JP2008206147A - シフタ及び加算器を利用して遅延時間を調節する遅延固定ループ及びクロック遅延方法 - Google Patents

シフタ及び加算器を利用して遅延時間を調節する遅延固定ループ及びクロック遅延方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シフタ及び加算器を利用して遅延時間を調節する遅延固定ループを提供する。
【解決手段】第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を出力するマスタ遅延固定ループと、第1デジタル値を受信し、第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力するスレーブ遅延固定ループとがある。該スレーブ遅延固定ループは、シフタ136、演算器138及び可変遅延回路132を備え、該シフタ136は、第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力し、該演算器138は、第2デジタル値に、工程、電圧及び温度(PVT)によって変化するオフセット値を加算または減算して第3デジタル値として出力し、該可変遅延回路132は、第3デジタル値に対応する時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力する。
【選択図】図1

Description

本発明は、遅延固定ループ(DLL:Delay Locked Loop)に係り、特に、シフタ及び加算器を利用して遅延時間を調節する遅延固定ループに関する。
DLLは、内部回路に入力される外部クロックと前記内部回路で使われる内部クロックとの間のスキューを除去するための回路である。DLLは、外部クロックと内部クロックとの位相差を検出して、検出された位相差を補償する。それにより、外部クロックと内部クロックとの間のスキューを除去する。
一方、工程、電圧及び温度(PVT:Process, Voltage, Temperature)が変化することによって、DLLの特性も変化する。したがって、PVTの変化を反映できるDLLが要求される。
本発明が解決しようとする課題は、シフタ及び加算器を利用して遅延時間を調節するDLLを提供するところにある。
前記技術的課題を達成するための本発明によるDLLは、第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を出力するマスタDLLと、前記第1デジタル値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力するスレーブDLLと、を備え、前記スレーブDLLは、前記第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフタと、前記第2デジタル値に、PVTによって変化するオフセット値を加算または減算して第3デジタル値として出力する演算器と、前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備える。
前記シフタは、前記第1デジタル値に含まれるビットを右側にシフトする。
前記可変遅延回路は、直列に連結され、単位遅延時間をそれぞれ持つ複数の単位遅延部を備え、前記第2入力クロックは、前記第3デジタル値に対応する時間ほど遅延されるように、前記複数の単位遅延部のうち一部の単位遅延部に伝えられる。
前記それぞれの単位遅延部は、バッファ及びマルチプレクサを備える。前記単位遅延部のバッファは直列に連結され、前記単位遅延部のマルチプレクサは直列に連結され、前記それぞれの単位遅延部のマルチプレクサは、対応するバッファの出力信号及びすぐその前のマルチプレクサの出力信号のうち一つを選択して出力する。
本発明によるDLLは、前記第3デジタル値を受信して、前記第2入力クロックが伝えられる前記一部の単位遅延部を選択する選択信号を発生させるデコーダをさらに備える。
前記マスタDLLは、ハーフデテクションモードで、前記第1入力クロックの半クロック周期に対応する第1デジタル値を出力する。
本発明によるDLLは、ハーフデテクションモードを指示するハーフデテクションモード信号に応答して、前記シフタのシフト値を設定するシフト制御部をさらに備える。
本発明の他の面によるDLLは、第1入力クロックの1クロック周期値を検出するマスタDLLと、前記第1入力クロックの1クロック周期値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力するスレーブDLLと、を備える。前記スレーブDLLは、前記第1入力クロックの1クロック周期値を所定のシフト値で割って第2デジタル値として出力するシフタと、前記第2デジタル値に、PVTによって変化するオフセット値を加算または減算して第3デジタル値として出力する演算器と、前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備える。
