JP2006121443A - Pulse generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラッチ回路等に対し供給するためのクロックを生成するパルス生成装置であって、特に、回路の低消費電力化、回路規模縮小化に関する。 The present invention relates to a pulse generation device that generates a clock to be supplied to a latch circuit and the like, and more particularly to a reduction in power consumption of a circuit and a reduction in circuit scale.
半導体集積回路において、内部状態の保持には、クロック信号に同期してデータの取り込み、保持を行なうフリップフロップ回路を用いた順序回路が使用されていたが、近年、半導体集積回路の高集積化に伴う消費電力の増大に対応するために、低デューティーのクロックパルスで動作するパルストリガー型ラッチ回路を用いられるようになってきている(特許文献1参照)。 In a semiconductor integrated circuit, a sequential circuit using a flip-flop circuit that takes in and holds data in synchronization with a clock signal has been used for holding an internal state. In order to cope with the accompanying increase in power consumption, a pulse trigger type latch circuit that operates with a low-duty clock pulse has been used (see Patent Document 1).
パルストリガー型ラッチ回路では、従来のように2個のマスタースレーブラッチで構成されていた従来の代表的な前記フリップフロップに代えて、パルス発生回路と1個のラッチが使用されており、ラッチが1個で済むことから、クロック負荷低減による低電力化、セットアップ時間短縮による高速化、素子数減少による小面積化が実現されている。
特に、パルス発生回路の追加による電力消費および実装面積を抑えるために、一個のパルス発生回路で複数のラッチ回路を制御するよう構成されるのが一般的である。
In the pulse trigger type latch circuit, a pulse generation circuit and one latch are used in place of the conventional typical flip-flop composed of two master slave latches as in the prior art. Since only one device is required, low power consumption by reducing the clock load, high speed by shortening the setup time, and small area by reducing the number of elements are realized.
In particular, in order to reduce power consumption and mounting area due to the addition of the pulse generation circuit, it is general that the plurality of latch circuits are controlled by one pulse generation circuit.
特許文献1に記載のパルストリガー型ラッチ回路を用いた半導体集積回路によると、回路の基本クロック信号CKが、クロックバッファでバッファリングされ、パルス発生回路で信号処理され、ラッチへ供給される。
前記パルス発生回路は、インバータ列と、2入力AND素子とから成り、クロックバッファから入力されたクロック信号は分岐し、一方の分岐信号は、2入力AND素子の一方の入力端子に入力され、他方の分岐信号は、前記インバータ列に入力され、当該インバータ列では、前記入力されたクロック信号が反転、遅延した後、前記2入力AND素子の他方の入力端子へ入力される。
According to the semiconductor integrated circuit using the pulse trigger type latch circuit described in
The pulse generation circuit includes an inverter train and a two-input AND element, the clock signal input from the clock buffer branches, one branch signal is input to one input terminal of the two-input AND element, and the other The branch signal is input to the inverter train, and after the input clock signal is inverted and delayed in the inverter train, it is input to the other input terminal of the 2-input AND element.
2入力AND素子においては、前記クロックバッファが出力したクロック信号と、前記インバータ列で反転、遅延された信号との論理積をとることにより、前記クロック信号の立ちあがり時に立ちあがり、前記遅延信号の立ち下がり時に立ち下がるパルスを生成し、前記パルスは、ラッチ回路へと出力される。
また、前記パルスの幅は、前記インバータ列における信号遅延時間により定まる。
The pulse width is determined by the signal delay time in the inverter train.
電源変動やプロセス変動により、ラッチ回路に出力すべきパルスの幅が所定幅より小さくなると、ラッチ回路におけるデータ保持が不能となるため、パルス幅に十分な余裕を持たせる必要があるところ、パルス幅を確保するためにインバータを複数直列に接続する必要があり、素子数増加により面積および電力が増大してしまうという問題がある。
上記の問題に鑑み、本発明は、出力パルスの幅を確保しつつ、従来に比べ実装面積と消費電力を削減したパルス発生装置を提供することを目的とする。
If the width of the pulse to be output to the latch circuit becomes smaller than the predetermined width due to power supply fluctuation or process fluctuation, data retention in the latch circuit becomes impossible. Therefore, it is necessary to provide a sufficient margin for the pulse width. In order to ensure this, it is necessary to connect a plurality of inverters in series, and there is a problem that the area and power increase due to an increase in the number of elements.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pulse generation device that reduces the mounting area and power consumption as compared with the prior art while ensuring the width of an output pulse.
上記課題を解決するために、クロック信号を用いて所望デューティ比のパルス信号を生成するパルス生成装置であって、複数の論理演算回路と、各論理演算回路の入力側において共有された1つの遅延回路とを備え、各論理演算回路は、前記クロック信号と、クロック信号を前記遅延回路に入力して得た遅延信号とを論理演算してパルス信号を生成する。 In order to solve the above-described problem, a pulse generation device that generates a pulse signal having a desired duty ratio using a clock signal, and a plurality of logic operation circuits and one delay shared on the input side of each logic operation circuit Each logic operation circuit generates a pulse signal by performing a logical operation on the clock signal and a delay signal obtained by inputting the clock signal to the delay circuit.
