JP2005316879A - Timing adjustment circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般にクロック同期式の装置におけるタイミング調整回路に関し、詳しくはデータ入出力インターフェースのクロック同期タイミングを調整するタイミング調整回路に関する。 The present invention generally relates to a timing adjustment circuit in a clock synchronous apparatus, and more particularly to a timing adjustment circuit that adjusts a clock synchronization timing of a data input / output interface.
図1は、クロック同期式の半導体チップを接続した構成の一例を示す図である。図1に示されるチップ10乃至13はクロック信号に同期して動作する。チップ10からクロック信号に同期して出力されるデータ信号は、チップ11乃至13に入力される。この際、クロック信号のタイミングに基づいて、入力のセットアップ時間、ホールド時間、出力の最大遅延等が規定されており、チップ10乃至13は、これらの規定を満たすタイミングでデータ信号の入出力動作を実行することが要求される。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration in which clock synchronous semiconductor chips are connected.
半導体装置には製造ばらつきがあり、データ信号を入出力するための入出力セルには、製造ばらつきのための遅延変動が存在する。従来このような遅延変動はそれ程大きな問題とはならなかったが、クロック信号の周波数を高くして半導体装置の動作を高速にしようとすると、入出力セルの遅延変動の問題が顕在化する。即ち、動作周波数が高い条件で入出力セルの遅延変動が存在すると、入力のセットアップ時間、ホールド時間、出力の最大遅延等の要件が満たされない場合が発生し、チップ間のデータ送受信がうまくいかないことがある。またチップ間の経路の長さの違いによる信号のフライトタイムの違いや、1つの出力に複数のチップを接続することによる負荷の増大等の影響もあり、データ送受信を正確に行うことが困難になる。 Semiconductor devices have manufacturing variations, and delay fluctuations due to manufacturing variations exist in input / output cells for inputting and outputting data signals. Conventionally, such delay variation has not been a significant problem. However, when the frequency of the clock signal is increased to increase the operation speed of the semiconductor device, the problem of delay variation of input / output cells becomes obvious. In other words, if input / output cell delay variation exists under a high operating frequency, requirements such as input setup time, hold time, and maximum output delay may not be satisfied, and data transmission / reception between chips may not be successful. is there. In addition, it is difficult to accurately transmit and receive data due to differences in signal flight time due to differences in the path length between chips and increased load due to the connection of multiple chips to one output. Become.
図2は、クロック同期式の入出力インターフェースタイミングを補正するタイミング調整回路の一例を示す図である。図2のタイミング調整回路20は、クロック入力回路21、PLL(Phase Locked Loop)回路22、クロックツリー23、フィードバックツリー24、出力用フリップフロップ25、入力用フリップフロップ26、データ出力用回路27、及びデータ入力用回路28を含む。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a timing adjustment circuit that corrects the clock synchronous input / output interface timing. 2 includes a
クロック入力回路21は、チップ外部から入力されたクロック信号Clockを受け取り、入力クロック信号ck0としてPLL回路22に供給する。クロック入力回路21には固有の遅延時間Aが存在し、PLL回路22に供給される時点で、入力クロック信号ck0はクロック信号Clockより遅延時間Aだけ遅延している。PLL回路22は入力クロック信号ck0の位相を調整し、位相調整されたクロック信号ckrを出力する。位相調整されたクロック信号ckrはクロックツリー23を伝播した後に、出力用フリップフロップ25及び入力用フリップフロップ26に同期用クロック信号ck1として供給される。また位相調整されたクロック信号ckrは、クロックツリー23の遅延Cと同一の遅延C’を有するフィードバックツリー24を介し、遅延クロック信号ckfとしてPLL回路22のもう一方の入力に供給される。PLL回路22は、入力クロック信号ck0と遅延クロック信号ckfとの位相が同一となるように位相制御を実行し、位相調整されたクロック信号ckrを生成する。
The
出力用フリップフロップ25は、同期用クロック信号ck1のエッジタイミングで出力データd0を出力する。出力データd0は、データ出力用回路27により、データ出力信号DataOutとしてチップ外部に出力される。データ出力用回路27には固有の遅延時間Bが存在し、データ出力信号DataOutは出力データd0から遅延時間Bだけ遅れることになる。
The output flip-flop 25 outputs the output data d0 at the edge timing of the synchronization clock signal ck1. The output data d0 is output to the outside of the chip as a data output signal DataOut by the
データ入力用回路28は、チップ外部から供給されるデータ入力信号DataInを受け取り、入力データd1として入力用フリップフロップ26に供給する。入力用フリップフロップ26は、同期用クロック信号ck1のエッジタイミングで入力データd1を取り込む。データ入力用回路28には固有の遅延時間Aが存在し、入力データd1はデータ入力信号DataInから遅延時間Aだけ遅れることになる。ここでデータ入力用回路28の遅延時間とクロック入力回路21の遅延時間は同一である。
The
図3は、図2のタイミング調整回路20の動作タイミングを示すタイミング図である。図3に示されるように、入力クロック信号ck0はクロック信号Clockから遅延時間Aだけ遅延している。位相調整されたクロック信号ckrは、遅延クロック信号ckfと入力クロック信号ck0との位相が同一となるように位相調整されている。遅延クロック信号ckfに含まれる遅延時間C’と同期用クロック信号ck1に含まれる遅延時間Cとは同一であるので、同期用クロック信号ck1の位相は入力クロック信号ck0の位相に一致している。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation timing of the
この同期用クロック信号ck1のエッジタイミングで入力データd1が取り込まれる。ここでクロック信号Clockからの同期用クロック信号ck1の遅延とデータ入力信号DataInからの入力データd1の遅延は、同一の遅延時間Aである。従ってデータ入力信号DataInがクロック信号Clockに同期して供給される場合、遅延時間Aの長短に関らず、固定のセットアップ時間及びホールド時間を確保することができる。このようにして、図2のタイミング調整回路20により、製造ばらつきに影響されない固定のタイミングでのデータ入力が可能となる。