本発明のさらに他の面によるDLLは、第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフタと、前記第2デジタル値に、PVTによって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する演算器と、前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備える。
所定のシフト値は、1より大きい自然数である。
本発明によるクロック遅延方法は、第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を検出するステップと、前記第1デジタル値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させるステップと、を含む。前記第2入力クロックを遅延させるステップは、前記第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフティングステップと、前記第2デジタル値に、PVTによって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する加減算ステップと、前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延ステップと、を含む。
本発明によるDLLは、シフタを利用して遅延時間を調節する。それにより、乗算器を利用して遅延時間を調節するDLLに比べて小さな面積を占める。また、本発明によるDLLは、加算器を利用して遅延時間を調節する。それにより、PVTによって変化するオフセット値を遅延時間に反映できる。
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は、同じ部材を表す。
図1は、本発明による遅延固定ループ(DLL:Delay locked Loop)を示すブロック図である。
図1を参照すれば、本発明によるDLL 100は、マスタDLL 110及びスレーブDLL 130を備える。
マスタDLL 110は、第1入力クロックCLKの1クロック周期に対応する第1デジタル値CNTAを検出する。マスタDLL 110は、可変遅延回路112、デコーダ114、遅延制御回路116及び位相検出器118を備える。
可変遅延回路112は、第1入力クロックCLKを所定時間ほど遅延させて第1遅延クロックDCLKを出力する。位相検出器118は、第1入力クロックCLKと第1遅延クロックDCLKとの位相差を検出して、リード信号LEADまたはラグ信号LAGを発生させる。例えば、第1入力クロックCLKが第1遅延クロックDCLKの位相より早い場合、リード信号LEADを発生させ、第1入力クロックCLKが第1遅延クロックDCLKの位相より遅い場合、ラグ信号LAGを発生させる。遅延制御回路116及びデコーダ114は、リード信号LEADまたはラグ信号LAGに応答して、第1遅延クロックDCLKと第1入力クロックCLKとが1クロック周期ほど位相差を持つように制御する。さらに説明すれば、遅延制御回路116は、第1入力クロックCLKが1クロック周期に対応する第1デジタル値CNTAを出力し、デコーダ114は、第1デジタル値CNTAをデコーディングして第1デコーディング値SEL1を可変遅延回路112に出力する。可変遅延回路112は、第1デコーディング値SEL1に対応する時間ほど第1入力クロックCLKを遅延させる。
スレーブDLL 120は、第1入力クロックCLKの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックINを遅延させる。スレーブDLL 130は、シフタ136、演算器138及び可変遅延回路132を備える。
シフタ136は、第1デジタル値CNTAをシフトして第2デジタル値CNTBとして出力する。シフタ136は、第1デジタル値CNTAに含まれるビットを右側にシフトできる。シフタ136が第1デジタル値CNTAに含まれるビットを何ビットほどシフトするかによって、第1デジタル値CNTAと第2デジタル値CNTBとの比率が定められる。例えば、シフタ136が第1デジタル値CNTAに含まれるビットを1ビットほどシフトし、第1入力クロックCLKが1クロック周期に対応する第1デジタル値CNTAが‘1000’ならば、第2デジタル値CNTBは‘0100’である。それにより、第2デジタル値CNTBは、第1デジタル値CNTAの1/2になる。また、シフタ136が第1デジタル値CNTAに含まれるビットを2ビットほどシフトし、第1入力クロックCLKが1クロック周期に対応する第1デジタル値CNTAが‘1000’ならば、第2デジタル値CNTBは‘0010’である。それにより、第2デジタル値CNTBは第1デジタル値CNTAの1/4になる。したがって、第2デジタル値CNTBは、第1入力クロックCLKの1クロック周期を整数倍で割った時間に対応するデジタル値である。すなわち、第2デジタル値CNTBは、第1入力クロックCLKの1クロック周期より短い時間に対応するデジタル値である。