本発明のパルス発生装置は、上述の構成を備えることにより、複数の論理演算回路が遅延回路を共有することにより、従来に比べ遅延回路の数を減らすことができ、一方、1つの遅延回路がドライブすべき論理演算回路の数が従来に比べ増加するので、遅延回路からの出力信号の遅延量は大きくなり、各論理演算回路で生成するパルスのパルス幅を確保するのに必要であった遅延回路の数を減らすことができるので、少ない遅延回路数で出力パルスの幅を確保しつつ、実装面積を低減し、かつ、消費電力を低減することができるという優れた効果を奏し得る。 The pulse generator of the present invention has the above-described configuration, so that a plurality of logic operation circuits share a delay circuit, so that the number of delay circuits can be reduced as compared with the conventional one. Since the number of logic operation circuits to be driven increases compared to the conventional circuit, the delay amount of the output signal from the delay circuit is increased, and the delay required to secure the pulse width of the pulses generated by each logic operation circuit Since the number of circuits can be reduced, it is possible to achieve an excellent effect that the mounting area can be reduced and the power consumption can be reduced while securing the width of the output pulse with a small number of delay circuits.
また、前記複数の論理演算回路は、それぞれ、遅延回路と接続する信号線を通じて前記遅延信号を得て、前記遅延回路から2つの論理演算回路までの配線距離が互いに等しくてもよい。
この構成によれば、遅延回路と各論理演算回路との配線接続の配線距離が等しいことにより、遅延回路と各論理演算回路との間を流れる信号の遅延量が等しいので、各信号が同期し、各論理演算回路は、遅延回路からの信号に基づく同期動作が可能となり、各論理演算回路が出力するパルス同士も同期させることができる。
The plurality of logic operation circuits may obtain the delay signal through a signal line connected to the delay circuit, and the wiring distances from the delay circuit to the two logic operation circuits may be equal to each other.
According to this configuration, since the delay distance of the signal flowing between the delay circuit and each logical operation circuit is equal because the wiring distance of the wiring connection between the delay circuit and each logical operation circuit is equal, each signal is synchronized. Each logic operation circuit can perform a synchronization operation based on a signal from the delay circuit, and can also synchronize pulses output from each logic operation circuit.
また、前記複数の論理演算回路は、それぞれクロック信号線を介して前記クロック信号を得て、前記クロック信号線が互いに並走する場合には、所定間隔以上空けて並走してもよい。
この構成によれば、クロストークの影響が出ることの無いクロック信号を各論理演算回路は得ることができる。
The plurality of logic operation circuits may obtain the clock signal via a clock signal line, respectively, and when the clock signal lines run in parallel with each other, they may run in parallel at a predetermined interval or more.
According to this configuration, each logical operation circuit can obtain a clock signal that is not affected by crosstalk.
また、前記複数の論理演算回路は、それぞれ、遅延回路と接続する信号線を通じて前記遅延信号を得て、前記遅延回路から各論理演算回路までの配線距離が互いに異なっていてもよい。
この構成によれば、各論理演算回路から出力する信号同士の位相がずれるので、1つの基準クロックから、受け側の要求に適合した複数のパルスを提供することができる。
The plurality of logic operation circuits may obtain the delay signal through a signal line connected to the delay circuit, and wiring distances from the delay circuit to the logic operation circuits may be different from each other.
According to this configuration, since the phases of the signals output from the respective logical operation circuits are shifted from each other, a plurality of pulses that meet the requirements of the receiving side can be provided from one reference clock.
また、前記複数の論理演算回路のうち、少なくとも1つが他と異なるドライブ能力を持ってもよい。
この構成によれば、各論理演算回路が出力する信号のうちの少なくとも1つの位相がずれるので、1つの基準クロックから、受け側の要求に適合した複数のパルスを提供することができる。
In addition, at least one of the plurality of logic operation circuits may have a drive capability different from the others.
According to this configuration, since at least one of the signals output from each logic operation circuit is out of phase, it is possible to provide a plurality of pulses that meet the requirements of the receiving side from one reference clock.
また、前記複数の論理演算回路は、それぞれ、前記クロック信号と前記遅延信号との論理積を生成してもよい。
この構成によれば、論理積を生成するAND回路を用いてパルス生成装置を構成出来る。
また、前記遅延回路は、インバータで構成されてもよい。
Each of the plurality of logic operation circuits may generate a logical product of the clock signal and the delay signal.
According to this configuration, the pulse generation device can be configured using an AND circuit that generates a logical product.
The delay circuit may be configured by an inverter.
この構成によれば、インバータを用いパルス生成装置を構成出来る。
また、前記パルス発生装置は、単一の半導体装置によって実現されていてもよい。
この構成によれば、パルス生成装置を、LSI等の単一の半導体装置で構成することが出来る。
また、前記パルス生成装置は、更に、複数のパルス生成手段を備え、前記各パルス生成手段は、複数の論理演算回路と、各論理演算回路の入力側において共有された1つの遅延回路とを含み、かつ各論理演算回路は、前記クロック信号と、クロック信号を前記遅延回路に入力して得た遅延信号とを論理演算してパルス信号を生成し、前記複数の遅延回路のうち、少なくとも1つが他と異なるドライブ能力を持ってもよい。
According to this configuration, a pulse generation device can be configured using an inverter.
The pulse generation device may be realized by a single semiconductor device.
According to this configuration, the pulse generation device can be configured by a single semiconductor device such as an LSI.
The pulse generator further includes a plurality of pulse generators, and each of the pulse generators includes a plurality of logic operation circuits and one delay circuit shared on the input side of each logic operation circuit. And each logical operation circuit generates a pulse signal by performing a logical operation on the clock signal and a delay signal obtained by inputting the clock signal to the delay circuit, and at least one of the plurality of delay circuits is You may have a different driving ability.
この構成によれば、前記複数の遅延回路が出力する信号のうちの少なくとも1つの位相がずれるので、1つの基準クロックから、受け側の要求に適合した複数のパルスを提供することができる。 According to this configuration, since at least one of the signals output from the plurality of delay circuits is out of phase, it is possible to provide a plurality of pulses that meet the requirements of the receiving side from one reference clock.
