JP2010056758A - Dll circuit - Google Patents

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JP2010056758A JP2008218357A JP2008218357A JP2010056758A JP 2010056758 A JP2010056758 A JP 2010056758A JP 2008218357 A JP2008218357 A JP 2008218357A JP 2008218357 A JP2008218357 A JP 2008218357A JP 2010056758 A JP2010056758 A JP 2010056758A
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Hiroyuki Shibayama
裕征 柴山
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DLL circuit having high-accuracy synchronous characteristics. <P>SOLUTION: The DLL circuit includes: a variable delay circuit 11 to which a first clock signal CLK1 is inputted, which outputs a second clock signal CLK2 generated by delaying the first clock signal CLK1, and whose delay time is varied by a control signal Vc; a phase detection circuit 12 to which the first clock signal CLK1 and the second clock signal CLK2 are inputted and which compares the phase of the first clock signal CLK1 with that of the second clock signal CLK2 so as to output a signal according to the phase difference ΔΦ; an integration circuit 13 for integrating output V1 of the phase detection circuit 12; a comparison circuit 14 which compares output V2 of the integration circuit 13 with a predetermined reference value Vref so as to output the comparison result; and a low-pass filter 15 which averages output V3 of the comparison circuit 14 so as to output a signal, whose high-frequency component is removed, to the variable delay circuit 11 as the control signal Vc. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、DLL回路に関する。   The present invention relates to a DLL circuit.

DLL(Delay Locked Loop)回路は、クロック信号に同期して位相を分割したパルス信号を生成する回路で、例えばシンクロナスDRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体集積回路内に設けられ、外部クロック信号からこの外部クロック信号に同期した内部クロック信号を発生する同期信号発生回路に用いられている。   A DLL (Delay Locked Loop) circuit is a circuit that generates a pulse signal whose phase is divided in synchronization with a clock signal. For example, a DLL (Delay Locked Loop) circuit is provided in a semiconductor integrated circuit such as a synchronous DRAM (Dynamic Random Access Memory). Are used in a synchronous signal generating circuit for generating an internal clock signal synchronized with the external clock signal.

従来、位相検出回路とループフィルタとの間にチャージポンプ回路を接続したDLL回路が知られている。
然しながら、チャージポンプ回路を用いたDLL回路は、回路を集積化する際に製造プロセス、使用電圧および動作温度などによって、チャージポンプ回路の特性にバラツキが生じることに起因して、クロック信号とクロック信号に同期するクロック信号との間の定常偏差を示すスタティックフェイズエラー(Static Phase Error:SPE)が大きくなるという問題がある。
Conventionally, a DLL circuit in which a charge pump circuit is connected between a phase detection circuit and a loop filter is known.
However, a DLL circuit using a charge pump circuit has a clock signal and a clock signal due to variations in characteristics of the charge pump circuit due to a manufacturing process, a use voltage, an operating temperature, and the like when the circuit is integrated. There is a problem that a static phase error (Static Phase Error: SPE) indicating a steady deviation with respect to a clock signal synchronized with the signal becomes large.

特に、デジタル系の製造プロセスを用いて、アナログ系のチャージポンプ回路を集積化すると、デジタル系プロセスはアナログ系プロセスよりもプロセスバラツキが大きいので、特性のバラツキが増大するという問題がある。   In particular, when an analog charge pump circuit is integrated using a digital manufacturing process, the digital process has a larger process variation than the analog process, resulting in an increase in characteristic variation.

これに対して、製造プロセスなどの影響を抑制し、チャージポンプ回路を用いたDLL回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたDLL回路は、ミラータイプDLL回路であり、複数のレプリカを用いているので、回路構成が複雑で大掛かりになる問題がある。
On the other hand, a DLL circuit using a charge pump circuit that suppresses the influence of a manufacturing process or the like is known (for example, see Patent Document 1).
The DLL circuit disclosed in Patent Document 1 is a mirror type DLL circuit, and uses a plurality of replicas, so that there is a problem that the circuit configuration is complicated and large.

また、チャージポンプ回路を用いないDLL回路が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献2に開示されたDLL回路は、高速クロック遅延回路であって、共通のクロック入力に接続された入力をそれぞれ有する第1及び第2遅延要素と、それぞれ第1及び第2遅延要素に接続された第1及び第2積分器と、それぞれ第1及び第2積分器の出力に接続された第1及び第2入力を有する差動増幅器と、差動増幅器の出力から1つの遅延要素の制御ポートに接続された制御ループと、を具備している。
Also, a DLL circuit that does not use a charge pump circuit is known (see, for example, Patent Document 2).
The DLL circuit disclosed in Patent Document 2 is a high-speed clock delay circuit, which has first and second delay elements each having an input connected to a common clock input, and is connected to the first and second delay elements, respectively. First and second integrators, a differential amplifier having first and second inputs connected to the outputs of the first and second integrators, respectively, and control of one delay element from the output of the differential amplifier A control loop connected to the port.

