JP2003046388A - クロック同期装置 - Google Patents
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract
ることができるクロック同期装置を提供すること。 【解決手段】 外部クロック信号の位相と内部クロック
信号の位相とを比較して該比較結果に応じた信号を出力
する位相検出手段、該位相検出手段の出力信号に応じて
2進コード値を出力する2進コード発生手段、該2進コ
ード発生手段から出力される2進コード値を温度計コー
ド値に変換するコード変換手段、該コード変換手段から
出力される温度計コード値に対応する電圧を出力するデ
ィジタル/アナログ変換手段、及び該ディジタル/アナ
ログ変換手段から出力される電圧に応じて、前記外部ク
ロック信号を利用して前記内部クロック信号を生成して
出力するクロック同期制御手段を備える。
Description
関し、特に、2進加重コード(binary-weightedcode)
を温度計コード(thermometer code)に変換する変換
手段を備えて、レジスタの数を減少させることによって
漏洩電流を減少させることができるクロック同期装置に
関する。
置(遅延同期ループ(DLL)又は位相同期ループ(P
LL))は、ディジタル方式に比べて小さい面積を占
め、広い動作領域を有し、高い精密度と小さいジッタ特
性を有するが、非常に大きいDC電流を消費する欠点が
ある。
式が混在した方式が用いられるが、その方式の1つにデ
ィジタル/アナログ変換器(Digital to Analog Con
verter:DAC)を用いる方法がある。
ド値の位相差に応じたディジタルコード値を生成し、デ
ィジタル/アナログ変換器(DAC)を用いてディジタ
ルコード値に応じたアナログ値(電圧又は電流)を生成
してクロック同期装置(DLL/PLL)を制御する方
法である。
ル/アナログ変換器(thermometercode DAC)を用
いるクロック同期装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
るクロック同期装置は、外部クロック信号ECLKに応
じて内部クロック信号ICLKの位相を検出する位相検
出部1と、位相検出部1の検出信号SFTR、SFTL
に応じて温度計コードTCを出力するレジスタ部2と、
レジスタ部2の出力する温度計コードTCに対応する電
圧VOUTを発生するディジタル/アナログ変換部3
と、ディジタル/アナログ変換部3の出力電圧VOUT
を利用して外部クロック信号ECLKから内部クロック
信号ICLKを生成して出力するクロック同期制御部4
とを備えて構成されている。
出力端子には、一定の出力電圧VOUTを維持するよう
に負荷抵抗(図示せず)を接続する。
回路(DLL)に用いられる場合、電圧制御遅延ライン
(voltage controlled delay line)によって構成さ
れ、位相同期ループ回路(PLL)に用いられる場合、
電圧制御発振器(voltage controlled oscillator)
によって構成される。
が増加すると、レジスタ部2のシフトレジスタ(shift
register)の数は2のべき乗で増加することになって
チップ面積が増加し、これに伴って漏洩電流が増加す
る。
6ビットで構成されている場合、レジスタ部2には64
個のシフトレジスタが必要である。
ディジタル/アナログ変換器(thermometer code D
AC)の代わりに2進加重ディジタル/アナログ変換器
(binary-weighted DAC)を利用することができる
が、その場合グリッチ(glitch)等により線形特性(li
nearity)及び単一特性(monotony)が低下するという
新たな問題が発生する。
ック同期装置に2進加重コードを温度計コードに変換す
る変換手段を装備してレジスタ数を減少させることによ
って、漏洩電流を減少させたクロック同期装置を提供す
ることにある。
期装置は、外部クロック信号の位相と内部クロック信号
の位相とを比較して該比較結果に応じた信号を出力する
位相検出手段、該位相検出手段の出力信号に応じて2進
コード値を出力する2進コード発生手段、該2進コード
発生手段から出力される2進コード値を温度計コード値
に変換するコード変換手段、該コード変換手段から出力
される温度計コード値に対応する電圧を出力するディジ
タル/アナログ変換手段、及び該ディジタル/アナログ
変換手段から出力される電圧に応じて、前記外部クロッ
ク信号を利用して前記内部クロック信号を生成して出力
するクロック同期制御手段を備えていることを特徴とす
る。
施の形態を詳しく説明する。
るクロック同期装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
に係るクロック同期装置は、外部クロック信号ECLK
と内部クロック信号ICLKとの位相を比較してその比
較結果を出力する位相検出部10と、位相検出部10の
出力信号INC、DEC、HOLDに応じて2進コード
値BCを出力する2進コード発生部20と、2進コード
発生部20が出力する2進コード値BCを温度計コード
値TCに変換するコード変換部50と、コード変換部5
0が出力する温度計コード値TCに対応する電圧VOU
