JP2004110490A - Timing control circuit device - Google Patents

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JP2004110490A
JP2004110490A JP2002273011A JP2002273011A JP2004110490A JP 2004110490 A JP2004110490 A JP 2004110490A JP 2002273011 A JP2002273011 A JP 2002273011A JP 2002273011 A JP2002273011 A JP 2002273011A JP 2004110490 A JP2004110490 A JP 2004110490A
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delay
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signal
timing control
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Sukeyuki Miyazaki
宮▲崎▼ 祐行
Hirokazu Aoki
青木 郭和
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Renesas Technology Corp
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Renesas Technology Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of jitter performance affected by manufacturing process dispersion, power source voltage fluctuation, temperature change or input signal jitter in a hierarchical structure having at least two timing control circuits for improving jitter performance of a clock signal generator. <P>SOLUTION: This timing control circuit is composed of at least two hierarchical timing control circuits and at least one conversion circuit. The first hierarchical timing control circuit roughly adjusts a clock phase, and the second hierarchical timing control circuit finely adjusts the clock phase. A delay match circuit outputs a control signal for aligning as identical delay time, unit delay time of a rough delay circuit column provided to the first timing control circuit for rough adjustment and whole delay time of a fine delay circuit column provided to the second timing control circuit for fine adjustment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に係わり、特にクロックの位相同期を高性能かつ低消費電力で実現するタイミング制御回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路装置や回路システムにおいて、クロック信号を生成する装置としては主に、位相同期ループ(PLL)、ディレー・ロックド・ループ(DLL)やシンクロナス・ミラー・ディレー(SMD)が用いられている。
PLLは、1995インターナショナル・ソリッド・ステート・サーキッツ・コンファレンス・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(1995年)第112頁から第113頁(非特許文献1)に述べられているように、出力クロック信号の周波数安定性を示すジッタ性能が100psと高性能である一方で、出力の安定化時間を示すセットリング時間に数10μs程度の比較的長い時間を必要とする。
DLLは、1998インターナショナル・ソリッド・ステート・サーキッツ・コンファレンス・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(1998年)第158頁から第159頁(非特許文献2)で述べられているように、PLLと比較するとデジタル回路で構成されることから設計が簡易化できるが、セットリング時間(あるいはロッキング時間)はクロック100周期程度(100MHz時に1μs)で長めであり、またスキュー性能600psと少し性能が劣る。
SMDは、1997シンポジウム・オン・ブイエルエスアイ・サーキッツ・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ1997年)第109頁から第110ページ(非特許文献3)で述べられているように、デジタル回路の設計容易さと、セットリング時間がクロック2周期(100MHz時に20ns)という高速さを兼ね備えるが、出力クロックバッファと等価なレプリカ回路を用いる必要がありスキュー性能にはレプリカ回路の製造ばらつきが直接影響してしまうという欠点を有する。それぞれの方式が長所、短所を有するので、目的に応じて使い分けがされている。
【0003】
以上のような特徴を持つこれらクロック信号生成装置は、入力クロック信号と出力クロック信号の位相を調整することが一つの目的となっている。その位相誤差であるスキュー性能あるいはジッタ性能が回路性能の目安となる。一般的には、ジッタ性能と消費電力がトレードオフの関係にある。2000シンポジウム・オン・ブイエルエスアイ・サーキッツ・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(2000年)第76頁から第77ページ(非特許文献4)、あるいは特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5等で公開されているように、制御される遅延回路列や発振回路部分をタイミング粗調整用と微調整用に階層化して分離する構造を、前述した種々なクロック信号生成装置に適用すると、消費電力を増加させずにジッタ性能を向上させることができる。
【0004】
デジタル型クロック信号生成装置であるDLLやSMDを例にして、階層化構造によりジッタ性能が向上する仕組みを説明する。階層化構造を持たない場合、例えば100MHzのクロック信号は1周期が10nsであるので、タイミング調整部の遅延回路列は全部で10ns以上の遅延を持つ必要がある。単位遅延回路の遅延時間、あるいは単位遅延時間変化量がジッタに相当するので、これを100psにする場合、単位遅延回路が100段必要となる。これは、面積、消費電力を増加させる。面積と消費電力の観点から単位遅延回路列を10段に限定すると、今度は単位遅延時間が1nsとなりジッタ性能が1nsと悪くなる。そこで階層化構造を考える。粗調用タイミング調整部分では、単位遅延回路の遅延時間を1nsとすると、10段の遅延列ですむ。微調用タイミング調整部分においては、粗調部であわせきれなかった1nsについてタイミング調整をすればよい。この場合、単位遅延時間100psの遅延回路が10段でよい。ジッタ性能は微調用タイミング調整部分の単位遅延時間で決定される。
【0005】
従って、粗調と微調タイミング調整部あわせて20段の遅延回路を用いることで100psのジッタ性能を実現できる。つまり、階層化構造を用いることで、面積や消費電力といった特性を劣化させることなしにジッタ性能を向上させることが可能になる。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−298532号公報
【特許文献2】
特開平11−88153号公報
【特許文献3】
特開平11−316618号公報
【特許文献4】
特開2000−122750号公報
【特許文献5】
特開2000−311028号公報
【非特許文献1】
「1995インターナショナル・ソリッド・ステート・サーキッツ・コンファレンス・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(1995 International Solid−State Circuits Conference、 Digest of Technical Papers)」、1995年、p.112−113
【非特許文献2】
「1998インターナショナル・ソリッド・ステート・サーキッツ・コンファレンス・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(1998 International Solid−State Circuits Conference、 Digest of Technical Papers)」、1998年、p.158−159
【非特許文献3】
「1997シンポジウム・オン・ブイエルエスアイ・サーキッツ・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(1997 Symposium on VLSI Circuits Digest ofTechnical Papers)」、1997年、p.109−110
【非特許文献4】
「2000シンポジウム・オン・ブイエルエスアイ・サーキッツ・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ(2000 Symposium on VLSI Circuits Digest ofTechnical Papers)」、2000年、p.76−77
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
クロック信号生成装置において、ジッタ性能を向上し、かつ面積や消費電力性能を劣化させないための技術として、前述したように階層化構造を取り入れることが有効である。ところで、クロック信号生成装置は、通常基準となる入力クロック信号を得て、その周波数を1倍あるいは逓倍して出力し、かつ入力と出力の位相が同期するようなクロック信号を生成して出力する。階層化することにより改善されるジッタ性能は、入力クロック信号が安定した周波数で供給された場合に、クロック信号生成装置が出力するクロック信号の性能にあたる。実際の入力クロック信号は、周波数にわずかなゆらぎがあり、これがジッタとなって伝わる。そのため、出力クロック信号は、装置設計上のジッタよりも大きな(劣化した)ジッタを示す。入力クロック信号がジッタを持つことで、階層化クロック信号生成装置内において遅延列内で選択される遅延時間(あるいは遅延列位置)は常に変化する。この変化位置が、階層構造のうち微調用タイミング調整部内でまかなえる場合は、出力のジッタは入力クロック信号のジッタと微調用タイミング調整部の単位遅延時間の和で与えられる。しかしながら、もしこの変化位置が微調用タイミング調整部の端位置(初段や終段、あるいは最大遅延や最小遅延をもたらす条件)にあり、粗調用タイミング調整部内でも選択位置が変化する場合、粗調用タイミング調整部の単位遅延時間が出力のジッタに加えられてしまう可能性がある。特許文献1では、この問題を解決するために、粗調用タイミング調整部の選択位置が変化する際には、微調用タイミング調整部の選択位置を適当な位置で強制的に選択できるようにしており、粗調用タイミング調整部の単位遅延時間が出力にジッタとして現れないようにしている。
【0008】
実際の半導体集積回路において、例えばCMOS回路を用いたLSIにおいて前述の階層化クロック信号生成装置を製造した場合、製造プロセスの変動によりMOSデバイスの性能がばらつきを持つ。また、電源電圧や動作温度にも変動があり、結果としてCMOS回路の設計は初期の設計値を中心にばらつきを示す。この回路性能のばらつきは、クロック信号生成装置の性能にも影響を与える。特に、階層化した際にジッタ性能を劣化させる。階層化クロック信号生成装置においては、微調用タイミング制御部の遅延列が有する総遅延時間と、粗調用タイミング制御部の単位遅延回路が有する単位遅延時間とが等しくなるように設計されている。しかし、プロセスばらつき/電圧変動/温度変化などにより、遅延時間関係は変化してしまう。その結果、微調用遅延列の総遅延時間と粗調用単位遅延回路の単位遅延時間の誤差が、出力クロック信号のジッタに加算されることになる。このジッタ増加分は、特許文献1等で前述した構造を用いても解消できない。
【0009】
そこで、階層化クロック信号生成装置において粗調用タイミング調整部の遅延列と微調用タイミング調整部の遅延列の遅延時間を比較し、最適な微調用タイミング調整部の総遅延列長さを選択できるようにすれば、プロセスばらつき/電圧変動/温度変化などの条件変化に伴うジッタ性能の劣化を抑制でき、低電力でかつ高性能なクロック信号生成装置を提供できる。
【0010】
従って、本発明が解決しようとしている課題は以下の通りである。すなわち、クロック信号生成装置を面積や消費電力を増加させることなくジッタ性能を向上させうる階層化構造において、入力クロック信号のジッタや、製造プロセスばらつき、電源電圧変動、温度変化の影響でジッタ性能が劣化することを防止する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明で提示した手段の主なものは以下のようになる。
本発明は、タイミング制御回路と遅延整合回路から構成される。タイミング制御回路は入力クロック信号と分配クロック信号と制御信号を入力して、生成クロック信号を出力する。遅延整合回路は制御信号を出力する。タイミング制御回路から生成された生成クロック信号はクロックドライバ回路や分周回路などの負荷となる回路を経て、あるいは直接、他のシステムに分配クロック信号として伝達される。分配クロック信号はタイミング制御回路にフィードバック信号として戻される。タイミング制御回路は、2つの入力となる入力クロック信号とフィードバック信号である分配クロック信号との位相差を検出し、両者の位相差を無くすようにタイミングを調整して生成クロック信号を出力する。この入力クロック信号と分配クロック信号を同期させた場合に解消しきれない位相差をジッタ性能とする。タイミング制御回路は、ジッタ性能の向上のために内部に少なくとも2つ以上の階層化構造を持ったタイミング制御回路を有している。遅延整合回路は、2つ以上のタイミング制御回路の相互の遅延時間関係に整合性を持たせるための制御信号を出力してタイミング制御回路を調整する。その結果、階層化構造によるジッタ性能をさらに向上させる。
【0012】
本発明の手段を、以下さらに詳細に説明する。
本発明の他の実施例によると、タイミング制御回路が少なくとも2つの階層化タイミング制御回路と少なくとも1つの変換回路で構成され、第1の階層化タイミング制御回路はクロック位相の粗調整を行い、第2の階層化タイミング制御回路はクロック位相の微調整を行い、遅延整合回路は、第1の粗調整用タイミング制御回路が有する粗遅延回路列の単位遅延時間と第2の微調整用タイミング制御回路が有する微遅延回路列の全遅延時間を同一の遅延時間としてそろえるための制御信号を出力する。
【0013】
さらに本発明の他の実施例によると、遅延整合回路が第1の粗調整用タイミング制御回路を構成する粗遅延回路列と第2の微調整用タイミング制御回路を構成する微遅延回路列とを有し、入力クロック信号を利用して粗遅延回路列の単位遅延時間と微遅延回路列の全遅延時間の遅延誤差を計測して誤差に応じた制御信号を出力する。
【0014】
さらに本発明の他の実施例によると、遅延整合回路がデコーダ等の論理回路あるいはレジスタ等の記憶回路装置を有し、外部信号、ソフトウェア、OS(オペレーティングシステム)、ミドルウェア等からもたらされる命令に応じて制御信号を出力する。
【0015】
さらに本発明の他の実施例によると、遅延整合回路がヒューズ素子を有し、外部からの命令信号によりヒューズ素子が出力する制御信号を決定し、一度決定されると制御信号が固定される。
【0016】
さらに本発明の他の実施例によると、遅延整合回路は遅延検出回路とクロック信号生成回路から構成される。クロック信号生成回路は、所望の期間だけ入力クロック信号を遅延整合回路に伝達する。遅延整合回路は、クロック信号生成回路が入力クロック信号を伝達する期間だけ、遅延誤差の計測を行い制御信号を出力し、所望期間が過ぎた後には制御信号を固定する。
【0017】
さらに本発明の他の実施例によると、遅延整合回路は遅延検出回路と分周回路から構成される。分周回路は入力クロック信号のクロック周波数を任意の値で分周し遅延整合回路に伝達する。遅延整合回路は分周回路が分周したクロック信号を入力し、分周クロックの周期毎に遅延誤差の計測を行って制御信号を出力する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例を示す図である。