然しながら、特許文献2に開示されたDLL回路は、複数の遅延要素および積分器を用いるので、回路構成が大掛かりになるとともに、ノイズの影響を受け易くなる問題がある。
特開2001−332086号公報 特表2002−517133号公報
However, since the DLL circuit disclosed in Patent Document 2 uses a plurality of delay elements and integrators, there is a problem that the circuit configuration becomes large and is easily affected by noise.
JP 2001-332086 A JP-T-2002-517133

本発明は、高精度な同期特性を有するDLL回路を提供する。   The present invention provides a DLL circuit having highly accurate synchronization characteristics.

本発明の一態様のDLL回路は、第1クロック信号が入力され、前記第1クロック信号を遅延した第2クロック信号を出力するとともに、制御信号により遅延時間が可変される可変遅延回路と、前記第1クロック信号および前記第2クロック信号が入力され、前記第1クロック信号と前記第2クロック信号との位相を比較して、その位相差に応じた信号を出力する位相検出回路と、前記位相検出回路の出力を積分する積分回路と、前記積分回路の出力を予め定めた基準値と比較し、比較結果を出力する比較回路と、前記比較回路の出力を平均化し、高周波成分を除去した信号を、前記制御信号として前記可変遅延回路に出力するローパスフィルタと、を具備することを特徴としている。   A DLL circuit of one embodiment of the present invention includes a variable delay circuit that receives a first clock signal, outputs a second clock signal obtained by delaying the first clock signal, and has a delay time variable by a control signal; A phase detection circuit that receives the first clock signal and the second clock signal, compares the phases of the first clock signal and the second clock signal, and outputs a signal corresponding to the phase difference; and An integration circuit that integrates the output of the detection circuit, a comparison circuit that compares the output of the integration circuit with a predetermined reference value, outputs a comparison result, and a signal obtained by averaging the output of the comparison circuit and removing high-frequency components And a low-pass filter that outputs the control signal as the control signal to the variable delay circuit.

本発明によれば、高精度な同期特性を有するDLL回路が得られる。   According to the present invention, a DLL circuit having highly accurate synchronization characteristics can be obtained.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施例1に係るDLL回路について図1および図2を用いて説明する。図1は本実施例のDLL回路を示す回路図、図2は本実施例のDLL回路の同期特性を比較例と対比して示す図で、図中の実線が本実施例の同期特性を示す図、図中の破線が比較例の同期特性を示す図である。   A DLL circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing the DLL circuit of this embodiment, FIG. 2 is a diagram showing the synchronization characteristics of the DLL circuit of this embodiment in comparison with the comparative example, and the solid line in the figure shows the synchronization characteristics of this embodiment. The broken line in the figure shows the synchronization characteristic of the comparative example.

図1に示すように、本実施例のDLL回路10は、第1クロック信号CLK1が入力され、第1クロック信号CLK1を遅延した第2クロック信号CLK2を出力するとともに、制御信号Vcにより遅延時間が可変される可変遅延回路11と、第1クロック信号CLK1および第2クロック信号CLK2が入力され、第1クロック信号CLK1と第2クロック信号CLK2との位相Φ1、Φ2を比較して、その位相差ΔΦに応じた信号V1を出力する位相検出回路12と、位相検出回路12の出力V1を積分する積分回路13と、積分回路13の出力V2を予め定めた基準値Vrefと比較し、比較結果を出力する比較回路14と、比較回路14の出力V3を平均化し、高周波成分を除去した信号を、制御信号Vcとして可変遅延回路11に出力するローパスフィルタ15と、を具備している。   As shown in FIG. 1, the DLL circuit 10 of this embodiment receives a first clock signal CLK1, outputs a second clock signal CLK2 obtained by delaying the first clock signal CLK1, and delays by a control signal Vc. The variable delay circuit 11 to be varied, the first clock signal CLK1 and the second clock signal CLK2 are input, the phases Φ1 and Φ2 of the first clock signal CLK1 and the second clock signal CLK2 are compared, and the phase difference ΔΦ The phase detection circuit 12 that outputs a signal V1 according to the above, the integration circuit 13 that integrates the output V1 of the phase detection circuit 12, and the output V2 of the integration circuit 13 are compared with a predetermined reference value Vref, and the comparison result is output. The comparison circuit 14 and the output V3 of the comparison circuit 14 are averaged, and the signal from which the high frequency component is removed is output to the variable delay circuit 11 as the control signal Vc. A low pass filter 15 which is provided with a.