The input data d1 is taken in at the edge timing of the synchronization clock signal ck1. Here, the delay of the synchronizing clock signal ck1 from the clock signal Clock and the delay of the input data d1 from the data input signal DataIn are the same delay time A. Therefore, when the data input signal DataIn is supplied in synchronization with the clock signal Clock, a fixed setup time and hold time can be ensured regardless of the length of the delay time A. In this manner, the
図3においてデータ出力信号DataOutが出力されるタイミングは、同期用クロック信号ck1から遅延時間Bだけ遅れたタイミング、即ちクロック信号Clockから遅延時間A+Bだけ遅れたタイミングである。このデータ出力信号DataOutが、例えば図1に示されるチップ10からチップ20へとフライトタイムFTかけて伝播し、データ入力信号DataInとしてチップ20に受け取られる。データ出力信号DataOutの遅延時間A+Bが製造ばらつきにより増大した場合、チップ20におけるデータ入力信号DataInの入力タイミングがそれだけ遅れることになる。この場合、十分なセットアップ時間を確保することができずに、データ入力エラーとなる恐れがある。
In FIG. 3, the timing at which the data output signal DataOut is output is the timing delayed by the delay time B from the synchronizing clock signal ck1, that is, the timing delayed by the delay time A + B from the clock signal Clock. The data output signal DataOut propagates from the
図4は、クロック同期式の入出力インターフェースタイミングを補正するタイミング調整回路の別の一例を示す図である。図4において、図2と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a timing adjustment circuit that corrects the clock synchronous input / output interface timing. 4, the same components as those in FIG. 2 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.
図4のタイミング調整回路20Aにおいては、図2のタイミング調整回路20の構成に加えてダミー入出力回路29を設けてある。ダミー入出力回路29は、クロック入力回路21と同一の遅延時間Aを有するダミー入力回路21Aと、データ出力用回路27と同一の遅延時間Bを有するダミー出力回路27Aとを含む。これによりダミー入出力回路29は全体でA+Bの遅延時間を有する。このダミー入出力回路29を位相制御のためのフィードバック経路に挿入することにより、PLL回路22に入力される遅延クロック信号ckfは、位相調整されたクロック信号ckrに対してA+B+C’の遅延時間を有することになる。
In the
図5は、図4のタイミング調整回路20Aの動作タイミングを示すタイミング図である。図5に示されるように、入力クロック信号ck0はクロック信号Clockから遅延時間Aだけ遅延している。位相調整されたクロック信号ckrは、遅延クロック信号ckfと入力クロック信号ck0との位相が同一となるように位相調整されている。遅延クロック信号ckfは位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間A+B+C’だけ遅れており、データ出力信号DataOutは位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間C+Bだけ遅れて出力される。従って、データ出力信号DataOutは、遅延クロック信号ckfより時間Aだけ早いタイミングで出力される。この遅延クロック信号ckfはクロック信号Clockから遅延時間Aだけ遅延しているので、結局、データ出力信号DataOutの出力タイミングは、クロック信号Clockのエッジタイミングに等しくなる。このタイミングの一致している状態は、製造ばらつきにより遅延時間A、B、C、及びC’が変動しても維持される。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation timing of the
このデータ出力信号DataOutが、例えば図1に示されるチップ10からチップ20へとフライトタイムFTかけて伝播し、データ入力信号DataInとしてチップ20に受け取られる。データ出力信号DataOutのタイミングは製造ばらつきによらずクロック信号Clockに対して固定であるので、チップ20におけるデータ入力信号DataInの入力タイミングもまたクロック信号Clockに対して固定である。従って、適切なセットアップ時間を確保して、確実にデータ入力を実行することができる。
The data output signal DataOut is propagated from the
図4に示されるタイミング調整回路20Aのデータ入力側では、同期用クロック信号ck1のエッジタイミングで入力データd1が取り込まれる。ここで入力データd1はデータ入力信号DataInから遅延時間Aだけ遅れているのに対して、同期用クロック信号ck1はクロック信号Clockより時間Bだけ早いタイミングとなっている(図3では同期用クロック信号ck1はクロック信号Clockから時間Aだけ遅れているが、図5ではそのタイミングよりもダミー入出力回路29の遅延時間分A+Bだけ早くなる)。従ってデータ入力信号DataInがクロック信号Clockに同期して供給される場合、セットアップ時間及びホールド時間は時間A及び時間Bのばらつきにより変動し、規定のタイミング条件を確保することが困難になる。
On the data input side of the
特許文献1は、クロック同期式の入出力インターフェースタイミングを補正するタイミング調整回路をメモリに応用した例を示す。
上述のように、データ入力タイミングが製造ばらつきにより影響されないようにタイミング調整回路によりタイミングを制御すると、データ出力タイミングが製造ばらつきの影響を受けて相手の半導体装置のデータ受信側で適切な入力タイミングを確保することができない。またデータ出力タイミングが製造ばらつきにより影響されないようにタイミング調整回路によりタイミングを制御すると、データ入力タイミングが製造ばらつきの影響を受けて適切な入力タイミングを確保することができない。 As described above, when the timing is controlled by the timing adjustment circuit so that the data input timing is not affected by the manufacturing variation, the data output timing is affected by the manufacturing variation, and an appropriate input timing is set on the data receiving side of the partner semiconductor device. It cannot be secured. If the timing is controlled by the timing adjustment circuit so that the data output timing is not affected by the manufacturing variation, the data input timing is affected by the manufacturing variation and an appropriate input timing cannot be ensured.