本発明のタイミング制御回路装置は、階層化構造を有するタイミング制御回路TCC101、クロックドライバDRV101、遅延整合回路DMC101から構成される。タイミング制御回路TCC101はタイミング粗調整回路CTT101、タイミング微調整回路FTT101、微調粗調変換回路CNV101で構成される。タイミング制御回路TCC101において、タイミング粗調整回路CTT101は入力クロック信号cki101と分配用の出力クロック信号cko101を入力し、粗調信号cto101ならびにmビットの変換制御信号cvi[m]を出力する。タイミング微調整回路FTT101は、粗調信号cto101、mビット変換制御信号cvi[m]、nビット遅延整合信号ifx[n]を入力して微調信号fto101を出力する。クロックドライバDRV101は微調信号fto101を入力して出力クロック信号cko101を出力する。遅延整合回路DMC101は入力クロック信号cki101を入力し、nビット遅延整合信号ifx[n]を出力する。
【0019】
タイミング制御回路TCC101は、入力クロック信号cki101と出力クロック信号cko101の位相を同期させる働きを持つ。出力クロック信号cko101をフィードバックして取り込むことで、クロックドライバDRV101の性能や、出力cko101が分配するクロック分配系の負荷に依存することなく、常に位相同期が可能となる。タイミング制御回路TCC101内にあるタイミング粗調整回路CTT101は、この位相同期を粗く行う。例えば、100MHzのクロック信号を同期させる場合に、10nsのクロック周期に対して1ns程度の粗い精度で位相同期を行う。この1nsの位相ずれを、ジッタあるいはスキューと呼ぶ。タイミング微調整回路FTT101は、10nsの粗い精度で位相同期されたクロック信号である粗調信号cto101を用いて、0.1ns程度の高い制度で位相同期を行う。この時、タイミング粗調回路CTT101とタイミング微調回路FTT101の間の信号制御を微調粗調変換回路CNV101が行う。この構造により、回路規模、面積、消費電力を小さくしつつ位相同期の精度を高めている。
【0020】
ところで、入力クロック信号cki101は理想的には一定の周波数のクロック信号が供給されるが、実際にはその周波数あるいは周期はわずかに変調する。例えば、100MHzのクロック信号では10nsのクロック周期に対して+/−0.1ns程度のずれ、すなわちジッタを有する。入力クロック信号のジッタがタイミング微調回路FTT101内だけに影響を与える場合は、出力クロック信号のジッタが入力ジッタ分増加するだけですむ。
【0021】
しかしながら、入力ジッタがタイミング粗調回路CTT101にも同時に影響する条件においては、出力ジッタとしてタイミング粗調回路CTT101が有する粗い精度のジッタ(上記の例では1ns)が出力に現れてしまう。この影響を防止するため、入力ジッタの影響がタイミング粗調回路CTT101に伝わった場合に、強制的にタイミング微調回路FTT101を制御して粗い精度のジッタが出力されないようにするための機能をも、微調粗調変換回路CNV101は有する。
【0022】
さらに、MOSトランジスタ等デバイスを製造する際のプロセスばらつきによる性能分布や、電源電圧の変動、動作温度の変化といった条件によりタイミング粗調回路CTT101とタイミング微調回路FTT101の間の遅延時間関係に誤差が生じる。この誤差も、出力クロックのジッタとして増加される。このような誤差に対しては、微調粗調変換回路CNV101では対応できない。遅延整合回路DMC101は、タイミング粗調回路CTT101が有する遅延時間とタイミング微調回路FTT101が有する遅延時間の誤差を検出し、誤差信号にあたるnビット遅延整合信号ifx[n]をタイミング微調回路FTT101に与えて誤差が出力クロック信号cko101に伝達しないように制御する。このようにして、本発明は入力クロック信号のジッタだけでなく、製造プロセスばらつき、電源電圧変動、温度変化によるジッタの増加を抑え、低電力でかつ高性能なタイミング制御回路装置を実現する。
【0023】
本発明の有効性を、具体的なクロック生成回路に適用した例を用いて詳細に説明する。図12、図13はそれぞれ、特許文献1で公開されている同時比較型ディレー・ロックド・ループ(DLL)および階層構造を有する同時比較型DLLを示す。まず、図12を用いて同時比較型DLLの動作を説明する。同時比較型DLL DTT101は、遅延制御回路列DCL101、制御信号記憶回路REG101、分周回路DIV201、ミラー制御回路MCC101、フォワード遅延回路列FDA101およびクロックドライバDRV101で構成される。クロックドライバDRV101の入力となるクロック信号をミラー制御回路MCC101に、DRV101の出力となるクロック信号をフォワード遅延回路列FDA101に供給し、両信号の遅延時間差がちょうど入力クロック信号の1周期に等しくなるフォワード遅延回路列FDA101内の遅延位置を選択する。その位置を制御信号記憶回路REG101に記憶し、遅延制御回路列DCL101に反映させる。その結果、遅延制御回路列DCL101内の遅延時間とクロックドライバDRV101の遅延時間を加えると、ちょうどクロック1周期に等しくなる。従って、入力クロック信号cki501と出力クロック信号cko501は1周期ずれて位相が同期する。この方式は、位相同期ループ(PLL)やDLLのような長いロック時間を必要とせず、クロック3周期程度で出力が安定する。また、シンクロナス・ミラー・ディレー(SMD)のようにダミーのクロックドライバを必要とせず、直接クロックドライバや出力段に接続される負荷の影響を調整できる。同時比較型DLL DTT101において、出力クロック信号のジッタ性能は、遅延制御回路列DCL101内に配列された単位遅延回路の遅延時間に等しくなる。また、このDLLがクロックドライバや出力負荷に依存せずに位相同期を行うためには、遅延制御回路列DCL101内の遅延回路全段の遅延時間が入力クロック信号1周期より長い必要がある。例えば入力クロック信号の周波数が100MHzの場合、クロック周期10ns分の遅延回路列が必要になる。ジッタ性能を高くするために1段の単位遅延時間を0.1nsとすると、遅延回路列が100段の構成となり、面積や電力を増加させる。低電力化のために遅延回路列段数を減らして10段とすると、単位遅延時間が1ns必要になり、ジッタ性能を劣化させる。従って、電力あるいは面積とジッタ性能はトレードオフの関係になる。図13に示す階層構造を有する同時比較型DLLでは、低電力小面積でありながらジッタ性能を高性能化できる。階層構造DLLでは、粗調整用の同時比較型DLLとしてタイミング粗調整回路CTT101及び微調整用の同時比較型DLLとしてタイミング微調整回路FTT101と、微調粗調変換回路CNV201とクロックドライバDRV101から構成される。微調整回路FTT101は同時比較型DLLと同様に遅延制御回路列DCL201、制御信号記憶回路REG201、分周回路DIV301、ミラー制御回路MCC201、フォワード遅延回路列FDA201から構成され、また粗調整回路CTT101も同様に遅延制御回路列DCL202、制御信号記憶回路REG202、分周回路DIV302、ミラー制御回路MCC202、フォワード遅延回路列FDA202から構成される。
【0024】
階層化した場合の性能は次のようになる。例えば入力クロック信号の周波数が100MHzの場合、1周期10ns分の遅延を粗調整回路CTT101内の遅延制御回路列DCL202でまかなう必要がある。遅延制御列DCL202内の粗遅延単位回路CDE101が示す遅延時間を1nsとすれば、10段の回路で構成可能となり、この部分の出力ジッタ性能は1nsとなる。次に、微調整回路FTT101内の遅延制御回路列DCL201がまかなう総遅延時間は、粗調整回路CTT101の粗遅延単位回路CDE101の単体遅延時間分(1ns)となる。従って、微調整回路FTT101内の微遅延単位回路FDE201が示す遅延時間を0.1nsとすれば、10段の回路で構成可能となり、出力の最終的なジッタ性能は0.1nsとなる。結果として、20段の遅延回路列で0.1nsのジッタ性能をもたらすことができ、小面積、低電力でかつ高性能なタイミング制御回路となる。
【0025】
粗調整回路CTT101と微調整回路FTT101の間の信号変換および伝達には、微調粗調変換回路CNV201が用いられる。微調粗調変換回路CNV201は図14に示すトライステートバッファで構成される。また、入力クロック信号のジッタによる出力クロック信号性能劣化を防ぐための回路として、図16に示す粗遅延位置変化検出回路と図17に示す微遅延位置決定回路も微調粗調変換回路CNV201に含まれる。
【0026】
ここで、入力クロック信号のジッタが出力性能に与える影響について図15を用いて説明する。入力クロックのジッタが微調整回路FTT301内の微遅延単位回路が持つ遅延時間程度とする。例えば粗調整回路CTT301内で粗遅延単位回路CDE301が選ばれており、微調整回路FTT301内で微遅延単位回路FDE302が選ばれていると、入力信号のジッタにより微遅延単位回路の選択位置がFDE301やFDE303に変化し、これが出力クロック信号のジッタとして現れる。もし、微遅延単位回路の選択位置が微遅延回路列の初段あるいは最終段にあると、入力クロック信号のジッタによって粗遅延回路列の選択位置もCDE301やCDE302の間を変化することになる。粗遅延回路列の選択位置が変化した後、微遅延回路列の選択位置が決定されるまでには数クロック必要とするため、この間、粗遅延単位回路1段分の遅延時間がジッタとして出力されてしまう。これを防ぐためには、例えば粗遅延単位回路CDE301と微遅延単位回路の最終段FDE304が選択され遅延信号dsg102で接続している場合に、ジッタが増えて粗遅延単位回路列CDE302に変化する瞬間、微遅延単位回路列は初段のFDE301を強制的に遅延信号dsg103で接続するようにする。また、粗遅延単位回路CDE302と微遅延単位回路の初段FDE301が選択され遅延信号dsg103で接続している場合に、ジッタが減って粗遅延単位回路列CDE301に変化する瞬間、微遅延単位回路列は最終段のFDE304を強制的に遅延信号dsg102で接続するようにする。この場合、入力クロック信号のジッタによらず、出力ジッタは一定の性能を示す。
【0027】
これを具体的に実現する回路は図16と図17に示される。図16の粗遅延位置変化検出回路では、粗調整回路CTT201内の制御信号記憶回路REG202とミラー制御回路MCC202の信号を用いて、粗遅延単位回路の選択位置が移動したことを遅延増加信号incまたは遅延減少信号decで検出し、最大遅延位置信号fixmax、最小遅延位置信号fixmin、遅延位置信号fixothを生成する。この3種類の出力信号は、図17のように微調整回路FTT201内の制御信号記憶回路REG201とミラー制御回路MCC201の間に設置された、微遅延位置決定回路FDC101に供給される。粗遅延単位回路の選択位置が増加した場合にはinc信号を経てfxmin信号が発生し、初段の微遅延単位回路が選択される。同様に粗遅延単位回路の選択位置が減少した場合にはdec信号を経てfxmax信号が発生し、最終段の微遅延単位回路が選択される。このようにして、階層化構造を有する同時比較型DLLにおいて、入力クロック信号にジッタが存在してもその影響を受けずに一定のジッタ性能でクロック信号を出力できるようになる。
【0028】
ところがさらに、CMOS回路の特性(遅延時間特性)は、デバイス製造プロセスや、動作時の電源電圧変動、デバイス温度の変化など環境が異なると、設計値との誤差を生じるようになる。階層化構造を有するタイミング制御回路では、この性能変化に対応できず、変化による遅延時間の誤差がジッタとして出力され、性能を劣化させる原因となる。前述したように、タイミング微調整回路内の微遅延回路列は総遅延時間がタイミング粗調整回路内の粗遅延単位回路1段の遅延時間と等しくなるように設計されている。しかしながら、環境の変化などでこれらの遅延時間関係が誤差を生じるため、ジッタ性能が劣化することになる。本発明では、遅延整合回路DMC101を用いて、この誤差を補償し、ジッタ性能劣化を防止する。遅延整合回路DMC101は、図4に示す遅延検出回路を用いて実現できる。遅延検出回路は階層化DLLにおけるタイミング粗調整回路内の粗遅延単位回路CDE101とタイミング微調整回路内の微遅延単位回路の列FDE101〜FDE104に同じクロック信号cki201を入力し、CDE101と同じ遅延時間を示すFDEの位置を検出して遅延整合信号ifx101〜ifx104のうち選択された一つの信号をアサートする。このアサート信号位置の決定は、プロセス製造ばらつきで遅延時間性能が設計値からずれても対応できる。また、動作中に電源電圧が変化したり温度が変化した場合にも、検出位置を変化させて対応する。遅延検出回路の詳細な動作波形を図5に示す。クリア信号clr101がアサートされると動作を開始する。入力クロック信号cki201が供給され、微遅延単位回路FDE101〜FDE103の出力信号のタイミングはそれぞれ微遅延出力信号fdo101〜fdo103に示すように少しづつ遅延していく。図の波形の例では、粗遅延単位回路CDE101の遅延出力信号cdo101が微遅延出力信号fdo102とタイミングがあっている。この場合、D型フリップフロップの列DFF101のうち、fdo102を受けている回路の出力部分dfo102と、それ以降のD型フリップフロップ回路出力がアサートされる。その結果、排他的OR回路の列EXO101の出力のうち、ifx102だけがアサートされるようになる。図18には微遅延位置選択回路FSC101を示す。タイミング微調整回路FTT201内の遅延制御回路列DCL201と制御信号記憶回路REG201の間に配置され、図4の遅延検出回路出力を用いて最適な微遅延回路列の初段位置あるいは終段位置を決定する。微遅延位置選択回路FSC101内に配置された論理回路LOG101、LOG102、LOG103は図19に示す回路で構成される。図4の遅延検出回路と図18の微遅延位置選択回路を用いることで、プロセス製造ばらつき、電源電圧変動、温度変化に関わらず、出力クロックのジッタ性能が高性能でかつ低電力小面積なタイミング制御回路を実現できる。
【0029】
以上の説明にあたり、クロック信号の周波数として100MHzを仮定したが、これは可変である。また、DLLを例にして動作を説明しているが、SMDやPLLあるいはこれらを複合した構造でも同様の効果を示す。このことは、以下の説明においても同様である。
【0030】
図2は、本発明の他の実施例を示す図である。
本発明のタイミング制御回路装置は、階層化構造を有するタイミング制御回路TCC101、クロックドライバDRV101、デコード回路DEC101から構成される。タイミング制御回路TCC101はタイミング粗調整回路CTT101、タイミング微調整回路FTT101、微調粗調変換回路CNV101で構成される。タイミング制御回路TCC101において、タイミング粗調整回路CTT101は入力クロック信号cki101と分配用の出力クロック信号cko101を入力し、粗調信号cto101ならびにmビットの変換制御信号cvi[m]を出力する。タイミング微調整回路FTT101は、粗調信号cto101、mビット変換制御信号cvi[m]、nビット遅延整合信号ifx[n]を入力して微調信号fto101を出力する。クロックドライバDRV101は微調信号fto101を入力して出力クロック信号cko101を出力する。デコード回路DEC101はjビットデコード入力信号dci[j]を入力し、nビット遅延整合信号ifx[n]を出力する。
【0031】
図1で説明したように、タイミング制御回路TCC101はタイミング粗調整回路CTT101とタイミング微調整回路FTT101で階層化構造を形成し、回路規模や消費電力を増加させずに高ジッタ性能を実現している。さらに、微調粗調変換回路CNV101において、微調整回路FTT101と粗調整回路CTT101の信号伝達および制御を行うとともに、入力クロック信号のジッタにともなう出力信号のジッタ増加を抑制するための粗遅延位置変化検出回路と微遅延位置選択回路を有している。
【0032】
デコード回路DEC101は、階層化構造を持つタイミング制御回路において、微調整回路と粗調整回路の遅延時間関係が、プロセス製造ばらつき、電源電圧変動、温度変化などにより誤差を生ずる場合に、その誤差を解消するための制御信号である遅延整合信号ifx[n]を出力して微調整回路に供給し、出力ジッタの増加を抑える。図1における遅延整合回路DMC101は、さまざまな環境要因による遅延時間誤差を自動的に補正するのに対し、図2に示す実施例では、OS、ソフトウェア、ミドルウェアなどからの命令をデコード信号dci[j]として与え、デコード回路DEC101を経て、微調整回路に制御のための遅延整合信号ifx[n]を供給する。製造プロセスによるばらつき成分の情報は、あらかじめOS等が所有していればよい。電源電圧変動や温度変化についても、それぞれのセンサをシステムが所有するか、あるいはOS等が予測することで、最適な命令信号を生成して供給する。このようにして、タイミング制御回路の出力ジッタを高性能にすることができる。本実施例では、タイミング誤差検出部分をソフトウェアにゆだねることができるため、デコード回路部分を簡易に設計することができ、設計の負担を減らすことができる。
【0033】
図3は、本発明の他の実施例を示す図である。
