JP2001350539A - 多相クロック信号発生回路および選択回路 - Google Patents
多相クロック信号発生回路および選択回路Info
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- JP2001350539A JP2001350539A JP2001072114A JP2001072114A JP2001350539A JP 2001350539 A JP2001350539 A JP 2001350539A JP 2001072114 A JP2001072114 A JP 2001072114A JP 2001072114 A JP2001072114 A JP 2001072114A JP 2001350539 A JP2001350539 A JP 2001350539A
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Abstract
ック信号を得る。 【解決手段】 PLL回路100と、分周回路200
と、選択回路300とを備える。選択回路300は、入
力端子t1a−t10aに供給された10相クロック信
号PHA1−PHA10のうち、位相差が2nsである
クロック信号を出力端子t1b−t10bに供給するよ
うに入力端子と出力端子とを接続する。分周回路200
は、DフリップフロップDFF1−DFF10と、NO
R回路NR2−NR10とを含む。Dフリップフロップ
DFFi(i=2−10)は、前の相のクロックを受け
るDフリップフロップDFF(i−1)が分周を開始し
た後に分周を行う。これにより、電圧制御発振回路VC
Oの調整をすることなく、所望の周波数および位相差の
多相クロック信号PH1−PH10を得ることができ
る。
Description
号発生回路および選択回路に関し、さらに詳しくは、ワ
イドレンジかつディスクリートな周波数を扱う回路に適
した多相クロック信号発生回路および選択回路に関す
る。
シリアルデータ伝送回路をCMOSで構成する場合に、
各CMOS素子の動作周波数を緩和するために多相クロ
ック信号を発生させることがある。すなわち、1GHz
のクロック信号の代わりに、1nsずつ位相をずらした
100MHzのクロック信号を10相発生させて、これ
ら10相のクロック信号によって各CMOS素子をパラ
レルに動作させるのである。このようにすれば、各CM
OS素子の動作周波数が緩和されて、高速データ伝送回
路をCMOSで実現することができる。通常、このよう
な多相クロック信号はPLL回路を用いて生成される。
内には、分周比を変えることができるプログラマブル分
周器PDが設けられている。そして、プログラマブル分
周器PDによって分周比を変え、電圧制御発振回路VC
Oの発振周波数を変化させている。これにより、さまざ
まなバリエーションの多相クロック信号PHB1−PH
B10を発生させることができる。
れる高速シリアルデータ伝送回路の動作周波数は、12
5M,250M,500M,1G,2Gbpsとワイド
レンジである。したがって、図31に示す多相クロック
信号発生回路をこのような高速シリアルデータ伝送回路
に適用する場合には、電圧制御発振回路VCOをこれに
応じてワイドレンジで動作させなければならない。その
ため、電圧制御発振回路VCOのチューニングが困難と
なる。
高速シリアルデータ伝送回路の動作周波数は、ワイドレ
ンジであるけれどもディスクリートな値しかとらないと
いう特徴がある。この特徴を利用した多相クロック発生
回路を図32に示す。図32に示す多相クロック発生回
路では、電圧制御発振回路VCOを一定の周波数で発振
させて、外付けの分周回路DIVで周波数を変えてい
る。この多相クロック信号発生回路では、電圧制御発振
回路VCOからの10相クロック信号PHA1−PHA
10の各々を、分周回路DIV内に設けたDフリップフ
ロップDFFで分周する。したがって、電圧制御発振回
路VCOをチューニングする必要はなく、Dフリップフ
ロップDFFの分周比を変えることによって、所望の周
波数を有する10相クロック信号PHC1−PHC10
を得ることができる。
ック信号発生回路では、電圧制御発振回路VCOからの
10相クロック信号PHA1−PHA10の位相差と、
分周回路DIVからの10相クロック信号PHC1−P
HC10の位相差とは同じである。例えば、10相クロ
ック信号PHA1−PHA10の位相差が1ns、周波
数が100MHzである場合において、周波数50MH
zの10相クロック信号PHC1−PHC10の波形は
図33に示すようになる。10相クロック信号PHC1
−PHC10の位相差は1nsであり、10相クロック
信号PHA1−PHA10の位相差と同じである。
号発生回路では所望の位相差を有する多相クロック信号
PHC1−PHC10を得ることはできない。
ためになされたものであり、その目的は、所望の周波数
および位相差を有する多相クロック信号を得ることがで
きる多相クロック信号発生回路を提供することである。
従うと、多相クロック信号発生回路は、オシレータと、
第1の選択手段と、分周手段とを備える。オシレータ
は、第1の多相クロック信号を発生する。第1の多相ク
ロック信号は、所定の周波数を有しかつ第1の位相差ず
つ位相が異なる。第1の選択手段は、オシレータからの
第1の多相クロック信号を受け、当該第1の多相クロッ
ク信号のうち第1の位相差の所定倍の第2の位相差ずつ
位相が異なるクロック信号を第2の多相クロック信号と
して出力する。分周手段は、第1の選択手段からの第2
の多相クロック信号を所定倍に分周して第3の多相クロ
ック信号として出力する。
の選択手段からの第2の多相クロック信号の位相差がそ
のまま第3の多相クロック信号の位相差となる。すなわ
ち、第3の多相クロック信号の位相差は第1の選択回路
によって決定される。したがって、第1の選択回路にお
いて第1の位相差の倍数を調整することにより、所望の
位相差の第3の多相クロック信号を得ることができる。
このため、オシレータに関しては何ら調整をする必要が
ない。
は、第1の多相クロック信号の所定の周波数を分周手段
における分周比倍したものとなる。したがって、分周手
段における分周比を調整することにより、所望の位相差
の第3の多相クロック信号を得ることができる。
ユニットを含む。複数の分周ユニットの各々は、第1の
選択手段からの第2の多相クロック信号のうちのいずれ
かの相のクロック信号に対応する。また、複数の分周ユ
