JP2010233180A - Variable delay circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力信号を遅延させ、かつ遅延時間を制御できる可変遅延回路に関する。 The present invention relates to a variable delay circuit capable of delaying an input signal and controlling a delay time.
光送受信システムでは、光伝送路の経路長差、波長分散等によるスキュー、半導体集積回路内における配線長差によるスキューなどを補償するために、入力信号やクロック信号に対して微小な遅延時間を高精度かつ広い可変幅で設定できる遅延回路が必要である。 In optical transmission / reception systems, a small delay time is increased for input signals and clock signals to compensate for differences in path lengths of optical transmission lines, skew due to wavelength dispersion, etc., and skew due to differences in wiring length in semiconductor integrated circuits. There is a need for a delay circuit that can be set with accuracy and a wide variable width.
図5は、従来の可変遅延回路の第1の構成例を示す(非特許文献1)。
図5において、従来の可変遅延回路は、複数の遅延回路91をカスケードに接続し、各遅延回路91の出力をそれぞれ分岐してセレクタ92に入力し、その1つを選択して出力することにより、遅延回路の段数に応じた遅延時間を設定する構成である。
FIG. 5 shows a first configuration example of a conventional variable delay circuit (Non-Patent Document 1).
In FIG. 5, a conventional variable delay circuit is formed by connecting a plurality of
図6は、従来の可変遅延回路の第2の構成例を示す。
図6において、従来の可変遅延回路は、インバータ93に複数の可変負荷容量94を接続し、容量値に応じた遅延時間を設定する構成である。
FIG. 6 shows a second configuration example of a conventional variable delay circuit.
In FIG. 6, the conventional variable delay circuit has a configuration in which a plurality of
図5に示す従来の可変遅延回路の第1の構成例において設定可能な最小遅延時間は、各遅延回路の遅延時間が固定であれば、1つの遅延回路で設定可能な遅延時間に制限され、可変遅延幅は最小遅延時間と接続段数の積によって決定される。したがって、広い可変遅延幅と微小な遅延時間の設定を両立するためには、1つの遅延回路で設定する最小遅延時間を小さくするとともに接続段数を多くする必要があり、高速信号を扱う場合の波形の劣化、回路構成の複雑化、回路面積が増大する問題があった。 The minimum delay time that can be set in the first configuration example of the conventional variable delay circuit shown in FIG. 5 is limited to a delay time that can be set by one delay circuit if the delay time of each delay circuit is fixed. The variable delay width is determined by the product of the minimum delay time and the number of connection stages. Therefore, in order to achieve both a wide variable delay width and a minute delay time setting, it is necessary to reduce the minimum delay time set by one delay circuit and increase the number of connection stages. There is a problem that the circuit area is deteriorated, the circuit configuration is complicated, and the circuit area increases.
図6に示す従来の可変遅延回路の第2の構成例において設定可能な最小遅延時間は、1つの可変負荷容量の可変範囲によって決定される。ただし、一般的にはその可変範囲に制限があるため、1段での可変遅延幅が小さくなり、広い可変遅延幅を得るためには可変負荷容量を多段に接続する必要があった。一方、1段で広い可変遅延幅を得るためには大きな容量を用いればよいが、高速信号を扱う場合に波形が劣化する問題がある。 The minimum delay time that can be set in the second configuration example of the conventional variable delay circuit shown in FIG. 6 is determined by the variable range of one variable load capacitor. However, since the variable range is generally limited, the variable delay width at one stage is reduced, and it is necessary to connect variable load capacitors in multiple stages to obtain a wide variable delay width. On the other hand, a large capacity may be used to obtain a wide variable delay width in one stage, but there is a problem that the waveform deteriorates when a high-speed signal is handled.
本発明は、簡単かつ小型な構成で、可変負荷容量の可変範囲に制限されることなく、微小な遅延時間を高精度かつ広い可変遅延幅で連続的に設定することができる可変遅延回路を提供することを目的とする。 The present invention provides a variable delay circuit capable of continuously setting a minute delay time with high accuracy and a wide variable delay width without being limited to a variable range of a variable load capacitance with a simple and small configuration. The purpose is to do.