演算器138は、加算器/減算器であり、第2デジタル値CNTBに、工程、電圧及び温度(PVT:Process, Voltage, Temperature)によって変化するオフセット値OFVを加算または減算して、第3デジタル値CNTCとして出力する。それにより、本発明によるDLL 100は、PVTによって変わるオフセット値を補償できる。すなわち、演算器138から出力される第3デジタル値CNTCは、PVTによる補償が行われた値である。
デコーダ134は、第3デジタル値CNTCをデコーディングして、第2デコーディング値SEL2を可変遅延回路132に出力する。可変遅延回路132は、第2デコーディング値SEL2に対応する時間ほど第2入力クロックINを遅延させる。または、デコーダ134なしに可変遅延回路132は、第3デジタル値CNTCに対応する時間ほど第2入力クロックINを遅延させてもよい。
図2は、図1のDLLに含まれる可変遅延回路の回路図である。
図2を参照すれば、可変遅延回路132は、複数の単位遅延部DU1〜DUnを備える。複数の単位遅延部DU1〜DUnは、直列に連結され、単位遅延時間をそれぞれ持つ。第2入力クロックINは、第3デジタル値CNTCに対応する時間ほど遅延されるように、複数の単位遅延部DU1〜DUnのうち一部の単位遅延部に伝えられる。例えば、図2では、5個の単位遅延部DU1〜DU5のみに第2入力クロックINが伝えられる態様が図示される。それにより、可変遅延回路132は、第2入力クロックINを単位遅延時間の5倍だけ遅延させて出力する。
それぞれの単位遅延部DU1〜DUnは、バッファ及びマルチプレクサを備えることができる。単位遅延部のバッファは直列に連結され、単位遅延部のマルチプレクサは直列に連結されうる。それぞれの単位遅延部のマルチプレクサは、対応するバッファの出力信号及びすぐその前のマルチプレクサの出力信号のうち一つを選択して出力できる。例えば、5番目の単位遅延部DU5のマルチプレクサはバッファの出力信号を選択し、1番目ないし4番目単位遅延部DU1〜DU4のマルチプレクサは、すぐその前のマルチプレクサの出力信号を選択する。それにより、第2入力クロックINは、5個の単位遅延部DU1〜DU5のみに伝えられうる。
再び図1を参照すれば、本発明によるDLL 100は、デコーダ134をさらに備えることができる。図2を参照すれば、デコーダ134は、第3デジタル値CNTCをデコーディングして、第2入力クロックINが伝えられる一部の単位遅延部(例えば、DU1〜DU5)を選択する選択信号SEL1〜SELnを発生させる。例えば、第2入力クロックINが伝えられる一部の単位遅延部(例えば、DU1〜DU5)を選択する選択信号SEL1〜SEL5は‘1’として発生する。それにより、対応するマルチプレクサは、すぐその前のマルチプレクサの出力信号を選択できる。一方、残りの選択信号(例えば、SELn)は‘0’として発生し、それに対応するマルチプレクサはバッファの出力信号を選択する。
図3は、図1のDLL 100で、入力クロックを1周期ほど遅延させるノーマルモードと、入力クロックを半周期ほど遅延させるハーフデテクションモードとを説明するタイミング図である。
図4は、図1のDLLで、ノーマルモード及びハーフデテクションモードによる入力クロックと出力クロックとの位相差を除去する動作を説明するタイミング図である。
図5は、図1のDLLで、ノーマルモード及びハーフデテクションモードによるデジタル値を示す図面である。
以下に、図1ないし図5を参照して、入力クロックを1周期ほど遅延させるノーマルモードと、入力クロックを半周期ほど遅延させるハーフデテクションモードとを説明する。
ノーマルモードで、マスタDLL 110は、第1入力クロックCLKの1クロック周期tckに対応する第1デジタル値CNTAを出力する。一方、ハーフデテクションモードで、第1入力クロックCLKの半クロック周期tck/2に対応する第1デジタル値CNTAを出力する。図3Aには、ノーマルモードで、マスタDLL 110が第1入力クロックCLKを1クロック周期tckほど遅延させて第1遅延クロックDCLKを発生させる態様が図示される。また、図3Bには、ハーフデテクションモードで、マスタDLLが第1入力クロックCLKを半クロック周期tck/2ほど遅延させて第1遅延クロックDCLKを発生させる態様が図示される。
ノーマルモード及びハーフデテクションモードで、位相検出器118は、第1入力クロックCLKと第1遅延クロックDCLKとの位相差を検出して、リード信号LEADまたはラグ信号LAGを発生させる。図4Aには、ノーマルモードでの第1入力クロックCLKと第1遅延クロックDCLKとの位相差を検出する態様が図示される。図4Bには、ハーフデテクションモードでの第1入力クロックCLKと第1遅延クロックDCLKとの位相差を検出する態様が図示される。LOCK TARGETは、第1遅延クロックDCLKの目標位相を示す。
図5Aを参照すれば、ノーマルモードで第2入力クロックINは、‘第1入力クロックの一周期tckオフセット値OFFSET’程遅延される。また、図5Bを参照すれば、ハーフデテクションモードで第2入力クロックINは、‘2*第1入力クロックの半周期tck/2オフセット値OFFSET’程遅延される。