Tを出力するディジタル/アナログ変換部30と、ディ
ジタル/アナログ変換部30の出力電圧VOUTに応じ
て外部クロック信号ECLKを使用して内部クロック信
号ICLKを生成して出力するクロック同期制御部40
とを含んで構成されている。
の出力端子には一定の出力電圧VOUTを維持するよう
に負荷抵抗(図示せず)が接続されている。
プ回路(DLL)に用いられる場合、電圧制御遅延ライ
ン(voltage controlled delay line)で構成され、
位相同期ループ回路(PLL)に用いられる場合、電圧
制御発振器(voltage controlled oscillator)で構
成されている。
LKの位相が外部クロック信号ECLKの位相より進ん
でいれば増加命令INCを出力し、内部クロック信号I
CLKの位相が外部クロック信号ECLKの位相より遅
れていれば減少命令DECを出力する。さらに、内部ク
ロック信号ICLKの位相と外部クロック信号ECLK
の位相が同じであれば、ホールド命令HOLDを出力す
る。
ナログ変換部30が用いるビット数に相当する個数のレ
ジスタで構成されているレジスタブロック21と、レジ
スタブロック21のレジスタに貯蔵された値を位相検出
部10の出力信号INC、DEC、HOLDに応じて増
加、減少又は維持するアップ/ダウンカウンター22を
装備している。
ウンター22は、位相検出部10が増加命令INCを出
力する場合、アップカウンターとして動作して現在レジ
スタブロック21のレジスタに記録されている2進コー
ド値を1ビット増加させ、位相検出部10が減少命令D
ECを出力する場合、ダウンカウンターとして動作して
現在レジスタブロック21のレジスタに記録されている
2進コード値を1ビット減少させる。さらに、アップ/
ダウンカウンター22は、位相検出部10がホールド命
令HOLDを出力する場合、動作せず現在レジスタブロ
ック21のレジスタに記録されている2進コード値をそ
のまま維持する。
コード値BCは、コード変換部50により温度計コード
TCに変換される。
路図である。
50は2進コード発生部20のNビットの2進コード値
BCをデコードして2N個の値DCを出力するデコーダ
51と、デコーダ51の出力値を温度計コード値TCに
変換する温度計コード変換部52とを装備している。
N−1:0>をデコードする2N個のNANDゲートN
D0〜NDjから構成されている。ここで、j=2N−
1である。
0〜NDjへの入力信号を表わす0〜Nの数字の上のバ
ー( ̄)は、Nビットの入力値BC<N−1:0>の中
の対応するビットが反転されて入力されることを表わし
ている。即ち、NANDゲートNDi(i=0〜j)へ
の2N個の入力信号は、10進数であるj−iを2進数
で表わした場合に、“1”のビットに対応する入力信号
が反転されて入力され、“0”のビットに対応する入力
信号はそのまま入力される。例えば、NANDゲートN
Djに対してはBC<N−1:0>がそのまま入力さ
れ、NANDゲートND<j−1>に対してはBC0の
反転信号及びBC<N−1:1>が入力される。また、
NANDゲートND<j−2>に対してはBC<1:0
>の反転信号及びBC<N−1:2>が入力される。N
ANDゲートND<j−3>〜ND0に関しても同様で
ある。
−1:0>が入力された場合、2N個のNANDゲート
ND0〜NDjの内、BC<N−1:0>のビットパタ
ーによって表わされる10進数Mよりも1だけ小さい番
号のNANDゲートND<M−1>の出力のみがローレ
ベル、即ち“0”となり、その他のNANDゲートND
i(i≠M−1)の出力レベルはハイ、即ち“1”とな
る。従って、Nビットの入力値BC<N−1:0>のデ
コードが行われることとなる。
1に関して、デコーダ51のNANDゲートNDiの出
力値DCi及びNANDゲートND<i+1>の出力値
DC<i+1>の否定論理積演算を行うNANDゲート
ND1iと、NANDゲートND1iの出力値及び温度
計コード値TC<i+1>の否定論理和演算を行うNO
RゲートNORiと、NORゲートNORiの出力値を
反転させて温度計コード値TCiを出力するインバータ
INViとを備えて構成されている。ここで、j=2N
−1であり、NANDゲートND1jの入力端子の一方
はハイレベルに設定され、NORゲートNORjの入力
端子の一方はローレベルに設定されている。
装置の動作を示すタイミング図であり、2進コード値B
Cが4ビットである場合について示している。ここで、
N=4、j=2N−1=15である。
BC<3:0>の表わす10進数が“0”から“1”ず
つ増加するように、左端の“0000”から右端の“1
111”までビットパターンが変化している状態を示し
ており、TC<15:0>は、BC<3:0>の変化に
応じて温度計コード変換部52から出力される16ビッ
トの温度計コード値TC<15:0>を示している。
ある2進コード値BCが“0011”(図4において矢
印で示されている左から4番目の縦列で表わされるビッ
トパターン)である場合、コード変換部50のデコーダ
51は2進コード値BCをデコードしてデコード値DC
0〜DCjとして“111111111111011
1”を出力する。
は、温度計コード変換部52のNANDゲートND10
〜ND1jの一方の入力端子に入力され、他方の入力端