可変遅延回路11は、例えばMOSトランジスタのゲートに印加される制御電圧Vcを変化させて電荷の放電時間を制御することにより、遅延時間を制御できように構成されたバッファまたはインバータの直列回路で、遅延時間制御付き回路である。
バッファまたはインバータの直列回路の途中からタップを引き出すことにより、位相を分割したパルス信号を得ることができる。
The variable delay circuit 11 is a series circuit of a buffer or an inverter configured to control the delay time by changing the control voltage Vc applied to the gate of the MOS transistor, for example, and controlling the discharge time of the charge. This is a circuit with delay time control.
By extracting the tap from the middle of the buffer or inverter series circuit, a pulse signal having a divided phase can be obtained.

位相検出回路12は、位相周波数比較回路16と、位相加算回路17とを有している。位相周波数比較出回路16は、例えばフリップフロップとNAND回路とを有し、第1入力端子Refおよび第2入力端子Fbに位相差のある信号を加えると、信号の立ち下がりで位相差を検出し、第1出力端子Upおよび第2出力端子Dnに、第1入力端子Refおよび第2入力端子Fbの位相差に応じたデューティ比のパルスを出力する。   The phase detection circuit 12 includes a phase frequency comparison circuit 16 and a phase addition circuit 17. The phase frequency comparison output circuit 16 includes, for example, a flip-flop and a NAND circuit. When a signal having a phase difference is added to the first input terminal Ref and the second input terminal Fb, the phase frequency comparison output circuit 16 detects the phase difference at the falling edge of the signal. A pulse having a duty ratio corresponding to the phase difference between the first input terminal Ref and the second input terminal Fb is output to the first output terminal Up and the second output terminal Dn.

位相加算回路17は、抵抗R1と、インバータ18および抵抗R2の直列回路を有する加算回路である。抵抗R1の一端が第1出力端子Upに接続され、インバータ18の一端が第2出力端子Dnに接続され、抵抗R1と抵抗R2は積分回路13に共通接続されている。ここで、抵抗R1、R2は等しく設定する。
これにより、第1出力端子Upおよび第2出力端子Dnの出力信号の差が、位相検出回路12の出力V1として積分回路13に入力される。
The phase addition circuit 17 is an addition circuit having a resistor R1, a series circuit of an inverter 18 and a resistor R2. One end of the resistor R1 is connected to the first output terminal Up, one end of the inverter 18 is connected to the second output terminal Dn, and the resistors R1 and R2 are commonly connected to the integrating circuit 13. Here, the resistors R1 and R2 are set equal.
As a result, the difference between the output signals of the first output terminal Up and the second output terminal Dn is input to the integration circuit 13 as the output V1 of the phase detection circuit 12.

積分回路13は、オペアンプ19と、オペアンプ19の負帰還ループに接続されたキャパシタC1とを有している。
積分回路13は、キャパシタC1を第1出力端子Upの出力信号に応じて充電し、第2出力端子Dnの出力信号に応じて放電しているので、位相検出回路12の出力V1を積分した出力V2を比較回路14に出力する。
The integrating circuit 13 includes an operational amplifier 19 and a capacitor C1 connected to the negative feedback loop of the operational amplifier 19.
Since the integration circuit 13 charges the capacitor C1 according to the output signal of the first output terminal Up and discharges it according to the output signal of the second output terminal Dn, the output obtained by integrating the output V1 of the phase detection circuit 12 V2 is output to the comparison circuit 14.

比較回路14は、第1クロック信号CLK1に同期して作動する同期型のデジタルコンパレータである。
比較回路14は、積分回路13の出力V2と基準値Vref、例えば基準電位GNDとを比較し、出力V2が基準値Vrefより大きいまたは等しいときに“L”レベルを出力し、出力V2が基準値Vrefより小さいときに“H”レベルを出力する。
The comparison circuit 14 is a synchronous digital comparator that operates in synchronization with the first clock signal CLK1.
The comparison circuit 14 compares the output V2 of the integration circuit 13 with a reference value Vref, for example, the reference potential GND, and outputs an “L” level when the output V2 is greater than or equal to the reference value Vref, and the output V2 is the reference value. When it is smaller than Vref, “H” level is output.

比較回路14は、後述するローパスフィルタ15をデジタルフィルタで実現するときに必要となるアナログの出力V2をデジタル値に変換するアナログデジタル変換機能も兼ねている。   The comparison circuit 14 also serves as an analog-to-digital conversion function that converts an analog output V2 that is necessary when a low-pass filter 15 described later is realized with a digital filter into a digital value.