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
本発明のパルス発生装置は、自装置外の透過型ラッチ回路などが動作時に必要とするパルスを、自装置に入力されるクロック信号から生成し出力するものである。
図1は、本発明の一実施形態であるパルス発生装置を用いたカウンタ装置の基本部分の回路図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The pulse generator of the present invention generates and outputs a pulse necessary for operation of a transmission type latch circuit outside the apparatus from a clock signal input to the apparatus.
FIG. 1 is a circuit diagram of a basic portion of a counter device using a pulse generator according to an embodiment of the present invention.
前記カウンタ装置は、パルス発生装置100と、透過型ラッチ回路104〜107とから成る。
透過型ラッチ回路104〜107はそれぞれが図1に示すように、入力データ信号が入力されるD端子と、パルス信号が入力されるCLK端子と、出力データ信号を出力するQ端子とを備えており、パルス信号がハイレベルである期間の入力データ信号がハイレベルであれば、値「1」に対応するデータを保持し、ローレベルであれば値「0」に対応するデータを保持して、前記保持したデータを示す信号を前記Q端子から出力する。
The counter device comprises a
As shown in FIG. 1, each of the
前記CLK端子に入力されるパルスは、パルス発生装置100から供給される。
また、パルスのハイレベルである期間は、100ピコ秒程度であればよい。
パルス発生装置100は、図1に示すように、クロックバッファ101、パルス発生回路102、103、遅延回路108とから成る。
クロックバッファ101は、クロック信号CKの入力を受け付け、クロック・スキューの吸収、インピーダンス変換等を行い生成した信号INを出力するクロックバッファである。
The pulse input to the CLK terminal is supplied from the
Further, the period during which the pulse is at a high level may be about 100 picoseconds.
As shown in FIG. 1, the
The
遅延回路108は、インバータ素子から成り、信号INの入力を受け付け、入力された信号INに所定時間の遅延を生じさせ、反転させることにより生じた信号IN_Bを出力する。
パルス発生回路102、103は、それぞれ、2入力AND素子から成り、信号INと、信号IN_Bとの入力を受け付けて当該2信号の論理積をとることにより生成した信号OUTを生成する。
The
Each of the
図2は、前記パルス発生装置100における信号IN、信号IN_B、信号OUTの波形を示すタイミング図である。
図2に示すように、信号OUTの、正電位である区間のパルス幅ΔOUTは、IN_BのINに対する信号遅延と同間隔である。
前記信号遅延は、遅延回路108の仕様や、遅延回路108からパルス発生回路102、103までの配線長、或いは、遅延回路108のゲート遅延と、ドライブ能力および出力側の負荷によって定まる。
FIG. 2 is a timing diagram showing waveforms of the signal IN, the signal IN_B, and the signal OUT in the
As shown in FIG. 2, the pulse width ΔOUT of a section of the signal OUT that is a positive potential is the same as the signal delay of IN_B with respect to IN.
The signal delay is determined by the specifications of the
パルス発生回路102は、透過型ラッチ回路104及び105のCLK端子に対して信号OUTを供給し、パルス発生回路103は、透過型ラッチ回路106及び107のCLK端子に対し、信号OUTを供給する。
ここで、遅延回路108からパルス発生回路102までの配線長と、遅延回路108からパルス発生回路103までの配線長を等しくすることにより、遅延回路108が出力し、パルス発生回路102に入力されるパルスと、パルス発生回路103に入力されるパルスとの信号の遅延時間が等しくなり、パルスが同時に立ち上がり、また立ち下がることとなるので、複数の回路を同期させて動作させることができる。
The
Here, by making the wiring length from the
前述の通り、各回路及び各装置間の配線長がパルスの遅延時間等に影響を与えるので、各回路及び各装置のレイアウトは重要であるので、次に、前記パルス発生装置を複数配置する場合の各回路ブロックのレイアウトについて図3、図4を用いて説明する。
図3は、パルス発生装置における各回路ブロックのレイアウトの例を模式的に示す図である。
As described above, since the wiring length between each circuit and each device affects the delay time of the pulse, etc., the layout of each circuit and each device is important. The layout of each circuit block will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the layout of each circuit block in the pulse generator.
レイアウト図は、各回路ブロック間の接続関係を示す回路図とは異なり、レイアウト、すなわち各回路ブロックが配置される位置関係と、各回路ブロック間の配線の接続長とを模式的に示している。
図4は、図3に示すパルス発生装置を含む記憶回路の回路図に相当する図である。
図3の四角枠は回路ブロックを示しており、回路ブロック同士を繋いでいる線は配線がなされていることを示し、その先の長さは、配線長を模式的に示している。
Unlike the circuit diagram showing the connection relationship between each circuit block, the layout diagram schematically shows the layout, that is, the positional relationship in which each circuit block is arranged, and the connection length of the wiring between each circuit block. .
FIG. 4 is a diagram corresponding to a circuit diagram of a memory circuit including the pulse generator shown in FIG.
A square frame in FIG. 3 indicates a circuit block. A line connecting the circuit blocks indicates that a wiring is made, and a length ahead indicates a wiring length.