以上を鑑みて、本発明は、データ入力及びデータ出力の双方について製造ばらつきの影響なく適切なタイミングでの動作を実現するタイミング調整回路を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a timing adjustment circuit that realizes an operation at an appropriate timing for both data input and data output without being affected by manufacturing variations.
本発明によるタイミング調整回路は、入力クロック信号と遅延クロック信号との位相比較に応じて位相調整されたクロック信号を生成するPLL回路と、該位相調整されたクロック信号を遅延させて該遅延クロック信号として該PLL回路に供給するフィードバック経路と、該フィードバック経路上で所定の遅延時間だけ信号を遅延させる第1のタイミング補正回路と、外部に出力する出力データを該位相調整されたクロック信号に応じた第1のタイミングで提供する出力データ回路と、該第1のタイミングを該所定の遅延時間遅らせて該第1のタイミングと異なる第2のタイミングを生成する第2のタイミング補正回路と、外部から入力される入力データを該第2のタイミングで取り込む入力データ回路を含むことを特徴とする。 A timing adjustment circuit according to the present invention includes a PLL circuit that generates a clock signal whose phase is adjusted according to a phase comparison between an input clock signal and a delayed clock signal, and the delayed clock signal that is delayed by the phase-adjusted clock signal. As a feedback path to be supplied to the PLL circuit, a first timing correction circuit for delaying a signal by a predetermined delay time on the feedback path, and output data to be output to the outside according to the phase-adjusted clock signal An output data circuit provided at a first timing; a second timing correction circuit that delays the first timing by the predetermined delay time to generate a second timing different from the first timing; and an external input And an input data circuit that captures input data to be processed at the second timing.
上記のタイミング調整回路に示唆されるように本発明の少なくとも1つの実施例によれば、位相制御のフィードバック経路に所定の遅延時間を有する第1のタイミング補正回路を挿入すると共に、入力用の同期用クロック信号が伝播する経路に該所定の遅延時間を有する第2のタイミング補正回路を挿入する。第1のタイミング補正回路の働きにより、出力データは製造ばらつきに影響されること無く常に外部クロック信号に対して固定のタイミングで出力される。また第2のタイミング補正回路の働きにより、第1のタイミング補正回路の遅延時間を相殺することで、入力データは製造ばらつきに影響されること無く常に外部クロック信号に対して固定のタイミングで取り込まれる。これにより、データ入力及びデータ出力の双方について、製造ばらつきによるデータ入出力回路の遅延変動に影響されることなく、安定した確実なデータ入出力動作を実現することができる。 As suggested by the timing adjustment circuit described above, according to at least one embodiment of the present invention, a first timing correction circuit having a predetermined delay time is inserted into a feedback path for phase control, and input synchronization is performed. A second timing correction circuit having the predetermined delay time is inserted in the path through which the clock signal for propagation is propagated. By the operation of the first timing correction circuit, the output data is always output at a fixed timing with respect to the external clock signal without being affected by manufacturing variations. Also, by canceling the delay time of the first timing correction circuit by the action of the second timing correction circuit, the input data is always captured at a fixed timing with respect to the external clock signal without being affected by manufacturing variations. . Thereby, it is possible to realize a stable and reliable data input / output operation for both data input and data output without being affected by delay variation of the data input / output circuit due to manufacturing variations.
以下に本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図6は、本発明によるタイミング調整回路の一例を示す図である。図6のタイミング調整回路30は、クロック入力回路31、PLL回路32、クロックツリー33、フィードバックツリー34、出力用フリップフロップ(出力データ回路)35、入力用フリップフロップ(入力データ回路)36、データ出力用回路37、データ入力用回路38、ダミー入出力回路(第1のタイミング補正回路)39、及び入力タイミング補正回路(第2のタイミング補正回路)40を含む。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a timing adjustment circuit according to the present invention. 6 includes a clock input circuit 31, a PLL circuit 32, a clock tree 33, a feedback tree 34, an output flip-flop (output data circuit) 35, an input flip-flop (input data circuit) 36, and a data output.
