JP2001318731A - 多相クロック発生回路 - Google Patents

多相クロック発生回路

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JP2001318731A
JP2001318731A JP2000139341A JP2000139341A JP2001318731A JP 2001318731 A JP2001318731 A JP 2001318731A JP 2000139341 A JP2000139341 A JP 2000139341A JP 2000139341 A JP2000139341 A JP 2000139341A JP 2001318731 A JP2001318731 A JP 2001318731A
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clock
phase clock
phase
generation circuit
circuit
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Masahide Sugawara
正秀 菅原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の遅延素子を使用せずに基準クロックの周
波数を低くして、簡単な回路で実装面積を縮小し、安価
に提供できる多相クロック発生回路を提供すること。 【解決手段】n相の多相クロックの周波数(fo)に等
しい基準クロックを発生する基準クロック発生回路10
1と、基準クロックを2逓倍して2逓倍クロックを発生
する2逓倍回路102と、2逓倍クロックからn/4相
クロックを作成するn/4相クロック発生回路103
と、n/4相クロックを反転するインバータ107、1
08と、n/4相クロックを2分周してシフトレジスタ
に出力する2分周回路104とを備え、n/4相クロッ
クの第1相クロックとそれをT/n遅延した第2相クロ
ックとインバータで反転したn/4相クロックとにより
シフトレジスタをクロックすることにより多相クロック
を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には多相ク
ロック発生回路に関し、詳しくは高速の多相クロックを
発生するようにした多相クロック発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の多相クロック発生回路と
しては、特開昭61−20420号公報に記載された遅
延素子を利用した多相クロック発生回路が開示され、ま
た、特開昭63−122311号公報に記載されたシフ
トレジスタを使用した多相クロック発生回路が知られて
いる。
【0003】図5を参照して、上記従来の遅延素子を利
用した多相クロック発生回路を説明する。図5におい
て、基準クロック発生回路501からの基準クロックf
oを複数の直列に接続された遅延素子502〜508を
通して多相クロックを出力するようにしたものである。
この方法によると、各遅延素子502〜508の接続点
からクロック出力をとることにより多相クロックを出力
することができる。
【0004】次に、図6を参照して、上記従来のシフト
レジスタを使用した多相クロック発生回路を説明する。
図6において、複数のD型フリップフロップ(以下、D
−FFと呼称する)603〜610を直列に接続し、n
(nは整数、以下同じ)逓倍クロック発生回路601か
らn逓倍されたクロックを各D−FF603〜610に
供給し、またn逓倍されたクロックを1/n分周回路6
02でn分周して最初のD−FF603のD入力に供給
するよう構成される。従って、各D−FF603〜61
0の出力から各相のクロックを出力するようにしておけ
ば、1/n分周回路602からの1クロック出力毎にシ
フトレジスタ613(D−FF603〜610で構成さ
れる)から多相のクロックを出力することができる。し
かし、この場合、シフトレジスタ613に供給するクロ
ックは、n相クロックの場合、n逓倍されたクロックを
供給する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の最初の多相クロック発生回路においては、遅延素子
を利用しているため、遅延素子は相数に相当する個数が
必要であり、反転クロックを使用しても必要とする相数
の半分の個数の遅延素子が必要となる。さらに遅延素子
固有の遅延時間のばらつきや温度特性による遅延量の変
化により多相クロックの相間の遅延時間にばらつきが生