第1の発明の可変遅延回路は、データ信号の1ビット時間未満の微小な遅延時間を設定し、かつnビット時間以上(nは1以上の整数)で所定範囲の可変遅延幅を有する微動部と、データ信号の1ビット単位で遅延時間を設定する粗動部とを縦続接続し、微動部で設定する遅延時間を最大値からnビット時間減少させたときに粗動部でnビット時間増加させ、微動部で設定する遅延時間を最小値からnビット時間増加させたときに粗動部でnビット時間減少させ、微動部の可変遅延幅を超えて遅延時間を連続的に変化させる構成である。 A variable delay circuit according to a first aspect of the present invention sets a minute delay time of less than 1 bit time of a data signal and has a variable delay width of a predetermined range at n bit time or more (n is an integer of 1 or more). Are connected in cascade with a coarse motion unit that sets the delay time in 1-bit units of the data signal, and when the delay time set in the fine motion unit is reduced by n bit time from the maximum value, the coarse motion unit increases n bit time. When the delay time set in the fine movement section is increased by n bits from the minimum value, the coarse movement section reduces the n bit time, and the delay time is continuously changed beyond the variable delay width of the fine movement section. is there.
第2の発明は、第1の発明の可変遅延回路を構成する微動部および粗動部を遅延回路部として少なくとも2組と、各遅延回路部の切り替えを行う選択回路とを備えた可変遅延回路において、第1の遅延回路部の第1の微動部の遅延時間が最大値に設定される前に、第2の遅延回路部の第2の微動部の遅延時間を最小値に設定し、あるいは第1の遅延回路部の第1の微動部の遅延時間が最小値に設定される前に、第2の遅延回路部の第2の微動部の遅延時間を最大値に設定し、第1の遅延回路部と第2の遅延回路部の遅延時間が等しくなるように第2の遅延回路部の第2の粗動部の遅延時間を設定した後に、選択回路によって第1の遅延回路部から第2の遅延回路部に切り替える構成である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a variable delay circuit comprising at least two sets of the fine movement part and the coarse movement part constituting the variable delay circuit of the first invention as a delay circuit part, and a selection circuit for switching each delay circuit part. The delay time of the second fine movement section of the second delay circuit section is set to the minimum value before the delay time of the first fine movement section of the first delay circuit section is set to the maximum value, or Before the delay time of the first fine movement unit of the first delay circuit unit is set to the minimum value, the delay time of the second fine movement unit of the second delay circuit unit is set to the maximum value, After setting the delay time of the second coarse movement unit of the second delay circuit unit so that the delay times of the delay circuit unit and the second delay circuit unit are equal, the selection circuit sets the delay time from the first delay circuit unit to the second delay circuit unit. The configuration is switched to two delay circuit units.
第1の発明または第2の発明における微動部は、入力端子と出力端子との間に並列に接続され、それぞれ単独動作させたときに入力端子のデータ信号を遅延時間Ta ,Tb (Ta >Tb )で出力端子に出力する遅延部Aおよび遅延部Bと、アナログ制御信号X,Yを入力し、その差分(X−Y)に応じて遅延部Aおよび遅延部Bに流れる電流量を変化させ、遅延時間Ta ,Tb 間で差分(X−Y)に応じて連続的に変化する遅延時間を設定する電流制御部とを備える。 In the first or second invention, the fine movement section is connected in parallel between the input terminal and the output terminal, and the data signals at the input terminals are delayed by the delay times Ta and Tb (Ta> Tb) when operated individually. ), The delay unit A and the delay unit B output to the output terminal and the analog control signals X and Y are input, and the amount of current flowing through the delay unit A and the delay unit B is changed according to the difference (XY). And a current control unit that sets a delay time that continuously changes in accordance with a difference (XY) between the delay times Ta and Tb.
本発明の可変遅延回路は、微動部においてデータ信号の1ビット時間未満の微小な遅延時間を設定しながら、粗動部と組み合わせことにより微動部の可変遅延幅を超える広い可変遅延幅を実現することができる。 The variable delay circuit of the present invention realizes a wide variable delay width exceeding the variable delay width of the fine movement section by combining with the coarse movement section while setting a minute delay time of less than 1 bit time of the data signal in the fine movement section. be able to.
