JP2004030339A - Clock distribution circuit - Google Patents

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JP2004030339A
JP2004030339A JP2002186945A JP2002186945A JP2004030339A JP 2004030339 A JP2004030339 A JP 2004030339A JP 2002186945 A JP2002186945 A JP 2002186945A JP 2002186945 A JP2002186945 A JP 2002186945A JP 2004030339 A JP2004030339 A JP 2004030339A
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Japan
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clock
data transmission
transmission line
input
circuit
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JP2002186945A
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Inventor
Riichi Yoshino
吉野 利一
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NEC Tohoku Corp
Original Assignee
NEC Tohoku Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To distribute a clock to a circuit which performs two-way data transmission through a data transmission line without being restricted by the length and transmission frequency of the data transmission line in . <P>SOLUTION: A clock transmission line 41 for transmitting the clock to data transmission circuits 1 and 2 has the same characteristic as that of the data transmission line 3, one end of the clock transmission line 41 is connected to an input-output port P1 of a clock transmission control part 42, and the other end is connected to an input-output port P2 of the clock transmission control part 42 via a clock input port 15 of the data transmission circuit 1 and a clock input port 25 of the data transmission circuit 2. The length of the clock transmission line between the clock input ports 15 and 25 is set in the same length as that of the data transmission line 3. The clock transmission control part 42 transmits the clock to the clock transmission line 41 so as to transmit the clock in the same direction as a data transmission direction shown by a transmission direction control signal Sc and makes the clock returning from the clock transmission line input to a termination resistor 43 with the same value as that of a characteristic impedance of the data transmission line. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ伝送線を介して接続されデータの伝送方向を示す伝送方向制御信号に応じて双方向のデータ伝送を行う回路へクロックを分配するクロック分配回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ伝送線を介して互いに双方向にデータ伝送を行う回路の伝送タイミングをとるために、これらデータ伝送回路へクロックを分配するクロック分配回路を設けている。
【0003】
図4は従来のクロック分配回路の一例を示す回路構成図である。
【0004】
ここで、データ伝送回路1,2は、例えば装置のユニット内に設けられる回路であり、配線長Ldのデータ伝送線3を介して互いに接続されて、クロック分配回路5から供給されるクロックCLK1,CLK2および外部から供給される伝送方向制御信号Scに基づき一方の回路から他方の回路へ向けて双方向にデータ伝送を行う。
【0005】
データ伝送回路1,2は、データの伝送方向を示す伝送方向制御信号Scに応じて送信動作を行う送信部11,21と、データの伝送方向を示す伝送方向制御信号Scに応じて受信動作を行う受信部12,22と、クロック分配回路5から供給されるクロックCLK1,CLK2に応じてデータを取り込んで保持出力するフリップフロップ回路13,14および23,24とを有している。
【0006】
クロック分配回路5は、外部から入力されるクロックCLKを2分岐する分岐部51と、2分岐された一方のクロックをデータ伝送回路1のクロック入力端15へ伝送するクロック伝送線52と、2分岐された他方のクロックをデータ伝送回路2のクロック入力端25へ伝送するクロック伝送線53とを有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した従来例では、近年の高速データ伝送に伴うクロックの高速化により、クロック周期に対するデータ伝送線での配線遅延時間を無視することができなくなってきた。