クロック入力回路31は、チップ外部から入力されたクロック信号Clockを受け取り、入力クロック信号ck0としてPLL回路32に供給する。クロック入力回路31には固有の遅延時間Aが存在し、PLL回路32に供給される時点で、入力クロック信号ck0はクロック信号Clockより遅延時間Aだけ遅延している。PLL回路32は入力クロック信号ck0の位相を調整し、位相調整されたクロック信号ckrを出力する。位相調整されたクロック信号ckrはクロックツリー33を伝播した後に、出力用フリップフロップ35に同期用クロック信号ck1として供給される。同期用クロック信号ck1は更に、入力タイミング補正回路40を介して、入力用フリップフロップ36に同期用クロック信号ck11として供給される。入力タイミング補正回路40は、クロック入力回路31と同一の遅延時間Aを有するダミー入力回路31Bと、データ出力用回路37と同一の遅延時間Bを有するダミー出力回路37Bとを含む。これにより入力タイミング補正回路40は全体でA+Bの遅延時間を提供する。
The clock input circuit 31 receives a clock signal Clock input from the outside of the chip and supplies it to the PLL circuit 32 as an input clock signal ck0. The clock input circuit 31 has a unique delay time A. When the clock input circuit 31 is supplied to the PLL circuit 32, the input clock signal ck0 is delayed by the delay time A from the clock signal Clock. The PLL circuit 32 adjusts the phase of the input clock signal ck0 and outputs a phase-adjusted clock signal ckr. The phase-adjusted clock signal ckr propagates through the clock tree 33 and is then supplied to the output flip-flop 35 as the synchronization clock signal ck1. The synchronization clock signal ck1 is further supplied as the synchronization clock signal ck11 to the input flip-flop 36 via the input timing correction circuit 40. The input timing correction circuit 40 includes a dummy input circuit 31B having the same delay time A as the clock input circuit 31 and a
また位相調整されたクロック信号ckrは、クロックツリー33の遅延Cと同一の遅延C’を有するフィードバックツリー34を伝播した後にダミー入出力回路39を介し、遅延クロック信号ckfとしてPLL回路32のもう一方の入力に供給される。ダミー入出力回路39は、クロック入力回路31と同一の遅延時間Aを有するダミー入力回路31Aと、データ出力用回路37と同一の遅延時間Bを有するダミー出力回路37Aとを含む。これによりダミー入出力回路39は全体でA+Bの遅延時間を提供する。PLL回路32は、入力クロック信号ck0と遅延クロック信号ckfとの位相が同一となるように位相制御を実行し、位相調整されたクロック信号ckrを生成する。
Further, the phase-adjusted clock signal ckr propagates through the feedback tree 34 having the same delay C ′ as the delay C of the clock tree 33, and then passes through the dummy input / output circuit 39 to be the other clock signal ckf of the PLL circuit 32. Supplied to the input. The dummy input / output circuit 39 includes a dummy input circuit 31A having the same delay time A as the clock input circuit 31 and a
出力用フリップフロップ35は、同期用クロック信号ck1のエッジタイミングで出力データd0を出力する。出力データd0は、データ出力用回路37により、データ出力信号DataOutとしてチップ外部に出力される。データ出力用回路37には固有の遅延時間Bが存在し、データ出力信号DataOutは出力データd0から遅延時間Bだけ遅れることになる。
The output flip-flop 35 outputs the output data d0 at the edge timing of the synchronization clock signal ck1. The output data d0 is output to the outside of the chip as a data output signal DataOut by the
データ入力用回路38は、チップ外部から供給されるデータ入力信号DataInを受け取り、入力データd1として入力用フリップフロップ36に供給する。入力用フリップフロップ36は、同期用クロック信号ck11のエッジタイミングで入力データd1を取り込む。データ入力用回路38には固有の遅延時間Aが存在し、入力データd1はデータ入力信号DataInから遅延時間Aだけ遅れることになる。ここでデータ入力用回路38の遅延時間とクロック入力回路31の遅延時間は同一である。
The
図7は、図6のタイミング調整回路30の動作タイミングを示すタイミング図である。図7に示されるように、入力クロック信号ck0はクロック信号Clockから遅延時間Aだけ遅延している。位相調整されたクロック信号ckrは、遅延クロック信号ckfと入力クロック信号ck0との位相が同一となるように位相調整されている。遅延クロック信号ckfは位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間A+B+C’だけ遅れており、また同期用クロック信号ck11は位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間A+B+Cだけ遅れている。遅延クロック信号ckfに含まれる遅延時間C’と同期用クロック信号ck11に含まれる遅延時間Cとは同一であるので、同期用クロック信号ck11の位相は、遅延クロック信号ckfの位相に一致し、更には入力クロック信号ck0の位相に一致している。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation timing of the
この同期用クロック信号ck11のエッジタイミングで入力データd1が取り込まれる。ここでクロック信号Clockからの同期用クロック信号ck11の遅延とデータ入力信号DataInからの入力データd1の遅延は、同一の遅延時間Aである。従ってデータ入力信号DataInがクロック信号Clockに同期して供給される場合、遅延時間Aの長短に関らず、固定のセットアップ時間及びホールド時間を確保することができる。このようにして、図6のタイミング調整回路30により、製造ばらつきに影響されない固定のタイミングでのデータ入力が可能となる。
The input data d1 is taken in at the edge timing of the synchronization clock signal ck11. Here, the delay of the synchronizing clock signal ck11 from the clock signal Clock and the delay of the input data d1 from the data input signal DataIn are the same delay time A. Therefore, when the data input signal DataIn is supplied in synchronization with the clock signal Clock, a fixed setup time and hold time can be ensured regardless of the length of the delay time A. In this manner, the
