jitter is slightly increased. However, the operation speed is increased by using the power supply voltage VCC without potential drop as the main operation power supply. As a result, the highest usable frequency is increased, and the device can operate sufficiently at a high frequency such as the above-mentioned 228.8 MHz. Further, by setting the frequency multiplication factor to 2, the intermediate clock signal PC by the phase comparison circuit PD2 is set.
The frequency of phase comparison between the LK and the feedback clock signal FCK2 increases, the phase jitter decreases, and the circuit configuration is simplified because an internal voltage generation circuit and a compensation circuit for enhancing disturbance characteristics are not required. The required layout area as a module is reduced.
【0031】以上のように、この実施例のPLL回路で
は、まずその使用最高周波数が比較的低いが良好な外乱
特性を有し周波数逓倍率の大きなPLLモジュールPL
L1により、外部供給される例えば14.3MHz程度
の基準クロック信号ECLKをもとにした例えば11
4.4MHz程度の中間クロック信号PCLKの生成が
行われた後、その外乱特性はPLLモジュールPLL1
に比較して劣り周波数逓倍率が低いものの使用最高周波
数の高いPLLモジュールPLL2により、上記11
4.4MHz程度の中間クロック信号PCLKをもとに
した例えば228.8MHz程度の内部クロック信号I
CLKの生成が行われる。As described above, in the PLL circuit of this embodiment, the PLL module PL whose use maximum frequency is relatively low, has good disturbance characteristics, and has a large frequency multiplication factor.
L1, for example, 11 based on an externally supplied reference clock signal ECLK of, for example, about 14.3 MHz.
After the generation of the intermediate clock signal PCLK of about 4.4 MHz, the disturbance characteristics thereof are changed to the PLL module PLL1.
The PLL module PLL2, which is inferior to the above but has a lower frequency multiplication factor but has a higher maximum use frequency, allows the above 11
For example, an internal clock signal I of about 228.8 MHz based on the intermediate clock signal PCLK of about 4.4 MHz
CLK is generated.
【0032】言い換えるならば、この実施例のPLL回
路では、14.3MHz程度の基準クロック信号ECL
Kが、まず電源ジッタの少ないPLLモジュールPLL
1により、PLLモジュールPLL1の使用最高周波数
に近い114.4MHz程度の中間クロック信号PCL
Kとして一気に8倍に高周波化された後、位相ジッタの
少ないPLLモジュールPLL2により、2倍の22
8.8MHz程度の内部クロック信号ICLKとされ
る。この結果、PLL回路全体としての周波数逓倍率が
大きくなり使用最高周波数が高くなって、充分に低い周
波数の基準クロック信号ECLKをもとに充分に高い周
波数の内部クロック信号ICLKを得ることができると
ともに、そのジッタ総量が低減されるものである。In other words, in the PLL circuit of this embodiment, the reference clock signal ECL of about 14.3 MHz is used.
K is the first PLL module PLL with low power supply jitter
1, the intermediate clock signal PCL of about 114.4 MHz which is close to the highest frequency used by the PLL module PLL1.
After the frequency is rapidly increased to 8 times as K, the frequency is increased to 22 times by the PLL module PLL2 having a small phase jitter.
The internal clock signal ICLK of about 8.8 MHz is used. As a result, the frequency multiplication factor of the PLL circuit as a whole increases, the maximum frequency used increases, and the internal clock signal ICLK having a sufficiently high frequency can be obtained based on the reference clock signal ECLK having a sufficiently low frequency. , The total amount of jitter is reduced.
【0033】図6には、この発明が適用されたPLL回
路の第2の実施例のブロック図が示されている。なお、
この実施例は、前記図1ないし図5の実施例を基本的に
踏襲するものであるため、これと異なる部分についての
み説明を追加する。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the PLL circuit to which the present invention is applied. In addition,
Since this embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, only the differences will be described.
【0034】図6において、この実施例のPLL回路
は、基準クロック信号ECLKを受けるPLLモジュー
ルPLL1(第1のPLL回路)と、PLLモジュール
PLL1の出力信号つまり中間クロック信号PCLK
(第1の内部クロック信号)を共通に受ける4個のPL
LモジュールPLL21〜PLL24(第2のPLL回
路)とを備える。このうち、PLLモジュールPLL1
は、外部供給される電源電圧VCCに加えて内部電圧V
PLをその主たる動作電源として動作し、例えば14.