【0008】
データ伝送線での配線遅延時間がクロックの周期と比較して十分に短かい場合(例えば1/100以下)は、データ伝送を支障なく行うことができるが、クロック周波数が高くなるにつれて、データ伝送回路においてデータを確実に受信できなくなってきた。
【0009】
図5は従来のクロック分配回路を用いた場合の伝送データとクロックとの位相関係の一例を示すタイミングチャートである。
【0010】
ここでは、データ伝送回路1からデータ伝送回路2へデータを伝送する場合について説明する。なお、データ伝送回路2からデータ伝送回路1へデータを伝送する場合も同様であるので、説明は省略する。
【0011】
まず、データの伝送方向を示す伝送方向制御信号Scがデータ伝送回路1,2の送信部11,21および受信部12,22へ供給されることにより、データ伝送回路1からデータ伝送回路2へのデータ伝送が可能となる。
【0012】
また、クロック分配回路5のクロック伝送線52を介してデータ伝送回路1のクロック入力端15へクロックCLK1が供給されると共に(図5(a))、クロック伝送線53を介してデータ伝送回路2のクロック入力端25へクロックCLK2が供給される(図5(d))。ここで、クロック伝送線52と53との線長差により、CLK2はCLK1よりも遅延時間tskewだけ遅延して供給される。
【0013】
データ伝送回路1のフリップフロップ回路13は、クロックCLK1の立ち上がりタイミングでデータDATA1を取り込み、保持したデータを次のクロックCLK1の立ち上がりまで保持して送信部11へ出力する。ここで、回路素子による遅延が生じるために、CLK1の立ち上がりタイミングよりも素子遅延時間td1だけ遅延してデータがデータ伝送線3へ出力される(図5(b))。
【0014】
データ伝送回路1から送出されたデータは、配線長Ldのデータ伝送線3により更に配線遅延時間(tdLd)だけ遅れてデータ伝送回路2へ入力する(図5(c))。
【0015】
そして、データ伝送回路2は、クロックCLK2の立ち上がりタイミングによりデータ伝送線からデータを取り込む。
【0016】
このような遅延が生じる場合、データ伝送回路2のデータ受信可能条件は、データ伝送回路2のホールド時間をthold、セットアップ時間をtsetup、クロックの周期をTとすると、
td1+tdLd−tskew≧thold
T−(td1+tdLd+tskew)≧tsetup となる。
【0017】
仮にtd1≒0、tskew≒0、の場合でも、
tdLd≧thold
T−tdLd≧tsetup となり、データ伝送線3での配線遅延時間tdLdや伝送周波数によって制限を受けるという問題点を有している。
【0018】
本発明の目的は、高速双方向データ伝送においてデータ伝送線の配線長や伝送周波数に制限されないクロック分配回路を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明のクロック分配回路は、データ伝送線を介して接続されデータの伝送方向を示す伝送方向制御信号に応じて双方向のデータ伝送を行う第1のデータ伝送回路および第2のデータ伝送回路へクロックを分配するクロック分配回路において、前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端および前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端へクロックを伝送するクロック伝送線と、前記伝送方向制御信号に応じて前記クロック伝送線へクロックを送出するクロック送出制御手段とを有している。
【0020】
上記構成において、前記クロック伝送線は、前記データ伝送線と同一特性であり、前記クロック送出制御手段の出力端から前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端と前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端とを経由して前記クロック送出制御手段へ戻るように配線されると共に、前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端と前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端との間の前記クロック伝送線の配線長が前記データ伝送線の配線長と同じに設定されている。
【0021】
また、前記クロック送出制御手段は、前記伝送方向制御信号が示すデータの伝送方向と同じ方向にクロックが伝送するように前記クロック伝送線へクロックを送出すると共に、前記クロック伝送線から戻ってきたクロックを前記データ伝送線の特性インピーダンスと同一値の終端抵抗に入力する。
【0022】
更に前記クロック送出制御手段は、分配するクロックが入力するクロック入力端と、前記クロック伝送線の一方端に接続される第1の入出力端と、前記クロック伝送線の他方端に接続される第2の入出力端と、前記データ伝送線の特性インピーダンスと同一値の終端抵抗と、前記伝送方向制御信号に応じて動作して前記第1の入出力端および第2の入出力端を前記クロック入力端または前記終端抵抗に接続するスイッチとを有し、前記伝送方向制御信号が示すデータの伝送方向と同じ方向にクロックを伝送できるように前記第1の入出力端もしくは前記第2の入出力端と前記クロック入力端とを前記スイッチにより接続させると共に、前記クロック伝送線からクロックが戻ってくる前記第1の入出力端もしくは前記第2の入出力端と前記終端抵抗とを前記スイッチにより接続させる。
【0023】
なお、前記スイッチが半導体素子で構成されていてもよいし、電磁リレーで構成されていてもよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【0025】
図1は本発明の一実施形態を示す回路構成図であり、データ伝送線3を介して互いに双方向のデータ伝送を行うデータ伝送回路1,2へクロックを分配するクロック分配回路4を示している。
【0026】
ここで、データ伝送回路1,2は、配線長Ldのデータ伝送線3を介して接続されており、クロック分配回路4から供給されるクロックCLK1,CLK2および外部から供給される伝送方向制御信号Scに応じて一方の回路から他方の回路へ向けてデータを伝送する。
【0027】
また、データ伝送回路1,2は、図4に示したものと同様に、データの伝送方向を示す伝送方向制御信号Scに応じて送信動作を行う送信部11,21と、データの伝送方向を示す伝送方向制御信号Scに応じて受信動作を行う受信部12,22と、クロック分配回路4から供給されるクロックCLK1,CLK2に応じてデータを取り込んで保持出力するフリップフロップ回路13,14,23,24と、クロック入力端15,25とを有している。
