JP2001236783A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JP2001236783A
JP2001236783A JP2000042984A JP2000042984A JP2001236783A JP 2001236783 A JP2001236783 A JP 2001236783A JP 2000042984 A JP2000042984 A JP 2000042984A JP 2000042984 A JP2000042984 A JP 2000042984A JP 2001236783 A JP2001236783 A JP 2001236783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
delay
variable delay
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000042984A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3865191B2 (en
Inventor
Yuichi Okuda
裕一 奥田
Yoshinobu Nakagome
儀延 中込
Shinji Horiguchi
真志 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2000042984A priority Critical patent/JP3865191B2/en
Publication of JP2001236783A publication Critical patent/JP2001236783A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3865191B2 publication Critical patent/JP3865191B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device provided with DLL of which the accuracy is high, the lock range is wade, and the lock-in time is shortened. SOLUTION: A variable delay circuit comprising plural variable delay elements having a control signal terminal varying a time from a time at which a signal is inputted to an input terminal to a time at which the signal is outputted from an output terminal is provided with a number of stages switching means selecting the number of stages of variable delay elements provided between the input terminal and the output terminal, a delay quantity control means forming a control signal supplied to the control signal terminal so that a phase of a first signal corresponding to a signal of the input terminal of the variable delay circuit is compared with a phase of a second signal corresponding to a delay signal of the output terminal and they are synchronized, and a number of stages control circuit detecting the number of stages by which a delay signal corresponding to one period of an input signal inputted to the input terminal is obtained out of delay signals of each stage corresponding to the variable delay circuit and indicating the number of stages of the variable delay circuit, and an internal clock signal is outputted from the variable delay circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
装置に関し、外部端子から供給されるクロック信号に対
応したクロック信号を発生させるクロック再生回路を備
えた半導体集積回路装置、主にシンクロナスのダイナミ
ック型RAM(ランダム・アクセス・メモリ)に利用し
て有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device having a clock recovery circuit for generating a clock signal corresponding to a clock signal supplied from an external terminal. The present invention relates to a technology effective for use in a type RAM (random access memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】DLL回路(ディレイ・ロックド・ルー
プ)として、デジタル回路の段数を切り替えて可変遅延
回路の遅延量を変化するものが、アイ・イー・イー・イ
ー ジャーナル オブ ソリッド−ステート サーキッ
ツ、第33巻、ナンバー11、pp.1697-1702、11月、
1998年(IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS)
によって公知である。回路の駆動力,負荷などを変化し
て遅延量を変化する形式の可変遅延回路を用いるもの
が、アイ・イー・イー・イー ジャーナル オブソリッ
ド−ステート サーキッツ、第33巻、ナンバー11、
pp.1703-1710、11月、1998年(IEEE JOURNAL OF
SOLID-STATE CIRCUITS) で公知である。可変遅延回路の
段数が切り替え可能で、逐次比較で段数を決定する形式
の可変遅延回路を用いるものが、アイ・エス・エス・シ
ー・シー 99/セッション 24/ペーパー ダブリ
ュ・ピー 24.2 ダイジェスト オブ テクニカル
ペーバーズ、2月、1999年 pp.412-413(ISSCC 9
9/SESSION 24/PAPER WP24.2DIGEST OF TECHNICAL PAPER
S) で公知である。
2. Description of the Related Art A DLL circuit (delay locked loop) which changes the delay amount of a variable delay circuit by switching the number of stages of a digital circuit is disclosed in IEE Journal of Solid-State Circuits, Id. 33 volumes, number 11, pp.1697-1702, November,
1998 (IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS)
Is known. One that uses a variable delay circuit of the type that changes the amount of delay by changing the driving force, load, etc. of the circuit is IEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 33, No. 11,
pp.1703-1710, November, 1998 (IEEE JOURNAL OF
SOLID-STATE CIRCUITS). The variable delay circuit in which the number of stages of the variable delay circuit is switchable and the number of stages is determined by successive approximation is a system that uses an ISSC 99 / session 24 / paper WWTP 24.2 digest of Technical Pavers, February, 1999 pp.412-413 (ISSCC 9
9 / SESSION 24 / PAPER WP24.2DIGEST OF TECHNICAL PAPER
S).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】クロック再生回路とし
て用いられるDLLとして、前記ディジタル回路の段数
を切り替える形式の可変遅延回路(以下、ディジタル可
変遅延回路とする)を用いるものは、可変遅延回路の解
像度(時間分解能)が粗いため、DLLとして精度が悪
いという欠点がある。前記回路の駆動力,負荷などを変
化して遅延量を変化する形式の可変遅延回路(以下、ア
ナログ可変遅延回路とする)を用いるものは、可変遅延
範囲が狭く、DLLとしてロックレンジが狭いという欠
点がある。この両方の欠点を改善するために、前記アナ
ログ可変遅延回路の段数を切替式にして可変遅延範囲を
広げた可変遅延回路(以下、段数切替式アナログ可変遅
延回路とする)用いるものは、段数を決定するために逐
次比較を用いるために、DLLのロックインに時間がか
かるという欠点がある。
As a DLL used as a clock recovery circuit, one using a variable delay circuit of a type for switching the number of stages of the digital circuit (hereinafter referred to as a digital variable delay circuit) has a resolution of the variable delay circuit. Since the (time resolution) is coarse, there is a disadvantage that the accuracy of the DLL is poor. A circuit using a variable delay circuit of a type in which the amount of delay is changed by changing the driving force, load, etc. of the circuit (hereinafter referred to as an analog variable delay circuit) has a narrow variable delay range and a narrow lock range as a DLL. There are drawbacks. In order to improve both of these drawbacks, a variable delay circuit in which the number of stages of the analog variable delay circuit is switchable and the variable delay range is widened (hereinafter referred to as a stage number switchable analog variable delay circuit) has the following problem. Since successive approximation is used for the determination, there is a disadvantage that it takes time to lock in the DLL.

【0004】この発明の目的は、精度が高く、ロックレ
ンジが広く、かつロックイン時間を短くしたDLLを備
えた半導体集積回路装置提供することにある。この発明
の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本発明の
記述および添付図面から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a DLL with high accuracy, a wide lock range, and a short lock-in time. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present invention and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【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、下
記の通りである。すなわち、入力端子に信号が入力され
た時刻から出力端子より信号が出力するまでの時間を変
化させる制御信号端子を持つ可変遅延素子の複数個から
なる可変遅延回路に、上記入力端子と出力端子との間に
設けられる可変遅延素子の段数を選択する段数切り替え
手段と、上記可変遅延回路の入力端子の信号に対応され
た第1信号と上記出力端子の遅延信号に対応された第2
信号とを位相比較して同期化させるように上記制御信号
端子に供給される制御信号を形成する遅延量制御手段
と、上記可変遅延回路に対応した各段の遅延信号の中か
ら上記入力端子に入力された入力信号の1周期に対応す
る遅延信号が得られる段数を検出して上記可変遅延回路
の段数を指示する段数制御回路を設け、上記可変遅延回
路の出力端子から内部クロック信号を出力させる。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, a variable delay circuit comprising a plurality of variable delay elements having a control signal terminal that changes the time from when a signal is input to the input terminal to when the signal is output from the output terminal, the input terminal and the output terminal Means for switching the number of stages of the variable delay element provided between the first and second stages, a first signal corresponding to a signal at an input terminal of the variable delay circuit, and a second signal corresponding to a delay signal at the output terminal of the variable delay circuit.
A delay amount control means for forming a control signal supplied to the control signal terminal so as to compare and synchronize the phase of the signal with the signal, and a delay signal of each stage corresponding to the variable delay circuit to the input terminal. A stage number control circuit for detecting the number of stages at which a delay signal corresponding to one cycle of the input signal is obtained and indicating the number of stages of the variable delay circuit is provided, and an internal clock signal is output from an output terminal of the variable delay circuit. .

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1には、本発明に係るDLL回
路を用いた半導体集積回路装置の要部一実施例のブロッ
ク図が示されている。この実施例のDLLは、精度が高
くてロックレンジを広く、かつロックイン時間を短する
ために、したいわば周波数適応段数切替式とされる。こ
の実施例DLLは、特に制限はないが、DDR(ダブル
・データ・レート)SDRAM(シンクロナス・ダイナ
ミック・ランダム・アクセス・メモリ)に搭載される。
ここで、DDR方式のSDRAMでは入力クロックが差
動入力であるが、簡略化のために1つの入力で表してい
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a main part of a semiconductor integrated circuit device using a DLL circuit according to the present invention. The DLL according to this embodiment is of a frequency adaptive stage number switching type in order to achieve high accuracy, a wide lock range, and a short lock-in time. This embodiment DLL is mounted on a DDR (Double Data Rate) SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) although there is no particular limitation.
Here, in the DDR SDRAM, the input clock is a differential input, but is represented by one input for simplification.

【0007】DDR用のDLLはデータ出力の位相と入
力クロックの位相が一致するように、内部クロックの位
相を調整する。つまり、クロック入力端子から入力され
た入力クロック信号は、クロック入力バッファを通して
外部クロック信号(CKT,CKB)とされる。この外
部クロック信号(CKT,CKB)は、一方において可
変遅延回路により遅延されて内部クロック信号(CK
O)とされる。この内部クロック信号(CKO)は、デ
ータ出力ラッチのクロック端子に供給される。これによ
り、データ出力ラッチは、上記内部クロック信号(CK
O)に同期して出力データを取り込む。このデータ出力
ラッチに取り込まれたデータは、例えば出力データが1
6ビットからなるときには、データ出力バッファを通し
て出力端子DQ0〜DQ15からそれぞれ出力される。
The DLL for DDR adjusts the phase of the internal clock so that the phase of the data output matches the phase of the input clock. That is, the input clock signal input from the clock input terminal is converted to an external clock signal (CKT, CKB) through the clock input buffer. The external clock signal (CKT, CKB) is delayed by a variable delay circuit on the one hand, and the internal clock signal (CK
O). This internal clock signal (CKO) is supplied to the clock terminal of the data output latch. As a result, the data output latch outputs the internal clock signal (CK).
The output data is captured in synchronization with O). The data taken into the data output latch is, for example, 1
When it consists of 6 bits, it is output from the output terminals DQ0 to DQ15 through the data output buffer.

【0008】上記内部クロック(CKO)は、分周器を
通して高精度レプリカディレイを通して入力クロック信
号ICLKとされる。上記外部クロック信号(CKT,
CKB)は、他方において分周器を通して外部クロック
信号ECLKとされる。上記内部クロック信号ICLK
と外部クロック信号ECLKは、位相比較器によって比
較されて、ここで形成された制御信号NBIASによっ
て上記可変遅延回路を遅延時間をアナログ的に制御して
両者の位相を一致させる。位相比較器は、段数測定回路
で判定された段数に対応して、可変遅延回路の遅延素子
の段数に対応したループ感度に設定する制御回路を含ん
でいる。
[0008] The internal clock (CKO) is converted into an input clock signal ICLK through a frequency divider and a high-precision replica delay. The external clock signal (CKT,
CKB), on the other hand, is converted to an external clock signal ECLK through a frequency divider. The internal clock signal ICLK
And the external clock signal ECLK are compared by a phase comparator, and the variable delay circuit is analog-controlled in delay time by the control signal NBIAS formed here to make the two phases coincide. The phase comparator includes a control circuit that sets a loop sensitivity corresponding to the number of delay elements of the variable delay circuit in accordance with the number of stages determined by the number-of-stages measurement circuit.