3MHz程度の基準クロック信号ECLKをもとに例え
ば114.4MHz程度の中間クロック信号PCLKを
生成する。また、PLLモジュールPLL21〜PLL
24は、電源電圧VCCをその主たる動作電源として動
作し、上記中間クロック信号PCLKをもとに例えば2
28.8MHz程度の内部クロック信号ICLK1〜I
CLK4(第2の内部クロック信号)をそれぞれ生成し
て、ASICの対応する機能ブロックにそれぞれ供給す
る。Referring to FIG. 6, the PLL circuit of this embodiment includes a PLL module PLL1 (first PLL circuit) receiving a reference clock signal ECLK, and an output signal of the PLL module PLL1, that is, an intermediate clock signal PCLK.
(1st internal clock signal) commonly received four PLs
L modules PLL21 to PLL24 (second PLL circuit). Among them, PLL module PLL1
Is the internal voltage V in addition to the externally supplied power supply voltage VCC.
PL operates as its main operating power supply, for example, 14.
For example, an intermediate clock signal PCLK of about 114.4 MHz is generated based on a reference clock signal ECLK of about 3 MHz. Also, PLL modules PLL 21 to PLL
24 operates with the power supply voltage VCC as its main operation power supply, and for example, 2 operates based on the intermediate clock signal PCLK.
Internal clock signals ICLK1 to ICLK of about 28.8 MHz
CLK4 (second internal clock signal) is generated and supplied to the corresponding functional block of the ASIC.
【0035】この実施例において、PLLモジュールP
LL1は、図5のPLLモジュールPLL1に対応した
動作特性を有し、PLLモジュールPLL21〜PLL
24のそれぞれは、図5のPLLモジュールPLL2に
対応した動作特性を有する。また、PLLモジュールP
LL21〜PLL24は、半導体基板面上の対応する機
能ブロックにそれぞれ近接して分散配置され、これらの
PLLモジュールPLL21〜PLL24のそれぞれに
は、比較的長い信号配線を介して単一相の中間クロック
信号PCLKが基準クロック信号として分配される。In this embodiment, the PLL module P
LL1 has operating characteristics corresponding to the PLL module PLL1 of FIG.
24 have operating characteristics corresponding to the PLL module PLL2 of FIG. Also, the PLL module P
LL21 to PLL24 are distributed and arranged respectively close to the corresponding functional blocks on the semiconductor substrate surface, and each of these PLL modules PLL21 to PLL24 is connected to a single-phase intermediate clock signal via a relatively long signal wiring. PCLK is distributed as a reference clock signal.
【0036】つまり、この実施例のPLL回路では、比
較的高い周波数とされる複数相の内部クロック信号を各
機能ブロックに直接分配することなく、内部クロック信
号ICLK1〜ICLK4に従って同期動作するデジタ
ルシステムを構築できる訳であって、クロック分配用の
信号配線の配線抵抗や寄生容量の影響を抑制してシステ
ムの高速化を推進し、これらの信号配線の充放電にとも
なう消費電力を小さくすることができる。さらに、PL
LモジュールPLL21〜PLL24は、外乱特性を高
めるための内部電圧発生回路や補償回路を必要とせず、
そのレイアウト所要面積は比較的小さい。これらの結
果、この実施例では、PLL回路全体としてのレイアウ
ト所要面積の増大を抑え、その低消費電力化を図りつ
つ、前記図1ないし図5の実施例と同様な効果を得るこ
とができるものである。That is, in the PLL circuit of this embodiment, a digital system which operates synchronously in accordance with the internal clock signals ICLK1 to ICLK4 without directly distributing a plurality of phases of internal clock signals having a relatively high frequency to each functional block. It is possible to reduce the influence of wiring resistance and parasitic capacitance of signal wiring for clock distribution, promote the speeding up of the system, and reduce the power consumption due to charging and discharging of these signal wiring. . Further, PL
The L modules PLL21 to PLL24 do not require an internal voltage generation circuit or a compensation circuit for enhancing the disturbance characteristics,
The required layout area is relatively small. As a result, in this embodiment, an effect similar to that of the above-described embodiment of FIGS. 1 to 5 can be obtained while suppressing an increase in the required area of the layout of the entire PLL circuit and reducing its power consumption. It is.