【0028】
本発明のクロック分配回路4は、データ伝送回路1,2へクロックを伝送するクロック伝送線41と、伝送方向制御信号Scに応じてクロック伝送線41へクロックを送出するクロック送出制御部42と、クロック伝送線41を無反射で終端するための終端抵抗43と、外部から供給されるクロックCLKを所定レベルに増幅するクロックドライバー44とを有している。
【0029】
ここで、クロック伝送線41は、データ伝送回路1,2間に接続されるデータ伝送線3と同一特性であり、終端抵抗43の抵抗値はデータ伝送線3の特性インピーダンスと同一である。
【0030】
また、クロック伝送線41の一方端はクロック送出制御部42の入出力端P1に接続され、データ伝送回路1のクロック入力端15とデータ伝送回路2のクロック入力端25とを経由して、他方端はクロック送出制御部42の入出力端P2に接続されている。
【0031】
更に、データ伝送回路1のクロック入力端15からデータ伝送回路2のクロック入力端25に至るクロック伝送線41の配線長Lcは、データ伝送線3の配線長Ldと同じ(Lc=Ld)に設定している。
【0032】
クロック送出制御部42は、クロックドライバー44の出力するクロックCLK0が入力するクロック入力端P0と、クロック伝送線41に接続される入出力端P1,P2と、終端抵抗43に接続される終端端子P3と、伝送方向制御信号Scに応じて動作して入出力端P1,P2とクロック入力端P0、終端端子P3とを接続するスイッチとを有している。
【0033】
そして、伝送方向制御信号Scに応じてスイッチが動作することにより、入力端P0に入力するクロックCLK0を入出力端P1または入出力端P2のいずれか一方からクロック伝送線41へ送出すると共に、入出力端P1または入出力端P2のいずれか一方に戻ってきたクロックを終端端子P3を介して終端抵抗43へ入力する。
【0034】
いま、伝送方向制御信号Scが、データ伝送回路1からデータ伝送回路2へデータを伝送するように指示している場合は、入出力端P1からクロック伝送線41へクロックを送出し、実線で示した方向にクロックを供給する。また、データ伝送回路2からデータ伝送回路1へデータを伝送するように指示している場合は、入出力端P2からクロック伝送線41へクロックを送出し、破線で示した方向にクロックを供給する。
【0035】
次に動作を説明する。
【0036】
ここでは、データ伝送回路1からデータ伝送回路2へデータを伝送する場合について説明する。なお、データ伝送回路2からデータ伝送回路1へデータを伝送する場合も同様であるので、説明は省略する。
【0037】
図2は伝送データとクロックとの位相関係の一例を示すタイミングチャートである。
【0038】
まず、伝送方向制御信号Scがデータ伝送回路1,2の送信部11,21および受信部12,22へ供給されることにより、データ伝送回路1からデータ伝送回路2へのデータ伝送が可能となる。
【0039】
また、クロック分配回路4のクロック送出制御部42は、伝送方向制御信号Scに応じてスイッチを動作させることにより、クロック入力端P0に入力するクロックCLK0を入出力端P1からクロック伝送線41へ送出すると共に、入出力端P2に戻ってきたクロックを終端端子P3を介して終端抵抗43へ入力する。
【0040】
入出力端P1からクロック伝送線41へ送出されたクロックは、データ伝送回路1のクロック入力端15においてクロックCLK1としてデータ伝送回路1へ供給された後(図2(a))、データ伝送回路2のクロック入力端25までの配線長Lc(Lc=Ld)を伝送し、クロックCLK1よりも配線長Ldによる遅延時間tdLdだけ遅れてクロックCLK2としてデータ伝送回路2へ供給される(図2(d))。
【0041】
その後、クロックはクロック伝送線41を介して入出力端P2へ戻り、終端端子P3を介して終端抵抗43へ入力する。この終端抵抗43はクロック伝送線41の特性インピーダンス、すなわちデータ伝送線3の特性インピーダンスに等しいので、反射波による波形歪が発生することなくクロックをデータ伝送回路1,2へ供給できる。
【0042】
一方、データ伝送回路1のフリップフロップ回路13は、クロックCLK1の立ち上がりタイミングでデータDATA1を取り込み、保持したデータを次のクロックCLK1の立ち上がりまで送信部11へ出力する。
【0043】
ここで、回路素子による遅延が生じるために、CLK1の立ち上がりタイミングよりも素子遅延時間td1だけ遅延してデータがデータ伝送線へ出力される(図2(b))。
【0044】
データ伝送回路1から送出されたデータは、配線長Ldのデータ伝送線3により更に配線遅延時間(tdLd)だけ遅れてデータ伝送回路2へ入力する(図2(c))。すなわち、CLK1の立ち上がり時点よりもtd1+tdLdだけ遅れてデータがデータ伝送回路2へ入力する。
【0045】
そして、データ伝送回路2は、クロックCLK2の立ち上がりタイミングでデータ伝送線からデータを取り込む。ここで、データ伝送回路1のクロック入力端15からデータ伝送回路2のクロック入力端25に至るクロック伝送線41の配線長Lcをデータ伝送線3の配線長Ldと同じに設定しているので、クロックCLK2はクロックCLK1よりも配線遅延時間tdLdだけ遅れている。このため、データ伝送回路1でのデータ出力時のクロックおよびデータの位相関係が、そのままデータ伝送回路2でのデータ入力時のクロックおよびデータの位相関係になっている。
【0046】
従って、データ伝送回路2のデータ受信可能条件は、データ伝送回路2のホールド時間をthold、セットアップ時間をtsetup、クロックの周期をTとすると、
td1 >thold
T−td1>tsetup であればよく、従来のようにデータ伝送線での配線遅延時間や伝送周波数によって制限を受けることはない。
【0047】
図3は、クロック送出制御部42の他の実施例を示す回路構成図であり、伝送方向制御信号Scに応じて動作するスイッチとして半導体素子を使用した場合の一例を示している。
【0048】
ここでは、4個のFET(電界効果トランジスタ)と、伝送方向制御信号Scを極性反転して2個のFETのゲートに印加するインバータと、伝送方向制御信号Scを2個のFETのゲートに印加するドライバとで構成している。
【0049】