遅延クロック信号ckfは位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間A+B+C’だけ遅れており、データ出力信号DataOutは位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間C+Bだけ遅れて出力される。従って、データ出力信号DataOutは、遅延クロック信号ckfより時間Aだけ早いタイミングで出力される。この遅延クロック信号ckfはクロック信号Clockから遅延時間Aだけ遅延しているので、結局、データ出力信号DataOutの出力タイミングは、クロック信号Clockのエッジタイミングに等しくなる。このタイミングの一致している状態は、製造ばらつきにより遅延時間A、B、C、及びC’が変動しても維持される。 The delayed clock signal ckf is delayed from the phase-adjusted clock signal ckr by a delay time A + B + C ′, and the data output signal DataOut is output from the phase-adjusted clock signal ckr by a delay time C + B. Therefore, the data output signal DataOut is output at a timing earlier by the time A than the delayed clock signal ckf. Since the delayed clock signal ckf is delayed from the clock signal Clock by the delay time A, the output timing of the data output signal DataOut is eventually equal to the edge timing of the clock signal Clock. This state of matching timing is maintained even if the delay times A, B, C, and C ′ vary due to manufacturing variations.
このデータ出力信号DataOutが、第1のチップから第2のチップへとフライトタイムFTかけて伝播し、データ入力信号DataInとして第2のチップに受け取られる。データ出力信号DataOutのタイミングは製造ばらつきによらずクロック信号Clockに対して固定であるので、第2のチップにおけるデータ入力信号DataInの入力タイミングもまたクロック信号Clockに対して固定である。従って、適切なセットアップ時間を確保して、確実にデータ入力を実行することができる。 This data output signal DataOut propagates from the first chip to the second chip over the flight time FT and is received by the second chip as the data input signal DataIn. Since the timing of the data output signal DataOut is fixed with respect to the clock signal Clock regardless of manufacturing variations, the input timing of the data input signal DataIn in the second chip is also fixed with respect to the clock signal Clock. Therefore, an appropriate setup time can be ensured and data input can be executed reliably.
このように本発明の上記実施例においては、位相制御のフィードバック経路に遅延時間A+Bを有するダミー入出力回路(第1のタイミング補正回路)39を挿入すると共に、入力用の同期用クロック信号が伝播する経路に遅延時間A+Bを有する入力タイミング補正回路(第2のタイミング補正回路)40を挿入する。ダミー入出力回路39の働きにより、データ出力信号は製造ばらつきに影響されること無く常にクロック信号Clockに対して固定のタイミングで出力される。また入力タイミング補正回路40の働きにより、ダミー入出力回路39の遅延時間を相殺することで、データ入力信号は製造ばらつきに影響されること無く常にクロック信号Clockに対して固定のタイミングで取り込まれる。これにより、データ入力及びデータ出力の双方について、製造ばらつきによるデータ入出力回路の遅延変動に影響されることなく、安定した確実なデータ入出力動作を実現することができる。 As described above, in the above embodiment of the present invention, the dummy input / output circuit (first timing correction circuit) 39 having the delay time A + B is inserted in the feedback path of the phase control, and the synchronization clock signal for input is propagated. An input timing correction circuit (second timing correction circuit) 40 having a delay time A + B is inserted in the path to be transmitted. Due to the function of the dummy input / output circuit 39, the data output signal is always output at a fixed timing with respect to the clock signal Clock without being affected by manufacturing variations. Further, by canceling the delay time of the dummy input / output circuit 39 by the operation of the input timing correction circuit 40, the data input signal is always fetched at a fixed timing with respect to the clock signal Clock without being affected by manufacturing variations. Thereby, it is possible to realize a stable and reliable data input / output operation for both data input and data output without being affected by delay variation of the data input / output circuit due to manufacturing variations.
図8は、本発明によるタイミング調整回路の変形例を示す図である。図8において、図6と同一の構成要素は同一の参照番号で参照し、その説明は省略する。 FIG. 8 is a diagram showing a modification of the timing adjustment circuit according to the present invention. In FIG. 8, the same components as those of FIG. 6 are referred to by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.