【0037】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)ASIC等の論理集積回路装置に搭載されるPL
L回路を、内部電圧発生回路により生成され比較的安定
した電位の内部電圧VPLをその主たる動作電源とする
ことで比較的良好な外乱特性を有し、比較的大きな周波
数逓倍率を有するが、その使用最高周波数が比較的低
く、外部供給される基準クロック信号をもとに第1の内
部クロック信号を生成する第1のPLL回路と、外部供
給される電源電圧をその主たる動作電源とすることで第
1のPLL回路に比較して劣る外乱特性を有するが、そ
の使用最高周波数が比較的高く、その周波数逓倍率が比
較的小さいために位相ジッタが少なく、第1の内部クロ
ック信号をもとに比較的高い周波数の第2の内部クロッ
ク信号を生成する第2のPLL回路とをもとに構成する
ことで、比較的低い周波数帯域では、第1のPLL回路
により、電源ジッタを抑えつつ、比較的大きな周波数逓
倍率で第1の内部クロック信号を生成し、比較的高い周
波数帯域では、第2のPLL回路により、比較的小さな
周波数逓倍率で、位相比較頻度を多くして位相ジッタを
抑えつつ第2の内部クロック信号を生成することができ
るという効果が得られる。The functions and effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) a PL mounted on a logic integrated circuit device such as an ASIC.
The L circuit has a relatively good disturbance characteristic by using the internal voltage VPL of a relatively stable potential generated by the internal voltage generating circuit as its main operation power supply, and has a relatively large frequency multiplication factor. By using a first PLL circuit for generating a first internal clock signal based on a reference clock signal supplied from an external source and a power supply voltage supplied from an external source as a main operating power supply, Although it has inferior disturbance characteristics as compared with the first PLL circuit, its maximum frequency of use is relatively high and its frequency multiplication factor is relatively small, so that its phase jitter is small, and based on the first internal clock signal, With the configuration based on the second PLL circuit that generates the second internal clock signal having a relatively high frequency, the power supply jitter can be reduced by the first PLL circuit in a relatively low frequency band. The first PLL circuit generates the first internal clock signal with a relatively large frequency multiplication factor while suppressing the phase comparison frequency with a relatively small frequency multiplication factor in a relatively high frequency band. The effect is obtained that the second internal clock signal can be generated while suppressing the jitter.
【0038】(2)上記(1)項において、PLL回路
を、1個の上記第1のPLL回路と、その出力信号たる
第1の内部クロック信号を共通に受ける複数の上記第2
のPLL回路とをもとに構成し、第2のPLL回路を、
半導体基板面上の対応する機能ブロックの近接して分散
配置することで、比較的低い周波数の第1の内部クロッ
ク信号を分散配置される第2のPLL回路に分配して、
比較的高い周波数の多相の第2の内部クロック信号を生
成することができるため、信号配線の配線抵抗や寄生容
量等による影響を抑制し、その充放電にともなう消費電
力を小さくすることができるという効果が得られる。(2) In the above item (1), the PLL circuit includes one first PLL circuit and a plurality of second PLL circuits commonly receiving a first internal clock signal as an output signal thereof.
And a second PLL circuit,
By distributing and disposing the corresponding functional blocks on the surface of the semiconductor substrate in close proximity, the first internal clock signal having a relatively low frequency is distributed to the dispersively disposed second PLL circuit,
Since a polyphase second internal clock signal having a relatively high frequency can be generated, the influence of the wiring resistance of the signal wiring, the parasitic capacitance, and the like can be suppressed, and the power consumption due to charging and discharging can be reduced. The effect is obtained.
【0039】(3)上記(1)項〜(2)項により、そ
のレイアウト所要面積の増大を抑えつつ、ASIC等に
搭載されるPLL回路のジッタを低減し、その使用最高
周波数を引き上げ、その周波数逓倍率を拡大できるとい
う効果が得られる。 (4)上記(1)項〜(3)項により、ASIC等を構
成要素として含むデジタルシステムのマシンサイクルを
高速化し、その高性能化及び低消費電力化を図ることが
できるという効果が得られる。(3) According to the above items (1) and (2), the jitter of a PLL circuit mounted on an ASIC or the like is reduced while the increase in the required layout area is suppressed, and the maximum frequency used is increased. The effect that the frequency multiplication factor can be enlarged is obtained. (4) According to the above items (1) to (3), an effect is obtained that the machine cycle of a digital system including an ASIC or the like as a component can be speeded up, and its performance and power consumption can be reduced. .