このように、方向制御信号Scに応じて動作するスイッチとして、半導体素子を使用しても、あるいは電磁リレーを使用しても同様に動作させることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、データ伝送線を介して接続されデータの伝送方向を示す伝送方向制御信号に応じて双方向のデータ伝送を行う回路へクロックを分配するクロック分配回路において、データ伝送回路へクロックを供給するクロック伝送線はデータ伝送線と同一特性のものを使用し、このクロック伝送線に送出されたクロックが一方のデータ伝送回路から他方のデータ伝送回路を経由して終端抵抗で終端されるようにすると共に、データ伝送回路間のクロック伝送線の配線長をデータ伝送線の配線長と同一とし、伝送方向制御信号が示すデータの伝送方向とクロックの伝送方向とが同一になるように制御することにより、送信側のデータ伝送回路でのクロックとデータとの位相関係をそのまま受信側のデータ伝送回路に入力させることができるので、データ伝送線の配線長や伝送周波数に制限されることなく高速の双方向データ伝送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す回路構成図である。
【図2】図2は伝送データとクロックとの位相関係の一例を示すタイミングチャートである。
【図3】図1に示したクロック送出制御部42の他の実施例を示す回路構成図である。
【図4】従来例を示す回路構成図である。
【図5】従来例の伝送データとクロックとの位相関係の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1,2  データ伝送回路
3  データ伝送線
4  クロック分配回路
41  クロック伝送線
42  クロック送出制御部
43  終端抵抗
CLK  クロック
DATA  データ
Sc  伝送方向制御信号
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock distribution circuit that distributes a clock to a circuit that performs bidirectional data transmission in accordance with a transmission direction control signal that is connected via a data transmission line and indicates a data transmission direction.
[0002]
[Prior art]
A clock distribution circuit for distributing a clock to these data transmission circuits is provided in order to set the transmission timing of circuits that perform bidirectional data transmission via the data transmission lines.
[0003]
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional clock distribution circuit.
[0004]
Here, the data transmission circuits 1 and 2 are circuits provided in, for example, a unit of the apparatus, and are connected to each other via a data transmission line 3 having a wiring length Ld, and clocks CLK1 and CLK1 supplied from the clock distribution circuit 5 are provided. Data is bidirectionally transmitted from one circuit to the other circuit based on CLK2 and a transmission direction control signal Sc supplied from the outside.
[0005]
The data transmission circuits 1 and 2 perform transmission operations according to a transmission direction control signal Sc indicating a data transmission direction, and receive operations according to a transmission direction control signal Sc indicating a data transmission direction. Receiving units 12 and 22 and flip-flop circuits 13, 14 and 23 and 24 which take in data according to the clocks CLK 1 and CLK 2 supplied from the clock distribution circuit 5 and hold and output the data.
[0006]
The clock distribution circuit 5 includes a branch unit 51 that branches the clock CLK input from the outside into two, a clock transmission line 52 that transmits one of the two branched clocks to the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1, and a two-branch And a clock transmission line 53 for transmitting the other clock signal to the clock input terminal 25 of the data transmission circuit 2.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, the clock delay associated with the recent high-speed data transmission has made it impossible to ignore the wiring delay time on the data transmission line with respect to the clock cycle.