本発明のタイミング制御回路装置は、階層化構造を有するタイミング制御回路TCC101、クロックドライバDRV101、ヒューズ回路FUS101から構成される。タイミング制御回路TCC101はタイミング粗調整回路CTT101、タイミング微調整回路FTT101、微調粗調変換回路CNV101で構成される。タイミング制御回路TCC101において、タイミング粗調整回路CTT101は入力クロック信号cki101と分配用の出力クロック信号cko101を入力し、粗調信号cto101ならびにmビットの変換制御信号cvi[m]を出力する。タイミング微調整回路FTT101は、粗調信号cto101、mビット変換制御信号cvi[m]、nビット遅延整合信号ifx[n]を入力して微調信号fto101を出力する。クロックドライバDRV101は微調信号fto101を入力して出力クロック信号cko101を出力する。ヒューズ回路FUS101はkビットヒューズ回路入力信号fsi[k]を入力し、nビット遅延整合信号ifx[n]を出力する。
【0034】
図1で説明したように、タイミング制御回路TCC101はタイミング粗調整回路CTT101とタイミング微調整回路FTT101で階層化構造を形成し、回路規模や消費電力を増加させずに高ジッタ性能を実現している。さらに、微調粗調変換回路CNV101において、微調整回路FTT101と粗調整回路CTT101の信号伝達および制御を行うとともに、入力クロック信号のジッタにともなう出力信号のジッタ増加を抑制するための粗遅延位置変化検出回路と微遅延位置選択回路を有している。
【0035】
ヒューズ回路FUS101は、階層化構造を持つタイミング制御回路において、微調整回路と粗調整回路の遅延時間関係が、プロセス製造ばらつき、電源電圧変動、温度変化などにより誤差を生ずる場合に、その誤差を解消するための制御信号である遅延整合信号ifx[n]を出力して微調整回路に供給し、出力ジッタの増加を抑える。図1における遅延整合回路DMC101は、さまざまな環境要因による遅延時間誤差を自動的に補正するのに対し、図3に示す実施例では、あらかじめ外部からの命令信号であるヒューズ回路入力信号fsi[k]を印加して、ヒューズ回路FUS101の出力信号である遅延整合信号ifx[n]を固定する。その後、ヒューズ回路FUS101からは常に同一の遅延整合信号ifx[n]が微調整回路へ供給される。チップの試験時などにおいてヒューズ回路入力信号fsi[k]を供給することで、プロセス製造ばらつきに対する遅延誤差の補正を可能とする。このようにして、タイミング制御回路の出力ジッタ性能を高性能にすることができる。本実施例は、製品出荷前の試験時に適用できることから、ばらつきに対する補正精度が最も高くなり、かつ回路構成は最も単純で設計容易になる。
【0036】
図6は遅延整合回路の実施例を示す図である。
本実施例の遅延整合回路DMC201は、クロック信号生成回路CGN101および遅延検出回路DDC101から構成される。遅延検出回路DDC101は図4で説明した構成でよい。クロック信号生成回路CGN101は入力クロック信号cki301とクリア信号clr101を入力し生成クロック信号cgo101を出力する。遅延検出回路DDC101は生成クロック信号cgo101とクリア信号clr101を入力しnビット遅延整合信号ifix[n]を出力する。クロック信号生成回路CGN101は、クリア信号clr101がアサートされると、所望のクロック時間だけクロック信号をcgo101として遅延検出回路DDC101に提供する。遅延検出回路DDC101はcgo101が与えられている所望のクロック時間だけ、遅延誤差の自動検出を行う。
【0037】
クロック信号生成回路CGN101は図7に示されるように構成される。ダウンカウンタDWC101と論理回路で構成できる。ダウンカウンタDWC101は図8のように構成される。この例では4ビットのダウンカウンタが示されており、クロック信号16周期をカウントすると出力が停止する。すなわち、ダウンカウンタDWC101の出力q0〜q3のすべてがハイの状態になるとカウントを停止するようになっている。クロック信号生成回路CGN101の最終段には、D型フリップフロップ回路を用いた1/2分周器が置かれており、その結果16周期の半分にあたる8周期分のクロック信号だけが、cgo101信号として遅延検出回路DDC101に伝えられる。本実施例の遅延整合回路DMC201内部の動作波形を図9に示す。クリア信号clr101がアサートされた後、入力クロック信号cki301が16周期の間、cgo101信号が分周されて出力され、cgo101は8周期カウントされると出力が停止する。この間に遅延関係の最適位置が検出され、この図の例ではifx102だけが選択されてアサート信号を出力している。
【0038】
遅延検出回路DDC101は前述した図4の回路構成で与えられる。図4は階層化DLLを例とした場合の実施例である。タイミング粗調整回路内の粗遅延単位回路CDE101とタイミング微調整回路内の微遅延単位回路の列FDE101〜FDE104に同じクロック信号cki201を入力し、CDE101と同じ遅延時間を示すFDEの位置を検出して遅延整合信号ifx101〜ifx104のうち一つをアサートする。このアサート信号位置は、プロセス製造ばらつきで遅延時間性能が設計値からずれても対応できる。また、動作中に電源電圧が変化したり温度が変化した場合にも、検出位置を変化させることで対応できる。
【0039】
本実施例の構成のようなクロック信号生成回路CGN101を用いずに、図4の遅延検出回路だけを遅延整合回路として用いると、入力クロック信号が入力されている期間は常に遅延誤差の検出動作を行っており、タイミング制御回路全体の消費電力を増加させる。本実施例の場合、クリア信号clr101がアサートされてから所望のクロック周期の間だけ検出機能が働き、それ以外は停止していられるため、消費電力を抑えることができる。また、動作中に再度検出機能を動作させる必要が生じた場合は、再度clr101信号をネゲートからアサートに遷移させればよい。
【0040】
図10は遅延整合回路の他の実施例を示す図である。
本実施例の遅延整合回路DMC301は、分周回路DIV101および遅延検出回路DDC101から構成される。分周回路DIV101は入力クロック信号cki401とクリア信号clr201を入力し分周クロック信号dvo101を出力する。遅延検出回路DDC101は分周クロック信号dvo101とクリア信号clr201を入力しnビット遅延整合信号ifix[n]を出力する。分周回路DIV101は、クリア信号clr201がアサートされると、入力クロック信号cki401を所望の間隔だけ分周し、分周クロック信号をdvo101として遅延検出回路DDC101に提供する。遅延検出回路DDC101はdvo101が与えられている所望のクロックタイミングで、遅延誤差の自動検出を行う。
【0041】
分周回路DIV101は図11のようにD型フリップフロップを接続することで構成できる。D型フリップフロップ1段でクロック周期は1/2に分周される。クリア信号clr201がアサートされると、入力クロック信号cki401はD型フリップフロップの段数分だけ分周され、分周クロック信号としてdvo101に出力される。
【0042】
遅延検出回路DDC101は同様に前述した図4の回路構成で与えられる。図4は階層化DLLを例とした場合の実施例である。タイミング粗調整回路内の粗遅延単位回路CDE101とタイミング微調整回路内の微遅延単位回路の列FDE101〜FDE104に同じクロック信号cki201を入力し、CDE101と同じ遅延時間を示すFDEの位置を検出して遅延整合信号ifx101〜ifx104のうち一つをアサートする。このアサート信号位置は、プロセス製造ばらつきで遅延時間性能が設計値からずれても対応できる。また、動作中に電源電圧が変化したり温度が変化した場合にも、検出位置を変化させることで対応できる。
【0043】
本実施例の構成によると、遅延整合回路部分が遅延誤差の検出動作を行う間隔が広くなり、結果として遅延整合回路の消費電力を下げることが可能になる。図4の実施例だけを遅延整合回路として用いた場合に比べ、分周した値に比例して電力が低減できる。また図6の実施例に比べ、検出間隔は広いものの、クリア信号のネゲート/アサートプロセスを提供しなくても常に検出動作を行うことができる。
【0044】
図20は遅延検出回路の他の実施例を示す図である。
本実施例の遅延検出回路DDC201は、粗遅延単位回路CDE401、アナログ遅延回路ADL101、周波数位相比較回路PFD101、チャージポンプ回路CHP101から構成される。粗遅延単位回路CDE401は入力クロック信号cki801を入力して遅延信号を出力する。アナログ遅延回路ADL101は入力クロック信号cki801とチャージポンプ出力電圧cho101を入力して遅延信号を出力する。周波数位相比較回路PFD101は粗遅延単位回路CDE401とアナログ遅延回路ADL101の両者の遅延出力を得て比較回路出力信号pfo101を出力する。チャージポンプ回路CHP101は比較回路出力信号pfo101を入力してチャージポンプ出力電圧cho101を出力する。
【0045】
階層化構造を有するタイミング制御回路の方式として、デジタル型/デジタル型の階層化のほかに、デジタル型/アナログ型やアナログ型/アナログ型の階層化もありうる。本実施例は、タイミング粗調整回路としてデジタル式のDLL等の方式を、タイミング微調整回路としてPLL等のアナログ式方式を用いた場合の遅延検出回路の構成例を示している。従って、粗遅延単位回路CDE401はデジタル式の遅延回路であり、アナログ遅延回路ADL101は微調整用のアナログ電圧で遅延を調整できる遅延回路である。デジタル/アナログ式の階層化構造では、アナログ部分の遅延回路が示す最大の遅延時間がデジタル部分の粗遅延単位回路が示す遅延時間と等しくなる必要がある。アナログ遅延回路部分に供給する電圧で考えると、最小電圧を決定することになる。粗遅延単位回路CDE401の遅延時間とアナログ遅延回路ADL101の遅延時間が等しくなると、本実施例は安定化し、その時のアナログ電圧であるチャージポンプ出力電圧cho101が制御する最小電圧となる。この電圧値を階層化構造タイミング制御回路に供給すると、製造プロセスばらつき、電源電圧変動、温度変化に対応可能な高性能タイミング制御回路を実現できる。PLL等を用いてアナログ型/アナログ型の階層構造を形成する場合は、図20の実施例で粗遅延単位回路CDE401をアナログの粗遅延回路列に変更すればよい。アナログの場合、遅延時間あるいは発振周波数を電圧で制御する例で考えると、粗遅延部の最小遅延あるいは最大周波数と微遅延部の最大遅延あるいは最小周波数が一致するように制御電圧を変化させればよい。従って、粗遅延部に最大制御電圧を印加した状態で図20のように微遅延部の最小制御電圧を決定すればよい。
【0046】
ここまで説明してきたタイミング制御回路装置は、1つの半導体集積回路装置内での設計方式を想定して説明してきたが、複数の装置あるいはチップにわたるものであってもより。例えばタイミング制御回路装置としての単体のチップ構成であってもよいし、1つの半導体集積回路装置チップ内に複数のタイミング制御回路装置が存在している構成であってもよい。
【0047】
例えば、図21に示すシステム構成例として、半導体集積回路LSI101において、内部のプロセッサコアCOR101に分配されているクロック信号をシステムクロックとしてLSI101の外部に供給するような場合、システムクロックとしては内部と同じdck101と、それを所望の値に分周回路DIV401などで分周したクロック信号をdck102として出力することが考えられる。このような場合に、2種類のシステムクロック信号であるdck101とdck102とを、コア内のクロック信号に同期させる必要があり、本発明のタイミング制御回路装置を適用できる。タイミング制御回路を用いたシステム構成例を図22、23、24に示す。各図において、DRV201、DRV202、DRV203、DRV204、DRV301、DRV302、DRV303、DRV401、DRV402はクロックドライバを示す。またDIV401は分周回路を示す。TCC301、TCC401、TCC501は本発明のタイミング制御回路を示す。タイミング制御回路におけるfto、cko、cki端子は、それぞれ例えば図1におけるfto101、cko101、cki101信号に相当する。また、それぞれのdck101入力信号は図21におけるプロセッサコアCOR101から供給されるクロック信号、dck103は図21でシステムクロックとして出力されるクロック信号、dck102は図21で分周システムクロックとして出力されるクロック信号を示す。図22の構成において、クロックドライバDRV203は分周回路DIV401とクロックドライバDRV201の遅延時間をあわせたダミー回路を用いる。面積、消費電力は図22、23、24の3種類の構成の中で最小となるが、分周回路DIV401より後段(DRV201方向)に接続される負荷の変化には対応できない。また、ジッタ性能はDRV203のダミー遅延を設計する精度に依存し、ばらつきに対応できない。図23の構成では、クロックドライバDRV302がDRV301の遅延時間と整合させたダミー回路になる。3種類の中で面積、消費電力は中間。これは、図22に比べ周波数の遅いクロック信号を扱うためである。DRV301から後段の出力負荷の変化に対応して位相調整が可能。しかしながら、ダミー回路を用いるためDRV302の設計制度がジッタ性能に影響する。図24の構成は、3種類のうち最も面積、消費電力が大きくなる。これは、一つのタイミング制御回路TCC501の中で、分周前と後の二つの周波数のクロック信号について位相制御するためである。しかしながら、ダミーを用いないために出力クロック信号のジッタ−性能は最も高性能で、かつクロックドライバDRV401後段の出力負荷の変化に対応した位相調整が可能となる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、クロック信号生成装置の面積や消費電力を増加させることなくジッタ性能を向上させうる階層化構造において、入力クロック信号のジッタや製造プロセスばらつき/電源電圧変動/温度変化の影響で出力クロック信号のジッタ性能が劣化することを防止し、低消費電力で高性能なタイミング制御装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の構成例を示す図である。
【図2】本発明の第2の構成例を示す図である。
【図3】本発明の第3の構成例を示す図である。
【図4】遅延検出回路の第1の構成例を示す図である。
【図5】遅延検出回路の動作波形を示す図である。
【図6】遅延整合回路の第1の構成例を示す図である。
【図7】クロック信号生成回路の構成例を示す図である。
【図8】ダウンカウンタの構成例を示す図である。
【図9】遅延整合回路の第1の構成例の動作波形図である。
【図10】遅延整合回路の第2の構成例を示す図である。
【図11】分周回路の構成例を示す図である。
【図12】同時比較型DLLの構成例を示す図である。
【図13】階層化同時比較型DLLの構成例を示す図である。
【図14】トライステートバッファの構成例を示す図である。
【図15】粗遅延回路列と微遅延回路列の選択関係を示す図である。
【図16】粗遅延位置変化検出回路の構成を例示す図である。
【図17】微遅延位置決定回路の構成例を示す図である。
【図18】本発明の微遅延位置選択回路の構成例を示す図である。
【図19】微遅延位置選択回路の論理回路の構成例を示す図である。
【図20】遅延検出回路の第2の構成例を示す図である。
【図21】半導体集積回路におけるクロック生成分配システムの構成例を示す図である。
【図22】DLLを用いたクロックシステムの第1の構成例を示す図である。
【図23】DLLを用いたクロックシステムの第2の構成例を示す図である。
【図24】DLLを用いたクロックシステムの第3の構成例を示す図である。
【符号の説明】
ADL101:アナログ遅延回路、
CDE101、CDE201、CDE301、CDE302、CDE401:粗遅延単位回路、
CGN101:クロック信号生成回路、
CHP101:チャージポンプ回路、
COR101:半導体集積回路LSIのプロセッサコア、
CTT101、CTT201、CTT301:タイミング粗調整回路、
CNV101、CNV201:微調粗調変換回路、
DCL101、DCL201、DCL202:遅延制御回路列、
DDC101、DDC201:遅延検出回路、
DEC101:デコード回路、
DFF101:D型フリップフロップ、
DIV101、DIV201、DIV301、DIV302、DIV401:分周回路、
DMC101、DMC201、DMC301:遅延整合回路、
DTT101:同時比較型DLL、
DRV101、DRV201、DRV202、DRV203、DRV204、DRV301、DRV302、DRV303、DRV401、
DRV402:クロックドライバ、
DWC101:ダウンカウンタ、
EXO101:排他的OR回路、
FDA101、FDA201、FDA202:フォワード遅延回路列、
FDC101:微遅延位置決定回路、
FDE101、FDE102、FDE103、FDE104、FDE201、FDE301、FDE302、FDE303、FDE304:微遅延単位回路、
FSC101:微遅延位置選択回路、
FTT101、FTT201、FTT301:タイミング微調整回路、
FUS101:ヒューズ回路、
LOG101、LOG102、LOG103:論理回路、
LSI101:半導体集積回路、
MCC101、MCC201、MCC202:ミラー制御回路、
PFD101:周波数位相比較回路、
REG101、REG201、REG202:制御信号記憶回路、
TCC101、TCC301、TCC401、TCC501:タイミング制御回路、
cdo101:粗遅延出力信号、
cgo101:生成クロック信号、
cho101:チャージポンプ出力電圧、
cki101、cki201、cki301、cki401、cki501、cki601、cki701、cki801:入力クロック信号、
cko101、cko501、cko601:出力クロック信号、
clr101、clr201:クリア信号、
cto101、cto201:粗調信号、
cvi[m]:mビット変換制御信号、