ローパスフィルタ15は、抵抗RfとキャパシタCfとを有するラグ型の1次フィルタで、ループフィルタとも呼ばれている。   The low-pass filter 15 is a lag type primary filter having a resistor Rf and a capacitor Cf, and is also called a loop filter.

位相検出回路16は、基準信号として、第1入力端子Refに第1クロック信号CLK1が入力され、帰還信号として第2入力端子Fbに第2クロック信号CLK2が入力されると、第1クロック信号CLK1と第2クロック信号CLK2のエッジ差の分だけのパルスを出力する。   When the first clock signal CLK1 is input to the first input terminal Ref as a reference signal and the second clock signal CLK2 is input to the second input terminal Fb as a feedback signal, the phase detection circuit 16 receives the first clock signal CLK1. And a pulse corresponding to the edge difference between the second clock signal CLK2 and the second clock signal CLK2.

第1クロック信号CLK1に対して、第2クロック信号CLK2の位相が遅れている場合(ΔΦ=Φ2−Φ1>0)、位相検出回路16は第1出力端子Upにエッジ差の分だけの第1パルスを出力する。
一方、第1クロック信号CLK1に対して、第2クロック信号CLK2の位相が進んでいる場合(ΔΦ=Φ2−Φ1<0)、位相検出回路16は第2出力端子Dnにエッジ差の分だけの第2パルスを出力する。
第1パルスと第2パルスは位相加算回路17により加算され、その位相差ΔΦに応じた信号V1を出力する。
When the phase of the second clock signal CLK2 is delayed with respect to the first clock signal CLK1 (ΔΦ = Φ2-Φ1> 0), the phase detection circuit 16 sets the first output terminal Up to the first amount corresponding to the edge difference. Output a pulse.
On the other hand, when the phase of the second clock signal CLK2 is advanced with respect to the first clock signal CLK1 (ΔΦ = Φ2−Φ1 <0), the phase detection circuit 16 supplies the second output terminal Dn to the amount corresponding to the edge difference. The second pulse is output.
The first pulse and the second pulse are added by the phase addition circuit 17, and a signal V1 corresponding to the phase difference ΔΦ is output.

図2はDLL回路10の同期特性を比較例と対比して示す図で、図中の実線が本実施例の同期特性を示す図、破線が比較例の同期特性を示す図である。
ここで、DLL回路の同期特性とは、図3に示す可変遅延回路11の途中出力と遅延量との関係を意味している。比較例とは、図4に示すチャージポンプ回路を用いたDLL回路を意味している。
FIG. 2 is a diagram showing the synchronization characteristics of the DLL circuit 10 in comparison with the comparative example, in which the solid line shows the synchronization characteristics of this embodiment, and the broken line shows the synchronization characteristics of the comparative example.
Here, the synchronization characteristic of the DLL circuit means the relationship between the intermediate output of the variable delay circuit 11 shown in FIG. 3 and the delay amount. The comparative example means a DLL circuit using the charge pump circuit shown in FIG.

図3に示すように、可変遅延回路11が、例えば制御信号Vcにより遅延量が可変される6段のインバータの直列回路の場合に、各インバータの出力がタップT1〜T6により、途中出力として外部に引き出されている。   As shown in FIG. 3, when the variable delay circuit 11 is a series circuit of six-stage inverters whose delay amount is variable by, for example, the control signal Vc, the output of each inverter is externally output as an intermediate output by taps T1 to T6. Has been drawn to.

図4に示すように、比較例のDLL回路のチャージポンプ回路30は、キャパシタC2と、スイッチS1を介してキャパシタC2を定電流Ip1で充電する定電流源31と、スイッチS2を介してキャパシタC2を定電流Ip2で放電する定電流源32とを具備している。定電流Ip1と定電流Ip2は等しく設定される。   As shown in FIG. 4, the charge pump circuit 30 of the DLL circuit of the comparative example includes a capacitor C2, a constant current source 31 that charges the capacitor C2 with a constant current Ip1 via a switch S1, and a capacitor C2 via a switch S2. And a constant current source 32 for discharging at a constant current Ip2. The constant current Ip1 and the constant current Ip2 are set equal.

位相周波数比較回路16の第1出力端子Upの出力信号に応じてキャパシタC2は定電流Ip1で充電され、第2出力端子Dnの出力信号に応じてキャパシタC2は定電流Ip2で放電され、位相差ΔΦに応じた信号を積分した信号が、制御信号Vcとして出力される。   The capacitor C2 is charged with the constant current Ip1 according to the output signal of the first output terminal Up of the phase frequency comparison circuit 16, and the capacitor C2 is discharged with the constant current Ip2 according to the output signal of the second output terminal Dn. A signal obtained by integrating the signal corresponding to ΔΦ is output as the control signal Vc.