[0008]
If the wiring delay time on the data transmission line is sufficiently shorter than the clock cycle (for example, 1/100 or less), the data transmission can be performed without any trouble. However, as the clock frequency increases, the data transmission time increases. Data cannot be reliably received in circuits.
[0009]
FIG. 5 is a timing chart showing an example of a phase relationship between transmission data and a clock when a conventional clock distribution circuit is used.
[0010]
Here, a case where data is transmitted from the data transmission circuit 1 to the data transmission circuit 2 will be described. Note that the same applies to the case where data is transmitted from the data transmission circuit 2 to the data transmission circuit 1, and a description thereof will be omitted.
[0011]
First, the transmission direction control signal Sc indicating the data transmission direction is supplied to the transmission units 11 and 21 and the reception units 12 and 22 of the data transmission circuits 1 and 2 so that the data transmission circuit 1 transmits the data to the data transmission circuit 2. Data transmission becomes possible.
[0012]
The clock CLK1 is supplied to the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1 via the clock transmission line 52 of the clock distribution circuit 5 (FIG. 5A), and the data transmission circuit 2 is transmitted via the clock transmission line 53. Is supplied to the clock input terminal 25 (FIG. 5D). Here, due to the line length difference between the clock transmission lines 52 and 53, CLK2 is supplied after being delayed by a delay time tskw from CLK1.
[0013]
The flip-flop circuit 13 of the data transmission circuit 1 captures the data DATA1 at the rising timing of the clock CLK1, holds the held data until the next rising of the clock CLK1, and outputs the held data to the transmission unit 11. Here, since a delay is caused by the circuit element, data is output to the data transmission line 3 with a delay of the element delay time td1 from the rising timing of CLK1 (FIG. 5B).
[0014]
The data transmitted from the data transmission circuit 1 is input to the data transmission circuit 2 via the data transmission line 3 having the wiring length Ld with a further delay of the wiring delay time (tdLd) (FIG. 5C).
[0015]
Then, the data transmission circuit 2 takes in data from the data transmission line at the rising timing of the clock CLK2.
[0016]
In the case where such a delay occurs, the data receivable condition of the data transmission circuit 2 is as follows, assuming that the hold time of the data transmission circuit 2 is thold, the setup time is tsetup, and the clock cycle is T.
td1 + tdLd-tskey ≧ thold
T− (td1 + tdLd + tskew) ≧ tsetup
[0017]
Even if td1 ≒ 0 and tskew ≒ 0,
tdLd ≧ thold
T-tdLd ≧ tsetup, and there is a problem that the data transmission line 3 is limited by the wiring delay time tdLd and the transmission frequency.
[0018]
An object of the present invention is to provide a clock distribution circuit that is not limited by the length of a data transmission line or the transmission frequency in high-speed bidirectional data transmission.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The clock distribution circuit according to the present invention is connected to a first data transmission circuit and a second data transmission circuit that are connected via a data transmission line and perform bidirectional data transmission according to a transmission direction control signal indicating a data transmission direction. In a clock distribution circuit for distributing a clock, a clock transmission line for transmitting a clock to a clock input terminal of the first data transmission circuit and a clock input terminal of the second data transmission circuit; Clock transmission control means for transmitting a clock to the clock transmission line.
[0020]
In the above configuration, the clock transmission line has the same characteristics as the data transmission line, and a clock input terminal of the first data transmission circuit and a clock of the second data transmission circuit are connected from an output terminal of the clock transmission control means. The clock is wired so as to return to the clock transmission control means via the input terminal and the clock between the clock input terminal of the first data transmission circuit and the clock input terminal of the second data transmission circuit. The length of the transmission line is set to be the same as the length of the data transmission line.
[0021]
Further, the clock transmission control means transmits a clock to the clock transmission line so that the clock is transmitted in the same direction as the data transmission direction indicated by the transmission direction control signal, and transmits the clock returned from the clock transmission line. To a terminating resistor having the same value as the characteristic impedance of the data transmission line.
[0022]
Further, the clock transmission control means includes a clock input terminal to which a clock to be distributed is input, a first input / output terminal connected to one end of the clock transmission line, and a second input / output terminal connected to the other end of the clock transmission line. 2, a terminating resistor having the same value as the characteristic impedance of the data transmission line, and operating in response to the transmission direction control signal to set the first and second input / output terminals to the clock. A switch connected to an input terminal or the terminating resistor, the first input / output terminal or the second input / output terminal so that a clock can be transmitted in the same direction as the data transmission direction indicated by the transmission direction control signal. Terminal and the clock input terminal are connected by the switch, and the first input / output terminal or the second input / output terminal from which the clock returns from the clock transmission line and the terminal Anti city is connected by the switch.