ニットの各々は、当該分周ユニットに対応するクロック
信号よりも第2の位相差だけ位相が進んだクロック信号
に対応する他の分周ユニットが分周を開始した後に、当
該分周ユニットに対応するクロック信号を所定倍に分周
する。
の選択手段からの第2の多相クロック信号のうちのある
相のクロック信号が他の相のクロック信号と同じである
場合であっても、これらの相のクロック信号に対応する
分周ユニットが同時に分周を開始することがない。
々は、1または複数段のフリップフロップと、反転手段
とを含む。1または複数段のフリップフロップは、当該
分周ユニットに対応するクロック信号をクロック端子に
受ける。反転手段は、上記フリップフロップの最終段の
出力を反転して、上記フリップフロップの初段の入力へ
供給する。また上記反転手段は、当該分周ユニットに対
応するクロック信号よりも第2の位相差だけ位相が進ん
だクロック信号に対応する他の分周ユニットにおけるフ
リップフロップの最終段の出力の変化に応答して活性化
される。
分周ユニットにおけるフリップフロップの最終段の出力
が変化しない間、反転手段は不活性化され、当該分周ユ
ニットにおけるフリップフロップの初段の入力の値は固
定される。したがって、当該分周ユニットにおけるフリ
ップフロップの最終段の出力も固定される。そして、他
の分周ユニットにおけるフリップフロップの最終段の出
力が変化して初めて反転手段が活性化される。反転手段
が活性化されると、当該分周ユニットにおけるフリップ
フロップの最終段の出力の反転信号が、当該分周ユニッ
トにおけるフリップフロップの初段の入力へ供給され
る。これにより、当該分周ユニットによる分周が開始さ
れる。
からの信号に応じて第1の位相差の倍数を変える。
手段からの第2の多相クロック信号を、外部からの信号
に応じた分周比で分周する。
路はさらに、クロック合成手段を備える。クロック合成
手段は、分周手段からの第3の多相クロック信号に基づ
いてシリアルクロック信号を生成する。
数の第1の論理回路と、第2の論理回路とを含む。複数
の第1の論理回路の各々は、分周手段からの第3の多相
クロック信号のうちの対応するクロック信号と、当該ク
ロック信号と第2の位相差だけ位相が異なるクロック信
号の反転信号とに基づいて、パルス幅が第2の位相差に
等しくかつ周期が第3の多相クロック信号の周期に等し
いパルス信号を生成する。第2の論理回路は、複数の第
1の論理回路からの複数のパルス信号を合成する。
の多相クロック信号とシリアルクロック信号とを得るこ
とができる。したがって、多相クロック信号を用いて並
列処理を行うブロックとシリアルクロック信号を用いて
直列処理を行うブロックとがLSIチップ内に混在して
いる場合に、多相クロック信号およびシリアルクロック
信号の双方を供給することができる。通常、このような
場合には、シリアルクロック信号を発生させるための回
路を別個に設ける必要がある。シリアルクロック信号を
発生させるための回路を別個に設ける場合には、その内
部にPLL回路が必要となる。しかし、上記クロック合
成手段ではPLL回路を必要としない。したがって、チ
ップ面積を削減することができる。その結果、コストを
削減することができる。
に、第2の選択手段を含む。第2の選択手段は、分周手
段からの第3の多相クロック信号のうち、複数の第1の
論理回路に対応する第1のクロック信号と、当該クロッ
ク信号と第2の位相差だけ位相が異なるクロック信号と
相補関係にある第2のクロック信号とを複数の第1の論
理回路に供給する。そして、上記複数の第1の論理回路
の各々は、第2の選択手段からの第1および第2のクロ
ック信号に基づいて前記パルス信号を生成する。
の第1の論理回路へ第1のクロック信号を供給するパス
と第2のクロック信号を供給するパスとの間での遅延時
間の差をなくすことができる。これにより、デューティ
50:50のシリアルクロック信号を得ることができ
る。
回路は、所定の周波数を有しかつ第1の位相差ずつ位相
が異なる第1の多相クロック信号を受け、当該第1の多
相クロック信号のうち第1の位相差の所定倍の第2の位
相差ずつ位相が異なるクロック信号を第2の多相クロッ
ク信号として出力する。
信号に応じて前記第1の位相差の倍数を変える。
いて図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一ま
たは相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さ
ない。
1の実施形態による多相クロック信号発生回路の全体構
成を示すブロック図である。図1を参照して、多相クロ
ック信号発生回路1は、PLL回路100と、分周回路
200と、選択回路300とを備える。
EFCLKに基づいて、位相差1nsおよび周波数10
0MHzを有する10相クロック信号PHA1−PHA
10を発生する。なお、ここでは、基準クロック信号R
EFCLKの周波数を25MHzとする。
0aと、出力端子t1b−t10bとを含む。入力端子
t1a−t10aは、PLL回路100からのクロック
信号PHA1−PHA10を受ける。選択回路300
は、入力端子t1a−t10aに供給された10相クロ
ック信号PHA1−PHA10のうち位相差が2nsで
あるクロック信号を出力端子t1b−t10bに供給す
るように入力端子と出力端子とを接続する。すなわち、
選択回路300は、図2に示すように、入力端子t1a
と出力端子t1b,t6b、入力端子t3aと出力端子
t2b,t7b、入力端子t5aと出力端子t3b,t
8b、入力端子t7aと出力端子t4b,t9b、およ
び入力端子t9aと出力端子t5b,t10bとを接続
する。
クロック信号CK1−CK10を1/2分周して、位相
差2nsおよび周波数50MHzを有する10相クロッ
ク信号PH1−PH10を生成する。
構成を示すブロック図である。図3を参照して、PLL
回路100は、位相比較回路PDと、チャージポンプ回
路CPと、ローパスフィルタLPFと、電圧制御発振回
路VCOと、1/4分周回路2とを含む。
EFCLK(周波数25MHz)とフィードバッククロ
ック信号FBCLKとを入力に受け、基準クロック信号
REFCLKとフィードバッククロック信号FBCLK
との位相差に応じた誤差信号を発生する。チャージポン
プ回路CPは、位相比較回路PDからの誤差信号に応じ
た電圧を出力する。ローパスフィルタLPFは、チャー
ジポンプ回路CPからの電圧のうち高周波成分を除去す