ここで、DLL回路を集積化するに際し、製造プロセスのバラツキ、使用電圧および動作温度などによって、定電流Ip1と定電流Ip2は必ずしも等しくならず、ズレが生じる。
この定電流Ip1と定電流Ip2とのズレにより、チャージポンプ回路30の出力Vcにはオフセットが生じる。
Here, when integrating the DLL circuit, the constant current Ip1 and the constant current Ip2 are not necessarily equal due to variations in the manufacturing process, the operating voltage, the operating temperature, and the like.
The offset between the constant current Ip1 and the constant current Ip2 causes an offset in the output Vc of the charge pump circuit 30.

図2に示すように、比較例では、上述した制御信号Vcのオフセットをキャンセルするように第2クロック信号CLK2の帰還ループが動作するため、例えば定電流Ip1が定電流Ip2より大きい場合に、同期特性は破線35に示す特性となり、第1クロック信号CLK1と第2クロック信号CLK2との位相の定常偏差を示すスタティックフェイズエラーSPE2が発生する。   As shown in FIG. 2, in the comparative example, since the feedback loop of the second clock signal CLK2 operates so as to cancel the offset of the control signal Vc described above, for example, when the constant current Ip1 is larger than the constant current Ip2, the synchronization is performed. The characteristic becomes a characteristic indicated by a broken line 35, and a static phase error SPE2 indicating a steady phase deviation between the first clock signal CLK1 and the second clock signal CLK2 occurs.

一方、本実施例では、積分回路13のオペアンプ19によるオフセットは基本的にDLL回路10内でキャンセルされるので、制御信号Vcにオフセットは生じない。具体的には、以下の理由による。   On the other hand, in the present embodiment, the offset by the operational amplifier 19 of the integrating circuit 13 is basically canceled in the DLL circuit 10, so that no offset occurs in the control signal Vc. Specifically, for the following reason.

始めに、DLL回路10がロックした状態にあり、且つ位相周波数比較回路16がオフセットを有しない理想的な場合にあると仮定し、オペアンプ19のオフセットが、等価的にオペアンプ19の負入力端子に直列に接続されたオフセット電圧源Vosで表わされるとする。   First, assuming that the DLL circuit 10 is in a locked state and the phase frequency comparison circuit 16 is in an ideal case where there is no offset, the offset of the operational amplifier 19 is equivalently applied to the negative input terminal of the operational amplifier 19. Let it be represented by an offset voltage source Vos connected in series.

第1出力端子Upに出力されるUp信号と第2出力端子Dnに出力されるDn信号とが打ち消しあって、オペアンプ19に入力される電位V1は、正入力端子の電位Vref(例えば電源電圧の1/2の電位)と等しく、V1=Vrefとなる。   The Up signal output to the first output terminal Up and the Dn signal output to the second output terminal Dn cancel each other, and the potential V1 input to the operational amplifier 19 is equal to the potential Vref (for example, the power supply voltage) of the positive input terminal. V1 = Vref.

このとき、オペアンプ19の負入力端子には電流が流れこまないので、積分器13としての出力V2は一定に落ち着く。つまり、DLL回路19がロックしている状態では、キャパシタC1にチャージされている電荷は一定である。
積分器出力13の出力V2は、キャパシタC1の電位をVc1とすると、V2=−(Vos+Vc1)になる。V2が負号をとるのは、オフセット電圧源VosとキャパシタC1の電位のどちらをプラス側にするかの定義により定まるものである。
At this time, since no current flows into the negative input terminal of the operational amplifier 19, the output V2 as the integrator 13 is kept constant. That is, when the DLL circuit 19 is locked, the charge charged in the capacitor C1 is constant.
The output V2 of the integrator output 13 is V2 = − (Vos + Vc1) when the potential of the capacitor C1 is Vc1. The negative sign of V2 is determined by the definition of which one of the potentials of the offset voltage source Vos and the capacitor C1 is set to the positive side.

DLL回路10がロックするときの制御信号VcをV*とすると、ロックした状態では、DLL回路10は出力V2、出力V3がともにV*に等しい電位を保つように動作する。例えば、簡単のために出力V3の平均値がV*であるとすると、出力V2の平均値は上記の−(Vos+Vc1)になる。
つまり、出力V2もロック時の電圧が決まっており、必ず、V2=−(Vos+Vc1)になる。
Assuming that the control signal Vc when the DLL circuit 10 is locked is V *, in the locked state, the DLL circuit 10 operates so that both the output V2 and the output V3 maintain a potential equal to V *. For example, if the average value of the output V3 is V * for simplicity, the average value of the output V2 is − (Vos + Vc1).
In other words, the voltage at the time of locking the output V2 is determined, and V2 = − (Vos + Vc1) is always obtained.