cvo101:変換信号、
dci[j]:jビットデコード入力、
dck101、dck102、dck103:システムクロック信号、
dec:遅延減少信号、
dfo101、dfo102、dfo103、dfo201:D型フリップフロップ出力、
dsg102、dsg103:遅延信号、
dvo101:分周クロック信号
fdo101、fdo102、fdo103:微遅延出力信号、
fixmax:最大遅延位置信号、
fixmin:最小遅延位置信号、
fixoth:遅延位置信号、
fsi[k]:kビットヒューズ回路入力、
fto101:微調信号、
ifx[n]:nビット遅延整合信号、
ifx101、ifx102、ifx103、ifx104:遅延整合信号、
inc:遅延増加信号、
pfo101:比較回路出力信号、
q0、q1、q2、q3:D型フリップフロップ出力、
tbc101:トライステートバッファ制御信号、
tbi101:トライステートバッファ入力、
tbo101:トライステートバッファ出力。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a timing control circuit device that realizes clock phase synchronization with high performance and low power consumption.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor integrated circuit device and a circuit system, as a device for generating a clock signal, a phase locked loop (PLL), a delay locked loop (DLL), and a synchronous mirror delay (SMD) are mainly used. .
The PLL uses an output clock signal as described in the 1995 International Solid State Circuits Conference Digest of Technical Papers (1995), pp. 112-113. While the jitter performance indicating the frequency stability of the above is as high as 100 ps, the settling time indicating the output stabilization time requires a relatively long time of about several tens of μs.
The DLL compares to the PLL as described in the 1998 International Solid State Circuits Conference Digest of Technical Papers (1998), pp. 158-159. Then, the design can be simplified because it is constituted by a digital circuit, but the settling time (or locking time) is as long as about 100 clock cycles (1 μs at 100 MHz), and the skew performance is slightly inferior to 600 ps.
The SMD is based on the design of digital circuits, as described in the 1997 Symposium on VSI Circuits Digest of Technical Papers (1997), pp. 109-110 (Non-Patent Document 3). Although it has both simplicity and high speed of settling time of two clock cycles (20 ns at 100 MHz), it is necessary to use a replica circuit equivalent to an output clock buffer, and skew performance is directly affected by manufacturing variations of the replica circuit. There is a disadvantage that. Since each method has advantages and disadvantages, they are used properly according to the purpose.
[0003]
One object of these clock signal generation devices having the above-described features is to adjust the phases of the input clock signal and the output clock signal. The skew performance or jitter performance, which is the phase error, is a measure of circuit performance. Generally, there is a trade-off between jitter performance and power consumption. 2000 Symposium on VSI Circuits Digest of Technical Papers (2000), pp. 76-77 (Non-Patent Document 4), or Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, As disclosed in Patent Documents 4 and 5, etc., the above-described various clock signal structures are used to separate the delay circuit train and the oscillation circuit portion to be controlled into layers for coarse and fine timing adjustment. When applied to a generator, jitter performance can be improved without increasing power consumption.
[0004]
A mechanism for improving the jitter performance by a hierarchical structure will be described by taking DLL and SMD which are digital clock signal generation devices as an example. In the case of not having a hierarchical structure, for example, a 100 MHz clock signal has one cycle of 10 ns, so that the delay circuit row of the timing adjustment unit needs to have a delay of 10 ns or more in total. Since the delay time of the unit delay circuit or the amount of change in the unit delay time corresponds to the jitter, if this is set to 100 ps, 100 unit delay circuits are required. This increases the area and power consumption. If the unit delay circuit row is limited to 10 stages from the viewpoint of the area and the power consumption, the unit delay time becomes 1 ns, and the jitter performance becomes poor at 1 ns. Therefore, consider a hierarchical structure. In the coarse adjustment timing adjustment section, if the delay time of the unit delay circuit is 1 ns, only 10 stages of delay trains are required. In the fine adjustment timing adjustment portion, the timing may be adjusted for 1 ns that could not be adjusted by the coarse adjustment portion. In this case, ten stages of delay circuits having a unit delay time of 100 ps may be used. Jitter performance is determined by the unit delay time of the fine adjustment timing adjustment part.
[0005]
Therefore, a jitter performance of 100 ps can be realized by using a delay circuit of 20 stages in combination with the coarse adjustment and the fine adjustment timing adjustment units. That is, by using the hierarchical structure, it is possible to improve the jitter performance without deteriorating characteristics such as area and power consumption.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-298532
[Patent Document 2]
JP-A-11-88153
[Patent Document 3]
JP-A-11-316618
[Patent Document 4]
JP 2000-122750 A
[Patent Document 5]
JP 2000-311028 A
[Non-patent document 1]
"1995 International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (1995 International Solid-State Circuits Conference, Digest of Technical Papers)", p. 112-113
[Non-patent document 2]
"1998 International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (1998 International Solid-State Circuits Conference, Digest of Technical Papers)", 1998, p. 158-159
[Non-Patent Document 3]
"1997 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers", 1997, p. 109-110
[Non-patent document 4]
"2000 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers", 2000, p. 76-77
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As a technique for improving the jitter performance and not deteriorating the area and the power consumption performance in the clock signal generation apparatus, it is effective to adopt a hierarchical structure as described above. By the way, the clock signal generation device obtains an input clock signal which is usually used as a reference, and outputs the clock by multiplying or multiplying its frequency by one or more, and generates and outputs a clock signal whose input and output phases are synchronized. . The jitter performance improved by hierarchization corresponds to the performance of the clock signal output from the clock signal generation device when the input clock signal is supplied at a stable frequency. The actual input clock signal has a slight fluctuation in frequency, which is transmitted as jitter. Therefore, the output clock signal shows larger (deteriorated) jitter than the jitter in the device design. When the input clock signal has jitter, the delay time (or the position of the delay train) selected in the delay train in the hierarchical clock signal generator always changes. When this change position can be covered in the fine adjustment timing adjustment unit in the hierarchical structure, the output jitter is given by the sum of the input clock signal jitter and the unit delay time of the fine adjustment timing adjustment unit. However, if this change position is at the end position of the fine adjustment timing adjustment unit (the first stage or the last stage, or a condition that causes a maximum delay or a minimum delay) and the selection position changes even in the coarse adjustment timing adjustment unit, the coarse adjustment timing The unit delay time of the adjustment unit may be added to the output jitter. In Patent Document 1, in order to solve this problem, when the selection position of the coarse adjustment timing adjustment unit changes, the selection position of the fine adjustment timing adjustment unit can be forcibly selected at an appropriate position. The unit delay time of the coarse adjustment timing adjustment unit is prevented from appearing as jitter in the output.