【0009】上記可変遅延回路は、制御信号NBIAS
によって遅延時間がアナログ的に変化させられる可変遅
延素子(差動インバータ回路)の複数個から構成され
る。この実施例では、ロックイン時間を短くするために
上記外部クロック信号(CKT,CKB)は、段数測定
回路に供給される。段数測定回路は、上記可変遅延回路
を構成する複数の可変遅延素子の段数が上記入力された
クロック信号の1周期に対応する遅延時間を得るに最適
な上記段数切替式差動インバータ型の可変遅延回路の遅
延素子の段数を検出し、一方においては可変遅延回路の
段数を設定し、他方においては位相比較器でのループ感
度を最適に設定する。
The variable delay circuit includes a control signal NBIAS.
And a plurality of variable delay elements (differential inverter circuits) whose delay time can be changed in an analog manner. In this embodiment, the external clock signals (CKT, CKB) are supplied to a stage number measuring circuit to shorten the lock-in time. The number-of-stages measuring circuit is a stage-number-switching differential inverter-type variable delay, in which the number of stages of the plurality of variable delay elements constituting the variable delay circuit is optimal for obtaining a delay time corresponding to one cycle of the input clock signal. The number of stages of the delay element of the circuit is detected. On the one hand, the number of stages of the variable delay circuit is set, and on the other hand, the loop sensitivity in the phase comparator is set optimally.

【0010】ここで、クロック入力バッファの遅延量を
t1,段数切替式差動インバータ型可変遅延回路の遅延
量をt2(可変),データ出力ラッチとデータ出力バッ
ファの遅延量をt3,高精度レプリカディレイの遅延量
を(t1+t3),分周器の遅延量をtDIVとする。
位相比較器は、両クロック信号ECLKとICLKの位
相が一致するように可変遅延回路の遅延量t2の値を制
御するので、遅延量t2の値は次のように計算される。
Here, the delay amount of the clock input buffer is t1, the delay amount of the stage number switching type differential inverter type variable delay circuit is t2 (variable), the delay amount of the data output latch and the data output buffer is t3, and the high precision replica is used. Let the delay amount of the delay be (t1 + t3) and the delay amount of the frequency divider be tDIV.
Since the phase comparator controls the value of the delay amount t2 of the variable delay circuit so that the phases of both clock signals ECLK and ICLK match, the value of the delay amount t2 is calculated as follows.

【0011】周期tCKの外部クロック信号がクロック
入力端子に入力されたとして、上記入力クロック信号に
対する内部クロック信号(CKO)の遅延は、 t1+t2 ・・・・・(式1) とされる。上記位相比較器で比較される内部クロック信
号ICLKの遅延は、 t1+t2+tDIV+(t1+t3) ・・・・・(式2) とされる。上記位相比較器で比較される外部クロック信
号ECLKの遅延は、 t1+tDIV ・・・・・(式3) とされる。
Assuming that an external clock signal having a period tCK is input to the clock input terminal, the delay of the internal clock signal (CKO) with respect to the input clock signal is represented by t1 + t2 (1). The delay of the internal clock signal ICLK compared by the phase comparator is t1 + t2 + tDIV + (t1 + t3) (2). The delay of the external clock signal ECLK compared by the phase comparator is t1 + tDIV (Equation 3).

【0012】上記両クロック信号ICLKの位相とEC
LKの位相が等しなるので、次の式(4)が成り立つ。 t1+t2+tDIV+(t1+t3) =t1+tDIV+n×tCK ・・・(式4) 上記(式4)を整理すると、(式5)が得られる。 t2=n×tCK−(t1+t3) ・・・・(式5) よって、内部クロック信号(CKO)の遅延は、 n×tCK−t3 ・・・・・・・(式6) となり、データ出力の遅延は、 n×tCK ・・・・・・・(式7) となるため、データ出力の位相は入力クロックの位相と
等しくなる。
The phases of the two clock signals ICLK and EC
Since the phases of LK are equal, the following equation (4) holds. t1 + t2 + tDIV + (t1 + t3) = t1 + tDIV + n × tCK (Expression 4) By rearranging the above (Expression 4), (Expression 5) is obtained. t2 = n × tCK− (t1 + t3) (Equation 5) Therefore, the delay of the internal clock signal (CKO) is given by n × tCK−t3 (Equation 6). Since the delay is n × tCK (Equation 7), the phase of the data output is equal to the phase of the input clock.

【0013】nは上記のように自然数であり、nの値に
よってnCKロックと称し区別する。たとえば、n=1
のとき1CKロック,n=2のときは2CKロックであ
る。上記可変遅延回路の遅延量t2と高精度レプリカデ
ィレイの遅延量(t1+t3)の合計はn×tCKであ
ることに注意する。 n×tCK−(t1+t3)+(t1+t3)=n×tCK ・・・(式8)
[0013] As described above, n is a natural number, and is referred to as an nCK lock depending on the value of n and is distinguished. For example, n = 1
Is 1CK lock, and n = 2 is 2CK lock. Note that the total of the delay amount t2 of the variable delay circuit and the delay amount (t1 + t3) of the high-accuracy replica delay is n × tCK. n × tCK− (t1 + t3) + (t1 + t3) = n × tCK (Equation 8)

【0014】以下において、特に説明のない限り、n=
1,1CKロックであるとする。なお、高精度レプリカ
ディレイの遅延量が(t1+t3)から外れると、それ
はデータ出力の位相誤差となって現れるので、高精度レ
プリカディレイは出来るだけ精度よくなければならな
い。つまり、高精度レプリカディレイは、上記遅延量t
1に対応したクロック入力バッファと同等の回路と、遅
延量t3に対応したデータ出力ラッチとデータ出力バッ
ファと同じ回路(レプリカ回路)を用いて構成されるも
のである。半導体集積回路に形成された同じ回路は、個
々の素子が同様のプロセスバラツキを持つようになるの
で、両回路での信号遅延はほぼ等しくすることができ
る。
In the following, unless otherwise specified, n =
It is assumed that the lock is a 1,1CK lock. If the delay amount of the high-accuracy replica delay deviates from (t1 + t3), it appears as a phase error of the data output. Therefore, the high-accuracy replica delay must be as accurate as possible. That is, the high-accuracy replica delay is equal to the delay amount t.
1 and the same circuit (replica circuit) as the data output latch and data output buffer corresponding to the delay amount t3. In the same circuit formed in the semiconductor integrated circuit, since individual elements have similar process variations, the signal delay in both circuits can be made substantially equal.

【0015】図2には、この発明に係るDLLの可変遅
延回路の動作説明図が示されている。図2においては、
クロック信号の周期tCKが変化した場合の段数切替式
差動インバータ型可変遅延回路の遅延量の変化が示され
ている。同図ではn=1,1CKロック時のものであ
る。(式8)で述べた通り、段数切替式差動インバータ
型可変遅延回路の遅延量と高精度レプリカディレイの遅
延量の合計はn×tCK(=tCK)に等しいため、段
数切替式アナログ可変遅延回路の遅延量はtCKの変化
の割合以上に大きく変化させなければないことがわか
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the DLL variable delay circuit according to the present invention. In FIG.
A change in the delay amount of the stage number switching type differential inverter type variable delay circuit when the period tCK of the clock signal changes is shown. In the figure, n = 1, 1CK is locked. As described in (Equation 8), the sum of the delay amount of the stage number switching type differential inverter type variable delay circuit and the delay amount of the high precision replica delay is equal to n × tCK (= tCK). It can be seen that the amount of delay of the circuit must be changed greatly beyond the rate of change of tCK.

【0016】例えば、図2において、高精度レプリカデ
ィレイの遅延量を5nsとして、tCKを7.5ns
(クロック周波数133MHz)から15ns(66M
Hz)に2倍にしたとすると、可変遅延回路の遅延量t
2は2.5nsから10nsのように4倍も変化させる
ことが必要となる。つまり、段数切替式差動インバータ
型可変遅延回路の最大遅延量/最小遅延量が4倍以上で
なければ、DLLの動作周波数は66〜133MHzを
カバーすることが出来ない。
For example, in FIG. 2, the delay amount of the high-accuracy replica delay is 5 ns, and tCK is 7.5 ns.
(Clock frequency 133 MHz) to 15 ns (66 M
Hz), the delay amount t of the variable delay circuit
2 needs to be changed four times from 2.5 ns to 10 ns. That is, unless the maximum delay amount / minimum delay amount of the stage number switching type differential inverter type variable delay circuit is four times or more, the operating frequency of the DLL cannot cover 66 to 133 MHz.

【0017】一般に、DDR SDRAMの入出力デー
タレートが上がれば上がるほど大きな最大遅延量/最小
遅延量の値が要求される。このような広いロックレンジ
を実現するために、本発明では以下に述べる通り、段数
切替式差動インバータ型可変遅延回路の段数を、周波数
に応じた適切な値に決定するような工夫が行なわれてい
る。
In general, as the input / output data rate of the DDR SDRAM increases, a larger maximum delay / minimum delay is required. In order to realize such a wide lock range, in the present invention, as described below, a device is devised so as to determine the number of stages of the stage number switching type differential inverter type variable delay circuit to an appropriate value according to the frequency. ing.

【0018】図3には、この発明に係るDDL回路の一
実施例のブロック図が示されている。可変遅延回路は、
可変遅延素子と、その出力信号を増幅する出力AMP
(アンプ)の複数個から構成される。つまり、上記可変
遅延素子は、複数個が縦列接続される。そして、各段の
可変遅延素子の出力端子には、上記出力AMPが設けら
れる。上記出力AMPは、小振幅の遅延信号をCMOS
レベルのような大振幅信号に変換することの他、出力選
択回路の3状態出力機能を有しており、その選択的な動
作によって遅延段数の選択機能を有するようにされる。
これにより、個々の出力AMPの出力端子は、可変遅延
回路の出力端子に共通に接続されれて、遅延された内部
クロック信号CKOを出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the DDL circuit according to the present invention. The variable delay circuit is
Variable delay element and output AMP for amplifying the output signal
(Amplifiers). That is, a plurality of the variable delay elements are connected in cascade. The output terminal of the variable delay element at each stage is provided with the output AMP. The output AMP outputs a small-amplitude delayed signal to a CMOS.
In addition to converting the signal into a large amplitude signal such as a level, it has a three-state output function of an output selection circuit, and has a function of selecting the number of delay stages by its selective operation.
As a result, the output terminals of the individual output AMPs are commonly connected to the output terminals of the variable delay circuits, and output the delayed internal clock signal CKO.