[0023]
Note that the switch may be formed of a semiconductor element or may be formed of an electromagnetic relay.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and shows a clock distribution circuit 4 that distributes a clock to data transmission circuits 1 and 2 that perform bidirectional data transmission via a data transmission line 3. I have.
[0026]
Here, the data transmission circuits 1 and 2 are connected via the data transmission line 3 having a wiring length Ld, and the clocks CLK1 and CLK2 supplied from the clock distribution circuit 4 and the transmission direction control signal Sc supplied from the outside. , Data is transmitted from one circuit to the other circuit.
[0027]
Also, the data transmission circuits 1 and 2 include transmission units 11 and 21 that perform a transmission operation in accordance with a transmission direction control signal Sc indicating a data transmission direction, as in FIG. The receiving units 12 and 22 perform a receiving operation in accordance with the transmission direction control signal Sc shown in the figure, and the flip-flop circuits 13, 14 and 23 fetch and hold and output data in accordance with the clocks CLK 1 and CLK 2 supplied from the clock distribution circuit 4. , 24 and clock input terminals 15, 25.
[0028]
The clock distribution circuit 4 of the present invention includes: a clock transmission line 41 for transmitting a clock to the data transmission circuits 1 and 2; a clock transmission control unit 42 for transmitting a clock to the clock transmission line 41 according to a transmission direction control signal Sc; It has a terminating resistor 43 for terminating the clock transmission line 41 without reflection, and a clock driver 44 for amplifying a clock CLK supplied from the outside to a predetermined level.
[0029]
Here, the clock transmission line 41 has the same characteristics as the data transmission line 3 connected between the data transmission circuits 1 and 2, and the resistance value of the terminating resistor 43 is the same as the characteristic impedance of the data transmission line 3.
[0030]
One end of the clock transmission line 41 is connected to the input / output terminal P1 of the clock transmission control unit 42, and is connected to the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1 and the clock input terminal 25 of the data transmission circuit 2 while the other end. The terminal is connected to the input / output terminal P2 of the clock transmission control unit 42.
[0031]
Further, the wiring length Lc of the clock transmission line 41 from the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1 to the clock input terminal 25 of the data transmission circuit 2 is set to be the same as the wiring length Ld of the data transmission line 3 (Lc = Ld). are doing.
[0032]
The clock transmission control unit 42 includes a clock input terminal P0 to which the clock CLK0 output from the clock driver 44 is input, input / output terminals P1 and P2 connected to the clock transmission line 41, and a termination terminal P3 connected to the termination resistor 43. And a switch that operates according to the transmission direction control signal Sc to connect the input / output terminals P1 and P2 to the clock input terminal P0 and the terminal terminal P3.
[0033]
When the switch operates in response to the transmission direction control signal Sc, the clock CLK0 input to the input terminal P0 is transmitted to the clock transmission line 41 from one of the input / output terminal P1 and the input / output terminal P2, and the clock CLK0 is input to the input terminal P2. The clock returned to either the output terminal P1 or the input / output terminal P2 is input to the termination resistor 43 via the termination terminal P3.
[0034]
If the transmission direction control signal Sc indicates that data is to be transmitted from the data transmission circuit 1 to the data transmission circuit 2, a clock is transmitted from the input / output terminal P1 to the clock transmission line 41 and is indicated by a solid line. Clock in the direction indicated. When the data transmission circuit 2 is instructed to transmit data to the data transmission circuit 1, a clock is transmitted from the input / output terminal P2 to the clock transmission line 41, and the clock is supplied in the direction indicated by the broken line. .
[0035]
Next, the operation will be described.
[0036]
Here, a case where data is transmitted from the data transmission circuit 1 to the data transmission circuit 2 will be described. Note that the same applies to the case where data is transmitted from the data transmission circuit 2 to the data transmission circuit 1, and a description thereof will be omitted.
[0037]
FIG. 2 is a timing chart showing an example of a phase relationship between transmission data and a clock.
[0038]
First, the transmission direction control signal Sc is supplied to the transmission units 11 and 21 and the reception units 12 and 22 of the data transmission circuits 1 and 2, so that data transmission from the data transmission circuit 1 to the data transmission circuit 2 becomes possible. .