る。電圧制御発振回路VCOは、リング状に接続された
インバータDL1−DL10を含み、ローパスフィルタ
LPFからの電圧に応じた発振周波数(ここでは、10
0MHzとする。)の信号を出力する。1/4分周回路
2は、インバータDL10の出力を4分周し、これをフ
ィードバッククロック信号FBCLKとして位相比較回
路PDへ供給する。
では、インバータDL1−DL10の出力が10相クロ
ック信号PHA1−PHA10となる。したがって、図
4に示すように、クロック信号PHA(i+1)は、ク
ロック信号PHAiよりもインバータDLiによる遅延
分(ここでは1nsとする。)だけ位相がずれている
(i=1−9)。
成を示すブロック図である。図5を参照して、分周回路
200は、DフリップフロップDFF1−DFF10
と、NOR回路NR2−NR10とを含む。Dフリップ
フロップDFFiと、NOR回路NRiとで分周ユニッ
トを構成する(i=1−10)。
フリップフロップDFF(i−1)の反転出力NQとD
フリップフロップDFFiの出力QとのNOR(否定論
理和)を出力する。NOR回路NRi(i=2−10)
の出力は、DフリップフロップDFFiの入力Dにフィ
ードバックされる。DフリップフロップDFF1の入力
Dには、DフリップフロップDFF1の反転出力NQが
フィードバックされる。DフリップフロップDFF1−
DFF10のクロック端子には、それぞれ、図1に示す
選択回路300からのクロック信号CK1−CK10が
供給される。DフリップフロップDFF1−DFF10
の出力Dは、クロック信号PH1−PH10となる。
は、クロック信号CK1−CK10がフリップフロップ
DFF1−DFF10で1/2分周されて、位相差2n
s,周波数50MHzの10相クロック信号PH1−P
H10として出力される。
ける出力端子t1b,t6bにはクロック信号PHA1
が、出力端子t2b,t7bにはクロック信号PHA3
が、出力端子t3b,t8bにはクロック信号PHA5
が、出力端子t4b,t9bにはクロック信号PHA7
が、出力端子t5b,t10bにはクロック信号PHA
9が供給される。したがって、クロック信号CK1とク
ロック信号CK6、クロック信号CK2とクロック信号
CK7、クロック信号CK3とクロック信号CK8、ク
ロック信号CK4とクロック信号CK9、クロック信号
CK5とクロック信号CK10とが、図6に示すよう
に、それぞれ同じクロック信号(PHA1,PHA3,
PHAA5,PHA7,PHA9)となる。仮に、NO
R回路NR2−NR10を設けない場合には、Dフリッ
プフロップDFF1−DFF10からの出力PH1−P
H10は、図6に示すようになる。すなわち、位相差2
nsの10相クロック信号を得ることはできない。
に区別するために、DフリップフロップDFF1−DF
F10の間にNOR回路NR2−NR10を設けている
のである。以下、図5および図7を参照しつつ説明す
る。
フリップフロップDFF1−DFF10の出力Q(PH
1−PH10)はLレベル(論理ローレベル)、反転出
力NQはHレベル(論理ハイレベル)である。したがっ
て、NOR回路NR2−NR10の出力はLレベルに固
定される。NOR回路NR2−NR10の出力がLレベ
ルの期間は、クロック端子への入力にかかわらずDフリ
ップフロップDFF2−DFF10の出力Q(PH2−
PH10)はLレベルで一定となる。すなわち、Dフリ
ップフロップDFF2−DFF10による分周は行われ
ない。
Hレベルになるのに応答して、DフリップフロップDF
F1の出力Q(PH1)がHレベル、反転出力NQがL
レベルとなる。これにより、NOR回路NR2の出力が
Hレベルになる。すなわち、NOR回路NR2は、Dフ
リップフロップDFF2の出力Qを反転してDフリップ
フロップDFF2の入力Dに供給する働きをするように
なる。これに伴って、DフリップフロップDFF2は、
クロック信号CK2の分周を開始する。
CK1と同様にHレベルになるけれどもDフリップフロ
ップDFF5の反転出力NQがHレベルのままであるた
め、NOR回路NR5の出力はLレベルに固定されたま
まである。したがって、DフリップフロップDFF6に
よる分周は行われない。
Hレベルになるのに応答して、初めてDフリップフロッ
プDFF2の出力Q(PH2)がHレベルになり、反転
出力NQがLレベルとなる。これにより、NOR回路N
R3の出力がHレベルになる。すなわち、NOR回路N
R3は、DフリップフロップDFF3の出力Qを反転し
てDフリップフロップDFF3の入力Dに供給する働き
をするようになる。これに伴って、Dフリップフロップ
DFF3は、クロック信号CK3の分周を開始する。
HレベルになるけれどもDフリップフロップDFF6の
反転出力NQがHレベルのままであるため、NOR回路
NR7の出力はLレベルに固定されたままである。した
がって、DフリップフロップDFF7による分周は行わ
れない。
して、DフリップフロップDFF4−DFF10による
分周が開始される。
0MHzを有する10相クロック信号PH1−PH10
が得られる。
では、NOR回路NR2−NR10を設けたため、Dフ
リップフロップDFFi(i=2−10)は、前の相の
クロックを受けるDフリップフロップDFF(i−1)
が分周を開始した後に分周を行う。これにより、所望の
位相差2nsを有する10相クロック信号PH1−PH
10を得ることができる。
クロック信号を得る場合について説明した。位相差が4
nsの10相クロック信号を得る場合には、選択回路3
00は、図8(a)に示すように入力端子t1a−t1
0aと出力端子t1b−t10bとを接続する。すなわ
ち、選択回路300は、入力端子t1aと出力端子t1
b,t6b、入力端子t3aと出力端子t4b,t9
b、入力端子t5aと出力端子t2b,t7b、入力端
子t7aと出力端子t5b,t10b、および入力端子
t9aと出力端子t3b,t8bとを接続する。これに
より、出力端子tib(i=2−10)に供給されるク
ロック信号は、出力端子t(i−1)bに供給されるク
ロック信号に対して4nsの位相差を有する。したがっ
て、分周回路200から出力されるクロック信号PH1
−PH10は、位相差が4nsの10相クロック信号と
なる。
号を得る場合には、選択回路300は、入力端子t1a
−t10aと出力端子t1b−t10bとを図8(b)
に示すように接続する。すなわち、選択回路300は、