図8のタイミング調整回路30Aは、図6のタイミング調整回路30の構成に加えて、位相補償用回路41、外部端子51及び52、フライトタイム補償用信号線53、外部端子54及び55、フライトタイム補償用信号線56を含む。ここでフライトタイム補償用信号線53及び56は、図1のようにチップをプリント基板等に実装する際にチップの外部に設けるものでよい。従ってフライトタイム補償用信号線53及び56は、本発明によるタイミング調整回路を搭載する個々のチップの一部として提供されるものではないという点において、本発明によるタイミング調整回路の必須の構成要件でなくともよい。
The
ダミー入出力回路39Aは、外部端子51及び52並びにフライトタイム補償用信号線53を含むことによって、A+B+FTの遅延時間を提供する。ここでフライトタイム補償用信号線53は、データ出力信号DataOutの供給先である相手側のチップに向かう経路において、外部端子52から途中まで延展した後に折り返して外部端子51に戻るような信号線でよい。
The dummy input /
入力タイミング補正回路40Aは、外部端子54及び55並びにフライトタイム補償用信号線56を含むことによって、A+B+FTの遅延時間を提供する。ここでフライトタイム補償用信号線56は、データ出力信号DataOutの供給先である相手側のチップに向かう経路において、外部端子54から途中まで延展した後に折り返して外部端子55に戻るような信号線でよい。
The input
位相補償用回路41は、図8の例ではインバータであり、同期用クロック信号ck1を反転することにより180度の位相遅れを実現する。これにより、入力データd1の取り込みタイミングをデータ有効期間の略中間点の位置に設定することが容易になる。データ有効期間の略中間点の位置においてデータ取り込みを行えば、一般的に最適のセットアップ時間及びデータホールド時間を実現することができる。 The phase compensation circuit 41 is an inverter in the example of FIG. 8 and realizes a phase delay of 180 degrees by inverting the synchronization clock signal ck1. As a result, it becomes easy to set the input data d1 capture timing at a position substantially in the middle of the data valid period. In general, the optimum setup time and data hold time can be realized by taking in data at a position approximately in the middle of the data valid period.
図9は、図8のタイミング調整回路30の動作タイミングを示すタイミング図である。図9に示されるように、位相調整されたクロック信号ckrと遅延クロック信号ckfとの間にはA+B+C’+FTの時間差がある。従って、クロック信号Clockと位相調整されたクロック信号ckrとの間にはB+C’+FTの時間差がある。データ出力信号DataOutは、位相調整されたクロック信号ckrから遅延時間C+B後のタイミングで出力される。CとC’とは等しいので、データ出力信号DataOutの出力タイミングは、クロック信号ClockのエッジタイミングよりFT時間前である。このデータ出力信号DataOutが第1のチップから第2のチップにフライトタイムFTかけて到達すると、第2のチップでのデータ入力信号DataInの受信タイミングはクロック信号Clockのエッジタイミングと揃うことになる。
FIG. 9 is a timing chart showing the operation timing of the
また位相調整されたクロック信号ckrは時間Cだけ遅延して同期用クロック信号ck1となり、更にこの同期用クロック信号ck1が反転によりT/2だけ遅延されて同期用クロック信号ck10となる。ここでTはクロック信号Clockの周期である。同期用クロック信号ck10は、入力タイミング補正回路40Aにより遅延時間A+B+FTだけ遅延されて同期用クロック信号ck11となる。結果として、この同期用クロック信号ck11は、クロック信号Clockから時間A+T/2だけ遅れたエッジタイミングとなる。この同期用クロック信号ck11のエッジタイミングにおいて、データ入力信号DataInから時間Aだけ遅れた入力データd1を取り込むと、時間Aが相殺されると共に、T/2の時間差によりデータ有効期間の中間点でのデータ取り込みが可能となる。なおこの場合、データ入力信号DataInがクロック信号Clockのエッジと同期して供給される状態を想定している。
The phase-adjusted clock signal ckr is delayed by a time C to become a synchronizing clock signal ck1, and this synchronizing clock signal ck1 is further delayed by T / 2 by inversion to become a synchronizing clock signal ck10. Here, T is the cycle of the clock signal Clock. The synchronization clock signal ck10 is delayed by the delay time A + B + FT by the input
図10は、データ入力端子及びデータ出力端子が共通の場合の構成を示す図である。図10において、図6等と同一の要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration when the data input terminal and the data output terminal are common. 10, the same elements as those in FIG. 6 and the like are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.
図10に示されるようにデータ入力端子及びデータ出力端子が共通の場合には、出力をHIGHインピーダンス状態に設定できるデータ出力用回路37Cを用いる必要がある。データ出力用回路37Cにおいては、制御端子60への入力を切り替えることにより、回路出力をHIGHインピーダンス状態に設定するか、或いはHIGH/LOWのデータレベルを出力する状態に設定するかを制御することができる。この場合、出力用フリップフロップ35と同一構成のフリップフロップ35Cを設け、フリップフロップ35Cを同期用クロック信号ck1と同期して動作させて、フリップフロップ35Cの出力を制御端子60への制御信号入力とする。これにより、制御端子60への制御信号の入力タイミングを、データ入出力信号のタイミングに同期させることができる。 As shown in FIG. 10, when the data input terminal and the data output terminal are common, it is necessary to use the data output circuit 37C that can set the output to the HIGH impedance state. In the data output circuit 37C, by switching the input to the control terminal 60, it is possible to control whether the circuit output is set to a HIGH impedance state or a state in which a HIGH / LOW data level is output. it can. In this case, a flip-flop 35C having the same configuration as that of the output flip-flop 35 is provided, the flip-flop 35C is operated in synchronization with the synchronization clock signal ck1, and the output of the flip-flop 35C is used as a control signal input to the control terminal 60. To do. Thereby, the input timing of the control signal to the control terminal 60 can be synchronized with the timing of the data input / output signal.