図3に示すように、パルス発生回路ブロック203と207、及び204と206とが、正方形の各頂点に相当する位置に配され、正方形の中心に相当する位置にクロックバッファブロック201が配置され、パルス発生回路ブロック203と204とを結ぶ線の中間点に遅延回路ブロック202が配され、パルス発生回路ブロック206と207とを結ぶ線の中間点に遅延回路ブロック205が配されている。
As shown in FIG. 3, the pulse
ここで、クロックバッファブロック201とパルス発生回路ブロック203とを結ぶ配線の配線長と、クロックバッファブロック201とパルス発生回路ブロック204とを結ぶ配線の配線長は等しく、2配線が並走する部分は、所定間隔(例えば2ミリメートル)が開いていることを示し、また遅延回路202とパルス発生回路ブロック203とを結ぶ配線の配線長と、遅延回路202とパルス発生回路ブロック204とを結ぶ配線の配線長とが等しいこと等を示している。
Here, the wiring length of the wiring connecting the
クロックバッファブロック201は、具体的にはクロックバッファ301から成り、パルス発生回路ブロック203は、具体的にはパルス発生回路303から成り、同様に、パルス発生回路ブロック204、206、207は、それぞれ、パルス発生回路304、306、307から成り、遅延回路ブロック202は、遅延回路302から成り、遅延回路ブロック205は、遅延回路305から成る。
Specifically, the
ここで、クロックバッファ301は、クロックバッファ101と同等の素子であり、パルス発生回路310〜317は、前述のパルス発生回路103或いは104と同等の回路であり、遅延回路302、303は、前述の遅延回路108と同等の素子である。
上述の配置とすることにより、クロックバッファからパルス発生回路までの配線構造を等しくし、遅延時間を等しくすることができ、各パルス発生回路へ入力されるパルスの立ち上げ、立ち下げのタイミングを正確に同期させることが可能となる。
Here, the
With the arrangement described above, the wiring structure from the clock buffer to the pulse generation circuit can be made equal, the delay time can be made equal, and the timing of rising and falling of the pulse input to each pulse generation circuit can be accurately set. Can be synchronized.
また、遅延回路からパルス発生回路までの配線構造も等しくしているため、遅延回路からパルス発生回路へと伝送されるパルスの遅延時間も等しくすることができ、各パルス発生回路へ伝送されるパルスの立ち上げ、立ち下げのタイミングを正確に同期させることが可能となる。
またクロックバッファからパルス発生回路への信号線とクロックバッファから遅延回路への配線が、近接して並走しないため、それぞれの信号同士のクロストークの影響をなくすことができる。
In addition, since the wiring structure from the delay circuit to the pulse generation circuit is also equal, the delay time of the pulse transmitted from the delay circuit to the pulse generation circuit can be equalized, and the pulse transmitted to each pulse generation circuit It is possible to accurately synchronize the timing of starting and falling.
In addition, since the signal line from the clock buffer to the pulse generation circuit and the wiring from the clock buffer to the delay circuit do not run in parallel, the influence of crosstalk between the respective signals can be eliminated.
図3の説明において、H型配線構造を用いた場合について説明したが、クロック配線をH型配線構造以外で構成してもよく、その場合は遅延回路とクロックバッファの位置により配線が隣接する可能性があるため、クロストークが問題となるので、クロックバッファからパルス発生回路への信号とクロックバッファから遅延回路への配線間に倍ピッチ以上の配線制約をつけてレイアウトすることで、クロストークの影響をなくすことができる。
<動作>
図5は、パルス発生装置を複数備えるカウンタ装置を示す図である。
In the description of FIG. 3, the case where the H-type wiring structure is used has been described. However, the clock wiring may be configured other than the H-type wiring structure, and in that case, the wiring may be adjacent depending on the position of the delay circuit and the clock buffer. Since crosstalk becomes a problem, layout is performed with a wiring constraint of more than double pitch between the signal from the clock buffer to the pulse generation circuit and the wiring from the clock buffer to the delay circuit. The influence can be eliminated.
<Operation>
FIG. 5 is a diagram illustrating a counter device including a plurality of pulse generators.
前記カウンタ装置は、図5に示すように、基本クロック信号CKの入力を受けて動作し、透過型ラッチ回路404が保持しているデータを、透過型ラッチ回路414を介して透過型ラッチ回路424へと伝達するものである。
透過型ラッチ回路404と、透過型ラッチ回路424のデータ伝送用の経路中には、データ信号にDL1ナノ秒の遅延が生じる、データ信号を伝送する信号せんその他の信号経路があるデータパス450と、データ信号にDL2ナノ秒の遅延が生じるデータパス460とがある。
As shown in FIG. 5, the counter device operates in response to the input of the basic clock signal CK, and the data held by the
In the data transmission path of the
クロックバッファ401、411、421は、前述したクロックバッファ101、301と同等の素子であり、パルス発生回路402、403、412、413、422、423は、前述のパルス発生回路102、103、303、304、306、307と同等の回路であり、遅延回路408、418、428は、前述の遅延回路108、302、305と同等の素子である。
The clock buffers 401, 411, 421 are the same elements as the clock buffers 101, 301 described above, and the
また、透過型ラッチ回路404、405、406、407、414、415、416、417、424、425、426、427は、それぞれが、前述の透過型ラッチ回路104や、その他ラッチ回路105〜107、310〜317と、同等の透過型ラッチ回路である。
ここで、透過型ラッチ回路404、414、424のそれぞれのCLK端子に入力されるパルス信号CLK1、CLK2、CLK3のパルス幅、或いは、遅延は、以下の方法或いはその組合せにより調整する。
(方法1)遅延回路408、418、428の、ドライブ能力を変更
遅延回路408、418、428の、ドライブ能力を変更することにより、CLK1、CLK2、CLK3のパルス幅を変更することができる。
Further, the