[0039]
The clock transmission control unit 42 of the clock distribution circuit 4 operates the switch in response to the transmission direction control signal Sc to transmit the clock CLK0 input to the clock input terminal P0 from the input / output terminal P1 to the clock transmission line 41. At the same time, the clock returned to the input / output terminal P2 is input to the termination resistor 43 via the termination terminal P3.
[0040]
The clock transmitted from the input / output terminal P1 to the clock transmission line 41 is supplied to the data transmission circuit 1 as the clock CLK1 at the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1 (FIG. 2A). Of the wiring length Lc (Lc = Ld) to the clock input terminal 25, and is supplied to the data transmission circuit 2 as the clock CLK2 with a delay of the delay time tdLd due to the wiring length Ld from the clock CLK1 (FIG. 2D). ).
[0041]
Thereafter, the clock returns to the input / output terminal P2 via the clock transmission line 41, and is input to the termination resistor 43 via the termination terminal P3. Since the terminating resistor 43 is equal to the characteristic impedance of the clock transmission line 41, that is, the characteristic impedance of the data transmission line 3, it is possible to supply a clock to the data transmission circuits 1 and 2 without generating a waveform distortion due to a reflected wave.
[0042]
On the other hand, the flip-flop circuit 13 of the data transmission circuit 1 captures the data DATA1 at the rising timing of the clock CLK1, and outputs the held data to the transmission unit 11 until the next rising of the clock CLK1.
[0043]
Here, since a delay is caused by the circuit element, data is output to the data transmission line with a delay of the element delay time td1 from the rising timing of CLK1 (FIG. 2B).
[0044]
The data transmitted from the data transmission circuit 1 is input to the data transmission circuit 2 via the data transmission line 3 having the wiring length Ld, with a further delay of the wiring delay time (tdLd) (FIG. 2C). That is, data is input to the data transmission circuit 2 with a delay of td1 + tdLd from the rising point of CLK1.
[0045]
Then, the data transmission circuit 2 takes in data from the data transmission line at the rising timing of the clock CLK2. Here, the wiring length Lc of the clock transmission line 41 from the clock input terminal 15 of the data transmission circuit 1 to the clock input terminal 25 of the data transmission circuit 2 is set to be the same as the wiring length Ld of the data transmission line 3. The clock CLK2 lags behind the clock CLK1 by the wiring delay time tdLd. Therefore, the phase relationship between the clock and the data when the data transmission circuit 1 outputs the data is the same as the phase relationship between the clock and the data when the data transmission circuit 2 inputs the data.
[0046]
Therefore, the data receivable condition of the data transmission circuit 2 is as follows: when the hold time of the data transmission circuit 2 is “thold”, the setup time is “tsetup”, and the clock cycle is “T”.
td1> thold
It suffices that T-td1> tsetup, and there is no limitation by the wiring delay time and the transmission frequency in the data transmission line as in the related art.
[0047]
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the clock transmission control unit 42, and shows an example in which a semiconductor element is used as a switch that operates according to the transmission direction control signal Sc.
[0048]
Here, four FETs (field effect transistors), an inverter that inverts the polarity of the transmission direction control signal Sc and applies the same to the gates of the two FETs, and an inverter that applies the transmission direction control signal Sc to the gates of the two FETs And the driver to be used.
[0049]
As described above, the switch that operates in response to the direction control signal Sc can be similarly operated by using a semiconductor element or by using an electromagnetic relay.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a clock distribution circuit that is connected via a data transmission line and distributes a clock to a circuit that performs bidirectional data transmission according to a transmission direction control signal indicating a data transmission direction, The clock transmission line that supplies the clock to the data transmission circuit has the same characteristics as the data transmission line, and the clock transmitted to this clock transmission line is terminated from one data transmission circuit via the other data transmission circuit. The length of the clock transmission line between the data transmission circuits should be the same as the length of the data transmission line, and the data transmission direction indicated by the transmission direction control signal should be the same as the clock transmission direction. The phase relationship between the clock and data in the data transmission circuit on the transmission side is directly input to the data transmission circuit on the reception side by controlling It is possible to be realized high-speed bidirectional data transmission without being restricted by the wiring length and the transmission frequency of the data transmission line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart illustrating an example of a phase relationship between transmission data and a clock.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the clock transmission control unit 42 shown in FIG.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a conventional example.