じたり、また必要とする相数分の遅延素子を設けた結
果、遅延素子の個数が増えることによる実装面積の拡大
やコストアップになるという問題があった。
【0006】次の、シフトレジスタを使用した多相クロ
ック発生回路においては、n相クロックを実現するため
には、n逓倍したクロックが必要となる。しかし、求め
られる多相クロックの周波数は高く、更に相数が大きい
場合、必然的にシフトレジスタに入力するクロックが高
速となり、このクロックの高速化を実現するには発振回
路の高速化はもちろん、回路を構成するディスクリート
部品や半導体のプロセスの高速化が求められ、素子の高
速化が実現できない場合があったり、高速化のためコス
トアップになるという問題があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、遅延時間のばらつきがなく、基準ク
ロックの周波数が低くし、多数の遅延素子を使用せずに
回路を簡単にして、実装面積を縮小し、安価に提供する
ことができる多相クロック発生回路を提供するものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明における多相クロ
ック発生回路は、n(nは整数)相の多相クロックの周
波数(fo)に等しい基準クロックを発生する基準クロ
ック発生回路と、前記基準クロック発生回路から出力し
た基準クロックを2逓倍して2逓倍クロックを発生する
2逓倍回路と、前記2逓倍回路から出力した2逓倍クロ
ックからn/4相クロックを作成するn/4相クロック
発生回路と、前記n/4相クロック発生回路から発生し
たn/4相クロックを反転するインバータと、前記n/
4相クロック発生回路の出力をn/4分周してシフトレ
ジスタに出力するn/4分周回路とを備え、前記n/4
相クロック発生回路から発生したn/4相クロックの第
2相クロックは第1相クロックよりT/n遅延し、前記
第1相クロックと前記第2相クロックと前記インバータ
で反転したn/4相クロックとにより前記シフトレジス
タをクロックすることにより多相クロックを発生すると
いう構成を有している。この構成により、基準クロック
が所望の多相クロックの周波数の2倍ですみ、基準クロ
ック発生回路の発振器の周波数を低減し、周辺素子の高
速化が避けられ、シフトレジスタのクロックの相数を減
少して回路を簡略化することができる。
【0009】本発明における多相クロック発生回路は、
n相の多相クロック周波数(fo)の2倍周波数(2f
o)に等しい基準クロックを発生する基準クロック発生
回路と、前記基準クロック発生回路から出力した基準ク
ロックからn/4相クロックを作成するn/4相クロッ
ク発生回路と、前記n/4相クロック発生回路から発生
したn/4相クロックを反転するインバータと、前記n
/4相クロック発生回路の出力をn/4分周してシフト
レジスタに出力するn/4分周回路とを備え、前記n/
4相クロック発生回路から発生したn/4相クロックの
第2相クロックは第1相クロックよりT/n遅延し、前
記第1相クロックと前記第2相クロックと前記インバー
タで反転したn/4相クロックとにより前記シフトレジ
スタをクロックすることにより多相クロックを発生する
という構成を有している。この構成により、2逓倍回路
を省略したため、回路構成を簡略化することができる。
【0010】本発明における多相クロック発生回路は、
前記シフトレジスタを構成するフリップフロップの正転
出力と反転出力とから多相クロックを出力するという構
成を有している。この構成により、シフトレジスタの個
数を半減させ、回路規模を縮小することができる。
【0011】本発明における多相クロック発生回路は、
前記n/4相クロック発生回路に代わり遅延素子を備
え、前記遅延素子から前記第1相クロックよりT/n遅
延した第2相クロックを発生するという構成を有してい
る。この構成により、n/4相クロック発生回路を遅延
素子に替えて回路を簡略化することができる。
【0012】本発明における多相クロック発生回路は、
前記遅延素子をディスクリート半導体で構成するという
構成を有している。この構成により、ディスクリート半
導体の遅延を利用することにより、通常の遅延素子より
遅延量の微少設定および温度差による変動幅の縮小が可
能となる。
【0013】本発明における多相クロック発生回路は、
前記遅延素子をモノリシック半導体で構成するという構
成を有している。この構成により、他の回路と同一の半
導体上で構成することができワンチップ化が可能とな
る。
【0014】本発明における多相クロック発生回路は、