本発明の可変遅延回路は、微動部および粗動部からなる遅延回路部を少なくとも2組備え、第1の遅延回路部の微動部の遅延時間が最大値(最小値)に達する前に、第2の遅延回路部の微動部および粗動部の遅延時間のシフト動作を完了させておくことにより、微動部および粗動部の遅延時間のシフト動作に影響されずに正しい遅延時間を連続的に出力することができる。
The variable delay circuit according to the present invention includes at least two delay circuit units each including a fine movement unit and a coarse movement unit, and the delay time of the fine movement unit of the first delay circuit unit reaches the maximum value (minimum value). By completing the shift operation of the delay time of the fine movement section and coarse movement section of the
本発明の可変遅延回路の微動部は、それぞれ固有の遅延時間Ta ,Tb (Ta >Tb )を有する遅延部Aおよび遅延部Bに流れる電流を、電流制御部を用いてアナログ制御信号X,Yの差分に応じて制御することにより、遅延時間Ta ,Tb の範囲内で連続的に遅延時間を変化させることができる。これにより、簡単かつ小型な構成で、微小な遅延時間を高精度かつ広い可変幅で連続的に可変させることができる。 The fine movement part of the variable delay circuit of the present invention uses the current control part to convert the currents flowing in the delay part A and the delay part B having inherent delay times Ta and Tb (Ta> Tb) into analog control signals X and Y, respectively. By controlling according to the difference between the delay times, the delay time can be continuously changed within the range of the delay times Ta and Tb. As a result, a minute delay time can be continuously varied with high accuracy and a wide variable width with a simple and small configuration.
図1は、本発明の可変遅延回路の実施例1の構成例を示す。
図1において、実施例1の可変遅延回路は、データ信号の入力端子と出力端子との間に、遅延時間の微調を行う微動部11と粗長を行う粗動部12を縦続接続した構成である。微動部11は、外部から入力する制御信号C1に応じて、データ信号の1ビット時間未満の微小な遅延時間の設定が可能な構成であり、可変遅延幅をnビット時間以上(nは1以上の整数)で所定範囲、例えばnビット時間以上(n+1)ビット時間未満とする。粗動部12は、外部から入力する制御信号C2およびデータ信号と同ビットレートのクロック信号CLKに応じて、1ビット時間単位で遅延時間の設定が可能な構成であり、可変遅延幅をnビット時間より十分に大きな値とする。微動部と粗動部の順序は前後してもよい。
FIG. 1 shows a configuration example of a variable delay circuit according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the variable delay circuit according to the first embodiment has a configuration in which a
微動部11で設定する遅延時間が最大値に達する、または近づいた場合は、微動部11で設定する遅延時間をnビット時間減少させると同時に、粗動部12で設定する遅延時間をnビット時間増加させる。また、微動部11で設定する遅延時間が最小値に達する、または近づいた場合は、微動部11で設定する遅延時間をnビット時間増加させると同時に、粗動部12で設定する遅延時間をnビット時間減少させる。
When the delay time set by the
すなわち、微動部11と粗動部12のトータルの遅延時間が同じになるように、ビット時間単位の遅延時間を微動部11と粗動部12との間で移し替える。これにより、微動部11においてデータ信号の1ビット時間未満の微小な遅延時間を設定しながら、粗動部12と組み合わせことにより微動部11の可変遅延幅を超える広い可変遅延幅を実現することができる。
That is, the delay time in units of bit time is transferred between the
図2は、本発明の可変遅延回路の実施例2の構成例を示す。
図2において、実施例2の可変遅延回路は、微動部11−1と粗動部12−1を縦続接続した構成の第1の遅延回路部10−1と、微動部11−2と粗動部12−2を縦続接続した構成の第2の遅延回路部10−2とを並列に配置し、データ信号の入力端子を微動部11−1,11−2に接続し、粗動部12−1,12−2の出力の一方をセレクタ13で選択して出力端子に接続する構成である。微動部11−1,11−2は、外部から入力する制御信号C1,C1’に応じて、データ信号の1ビット時間未満の微小な遅延時間の設定が可能な構成であり、可変遅延幅をnビット時間以上で所定範囲、例えばnビット時間以上(n+1)ビット時間未満とする。粗動部12−1,12−2は、外部から入力する制御信号C2,C2’およびデータ信号と同ビットレートのクロック信号CLKに応じて、1ビット時間単位で遅延時間の設定が可能な構成であり、可変遅延幅をnビット時間より十分に大きな値とする。微動部と粗動部の順序は前後してもよい。
FIG. 2 shows a configuration example of the variable delay circuit according to the second embodiment of the present invention.