再び図1を参照すれば、本発明によるDLL 100は、シフト制御部135をさらに備えることができる。シフト制御部135は、ハーフデテクションモードを指示するハーフデテクションモード信号に応答して、シフタ136のシフト値を設定する。ここで、シフト値は1より大きい自然数である。
図6は、本発明と比較するためのDLLを示すブロック図である。
本発明の比較例によるDLLは、第1入力クロックCLKの一周期に対応するデジタル値CNT1に1より小さな遅延ファクタDPVを乗算して、第2入力クロックINの遅延時間を決定する。本発明の比較例によるDLLは、乗算器638を利用して前記乗算過程を行う。ところで、乗算器638は広い面積を占めるという問題がある。また、本発明の比較例によるDLLは、PVTによるオフセット変化を補償できないという問題がある。
一方、本発明によるDLLは、加算器または減算器を利用してPVTによるオフセット変化を補償できる。また、本発明によるDLLは、シフタを利用して第2入力クロックINの遅延時間を決定する。一方、シフタ及び加算器(または減算器)は乗算器に比べて小さな面積を占める。したがって、本発明によるDLLは、本発明の比較例によるDLLより小さな面積を占めるという長所がある。
本発明によるクロック遅延方法は、第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を検出するステップ、及び前記第1デジタル値を受信して、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させるステップを含む。
前記第2入力クロックを遅延させるステップは、シフティングステップ、加減算ステップ及び可変遅延ステップを含む。シフティングステップは、前記第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力する。加減算ステップは、前記第2デジタル値にPVTによって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する。可変遅延ステップは、前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する。
本発明によるクロック遅延方法は、前述した本発明によるDLLと技術的思想が同一であり、本発明によるDLLの構成要素に対応する。したがって、当業者ならば前記の説明から本発明によるクロック遅延方法を理解できるであろうので、それについての詳細な説明は省略される。
以上のように、図面及び明細書で最適の実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。
本発明は、回路関連の技術分野に好適に用いられる。
本発明によるDLLを示すブロック図である。 図1のDLLに含まれる可変遅延回路の回路図である。 図1のDLLで、入力クロックを1周期ほど遅延させるノーマルモードについて説明するタイミング図である。 図1のDLLで、入力クロックを半周期ほど遅延させるハーフデテクションモードについて説明するタイミング図である。 図1のDLLで、ノーマルモードによる入力クロックと出力クロックとの位相差を除去する動作を説明するタイミング図である。 図1のDLLで、ハーフデテクションモードによる入力クロックと出力クロックとの位相差を除去する動作を説明するタイミング図である。 図1のDLLで、ノーマルモードによるデジタル値を示す図面である。 図1のDLLで、ハーフデテクションモードによるデジタル値を示す図面である。 本発明と比較するためのDLLを示すブロック図である。
符号の説明
100 DLL
110 マスタDLL
112 可変遅延回路
114,134 デコーダ
116 遅延制御回路
118 位相検出器
130 スレーブDLL
132 可変遅延回路
136 シフタ
138 演算器
CLK 第1入力クロック
CNTA 第1デジタル値
CNTB 第2デジタル値
CNTC 第3デジタル値
DCLK 第1遅延クロック
IN 第2入力クロック
LEAD リード信号
LAG ラグ信号
OFV オフセット値
SEL1 第1デコーディング値
SEL2 第2デコーディング値

Claims (16)

  1. 第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を出力するマスタ遅延固定ループと、
    前記第1デジタル値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力するスレーブ遅延固定ループと、を備え、
    前記スレーブ遅延固定ループは、
    前記第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフタと、
    前記第2デジタル値に、工程、電圧及び温度(PVT)によって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する演算器と、
    前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備えることを特徴とする遅延固定ループ。
  2. 前記シフタは、
    前記第1デジタル値に含まれるビットを右側にシフトすることを特徴とする請求項1に記載の遅延固定ループ。