前記遅延素子をハイブリッド半導体で構成するという構
成を有している。この構成により、遅延量の問題等によ
りモノリシック半導体で構成できない場合、ハイブリッ
ド半導体上で遅延素子を構成することによりワンチップ
化が可能となる。
【0015】本発明における多相クロック発生回路は、
前記遅延素子をプリント基板上で構成するという構成を
有している。この構成により、遅延素子をプリント基板
上でのマイクロストリップ線路等で構成することによ
り、遅延素子を削減することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1ないし図4に基づき、
本発明の第1乃至第4の実施の形態を詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にお
ける多相クロック発生回路について説明する。図1にお
いて、複数のD型フリップフロップ(以下、D−FFと
呼称する)111〜118を直列に接続してシフトレジ
スタ121(D−FF111〜118で構成される)を
構成する。基準クロック発生回路101は基準クロック
foを発生する。2逓倍回路102は基準クロックfo
の周期を2逓倍してクロック2foを発生する。n/4
相クロック発生回路103はクロック2foによりn/
4相クロック、この実施の形態の説明ではn=8とする
から、2相クロックを発生する。
【0017】2相クロックの一方の第1クロック105
は、D−FF111、115のCK入力(クロック入
力)に供給され、第1クロック105よりT/n(T/
8)遅延した2相クロックの他方の第2クロック106
はD−FF112、116のCK入力に供給される。イ
ンバータ107は2相クロックの一方の第1クロック1
05を反転し、第3クロック109としてD−FF11
3、117のCK入力に供給し、インバータ108は2
相クロックの他方の第2クロック106を反転し、第4
クロック110としてD−FF114、118のCK入
力に供給する。n/4分周回路(この実施の形態では2
分周回路という)104は2相クロックの第2クロック
106を2分周(n/4分周)してD−FF111のD
入力に出力する。
【0018】次に、図1を参照して、本発明の第1の実
施の形態における多相クロック発生回路の動作を説明す
る。まず、基準クロック発生回路101は所望のクロッ
ク周波数に等しいクロックfoを発生し、2逓倍回路1
02で2倍周波数のクロック2foとする。n/4相ク
ロック発生回路103はクロック2foを入力し、ここ
で、所望の相の数(n)が例えば8相であれば、8/4
相であるから2相の第1クロック105と第2クロック
106を発生させる。ただし、ここで、2相の第1クロ
ック105と第2クロック106は、出力する所望の8
相(n相)クロックの相間の周期T/n(ここでは、T
/8)に等しい遅延時間差を持つ2つのクロックであ
る。
【0019】次に、2相の第1クロック105と第2ク
ロック106をそれぞれインバータ107、108で反
転させ、第3クロック109と第4クロック110を発
生する。従って、第1〜第4クロック105〜110
は、全体として、1周期T(周波数fo)で相間の遅延
が所望の多相クロック(n相)の相間の遅延(T/n)
と同一のクロック群を構成する。また、第1〜第4クロ
ック105〜110は、1周期で2回発生するクロック
であって、最初のクロックでD−FF111〜114を
オンし、2回目のクロックでD−FF115〜118を
オンする。すなわち、最初の第1クロック105でD−
FF111のCK入力を動作し、最初の第2クロック1
06でD−FF112のCK入力を動作し、最初の第3
クロック109でD−FF113のCK入力を動作し、
最初の第4クロック110でD−FF114のCK入力
を動作する。
【0020】また、同様にして、2回目の第1クロック
105でD−FF115のCK入力を動作し、2回目の
第2クロック106でD−FF116のCK入力を動作
し、2回目の第3クロック109でD−FF117のC
K入力を動作し、2回目の第4クロック110でD−F
F118のCK入力を動作する。さらに、第2クロック
106を2分周回路104によりクロックfoとし、こ
れをD−FF111のD入力に入力する。このようにし
て、各D−FF111〜118のQ出力から周波数fo
の8相クロック119が出力される。
【0021】以上のように、本発明の第1の実施の形態
によると、n/4相クロック発生回路から発生したそれ
ぞれT/n遅延差がある2倍周期の第1および第2クロ
ックとそれを反転した第3および第4クロックとによ