入力端子t1aと出力端子t1b、入力端子t2aと出
力端子t8b、入力端子t3aと出力端子t5b、入力
端子t4aと出力端子t2b、入力端子t5aと出力端
子t9b、入力端子t6aと出力端子t6b、入力端子
t7aと出力端子t3b、入力端子t8aと出力端子t
10b、入力端子t9aと出力端子t7b、および入力
端子t10aと出力端子t4bとを接続する。これによ
り、出力端子tib(i=2−10)に供給されるクロ
ック信号は、出力端子t(i−1)bに供給されるクロ
ック信号に対して3nsの位相差を有する。したがっ
て、分周回路200から出力されるクロック信号PH1
−PH10は、位相差が3nsの10相クロック信号と
なる。
クロック信号の周波数を分周回路200によって1/2
分周する場合について説明した。これを1/4分周する
場合には、図9に示すように、DフリップフロップDF
F61,62を2つ直列に接続して分周ユニットを構成
すればよい。このように、分周ユニットのDフリップフ
ロップの段数を変えることによって分周比を調整するこ
とができる。
電圧制御発振回路VCOの調整をすることなく、所望の
周波数および位相差の多相クロック信号PH1−PH1
0を得ることができる。
をそれぞれあらかじめ用意しておけば、ディスクリート
でワイドレンジなアプリケーション(1394.b)に
適用することができる。そして、多相クロック信号の持
つメリット(パラレル動作によりCMOS素子の動作周
波数を低減してCMOSで高速データ伝送LSIを実現
すること)を享受できる。
第2の実施形態による多相クロック信号発生回路の全体
構成を示すブロック図である。図10に示す多相クロッ
ク信号発生回路は、図1に示した多相クロック信号発生
回路の構成に加えてさらに、切換回路600,700
と、分周回路400,500とを備える。
0cと、出力端子t1d−t10d,t1e−t10
e,t1f−t10fとを含む。入力端子t1c−t1
0cは、選択回路300の出力端子t1b−t10bか
らのクロック信号を受ける。切換回路600は、入力端
子t1c−t10cと、出力端子t1d−t10d,t
1e−t10e,t1f−t10fとを選択的に接続す
る。
様の分周回路であり、切換回路600の出力端子t1d
−t10dからのクロック信号を1/2分周して出力す
る。
においてDフリップフロップを2段直列に接続したもの
であり、切換回路600の出力端子t1e−t10eか
らのクロック信号を1/4分周して出力する。
においてDフリップフロップを3段直列に接続したもの
であり、切換回路600の出力端子t1f−t10fか
らのクロック信号を1/8分周して出力する。
0g,t1h−t10h,t1i−t10iと、出力端
子t1j−t10jとを含む。入力端子t1g−t10
gは、分周回路200からの10相クロック信号を受け
る。入力端子t1h−t10hは、分周回路400から
の10相クロック信号を受ける。入力端子t1i−t1
0iは、分周回路500からの10相クロック信号を受
ける。切換回路700は、入力端子t1g−t10g,
t1h−t10h,t1i−t10iと、出力端子t1
j−t10jとを選択的に接続する。
発生回路では、分周回路200からの10相クロック信
号(位相差2ns、周波数50MHz)を必要とする場
合には、切換回路600は入力端子t1c−t10cと
出力端子t1d−t10dとを接続し(図中実線で示
す)、切換回路700は入力端子t1g−t10gと出
力端子t1j−t10jとを接続する(図中実線で示
す)。また、分周回路400からの10相クロック信号
(位相差2ns、周波数25MHz)を必要とする場合
には、切換回路600は入力端子t1c−t10cと出
力端子t1e−t10eとを接続し(図中点線で示
す)、切換回路700は入力端子t1h−t10hと出
力端子t1j−t10jとを接続する(図中点線で示
す)。さらに、分周回路500からの10相クロック信
号(位相差2ns、周波数12.5MHz)を必要とす
る場合には、切換回路600は入力端子t1c−t10
cと出力端子t1f−t10fとを接続し(図中一点鎖
線で示す)、切換回路700は入力端子t1i−t10
iと出力端子t1j−t10jとを接続する(図中一点
鎖線で示す)。
ロック信号発生回路は、選択回路300、切換回路60
0,700、分周回路200,400,500を設けた
ため、所望の周波数および位相差の多相クロック信号を
得ることができる。したがって、この多相クロック信号
発生回路をディスクリートでワイドレンジなアプリケー
ション(1394.b)に適用することができる。これ
により、多相クロック信号の持つメリット(パラレル動
作によりCMOS素子の動作周波数を低減してCMOS
で高速データ伝送LSIを実現すること)を享受でき
る。
第3の実施形態による多相クロック信号発生回路の全体
構成を示すブロック図である。図11に示す多相クロッ
ク信号発生回路1100は、PLL回路100と、分周
回路200,400,500,510と、切換回路61
0,710と、選択回路800と、デコーダ900とを
備える。
0aに供給された10相クロック信号PHA1−PHA
10のうち選択信号PHSEL[0:3]によって指定
された位相差を有するクロック信号をクロック信号PH
1M−PH10Mとして出力端子t1b−t10bから
出力する。選択信号PHSEL[0:3]は、位相差を
指定するために外部から与えられる4ビットの信号であ
る。ここでは、位相差として1ns,2ns,4ns,
8nsを指定することができるものとする。そして、位
相差1ns,2ns,4ns,8nsが指定されたとき
には、それぞれ選択信号PHSEL[0:3]として1
000,0100,0010,0001が与えられるも
のとする。
選択信号DIVSEL[0:1]に応答して4ビットの
選択信号ENDIV[0:3]を出力する。選択信号D
IVSEL[0:1]は、分周比を指定するために外部
から与えられる2ビットの信号である。ここでは、分周
比として1/1,1/2,1/4,1/8を指定するこ
とができるものとする。そして、分周比1/1,1/
2,1/4,1/8が指定されたときには、それぞれ選
択信号DIVSEL[0:1]として00,01,1
0,11が与えられるものとする。
0cと、出力端子t1d−t10d,t1e−t10
e,t1f−t10f,t1k−t10kとを含む。入
力端子t1c−t10cは、選択回路800の出力端子
t1b−t10bからのクロック信号PH1M−PH1