図11は、位相補償用回路41の構成の一例を示す回路図である。図8において、位相補償用回路41はインバータである場合を例として示したが、インバータには若干の遅延が伴うので、正確に180度の位相遅延を実現することはできない。図11の位相補償用回路41は、正確に180度の位相遅延を実現可能な回路の一例である。 FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the phase compensation circuit 41. In FIG. 8, the case where the phase compensation circuit 41 is an inverter is shown as an example. However, since the inverter is accompanied by a slight delay, a phase delay of 180 degrees cannot be realized accurately. The phase compensation circuit 41 in FIG. 11 is an example of a circuit that can realize a phase delay of exactly 180 degrees.
図11の位相補償用回路41は、フリップフロップ71及び72、インバータ73、及びNANDゲート74を含む。フリップフロップ71及び72は、PLL回路32(図6参照)から2倍の周波数のクロック信号CLK2を受け取り、このクロック信号にエッジタイミングに同期して動作する。従って、フリップフロップ71の出力である同期用クロック信号ck1と、フリップフロップ72の出力である同期用クロック信号ck10とは、完全にエッジタイミングが一致している。同期用クロック信号ck1は、インバータ73により反転されてフリップフロップ72の入力端に供給される。また同期用クロック信号ck10は、NANDゲート74により反転されてフリップフロップ71の入力端に供給される。なおNANDゲート74に入力される同期信号は通常はHIGHでり、NANDゲート74はインバータとして動作する。
11 includes flip-
図12は、図11の位相補償用回路41の動作を説明するタイミング図である。図12に示されるように、クロック信号CLK2のエッジタイミングに同期している同期用クロック信号ck1が反転されて信号bとなり、この信号bがクロック信号CLK2のエッジタイミングに同期することにより同期用クロック信号ck10となる。またクロック信号CLK2のエッジタイミングに同期している同期用クロック信号ck10が反転されて信号aとなり、この信号aがクロック信号CLK2のエッジタイミングに同期することにより同期用クロック信号ck10となる。 FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the phase compensation circuit 41 of FIG. As shown in FIG. 12, the synchronization clock signal ck1 synchronized with the edge timing of the clock signal CLK2 is inverted to become a signal b, and this signal b is synchronized with the edge timing of the clock signal CLK2, thereby synchronizing clock. Signal ck10 is obtained. Further, the synchronizing clock signal ck10 synchronized with the edge timing of the clock signal CLK2 is inverted to become a signal a, and this signal a becomes the synchronizing clock signal ck10 by synchronizing with the edge timing of the clock signal CLK2.
以上の動作により、同期用クロック信号ck10は同期用クロック信号ck1に対して正確に180度の位相がずれた信号となる。 With the above operation, the synchronization clock signal ck10 is a signal that is accurately 180 degrees out of phase with the synchronization clock signal ck1.
図13は、PLL回路32の構成の一例を示す図である。図13のPLL回路32は、位相差検出回路81、制御電圧発生回路82、及びVCO(voltage control oscillator)83を含む。位相差検出回路81は、入力クロック信号ck0と遅延クロック信号ckfとの位相差を検出する回路である。具体的には、遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相より早い場合には、VCO83の発振周波数を下げるように制御電圧発生回路82を制御する。また遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相より遅い場合には、VCO83の発振周波数を上げるように制御電圧発生回路82を制御する。更に遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相と一致している場合には、VCO83の発振周波数を現状維持するように制御電圧発生回路82を制御する。制御電圧発生回路82は、位相差検出回路81の出力に基づいて、VCO83の発振周波数を制御する信号である制御電圧vcntlを生成する。VCO83は、制御電圧vcntlの電圧値に基づいて、位相調整されたクロック信号ckrの周波数を調整する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of the PLL circuit 32. 13 includes a phase
図14は、PLL回路32の構成の別の一例を示す図である。図14の構成は、一般にDLL(delay locked loop)と呼ばれる回路であり、広義にはPLL回路の一形態である。図14のPLL回路32は、位相差検出回路91、遅延制御回路92、及び可変遅延回路93を含む。位相差検出回路91は、入力クロック信号ck0と遅延クロック信号ckfとの位相差を検出する回路である。具体的には、遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相より早い場合には、可変遅延回路93の遅延時間を長くするように遅延制御回路92を制御する。また遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相より遅い場合には、可変遅延回路93の遅延時間を短くするように遅延制御回路92を制御する。更に遅延クロック信号ckfの位相が入力クロック信号ck0の位相と一致している場合には、可変遅延回路93の遅延時間を現状維持するように遅延制御回路92を制御する。遅延制御回路92は、位相差検出回路91の出力に基づいて、可変遅延回路93の遅延時間を制御する信号である制御ポインタを生成する。可変遅延回路93は、制御ポインタの示す値に基づいて、位相調整されたクロック信号ckrの遅延時間を調整する。
FIG. 14 is a diagram illustrating another example of the configuration of the PLL circuit 32. The configuration of FIG. 14 is a circuit generally called a DLL (delay locked loop), and is a form of a PLL circuit in a broad sense. The PLL circuit 32 of FIG. 14 includes a phase
図14のPLL回路32(DLL回路)は遅延時間を調整するのみであるのに対して、図13のPLL回路32は発振周波数を調整して位相調整するという違いがある。図13のPLL回路32においては、更に分周器をVCO83の出力部分に設けて発振周波数を分周することで、VCO83の出力部分において逓倍の周波数信号を得ることができるという利点がある。このような逓倍の周波数信号は、例えば図11及び図12に示すクロック信号CLK2等として利用することができる。
The PLL circuit 32 (DLL circuit) in FIG. 14 only adjusts the delay time, whereas the PLL circuit 32 in FIG. 13 has a difference that the phase is adjusted by adjusting the oscillation frequency. The PLL circuit 32 of FIG. 13 has an advantage that a frequency signal can be obtained at the output portion of the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.