[0008]
In an actual semiconductor integrated circuit, for example, when the above-described hierarchical clock signal generation device is manufactured in an LSI using a CMOS circuit, the performance of the MOS device varies due to a variation in the manufacturing process. Further, the power supply voltage and the operating temperature also fluctuate, and as a result, the design of the CMOS circuit shows a variation centering on the initial design value. This variation in circuit performance also affects the performance of the clock signal generation device. In particular, when the layers are hierarchized, the jitter performance is deteriorated. The hierarchical clock signal generation device is designed so that the total delay time of the delay train of the fine adjustment timing control unit is equal to the unit delay time of the unit delay circuit of the coarse adjustment timing control unit. However, the delay time relationship changes due to process variation / voltage variation / temperature variation. As a result, an error between the total delay time of the fine adjustment delay train and the unit delay time of the coarse adjustment unit delay circuit is added to the jitter of the output clock signal. This increase in jitter cannot be eliminated even by using the structure described in Patent Document 1 or the like.
[0009]
Therefore, in the hierarchical clock signal generation device, the delay sequence of the coarse adjustment timing adjustment unit and the delay sequence of the fine adjustment timing adjustment unit are compared with each other so that the optimal total delay sequence length of the fine adjustment timing adjustment unit can be selected. By doing so, it is possible to suppress deterioration of jitter performance due to changes in conditions such as process variation / voltage variation / temperature variation, and to provide a low-power and high-performance clock signal generation device.
[0010]
Therefore, the problems to be solved by the present invention are as follows. In other words, in a hierarchical structure in which the jitter performance can be improved without increasing the area and power consumption of the clock signal generation device, the jitter performance is affected by the influence of the input clock signal jitter, manufacturing process variation, power supply voltage fluctuation, and temperature change. Prevent deterioration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The main means presented in the present invention for solving the above problems are as follows.
The present invention includes a timing control circuit and a delay matching circuit. The timing control circuit receives an input clock signal, a distribution clock signal, and a control signal, and outputs a generated clock signal. The delay matching circuit outputs a control signal. The generated clock signal generated from the timing control circuit is transmitted as a distributed clock signal to another system via a load circuit such as a clock driver circuit or a frequency divider circuit or directly. The distribution clock signal is returned to the timing control circuit as a feedback signal. The timing control circuit detects a phase difference between an input clock signal serving as two inputs and a distributed clock signal serving as a feedback signal, and adjusts timing so as to eliminate the phase difference between the two, and outputs a generated clock signal. The phase difference that cannot be eliminated when the input clock signal and the distribution clock signal are synchronized is referred to as jitter performance. The timing control circuit has therein a timing control circuit having at least two or more hierarchical structures for improving jitter performance. The delay matching circuit adjusts the timing control circuit by outputting a control signal for providing consistency between the delay times of the two or more timing control circuits. As a result, the jitter performance by the hierarchical structure is further improved.
[0012]
The means of the present invention will be described in further detail below.
According to another embodiment of the present invention, the timing control circuit includes at least two hierarchical timing control circuits and at least one conversion circuit, and the first hierarchical timing control circuit performs coarse adjustment of a clock phase. The second hierarchical timing control circuit fine-tunes the clock phase, and the delay matching circuit includes a unit delay time of a coarse delay circuit row included in the first coarse adjustment timing control circuit and a second fine adjustment timing control circuit. And outputs a control signal for adjusting the entire delay time of the fine delay circuit array included in the same to the same delay time.
[0013]
Further, according to another embodiment of the present invention, the delay matching circuit includes a coarse delay circuit train forming the first coarse adjustment timing control circuit and a fine delay circuit train forming the second fine adjustment timing control circuit. A delay error between a unit delay time of the coarse delay circuit row and a total delay time of the fine delay circuit row using the input clock signal, and outputs a control signal corresponding to the error.
[0014]
According to still another embodiment of the present invention, the delay matching circuit has a logic circuit such as a decoder or a storage circuit device such as a register, and responds to an instruction given from an external signal, software, an OS (operating system), middleware, or the like. To output a control signal.
[0015]
According to still another embodiment of the present invention, the delay matching circuit has a fuse element, determines a control signal output from the fuse element according to an external command signal, and once determined, the control signal is fixed.
[0016]
According to still another embodiment of the present invention, the delay matching circuit includes a delay detection circuit and a clock signal generation circuit. The clock signal generation circuit transmits the input clock signal to the delay matching circuit for a desired period. The delay matching circuit measures a delay error and outputs a control signal only during a period in which the clock signal generation circuit transmits the input clock signal, and fixes the control signal after a desired period has elapsed.
[0017]
According to still another embodiment of the present invention, the delay matching circuit includes a delay detecting circuit and a frequency dividing circuit. The frequency divider divides the clock frequency of the input clock signal by an arbitrary value and transmits the frequency to the delay matching circuit. The delay matching circuit inputs the clock signal divided by the divider circuit, measures a delay error for each divided clock cycle, and outputs a control signal.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
The timing control circuit device according to the present invention includes a timing control circuit TCC101 having a hierarchical structure, a clock driver DRV101, and a delay matching circuit DMC101. The timing control circuit TCC101 includes a coarse timing adjustment circuit CTT101, a fine timing adjustment circuit FTT101, and a fine / fine adjustment circuit CNV101. In the timing control circuit TCC101, the coarse timing adjustment circuit CTT101 receives the input clock signal cki101 and the output clock signal cko101 for distribution, and outputs the coarse adjustment signal cto101 and the m-bit conversion control signal cvi [m]. The timing fine adjustment circuit FTT101 receives the coarse adjustment signal cto101, the m-bit conversion control signal cvi [m], and the n-bit delay matching signal ifx [n] and outputs the fine adjustment signal fto101. The clock driver DRV101 receives the fine adjustment signal fto101 and outputs an output clock signal cko101. The delay matching circuit DMC101 receives the input clock signal cki101 and outputs an n-bit delay matching signal ifx [n].
[0019]
The timing control circuit TCC101 has a function of synchronizing the phases of the input clock signal cki101 and the output clock signal cko101. By feeding back and taking in the output clock signal cko101, phase synchronization can always be performed without depending on the performance of the clock driver DRV101 and the load of the clock distribution system to which the output cko101 distributes. The coarse timing adjustment circuit CTT101 in the timing control circuit TCC101 roughly performs the phase synchronization. For example, when synchronizing a 100 MHz clock signal, phase synchronization is performed with a coarse accuracy of about 1 ns for a clock cycle of 10 ns. This 1 ns phase shift is called jitter or skew. The timing fine adjustment circuit FTT101 performs phase synchronization with a high precision of about 0.1 ns by using a coarse adjustment signal cto101 which is a clock signal phase-locked with a coarse precision of 10 ns. At this time, the signal between the coarse timing adjustment circuit CTT101 and the fine timing adjustment circuit FTT101 is controlled by the fine adjustment coarse conversion circuit CNV101. With this structure, the accuracy of phase synchronization is increased while reducing the circuit scale, area, and power consumption.
[0020]
By the way, the input clock signal cki101 is ideally supplied with a clock signal having a constant frequency, but the frequency or cycle is actually slightly modulated. For example, a clock signal of 100 MHz has a shift of about +/- 0.1 ns with respect to a clock cycle of 10 ns, that is, a jitter. When the jitter of the input clock signal affects only the inside of the fine timing adjustment circuit FTT101, the jitter of the output clock signal only needs to be increased by the input jitter.
[0021]
However, under the condition that the input jitter simultaneously affects the coarse timing adjustment circuit CTT101, the coarse jitter (1 ns in the above example) of the coarse timing adjustment circuit CTT101 appears as the output jitter in the output. In order to prevent this effect, when the influence of the input jitter is transmitted to the coarse timing adjustment circuit CTT101, a function for forcibly controlling the fine timing adjustment circuit FTT101 to prevent the jitter with coarse accuracy from being output is also provided. The fine / coarse conversion circuit CNV101 is provided.
[0022]
Further, an error occurs in the delay time relationship between the coarse timing adjustment circuit CTT101 and the fine timing adjustment circuit FTT101 due to performance distribution due to process variations in manufacturing devices such as MOS transistors, power supply voltage fluctuations, and operating temperature changes. . This error is also increased as output clock jitter. Such an error cannot be handled by the fine / coarse conversion circuit CNV101. The delay matching circuit DMC101 detects an error between the delay time of the coarse timing adjustment circuit CTT101 and the delay time of the fine timing adjustment circuit FTT101, and supplies an n-bit delay matching signal ifx [n], which is an error signal, to the fine timing adjustment circuit FTT101. Control is performed so that an error is not transmitted to the output clock signal cko101. Thus, the present invention realizes a low-power and high-performance timing control circuit device that suppresses not only the jitter of the input clock signal but also the increase in jitter due to manufacturing process variations, power supply voltage fluctuations, and temperature changes.
[0023]
The effectiveness of the present invention will be described in detail using an example applied to a specific clock generation circuit. 12 and 13 show a simultaneous comparison type delay locked loop (DLL) and a simultaneous comparison type DLL having a hierarchical structure disclosed in Patent Document 1, respectively. First, the operation of the simultaneous comparison DLL will be described with reference to FIG. The simultaneous comparison type DLL DTT 101 includes a delay control circuit array DCL101, a control signal storage circuit REG101, a frequency divider circuit DIV201, a mirror control circuit MCC101, a forward delay circuit array FDA101, and a clock driver DRV101. A clock signal to be input to the clock driver DRV101 is supplied to the mirror control circuit MCC101, and a clock signal to be output from the DRV101 is supplied to the forward delay circuit array FDA101, so that the delay time difference between the two signals is exactly equal to one cycle of the input clock signal. A delay position in the delay circuit array FDA101 is selected. The position is stored in the control signal storage circuit REG101 and reflected in the delay control circuit array DCL101. As a result, when the delay time in the delay control circuit array DCL101 and the delay time of the clock driver DRV101 are added, it becomes exactly equal to one cycle of the clock. Therefore, the phases of the input clock signal cki 501 and the output clock signal cko 501 are shifted by one cycle and synchronized. This method does not require a long lock time such as a phase locked loop (PLL) or a DLL, and the output is stabilized in about three clock cycles. Also, unlike a synchronous mirror delay (SMD), a dummy clock driver is not required, and the influence of a load directly connected to the clock driver and the output stage can be adjusted. In the simultaneous comparison DLL DTT 101, the jitter performance of the output clock signal is equal to the delay time of the unit delay circuits arranged in the delay control circuit row DCL101. In order for the DLL to perform phase synchronization without depending on the clock driver and the output load, the delay time of all stages of the delay circuits in the delay control circuit array DCL101 needs to be longer than one cycle of the input clock signal. For example, when the frequency of the input clock signal is 100 MHz, a delay circuit array for a clock cycle of 10 ns is required. If the unit delay time of one stage is set to 0.1 ns in order to enhance the jitter performance, the delay circuit array has a configuration of 100 stages, and the area and power are increased. If the number of delay circuit rows is reduced to 10 to reduce power, a unit delay time of 1 ns is required, which degrades jitter performance. Therefore, there is a trade-off relationship between power or area and jitter performance. In the simultaneous comparison type DLL having the hierarchical structure shown in FIG. 13, the jitter performance can be improved while having a low power and a small area. The hierarchical structure DLL includes a coarse timing adjustment circuit CTT101 as a simultaneous comparison type DLL for coarse adjustment, a fine timing adjustment circuit FTT101 as a simultaneous comparison type DLL for fine adjustment, a fine adjustment coarse conversion circuit CNV201, and a clock driver DRV101. . The fine adjustment circuit FTT101 includes a delay control circuit row DCL201, a control signal storage circuit REG201, a frequency divider circuit DIV301, a mirror control circuit MCC201, and a forward delay circuit row FDA201, similarly to the simultaneous comparison type DLL, and a coarse adjustment circuit CTT101 also. And a delay control circuit array DCL202, a control signal storage circuit REG202, a frequency divider circuit DIV302, a mirror control circuit MCC202, and a forward delay circuit array FDA202.