0Mを受ける。切換回路610は、デコーダ900から
の4ビットの選択信号ENDIV[0:3]に応答し
て、入力端子t1c−t10cと出力端子t1d−t1
0d,t1e−t10e,t1f−t10f,t1k−
t10kのいずれかとを接続する。
端子t1k−t10kからのクロック信号を1/1分周
して出力する。すなわち、切換回路610の出力端子t
1k−t10kからのクロック信号と同じ周波数のクロ
ック信号を切換回路710の入力端子t1m−t10m
に出力する。
0g,t1h−t10h,t1i−t10i,t1m−
t10mと、出力端子t1j−t10jとを含む。入力
端子t1g−t10g,t1h−t10h,t1i−t
10i,t1m−t10mは、分周回路200,40
0,500,510からの10相クロック信号を受け
る。切換回路710は、デコーダ900からの4ビット
の選択信号ENDIV[0:3]に応答して、入力端子
t1g−t10g,t1h−t10h,t1i−t10
i,t1m−t10mのいずれかと出力端子t1j−t
10jとを接続する。
の内部構成を示すブロック図である。図12を参照し
て、選択回路800は、セレクタ801−810と、デ
コーダ821−830とを含む。デコーダ821−83
0は、4ビットの選択信号PHSEL[0:3]に応答
して10ビットの選択信号ENPH1[0:9]−EN
PH10[0:9]を出力する。セレクタ801−81
0は、デコーダ821−830からの選択信号ENPH
1[0:9]−ENPH10[0:9]に応答して、1
0相クロック信号PHA1−PHA10のうちのいずれ
か1つをクロック信号PH1M−PH10Mとして出力
する。
ダ821は、位相差1nsを指定する4ビットの選択信
号PHSEL[0:3](1000)に応答して10ビ
ットの選択信号ENPH1[0:9](0000000
001)を出力する。選択信号ENPH1[0:9]の
下位からnビット目のビット(図中、右端からn番目の
ビット)はクロック信号PHAnに対応している。例え
ば、選択信号ENPH1[0:9]の最下位ビット(図
中、右端のビット)はクロック信号PHA1に、最上位
ビット(図中、左端のビット)はクロック信号PHA1
0に対応している。そしてセレクタ801は、デコーダ
821からの選択信号ENPH1[0:9]のうち値が
1であるビットに対応するクロック信号PHA1をクロ
ック信号PH1Mとして出力する。このように、デコー
ダ821は、位相差を指定する選択信号PHSEL
[0:3]に応答して、10ビットのうちのいずれか1
ビットが1となる選択信号ENPH1を出力する。そし
てセレクタ801は、デコーダ821からの選択信号E
NPH1[0:9]のうち値が1であるビットに対応す
るクロック信号をクロック信号PH1Mとして出力す
る。
02−810も、上述したデコーダ821およびセレク
タ801と同様の働きをする。デコーダ822−830
からの選択信号ENPH2[0:9]−ENPH10
[0:9]とセレクタ802−810からのクロック信
号PH2M−PH10Mとの関係を図14−図22に示
す。
は、図23に示すように、位相差として1nsが指定さ
れたときはクロック信号(PHA1−PHA10)を1
0相クロック信号PH1M−PH10Mとして出力す
る。また、位相差として2nsが指定されたときはクロ
ック信号(PHA1,PHA3,PHA5,PHA7,
PHA9,PHA1,PHA3,PHA5,PHA7,
PHA9)を10相クロック信号PH1M−PH10M
として出力する。また、位相差として4nsが指定され
たときはクロック信号(PHA1,PHA5,PHA
9,PHA3,PHA7,PHA1,PHA5,PHA
9,PHA3,PHA7)を10相クロック信号PH1
M−PH10Mとして出力する。また、位相差として8
nsが指定されたときはクロック信号(PHA1,PH
A9,PHA7,PHA5,PHA3,PHA1,PH
A9,PHA7,PHAA5,PHA3)を10相クロ
ック信号PH1M−PH10Mとして出力する。
の内部構成を示すブロック図である。図24を参照し
て、デコーダ900は、インバータ901,902と、
AND回路903−906とを含む。インバータ901
は、選択信号DIVSEL0を反転する。インバータ9
02は、選択信号DIVSEL1を反転する。AND回
路903は、インバータ901の出力とインバータ90
2の出力とのAND(論理積)を出力する。AND回路
903の出力は選択信号ENDIV0となる。AND回
路904は、インバータ901の出力と選択信号DIV
SEL1とのANDを出力する。AND回路904の出
力は選択信号ENDIV1となる。AND回路905
は、選択信号DIVSEL0とインバータ902の出力
とのANDを出力する。AND回路905の出力は選択
信号ENDIV2となる。AND回路906は、選択信
号DIVSEL1と選択信号DIVSEL0とのAND
を出力する。AND回路906の出力は選択信号END
IV3となる。
00の動作について図25を参照しつつ説明する。分周
比として1/1が指定されたときは2ビットの選択信号
DIVSEL[0:1](DIVSEL0=0,DIV
SEL1=0)がデコーダ900に与えられる。これに
応答してデコーダ900は、4ビットの選択信号END
IV[0:3](ENDIV0=1,ENDIV1=
0,ENDIV2=0,ENDIV3=0)を出力す
る。分周比として1/2が指定されたときは選択信号D
IVSEL[0:1](DIVSEL0=0,DIVS
EL1=1)がデコーダ900に与えられる。これに応
答してデコーダ900は、選択信号ENDIV[0:
3](ENDIV0=0,ENDIV1=1,ENDI
V2=0,ENDIV3=0)を出力する。分周比とし
て1/4が指定されたときは選択信号DIVSEL
[0:1](DIVSEL0=1,DIVSEL1=
0)がデコーダ900に与えられる。これに応答してデ
コーダ900は、選択信号ENDIV[0:3](EN
DIV0=0,ENDIV1=0,ENDIV2=1,
ENDIV3=0)を出力する。分周比として1/8が
指定されたときは選択信号DIVSEL[0:1](D
IVSEL0=1,DIVSEL1=1)がデコーダ9
00に与えられる。これに応答してデコーダ900は、
選択信号ENDIV[0:3](ENDIV0=0,E
NDIV1=0,ENDIV2=0,ENDIV3=
1)を出力する。