FIG. 5 is a timing chart showing an example of a phase relationship between transmission data and a clock in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1, 2 Data transmission circuit 3 Data transmission line 4 Clock distribution circuit 41 Clock transmission line 42 Clock transmission control unit 43 Termination resistor CLK Clock DATA Data Sc Transmission direction control signal

Claims (7)

データ伝送線を介して接続されデータの伝送方向を示す伝送方向制御信号に応じて双方向のデータ伝送を行う第1のデータ伝送回路および第2のデータ伝送回路へクロックを分配するクロック分配回路において、前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端および前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端へクロックを伝送するクロック伝送線と、前記伝送方向制御信号に応じて前記クロック伝送線へクロックを送出するクロック送出制御手段とを有していることを特徴とするクロック分配回路。A clock distribution circuit that distributes a clock to a first data transmission circuit and a second data transmission circuit that are connected via a data transmission line and perform bidirectional data transmission in accordance with a transmission direction control signal indicating a data transmission direction A clock transmission line for transmitting a clock to a clock input terminal of the first data transmission circuit and a clock input terminal of the second data transmission circuit; and transmitting a clock to the clock transmission line in response to the transmission direction control signal. And a clock transmission control means. 前記クロック伝送線は、前記データ伝送線と同一特性であり、前記クロック送出制御手段の出力端から前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端と前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端とを経由して前記クロック送出制御手段へ戻るように配線されると共に、前記第1のデータ伝送回路のクロック入力端と前記第2のデータ伝送回路のクロック入力端との間の前記クロック伝送線の配線長が前記データ伝送線の配線長と同じに設定されていることを特徴とする請求項1記載のクロック分配回路。The clock transmission line has the same characteristics as the data transmission line, and is connected from the output terminal of the clock transmission control means to the clock input terminal of the first data transmission circuit and the clock input terminal of the second data transmission circuit. And the wiring of the clock transmission line between the clock input terminal of the first data transmission circuit and the clock input terminal of the second data transmission circuit. 2. The clock distribution circuit according to claim 1, wherein the length is set to be equal to the length of the data transmission line. 前記クロック送出制御手段は、前記伝送方向制御信号が示すデータの伝送方向と同じ方向にクロックが伝送するように前記クロック伝送線へクロックを送出すると共に、前記クロック伝送線から戻ってきたクロックを前記データ伝送線の特性インピーダンスと同一値の終端抵抗に入力することを特徴とする請求項2記載のクロック分配回路。The clock transmission control means transmits a clock to the clock transmission line so that the clock transmits in the same direction as the data transmission direction indicated by the transmission direction control signal, and outputs the clock returned from the clock transmission line to the clock transmission line. 3. The clock distribution circuit according to claim 2, wherein the input is made to a termination resistor having the same value as the characteristic impedance of the data transmission line. 前記クロック送出制御手段は、分配するクロックが入力するクロック入力端と、前記クロック伝送線の一方端に接続される第1の入出力端と、前記クロック伝送線の他方端に接続される第2の入出力端と、前記データ伝送線の特性インピーダンスと同一値の終端抵抗と、前記伝送方向制御信号に応じて動作して前記第1の入出力端および第2の入出力端を前記クロック入力端または前記終端抵抗に接続するスイッチとを有していることを特徴とする請求項2記載のクロック分配回路。The clock transmission control means includes a clock input terminal to which a clock to be distributed is input, a first input / output terminal connected to one end of the clock transmission line, and a second input / output terminal connected to the other end of the clock transmission line. And a terminating resistor having the same value as the characteristic impedance of the data transmission line, and operating in response to the transmission direction control signal to connect the first input / output terminal and the second input / output terminal to the clock input terminal. 3. The clock distribution circuit according to claim 2, further comprising a switch connected to an end or the terminating resistor. 前記クロック送出制御手段は、前記伝送方向制御信号が示すデータの伝送方向と同じ方向にクロックを伝送できるように前記第1の入出力端もしくは前記第2の入出力端と前記クロック入力端とを前記スイッチにより接続させると共に、前記クロック伝送線からクロックが戻ってくる前記第1の入出力端もしくは前記第2の入出力端と前記終端抵抗とを前記スイッチにより接続させることを特徴とする請求項4記載のクロック分配回路。The clock transmission control means is configured to connect the first input / output terminal or the second input / output terminal and the clock input terminal so that a clock can be transmitted in the same direction as the data transmission direction indicated by the transmission direction control signal. The terminal is connected by the switch, and the first input / output terminal or the second input / output terminal from which a clock returns from the clock transmission line and the terminating resistor are connected by the switch. 5. The clock distribution circuit according to 4. 前記スイッチが、半導体素子で構成されることを特徴とする請求項4または5記載のクロック分配回路。The clock distribution circuit according to claim 4, wherein the switch is configured by a semiconductor element. 前記スイッチが、電磁リレーで構成されることを特徴とする請求項4または5記載のクロック分配回路。The clock distribution circuit according to claim 4, wherein the switch is configured by an electromagnetic relay.
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