[0024]
The performance when hierarchized is as follows. For example, when the frequency of the input clock signal is 100 MHz, a delay of 10 ns per cycle needs to be covered by the delay control circuit array DCL202 in the coarse adjustment circuit CTT101. Assuming that the delay time indicated by the coarse delay unit circuit CDE101 in the delay control sequence DCL202 is 1 ns, it is possible to configure the circuit with 10 stages, and the output jitter performance of this portion is 1 ns. Next, the total delay time covered by the delay control circuit array DCL201 in the fine adjustment circuit FTT101 is equal to the single delay time (1 ns) of the coarse delay unit circuit CDE101 of the coarse adjustment circuit CTT101. Therefore, if the delay time indicated by the fine delay unit circuit FDE201 in the fine adjustment circuit FTT101 is 0.1 ns, it is possible to configure the circuit with 10 stages, and the final jitter performance of the output is 0.1 ns. As a result, a jitter performance of 0.1 ns can be provided with a 20-stage delay circuit array, and a small-area, low-power, and high-performance timing control circuit is obtained.
[0025]
A fine-adjustment / coarse-adjustment circuit CNV201 is used for signal conversion and transmission between the coarse-adjustment circuit CTT101 and the fine-adjustment circuit FTT101. The fine / coarse conversion circuit CNV201 is constituted by a tri-state buffer shown in FIG. Also, as a circuit for preventing the output clock signal performance degradation due to the jitter of the input clock signal, the coarse delay position change detection circuit shown in FIG. 16 and the fine delay position determination circuit shown in FIG. 17 are also included in the fine coarse adjustment circuit CNV201. .
[0026]
Here, the influence of the jitter of the input clock signal on the output performance will be described with reference to FIG. The jitter of the input clock is about the delay time of the fine delay unit circuit in the fine adjustment circuit FTT301. For example, when the coarse delay unit circuit CDE301 is selected in the coarse adjustment circuit CTT301 and the fine delay unit circuit FDE302 is selected in the fine adjustment circuit FTT301, the selection position of the fine delay unit circuit is changed by the jitter of the input signal. Or FDE 303, which appears as jitter of the output clock signal. If the selection position of the fine delay unit circuit is at the first stage or the last stage of the fine delay circuit row, the selection position of the coarse delay circuit row also changes between CDE301 and CDE302 due to the jitter of the input clock signal. After the selection position of the coarse delay circuit row changes, several clocks are required until the selection position of the fine delay circuit row is determined. During this time, the delay time of one stage of the coarse delay unit circuit is output as jitter. Would. To prevent this, for example, when the coarse delay unit circuit CDE301 and the last stage FDE304 of the fine delay unit circuit are selected and connected by the delay signal dsg102, the moment when the jitter increases and changes to the coarse delay unit circuit array CDE302, The fine delay unit circuit train forcibly connects the first stage FDE 301 with the delay signal dsg103. Further, when the coarse delay unit circuit CDE302 and the first stage FDE301 of the fine delay unit circuit are selected and connected by the delay signal dsg103, at the moment when the jitter decreases and the coarse delay unit circuit sequence changes to the coarse delay unit circuit sequence CDE301, the fine delay unit circuit sequence is The final stage FDE 304 is forcibly connected by the delay signal dsg102. In this case, the output jitter shows constant performance regardless of the jitter of the input clock signal.
[0027]
Circuits that specifically realize this are shown in FIGS. The coarse delay position change detection circuit of FIG. 16 uses the signals of the control signal storage circuit REG202 and the mirror control circuit MCC202 in the coarse adjustment circuit CTT201 to notify that the selected position of the coarse delay unit circuit has moved by the delay increase signal inc or Detected by the delay decrease signal dec, a maximum delay position signal fixmax, a minimum delay position signal fixmin, and a delay position signal fixoth are generated. These three types of output signals are supplied to a fine delay position determination circuit FDC101 installed between the control signal storage circuit REG201 and the mirror control circuit MCC201 in the fine adjustment circuit FTT201 as shown in FIG. When the selection position of the coarse delay unit circuit increases, the fxmin signal is generated via the inc signal, and the first-stage fine delay unit circuit is selected. Similarly, when the selection position of the coarse delay unit circuit decreases, the fxmax signal is generated via the dec signal, and the final stage fine delay unit circuit is selected. In this way, in the simultaneous comparison type DLL having the hierarchical structure, even if jitter is present in the input clock signal, the clock signal can be output with a constant jitter performance without being affected by the jitter.
[0028]
However, the characteristics (delay time characteristics) of the CMOS circuit may differ from the design values if the environment is different, such as a device manufacturing process, a power supply voltage fluctuation during operation, and a change in device temperature. The timing control circuit having a hierarchical structure cannot cope with this performance change, and a delay time error due to the change is output as jitter, which causes performance degradation. As described above, the fine delay circuit row in the fine timing adjustment circuit is designed so that the total delay time is equal to the delay time of one stage of the coarse delay unit circuit in the coarse timing adjustment circuit. However, since the delay time relationship causes an error due to a change in the environment, the jitter performance is degraded. In the present invention, this error is compensated for by using the delay matching circuit DMC101 to prevent jitter performance degradation. The delay matching circuit DMC101 can be realized using the delay detection circuit shown in FIG. The delay detection circuit inputs the same clock signal cki201 to the coarse delay unit circuit CDE101 in the coarse timing adjustment circuit and the columns FDE101 to FDE104 of the fine delay unit circuits in the fine timing adjustment circuit in the hierarchical DLL, and detects the same delay time as the CDE101. The position of the indicated FDE is detected, and one of the delay matching signals ifx101 to ifx104 is asserted. The determination of the assert signal position can be performed even if the delay time performance deviates from the design value due to process manufacturing variations. Further, even when the power supply voltage changes or the temperature changes during operation, the detection position is changed to cope with the change. FIG. 5 shows a detailed operation waveform of the delay detection circuit. The operation starts when the clear signal clr101 is asserted. The input clock signal cki201 is supplied, and the timings of the output signals of the fine delay unit circuits FDE101 to FDE103 are gradually delayed as shown by the fine delay output signals fdo101 to fdo103, respectively. In the example of the waveform shown in the figure, the delay output signal cdo101 of the coarse delay unit circuit CDE101 has the same timing as the fine delay output signal fdo102. In this case, of the column DFF101 of the D-type flip-flop, the output portion dfo102 of the circuit receiving the fdo102 and the output of the subsequent D-type flip-flop circuit are asserted. As a result, of the output of the column EXO101 of the exclusive OR circuit, only ifx102 is asserted. FIG. 18 shows the fine delay position selection circuit FSC101. It is arranged between the delay control circuit row DCL201 in the timing fine adjustment circuit FTT201 and the control signal storage circuit REG201, and determines the optimal first stage position or last stage position of the fine delay circuit row using the delay detection circuit output of FIG. . The logic circuits LOG101, LOG102, LOG103 arranged in the fine delay position selection circuit FSC101 are configured by the circuits shown in FIG. By using the delay detection circuit of FIG. 4 and the fine delay position selection circuit of FIG. 18, the output clock jitter performance is high performance and low power and small area timing regardless of process manufacturing variation, power supply voltage variation, and temperature variation. A control circuit can be realized.
[0029]
In the above description, 100 MHz is assumed as the frequency of the clock signal, but this is variable. Although the operation is described using a DLL as an example, an SMD, a PLL, or a structure in which these are combined also exhibit the same effect. This is the same in the following description.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
The timing control circuit device according to the present invention includes a timing control circuit TCC101 having a hierarchical structure, a clock driver DRV101, and a decode circuit DEC101. The timing control circuit TCC101 includes a coarse timing adjustment circuit CTT101, a fine timing adjustment circuit FTT101, and a fine / fine adjustment circuit CNV101. In the timing control circuit TCC101, the coarse timing adjustment circuit CTT101 receives the input clock signal cki101 and the output clock signal cko101 for distribution, and outputs the coarse adjustment signal cto101 and the m-bit conversion control signal cvi [m]. The timing fine adjustment circuit FTT101 receives the coarse adjustment signal cto101, the m-bit conversion control signal cvi [m], and the n-bit delay matching signal ifx [n] and outputs the fine adjustment signal fto101. The clock driver DRV101 receives the fine adjustment signal fto101 and outputs an output clock signal cko101. The decode circuit DEC101 receives the j-bit decode input signal dci [j] and outputs an n-bit delay matching signal ifx [n].
[0031]
As described with reference to FIG. 1, the timing control circuit TCC101 forms a hierarchical structure with the coarse timing adjustment circuit CTT101 and the fine timing adjustment circuit FTT101, and achieves high jitter performance without increasing the circuit scale and power consumption. . Further, in the fine / coarse conversion circuit CNV101, signal transmission and control of the fine adjustment circuit FTT101 and the coarse adjustment circuit CTT101 are performed, and a coarse delay position change detection for suppressing an increase in jitter of an output signal due to jitter of an input clock signal. Circuit and a fine delay position selection circuit.
[0032]
In a timing control circuit having a hierarchical structure, when a delay time relationship between a fine adjustment circuit and a coarse adjustment circuit causes an error due to process manufacturing variation, power supply voltage variation, temperature change, etc., the decoding circuit DEC101 eliminates the error. A delay matching signal ifx [n], which is a control signal for performing the adjustment, is supplied to the fine adjustment circuit to suppress an increase in output jitter. While the delay matching circuit DMC101 in FIG. 1 automatically corrects a delay time error due to various environmental factors, in the embodiment shown in FIG. 2, an instruction from the OS, software, middleware, or the like is decoded by a decode signal dci [j And supplies a delay matching signal ifx [n] for control to the fine adjustment circuit via the decoding circuit DEC101. Information on the variation component due to the manufacturing process may be owned by the OS or the like in advance. As for the power supply voltage fluctuation and the temperature change, the system owns each sensor, or the OS or the like predicts the sensor, and generates and supplies an optimal command signal. Thus, the output jitter of the timing control circuit can be improved. In this embodiment, since the timing error detecting portion can be left to software, the decoding circuit portion can be simply designed, and the design load can be reduced.
[0033]
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
The timing control circuit device of the present invention includes a timing control circuit TCC101 having a hierarchical structure, a clock driver DRV101, and a fuse circuit FUS101. The timing control circuit TCC101 includes a coarse timing adjustment circuit CTT101, a fine timing adjustment circuit FTT101, and a fine / fine adjustment circuit CNV101. In the timing control circuit TCC101, the coarse timing adjustment circuit CTT101 receives the input clock signal cki101 and the output clock signal cko101 for distribution, and outputs the coarse adjustment signal cto101 and the m-bit conversion control signal cvi [m]. The timing fine adjustment circuit FTT101 receives the coarse adjustment signal cto101, the m-bit conversion control signal cvi [m], and the n-bit delay matching signal ifx [n] and outputs the fine adjustment signal fto101. The clock driver DRV101 receives the fine adjustment signal fto101 and outputs an output clock signal cko101. The fuse circuit FUS101 receives a k-bit fuse circuit input signal fsi [k] and outputs an n-bit delay matching signal ifx [n].
[0034]
As described with reference to FIG. 1, the timing control circuit TCC101 forms a hierarchical structure with the coarse timing adjustment circuit CTT101 and the fine timing adjustment circuit FTT101, and achieves high jitter performance without increasing the circuit scale and power consumption. . Further, in the fine / coarse conversion circuit CNV101, signal transmission and control of the fine adjustment circuit FTT101 and the coarse adjustment circuit CTT101 are performed, and a coarse delay position change detection for suppressing an increase in jitter of an output signal due to jitter of an input clock signal. Circuit and a fine delay position selection circuit.
[0035]
In a timing control circuit having a hierarchical structure, the fuse circuit FUS101 eliminates an error when a delay time relationship between a fine adjustment circuit and a coarse adjustment circuit causes an error due to process manufacturing variation, power supply voltage variation, temperature change, and the like. A delay matching signal ifx [n], which is a control signal for performing the adjustment, is supplied to the fine adjustment circuit to suppress an increase in output jitter. While the delay matching circuit DMC101 in FIG. 1 automatically corrects a delay time error due to various environmental factors, in the embodiment shown in FIG. 3, a fuse circuit input signal fsi [k which is a command signal from the outside in advance. To fix the delay matching signal ifx [n], which is the output signal of the fuse circuit FUS101. Thereafter, the same delay matching signal ifx [n] is always supplied from the fuse circuit FUS101 to the fine adjustment circuit. By supplying the fuse circuit input signal fsi [k] at the time of testing a chip or the like, it is possible to correct a delay error with respect to process manufacturing variation. Thus, the output jitter performance of the timing control circuit can be improved. Since this embodiment can be applied at the time of testing before product shipment, the accuracy of correction for variations is the highest, and the circuit configuration is the simplest and the design is easy.
[0036]
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the delay matching circuit.
The delay matching circuit DMC201 of this embodiment includes a clock signal generation circuit CGN101 and a delay detection circuit DDC101. The delay detection circuit DDC101 may have the configuration described in FIG. The clock signal generation circuit CGN101 receives the input clock signal cki301 and the clear signal clr101, and outputs a generated clock signal cgo101. The delay detection circuit DDC101 receives the generated clock signal cgo101 and the clear signal clr101, and outputs an n-bit delay matching signal ifix [n]. When the clear signal clr101 is asserted, the clock signal generation circuit CGN101 provides the clock signal to the delay detection circuit DDC101 as cgo101 for a desired clock time. The delay detection circuit DDC101 automatically detects a delay error for a desired clock time to which cgo101 is given.