【0040】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1及び図6において、基準クロック信号ECL
K,中間クロック信号PCLK,内部クロック信号IC
LKならびにICLK1〜ICLK4の具体的周波数な
らびにその比率は、任意に設定することができる。ま
た、PLL回路全体のブロック構成は、これらの実施例
による制約を受けないし、電源電圧の極性も同様であ
る。PLLモジュールPLL1及びPLLモジュールP
LL2ならびにPLL21〜PLL24は、必ずしもモ
ジュール形態をとることを必須条件とはしない。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIGS. 1 and 6, the reference clock signal ECL is used.
K, intermediate clock signal PCLK, internal clock signal IC
LK and specific frequencies of ICLK1 to ICLK4 and their ratios can be set arbitrarily. Further, the block configuration of the entire PLL circuit is not restricted by these embodiments, and the polarity of the power supply voltage is also the same. PLL module PLL1 and PLL module P
The LL2 and the PLLs 21 to 24 are not necessarily required to have a module form.
【0041】図2において、内部電圧発生回路VGの回
路構成は、種々の実施形態をとりうる。図3において、
PLLモジュールPLL1は、外乱特性を高めるための
種々の補償回路等を含むことができるし、図3及び図4
に示されるPLLモジュールPLL1及びPLL2のブ
ロック構成は、種々の実施形態をとりうる。図6におい
て、PLL回路に設けられる第2のPLL回路つまりP
LLモジュールPLL21〜PLL24の数は任意に設
定できるし、その出力信号たる内部クロック信号ICL
K1〜ICLK4の周波数も個別にかつ任意に設定でき
る。In FIG. 2, the circuit configuration of the internal voltage generation circuit VG can take various embodiments. In FIG.
The PLL module PLL1 can include various compensating circuits and the like for improving the disturbance characteristics.
The block configuration of the PLL modules PLL1 and PLL2 shown in (1) can take various embodiments. In FIG. 6, a second PLL circuit provided in the PLL circuit, that is, P
The number of the LL modules PLL21 to PLL24 can be set arbitrarily, and the internal clock signal ICL as an output signal thereof is output.
The frequencies of K1 to ICLK4 can also be set individually and arbitrarily.
【0042】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるAS
IC内蔵のPLL回路に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、例えば、PLL回
路として単体で形成されるものや同様なPLL回路を搭
載する各種の論理集積回路装置にも適用できる。この発
明は、少なくとも比較的大きな周波数逓倍率と低ジッタ
が必要とされるPLL回路ならびにこれを含む装置又は
システムに広く適用できる。In the above description, the invention made mainly by the present inventor is referred to as the application field AS
The case where the present invention is applied to a PLL circuit with a built-in IC has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to various types of logic integrated circuit devices having a single PLL circuit or a similar PLL circuit. it can. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a PLL circuit requiring at least a relatively large frequency multiplication factor and low jitter, and an apparatus or a system including the same.
【0043】[0043]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ASIC等の論理集積回路
装置に搭載されるPLL回路を、内部電圧発生回路によ
り生成され比較的安定した電位の内部電圧VPLをその
動作電源とすることで比較的良好な外乱特性を有し、比
較的大きな周波数逓倍率を有するが、その使用最高周波
数が比較的低く、外部供給される基準クロック信号をも
とに第1の内部クロック信号を生成する第1のPLL回
路と、外部供給される電源電圧を主たる動作電源とする
ことで第1のPLL回路に比較して劣る外乱特性を有す
るが、その使用最高周波数が比較的高く、その周波数逓
倍率が比較的小さいために位相ジッタが少なく、第1の
内部クロック信号をもとに比較的高い周波数の第2の内
部クロック信号を生成する第2のPLL回路とをもとに
構成することで、比較的低い周波数帯域では、第1のP
LL回路により、電源ジッタを抑えつつ、比較的大きな
周波数逓倍率で、第1の内部クロック信号を生成し、比
較的高い周波数帯域では、第2のPLL回路により、比
較的小さな周波数逓倍率とし、位相比較頻度を多くして
その位相ジッタを抑えつつ、第2の内部クロック信号を
生成することができる。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a PLL circuit mounted on a logic integrated circuit device such as an ASIC has a relatively good disturbance characteristic by using an internal voltage VPL generated by an internal voltage generating circuit and having a relatively stable potential as its operation power supply. A first PLL circuit for generating a first internal clock signal based on an externally supplied reference clock signal having a relatively large frequency multiplication factor but having a relatively low maximum frequency of use, and an externally supplied By using a power supply voltage as a main operating power supply, the first PLL circuit has a disturbance characteristic inferior to that of the first PLL circuit. However, since the highest use frequency is relatively high and the frequency multiplication factor is relatively small, phase jitter is small. , And a second PLL circuit that generates a second internal clock signal having a relatively high frequency based on the first internal clock signal. In the pass, the first of P
The first internal clock signal is generated by the LL circuit at a relatively large frequency multiplication factor while suppressing the power supply jitter, and in the relatively high frequency band, the second PLL circuit makes the relatively small frequency multiplication factor. The second internal clock signal can be generated while increasing the phase comparison frequency to suppress the phase jitter.