2, the variable delay circuit according to the second embodiment includes a first delay circuit unit 10-1 configured by cascading a fine movement unit 11-1 and a coarse movement unit 12-1, a fine movement unit 11-2, and a coarse movement. The second delay circuit unit 10-2 having a configuration in which the units 12-2 are connected in cascade are arranged in parallel, the data signal input terminals are connected to the fine movement units 11-1 and 11-2, and the coarse movement unit 12- One of the
ここで、セレクタ13が微動部11−1,粗動部12−1からなる第1の遅延回路部10−1の出力を選択し、第1の遅延回路部10−1の微動部11−1の遅延時間が最大値に近づいたときに、第2の遅延回路部10−2の微動部11−2で設定する遅延時間を微動部11−1の遅延時間に対してnビット時間減少させると同時に、粗動部12−2で設定する遅延時間を粗動部12−1の遅延時間に対してnビット時間増加させる。また、第1の遅延回路部10−1の微動部11−1の遅延時間が最小値に近づいたときに、第2の遅延回路部10−2の微動部11−2で設定する遅延時間を微動部11−1の遅延時間に対してnビット時間増加させると同時に、粗動部12−2で設定する遅延時間を粗動部12−1の遅延時間に対してnビット時間減少させる。
Here, the
すなわち、遅延回路部10−1と遅延回路部10−2のトータルの遅延時間が同じになるように、ビット時間単位の遅延時間を遅延回路部10−2の微動部11−2と粗動部12−2にそれぞれ設定する。これにより、遅延回路部10−1の微動部11−1の遅延時間が最大値(最小値)に達する前に、遅延回路部10−2の微動部11−2および粗動部12−2の遅延時間のシフト動作を完了させることができる。そして、微動部11−1の遅延時間が最大値(最小値)に達したときに、セレクタ13で粗動部12−1の出力から粗動部12−2の出力に切り替えることにより、微動部および粗動部の遅延時間のシフト動作に影響されずに正しい遅延時間を連続的に出力することができる。遅延回路部10−2から遅延回路部10−1への切り替えも同様である。
That is, the fine delay unit 11-2 and the coarse adjustment unit of the delay circuit unit 10-2 are set so that the total delay time of the delay circuit unit 10-1 and the delay circuit unit 10-2 is the same. Set to 12-2 respectively. Thereby, before the delay time of the fine movement part 11-1 of the delay circuit part 10-1 reaches the maximum value (minimum value), the fine movement part 11-2 and the coarse movement part 12-2 of the delay circuit part 10-2. The delay time shift operation can be completed. When the delay time of the fine movement unit 11-1 reaches the maximum value (minimum value), the
(粗動部の構成例)
図3は、粗動部12の構成例を示す。
図3において、粗動部12は、クロック信号CLKによってシフト動作するシフトレジスタ41と、制御信号C2によりシフトレジスタ41の各出力のいずれかを選択して出力するセレクタ42により構成される。
(Configuration example of coarse motion part)
FIG. 3 shows a configuration example of the
In FIG. 3, the
本発明の可変遅延回路は、図5または図6に示す従来の可変遅延回路を微動部11として用い、図3に示す粗動部12と組み合わせて構成することができる。
The variable delay circuit of the present invention can be configured by using the conventional variable delay circuit shown in FIG. 5 or 6 as the
(微動部の構成例)
図4は、微動部11の構成例を示す。
図4において、差動入力IN,INと差動出力OUT,OUTとの間に、遅延部A1と遅延部B2が並列に接続される。ここでは、遅延部A1と遅延部B2の前段にバッファ回路14,15を接続し、各バッファ回路14,15を介して差動入力IN,INと遅延部A1および遅延部B2が接続される。遅延部A1と遅延部B2は、それぞれ固有の遅延時間Ta ,Tb (Ta >Tb )を有し、それぞれ単独動作させたときに入力端子の入力信号を遅延時間Ta ,Tb (Ta >Tb )で出力端子に出力する。遅延部A1と遅延部B2には電流制御部3が接続される。電流制御部3は、アナログ制御信号X,Yを入力し、その差分(X−Y)に応じて遅延部A1と遅延部B2に流れる電流量を変化させ、遅延時間Ta ,Tb 間で差分(X−Y)に応じて連続的に変化する遅延時間を設定する。