子には1つ上位のビットのデコード値が入力される。し
たがって、温度計コード変換部52のNANDゲートN
D1j〜ND10の出力値は“00000000000
01100”になる。
DゲートND10〜ND1jの出力値がNORゲートN
OR0〜NORjの一方の入力端子に入力され、他方の
入力端子には1つ上位のビットの温度計コード出力値が
入力され、インバータINV0〜INVjにより反転さ
れて“000000000001111”である温度計
コード値TC<15:0>が出力される(図4参照)。
ード変換方法に比べて短時間でコード変換を行うことが
できる。
ード値TCは、ディジタル/アナログ変換部30に入力
され、温度計コード値TCに対応する電圧VOUTが生
成される。そして、クロック同期制御部40は、電圧V
OUTに応じて外部クロックECLKを使用して、内部
クロックICLKを生成する。
実施の形態を基に説明したが、上記した実施の形態は、
例示を目的として開示されたものであり、当業者であれ
ば、本発明に係る技術的思想の範囲内において、種々の
改良、変更、付加等が可能であり、このような改良、変
更等も、本発明の技術的範囲に属することは言うまでも
ない。
期装置は、2進コードを温度計コードに変換する手段に
よってクロック同期装置を制御することができ、レジス
タの数を減少させることができることから、漏洩電流及
びチップ面積を減少させることができる効果を奏する。
を示すブロック図である。
の概略構成を示すブロック図である。
部の回路図である。
ン結果を表わすタイミング図である。
ト NOR0〜NORj NORゲート INV0〜INVj インバータ
Claims (6)
- 【請求項1】 外部クロック信号の位相と内部クロック
信号の位相とを比較して該比較結果に応じた信号を出力
する位相検出手段、 該位相検出手段の出力信号に応じて2進コード値を出力
する2進コード発生手段、 該2進コード発生手段から出力される2進コード値を温
度計コード値に変換するコード変換手段、 該コード変換手段から出力される温度計コード値に対応
する電圧を出力するディジタル/アナログ変換手段、及
び該ディジタル/アナログ変換手段から出力される電圧
に応じて、前記外部クロック信号を利用して前記内部ク
ロック信号を生成して出力するクロック同期制御手段を
備えていることを特徴とするクロック同期装置。 - 【請求項2】 前記2進コード発生手段は、 前記ディジタル/アナログ変換手段が使用するビット数
に対応する個数のレジスタを装備しているレジスタブロ
ック、及び該レジスタブロックのレジスタに記録されて
いる値を、前記位相検出手段の出力信号に従って増加、
減少又は維持するアップ/ダウンカウンターを備えてい
ることを特徴とする請求項1に記載のクロック同期装
置。 - 【請求項3】 前記位相検出手段は、 前記内部クロック信号の位相が前記外部クロック信号の
位相よりも進んでいる場合、前記2進コード発生手段の
前記アップ/ダウンカウンターがアップカウンターとし
て動作して前記レジスタブロックの前記レジスタに記録
されている2進コード値を1だけ増加させるための増加
命令を出力し、 前記内部クロック信号の位相が前記外部クロック信号の
位相よりも遅れている場合、前記2進コード発生手段の
前記アップ/ダウンカウンターがダウンカウンターとし
て動作して前記レジスタブロックの前記レジスタに記録
されている2進コード値を1だけ減少させるための減少
命令を出力し、 前記内部クロック信号の位相と前記外部クロック信号の
位相が同じである場合、前記2進コード発生手段の前記
アップ/ダウンカウンターが動作せず前記レジスタブロ
ックの前記レジスタに記録されている2進コード値を維
持させるためのホールド命令を出力することを特徴とす
る請求項2に記載のクロック同期装置。 - 【請求項4】 前記コード変換手段は前記2進コード発
生手段から出力されるNビットの前記2進コード値をデ
コードして2N個の値を出力するデコーダ、及び該デコ
ーダの出力値を前記温度計コード値に変換する温度計コ
ード変換手段を備えていることを特徴とする請求項1に
記載のクロック同期装置。 - 【請求項5】 前記温度計コード変換手段は、 前記デコーダの出力値がそれぞれ一方の入力端子に入力
され、他方の入力端子には前記一方の入力端子に入力さ
れる前記デコーダの出力値よりも1ビット上位のデコー
ダの出力値が入力され、これらの入力される値の否定論
理積演算を行う複数のNANDゲート、 これらNANDゲートの出力値がそれぞれ一方の入力端
子に入力され、他方の入力端子には対応する前記温度計
コード値よりも1ビット上位の温度計コード値が入力さ
れ、これらの入力される値の否定論理和演算を行う複数
のNORゲート、及び複数の前記NORゲートの出力値
を反転させ、前記温度計コード値を出力する複数のイン
バータを備えていることを特徴とする請求項4に記載の
クロック同期装置。 - 【請求項6】 前記クロック同期制御手段は、 遅延同期ループ回路(DLL)に用いられる場合、電圧
制御遅延ラインによって構成され、位相同期ループ回路
(PLL)に用いられる場合、電圧制御発振器によって
構成されることを特徴とする請求項1に記載のクロック
同期装置。
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