DIV[0:3]に対する切換回路610,710の動
作について図11を参照しつつ説明する。デコーダ90
0からの選択信号ENDIV[0:3](ENDIV0
=1,ENDIV1=0,ENDIV2=0,ENDI
V3=0)に応答して、切換回路610は入力端子t1
c−t10cと出力端子t1k−t10kとを接続し、
切換回路710は入力端子t1m−t10mと出力端子
t1j−t10jとを接続する。デコーダ900からの
選択信号ENDIV[0:3](ENDIV0=0,E
NDIV1=1,ENDIV2=0,ENDIV3=
0)に応答して、切換回路610は入力端子t1c−t
10cと出力端子t1d−t10dとを接続し、切換回
路710は入力端子t1g−t10gと出力端子t1j
−t10jとを接続する。デコーダ900からの選択信
号ENDIV[0:3](ENDIV0=0,ENDI
V1=0,ENDIV2=1,ENDIV3=0)に応
答して、切換回路610は入力端子t1c−t10cと
出力端子t1e−t10eとを接続し、切換回路710
は入力端子t1h−t10hと出力端子t1j−t10
jとを接続する。デコーダ900からの選択信号END
IV[0:3](ENDIV0=0,ENDIV1=
0,ENDIV2=0,ENDIV3=1)に応答し
て、切換回路610は入力端子t1c−t10cと出力
端子t1f−t10fとを接続し、切換回路710は入
力端子t1i−t10iと出力端子t1j−t10jと
を接続する。
ク信号発生回路1100の動作について図11を参照し
つつ説明する。
よれば、選択信号PHSEL[0:3]および選択信号
DIVSEL[0:1]の組み合わせを選ぶことによっ
て、1ns,2ns,4ns,8nsのうちの所望の位
相差および100MHz,50MHz,25MHz,1
2.5MHzのうちの所望の周波数を有する10相クロ
ック信号PH1−PH10を得ることができる。例え
ば、位相差2ns、周波数50MHzの10相クロック
信号PH1−PH10が必要なときは、選択信号PHS
EL[0:3](1000)および選択信号DIVSE
L[0:1](DIVSEL0=0,DIVSEL1=
1)を与える。選択信号PHSEL[0:3](100
0)に応答して選択回路800は、位相差が2nsの1
0相クロック信号PH1M−PH10M(PHA1,P
HA3,PHA5,PHA7,PHA9,PHA1,P
HA3,PHA5,PHA7,PHA9)を出力する。
選択信号DIVSEL[0:1](DIVSEL0=
0,DIVSEL1=1)に応答してデコーダ900は
選択信号ENDIV[0:3](DIVSEL0=0,
DIVSEL1=1,DIVSEL2=0,DIVSE
L3=0)を出力する。デコーダ900からの選択信号
ENDIV[0:3](DIVSEL0=0,DIVS
EL1=1,DIVSEL2=0,DIVSEL3=
0)に応答して、切換回路610は入力端子t1c−t
10cと出力端子t1d−t10dとを接続し、切換回
路710は入力端子t1g−t10gと出力端子t1j
−t10jとを接続する。これにより、選択回路800
からの10相クロック信号PH1M−PH10Mが分周
回路200によって1/2分周され、位相差2ns、周
波数50MHzの10相クロック信号PH1−PH10
として外部へ出力される。
クロック信号発生回路では、選択回路800、切換回路
610,710、分周回路200,400,500,5
10、デコーダ900を設けたため、所望の周波数およ
び位相差の多相クロック信号を得ることができる。
第4の実施形態による多相クロック信号発生回路の全体
構成を示すブロック図である。図26を参照して、この
多相クロック信号発生回路は、図11に示した多相クロ
ック信号発生回路1100に加えてさらにクロック合成
回路11200を備える。クロック合成回路1200
は、インバータ1202−1205と、NAND回路1
211−1216とを含む。インバータ1201−12
05は、多相クロック信号発生回路1100からのクロ
ック信号PH2,PH4,PH6,PH8,PH10を
反転する。NAND回路1211−1215は、多相ク
ロック信号発生回路1100からのクロック信号PH
1,PH3,PH5,PH7,PH9とインバータ12
01−1205の出力とのNAND(否定論理積)を出
力する。NAND回路1216は、NAND回路121
1−1215の出力SYN1−SYN5のNANDを出
力する。NAND回路1216の出力は、シリアルクロ
ック信号CLKOUTとして外部へ出力される。
ク信号発生回路の動作について図26および図27を参
照しつつ説明する。
相差2nsが、選択信号DIVSEL[0:1]によっ
て分周比1/2が指定される。これにより、周波数50
MHz、位相差2nsの10相クロック信号PH1−P
H10が多相クロック信号発生回路1100から出力さ
れる。さらにクロック合成回路1200のNAND回路
1211−1215からは、図27に示すようなパルス
幅が2ns、周期が20nsのパルス信号SYN1−S
YN5が出力される。これにより、NAND回路121
6からは、周波数250MHzのシリアルクロック信号
CLKOUTが出力される。
を指定した場合について説明したけれども、位相差1n
sおよび分周比1を指定した場合には500MHz、位
相差4nsおよび分周比1/4を指定した場合には12
5MHz、位相差8nsおよび分周比1/8を指定した
場合には62.5MHzのシリアルクロック信号CLK
OUTがクロック合成回路1200から出力される。
ロック信号発生回路では所定の位相差および分周比を指
定することによって多相クロック信号PH1−PH10
とシリアルクロック信号CLKOUTとを得ることがで
きる。したがって、多相クロック信号を用いて並列処理
を行うブロックとシリアルクロック信号を用いて直列処
理を行うブロックとがLSIチップ内に混在している場
合に、多相クロック信号およびシリアルクロック信号の
双方を供給することができる。通常、このような場合に
は、シリアルクロック信号を発生させるための回路を別
個に設ける必要がある。シリアルクロック信号を発生さ
せるための回路を別個に設ける場合には、その内部にP
LL回路が必要となる。しかし、第4の実施形態による
クロック合成回路1200ではPLL回路を必要としな
い。したがって、チップ面積を削減することができる。
その結果、コストを削減することができる。
は多相クロック信号PH1−PH10に基づいて作成さ