【0019】図4には、上記可変遅延回路と出力AMP
の一実施例の回路図が示されている。回路の簡素化のた
めに可変遅延回路は、可変遅延素子4個と出力AMP1
個が代表として例示的に示されている。図4に示した通
り、可変遅延素子は差動インバータ回路が用いられる。
つまり、可変遅延素子は、差動MOSFETQ1とQ2
と、その共通ソース側に設けられた電流源MOSFET
Q3と、上記差動MOSFETQ1とQ2のドレインに
設けられた負荷回路から構成される。上記電流源MOS
FETQ3のゲートに制御電圧NBIASを変化するこ
とで相補出力(OUTP,OUTN)の電流駆動力が変
化し可変遅延素子素子の遅延量が変化する。
FIG. 4 shows the variable delay circuit and the output AMP.
The circuit diagram of one embodiment is shown. To simplify the circuit, the variable delay circuit has four variable delay elements and an output AMP1.
Are exemplarily shown as representatives. As shown in FIG. 4, a differential inverter circuit is used for the variable delay element.
That is, the variable delay elements are composed of the differential MOSFETs Q1 and Q2.
And a current source MOSFET provided on the common source side
Q3 and a load circuit provided at the drains of the differential MOSFETs Q1 and Q2. The above current source MOS
By changing the control voltage NBIAS at the gate of the FET Q3, the current driving force of the complementary output (OUTP, OUTN) changes, and the delay amount of the variable delay element changes.

【0020】この実施例では、差動MOSFETQ1と
Q2のそれぞれのドレインに設けられる負荷回路として
ゲートとドレインが接続されたPチャンネル型のMOS
FETQ4とQ5に対して、互いにゲートが交差接続さ
れることによって正帰還回路を構成するPチャンネル型
MOSFETQ6とQ7を並列に接続することによっ
て、差動出力(相補出力)OUTP(ポジティブ出力)
と、OUTN(ネガティブ出力)の信号変化を急峻にす
る。つまり、差動インバータ回路の出力信号は、その信
号振幅が小さいので上記のようなラッチ形態のMOSF
ETQ6とQ7を用いても、CMOSラッチ回路のよう
なラッチ動作は行なわれず、それらが可変インピーダン
ス負荷として作用し、上記出力信号の変化を急峻にさせ
るように動作する。
In this embodiment, as a load circuit provided at the drain of each of the differential MOSFETs Q1 and Q2, a P-channel MOS having a gate and a drain connected to each other is provided.
The differential output (complementary output) OUTP (positive output) is obtained by connecting the P-channel MOSFETs Q6 and Q7 constituting the positive feedback circuit in parallel by connecting the gates of the FETs Q4 and Q5 crosswise to each other.
And the signal change of OUTN (negative output) is made steep. That is, since the output signal of the differential inverter circuit has a small signal amplitude, the latch type MOSF
Even if ETQ6 and ETQ7 are used, a latch operation like a CMOS latch circuit is not performed, and they operate as a variable impedance load, and operate so as to sharply change the output signal.

【0021】この実施例の可変遅延素子のように差動イ
ンバータ回路を用いた場合には、出力信号の振幅が小さ
いため、出力AMPによりCMOSレベルに増幅してか
ら選択的に出力させる。出力AMPは、差動MOSFE
TQ8とQ9と、その共通ソースに設けられたMOSF
ETQ10と、上記差動MOSFETQ8とQ9のドレ
インに設けられた電流ミラー形態のPチャンネル型負荷
MOSFETQ11とQ12からなる差動増幅回路と、
差動増幅回路の出力をプルアップさせるMOSFETQ
13、上記差動増幅回路の増幅信号を受けて出力端子T
APNに出力信号を送出するクロックドインバータ回路
CN1と、その動作制御を行なうインバータ回路N1か
ら構成される。
When a differential inverter circuit is used as in the variable delay element of this embodiment, since the amplitude of the output signal is small, the signal is amplified to the CMOS level by the output AMP and then selectively output. Output AMP is differential MOSFE
TQ8 and Q9, and MOSF provided in the common source
ETQ10, a differential amplifier circuit including current mirror type P-channel load MOSFETs Q11 and Q12 provided at the drains of the differential MOSFETs Q8 and Q9,
MOSFET Q that pulls up the output of the differential amplifier circuit
13, receiving the amplified signal of the differential amplifier circuit and
It comprises a clocked inverter circuit CN1 for sending an output signal to the APN, and an inverter circuit N1 for controlling its operation.

【0022】上記MOSFETQ10のゲートと、上記
プルアップMOSFETQ13及びインバータ回路N1
の入力には、選択端子ENから供給される選択信号が供
給される。この選択信号がロウレベルのとき、上記Nチ
ャンネル型のMOSFETQ10はオフ状態にされ、P
チャンネル型のプルアップMOSFETQ13がオン状
態にされるので、差動増幅回路に増幅動作を停止し、出
力端子を電源電圧のようなハイレベルに固定される。こ
のとき、インバータ回路N1の出力信号のハイレベル
と、上記選択信号ENのロウレベルによりクロックドイ
ンバータ回路CN1は、出力ハイインピーダンス状態に
される。
The gate of the MOSFET Q10, the pull-up MOSFET Q13 and the inverter circuit N1
Is supplied with a selection signal supplied from a selection terminal EN. When the selection signal is at a low level, the N-channel MOSFET Q10 is turned off,
Since the channel type pull-up MOSFET Q13 is turned on, the differential amplifier circuit stops the amplification operation, and the output terminal is fixed at a high level such as the power supply voltage. At this time, the clocked inverter circuit CN1 is brought into an output high impedance state by the high level of the output signal of the inverter circuit N1 and the low level of the selection signal EN.

【0023】前記図3のように可変遅延回路における可
変遅延素子の段数が8段からなるときには、段数測定回
路からの上記段数に対応した出力信号SEL<7:0>
が形成されて、それぞれの遅延段に対応した出力AMP
の選択端子ENに入力される。後述のように、出力信号
SEL<7:0>のうち、1つは電源電圧(VCC)レ
ベル,他の7つは接地(GND)レベルである。出力A
MPはEN=VCCの時に増幅動作を行う。EN=GN
Dの時は回路動作を行わず、出力はハイインピーダンス
で消費電流はほぼ0である。図3に示す通り、各段の出
力AMPの出力端子TAP0からTAP7は短絡されて
おり、SEL<7:0>によって出力AMPが1つ選択
されることで段数の変更が行なわれる。
When the number of stages of the variable delay elements in the variable delay circuit is eight as shown in FIG. 3, the output signal SEL <7: 0> from the stage number measurement circuit corresponding to the above number of stages.
Is formed, and the output AMP corresponding to each delay stage
Is input to the selection terminal EN. As described later, one of the output signals SEL <7: 0> is at a power supply voltage (VCC) level, and the other seven are at a ground (GND) level. Output A
MP performs an amplification operation when EN = VCC. EN = GN
In the case of D, the circuit operation is not performed, the output is high impedance, and the current consumption is almost zero. As shown in FIG. 3, the output terminals TAP0 to TAP7 of the output AMP of each stage are short-circuited, and the number of stages is changed by selecting one output AMP by SEL <7: 0>.

【0024】図3において、段数測定回路の多出力固定
遅延回路は、可変遅延素子と、出力AMPと、遅延量固
定バイアスから構成される。この実施例の多出力固定遅
延回路を構成する可変遅延素子及び出力AMPは、図4
の可変遅延素子と回路構成,レイアウトなどが同様の回
路である。そして、多出力固定遅延回路の可変遅延素子
は遅延量固定バイアス回路によって常に遅延量を固定さ
れている。つまり、前記図4に示したような電流源MO
SFETQ3のゲートに印加される電圧NBIASが、
可変遅延回路に設けられた可変遅延素子のように変化す
るのではなく、一定の電圧に固定されて、その遅延量が
上記可変遅延回路に設けられた可変遅延素子の最大遅延
量と最小遅延量の中間の値に調整されている。この固定
遅延量をtDとする。
In FIG. 3, the multi-output fixed delay circuit of the stage number measuring circuit includes a variable delay element, an output AMP, and a delay amount fixed bias. The variable delay element and the output AMP constituting the multi-output fixed delay circuit of this embodiment are shown in FIG.
Is a circuit having the same circuit configuration and layout as those of the variable delay element. The variable delay element of the multi-output fixed delay circuit always has a fixed delay amount by a delay fixed bias circuit. That is, the current source MO shown in FIG.
The voltage NBIAS applied to the gate of the SFET Q3 is
Instead of changing like the variable delay element provided in the variable delay circuit, the voltage is fixed to a constant voltage, and the delay amount is the maximum delay amount and the minimum delay amount of the variable delay element provided in the variable delay circuit. Has been adjusted to an intermediate value. This fixed delay amount is defined as tD.

【0025】上記多出力固定遅延回路の入力端子には、
STEP出力回路と低精度レプリカディレイを通して、
前記外部クロック信号CKTが供給される。上記低精度
レプリカディレイの遅延量は(t1+t3+tD/2)
のように設定される。多出力固定遅延回路の出力は、段
数制御回路へ入力される。
The input terminals of the multi-output fixed delay circuit include:
Through STEP output circuit and low precision replica delay,
The external clock signal CKT is supplied. The delay amount of the low precision replica delay is (t1 + t3 + tD / 2)
Is set as follows. The output of the multi-output fixed delay circuit is input to the stage number control circuit.

【0026】図5には、段数制御回路の一実施例の回路
図が示されている。前記多出力固定遅延回路の出力信号
ST0〜ST6の各々は、フリップフロップ回路FF0
〜FF6の入力端子Dに供給される。これらのフリップ
フロップ回路FF0〜FF6のクロック端子には、タイ
ミング信号STRが供給される。上記フリップフロップ
回路FF0の出力信号Qは、インバータ回路を通して段
数検出信号SEL<0>として出力される。第2段目以
降のフリップフロップ回路FF1〜FF6の出力信号Q
は、それぞれに対応した前段フリップフロップ回路の出
力信号との論理が取られて段数検出信号SEL<1>〜
SEL<6>として出力される。また、最終段のフリッ
プフロップ回路FF6の出力信号は、出力回路を通して
段数検出信号SEL<7>として出力される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the stage number control circuit. Each of the output signals ST0 to ST6 of the multi-output fixed delay circuit is a flip-flop circuit FF0.
FF6 to the input terminal D. Timing signals STR are supplied to clock terminals of these flip-flop circuits FF0 to FF6. The output signal Q of the flip-flop circuit FF0 is output as a stage number detection signal SEL <0> through an inverter circuit. Output signals Q of the flip-flop circuits FF1 to FF6 of the second and subsequent stages
Of the stage number detection signals SEL <1>-
Output as SEL <6>. The output signal of the last flip-flop circuit FF6 is output as a stage number detection signal SEL <7> through the output circuit.

【0027】上記第2段目以降のフリップフロップ回路
FF1〜FF6の出力信号Qと、それぞれに対応した前
段フリップフロップ回路の出力信号との論理は、前段信
号がハイレベル(論理1)で、当段信号がロウレベル
(論理0)であることを条件に選択信号SEL<1>〜
SEL<6>をハイレベルにする論理積ゲート回路が用
いられる。
The logic of the output signal Q of the flip-flop circuits FF1 to FF6 of the second and subsequent stages and the output signal of the corresponding preceding flip-flop circuit is such that the preceding signal is at a high level (logic 1). The selection signals SEL <1> to SEL <1> to the condition that the stage signal is at a low level (logic 0)
An AND gate circuit that sets SEL <6> to a high level is used.