Here, the pulse widths or delays of the pulse signals CLK1, CLK2, and CLK3 input to the CLK terminals of the
(Method 1) Changing the drive capability of the
例えば、CLK1のパルス幅及びパルスの立ち上がりタイミングは、遅延回路408を、よりドライブ能力の高い遅延回路を採用することにより、遅延回路408から出力されてパルス発生回路402及びパルス発生回路403に到達するまでの信号遅延が小さくなり、パルス発生回路402及びパルス発生回路403で生成されるパルスのパルス幅は、小さくなる。
For example, the pulse width of CLK1 and the rising timing of the pulse are output from the
逆に、遅延回路408を、よりドライブ能力の低い遅延回路を採用することにより、遅延回路408から出力されてパルス発生回路402及びパルス発生回路403に到達するまでの信号遅延が大きくなり、パルス発生回路402及びパルス発生回路403で生成されるパルスのパルス幅は、大きくなる。
CLK2、CLK3のパルス幅も、CLK1のパルス幅と同様に、遅延回路418、遅延回路428のドライブ能力を変更することにより、変更することが出来る。
(方法2)遅延回路408、418、428から接続するパルス発生回路までの配線距離を変更
遅延回路408、418、428から、各遅延回路が接続するパルス発生回路までの配線距離を変更することにより、CLK1、CLK2、CLK3のパルス幅を変更することができる。
On the contrary, by adopting a delay circuit with a lower drive capability for the
Similarly to the pulse width of CLK1, the pulse widths of CLK2 and CLK3 can be changed by changing the drive capabilities of the
(Method 2) Changing the wiring distance from the
例えば、CLK1のパルス幅は、遅延回路408から接続するパルス発生回路402、403までの配線距離を長くなるよう変更することにより、配線負荷が増加し、遅延回路408から出力されてパルス発生回路402及びパルス発生回路403に到達するまでの信号遅延が大きくなり、パルス発生回路402及びパルス発生回路403で生成され出力されるパルスのパルス幅は、大きくなる。
For example, the pulse width of CLK1 is changed so that the wiring distance from the
逆に、CLK1のパルス幅は、遅延回路408から接続するパルス発生回路402、403までの配線距離を短くなるよう変更することにより、配線負荷が減少し、遅延回路408から出力されてパルス発生回路402及びパルス発生回路403に到達するまでの信号遅延が小さくなり、パルス発生回路402及びパルス発生回路403で生成され出力されるパルスのパルス幅は、小さくなる。
(方法3)パルス発生回路と透過型ラッチ回路との間の配線の長さを変更
パルス発生回路と、透過型ラッチ回路との間の配線長を短くすることにより、配線自身の配線負荷が軽減されクロックの立ち上がりが早くなり、逆に、パルス発生回路と、透過型ラッチ回路との間の配線長を長くすることにより、配線自身の配線負荷が増してクロックの立ち上がりが遅くなる。
(方法4)パルス発生回路のドライブ能力を変更
パルス発生回路のドライブ能力を他よりも大きくすることによりクロックの立ち上がりが早くなり、逆に、パルス発生回路のドライブ能力を他よりも小さくすることによりクロックの立ち上がりが遅くなる。
Conversely, the pulse width of CLK1 is changed so as to shorten the wiring distance from the
(Method 3) Change the wiring length between the pulse generation circuit and the transmissive latch circuit Reduce the wiring length between the pulse generation circuit and the transmissive latch circuit to reduce the wiring load of the wiring itself As a result, the clock rises faster, and conversely, by increasing the wiring length between the pulse generation circuit and the transmissive latch circuit, the wiring load of the wiring itself increases and the clock rise is delayed.
(Method 4) Change the drive capability of the pulse generator circuit By increasing the drive capability of the pulse generator circuit, the clock rises faster, and conversely, by reducing the drive capability of the pulse generator circuit than the others. The clock rise is slow.
上記の(方法1)、(方法2)、(方法3)、(方法4)のいずれか或いは前記方法を組み合わせて用いることにより、カウンタ装置全体で使用するクロックの高速化を図ることができる。
以下、透過型ラッチ回路404の信号D1_OUTが、データパス450を通り、D2_INとして透過型ラッチ回路414に入力した後、透過型ラッチ回路414の出力信号D2_OUTが、データパス460を通り、D3_INとして透過型ラッチ回路424に入るまでの間の経路に関して説明するが、上述の経路以外については重複説明となるので省略する。
By using any one of the above (Method 1), (Method 2), (Method 3), (Method 4) or a combination of the above methods, it is possible to increase the speed of the clock used in the entire counter device.
Hereinafter, after the signal D1_OUT of the
前記DL1とDL2については、(1)DL1が11ナノ秒でありDL2が9ナノ秒である場合と、(2)DL1が9ナノ秒でありDL2が11ナノ秒である場合の2つの例で動作を説明することとするが、DL1、DL2の遅延量はデータパス460及びデータパス470の設計内容により変化する値であり、前述のように11ナノ秒、9ナノ秒に限るものではない。
(1)DL1が11ナノ秒であり,DL2が9ナノ秒である場合
ここで、遅延回路418は、遅延回路408及び428と比べて、1ナノ秒長く信号遅延する特性を持つものとする。
For DL1 and DL2, there are two examples: (1) DL1 is 11 ns and DL2 is 9 ns; (2) DL1 is 9 ns and DL2 is 11 ns. Although the operation will be described, the delay amounts of DL1 and DL2 are values that vary depending on the design contents of the
(1) When DL1 is 11 ns and DL2 is 9 ns Here, it is assumed that the
データパス450、460が回路上に存在する場合、DL1が11ナノ秒であるため、DL1を吸収するため、クロック信号CKを11ナノ秒で動作させることが考えられるが、本実施形態は、動作クロックを10ナノ秒に向上させて動作させるものである。
図6は、クロック信号CKとして、10ナノ秒周期、デューティ比0.5のクロックを供給する場合の、図5に示す回路におけるタイミングチャートを示す図である。
When the
FIG. 6 is a diagram showing a timing chart in the circuit shown in FIG. 5 in the case where a clock having a 10 nanosecond cycle and a duty ratio of 0.5 is supplied as the clock signal CK.