れる。したがって、シリアルクロック信号CLKOUT
の波形を確認することによって、多相クロック信号PH
1−PH10が正常に出力されているかどうかを確認す
ることができる。
内のVCOを常に一定の周波数で動作させるため、VC
Oの設計が楽になり、TAT(Turn Around
Time)の短縮もはかれる。
第5の実施形態による多相クロック信号発生回路の全体
構成を示すブロック図である。図28を参照して、この
多相クロック信号発生回路は、図11に示した多相クロ
ック信号発生回路1100と、クロック合成部1300
とを備る。クロック合成部1300は、選択回路131
0と、NAND回路1211−1216とを含む。選択
回路1310は、外部からの選択信号PCTL[0:
3]に応答して、多相クロック信号発生回路1100か
らのクロック信号PH1−PH10のうちクロック信号
PH1,PH3,PH5,PH7,PH9を信号NI
1,NI3,NI5,NI7,NI9として出力し、ク
ロック信号PH2,PH4,PH6,PH8,PH10
と相補関係にあるクロック信号を信号NI2,NI4,
NI6,NI8,NI10として出力する。NAND回
路1211は、選択回路1310の出力NI1,NI2
のNANDを出力する。NAND回路1212は、選択
回路1310の出力NI3,NI4のNANDを出力す
る。NAND回路1213は、選択回路1310の出力
NI5,NI6のNANDを出力する。NAND回路1
214は、選択回路1310の出力NI7,NI8のN
ANDを出力する。NAND回路1215は、選択回路
1310の出力NI9,NI10のNANDを出力す
る。NAND回路1216は、NAND回路1211−
1215の出力SYN1−SYN5のNANDを出力す
る。NAND回路1216の出力は、シリアルクロック
信号CLKOUTとして外部へ出力される。
0の内部構成を示すブロック図である。図29に示す選
択回路1310は、セレクタ1321−1330と、デ
コーダ1341−1350とを含む。デコーダ1341
−1350は、外部からの選択信号PCTL[0:3]
に応答して、図30に示すような10ビットの選択信号
ENPH1[0:9]−ENPH10[0:9]を出力
する。選択信号ENPH1[0:9]−ENPH10
[0:9]の下位からnビット目のビット(図中、右端
からn番目のビット)はクロック信号PHAnに対応し
ている。例えば、最下位ビット(図中、右端のビット)
はクロック信号PHA1に、最上位ビット(図中、左端
のビット)はクロック信号PHA10に対応している。
そしてセレクタ1321−1330は、デコーダ134
1−1350からの選択信号ENPH1[0:9]−E
NPH10[0:9]の10ビットのうち値が1である
ビットに対応するクロック信号PH1,PH7,PH
3,PH9,PH5,PH1,PH7,PH3,PH
9,PH5を信号NI1−NI10として出力する。
生回路の動作について説明する。なお、ここでは、選択
信号PHSEL[0:3]によって位相差2nsが、選
択信号DIVSEL[0:1]によって分周比1/2が
指定されるものとする。
クロック信号PH1−PH10が多相クロック信号発生
回路1100から出力される。選択回路1310は、多
相クロック信号発生回路1100からのクロック信号P
H1,PH7,PH3,PH9,PH5,PH1,PH
7,PH3,PH9,PH5を信号NI1−NI10と
して出力する。図27に示すように、クロック信号PH
7,PH9,PH1,PH3,PH5は、クロック信号
PH2,PH4,PH6,PH8,PH10と相補関係
にある。したがって、NAND回路1211−1215
からは図27に示すような信号SYN1−SYN5が出
力される。これにより、NAND回路1216からは、
周波数250MHzのシリアルクロック信号CLKOU
Tが出力される。
では、NAND回路1211−1215への入力の一方
(PH2,PH4,PH6,PH8,PH10)をイン
バータ1201−1205によって反転している。すな
わち、NAND回路1211−1215への入力の一方
(PH2,PH4,PH6,PH8,PH10)はイン
バータ1201−1205を介して、他方(PH1,P
H3,PH5,PH7,PH9)は直接にNAND回路
1211−1215へ入力される。したがって、NAN
D回路1211−1215への入力の一方(PH2,P
H4,PH6,PH8,PH10)と他方(PH1,P
H3,PH5,PH7,PH9)とではパスの負荷容量
が異なる。このため、NAND回路1211−1215
への入力の一方と他方との間で遅延時間の差が生じる。
その結果、シリアルクロック信号CLKOUTのデュー
ティがくずれてしまう。
300では、NAND回路1211−1215への入力
の一方(NI2,NI4,NI6,NI8,NI10)
と他方(NI1,NI3,NI5,NI7,NI9)と
でパスの負荷容量は同じである。これは、図29に示し
たように、NAND回路1211−1215への入力の
一方(NI2,NI4,NI6,NI8,NI10)も
他方(NI1,NI3,NI5,NI7,NI9)もと
もにセレクタ1321−1330を介してNAND回路
1211−1215へ入力されるためである。したがっ
て、NAND回路1211−1215への入力の一方
(NI2,NI4,NI6,NI8,NI10)と他方
(NI1,NI3,NI5,NI7,NI9)との間で
の遅延時間の差をなくすことができる。これにより、デ
ューティ50:50のシリアルクロック信号CLKOU
Tを得ることができる。
/2の場合について説明したが、これ以外の位相差、分
周比の場合であってもクロック信号PH2,PH4,P
H6,PH8,PH10と相補関係にあるクロック信号
が存在すれば同様に適用することができる。
ック信号発生回路では、第1の選択手段からの第2の多
相クロック信号の位相差がそのまま第3の多相クロック
信号の位相差となる。すなわち、第3の多相クロック信
号の位相差は第1の選択回路によって決定される。した
がって、第1の選択回路において第1の位相差の倍数を
調整することにより、所望の位相差の第3の多相クロッ
ク信号を得ることができる。このため、オシレータに関
しては何ら調整をする必要がない。
は、第1の多相クロック信号の所定の周波数を分周手段
における分周比倍したものとなる。したがって、分周手
段における分周比を調整することにより、所望の位相差
の第3の多相クロック信号を得ることができる。