  3. 前記可変遅延回路は、
    直列に連結され、単位遅延時間をそれぞれ持つ複数の単位遅延部を備え、
    前記第2入力クロックは、前記第3デジタル値に対応する時間ほど遅延されるように、前記複数の単位遅延部のうち一部の単位遅延部に伝えられることを特徴とする請求項1に記載の遅延固定ループ。
  4. 前記それぞれの単位遅延部は、
    バッファと、
    マルチプレクサと、を備え、
    前記単位遅延部のバッファは直列に連結され、前記単位遅延部のマルチプレクサは直列に連結され、
    前記それぞれの単位遅延部のマルチプレクサは、対応するバッファの出力信号及びすぐその前のマルチプレクサの出力信号のうち一つを選択して出力することを特徴とする請求項3に記載の遅延固定ループ。
  5. 前記第3デジタル値を受信して、前記第2入力クロックが伝えられる前記一部の単位遅延部を選択する選択信号を発生させるデコーダをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の遅延固定ループ。
  6. 前記マスタ遅延固定ループは、
    ハーフデテクションモードで、前記第1入力クロックの半クロック周期に対応する第1デジタル値を出力することを特徴とする請求項1に記載の遅延固定ループ。
  7. ハーフデテクションモードを指示するハーフデテクションモード信号に応答して、前記シフタのシフト値を設定するシフト制御部をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の遅延固定ループ。
  8. 第1入力クロックの1クロック周期値を検出するマスタ遅延固定ループと、
    前記第1入力クロックの1クロック周期値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させて出力するスレーブ遅延固定ループと、を備え、
    前記スレーブ遅延固定ループは、
    前記第1入力クロックの1クロック周期値を所定のシフト値で割って第2デジタル値として出力するシフタと、
    前記第2デジタル値に、工程、電圧及び温度(PVT)によって変化するオフセット値を加算または減算して第3デジタル値として出力する演算器と、
    前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備えることを特徴とする遅延固定ループ。
  9. 前記所定のシフト値は、
    1より大きい自然数であることを特徴とする請求項8に記載の遅延固定ループ。
  10. 前記マスタ遅延固定ループは、
    ハーフデテクションモードで、前記第1入力クロックの半クロック周期に対応する第1デジタル値を出力することを特徴とする請求項8に記載の遅延固定ループ。
  11. 第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフタと、
    前記第2デジタル値に、工程、電圧及び温度(PVT)によって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する演算器と、
    前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延回路と、を備えることを特徴とする遅延固定ループ。
  12. 前記シフタは、
    前記第1デジタル値に含まれるビットを右側にシフトすることを特徴とする請求項11に記載の遅延固定ループ。
  13. 第1入力クロックの1クロック周期に対応する第1デジタル値を検出するステップと、
    前記第1デジタル値を受信し、前記第1入力クロックの1クロック周期より短い時間ほど第2入力クロックを遅延させるステップと、を含み、
    前記第2入力クロックを遅延させるステップは、
    前記第1デジタル値をシフトして第2デジタル値として出力するシフティングステップと、
    前記第2デジタル値に、工程、電圧及び温度(PVT)によって変化するオフセット値を加算または減算して、第3デジタル値として出力する加減算ステップと、
    前記第3デジタル値に対応する時間ほど前記第2入力クロックを遅延させて出力する可変遅延ステップと、を含むことを特徴とするクロック遅延方法。
  14. 前記シフティングステップは、
    前記第1デジタル値に含まれるビットを右側にシフトすることを特徴とする請求項13に記載のクロック遅延方法。
  15. 前記第1デジタル値を検出するステップは、
    ハーフデテクションモードで、前記第1入力クロックの半クロック周期に対応する第1デジタル値を出力することを特徴とする請求項13に記載のクロック遅延方法。
  16. ハーフデテクションモードを指示するハーフデテクションモード信号に応答して、前記シフティングステップのシフト値を設定するシフト制御ステップをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載のクロック遅延方法。
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