30 タイミング調整回路
31 クロック入力回路
32 PLL回路
33 クロックツリー
34 フィードバックツリー
35 出力用フリップフロップ
36 入力用フリップフロップ
37 データ出力用回路
38 データ入力用回路
39 ダミー入出力回路
40 入力タイミング補正回路
30 timing adjustment circuit 31 clock input circuit 32 PLL circuit 33 clock tree 34 feedback tree 35 output flip-flop 36 input flip-
Claims (10)
該位相調整されたクロック信号を遅延させて該遅延クロック信号として該PLL回路に供給するフィードバック経路と、
該フィードバック経路上で所定の遅延時間だけ信号を遅延させる第1のタイミング補正回路と、
外部に出力する出力データを該位相調整されたクロック信号に応じた第1のタイミングで提供する出力データ回路と、
該第1のタイミングを該所定の遅延時間遅らせて該第1のタイミングと異なる第2のタイミングを生成する第2のタイミング補正回路と、
外部から入力される入力データを該第2のタイミングで取り込む入力データ回路
を含むことを特徴とするタイミング調整回路。 A PLL circuit that generates a phase-adjusted clock signal according to a phase comparison between an input clock signal and a delayed clock signal;
A feedback path for delaying the phase-adjusted clock signal and supplying the delayed clock signal to the PLL circuit;
A first timing correction circuit for delaying a signal by a predetermined delay time on the feedback path;
An output data circuit for providing output data to be output to the outside at a first timing according to the phase-adjusted clock signal;
A second timing correction circuit for generating a second timing different from the first timing by delaying the first timing by the predetermined delay time;
A timing adjustment circuit comprising an input data circuit that takes in input data input from outside at the second timing.
該出力データ回路から供給される該出力データを第2の遅延時間遅らせて外部に出力するデータ出力用回路
を更に含み、該第1及び該第2のタイミング補正回路の該所定の遅延時間は該第1の遅延時間及び該第2の遅延時間の合計に実質等しいことを特徴とする請求項1記載のタイミング調整回路。 A clock input circuit that delays an external clock signal by a first delay time and supplies the external clock signal to the PLL circuit as the input clock signal;
A data output circuit for delaying the output data supplied from the output data circuit and outputting the delayed output data to the outside; and the predetermined delay times of the first and second timing correction circuits are 2. The timing adjustment circuit according to claim 1, wherein the timing adjustment circuit is substantially equal to a sum of the first delay time and the second delay time.
該入力クロック信号と該遅延クロック信号との位相差を検出する位相差検出回路と、
該位相差検出回路の出力に応じて制御電圧を発生する制御電圧発生回路と、
該制御電圧に応じた周波数で発振することにより該位相調整されたクロック信号を生成するVCO
を含むことを特徴とする請求項1記載のタイミング調整回路。 The PLL circuit
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the input clock signal and the delayed clock signal;
A control voltage generation circuit for generating a control voltage in accordance with the output of the phase difference detection circuit;
A VCO that generates the phase-adjusted clock signal by oscillating at a frequency according to the control voltage
The timing adjustment circuit according to claim 1, further comprising:
該入力クロック信号と該遅延クロック信号との位相差を検出する位相差検出回路と、
該位相差検出回路の出力に応じて制御信号を発生する遅延制御回路と、
該制御信号に応じた遅延時間だけ該入力クロック信号を遅延させることにより該位相調整されたクロック信号を生成する可変遅延回路
を含むことを特徴とする請求項1記載のタイミング調整回路。
The PLL circuit
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the input clock signal and the delayed clock signal;
A delay control circuit that generates a control signal according to the output of the phase difference detection circuit;
2. The timing adjustment circuit according to claim 1, further comprising a variable delay circuit that generates the phase-adjusted clock signal by delaying the input clock signal by a delay time corresponding to the control signal.
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