【0028】図6には、上記段数制御回路の動作の一例
を説明するためのタイミング図が示されている。入力タ
イミング信号STEP及び低精度レプリカディレイの出
力信号REPは、前記図3では差動信号であるが、同図
では簡単のため正論理のみを示す。まず、入力タイミン
グ信号STEPが出力されてからSTX(X=0〜6)
が出力されるまでの遅延量は、 t1+t3+tD/2+tDX(X+1) ・・・(9)
FIG. 6 is a timing chart for explaining an example of the operation of the stage number control circuit. Although the input timing signal STEP and the output signal REP of the low-accuracy replica delay are differential signals in FIG. 3, only positive logic is shown in FIG. 3 for simplicity. First, after the input timing signal STEP is output, STX (X = 0 to 6)
The delay amount until is output is t1 + t3 + tD / 2 + tDX (X + 1) (9)

【0029】次に、上記入力タイミング信号(スタート
信号)STEPが出力されてから1周期後にタイミング
信号STRが出力される。上記1周期遅れのタイミング
信号STRよりも1周期前の入力タイミング信号に対応
した遅延信号STX(X=0〜6)が早く立ちあがれ
ば、フリップフロップFFX(X=0〜6)はQX(X
=0〜6)に論理1を出力する。例として図6のよう
に、遅延信号ST3が立ち上がってから遅延信号ST4
が立ち上がるまでに、上記1周期遅れのタイミング信号
STRが立ち上がれば、Q0〜Q3=1,Q4〜Q6=
0が出力される。これらの信号Q0〜Q3=1,Q4〜
Q6=0を前記のような論理ゲートを通すことによっ
て、SEL<7:0>のうち、SEL<4>=1とな
り、その他は全て0が出力される。
Next, the timing signal STR is output one cycle after the input timing signal (start signal) STEP is output. If the delay signal STX (X = 0 to 6) corresponding to the input timing signal one cycle earlier than the one-cycle delay timing signal STR rises earlier, the flip-flop FFX (X = 0 to 6) sets QX (X
= 0 to 6). For example, as shown in FIG. 6, after the delay signal ST3 rises, the delay signal ST4
If the timing signal STR delayed by one cycle rises before the rise of the signal, Q0 to Q3 = 1 and Q4 to Q6 =
0 is output. These signals Q0 to Q3 = 1, Q4 to
By passing Q6 = 0 through the above-described logic gate, SEL <4> = 1 in SEL <7: 0>, and 0 is output in all other SEL <7: 0>.

【0030】次に、クロック周期tCKとSEL<4>
の関係を考察する。まず、SEL<4>=1が判定され
たとする。これは、第4段目の遅延信号ST3が立ち上
がってから第5段目の遅延信号ST4が立ち上がるまで
の間に1周期おくれの入力タイミング信号TRが立ち上
がったということである。よって、次の式(10)が成
り立つ。 t1+t3+tD×5−tD/2<tCK<t1+t3+tD×5+tD/2 ・・・・・・・・・(10)
Next, the clock cycle tCK and SEL <4>
Consider the relationship First, it is assumed that SEL <4> = 1 is determined. This means that the input timing signal TR which is delayed by one cycle from the rise of the fourth-stage delay signal ST3 to the rise of the fifth-stage delay signal ST4 rises. Therefore, the following equation (10) holds. t1 + t3 + tD × 5−tD / 2 <tCK <t1 + t3 + tD × 5 + tD / 2 (10)

【0031】(式10)と(式5)(n=1)から、D
LL部の可変遅延回路の遅延量t2は、 tD×5−tD/2<t2<tD×5+tD/2 ・・・・・(11) となる。ここで、tDは遅延素子1段分の遅延量で、そ
の値は最大遅延量と最小遅延量の中間の値に制御されて
いる。よって、可変遅延回路の段数は5段が最適である
ということが分かる。このように、段数測定回路によっ
てtCKに応じた、最適な可変遅延回路の段数を測定す
ることができ、段数を固定する方式と比較して広いロッ
クレンジを得ることができる。また、本発明では段数決
定がほぼ1CK(1クロック分)で終了するため、前記
にあるように逐次比較で段数決定を行う方式と比較し
て、短いロックインサイクルでロックすることができ
る。
From (Equation 10) and (Equation 5) (n = 1), D
The delay amount t2 of the variable delay circuit in the LL section is as follows: tD × 5−tD / 2 <t2 <tD × 5 + tD / 2 (11) Here, tD is the delay amount for one stage of the delay element, and its value is controlled to an intermediate value between the maximum delay amount and the minimum delay amount. Therefore, it is understood that the optimal number of stages of the variable delay circuit is five. As described above, the optimal number of stages of the variable delay circuit according to tCK can be measured by the stage number measuring circuit, and a wider lock range can be obtained as compared with the method of fixing the number of stages. Further, in the present invention, the determination of the number of stages is completed in about 1CK (one clock), so that the lock can be performed in a shorter lock-in cycle as compared with the method of determining the number of stages by successive comparison as described above.

【0032】上記段数制御回路は、回路段数決定を行っ
た後に動作する必要がないため回路を停止し消費電流を
低減する事が望ましい。この動作の停止は、前記遅延量
固定バイアスをロウレベルにして、前記4に示された可
変遅延素子のMOSFETQ3に相当するMOSFET
をオフ状態にし、出力AMPもMOSFETQ10に相
当するMOSFETをオフ状態にし、出力ハイインピー
ダンスにすればよいから、簡単な回路の付加によって容
易に実現できる。
Since it is not necessary to operate the above stage number control circuit after determining the number of circuit stages, it is desirable to stop the circuit and reduce the current consumption. This operation is stopped by setting the delay amount fixed bias to a low level and setting the MOSFET corresponding to the MOSFET Q3 of the variable delay element shown in 4 above.
Can be turned off, and the output AMP can be easily realized by adding a simple circuit because the MOSFET corresponding to MOSFET Q10 is turned off and the output is set to high impedance.

【0033】図7には、この発明に係るDDLの動作説
明図が示されている。初期位相誤差に対して、最初の1
クロック期間の段数決定動作によって、前記のように約
最大でtDまで位相誤差までの粗調整が完了するので、
以降はそれを前記位相比較器で微調整するだけなので、
短い時間内にロックイン状態にすることができる。これ
に対して、前記にあるように逐次比較で段数決定を行う
方式では、点線で示すように各クロック毎に逐次比較に
よって段階的に初期位相誤差を修正しなければならない
ために、ロックレンジを広くするとそれに対応してロッ
クインに要する時間が長くなってしまうものである。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the DDL according to the present invention. For the initial phase error, the first 1
By the operation for determining the number of stages in the clock period, the coarse adjustment up to the phase error up to tD is completed as described above.
After that, since it is only finely adjusted by the phase comparator,
The lock-in state can be set within a short time. On the other hand, in the method of determining the number of stages by successive approximation as described above, since the initial phase error must be corrected stepwise by successive approximation for each clock as shown by a dotted line, the lock range is reduced. If it is widened, the time required for lock-in becomes longer correspondingly.

【0034】図8には、位相比較器に設けられる制御回
路の一実施例の回路図が示されている。一般的に、位相
比較器に設けられる制御回路はICLKとECLKの位
相を見て、制御信号NBIASの電圧値を制御し、可変
遅延回路の遅延量を変化させる。しかし、本回路は段数
が可変のため、制御信号NBIASの変化量に対する遅
延量の変化量が段数に比例する。例えば、段数が1段の
場合に比べてN段のように増加すると、同じ制御信号N
BIASの変化に対して、N段を選択した場合にはN倍
もの位相が変化し、ループゲインが1を超え回路動作が
不安定になる可能性がある。
FIG. 8 is a circuit diagram of an embodiment of a control circuit provided in the phase comparator. Generally, a control circuit provided in the phase comparator looks at the phases of ICLK and ECLK, controls the voltage value of the control signal NBIAS, and changes the delay amount of the variable delay circuit. However, since this circuit has a variable number of stages, the amount of change in the delay amount with respect to the amount of change in the control signal NBIAS is proportional to the number of stages. For example, when the number of stages is increased to N stages as compared with the case of one stage, the same control signal N
If N stages are selected with respect to the change in BIAS, the phase changes by N times, and the loop gain may exceed 1 and the circuit operation may become unstable.

【0035】そこで、この実施例では、制御回路に段数
補正機能を付加するようにするものである。段数補正機
能は、上記段数選択信号SEL<7:0>入力により、
チャージポンプの参照電流を発生するNチャンネル型M
OSFETQ20〜Q27が切り替わることでチャージ
ポンプの電流駆動力が変化し、1回の制御でキャパシタ
にチャージする電荷量が変更される。参照電流を発生す
るNチャンネル型MOSFETQ20〜Q27のチャネ
ル幅WがQ20:Q21:Q22:Q23:Q24:Q
25:Q26:Q27=1:1/2:1/3:1/4:
1/5:1/6:1/7:1/8となっており(チャネ
ル長Lは一定)、段数を変更しても制御信号NBIAS
の変化量に対する遅延量の変化量が同じになるように補
正される。
Therefore, in this embodiment, a function of correcting the number of stages is added to the control circuit. The stage number correction function is performed by the stage number selection signal SEL <7: 0> input.
N-channel type M for generating reference current of charge pump
The switching of the OSFETs Q20 to Q27 changes the current driving force of the charge pump, and changes the amount of charge charged to the capacitor by one control. The channel width W of the N-channel MOSFETs Q20 to Q27 that generate the reference current is Q20: Q21: Q22: Q23: Q24: Q
25: Q26: Q27 = 1: 1/2: 1/3: 1/4:
1/5: 1/6: 1/7: 1/8 (the channel length L is constant), and the control signal NBIAS is obtained even when the number of stages is changed.
Is corrected so that the amount of change of the delay amount with respect to the amount of change of

【0036】言うまでもないが、可変遅延回路の段数の
組み合わせが本実施例と違う場合でも、上記参照電流を
形成するNチャンネル型MOSFETQ20〜Q27等
の比を適切に設定することにより、制御信号NBIAS
の変化量に対する遅延量の変化を、段数に関わらず一定
に保つことができる。本実施例では、チャンネル幅Wを
変更することで、チャージポンプの電流駆動力を変更し
たが、チャンネルLの変更や、ゲート電圧の変更などを
用いてもかまわない。
Needless to say, even when the combination of the number of stages of the variable delay circuit is different from that of this embodiment, the control signal NBIAS can be obtained by appropriately setting the ratio of the N-channel MOSFETs Q20 to Q27 forming the reference current.
Can be kept constant regardless of the number of stages. In the present embodiment, the current driving force of the charge pump is changed by changing the channel width W. However, a change in the channel L, a change in the gate voltage, or the like may be used.