【0044】また、PLL回路を、1個の上記第1のP
LL回路と、その出力信号たる第1の内部クロック信号
を共通に受ける複数の上記第2のPLL回路とをもとに
構成し、第2のPLL回路を、半導体基板面上の対応す
る機能ブロックに近接して分散配置することで、比較的
低い周波数の第1の内部クロック信号を分散配置される
第2のPLL回路に分配して、比較的高い周波数の多相
の第2の内部クロック信号を生成できるため、クロック
分配用の信号配線の配線抵抗及び寄生容量の影響を抑制
し、その充放電にともなう消費電力を抑制することがで
きる。Further, the PLL circuit is connected to one of the first P
An LL circuit and a plurality of second PLL circuits commonly receiving a first internal clock signal as an output signal of the LL circuit, wherein the second PLL circuit is a corresponding functional block on a semiconductor substrate surface. , The first internal clock signal having a relatively low frequency is distributed to the second PLL circuit which is distributed and arranged, and the polyphase second internal clock signal having a relatively high frequency is distributed. Therefore, the influence of the wiring resistance and the parasitic capacitance of the signal wiring for clock distribution can be suppressed, and the power consumption due to the charge and discharge can be suppressed.
【0045】以上により、そのレイアウト所要面積の増
大を抑えつつ、ASIC等の論理集積回路装置に搭載さ
れるPLL回路のジッタを低減し、その全体としての使
用最高周波数を引き上げ、その周波数逓倍率を大きくす
ることができるとともに、ASIC等を構成要素として
含むデジタルシステムのマシンサイクルを高速化し、そ
の高性能化及び低消費電力化を図ることができる。As described above, the jitter of the PLL circuit mounted on the logic integrated circuit device such as the ASIC is reduced while suppressing the increase in the required layout area, the maximum use frequency as a whole is raised, and the frequency multiplication factor is increased. In addition to increasing the size, it is possible to increase the speed of a machine cycle of a digital system including an ASIC or the like as a component, and to achieve higher performance and lower power consumption.
【図1】この発明が適用されたPLL回路の第1の実施
例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a PLL circuit to which the present invention is applied.
【図2】図1のPLL回路の内部電圧発生回路の一実施
例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of an internal voltage generation circuit of the PLL circuit of FIG. 1;
【図3】図1のPLL回路のPLLモジュールPLL1
の一実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a PLL module PLL1 of the PLL circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図4】図1のPLL回路のPLLモジュールPLL2
の一実施例を示すブロック図である。FIG. 4 is a PLL module PLL2 of the PLL circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図5】図1のPLL回路のPLLモジュールPLL1
及びPLL2の一実施例を示す動作特性比較図である。FIG. 5 is a PLL module PLL1 of the PLL circuit of FIG. 1;
FIG. 4 is a comparison diagram of operating characteristics showing one embodiment of the present invention and PLL2.