これにより、出力V2およびオフセット電圧源Vosが製造プロセスによりばらついても、DLL回路10がロックするときの出力V2がV*なので、Vc1=−(V*−Vos)となるように系が動作し、キャパシタC1がチャージされる。
その結果、オペアンプ19の動作範囲内において、オフセット電圧源Vosにかかわらず、DLL回路10はロックすることが可能である。
As a result, even if the output V2 and the offset voltage source Vos vary depending on the manufacturing process, the system operates so that Vc1 = − (V * −Vos) because the output V2 when the DLL circuit 10 is locked is V *. The capacitor C1 is charged.
As a result, the DLL circuit 10 can be locked within the operating range of the operational amplifier 19 regardless of the offset voltage source Vos.

従って、本実施例の同期特性は実線36に示す特性が得られ、スタティックフェイズエラーSPE1を抑制することが可能である。
ここでは、可変遅延回路11において、各インバータの遅延回路のバラツキ、およびゲインエラーはないものしている。
Therefore, the synchronization characteristic of the present embodiment has the characteristic indicated by the solid line 36, and the static phase error SPE1 can be suppressed.
Here, in the variable delay circuit 11, there is no variation in the delay circuit of each inverter and no gain error.

以上説明したように、本実施例のDLL回路は、位相検出回路12とローパスフィルタ15との間に接続され、第1クロック信号CLK1と第2クロック信号CLK2との位相差ΔΦに応じた信号V1を積分する積分回路13と、積分回路13の出力V2を予め定めた基準値Vrefと比較し、比較結果を出力する比較回路14とを具備している。   As described above, the DLL circuit of this embodiment is connected between the phase detection circuit 12 and the low-pass filter 15, and the signal V1 corresponding to the phase difference ΔΦ between the first clock signal CLK1 and the second clock signal CLK2. Are integrated, and a comparison circuit 14 that compares the output V2 of the integration circuit 13 with a predetermined reference value Vref and outputs a comparison result is provided.

その結果、DLL回路を集積化しても、制御信号Vcにオフセットが生じないので、スタティックフェイズエラーSPEを抑制することができる。
また、複数の遅延要素および積分器を用いるDLL回路に比べて、DLL回路の構成がシンプルなので、耐ノイズ性が向上し、DLL回路を安定して動作させることができる。従って、高精度な同期特性を有するDLL回路10が得られる。
As a result, even if the DLL circuit is integrated, no offset occurs in the control signal Vc, so that the static phase error SPE can be suppressed.
Further, since the configuration of the DLL circuit is simpler than that of a DLL circuit using a plurality of delay elements and integrators, noise resistance is improved, and the DLL circuit can be operated stably. Therefore, the DLL circuit 10 having a highly accurate synchronization characteristic can be obtained.

ここでは、ローパスフィルタ15が、抵抗RfとキャパシタC1とを有する一次フィルタである場合について説明したが、2次フィルタとしても構わない。2次フィルタは1次フィルタより急峻な高周波カット特性が得られるので、ノイズ耐性が向上する利点がある。   Although the case where the low-pass filter 15 is a primary filter having a resistor Rf and a capacitor C1 has been described here, it may be a secondary filter. Since the secondary filter can obtain a steeper high frequency cut characteristic than the primary filter, there is an advantage that noise resistance is improved.

更に、DLL回路を集積化するにあたって、ローパスフィルタとしてはアナログフィルタよりデジタルフィルタが適している。
デジタルフィルタでは、入力V3がデジタルストリームデータなので、1)フィルタのカットオフ周波数の決定が容易で、安定したカットオフ周波数が得られる(C、Rのバラツキによる影響を受けない)、2)DLL回路のジッタを大きくする要因の第1クロック信号CLK1成分、およびその高調波の通過阻止するノッチフィルタとしての動作が容易であるなどの利点がある。
Furthermore, in integrating the DLL circuit, a digital filter is more suitable as a low-pass filter than an analog filter.
In the digital filter, since the input V3 is digital stream data, 1) it is easy to determine the cutoff frequency of the filter, and a stable cutoff frequency can be obtained (not affected by variations in C and R). 2) DLL circuit There are advantages such as easy operation as a notch filter for blocking the passage of the first clock signal CLK1 component and its harmonics, which are factors that increase the jitter.

図5は、ローパスフィルタとしてデジタルフィルタを用いたDLL回路の要部を示す回路図である。
図5に示すように、DLL回路40は、積分回路13と可変遅延回路11との間に接続された2次のデジタルフィルタ41と、デジタルフィルタ41のデジタル出力をアナログ電圧に変換して、制御信号Vcを得るためのデジタルアナロク変換回路42とを具備している。
デジタルフィルタ41は、特に限定されないが、例えばシフトレジスタと加算器により構成できる移動平均フィルタなどが簡単で適している。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of a DLL circuit using a digital filter as a low-pass filter.
As shown in FIG. 5, the DLL circuit 40 converts the digital output of the secondary digital filter 41 connected between the integrating circuit 13 and the variable delay circuit 11 and the digital output of the digital filter 41 into an analog voltage for control. And a digital analog conversion circuit 42 for obtaining the signal Vc.
The digital filter 41 is not particularly limited. For example, a moving average filter that can be configured by a shift register and an adder is simple and suitable.

位相検出回路12が、位相周波数比較回路16を有する場合について説明したが、位相比較回路(PD)、例えば、XOR回路やJKフリップフロップなどでも構わない。   Although the case where the phase detection circuit 12 includes the phase frequency comparison circuit 16 has been described, a phase comparison circuit (PD) such as an XOR circuit or a JK flip-flop may be used.

積分回路13が、オペアンプ19とキャパシタC1とを有するアナログ回路である場合について説明したが、一定の周期の制御パルスでスイッチを開閉して、キャパシタの充放電を繰り返すスイッチドキャパシタ回路を用いたフィルタなどのデジタル回路とすることも可能である。
スイッチドキャパシタ回路は、セットリングに長い時間を要するが、バラツキに対してロバストであるという特徴を有しているので、アナログ系の積分回路13に比べて動作速度より精度が求められる場合に適している。
Although the case where the integration circuit 13 is an analog circuit having the operational amplifier 19 and the capacitor C1 has been described, a filter using a switched capacitor circuit that opens and closes a switch with a control pulse having a constant period and repeatedly charges and discharges the capacitor. It is also possible to use a digital circuit such as
The switched capacitor circuit requires a long time for settling, but is characterized by being robust against variations, and is therefore suitable when accuracy is required from the operating speed compared to the analog integration circuit 13. ing.

位相検出回路12、積分回路13、比較回路14およびローパスフィル15は、PLL(Phase Locked Loop)回路に適用することも可能である。
その場合、可変遅延回路11の代わりに、VCO(Voltage Controlled Oscillator)をローパスフィル15の後に接続すれば良い。
The phase detection circuit 12, the integration circuit 13, the comparison circuit 14, and the low-pass filter 15 can also be applied to a PLL (Phase Locked Loop) circuit.
In that case, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) may be connected after the low-pass filter 15 instead of the variable delay circuit 11.

本発明の実施例2に係るDLL回路について、図6を用いて説明する。図6はDLL回路の要部を示す図である。本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
本実施例が実施例1と異なる点は、制御信号を電流に変換してローパスフィルタから可変遅延回路へ伝送するようにしたことにある。
A DLL circuit according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a main part of the DLL circuit. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.
This embodiment differs from the first embodiment in that the control signal is converted into a current and transmitted from the low-pass filter to the variable delay circuit.

即ち、図6に示すように、本実施例のDLL回路50は、ローパスフィルタ15と可変遅延回路11との間に、ローパスフィルタ15の出力電圧(制御信号Vc)を電流Icに変換する電圧電流変換回路51と、電流Icを伝送する電流路52と、電流路52により伝送された電流Icを電圧に変換し、再び制御信号Vcとして可変遅延回路11に出力する電流電圧変換回路53と、を具備している。   That is, as shown in FIG. 6, the DLL circuit 50 of this embodiment is a voltage current that converts the output voltage (control signal Vc) of the low-pass filter 15 into a current Ic between the low-pass filter 15 and the variable delay circuit 11. A conversion circuit 51; a current path 52 that transmits the current Ic; and a current-voltage conversion circuit 53 that converts the current Ic transmitted through the current path 52 into a voltage and outputs the voltage again to the variable delay circuit 11 as a control signal Vc. It has.

DLL回路50を集積化する際に、レイアウトの関係からローパスフィルタ15と可変遅延回路11とを接続する配線が種々引き回されると、配線にノイズが混入し可変遅延回路11の動作に影響を及ぼす恐れがある。   When the DLL circuit 50 is integrated, if the wiring connecting the low-pass filter 15 and the variable delay circuit 11 is drawn variously due to the layout, noise is mixed in the wiring and the operation of the variable delay circuit 11 is affected. There is a risk.

DLL回路50では、制御信号Vcを電流Icに変換して伝送しているので、レイアウトの関係から電流路52が種々引き回されても、ノイズによる影響を抑制することが可能である。   Since the DLL circuit 50 converts the control signal Vc into the current Ic and transmits it, the influence of noise can be suppressed even if the current path 52 is drawn variously due to the layout.

電圧電流変換回路51、電流電圧変換回路53は、周知のように、オペアンプと抵抗とを有する種々の回路構成のものを使用することができる。   As is well known, the voltage-current conversion circuit 51 and the current-voltage conversion circuit 53 can be used in various circuit configurations having an operational amplifier and a resistor.

以上説明したように、本実施例のDLL回路50は、制御信号Vcを電流Icに変換して伝送し、電流Icを再び制御信号Vcに戻してから可変遅延回路11へ入力しているので、伝送途中のノイズによる影響を抑制することができる利点がある。   As described above, the DLL circuit 50 of the present embodiment converts the control signal Vc into the current Ic and transmits it, and returns the current Ic back to the control signal Vc before inputting it to the variable delay circuit 11. There is an advantage that the influence of noise during transmission can be suppressed.

本発明の実施例1に係るDLL回路を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a DLL circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係るDLL回路の遅延特性を比較例と対比して示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating delay characteristics of the DLL circuit according to the first embodiment of the invention in comparison with a comparative example. 本発明の実施例1に係るDLL回路の要部を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a main part of a DLL circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る比較例のDLL回路の要部を示す回路図。1 is a circuit diagram showing the main part of a DLL circuit of a comparative example according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る別のDLL回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing another DLL circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係るDLL回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the DLL circuit which concerns on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、40、50 DLL回路
11 可変遅延回路
12 位相検出回路
13 積分回路
14 比較回路
15 ローパスフィルタ
16 位相周波数比較回路
17 位相加算回路
18 インバータ
19 オペアンプ
30 チャージポンプ回路
31、32 定電流源
41 デジタルフィルタ
42 DA変換回路
51 電圧電流変換回路
52 電流路
53 電流電圧変換回路
C1、C2、Cf キャパシタ
R1、Rf 抵抗
S1、S2 スイッチ
10, 40, 50 DLL circuit 11 Variable delay circuit 12 Phase detection circuit 13 Integration circuit 14 Comparison circuit 15 Low-pass filter 16 Phase frequency comparison circuit 17 Phase addition circuit 18 Inverter 19 Operational amplifier 30 Charge pump circuit 31, 32 Constant current source 41 Digital filter 42 DA conversion circuit 51 voltage current conversion circuit 52 current path 53 current voltage conversion circuit C1, C2, Cf capacitor R1, Rf resistance S1, S2 switch

Claims (3)

第1クロック信号が入力され、前記第1クロック信号を遅延した第2クロック信号を出力するとともに、制御信号により遅延時間が可変される可変遅延回路と、
前記第1クロック信号および前記第2クロック信号が入力され、前記第1クロック信号と前記第2クロック信号との位相を比較して、その位相差に応じた信号を出力する位相検出回路と、
前記位相検出回路の出力を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力を予め定めた基準値と比較し、比較結果を出力する比較回路と、
前記比較回路の出力を平均化し、高周波成分を除去した信号を、前記制御信号として前記可変遅延回路に出力するローパスフィルタと、
を具備することを特徴とするDLL回路。
A variable delay circuit that receives a first clock signal, outputs a second clock signal obtained by delaying the first clock signal, and has a delay time variable by a control signal;
A phase detection circuit that receives the first clock signal and the second clock signal, compares the phases of the first clock signal and the second clock signal, and outputs a signal corresponding to the phase difference;
An integration circuit for integrating the output of the phase detection circuit;
A comparison circuit that compares the output of the integration circuit with a predetermined reference value and outputs a comparison result;
A low-pass filter that averages the output of the comparison circuit and outputs a signal from which a high-frequency component has been removed to the variable delay circuit as the control signal;
A DLL circuit comprising:
前記ローパスフィルタが、2次以上のデジタルフィルタであることを特徴とする請求項1に記載のDLL回路。   The DLL circuit according to claim 1, wherein the low-pass filter is a second-order or higher-order digital filter. 前記ローパスフィルタと前記可変遅延回路との間に、前記ローパスフィルタから出力される電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、前記電流を伝送する電流路と、前記電流路により伝送された電流を電圧に変換し、前記制御信号として前記可変遅延回路に出力する電流電圧変換回路と、を具備することを特徴とする請求項1に記載のDLL回路。   Between the low-pass filter and the variable delay circuit, a voltage-current conversion circuit for converting a voltage output from the low-pass filter into a current, a current path for transmitting the current, and a current transmitted by the current path The DLL circuit according to claim 1, further comprising: a current-voltage conversion circuit that converts the voltage into a voltage and outputs the voltage to the variable delay circuit as the control signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020039551A1 (en) * 2018-08-23 2020-02-27 三菱電機エンジニアリング株式会社 Operation fluctuation detection device and abnormality decision system

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