【0037】上記のように形成された参照電流は、ダイ
オード形態のPチャンネル型MOSFETQ28に流れ
るようにされ、かかるMOSFETQ28とMOSFE
TQ32が電流ミラー形態にされて、MOSFETQ3
2のドレインからキャパシタCをチャージアップさせる
アップ電流が形成される。上記MOSFETQ28とM
OSFETQ29が電流ミラー形態にされ、かかるMO
SFETQ29のドレインにNチャンネル型のMOSF
ETQ30とQ31かなる電流ミラー回路が設けられ
て、かかるMOSFETQ31のドレインからキャパシ
タCをディスチャージさせるダウン電流が形成される。
The reference current formed as described above is caused to flow through the diode-type P-channel MOSFET Q28, and the MOSFET Q28 and the MOSFET
TQ32 is in current mirror form and MOSFET Q3
An up-current for charging up the capacitor C is formed from the drain of the second transistor. The above MOSFETs Q28 and M
OSFET Q29 is in current mirror form and the MO
N-channel type MOSF at the drain of SFET Q29
A current mirror circuit including ETQ30 and Q31 is provided, and a down current for discharging the capacitor C from the drain of the MOSFET Q31 is formed.

【0038】上記MOSFETQ32とキャパシタCと
の間には、位相比較回路で形成されたチャージアップ信
号で制御されるPチャンネル型MOSFETQ14とN
チャンネル型MOSFETQ16からなるCMOSスイ
ッチ回路が設けられる。上記MOSFETQ31とキャ
パシタCとの間には、位相比較回路で形成されたチャー
ジダウン信号で制御されるPチャンネル型MOSFET
Q15とNチャンネル型MOSFETQ16からなるC
MOSスイッチ回路が設けられる。上記チャージアップ
信号とチャージダウン信号は、外部クロック信号ECL
Kと内部クロック信号ICLKを受けるフリップフロッ
プ回路FF10及びFF11と論理ゲート回路G1から
なる位相比較器によって形成され、両者の位相差に対応
してチャージアップ又はチャージダウン信号が形成され
る。上記キャパシタCに保持された電圧NBIASが前
記可変遅延素子の遅延時間を制御する制御電圧とされ
る。
Between the MOSFET Q32 and the capacitor C, a P-channel MOSFET Q14 and an N-channel MOSFET Q14 controlled by a charge-up signal formed by a phase comparison circuit.
A CMOS switch circuit including a channel type MOSFET Q16 is provided. A P-channel MOSFET controlled by a charge-down signal formed by a phase comparison circuit between the MOSFET Q31 and the capacitor C
C consisting of Q15 and N-channel MOSFET Q16
A MOS switch circuit is provided. The charge-up signal and the charge-down signal correspond to an external clock signal ECL.
It is formed by a phase comparator including flip-flop circuits FF10 and FF11 receiving K and the internal clock signal ICLK and a logic gate circuit G1, and a charge-up or charge-down signal is formed corresponding to the phase difference between the two. The voltage NBIAS held in the capacitor C is a control voltage for controlling the delay time of the variable delay element.

【0039】図9には、この発明が適用されるDDR
SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic R
andom Access Memory )の一実施例の全体ブロック図が
示されている。この実施例のDDR SDRAMは、特
に制限されないが、4つのメモリバンクに対応して4つ
のメモリアレイ200A〜200Dが設けられる。4つ
のメモリバンク0〜3にそれぞれ対応されたメモリアレ
イ200A〜200Dは、マトリクス配置されたダイナ
ミック型メモリセルを備え、図に従えば同一列に配置さ
れたメモリセルの選択端子は列毎のワード線(図示せ
ず)に結合され、同一行に配置されたメモリセルのデー
タ入出力端子は行毎に相補データ線(図示せず)に結合
される。
FIG. 9 shows a DDR to which the present invention is applied.
SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic R
An overall block diagram of one embodiment of the andom Access Memory is shown. Although the DDR SDRAM of this embodiment is not particularly limited, four memory arrays 200A to 200D are provided corresponding to four memory banks. The memory arrays 200A to 200D respectively corresponding to the four memory banks 0 to 3 include dynamic memory cells arranged in a matrix, and according to the drawing, the selection terminals of the memory cells arranged in the same column are words for each column. The data input / output terminals of the memory cells arranged on the same row are connected to complementary data lines (not shown) for each row.

【0040】上記メモリアレイ200Aの図示しないワ
ード線は行(ロウ)デコーダ(Row DEC) 201Aによる
ロウアドレス信号のデコード結果に従って1本が選択レ
ベルに駆動される。メモリアレイ200Aの図示しない
相補データ線はセンスアンプ(Sense AMP)202A及び
カラム選択回路(Column DEC)203AのI/O線に結合
される。センスアンプ202Aは、メモリセルからのデ
ータ読出しによって夫々の相補データ線に現れる微小電
位差を検出して増幅する増幅回路である。それにおける
カラム選択回路203Aは、上記相補データ線を各別に
選択して相補I/O線に導通させるためのスイッチ回路
を含む。カラムスイッチ回路はカラムデコーダ203A
によるカラムアドレス信号のデコード結果に従って選択
動作される。
One word line (not shown) of the memory array 200A is driven to a selected level in accordance with a result of decoding a row address signal by a row decoder (Row DEC) 201A. Complementary data lines (not shown) of the memory array 200A are coupled to I / O lines of a sense amplifier (Sense AMP) 202A and a column selection circuit (Column DEC) 203A. The sense amplifier 202A is an amplifier circuit that detects and amplifies a minute potential difference appearing on each complementary data line by reading data from a memory cell. The column selection circuit 203A includes a switch circuit for selecting each of the complementary data lines individually and conducting to the complementary I / O line. The column switch circuit is a column decoder 203A
Is selected in accordance with the result of decoding of the column address signal.

【0041】メモリアレイ200Bないし200Dも同
様に、ロウデコーダ201B〜D,センスアンプ203
B〜D及びカラム選択回路203B〜Dが設けられる。
上記相補I/O線は各メモリバンクに対して共通化され
て、ライトバッファを持つデータ入力回路(Din Buffer)
210の出力端子及びメインアンプを含むデータ出力回
路(Dout Buffer)211の入力端子に接続される。端子
DQは、特に制限されないが、16ビットからなるデー
タD0−D15を入力又は出力するデータ入出力端子と
される。DQSバッファ(DQS Buffer) 215は、上記
端子DQから出力するデータのデータストローブ信号を
形成する。
Similarly, memory arrays 200B to 200D also have row decoders 201B to 201D and sense amplifiers 203.
B to D and column selection circuits 203B to 203D are provided.
The complementary I / O line is shared by each memory bank, and has a data input circuit (Din Buffer) having a write buffer.
The output terminal 210 is connected to an input terminal of a data output circuit (Dout Buffer) 211 including a main amplifier. Although not particularly limited, the terminal DQ is a data input / output terminal for inputting or outputting data D0 to D15 consisting of 16 bits. The DQS buffer (DQS Buffer) 215 forms a data strobe signal of data output from the terminal DQ.

【0042】アドレス入力端子から供給されるアドレス
信号A0〜A14は、アドレスバッファ(Address Buff
er)204で一旦保持され、時系列的に入力される上記
アドレス信号のうち、ロウ系アドレス信号はロウアドレ
スバッファ(Row Address Buffer)205に保持され、カ
ラム系アドレス信号はカラムアドレスバッファ(Column
Address Buffer)206に保持される。リフレッシュカ
ウンタ(Refresh Counter) 208は、オートマチックリ
フレッシュ( Automatic Refresh)及びセルフリフレッシ
ュ(Self Refresh)時の行アドレスを発生する。
The address signals A0 to A14 supplied from the address input terminals are used as address buffers (Address Buffer).
er) 204, of which the row address signal is held in a row address buffer 205, and the column address signal is held in a column address buffer (Column).
(Address Buffer) 206. A refresh counter 208 generates a row address at the time of Automatic Refresh and Self Refresh.

【0043】カラムアドレスバッファ206の出力はカ
ラムアドレスカウンタ(Column Address Counter) 20
7のプリセットデータとして供給され、列(カラム)ア
ドレスカウンタ207は後述のコマンドなどで指定され
るバーストモードにおいて上記プリセットデータとして
のカラムアドレス信号、又はそのカラムアドレス信号を
順次インクリメントした値を、カラムデコーダ203A
〜203Dに向けて出力する。
The output of the column address buffer 206 is a column address counter (Column Address Counter) 20.
The column address counter 207 supplies the column address signal as the preset data or a value obtained by sequentially incrementing the column address signal as the preset data in a burst mode specified by a command or the like described later. 203A
To 203D.

【0044】モードレジスタ(Mode Register) 213
は、各種動作モード情報を保持する。上記ロウデコーダ
(Row Decoder) 201AないしDは、バンクセレクト
(Bank Select)回路212で指定されたバンクに対応し
たもののみが動作し、ワード線の選択動作を行わせる。
コントロール回路(Control Logic)209は、特に制限
されないが、クロック信号CLK、/CLK(記号/は
これが付された信号がロウイネーブルの信号であること
を意味する)、クロックイネーブル信号CKE、チップ
セレクト信号/CS、カラムアドレスストローブ信号/
CAS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、及びラ
イトイネーブル信号/WEなどの外部制御信号と、/D
M及びDQSとモードレジスタ213を介したアドレス
信号とが供給され、それらの信号のレベルの変化やタイ
ミングなどに基づいてDDR SDRAMの動作モード
及び上記回路ブロックの動作を制御するための内部タイ
ミング信号を形成するもので、それぞれに信号に対等し
た入力バッファを備える。
Mode Register 213
Holds various operation mode information. The above row decoder
As for (Row Decoder) 201A to 201D, only those corresponding to the bank specified by the bank select (Bank Select) circuit 212 operate, and the word line is selected.
The control circuit (Control Logic) 209 includes, but is not limited to, clock signals CLK and / CLK (symbol / means that a signal attached thereto is a row enable signal), a clock enable signal CKE, and a chip select signal. / CS, column address strobe signal /
External control signals such as CAS, row address strobe signal / RAS, and write enable signal / WE;
M and DQS and an address signal via the mode register 213 are supplied, and an internal timing signal for controlling the operation mode of the DDR SDRAM and the operation of the circuit block based on a change in the level or timing of the signal. , Each having an input buffer equal to the signal.

【0045】クロック信号CLKと/CLKは、クロッ
クバッファを介して前記説明したようなDLL回路21
4に入力され、内部クロックが発生される。上記内部ク
ロックは、特に制限されないが、データ出力回路211
とDQSバッファ215の入力信号として用いられる。
また、上記クロックバッファを介したクロック信号はデ
ータ入力回路210や、列アドレスカウンタ207に供
給されるクロック端子に供給される。
The clock signals CLK and / CLK are supplied to the DLL circuit 21 as described above via a clock buffer.
4 and an internal clock is generated. The internal clock is not particularly limited.
And DQS buffer 215 as input signals.
The clock signal via the clock buffer is supplied to the data input circuit 210 and a clock terminal supplied to the column address counter 207.