り、n個のD−FFをクロックするようにしたことによ
り、所望のクロックのn/4倍(この説明の例では2
倍)の基準クロックで多相クロックを実現することがで
きる。
【0022】次に、図2を参照して、本発明の第2の実
施の形態における多相クロック発生回路について説明す
る。図2において、複数のD−FF210〜217を直
列に接続してシフトレジスタ219(D−FF210〜
217で構成される)を構成する。基準クロック発生回
路201は所望の周波数の2倍の基準クロック2foを
発生する。n/4相クロック発生回路202は基準クロ
ック2foによりn/4相クロック、この実施の形態の
説明ではn=8とするから、2相クロックを発生する。
2相クロックの一方の第1クロック204は、D−FF
210、214のCK入力に供給され、第1クロック2
04よりT/n(T/8)遅延した2相クロックの他方
の第2クロック205はD−FF211、215のCK
入力に供給される。
【0023】インバータ206は2相クロックの一方の
第1クロック204を反転し、第3クロック208とし
てD−FF212、216のCK入力に供給し、インバ
ータ207は2相クロックの他方の第2クロック205
を反転し、第4クロック209としてD−FF213、
217のCK入力に供給する。n/4分周回路(この実
施の形態では2分周回路という)203は2相クロック
の第2クロック205を2分周(n/4分周)してD−
FF210のD入力に出力する。そして、各D−FF1
11〜118のQ出力から周波数foの8相クロック1
19が出力される。
【0024】以上の説明から分かるように、本発明の第
2の実施の形態における多相クロック発生回路において
は、基準クロックの周波数を2倍(2fo)にして、2
逓倍回路を省略した点、第1の実施の形態の構成と相違
している。すなわち、基準クロック発生回路201が周
波数foの2倍周波数の基準クロック2foを出力する
ことにより、2逓倍回路を省略したのみで、他の構成は
第1の実施の形態におけるものと同様である。従って、
第1クロック204〜第4クロック209により各D−
FF210〜217に対するクロックの仕方は同一であ
るから、動作の説明は省略する。第2の実施の形態によ
れば、2逓倍回路を省略して回路を簡単にすることがで
きるという効果が得られる。
【0025】次に、図3を参照して、本発明の第3の実
施の形態における多相クロック発生回路について説明す
る。図3において、複数のD−FF306〜309を直
列に接続してシフトレジスタ311(D−FF306〜
309で構成される)を構成する。基準クロック発生回
路301は所望の周波数の2倍の基準クロック2foを
発生する。n/4相クロック発生回路302は基準クロ
ック2foによりn/4相クロック、この実施の形態の
説明ではn=8とするから、2相クロックを発生する。
2相クロックの一方の第1クロック312は、D−FF
306のCK入力に供給され、第1クロック312より
T/n(T/8)遅延した2相クロックの他方の第2ク
ロック313はD−FF307のCK入力に供給され
る。
【0026】インバータ304は2相クロックの一方の
第1クロック312を反転し、クロック314としてD
−FF308のCK入力に供給し、インバータ305は
2相クロックの他方の第2クロック313を反転し、第
4クロック315としてD−FF309のCK入力に供
給する。n/4分周回路(この実施の形態では2分周回
路という)303は2相クロックの第2クロック313
を2分周(n/4分周)してD−FF306のD入力に
出力する。そして、各D−FF306〜309のQおよ
びnQ出力から周波数foの8相クロック310が出力
される。
【0027】以上の説明から分かるように、本発明の第
3の実施の形態における多相クロック発生回路は、D−
FFの数を1/2にしたことが第2の実施の形態におけ
る多相クロック発生回路と異なる点である。すなわち、
D−FFの数を1/2にして、第1および第2の実施の
形態の場合と同様に、2相クロックの第1クロック31
2〜第4クロック315を各D−FF306〜309の
CK入力に供給する。しかしその際、第1〜第4クロッ
ク312〜315は、1周期で2回発生するクロックで
あって、最初のクロックでD−FF306〜309をオ
ンして、そのQ出力からそれぞれ1相〜4相のクロック
を発生し、2回目のクロックでD−FF306〜309
をオフして、そのnQ出力からそれぞれ5相〜8相のク
ロックを発生する。その他の点については、第1および
第2の実施の形態の場合と同様のため、説明を省略す