[0037]
The clock signal generation circuit CGN101 is configured as shown in FIG. It can be composed of a down counter DWC101 and a logic circuit. The down counter DWC101 is configured as shown in FIG. In this example, a 4-bit down counter is shown, and the output is stopped when 16 cycles of the clock signal are counted. That is, when all the outputs q0 to q3 of the down counter DWC101 become high, the counting is stopped. At the last stage of the clock signal generation circuit CGN101, a 1/2 frequency divider using a D-type flip-flop circuit is provided. As a result, only a clock signal for eight periods, which is half of 16 periods, is used as a cgo101 signal. This is transmitted to the delay detection circuit DDC101. FIG. 9 shows operation waveforms inside the delay matching circuit DMC201 of this embodiment. After the clear signal clr101 is asserted, the cgo101 signal is frequency-divided and output for 16 cycles of the input clock signal cki301, and the output of the cgo101 stops when eight cycles are counted. During this time, the optimum position of the delay relationship is detected, and in the example of this figure, only ifx102 is selected and an assertion signal is output.
[0038]
The delay detection circuit DDC101 is provided by the above-described circuit configuration of FIG. FIG. 4 shows an embodiment in which a hierarchical DLL is taken as an example. The same clock signal cki201 is input to the coarse delay unit circuit CDE101 in the coarse timing adjustment circuit and the columns FDE101 to FDE104 of the fine delay unit circuits in the fine timing adjustment circuit, and the position of the FDE indicating the same delay time as the CDE101 is detected. Assert one of the delay matching signals ifx101 to ifx104. This assertion signal position can cope even if the delay time performance deviates from the design value due to process manufacturing variations. In addition, even when the power supply voltage changes or the temperature changes during operation, it can be dealt with by changing the detection position.
[0039]
When only the delay detection circuit of FIG. 4 is used as the delay matching circuit without using the clock signal generation circuit CGN101 as in the configuration of the present embodiment, the detection operation of the delay error is always performed during the period when the input clock signal is being input. And increases the power consumption of the entire timing control circuit. In the case of the present embodiment, the detection function operates only during a desired clock cycle after the clear signal clr101 is asserted, and the detection function is stopped otherwise, so that power consumption can be suppressed. If it is necessary to operate the detection function again during the operation, the clr101 signal may be changed from negated to asserted again.
[0040]
FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the delay matching circuit.
The delay matching circuit DMC301 of this embodiment includes a frequency dividing circuit DIV101 and a delay detecting circuit DDC101. The frequency dividing circuit DIV101 receives the input clock signal cki401 and the clear signal clr201, and outputs a frequency-divided clock signal dvo101. The delay detection circuit DDC101 receives the frequency-divided clock signal dvo101 and the clear signal clr201, and outputs an n-bit delay matching signal ifix [n]. When the clear signal clr201 is asserted, the divider circuit DIV101 divides the frequency of the input clock signal cki401 by a desired interval, and provides the divided clock signal to the delay detection circuit DDC101 as dvo101. The delay detection circuit DDC101 automatically detects a delay error at a desired clock timing to which dvo101 is given.
[0041]
The frequency dividing circuit DIV101 can be configured by connecting a D-type flip-flop as shown in FIG. The clock cycle is divided by half in one stage of the D-type flip-flop. When the clear signal clr201 is asserted, the input clock signal cki401 is frequency-divided by the number of stages of the D-type flip-flop and output to the dvo101 as a frequency-divided clock signal.
[0042]
The delay detection circuit DDC101 is similarly provided with the circuit configuration of FIG. FIG. 4 shows an embodiment in which a hierarchical DLL is taken as an example. The same clock signal cki201 is input to the coarse delay unit circuit CDE101 in the coarse timing adjustment circuit and the columns FDE101 to FDE104 of the fine delay unit circuits in the fine timing adjustment circuit, and the position of the FDE indicating the same delay time as the CDE101 is detected. Assert one of the delay matching signals ifx101 to ifx104. This assertion signal position can cope even if the delay time performance deviates from the design value due to process manufacturing variations. In addition, even when the power supply voltage changes or the temperature changes during operation, it can be dealt with by changing the detection position.
[0043]
According to the configuration of the present embodiment, the interval at which the delay matching circuit portion performs the operation of detecting the delay error is widened, and as a result, the power consumption of the delay matching circuit can be reduced. As compared with the case where only the embodiment of FIG. 4 is used as the delay matching circuit, the power can be reduced in proportion to the divided value. Although the detection interval is wider than that of the embodiment of FIG. 6, the detection operation can always be performed without providing the negate / assert process of the clear signal.
[0044]
FIG. 20 is a diagram showing another embodiment of the delay detection circuit.
The delay detection circuit DDC201 of this embodiment includes a coarse delay unit circuit CDE401, an analog delay circuit ADL101, a frequency phase comparison circuit PFD101, and a charge pump circuit CHP101. The coarse delay unit circuit CDE401 receives the input clock signal cki801 and outputs a delay signal. The analog delay circuit ADL101 receives the input clock signal cki801 and the charge pump output voltage cho101, and outputs a delay signal. The frequency phase comparison circuit PFD101 obtains delay outputs of both the coarse delay unit circuit CDE401 and the analog delay circuit ADL101 and outputs a comparison circuit output signal pfo101. The charge pump circuit CHP101 receives the comparison circuit output signal pfo101 and outputs a charge pump output voltage cho101.
[0045]
As a method of the timing control circuit having a hierarchical structure, there may be a digital / analog type or an analog / analog type hierarchy in addition to the digital / digital hierarchy. This embodiment shows a configuration example of a delay detection circuit in the case where a system such as a digital DLL is used as a coarse timing adjustment circuit and an analog system such as a PLL is used as a fine timing adjustment circuit. Accordingly, the coarse delay unit circuit CDE401 is a digital delay circuit, and the analog delay circuit ADL101 is a delay circuit that can adjust a delay with an analog voltage for fine adjustment. In the digital / analog hierarchical structure, the maximum delay time indicated by the delay circuit in the analog part must be equal to the delay time indicated by the coarse delay unit circuit in the digital part. Considering the voltage supplied to the analog delay circuit, the minimum voltage is determined. When the delay time of the coarse delay unit circuit CDE401 becomes equal to the delay time of the analog delay circuit ADL101, the present embodiment is stabilized, and the charge pump output voltage cho101, which is the analog voltage at that time, becomes the minimum voltage controlled. When this voltage value is supplied to the hierarchical structure timing control circuit, a high-performance timing control circuit that can cope with manufacturing process variations, power supply voltage fluctuations, and temperature changes can be realized. When an analog / analog hierarchical structure is formed using a PLL or the like, the coarse delay unit circuit CDE401 in the embodiment of FIG. 20 may be changed to an analog coarse delay circuit train. In the case of analog, considering the example of controlling the delay time or oscillation frequency with voltage, if the control voltage is changed so that the minimum delay or maximum frequency of the coarse delay unit matches the maximum delay or minimum frequency of the fine delay unit Good. Therefore, the minimum control voltage of the fine delay unit may be determined as shown in FIG. 20 with the maximum control voltage applied to the coarse delay unit.
[0046]
Although the timing control circuit device described so far has been described assuming a design method in one semiconductor integrated circuit device, it may be applied to a plurality of devices or chips. For example, it may be a single chip configuration as a timing control circuit device, or a configuration in which a plurality of timing control circuit devices exist in one semiconductor integrated circuit device chip.
[0047]
For example, as an example of a system configuration shown in FIG. 21, in a case where a clock signal distributed to the internal processor core COR101 is supplied to the outside of the LSI 101 as a system clock in the semiconductor integrated circuit LSI101, the system clock is the same as the internal. It is conceivable that the dck 101 and a clock signal obtained by dividing the frequency of the dck 101 into a desired value by the frequency dividing circuit DIV401 or the like are output as the dck 102. In such a case, it is necessary to synchronize the two types of system clock signals dck101 and dck102 with the clock signal in the core, and the timing control circuit device of the present invention can be applied. Examples of a system configuration using a timing control circuit are shown in FIGS. In each figure, DRV201, DRV202, DRV203, DRV204, DRV301, DRV302, DRV303, DRV401, DRV402 indicate clock drivers. DIV 401 indicates a frequency dividing circuit. TCC301, TCC401, and TCC501 represent timing control circuits of the present invention. The fto, cko, and cki terminals in the timing control circuit correspond to, for example, the fto101, cko101, and cki101 signals in FIG. 1, respectively. Further, each dck101 input signal is a clock signal supplied from the processor core COR101 in FIG. 21, dck103 is a clock signal output as a system clock in FIG. 21, and dck102 is a clock signal output as a divided system clock in FIG. Is shown. In the configuration of FIG. 22, the clock driver DRV203 uses a dummy circuit in which the delay times of the frequency dividing circuit DIV401 and the clock driver DRV201 are matched. The area and power consumption are the minimum among the three types of configurations shown in FIGS. 22, 23, and 24, but cannot cope with a change in the load connected downstream (in the direction of DRV 201) of the frequency divider DIV401. Further, the jitter performance depends on the accuracy of designing the dummy delay of the DRV 203 and cannot cope with the variation. In the configuration of FIG. 23, the clock driver DRV302 is a dummy circuit matched with the delay time of the DRV301. The area and power consumption are intermediate among the three types. This is for handling a clock signal whose frequency is lower than that of FIG. Phase adjustment is possible from DRV301 in response to changes in output load at the subsequent stage. However, since the dummy circuit is used, the design accuracy of the DRV 302 affects the jitter performance. 24 has the largest area and the largest power consumption among the three types. This is for controlling the phase of the two frequency clock signals before and after frequency division in one timing control circuit TCC501. However, since the dummy is not used, the jitter performance of the output clock signal is the highest, and the phase can be adjusted according to the change of the output load after the clock driver DRV401.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a hierarchical structure in which the jitter performance can be improved without increasing the area and power consumption of the clock signal generation device, the jitter of the input clock signal and the influence of manufacturing process variation / power supply voltage variation / temperature change can be obtained. It is possible to prevent the jitter performance of the output clock signal from deteriorating and to realize a high-performance timing control device with low power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a third configuration example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of a delay detection circuit;
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the delay detection circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating a first configuration example of a delay matching circuit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a clock signal generation circuit.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a down counter.
FIG. 9 is an operation waveform diagram of the first configuration example of the delay matching circuit.
FIG. 10 is a diagram illustrating a second configuration example of the delay matching circuit.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a frequency dividing circuit.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a simultaneous comparison type DLL.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a hierarchical simultaneous comparison type DLL;
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a tri-state buffer.
FIG. 15 is a diagram showing a selection relationship between a coarse delay circuit row and a fine delay circuit row.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a configuration of a coarse delay position change detection circuit.
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a fine delay position determination circuit.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a fine delay position selection circuit of the present invention.
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a logic circuit of the fine delay position selection circuit.
FIG. 20 is a diagram illustrating a second configuration example of the delay detection circuit;
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of a clock generation and distribution system in a semiconductor integrated circuit.
FIG. 22 is a diagram illustrating a first configuration example of a clock system using a DLL.
FIG. 23 is a diagram illustrating a second configuration example of a clock system using a DLL.
FIG. 24 is a diagram illustrating a third configuration example of a clock system using a DLL.
[Explanation of symbols]
ADL101: analog delay circuit,
CDE101, CDE201, CDE301, CDE302, CDE401: coarse delay unit circuit,
CGN101: clock signal generation circuit,
CHP101: charge pump circuit,
COR101: Processor core of semiconductor integrated circuit LSI,
CTT101, CTT201, CTT301: coarse timing adjustment circuit,
CNV101, CNV201: fine / coarse conversion circuit,
DCL101, DCL201, DCL202: delay control circuit row,
DDC101, DDC201: delay detection circuit,
DEC101: decoding circuit,
DFF101: D-type flip-flop,
DIV101, DIV201, DIV301, DIV302, DIV401: frequency divider,
DMC101, DMC201, DMC301: delay matching circuit,
DTT101: Simultaneous comparison type DLL,
DRV101, DRV201, DRV202, DRV203, DRV204, DRV301, DRV302, DRV303, DRV401,
DRV402: clock driver,
DWC101: down counter,
EXO101: Exclusive OR circuit,
FDA101, FDA201, FDA202: forward delay circuit row,
FDC101: fine delay position determination circuit,
FDE101, FDE102, FDE103, FDE104, FDE201, FDE301, FDE302, FDE303, FDE304: fine delay unit circuit,
FSC101: fine delay position selection circuit,
FTT101, FTT201, FTT301: timing fine adjustment circuit,
FUS101: fuse circuit,
LOG101, LOG102, LOG103: logic circuit,
LSI 101: semiconductor integrated circuit,
MCC101, MCC201, MCC202: mirror control circuit,
PFD101: frequency phase comparison circuit,
REG101, REG201, REG202: control signal storage circuit,
TCC101, TCC301, TCC401, TCC501: timing control circuit,
cdo101: coarse delay output signal,
cgo101: generated clock signal,
cho101: charge pump output voltage,
cki101, cki201, cki301, cki401, cki501, cki601, cki701, cki801: input clock signal,
cko101, cko501, cko601: output clock signal,
clr101, clr201: clear signal,
cto101, cto201: coarse adjustment signal,
cvi [m]: m-bit conversion control signal,
cvo101: conversion signal,
dci [j]: j-bit decode input,
dck101, dck102, dck103: system clock signal,
dec: delay reduction signal,
dfo101, dfo102, dfo103, dfo201: D-type flip-flop output,
dsg102, dsg103: delay signal,
dvo101: frequency-divided clock signal
fdo101, fdo102, fdo103: fine delay output signal,
fixmax: maximum delay position signal,
fixmin: minimum delay position signal,
fixoth: delay position signal,
fsi [k]: k-bit fuse circuit input,
fto101: fine adjustment signal,
ifx [n]: n-bit delay matching signal,
ifx101, ifx102, ifx103, ifx104: delay matching signal,
inc: delay increase signal,
pfo101: comparison circuit output signal,
q0, q1, q2, q3: D-type flip-flop outputs,
tbc101: tristate buffer control signal,
tbi101: tristate buffer input,
tbo101: tristate buffer output.