み、複数の分周ユニットの各々は、他の分周ユニットが
分周を開始した後に、当該分周ユニットに対応するクロ
ック信号を所定倍に分周する。したがって、第1の選択
手段からの第2の多相クロック信号のうちのある相のク
ロック信号が他の相のクロック信号と同じである場合で
あっても、これらの相のクロック信号に対応する分周ユ
ニットが同時に分周を開始することがない。
信号発生回路の全体構成を示すブロック図である。
端子との接続関係を示す図である。
図である。
クロック信号の波形を示すタイミングチャートである。
である。
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
端子との接続関係を示す図であり、(a)は位相差が4
nsの10相クロック信号を得る場合の接続関係、
(b)は位相差が3nsの10相クロック信号を得る場
合の接続関係を示す。
すブロック図である。
ク信号発生回路の全体構成を示すブロック図である。
ク信号発生回路の全体構成を示すブロック図である。
ロック図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
レクタからのクロック信号との関係を示す図である。
号と当該選択回路から出力されるクロック信号との関係
を示す図である。
ロック図である。
号と当該デコーダから出力される選択信号との関係を示
す図である。
ク信号発生回路の全体構成を示すブロック図である。
動作を説明するためのタイミングチャートである。
ク信号発生回路の全体構成を示すブロック図である。
ロック図である。
レクタの出力との関係を示す図である。
すブロック図である。
すブロック図である。
の動作を説明するためのタイミングチャートである。
Claims (10)
- 【請求項1】 所定の周波数を有しかつ第1の位相差ず
つ位相が異なる第1の多相クロック信号を発生するオシ
レータと、 前記オシレータからの第1の多相クロック信号を受け、
当該第1の多相クロック信号のうち前記第1の位相差の
所定倍の第2の位相差ずつ位相が異なるクロック信号を
第2の多相クロック信号として出力する第1の選択手段
と、 前記選択手段からの第2の多相クロック信号を分周して
第3の多相クロック信号として出力する分周手段とを備
えることを特徴とする多相クロック信号発生回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記分周手段は、前記第1の選択手段からの第2の多相
クロック信号のうちのいずれかの相のクロック信号に各
々が対応する複数の分周ユニットを含み、 前記複数の分周ユニットの各々は、 当該分周ユニットに対応するクロック信号よりも前記第
2の位相差だけ位相が進んだクロック信号に対応する他
の分周ユニットが分周を開始した後に、当該分周ユニッ
トに対応するクロック信号を分周することを特徴とする
多相クロック信号発生回路。 - 【請求項3】 請求項2に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記複数の分周ユニットの各々は、当該分周ユニットに
対応するクロック信号をクロック端子に受ける1または
複数段のフリップフロップと、 前記フリップフロップの最終段の出力を反転して、前記
フリップフロップの初段の入力へ供給する反転手段とを
含み、 前記反転手段は、 当該分周ユニットに対応するクロック信号よりも前記第
2の位相差だけ位相が進んだクロック信号に対応する他
の分周ユニットにおけるフリップフロップの最終段の出
力の変化に応答して活性化されることを特徴とする多相
クロック信号発生回路。 - 【請求項4】 請求項1に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記第1の選択手段は、 外部からの信号に応じて前記第1の位相差の倍数を変え
ることを特徴とする多相クロック信号発生回路。 - 【請求項5】 請求項1に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記分周手段は、 前記第1の選択手段からの第2の多相クロック信号を、
外部からの信号に応じた分周比で分周することを特徴と
する多相クロック信号発生回路。 - 【請求項6】 請求項1に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記分周手段からの第3の多相クロック信号に基づいて
シリアルクロック信号を生成するクロック合成手段をさ
らに備えることを特徴とする多相クロック信号発生回
路。 - 【請求項7】 請求項6に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記クロック合成手段は、 各々が、前記分周手段からの第3の多相クロック信号の
うちの対応するクロック信号と、当該クロック信号と前
記第2の位相差だけ位相が異なるクロック信号の反転信
号とに基づいて、パルス幅が前記第2の位相差に等しく
かつ周期が前記第3の多相クロック信号の周期に等しい
パルス信号を生成する複数の第1の論理回路と、 前記複数の第1の論理回路からの複数のパルス信号を合
成する第2の論理回路とを含むことを特徴とする多相ク
ロック信号発生回路。 - 【請求項8】 請求項7に記載の多相クロック信号発生
回路において、 前記クロック合成手段はさらに、 前記分周手段からの第3の多相クロック信号のうち、前
記複数の第1の論理回路に対応する第1のクロック信号
と、当該クロック信号と前記第2の位相差だけ位相が異
なるクロック信号と相補関係にある第2のクロック信号
とを前記複数の第1の論理回路に供給する第2の選択手
段を含み、 前記複数の第1の論理回路の各々は、 前記第2の選択手段からの第1および第2のクロック信
号に基づいて前記パルス信号を生成することを特徴とす
る多相クロック信号発生回路。 - 【請求項9】 所定の周波数を有しかつ第1の位相差ず
つ位相が異なる第1の多相クロック信号を受け、当該第
1の多相クロック信号のうち前記第1の位相差の所定倍
の第2の位相差ずつ位相が異なるクロック信号を第2の
多相クロック信号として出力することを特徴とする選択
回路。 - 【請求項10】 請求項9に記載の選択回路において、 前記選択回路は、外部からの信号に応じて前記第1の位
相差の倍数を変えることを特徴とする選択回路。
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