【0046】他の外部入力信号は当該内部クロック信号
の立ち上がりエッジに同期して有意とされる。チップセ
レクト信号/CSはそのロウレベルによってコマンド入
力サイクルの開始を指示する。チップセレクト信号/C
Sがハイレベルのとき(チップ非選択状態)やその他の
入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの
選択状態やバースト動作などの内部動作はチップ非選択
状態への変化によって影響されない。/RAS,/CA
S,/WEの各信号は通常のDRAMにおける対応信号
とは機能が相違し、後述するコマンドサイクルを定義す
るときに有意の信号とされる。
Other external input signals are made significant in synchronization with the rising edge of the internal clock signal. The chip select signal / CS instructs the start of a command input cycle by its low level. Chip select signal / C
When S is at the high level (the chip is not selected) and other inputs have no meaning. However, internal operations such as a memory bank selection state and a burst operation, which will be described later, are not affected by the change to the chip non-selection state. / RAS, / CA
The S and / WE signals have different functions from the corresponding signals in a normal DRAM, and are significant signals when defining a command cycle described later.

【0047】クロックイネーブル信号CKEは次のクロ
ック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号CK
Eがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち
上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効
とされる。なお、リードモードにおいて、データ出力回
路211に対するアウトプットイネーブルの制御を行う
外部制御信号/OEを設けた場合には、かかる信号/O
Eもコントロール回路209に供給され、その信号が例
えばハイレベルのときにはデータ出力回路211は高出
力インピーダンス状態にされる。
The clock enable signal CKE is a signal for indicating the validity of the next clock signal.
If E is at the high level, the next rising edge of the clock signal CLK is valid, and if it is at the low level, it is invalid. In the read mode, when an external control signal / OE for controlling output enable for the data output circuit 211 is provided, the signal / O
E is also supplied to the control circuit 209, and when the signal is at a high level, for example, the data output circuit 211 is brought into a high output impedance state.

【0048】上記ロウアドレス信号は、クロック信号C
LK(内部クロック信号)の立ち上がりエッジに同期す
る後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコ
マンドサイクルにおけるアドレス信号A0〜A12のレ
ベルによって定義される。
The row address signal is a clock signal C
It is defined by the levels of address signals A0 to A12 in a row address strobe / bank active command cycle described later, which is synchronized with the rising edge of LK (internal clock signal).

【0049】アドレス信号A13とA14は、上記ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイク
ルにおいてバンク選択信号とみなされる。即ち、A13
とA14の組み合わせにより、4つのメモリバンク0〜
3のうちの1つが選択される。メモリバンクの選択制御
は、特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデ
コーダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムス
イッチ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみのデー
タ入力回路210及びデータ出力回路への接続などの処
理によって行うことができる。
Address signals A13 and A14 are regarded as bank selection signals in the row address strobe / bank active command cycle. That is, A13
And A14, four memory banks 0 to
One of the three is selected. The selection control of the memory bank is not particularly limited, but only the row decoder of the selected memory bank is activated, all the column switch circuits of the unselected memory bank are not selected, the data input circuit 210 and the data of only the selected memory bank are selected. This can be performed by processing such as connection to an output circuit.

【0050】上記カラムアドレス信号は、前記のように
256Mビットで×16ビット構成の場合には、クロッ
ク信号CLK(内部クロック)の立ち上がりエッジに同
期するリード又はライトコマンド(後述のカラムアドレ
ス・リードコマンド、カラムアドレス・ライトコマン
ド)サイクルにおけるアドレス信号A0〜A8のレベル
によって定義される。そして、この様にして定義された
カラムアドレスはバーストアクセスのスタートアドレス
とされる。
When the column address signal has a configuration of 256 Mbits × 16 bits as described above, a read or write command (column address / read command described later) synchronized with the rising edge of the clock signal CLK (internal clock) is used. , Column address / write command) cycle. The column address defined in this way is used as a start address for burst access.

【0051】次に、コマンドによって指示されるSDR
AMの主な動作モードを説明する。 (1)モードレジスタセットコマンド(Mo) 上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドで
あり、/CS,/RAS,/CAS,/WE=ロウレベ
ルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ
(レジスタセットデータ)はA0〜A11を介して与え
られる。レジスタセットデータは、特に制限されない
が、バーストレングス、CASレイテンシイ、ライトモ
ードなどとされる。特に制限されないが、設定可能なバ
ーストレングスは、2,4,8とされ、設定可能なCA
Sレイテンシイは2,2.5とされ、設定可能なライト
モードは、バーストライトとシングルライトとされる。
Next, the SDR specified by the command
The main operation mode of the AM will be described. (1) Mode register set command (Mo) This command is for setting the mode register 30. The command is specified by / CS, / RAS, / CAS, / WE = low level, and the data to be set (register set data ) Are provided via A0-A11. Although not particularly limited, the register set data is set to a burst length, a CAS latency, a write mode, or the like. Although not particularly limited, the settable burst length is set to 2, 4, and 8, and the settable CA
The S latency is 2,2.5, and the settable write modes are burst write and single write.

【0052】上記CASレイテンシイは、後述のカラム
アドレス・リードコマンドによって指示されるリード動
作において/CASの立ち下がりから出力バッファ21
1の出力動作までに内部クロック信号の何サイクル分を
費やすかを指示するものである。読出しデータが確定す
るまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要と
され、それを内部クロック信号の使用周波数に応じて設
定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内
部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを
相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内部クロック
信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に小
さな値に設定する。
In the read operation specified by a column address read command to be described later, the above CAS latency is caused by the fall of / CAS from the output buffer 21.
This indicates how many cycles of the internal clock signal are to be consumed before the output operation of 1. Until the read data is determined, an internal operation time for data read is required, and this is set in accordance with the operating frequency of the internal clock signal. In other words, when using a high-frequency internal clock signal, set the CAS latency to a relatively large value, and when using a low-frequency internal clock signal, set the CAS latency to a relatively small value. I do.

【0053】(2)ロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンド(Ac) これは、ロウアドレスストローブの指示とA13とA1
4によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであ
り、/CS,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE
=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A12
に供給されるアドレスがロウアドレス信号として、A1
3とA14に供給される信号がメモリバンクの選択信号
として取り込まれる。取り込み動作は上述のように内部
クロック信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。
例えば、当該コマンドが指定されると、それによって指
定されるメモリバンクにおけるワード線が選択され、当
該ワード線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する
相補データ線に導通される。
(2) Row address strobe / bank active command (Ac) This is an instruction of a row address strobe and A13 and A1.
/ CS, / RAS = low level, / CAS, / WE
= High level, then A0-A12
Are supplied as row address signals to A1
3 and the signals supplied to A14 are taken in as memory bank selection signals. The fetch operation is performed in synchronization with the rising edge of the internal clock signal as described above.
For example, when the command is specified, a word line in the memory bank specified by the command is selected, and the memory cells connected to the word line are electrically connected to the corresponding complementary data lines.

【0054】(3)カラムアドレス・リードコマンド
(Re) このコマンドは、バーストリード動作を開始するために
必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストロー
ブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=
ロウレベル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指
示され、このときA0〜A8(×16ビット構成の場
合)に供給されるカラムアドレスがカラムアドレス信号
として取り込まれる。これによって取り込まれたカラム
アドレス信号はバーストスタートアドレスとしてカラム
アドレスカウンタ207に供給される。
(3) Column Address Read Command (Re) This command is a command necessary for starting a burst read operation and a command for giving an instruction of a column address strobe, and / CS, / CAS =
Instructed by low level, / RAS, / WE = high level. At this time, the column address supplied to A0 to A8 (in the case of a × 16 bit configuration) is taken in as a column address signal. The fetched column address signal is supplied to the column address counter 207 as a burst start address.

【0055】これによって指示されたバーストリード動
作においては、その前にロウアドレスストローブ・バン
クアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれに
おけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード
線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラム
アドレスカウンタ207から出力されるアドレス信号に
従って順次選択されて連続的に読出される。連続的に読
出されるデータ数は上記バーストレングスによって指定
された個数とされる。また、出力バッファ211からの
データ読出し開始は上記CASレイテンシイで規定され
る内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。
In the burst read operation designated thereby, the memory bank and the word line in the memory bank are selected in the row address strobe / bank active command cycle, and the memory cell of the selected word line is The data is sequentially selected according to the address signal output from the column address counter 207 in synchronization with the internal clock signal, and is continuously read. The number of data to be continuously read is the number specified by the burst length. The start of reading data from the output buffer 211 is performed after waiting for the number of cycles of the internal clock signal defined by the CAS latency.

【0056】(4)カラムアドレス・ライトコマンド
(Wr) 当該コマンドは、/CS,/CAS,/WE=ロウレベ
ル、/RAS=ハイレベルによって指示され、このとき
A0〜A8に供給されるアドレスがカラムアドレス信号
として取り込まれる。これによって取り込まれたカラム
アドレス信号はバーストライトにおいてはバーストスタ
ートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ207に供
給される。これによって指示されたバーストライト動作
の手順もバーストリード動作と同様に行われる。但し、
ライト動作にはCASレイテンシイはなく、ライトデー
タの取り込みは当該カラムアドレス・ライトコマンドサ
イクルの1クロック後から開始される。
(4) Column Address Write Command (Wr) This command is specified by / CS, / CAS, / WE = low level and / RAS = high level. At this time, the address supplied to A0 to A8 is a column. Captured as an address signal. The column address signal thus captured is supplied to the column address counter 207 as a burst start address in burst write. The procedure of the burst write operation instructed in this way is performed in the same manner as the burst read operation. However,
There is no CAS latency in the write operation, and the capture of write data is started one clock after the column address / write command cycle.

【0057】(5)プリチャージコマンド(Pr) これはA13とA14によって選択されたメモリバンク
に対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、/C
S,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレ
ベルによって指示される。
(5) Precharge command (Pr) This is a command to start a precharge operation for the memory bank selected by A13 and A14, and / C
S, / RAS, / WE = low level, / CAS = high level.

【0058】(6)オートリフレッシュコマンド このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必
要とされるコマンドであり、/CS,/RAS,/CA
S=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって
指示される。
(6) Auto-refresh command This command is a command required to start auto-refresh, and includes / CS, / RAS, / CA
Instructed by S = low level, / WE, CKE = high level.

【0059】(7)ノーオペレーションコマンド(No
p) これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドで
あり、/CS=ロウレベル、/RAS,/CAS,/W
Eのハイレベルによって指示される。
(7) No operation command (No
p) This is a command instructing that no substantial operation is performed, / CS = low level, / RAS, / CAS, / W
It is indicated by the high level of E.

【0060】DDR SDRAMにおいては、1つのメ
モリバンクでバースト動作が行われているとき、その途
中で別のメモリバンクを指定して、ロウアドレスストロ
ーブ・バンクアクティブコマンドが供給されると、当該
実行中の一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与
えることなく、当該別のメモリバンクにおけるロウアド
レス系の動作が可能にされる。
In the DDR SDRAM, when a burst operation is performed in one memory bank, another memory bank is designated in the middle of the burst operation and a row address strobe / bank active command is supplied. The operation of the row address system in the other memory bank is enabled without affecting the operation in the other memory bank.