Claims (10)

第1のクロック信号と第2のクロック信号を入力し、前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相差に応じて第3のクロック信号を出力するタイミング制御回路と、
遅延整合信号を前記タイミング制御回路へ入力する遅延整合回路とを有し、
前記タイミング制御回路は、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の位相差を第1の精度で調整をする第1の調整回路と、前記第1の精度より高精度で前記位相差の調整を行う第2の調整回路を含み、
前記第3のクロック信号を負荷回路を経て、または直接的に前記第2のクロックとして前記第1の調整回路にフィードバックし、前記第1のクロック信号と前記第2のクロックの位相差を調整する調整信号を前記第1の調整回路から前記第2の調整回路へ伝達するとともに、
前記遅延整合回路から前記第2の調整回路へ前記遅延整合信号を入力し、前記調整信号と前記遅延整合信号との比較に基いて位相調整を行なうことにより、
前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号を同期させることを特徴とするタイミング制御回路装置。
A timing control circuit that receives a first clock signal and a second clock signal, and outputs a third clock signal according to a phase difference between the first clock signal and the second clock signal;
A delay matching circuit for inputting a delay matching signal to the timing control circuit,
A first adjustment circuit that adjusts a phase difference of the second clock signal with respect to the first clock signal with a first accuracy; and a phase adjustment circuit that adjusts the phase difference with a higher accuracy than the first accuracy. Including a second adjustment circuit for adjusting
The third clock signal is fed back to the first adjustment circuit via the load circuit or directly as the second clock to adjust the phase difference between the first clock signal and the second clock. Transmitting an adjustment signal from the first adjustment circuit to the second adjustment circuit;
By inputting the delay matching signal from the delay matching circuit to the second adjustment circuit and performing a phase adjustment based on a comparison between the adjustment signal and the delay matching signal,
A timing control circuit device for synchronizing the first clock signal and the second clock signal.
第1のクロック信号と第2のクロック信号を入力し、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の遅延時間に応じて第3のクロック信号を出力するタイミング制御回路と、
遅延整合信号を前記タイミング制御回路へ入力する遅延整合回路とを有し、
前記タイミング制御回路が、前記第1のクロック信号に対して前記第2のクロック信号遅延の粗調整を行う粗調整回路および微調整を行う微調整回路とから構成され、
前記粗調整回路は第1の論理回路から構成される粗遅延回路列を含むとともに、前記微調整回路は第2の論理回路から構成される微遅延回路列とを含み、
前記遅延整合回路は、前記粗遅延回路列中の前記第1の論理回路1段当たりの遅延時間と、前記微調整回路列中の前記第2の論理回路全段の遅延時間とを同一に整合するための前記遅延整合信号を出力することにより、
前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号を同期させることを特徴とするタイミング制御回路装置。
A timing control circuit that receives a first clock signal and a second clock signal, and outputs a third clock signal according to a delay time of the second clock signal with respect to the first clock signal;
A delay matching circuit for inputting a delay matching signal to the timing control circuit,
The timing control circuit includes a coarse adjustment circuit that performs a coarse adjustment of the second clock signal delay with respect to the first clock signal, and a fine adjustment circuit that performs a fine adjustment.
The coarse adjustment circuit includes a coarse delay circuit row including a first logic circuit, and the fine adjustment circuit includes a fine delay circuit row including a second logic circuit.
The delay matching circuit matches a delay time per one stage of the first logic circuit in the coarse delay circuit train with a delay time of all stages of the second logic circuit in the fine adjustment circuit train. By outputting the delay matching signal for
A timing control circuit device for synchronizing the first clock signal and the second clock signal.
第1のクロック信号と第2のクロック信号を入力し、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の遅延時間に応じて第3のクロック信号を出力するタイミング制御回路と、
遅延整合信号を前記タイミング制御回路へ入力する遅延整合回路とを有し、
前記タイミング制御回路が、前記第1のクロック信号に対して前記第2のクロック信号遅延の粗調整を行う粗調整回路および微調整を行う微調整回路と、少なくとも1つの変換回路から構成され、
前記粗調整回路は第1のクロック信号と第2のクロック信号を入力し、前記第1および第2のクロック信号の位相差を粗調整し位相差に応じた第4のクロック信号と第1の変換信号を出力し、
前記変換回路は、前記第1の変換信号を入力する一方、第2の変換信号を出力し、
前記微調整回路は、前記第4のクロック信号と前記第2の変換信号と前記遅延整合信号とを入力し、前記第4のクロック信号と前記第2の変換信号との位相差を微調整し前記第3のクロック信号を出力し、
前記遅延整合回路は、前記粗遅延回路列を構成する要素回路一つの遅延時間と前記微遅延回路列を構成する要素回路全ての遅延時間とを検出し、前記両遅延時間を同一の遅延時間にするための遅延整合信号を出力することにより、
前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号を同期させることを特徴とするタイミング制御回路装置。
A timing control circuit that receives a first clock signal and a second clock signal, and outputs a third clock signal according to a delay time of the second clock signal with respect to the first clock signal;
A delay matching circuit for inputting a delay matching signal to the timing control circuit,
The timing control circuit includes at least one conversion circuit, and a coarse adjustment circuit that performs coarse adjustment of the second clock signal delay with respect to the first clock signal, and a fine adjustment circuit that performs fine adjustment.
The coarse adjustment circuit receives a first clock signal and a second clock signal, roughly adjusts a phase difference between the first and second clock signals, and adjusts a fourth clock signal and a first clock signal according to the phase difference. Output the conversion signal,
The conversion circuit outputs the second conversion signal while receiving the first conversion signal,
The fine adjustment circuit inputs the fourth clock signal, the second converted signal, and the delay matching signal, and finely adjusts a phase difference between the fourth clock signal and the second converted signal. Outputting the third clock signal;
The delay matching circuit detects a delay time of one element circuit forming the coarse delay circuit row and a delay time of all element circuits forming the fine delay circuit row, and converts the two delay times to the same delay time. By outputting a delay matching signal for
A timing control circuit device for synchronizing the first clock signal and the second clock signal.
前記遅延整合回路は、前記第1の調整回路を構成する粗遅延回路列および前記第2の調整回路を構成する微遅延回路列とを有し、前記第1のクロック信号を用いて、前記粗遅延回路列と前記微遅延回路列の遅延時間の関係を計測し、前記遅延時間関係を整合するための前記遅延整合信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。The delay matching circuit includes a coarse delay circuit row that forms the first adjustment circuit and a fine delay circuit row that forms the second adjustment circuit, and uses the first clock signal to generate the coarse delay circuit row. 2. The timing control circuit device according to claim 1, wherein the relationship between the delay time of the delay circuit row and the delay time of the fine delay circuit row is measured, and the delay matching signal for matching the delay time relation is output. 前記遅延整合回路は、前記粗遅延回路列を構成する前記第1の論理回路1段と前記微遅延回路列を構成する第2の論理回路複数段とを含むことを特徴とする請求項2に記載のタイミング制御回路装置。3. The delay matching circuit according to claim 2, wherein the first logic circuit includes one stage of the coarse delay circuit array and a plurality of second logic circuits of the fine delay circuit array. The timing control circuit device according to the above. 前記遅延整合回路は、デコーダ等の論路回路あるいはレジスタ等の記憶装置で構成され、前記外部信号に応じて前記遅延整合信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。2. The timing control circuit device according to claim 1, wherein the delay matching circuit includes a logic circuit such as a decoder or a storage device such as a register, and outputs the delay matching signal according to the external signal. . 前記遅延整合回路は、デコーダ等の論路回路あるいはレジスタ等の記憶装置で構成され、ソフトウエア、オペレーティングシステムあるいはミドルウエアからもたらされる命令に応じて前記遅延整合信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。The delay matching circuit is configured by a logic circuit such as a decoder or a storage device such as a register, and outputs the delay matching signal in accordance with an instruction given from software, an operating system or middleware. Item 2. The timing control circuit device according to item 1. 前記遅延整合回路は、ヒューズ素子を有し、前記外部信号により前記ヒューズ素子の出力する前記制御信号が決定され、その後前記決定された遅延整合信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。2. The delay matching circuit according to claim 1, wherein the delay matching circuit has a fuse element, and the control signal output from the fuse element is determined by the external signal, and then outputs the determined delay matching signal. 3. Timing control circuit device. 前記遅延整合回路は、分周回路と遅延検出回路を有し、前記分周回路は入力された前記第1のクロック信号を分周して第5のクロック信号を出力し、前記遅延検出回路は前記第5のクロック信号を入力して前記粗遅延回路列を構成する要素回路の一つの遅延時間と前記微遅延回路列を構成する要素回路の全ての遅延時間とを検出し、前記両遅延時間を同一の遅延時間にするための前記遅延整合信号を出力し、前記遅延検出回路の検出動作を前記第4のクロック信号のタイミング毎に行うことを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。The delay matching circuit includes a frequency dividing circuit and a delay detecting circuit, the frequency dividing circuit divides the input first clock signal to output a fifth clock signal, and the delay detecting circuit The fifth clock signal is input to detect one delay time of an element circuit forming the coarse delay circuit row and all delay times of the element circuits forming the fine delay circuit row, and the two delay times are detected. 2. The timing control circuit according to claim 1, wherein the delay matching signal for outputting the same delay time is output, and the detection operation of the delay detection circuit is performed at each timing of the fourth clock signal. apparatus. 前記遅延整合回路は、前記第1のクロック信号を入力し、第6クロック信号を出力するクロック信号生成回路と、
前記第6のクロック信号を入力し、前記粗遅延回路列を構成する要素回路一つの遅延時間と前記微遅延回路列を構成する要素回路全ての遅延時間とを検出し、前記両遅延時間を同一の遅延時間にするための遅延整合信号を出力する遅延検出回路とを有し、
前記クロック信号生成回路は、前記第1のクロック信号を所望のクロック周期の間、前記第6のクロック信号として出力し、その後はクロック信号を出力しないことにより、前記遅延検出回路の検出動作を前記所望のクロック周期間に制限することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御回路装置。
A clock signal generation circuit that receives the first clock signal and outputs a sixth clock signal,
The sixth clock signal is input, the delay time of one element circuit forming the coarse delay circuit row and the delay time of all element circuits forming the fine delay circuit row are detected, and the two delay times are made the same. A delay detection circuit that outputs a delay matching signal for setting a delay time of
The clock signal generation circuit outputs the first clock signal as the sixth clock signal during a desired clock cycle, and thereafter does not output a clock signal, thereby performing the detection operation of the delay detection circuit. 2. The timing control circuit device according to claim 1, wherein the timing is limited to a desired clock period.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071594A (en) * 2007-09-13 2009-04-02 Elpida Memory Inc Timing control circuit, and semiconductor memory
US7750712B2 (en) 2007-12-07 2010-07-06 Elpida Memory, Inc. Timing control circuit, timing generation system, timing control method and semiconductor memory device
US7973582B2 (en) 2007-09-07 2011-07-05 Elpida Memory, Inc. Timing control circuit and semiconductor storage device
JP2021090184A (en) * 2019-12-03 2021-06-10 智成電子股▲ふん▼有限公司 SELF-CALIBRATED Soc

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7973582B2 (en) 2007-09-07 2011-07-05 Elpida Memory, Inc. Timing control circuit and semiconductor storage device
JP2009071594A (en) * 2007-09-13 2009-04-02 Elpida Memory Inc Timing control circuit, and semiconductor memory
US7772911B2 (en) 2007-09-13 2010-08-10 Elpida Memory, Inc. Timing control circuit and semiconductor storage device
US7750712B2 (en) 2007-12-07 2010-07-06 Elpida Memory, Inc. Timing control circuit, timing generation system, timing control method and semiconductor memory device
JP2021090184A (en) * 2019-12-03 2021-06-10 智成電子股▲ふん▼有限公司 SELF-CALIBRATED Soc

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