る。第3の実施の形態によれば、D−FFの数を半分に
削減することができるという効果が得られる。
【0028】次に、図4を参照して、本発明の第4の実
施の形態における多相クロック発生回路について説明す
る。図4において、複数のD−FF406〜409を直
列に接続してシフトレジスタ411(D−FF406〜
409で構成される)を構成する。基準クロック発生回
路401は所望の周波数の2倍の基準クロック2foを
発生し、その基準クロックは第1クロック412として
出力される。遅延素子402はT/n(この例では、T
/8)の遅延量を有し、第1クロック412よりT/n
遅延した第2クロック413を出力する。従って、この
実施の形態の説明ではn=8とするから、第1クロック
412と第2クロック413とにより遅延差T/8の2
相クロックを構成する。そして、第1クロック412
は、D−FF406のCK入力に供給され、第2クロッ
ク413はD−FF407のCK入力に供給される。
【0029】また、インバータ404は第1クロック4
12を反転し、第3クロック414としてD−FF40
8のCK入力に供給し、インバータ405は第2クロッ
ク413を反転し、第4クロック415としてD−FF
409のCK入力に供給する。2分周回路403は第2
クロック413を2分周してD−FF406のD入力に
出力する。そして、各D−FF406〜409のQおよ
びnQ出力から周波数foの8相クロック410が出力
される。
【0030】以上の説明から分かるように、本発明の第
4の実施の形態における多相クロック発生回路は、n/
4相クロック発生回路を遅延素子に置き換えた点が第3
の実施の形態における多相クロック発生回路と異なる点
である。すなわち、第3の実施の形態におけるn/4相
クロック発生回路302から出力する第1クロック31
2は、第4の実施の形態では基準クロック発生回路40
1から直接取り出し、第2クロック412は遅延素子4
02から取り出すようにしている。その他の点について
は、第3の実施の形態の場合と同様のため、説明を省略
する。
【0031】第4の実施の形態によれば、8相のクロッ
クが所望の場合でも、遅延素子1個を使用するのみで実
現することができ、遅延素子を削減して、回路を簡単に
することができるという効果が得られる。
【0032】第4の実施の形態における遅延素子はディ
スクリート半導体で構成することができる。この構成に
よれば、遅延素子では実現不可能な微少な遅延量の設定
や、遅延素子で発生する温度や遅延素子のばらつきによ
る遅延量の変化を押さえるという効果が得られる。
【0033】第4の実施の形態における遅延素子はモノ
リシック半導体で構成することができる。この構成によ
れば、多相クロック発生回路のワンチップ化が可能にな
るという効果が得られる。
【0034】第4の実施の形態における遅延素子はハイ
ブリッド半導体で構成することができる。この構成によ
れば、遅延素子をモノリシック半導体で構成できない場
合ハイブリッドとすることで可能となり、これにより、
ワンチップ化が可能になるという効果が得られる。
【0035】第4の実施の形態における遅延素子はプリ
ント基板上で構成することができる。この構成によれ
ば、プリント基板のマイクロストリップ線路を利用して
この遅延を構成することにより、遅延素子を削減するこ
とができるという効果が得られる。
【0036】以上説明した本発明の実施の形態による
と、基準クロックの周波数が所望の多相クロックの周波
数の2倍の周波数2foで済み、回路の高速動作が要求
されず、出力する多相クロックは直接遅延素子等を通過
しないため、遅延時間のばらつきや温度特性に影響され
ず、n/4相クロック発生回路を遅延素子で構成して
も、遅延素子が1個または数個で済み、実装面積の縮小
やコストダウンに優れた多相クロック発生回路を提供す
ることができる。
【0037】
【発明の効果】本発明における多相クロック発生回路
は、上記のように構成され、特にn/4相クロック発生
回路または遅延素子を使用して、2倍周期の第1クロッ
クと、第1クロックよりT/n遅延した第2クロック
と、第1および第2クロックを反転した第3および第4
クロックとにより、n個のD−FFをクロックするよう
にしたことにより、基準クロックの周波数が2倍です
み、遅延素子も1個または数個ですむ優れた多相クロッ
ク発生回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における多相クロッ
ク発生回路のブロック図
【図2】本発明の第2の実施の形態における多相クロッ