【0061】したがって、例えば16ビットからなるデ
ータ入出力端子においてデータD0−D15が衝突しな
い限り、処理が終了していないコマンド実行中に、当該
実行中のコマンドが処理対象とするメモリバンクとは異
なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行
して、内部動作を予め開始させることが可能である。こ
の実施例のDDR SDRAMは、上記のように16ビ
ットの単位でのメモリアクセスを行い、A0〜A12×
A0〜A8のアドレスにより約4Mのアドレスを持ち、
4つのメモリバンクで構成されることから、全体では約
256Mビット(4M×4バンク×16ビット)のよう
な記憶容量を持つようにされる。
Therefore, as long as the data D0 to D15 do not collide at the data input / output terminal of, for example, 16 bits, during execution of a command whose processing has not been completed, the command being executed is different from the memory bank to be processed. The internal operation can be started in advance by issuing a precharge command and a row address strobe / bank active command to the memory bank. The DDR SDRAM of this embodiment performs memory access in units of 16 bits as described above, and A0 to A12 ×
It has about 4M address by A0-A8 address,
Since it is composed of four memory banks, it has a storage capacity of about 256 Mbits (4 M × 4 banks × 16 bits) as a whole.

【0062】DDR SDRAMの読み出し動作の概略
は、次の通りである。チップセレクト/CS, /RA
S、/CAS、ライトイネーブル/WEの各信号はCL
K信号に同期して入力される。/RAS=0と同時に行
アドレスとバンク選択信号が入力され、それぞれロウア
ドレスバファ205とバンクセレクト回路212で保持
される。バンクセレクト回路212で指定されたバンク
のロウデコーダ210がロウアドレス信号をデコードし
てメモリセルアレイ200から行全体のデータが微小信
号として出力される。出力された微小信号はセンスアン
プ202によって増幅, 保持される。指定されたバンク
はアクティブ(Active)になる。
The outline of the read operation of the DDR SDRAM is as follows. Chip select / CS, / RA
Each signal of S, / CAS and write enable / WE is CL
It is input in synchronization with the K signal. A row address and a bank selection signal are input at the same time as / RAS = 0, and are held by the row address buffer 205 and the bank select circuit 212, respectively. The row decoder 210 of the bank specified by the bank select circuit 212 decodes the row address signal, and data of the entire row is output from the memory cell array 200 as a minute signal. The output small signal is amplified and held by the sense amplifier 202. The designated bank becomes active.

【0063】行アドレス入力から3CLK後、CAS=
0と同時に列アドレスとバンク選択信号が入力され、そ
れぞれがカラムアドレスバッファ206とバンクセレク
ト回路212で保持される。指定されたバンクがアクテ
ィブであれば、保持された列アドレスがカラムアドレス
カウンタ207から出力され、カラムデコーダ203が
列を選択する。選択されたデータがセンスアンプ202
から出力される。このとき出力されるデータは2組分で
ある(×4ビット構成では8ビット、×16ビット構成
では32ビット)。
After 3 CLK from the input of the row address, CAS =
At the same time as 0, a column address and a bank selection signal are input, and these are held by the column address buffer 206 and the bank selection circuit 212, respectively. If the designated bank is active, the held column address is output from the column address counter 207, and the column decoder 203 selects a column. The selected data is stored in the sense amplifier 202
Output from The data output at this time is for two sets (8 bits in the × 4 bit configuration, 32 bits in the × 16 bit configuration).

【0064】センスアンプ202から出力されたデータ
はデータ出力回路211からチップ外へ出力される。出
力タイミングはDLL214から出力されるQCLKの
立上がり、立ち下がりの両エッジに同期する。この時、
上記のように2組分のデータはパラレル→シリアル変換
され、1組分×2のデータとなる。データ出力と同時
に、DQSバッファ215からデータストローブ信号D
QSが出力される。モードレジスタ213に保存されて
いるバースト長が4以上の場合、カラムアドレスカウン
タ207は自動的にアドレスをインクリメントされて、
次の列データを読み出すようにされる。
Data output from sense amplifier 202 is output from data output circuit 211 to the outside of the chip. The output timing is synchronized with both the rising and falling edges of QCLK output from DLL 214. At this time,
As described above, the data of two sets is converted from parallel to serial, and becomes data of one set × 2. At the same time as the data output, the data strobe signal D
QS is output. When the burst length stored in the mode register 213 is 4 or more, the column address counter 207 automatically increments the address, and
The next column data is read.

【0065】上記DLL214の役割は、データ出力回
路211と、DQSバッファ215の動作クロックQC
LKを生成する。上記データ出力回路211とDQSバ
ッファ215は、DLL214で生成された内部クロッ
ク信号QCLKが入力されてから、実際にデータ信号や
データストローブ信号が出力されるまでに時間がかか
る。そのため、前記のような高精度レプリカディレイ回
路を用いて内部クロック信号QCLKの位相を外部CL
Kよりも進める事により、データ信号やデータストロー
ブ信号の位相を外部クロックCLKに一致させる。した
がって、この場合、外部クロック信号と位相が一致させ
られるのは上記データ信号やデータストローブ信号であ
る。
The role of the DLL 214 is as follows: the data output circuit 211 and the operation clock QC of the DQS buffer 215.
Generate LK. The data output circuit 211 and the DQS buffer 215 take time from the input of the internal clock signal QCLK generated by the DLL 214 to the actual output of the data signal or the data strobe signal. Therefore, the phase of the internal clock signal QCLK is changed to the external CL using the high-precision replica delay circuit as described above.
By proceeding beyond K, the phases of the data signal and the data strobe signal are made to coincide with the external clock CLK. Therefore, in this case, the data signal and the data strobe signal are brought into phase with the external clock signal.

【0066】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1) 入力端子に信号が入力された時刻から出力端子
より信号が出力するまでの時間を変化させる制御信号端
子を持つ可変遅延素子の複数個からなる可変遅延回路
に、上記入力端子と出力端子との間に設けられる可変遅
延素子の段数を選択する段数切り替え手段と、上記可変
遅延回路の入力端子の信号に対応された第1信号と上記
出力端子の遅延信号に対応された第2信号とを位相比較
して同期化させるように上記制御信号端子に供給される
制御信号を形成する遅延量制御手段と、上記可変遅延回
路に対応した各段の遅延信号の中から上記入力端子に入
力された入力信号の1周期に対応する遅延信号が得られ
る段数を検出して上記可変遅延回路の段数を指示する段
数制御回路を設け、上記可変遅延回路の出力端子から内
部クロック信号を出力させることより、精度が高く、ロ
ックレンジが広く、かつロックイン時間を短くしたDL
Lを得ることができるという効果が得られる。
The operation and effect obtained from the above embodiment are as follows. (1) A variable delay circuit comprising a plurality of variable delay elements having a control signal terminal for changing a time from when a signal is input to an input terminal to when a signal is output from an output terminal, the input terminal and the output terminal Means for switching the number of stages of the variable delay element provided between the first and second signals, a first signal corresponding to a signal at an input terminal of the variable delay circuit, and a second signal corresponding to a delay signal at the output terminal of the variable delay circuit. And a delay amount control means for forming a control signal supplied to the control signal terminal so as to synchronize the phases with each other, and a delay signal of each stage corresponding to the variable delay circuit, which is input to the input terminal. A stage number control circuit for detecting the number of stages at which a delay signal corresponding to one cycle of the input signal is obtained and indicating the number of stages of the variable delay circuit, and outputting an internal clock signal from an output terminal of the variable delay circuit DL with high accuracy, wide lock range, and short lock-in time
The effect that L can be obtained is obtained.

【0067】(2) 上記に加えて、段数制御回路とし
て、上記可変遅延回路に対応して上記制御信号端子に固
定信号が供給されてなるモニタ遅延回路を用い、上記入
力信号の1ないし複数周期に対応する遅延信号が得られ
る遅延段数を検出することにより、ロックイン時間を短
くすることができるという効果が得られる。
(2) In addition to the above, a monitor delay circuit in which a fixed signal is supplied to the control signal terminal corresponding to the variable delay circuit is used as the stage number control circuit, and one or more cycles of the input signal are used. By detecting the number of delay stages at which a delay signal corresponding to the above is obtained, the effect that the lock-in time can be shortened can be obtained.

【0068】(3) 上記に加えて、遅延量制御手段と
して、上記遅延段数制御回路で検出された遅延段数に対
して逆比例的に位相比較出力信号に対する制御感度を設
定することにより、高精度と安定したロックイン状態を
確保することができるという効果が得られる。
(3) In addition to the above, as the delay amount control means, by setting the control sensitivity to the phase comparison output signal in inverse proportion to the number of delay stages detected by the delay stage number control circuit, high precision is achieved. And a stable lock-in state can be secured.

【0069】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
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いうまでもない。例えば、周波
数適応段数切替式DLLにおける段数測定回路の多出力
固定遅延回路は可変遅延素子を用いずに、ディジタル回
路で適切な遅延量を作り出し段数測定を行っても良い。
また、段数測定回路全体をリセット付きディレイ回路と
RSフリップフロップを用いて構成することもできる。
さらに、適応する回路もDLLだけではなくPLLに適
応することも可能である。つまり、PLL回路を構成す
る発振回路に前記可変遅延素子を用いたリングオシレー
タとし、その段数の切替によりフリーラン周波数を切り
換えるようにすることによって、精度が高く、ロックレ
ンジが広く、かつロックイン時間を短くしたPLLを得
ることができる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the multi-output fixed delay circuit of the number-of-stages measuring circuit in the frequency-adaptive stage number switching type DLL may use a digital circuit to generate an appropriate delay amount and measure the number of stages without using a variable delay element.
Also, the entire stage number measurement circuit can be configured using a delay circuit with reset and an RS flip-flop.
Further, the circuit to be adapted can be adapted not only to the DLL but also to the PLL. In other words, a ring oscillator using the variable delay element as an oscillation circuit constituting a PLL circuit is used, and the free-run frequency is switched by switching the number of stages, thereby providing high accuracy, a wide lock range, and a lock-in time. Can be obtained.

【0070】この発明に係るクロック生成回路は、前記
のようなDDRのシンクロナスDRAMの他に、クロッ
ク発生回路(又は再生回路)を搭載し、同期式入出力を
持つ各種デジタル半導体集積回路装置に広く利用するこ
とができる。
The clock generation circuit according to the present invention includes a clock generation circuit (or a reproduction circuit) in addition to the above-described synchronous DRAM of DDR, and is applicable to various digital semiconductor integrated circuit devices having a synchronous input / output. Can be widely used.