CLK1は、パルス発生回路402の出力信号であり、パルス発生回路402が、クロックバッファ401から直接供給される信号と、クロックバッファ401から遅延回路408を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路408による遅延時間分のパルス幅を持つ信号である。
同様に、CLK2は、パルス発生回路412の出力信号であり、パルス発生回路412が、クロックバッファ411から直接供給される信号と、クロックバッファ411から遅延回路418を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路418による遅延時間分のパルス幅を持つ信号であり、CLK3は、パルス発生回路422の出力信号であり、パルス発生回路422が、クロックバッファ421から直接供給される信号と、クロックバッファ421から遅延回路428を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路428による遅延時間分のパルス幅を持つ信号である。
CLK1 is an output signal of the
Similarly, CLK2 is an output signal of the
具体的には、CLK1、CLK3のパルス幅は、100ピコ秒程度の幅であり、CLK2のパルス幅は、CLK1、CLK3のパルス幅よりも1ナノ秒長い幅である1.1ナノ秒程度の幅である。
D1_OUTは、透過型ラッチ回路404からの出力データ信号であり、D2_INは、データパス450を通過し透過型ラッチ回路414に入力するデータ信号であり、D2_OUTは、透過型ラッチ回路414からの出力データ信号であり、D3_INは、データパス460を通過した透過型ラッチ回路424への入力データ信号である。
Specifically, the pulse widths of CLK1 and CLK3 are about 100 picoseconds, and the pulse width of CLK2 is about 1.1 nanoseconds, which is 1 nanosecond longer than the pulse widths of CLK1 and CLK3. Width.
D1_OUT is an output data signal from the
図6の横軸は時間軸を示し、t=t1を、説明の便宜上t=0であるとし、t=t2は、t1から10ナノ秒後、t=t3は、t1から10.1ナノ秒後、t=t4はt1から11ナノ秒後、t=t5はt1から20ナノ秒後を示す。
(a)t=t1のとき
クロックCKが立ち上がり(図示せず)、CLK1と、CLK2と、CLK3とが立ち上がる。
The horizontal axis of FIG. 6 represents the time axis, and t = t1 is assumed to be t = 0 for convenience of explanation, t = t2 is 10 nanoseconds after t1, and t = t3 is t1 to 10.1 nanoseconds. Later, t = t4 indicates 11 nanoseconds after t1, and t = t5 indicates 20 nanoseconds after t1.
(A) When t = t1 The clock CK rises (not shown), and CLK1, CLK2, and CLK3 rise.
遅延回路408及び428による100ピコ秒の信号遅延がCLK1,CLK3のパルス幅となり、t1から100ピコ秒後にCLK1とCLK3が立ち下がる。
遅延回路418による1ナノ秒の信号遅延がCLK2のパルス幅となり、t1から1.1ナノ秒後にCLK2が立ち下がる。
D1_OUTは、t=t1において、値「1」を示す信号の入力を受け(図示せず)、立ち上がる。
The signal delay of 100 picoseconds by the
The signal delay of 1 nanosecond by the
D1_OUT rises upon receiving a signal indicating a value “1” (not shown) at t = t1.
(b)t=t2のとき
CLK1、CLK2、CLK3は、それぞれ、t=t1のときと同様立ち上がる。
(c)t=t3のとき
CLK1、CLK3は立ち下がる。
(d)t=t4のとき
t=t1におけるD1_OUTの立ち上がりが、データパス450を経由することにより11ナノ秒遅延し、t=t4において、D2_INに現れる。
(B) When t = t2 CLK1, CLK2, and CLK3 rise in the same manner as when t = t1.
(C) When t = t3 CLK1 and CLK3 fall.
(D) When t = t4 The rise of D1_OUT at t = t1 is delayed by 11 nanoseconds via the
このとき、CLK2は、正論理であり、透過型ラッチ回路414において、CLK2とD2_INの双方が、正論理であるので、正のデータがラッチされ、D2_OUTに出力される。
(e)t=t5のとき
t=t4におけるD2_OUTの立ち上がりが、データパス460を経由することにより9ナノ秒遅延し、t=t4において、D2_INに現れる。
At this time, CLK2 is positive logic, and since both CLK2 and D2_IN are positive logic in the
(E) When t = t5 The rise of D2_OUT at t = t4 is delayed by 9 nanoseconds via the
透過型ラッチ回路424は、CLK3とD3_INの双方が正論理となっているので、値「1」を示すデータをラッチする。
以上のように、対象となる回路に本発明のパルス発生装置を適用することにより、透過型ラッチ回路414のクロックパルスの立下りを1ns遅らせることで、クロックサイクルが10nsであっても透過型ラッチ回路414がデータをラッチすることが可能となり、従来は動作周波数として91MHzをすべきところを、動作周波数は100MHzで動作させることが出来る。
(2)DL1が9ナノ秒であり,DL2が11ナノ秒である場合
ここで、パルス発生回路412のドライブ能力が、パルス発生回路402及び422よりも1ナノ秒の遅延に相当する分、大きいとする。
The transmissive latch circuit 424 latches data indicating the value “1” because both CLK3 and D3_IN are positive logic.
As described above, by applying the pulse generator of the present invention to the target circuit, the falling edge of the clock pulse of the
(2) When DL1 is 9 nanoseconds and DL2 is 11 nanoseconds Here, the drive capability of the
データパス450、460が回路上に存在する場合、DL2が11ナノ秒であるため、DL2を吸収するため、クロック信号CKを11ナノ秒で動作させることが考えられるが、本実施形態は、動作クロックを10ナノ秒に向上させて動作させるものである。
図7は、クロック信号CKとして、10ナノ秒周期、デューティ比0.5のクロックを供給する場合の、図5に示す回路におけるタイミングチャートを示す図である。
When the
FIG. 7 is a timing chart in the circuit shown in FIG. 5 in the case where a clock having a 10 nanosecond cycle and a duty ratio of 0.5 is supplied as the clock signal CK.
CLK1は、パルス発生回路402の出力信号であり、パルス発生回路402が、クロックバッファ401から直接供給される信号と、クロックバッファ401から遅延回路408を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路408による遅延時間分のパルス幅を持つ信号である。
同様に、CLK2は、パルス発生回路412の出力信号であり、パルス発生回路412が、クロックバッファ411から直接供給される信号と、クロックバッファ411から遅延回路418を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路418による遅延時間分のパルス幅を持つ信号であり、CLK3は、パルス発生回路422の出力信号であり、パルス発生回路422が、クロックバッファ421から直接供給される信号と、クロックバッファ421から遅延回路428を介して供給される信号との論理積により生成した、遅延回路428による遅延時間分のパルス幅を持つ信号である。
CLK1 is an output signal of the
Similarly, CLK2 is an output signal of the
具体的には、CLK1、CLK2、CLK3のパルス幅は、100ピコ秒程度の幅である。
D1_OUTは、透過型ラッチ回路404からの出力データ信号であり、D2_INは、データパス450を通過し透過型ラッチ回路414に入力するデータ信号であり、D2_OUTは、透過型ラッチ回路414からの出力データ信号であり、D3_INは、データパス460を通過した透過型ラッチ回路424への入力データ信号である。
Specifically, the pulse widths of CLK1, CLK2, and CLK3 are about 100 picoseconds.
D1_OUT is an output data signal from the
図7の横軸は時間を示し、t=t10を、説明の便宜上t=0であるとし、t=t11は、t1から9ナノ秒後、t=t12は、t1から10ナノ秒後、t=t13はt1から10.1ナノ秒後、t=t14はt1から19ナノ秒後、t=t15はt1から20ナノ秒後を示す。
(a)t=t10のとき
クロックCKが立ち上がり(図示せず)、CLK1と、CLK3とが立ち上がる。
The horizontal axis of FIG. 7 indicates time, t = t10 is assumed to be t = 0 for convenience of explanation, t = t11 is 9 nanoseconds after t1, t = t12 is 10 nanoseconds after t1, t = T13 indicates 10.1 nanoseconds after t1, t = t14 indicates 19 nanoseconds after t1, and t = t15 indicates 20 nanoseconds after t1.
(A) When t = t10 The clock CK rises (not shown), and CLK1 and CLK3 rise.
遅延回路408及び428による100ピコ秒の信号遅延がCLK1,CLK3のパルス幅となり、t=t10から100ピコ秒後にCLK1とCLK3が立ち下がる。
D1_OUTは、t=t10において、値「1」を示す信号の入力を受け(図示せず)、立ち上がる。
(b)t=t11のとき
t=t10におけるD1_OUTの立ち上がりが、データパス450を経由することにより9ナノ秒遅延し、t=t11において、D2_INに現れ、D2_INが立ち上がる。
The signal delay of 100 picoseconds by the
D1_OUT rises upon receiving a signal indicating a value “1” (not shown) at t = t10.
(B) When t = t11 The rise of D1_OUT at t = t10 is delayed by 9 nanoseconds via the
また、CLK2は、CLK1及びCLK3に比べ、1ナノ秒早く立ち上がる。
このとき、CLK2は、正論理であり、透過型ラッチ回路414において、CLK2とD2_INの双方が、正論理であるので、正のデータがラッチされ、D2_OUTに出力される。
(c)t=t12のとき
CLK1、CLK3は、それぞれ、t=t1のときと同様立ち上がる。
CLK2 rises 1 nanosecond earlier than CLK1 and CLK3.
At this time, CLK2 is positive logic, and since both CLK2 and D2_IN are positive logic in the
(C) When t = t12 CLK1 and CLK3 rise in the same manner as when t = t1.
(d)t=t13のとき
CLK1,CLK3は立ち下がる。
(e)t=t14のとき
t=12と同様にCLK2が立ち上がる。
(f)t=t15のとき
CLK1,CLK3が立ち上がる。
(D) When t = t13, CLK1 and CLK3 fall.
(E) When t = t14 CLK2 rises in the same manner as t = 12.
(F) When t = t15, CLK1 and CLK3 rise.
また、t=t12におけるD2_OUTの立ち上がりが、データパス460を経由することにより11ナノ秒遅延し、t=t15において、D3_INに現れる。
透過型ラッチ回路424は、CLK3とD3_INの双方が正論理となっているので、値「1」を示すデータをラッチする。
以上のように、対象となる回路に本発明のパルス発生装置を適用することにより、透過型ラッチ回路414のクロックパルスの立ち上がりを1ns早めることで、クロックサイクルが10nsであっても透過型ラッチ回路414がデータをラッチすることが可能となり、従来は動作周波数として91MHzをすべきところを、動作周波数は100MHzで動作させることが出来る。
<まとめ>
本発明において、遅延回路を複数のパルス発生回路で共有して構成することで、装置全体としての動作クロックを高速化することができ、従来に比べ、パルス発生装置の遅延回路の数を削減することができ、面積の削減および低消費電力化を行なうことができる。
<その他の変形例>
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
Further, the rising edge of D2_OUT at t = t12 is delayed by 11 nanoseconds through the
The transmissive latch circuit 424 latches data indicating the value “1” because both CLK3 and D3_IN are positive logic.
As described above, by applying the pulse generator of the present invention to a target circuit, the rising edge of the clock pulse of the
<Summary>
In the present invention, the delay circuit is shared by a plurality of pulse generation circuits, so that the operation clock of the entire apparatus can be increased, and the number of delay circuits of the pulse generation apparatus is reduced as compared with the prior art. Therefore, the area can be reduced and the power consumption can be reduced.
<Other variations>
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
以下のような場合も本発明に含まれる。
(1)1つの遅延回路に、2つのパルス発生回路を接続する例で説明したが、1つの遅延回路に対し3個以上の数のパルス発生回路を接続することとしてもよい。
(2)本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
The following cases are also included in the present invention.
(1) Although the example in which two pulse generation circuits are connected to one delay circuit has been described, three or more pulse generation circuits may be connected to one delay circuit.
(2) The present invention may be the method described above. Further, the present invention may be a computer program that realizes these methods by a computer, or may be a digital signal composed of the computer program.
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、MO(Magneto Optic disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、DVD−RAM(Digital Versatile Disc Random Access Memory)、BD(Blu−ray Disc)、半導体メモリなど、に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号であるとしてもよい。 The present invention also provides a computer-readable recording medium such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a MO (Magneto Optical disc), a DVD (Digital Versatile). (Disc), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory), BD (Blu-ray Disc), semiconductor memory, etc. Further, the present invention may be the computer program or the digital signal recorded on these recording media.
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリとを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。
In the present invention, the computer program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, or the like.
The present invention may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.
また、前記プログラム又は前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は前記プログラム又は前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(3)上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
In addition, the program or the digital signal is recorded on the recording medium and transferred, or the program or the digital signal is transferred via the network or the like, and is executed by another independent computer system. It is good.
(3) The above embodiment and the above modifications may be combined.
本発明のパルス発生装置は、カウンタ、ラッチ回路等を含むLSI等の半導体装置の基盤技術として用いられ、半導体装置の製造業者等によって、生産される。 The pulse generator of the present invention is used as a basic technology of a semiconductor device such as an LSI including a counter and a latch circuit, and is produced by a semiconductor device manufacturer or the like.
101 クロックバッファ
102、103 パルス発生回路
104〜107 透過型ラッチ回路
108 遅延回路
201 クロックバッファ
202 遅延回路
203 パルス発生回路ブロック
206 パルス発生回路ブロック
302 遅延素子
303、304 パルス発生回路
305 遅延素子
306、307 パルス発生回路
401 クロックバッファ
402 パルス発生回路
403 パルス発生回路
408 遅延素子
411 クロックバッファ
412 パルス発生回路
414 透過型ラッチ回路
418 遅延素子
421 クロックバッファ
422 パルス発生回路
428 遅延素子
450 データパス
460 データパス
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の論理演算回路と、
各論理演算回路の入力側において共有された1つの遅延回路とを備え、
各論理演算回路は、前記クロック信号と、クロック信号を前記遅延回路に入力して得た遅延信号とを論理演算してパルス信号を生成する
ことを特徴とするパルス生成装置。 A pulse generation device that generates a pulse signal having a desired duty ratio using a clock signal,
A plurality of logical operation circuits;
One delay circuit shared on the input side of each logic operation circuit,
Each logic operation circuit generates a pulse signal by performing a logical operation on the clock signal and a delay signal obtained by inputting the clock signal to the delay circuit.
前記遅延回路から各論理演算回路までの配線距離が互いに等しい
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス生成装置。 Each of the plurality of logic operation circuits obtains the delay signal through a signal line connected to the delay circuit,
The pulse generation device according to claim 1, wherein wiring distances from the delay circuit to each logic operation circuit are equal to each other.
前記クロック信号線が互いに並走する場合には、所定間隔以上空けて並走する
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス生成装置。 Each of the plurality of logic operation circuits obtains the clock signal via a clock signal line,
2. The pulse generation device according to claim 1, wherein when the clock signal lines run parallel to each other, the clock signal lines run parallel to each other with a predetermined interval.
前記遅延回路から各論理演算回路までの配線距離が互いに異なる
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス生成装置。 Each of the plurality of logic operation circuits obtains the delay signal through a signal line connected to the delay circuit,
The pulse generation device according to claim 1, wherein wiring distances from the delay circuit to each logic operation circuit are different from each other.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のパルス生成装置。 5. The pulse generation device according to claim 1, wherein at least one of the plurality of logic operation circuits has a drive capability different from the others.
ことを特徴とする請求項3に記載のパルス生成装置。 The pulse generation device according to claim 3, wherein each of the plurality of logic operation circuits generates a logical product of the clock signal and the delay signal.
ことを特徴とする請求項2に記載のパルス生成装置。 The pulse generation device according to claim 2, wherein the delay circuit includes an inverter.
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス生成装置。 The pulse generation device according to claim 1, wherein the pulse generation device is realized by a single semiconductor device.
複数のパルス生成手段を備え、
前記各パルス生成手段は、複数の論理演算回路と、各論理演算回路の入力側において共有された1つの遅延回路とを含み、かつ各論理演算回路は、前記クロック信号と、クロック信号を前記遅延回路に入力して得た遅延信号とを論理演算してパルス信号を生成し、
前記複数の遅延回路のうち、少なくとも1つが他と異なるドライブ能力を持つ
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス生成装置。 The pulse generator further comprises:
Comprising a plurality of pulse generating means;
Each of the pulse generation means includes a plurality of logic operation circuits and one delay circuit shared on the input side of each logic operation circuit, and each of the logic operation circuits delays the clock signal and the clock signal with the delay time. Generate a pulse signal by performing a logical operation on the delay signal obtained by inputting to the circuit,
The pulse generation device according to claim 1, wherein at least one of the plurality of delay circuits has a drive capability different from the others.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004307305A JP2006121443A (en) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | Pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016526301A (en) * | 2013-05-29 | 2016-09-01 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Diffusion length protected circuit and design method |
-
2004
- 2004-10-21 JP JP2004307305A patent/JP2006121443A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016526301A (en) * | 2013-05-29 | 2016-09-01 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Diffusion length protected circuit and design method |
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