【図6】この発明が適用されたPLL回路の第2の実施
例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the PLL circuit to which the present invention is applied;
VG……内部電圧発生回路、PLL1〜PLL2……P
LLモジュール、VCC……電源電圧又はその入力端
子、VSS……接地電位又はその入力端子、VPL……
内部電圧、ECLK……基準クロック信号、PCLK…
…中間クロック信号、ICLK……内部クロック信号。
OA1……オペアンプ、VR……基準電圧、P1……P
チャンネルMOSFET、C1……容量。PD1〜PD
2……位相比較回路、CP1〜CP2……チャージポン
プ回路、VCO1〜VCO2……電圧制御型発振回路、
FD1〜FD2……分周回路、CB1〜CB2……クロ
ックバッファ、UP1〜UP2……アップ信号、DN1
〜DN2……ダウン信号、VC1〜VC2……制御電
圧、VCK1〜VCK2……基本クロック信号、FCK
1〜FCK2……帰還クロック信号。PLL21〜PL
L24……PLLモジュール、ICLK1〜ICLK4
……内部クロック信号。VG: Internal voltage generating circuit, PLL1 to PLL2: P
LL module, VCC: power supply voltage or its input terminal, VSS: ground potential or its input terminal, VPL ...
Internal voltage, ECLK ... Reference clock signal, PCLK ...
... Intermediate clock signal, ICLK... Internal clock signal.
OA1 ... Opamp, VR ... Reference voltage, P1 ... P
Channel MOSFET, C1 ... Capacitance. PD1 to PD
2, a phase comparison circuit, CP1 to CP2, a charge pump circuit, VCO1 to VCO2, a voltage controlled oscillation circuit,
FD1 to FD2 frequency divider circuit, CB1 to CB2 clock buffer, UP1 to UP2 up signal, DN1
... DN2 ... down signal, VC1 to VC2 ... control voltage, VCK1 to VCK2 ... basic clock signal, FCK
1 to FCK2 feedback clock signal. PLL21 to PL
L24: PLL module, ICLK1 to ICLK4
...... Internal clock signal.
Claims (5)
きな周波数逓倍率を有し、その使用最高周波数が比較的
低くされ、かつ外部から供給される基準クロック信号を
もとに第1の内部クロック信号を生成する第1のPLL
回路と、 上記第1のPLL回路に比較して劣る外乱特性を有し、
比較的小さな周波数逓倍率を有し、その使用最高周波数
が比較的高くされ、かつ上記第1の内部クロック信号を
もとに第2の内部クロック信号を生成する第2のPLL
回路とを含んでなることを特徴とするPLL回路。The present invention has a relatively good disturbance characteristic, a relatively large frequency multiplication factor, a relatively low maximum frequency for use, and a first clock based on a reference clock signal supplied from the outside. PLL for generating internal clock signal of
Having a disturbance characteristic inferior to the first PLL circuit;
A second PLL having a relatively small frequency multiplication factor, having a relatively high maximum frequency used, and generating a second internal clock signal based on the first internal clock signal;
And a circuit.
れ比較的安定した電位とされる内部電圧を主たる動作電
源又はその一部とすることで、上記比較的良好な外乱特
性を有し、その使用最高周波数が比較的低くされるもの
であり、 上記第2のPLL回路は、上記外部電源電圧を主たる動
作電源とすることで、上記第1のPLL回路に比較して
劣る外乱特性を有し、その使用最高周波数が比較的高く
されるものであることを特徴とするPLL回路。2. The first PLL circuit according to claim 1, wherein the first PLL circuit uses an internal voltage which is generated based on an external power supply voltage and has a relatively stable potential as a main operation power supply or a part thereof. The second PLL circuit has a relatively good disturbance characteristic, and its maximum use frequency is relatively low. The second PLL circuit uses the external power supply voltage as a main operation power supply, thereby providing the first PLL circuit with the first PLL circuit. A PLL circuit having a disturbance characteristic that is inferior to that of a circuit and having a maximum use frequency relatively high.
に受ける複数の上記第2のPLL回路を含むものである
ことを特徴とするPLL回路。3. The PLL circuit according to claim 1, wherein the PLL circuit includes a plurality of the second PLL circuits that commonly receive the first internal clock signal.
する機能ブロックに近接して分散配置されるものである
ことを特徴とするPLL回路。4. The PLL circuit according to claim 3, wherein the plurality of second PLL circuits are distributed and arranged close to corresponding functional blocks on a semiconductor substrate surface.
項4において、 上記PLL回路ならびに第1及び第2のPLL回路は、
所定の論理集積回路装置にモジュールとして搭載される
ものであることを特徴とするPLL回路。5. The method according to claim 1, wherein the PLL circuit and the first and second PLL circuits are:
A PLL circuit mounted on a predetermined logic integrated circuit device as a module.
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