【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。入力端子に信号が入力された時刻から
出力端子より信号が出力するまでの時間を変化させる制
御信号端子を持つ可変遅延素子の複数個からなる可変遅
延回路に、上記入力端子と出力端子との間に設けられる
可変遅延素子の段数を選択する段数切り替え手段と、上
記可変遅延回路の入力端子の信号に対応された第1信号
と上記出力端子の遅延信号に対応された第2信号とを位
相比較して同期化させるように上記制御信号端子に供給
される制御信号を形成する遅延量制御手段と、上記可変
遅延回路に対応した各段の遅延信号の中から上記入力端
子に入力された入力信号の1周期に対応する遅延信号が
得られる段数を検出して上記可変遅延回路の段数を指示
する段数制御回路を設けて上記可変遅延回路から内部ク
ロック信号を出力させることより、精度が高く、ロック
レンジが広く、かつロックイン時間を短くしたDLLを
得ることができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. A variable delay circuit comprising a plurality of variable delay elements having a control signal terminal for changing a time from when a signal is input to the input terminal to when a signal is output from the output terminal, between the input terminal and the output terminal Means for selecting the number of stages of the variable delay elements provided in the variable delay circuit, and a phase comparison between a first signal corresponding to the signal at the input terminal of the variable delay circuit and a second signal corresponding to the delay signal at the output terminal Delay amount control means for forming a control signal supplied to the control signal terminal so as to synchronize the input signal, and an input signal input to the input terminal from delay signals of respective stages corresponding to the variable delay circuit By providing a stage number control circuit for detecting the number of stages at which a delay signal corresponding to one cycle is obtained and indicating the number of stages of the variable delay circuit, and outputting an internal clock signal from the variable delay circuit, Degree is high, it is possible to lock range is wide, and obtain the DLL short for lock-in time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るDLL回路を用いた半導体集積回
路装置の要部一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a main part of a semiconductor integrated circuit device using a DLL circuit according to the present invention.

【図2】この発明に係るDLLの可変遅延回路の動作説
明図である。
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a DLL variable delay circuit according to the present invention;

【図3】この発明に係るDDL回路の一実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of a DDL circuit according to the present invention.

【図4】図3の可変遅延回路と出力AMPの一実施例を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing one embodiment of a variable delay circuit and an output AMP of FIG. 3;

【図5】図3の段数制御回路の一実施例を示す回路図で
ある。
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of a stage number control circuit of FIG. 3;

【図6】図3の段数制御回路の動作の一例を説明するた
めのタイミング図である。
FIG. 6 is a timing chart for explaining an example of the operation of the stage number control circuit of FIG. 3;

【図7】この発明に係るDDLの動作説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the DDL according to the present invention.

【図8】図3の位相比較器に設けられる制御回路の一実
施例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing one embodiment of a control circuit provided in the phase comparator of FIG. 3;

【図9】この発明が適用されるシンクロナスDRAMの
一実施例を示す全体ブロック図である。
FIG. 9 is an overall block diagram showing an embodiment of a synchronous DRAM to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

FF0〜FF6,FF10,FF11…フリップフロッ
プ回路、Q1〜Q32…MOSFET、200A〜D…
メモリアレイ、201A〜D…ロウデコーダ、202A
〜D…センスアンプ、203A〜D…カラムデコーダ、
204…アドレスバッファ、205…ロウアドレスバッ
ファ、206…カラムアドレスバッファ、207…カラ
ムアドレスカウンタ、208…リフレッシュカウンタ、
209…コントロール回路、210…データ入力回路、
211…データ出力回路、212…バンクセレクト回
路、213…モードレジスタ、214…DLL、214
…DQSバッファ
FF0 to FF6, FF10, FF11 ... flip-flop circuit, Q1 to Q32 ... MOSFET, 200A to D ...
Memory array, 201A-D ... row decoder, 202A
~ D: sense amplifier, 203A ~ D: column decoder,
204: address buffer, 205: row address buffer, 206: column address buffer, 207: column address counter, 208: refresh counter,
209: control circuit, 210: data input circuit,
211 data output circuit, 212 bank select circuit, 213 mode register, 214 DLL, 214
... DQS buffer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 真志 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) 5B024 AA03 AA15 BA21 CA11 5B079 BA20 BB10 BC03 CC02 CC14 DD03 DD06 DD20 5J106 CC21 CC52 CC59 DD05 DD24 DD26 DD42 KK03 KK05 KK08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masashi Horiguchi 5-2-1, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Semiconductor Group 5B024 AA03 AA15 BA21 CA11 5B079 BA20 BB10 BC03 CC02 CC14 DD03 DD06 DD20 5J106 CC21 CC52 CC59 DD05 DD24 DD26 DD42 KK03 KK05 KK08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力端子に信号が入力された時刻から出
力端子より信号が出力するまでの時間を変化させる制御
信号端子を持つ可変遅延素子の複数からなる可変遅延回
路と、 上記可変遅延回路の入力端子と出力端子との間に設けら
れる可変遅延素子の段数を選択する段数切り替え手段と 上記可変遅延回路の入力端子の信号に対応された第1信
号と、上記出力端子の遅延信号に対応された第2信号と
を位相比較して両者を一致させるように上記制御信号端
子に供給される制御信号を形成する遅延量制御手段と、 上記可変遅延回路に対応した格段の遅延信号の中から上
記入力端子に入力された入力信号の1ないし複数周期に
対応する遅延信号が得られる段数を検出し、上記段数切
り換え手段に対して上記可変遅延回路の段数を指示する
段数制御回路とを含み、 上記可変遅延回路の出力端子から内部クロック信号を出
力させるクロック再生回路を備えてなることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
1. A variable delay circuit comprising a plurality of variable delay elements having a control signal terminal for changing a time from when a signal is input to an input terminal to when a signal is output from an output terminal; A stage number switching means for selecting the number of stages of the variable delay element provided between the input terminal and the output terminal; a first signal corresponding to the signal of the input terminal of the variable delay circuit; and a delay signal of the output terminal. Delay amount control means for forming a control signal supplied to the control signal terminal so as to compare the phases of the second signal and the two signals so that the two signals coincide with each other; A stage number control circuit for detecting the number of stages from which a delay signal corresponding to one or more cycles of the input signal input to the input terminal is obtained, and instructing the stage number switching means of the number of the variable delay circuits. And a clock recovery circuit for outputting an internal clock signal from an output terminal of the variable delay circuit.
【請求項2】 請求項1において、 上記段数制御回路は、上記可変遅延回路に対応し、上記
制御信号端子に固定信号が供給されてなるモニタ遅延回
路を用いて上記入力信号の1ないし複数周期に対応する
遅延信号が得られる遅延段数を検出するものであること
を特徴とする半導体集積回路装置。
2. The circuit according to claim 1, wherein the number-of-stages control circuit corresponds to the variable delay circuit and uses a monitor delay circuit in which a fixed signal is supplied to the control signal terminal. A semiconductor integrated circuit device for detecting the number of delay stages at which a delay signal corresponding to the above is obtained.
【請求項3】 請求項1又は2において、 上記遅延量制御手段は、上記遅延段数制御回路で検出さ
れた遅延段数に対して逆比例的に位相比較出力信号に対
する制御感度を設定することを特徴とする半導体集積回
路装置。
3. The delay amount control means according to claim 1, wherein the delay amount control means sets the control sensitivity to the phase comparison output signal in inverse proportion to the number of delay stages detected by the delay stage number control circuit. Semiconductor integrated circuit device.
JP2000042984A 2000-02-21 2000-02-21 Semiconductor integrated circuit device Expired - Fee Related JP3865191B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000042984A JP3865191B2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000042984A JP3865191B2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Semiconductor integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001236783A true JP2001236783A (en) 2001-08-31
JP3865191B2 JP3865191B2 (en) 2007-01-10

Family

ID=18565975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000042984A Expired - Fee Related JP3865191B2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3865191B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003087114A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Nec Corp Delay controller
US6677792B2 (en) 2002-05-21 2004-01-13 Hynix Semiconductor Inc. Digital DLL apparatus for correcting duty cycle and method thereof
KR100423012B1 (en) * 2001-09-28 2004-03-16 주식회사 버카나와이어리스코리아 DLL with False Lock Protector
US6815985B2 (en) 2002-06-28 2004-11-09 Hynix Semiconductor Inc. Clock divider and method for dividing a clock signal in a DLL circuit
JP2005318507A (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Hynix Semiconductor Inc Delay fixed loop circuit
US7116746B2 (en) 2002-04-03 2006-10-03 Renesas Technology Corp. Synchronous clock phase control circuit
JP2007221598A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Timing correcting device, delay range detecting circuit, and delay gain detecting circuit
JP2007228145A (en) * 2006-02-22 2007-09-06 Ricoh Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JP2009219078A (en) * 2008-03-13 2009-09-24 Hitachi Ltd Clock data recovery circuit
JP2010541075A (en) * 2007-09-27 2010-12-24 マイクロン テクノロジー, インク. System and method for processing signals in high speed DRAMs

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003087114A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Nec Corp Delay controller
JP4522623B2 (en) * 2001-09-17 2010-08-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Delay control device
KR100423012B1 (en) * 2001-09-28 2004-03-16 주식회사 버카나와이어리스코리아 DLL with False Lock Protector
US7116746B2 (en) 2002-04-03 2006-10-03 Renesas Technology Corp. Synchronous clock phase control circuit
US6677792B2 (en) 2002-05-21 2004-01-13 Hynix Semiconductor Inc. Digital DLL apparatus for correcting duty cycle and method thereof
US6815985B2 (en) 2002-06-28 2004-11-09 Hynix Semiconductor Inc. Clock divider and method for dividing a clock signal in a DLL circuit
JP2005318507A (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Hynix Semiconductor Inc Delay fixed loop circuit
JP2007221598A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Timing correcting device, delay range detecting circuit, and delay gain detecting circuit
JP4701102B2 (en) * 2006-02-17 2011-06-15 パナソニック株式会社 Timing correction device
JP2007228145A (en) * 2006-02-22 2007-09-06 Ricoh Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JP2010541075A (en) * 2007-09-27 2010-12-24 マイクロン テクノロジー, インク. System and method for processing signals in high speed DRAMs
US8755247B2 (en) 2007-09-27 2014-06-17 Micron Technology, Inc. System and method for processing signals in high speed DRAM
JP2009219078A (en) * 2008-03-13 2009-09-24 Hitachi Ltd Clock data recovery circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP3865191B2 (en) 2007-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3888603B2 (en) Clock generation circuit, control method, and semiconductor memory device
US6188637B1 (en) Semiconductor memory device allowing reduction in power consumption during standby
US6909312B2 (en) Synchronization circuit and synchronization method
US10373660B1 (en) Apparatuses and methods for duty cycle distortion correction of clocks
US9438251B2 (en) Clock generating circuit, semiconductor device including the same, and data processing system
US7936621B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US7932759B2 (en) DLL circuit and control method therefor
US6205086B1 (en) Phase control circuit, semiconductor device and semiconductor memory
US6437619B2 (en) Clock generation circuit, control method of clock generation circuit, clock reproducing circuit, semiconductor memory device, and dynamic random access memory
US6172537B1 (en) Semiconductor device
JP4040140B2 (en) Semiconductor device and access time adjustment method thereof
KR19990036467A (en) Integrated circuit device
US8824223B2 (en) Semiconductor memory apparatus with clock and data strobe phase detection
US8487671B2 (en) Internal-clock adjusting circuit
US6977848B2 (en) Data output control circuit
JP3865191B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US6784709B2 (en) Clock generator to control a pules width according to input voltage level in semiconductor memory device
JP2000091912A (en) Semiconductor device
JP2010146725A (en) Dynamic type semiconductor memory device
JP4475465B2 (en) Semiconductor memory circuit device and semiconductor integrated circuit device
JP2006031933A (en) Dynamic type semiconductor memory apparatus, double data rate synchronous dynamic type random access memory, semiconductor memory circuit apparatus, and semiconductor integrated circuit apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040329

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060601

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060927

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060928

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees