JP2007082158A - クロック信号の生成及び分配装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 各電圧制御発振器としてLC共振型電圧制御発振器を採用し、さらにその発振ノード間の接続配線のインダクタ成分を相対的に小さくして、あるいは、LC共振発振器を注入同期により同期して発振させることにより、各LC共振型電圧制御発振器が安定して同一位相で発振するようにする。
【選択図】図1
Description
図示のように、PMOSトランジスタ(21)のソースとPMOSトランジスタ(22)のソースが共通に電源に接続されている。PMOSトランジスタ(21)のドレインとPMOSトランジスタ(22)のドレインが、それぞれNMOSトランジスタ(23)のドレインとNMOSトランジスタ(24)のドレインに接続され、またPMOSトランジスタ(21)のゲートとPMOSトランジスタ(22)のゲートが、それぞれNMOSトランジスタ(23)のゲートとNMOSトランジスタ(24)のゲートに接続されている。NMOSトランジスタ(23)のソースとNMOSトランジスタ(24)のソースは共通にNMOSトランジスタ(28)のドレインに接続され、NMOSトランジスタ(28)のソースはアースに接続され、NMOSトランジスタ(28)のゲートには発振出力ノードのコモンモード電位を決定するバイアス信号#1が入力される。PMOSトランジスタ(21)のドレインとPMOSトランジスタ(22)のゲート、及びPMOSトランジスタ(21)のゲートとPMOSトランジスタ(22)のドレインが相互に接続されている。
図2Bは、2つのLC共振発振器(20)間を抵抗とインダクタを有する配線で接続したモデルにおける発振周波数のシミュレーション結果のグラフであり、LC共振発振器(20)間の配線の抵抗値Rと、LC共振発振器(20)の発振の安定性の関係を示している。
図4は、本発明の第3の実施例を示すものである。本実施例においては、LC共振発振器#1(20)等と同一構成の補助的なLC共振発振器#A1(20)とLC共振発振器#A2(20)をLC共振発振器#1(20)、LC共振発振器#2(20)及びLC共振発振器#3(20)の間に配置し、それぞれの発振ノードを接続したものである。すると各発振ノード間の電気長は補助的なLC共振発振器#A1(20)とLC共振発振器#A2(20)がない場合と比べて半分とすることができ、発振ノード間のインダクタンスを小さくすることができる。
(付記1)PLLの電圧制御発振器としてLC共振型電圧制御発振器を用い、かつ前記LC共振型電圧制御発振器と同じ構成のLC共振型電圧制御発振器をチップ内の各所に配置するとともに前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続し、前記PLLにて生成された発振周波数制御信号を前記各LC共振型電圧制御発振器に分配することにより、前記LC共振型電圧制御発振器にてクロック信号を生成し、前記チップ内の各所に配置したLC共振型電圧制御発振器がその発振ノードからそれぞれ対応する回路へクロック信号を分配することを特徴とするクロック信号の生成及び分配装置。
(付記2)前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを接続する配線のインダクタンスは前記各LC共振型電圧制御発振器が同一位相で発振する値とされていることを特徴とする付記1に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記3)前記互いに接続されるLC共振型電圧制御発振器の発振ノード間に抵抗素子を挿入したことを特徴とする付記2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記4)前記抵抗素子の抵抗は、トランジスタのオン抵抗によるものであることを特徴とする付記3に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記5)配線の物理的構造により、前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを接続する配線のインダクタンスを前記各LC共振型電圧制御発振器が同一位相で発振する値としたことを特徴とする付記2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記6)前記配線の物理的構造は、前記LC共振型電圧制御発振器の発振ノード間を接続する配線の近傍に固定電位に接続されたグランド面あるいはグランド線を配置したものであることを特徴とする付記5に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記7)前記配線は、マイクロストリップラインであることを特徴とする付記5に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記8)前記配線は、ストリップラインであることを特徴とする付記5に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記9)前記PLLにて生成された発振周波数制御信号により発振周波数を制御されるLC共振型電圧制御発振器であって、その発振ノードが、前記一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続されたLC共振型電圧制御発振器の発振ノード間の配線に接続され、かつ、他の回路には前記配線を介することなく接続されないLC共振型電圧制御発振器を備えたことを特徴とする付記2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記10)PLLの電圧制御発振器としてLC共振型電圧制御発振器を用い、かつ前記LC共振型電圧制御発振器と同じ構成のLC共振型電圧制御発振器をチップ内の各所に配置し、前記PLLにて生成された発振周波数制御信号を前記各LC共振型電圧制御発振器に分配するとともに前記各LC共振型電圧制御発振器を注入同期により同期して発振させることにより、前記LC共振型電圧制御発振器にてクロック信号を生成し、前記チップ内の各所に配置したLC共振型電圧制御発振器がその発振ノードからそれぞれ対応する回路へクロック信号を分配することを特徴とするクロック信号の生成及び分配装置。
(付記11)前記LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続し、前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノード間を接続する配線中に少なくとも1つのバッファを挿入し、当該バッファの出力側のLC共振型電圧制御発振器を当該バッファの入力側のLC共振型電圧制御発振器と注入同期により同期させることを特徴とする付記10に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記12)少なくとも1つの前記バッファの出力側のLC共振型電圧制御発振器としてカップリング用入力端子を有するものを用い、前記バッファの出力側の配線を発振ノードに替えて当該カップリング用入力端子に接続したことを特徴とする付記11に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
(付記13)少なくとも1組のLC共振型電圧制御発振器としてともにカップリング用入力端子を有するものを用い、それぞれ自LC共振型電圧制御発振器の発振ノードと相手側のカップリング用入力端子をバッファを間に挿入した配線で接続したことを特徴とする付記11に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
30 配線
31 抵抗素子
32 信号線
33 グランド線
39 グランド面
40 バッファ
51 リング発振器を用いた電圧制御発振器
60 分周器
70 位相比較器PFDとチャージポンプCPとローパスフィルタLF
80 クロックツリー
81 バッファ
90 ブロック回路
100 PLL
120 カップリング用入力端子を備えたLC共振型電圧制御発振器
Claims (10)
- PLLの電圧制御発振器としてLC共振型電圧制御発振器を用い、かつ前記LC共振型電圧制御発振器と同じ構成のLC共振型電圧制御発振器をチップ内の各所に配置するとともに前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続し、前記PLLにて生成された発振周波数制御信号を前記各LC共振型電圧制御発振器に分配することにより、前記LC共振型電圧制御発振器にてクロック信号を生成し、前記チップ内の各所に配置したLC共振型電圧制御発振器がその発振ノードからそれぞれ対応する回路へクロック信号を分配することを特徴とするクロック信号の生成及び分配装置。
- 前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを接続する配線のインダクタンスは前記各LC共振型電圧制御発振器が同一位相で発振する値とされていることを特徴とする請求項1に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 前記互いに接続されるLC共振型電圧制御発振器の発振ノード間に抵抗素子を挿入したことを特徴とする請求項2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 配線の物理的構造により、前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを接続する配線のインダクタンスを前記各LC共振型電圧制御発振器が同一位相で発振する値としたことを特徴とする請求項2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 前記配線の物理的構造は、前記LC共振型電圧制御発振器の発振ノード間を接続する配線の近傍に固定電位に接続されたグランド面あるいはグランド線を配置したものであることを特徴とする請求項4に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 前記PLLにて生成された発振周波数制御信号により発振周波数を制御されるLC共振型電圧制御発振器であって、その発振ノードが、前記一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続されたLC共振型電圧制御発振器の発振ノード間の配線に接続され、かつ、他の回路には前記配線を介することなく接続されないLC共振型電圧制御発振器を備えたことを特徴とする請求項2に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- PLLの電圧制御発振器としてLC共振型電圧制御発振器を用い、かつ前記LC共振型電圧制御発振器と同じ構成のLC共振型電圧制御発振器をチップ内の各所に配置し、前記PLLにて生成された発振周波数制御信号を前記各LC共振型電圧制御発振器に分配するとともに前記各LC共振型電圧制御発振器を注入同期により同期して発振させることにより、前記LC共振型電圧制御発振器にてクロック信号を生成し、前記チップ内の各所に配置したLC共振型電圧制御発振器がその発振ノードからそれぞれ対応する回路へクロック信号を分配することを特徴とするクロック信号の生成及び分配装置。
- 前記LC共振型電圧制御発振器の発振ノードを一次元的な配線もしくはメッシュ状の配線により接続し、前記各LC共振型電圧制御発振器の発振ノード間を接続する配線中に少なくとも1つのバッファを挿入し、当該バッファの出力側のLC共振型電圧制御発振器を当該バッファの入力側のLC共振型電圧制御発振器と注入同期により同期させることを特徴とする請求項7に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 少なくとも1つの前記バッファの出力側のLC共振型電圧制御発振器としてカップリング用入力端子を有するものを用い、前記バッファの出力側の配線を発振ノードに替えて当該カップリング用入力端子に接続したことを特徴とする請求項8に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
- 少なくとも1組のLC共振型電圧制御発振器としてともにカップリング用入力端子を有するものを用い、それぞれ自LC共振型電圧制御発振器の発振ノードと相手側のカップリング用入力端子をバッファを間に挿入した配線で接続したことを特徴とする請求項8に記載のクロック信号の生成及び分配装置。
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