ク発生回路のブロック図
【図3】本発明の第3の実施の形態における多相クロッ
ク発生回路のブロック図
【図4】本発明の第4の実施の形態における多相クロッ
ク発生回路のブロック図
【図5】従来の多相クロック発生回路のブロック図
【図6】従来の多相クロック発生回路のブロック図
【符号の説明】
101、201、301、401、501 基準クロッ
ク発生回路 102 2逓倍回路 103、202、302 n/4相クロック発生回路 104、203、303、403 2分周回路 105、204、312、412 第1クロック 106、205、313、413 第2クロック 109、208、314、414 第3クロック 110、209、315、415 第4クロック 107、108、206、207、304、305、4
04、405 インバータ 121、219、311、411、613 シフトレジ
スタ 111〜118、210〜217、306〜309、4
06〜409、603〜610 D−FF 119、218、310、410、509、611 多
相クロック出力 402、502〜508 遅延素子 601 n逓倍クロック発生回路 602 1/n分周回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n(nは整数)相の多相クロックの周波数
    (fo)に等しい基準クロックを発生する基準クロック
    発生回路と、前記基準クロック発生回路から出力した基
    準クロックを2逓倍して2逓倍クロックを発生する2逓
    倍回路と、前記2逓倍回路から出力した2逓倍クロック
    からn/4相クロックを作成するn/4相クロック発生
    回路と、前記n/4相クロック発生回路から発生したn
    /4相クロックを反転するインバータと、前記n/4相
    クロック発生回路の出力をn/4分周してシフトレジス
    タに出力するn/4分周回路とを備え、前記n/4相ク
    ロック発生回路から発生したn/4相クロックの第2相
    クロックは第1相クロックよりT/n遅延し、前記第1
    相クロックと前記第2相クロックと前記インバータで反
    転したn/4相クロックとにより前記シフトレジスタを
    クロックすることにより多相クロックを発生することを
    特徴とする多相クロック発生回路。
  2. 【請求項2】n相の多相クロック周波数(fo)の2倍
    周波数(2fo)に等しい基準クロックを発生する基準
    クロック発生回路と、前記基準クロック発生回路から出
    力した基準クロックからn/4相クロックを作成するn
    /4相クロック発生回路と、前記n/4相クロック発生
    回路から発生したn/4相クロックを反転するインバー
    タと、前記n/4相クロック発生回路の出力をn/4分
    周してシフトレジスタに出力するn/4分周回路とを備
    え、前記n/4相クロック発生回路から発生したn/4
    相クロックの第2相クロックは第1相クロックよりT/
    n遅延し、前記第1相クロックと前記第2相クロックと
    前記インバータで反転したn/4相クロックとにより前
    記シフトレジスタをクロックすることにより多相クロッ
    クを発生することを特徴とする多相クロック発生回路。
  3. 【請求項3】前記シフトレジスタを構成するフリップフ
    ロップの正転出力と反転出力とから多相クロックを出力
    することを特徴とする請求項1または2記載の多相クロ
    ック発生回路。
  4. 【請求項4】前記n/4相クロック発生回路に代わり遅
    延素子を備え、前記遅延素子から前記第1相クロックよ
    りT/n遅延した第2相クロックを発生することを特徴
    とする請求項1ないし3のいずれかに記載の多相クロッ
    ク発生回路。
  5. 【請求項5】前記遅延素子をディスクリート半導体で構
    成することを特徴とする請求項4記載の多相クロック発
    生回路。生回路。
  6. 【請求項6】前記遅延素子をモノリシック半導体で構成
    することを特徴とする請求項4記載の多相クロック発生
    回路。
  7. 【請求項7】前記遅延素子をハイブリッド半導体で構成
    することを特徴とする請求項4記載の多相クロック発生
    回路。
  8. 【請求項8】前記遅延素子をプリント基板上で構成する
    ことを特徴とする請求項4記載の多相クロック発生回
    路。
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