(Configuration example of fine movement part)
FIG. 4 shows a configuration example of the
In FIG. 4, a delay unit A1 and a delay unit B2 are connected in parallel between differential inputs IN and IN and differential outputs OUT and OUT . Here,
遅延部A1は、差動トランジスタ21,22と負荷容量31,32を用いた構成であり、遅延部B2は差動トランジスタ23,24とピーキング容量33を用いた構成である。なお、遅延部B2のピーキング容量33は、ピーキングコイルに代えてもよい。これにより、遅延部A1と遅延部B2の遅延時間Ta ,Tb は、Ta >Tb の関係になるように設定される。
The delay unit A1 has a configuration using
電流制御部3は、差動トランジスタ21,22の共通エミッタにコレクタが接続され、ベースにアナログ制御信号Xが接続されるトランジスタ25と、差動トランジスタ23,24の共通エミッタにコレクタが接続され、ベースにアナログ制御信号Yが接続されるトランジスタ26と、トランジスタ25,26の共通エミッタに接続される電流源34により構成される。
The
このアナログ制御信号X,Yに十分な差、例えば± 100mV程度の差がある場合には、トランジスタ25,26がスイッチとして動作し、遅延部A1だけまたは遅延部B2だけに電流が流れ、遅延時間tは、
t=Ta またはt=Tb
に設定される。一方、アナログ制御信号X,Yが同じ大きさ、またはその差が小さい場合には、遅延部A1および遅延部B2にはその差分(X−Y)に応じた電流が流れ、
Ta >t>Tb
となる遅延時間tが設定される。
When the analog control signals X and Y have a sufficient difference, for example, a difference of about ± 100 mV, the
t = Ta or t = Tb
Set to On the other hand, when the analog control signals X and Y have the same magnitude or the difference between them is small, a current corresponding to the difference (X−Y) flows through the delay unit A1 and the delay unit B2.
Ta>t> Tb
The delay time t is set.
本発明の可変遅延回路は、簡単かつ小型な構成で、微小な遅延時間を高精度かつ広い可変遅延幅で連続的に設定することができる。 The variable delay circuit of the present invention can continuously set a minute delay time with high accuracy and a wide variable delay width with a simple and small configuration.
1 遅延部A
2 遅延部B
3 電流制御部
11 微動部
12 粗動部
13 セレクタ
14,15 バッファ回路
21,22 差動トランジスタ
23,24 差動トランジスタ
25,26 トランジスタ
31,32 負荷容量
33 ピーキング容量
34 電流源
41 シフトレジスタ
42 セレクタ
1 Delay part A
2 Delay part B
3
Claims (3)
前記微動部で設定する遅延時間を最大値から前記nビット時間減少させたときに前記粗動部で前記nビット時間増加させ、前記微動部で設定する遅延時間を最小値から前記nビット時間増加させたときに前記粗動部で前記nビット時間減少させ、前記微動部の可変遅延幅を超えて遅延時間を連続的に変化させる構成である
ことを特徴とする可変遅延回路。 A fine delay part that sets a minute delay time of less than 1 bit time of the data signal and has a variable delay width within a predetermined range with n bit time or more (n is an integer of 1 or more), and delay in 1 bit unit of the data signal Cascade connection with coarse adjustment part to set time,
When the delay time set in the fine movement part is reduced by the n bit time from the maximum value, the coarse movement part increases the n bit time, and the delay time set in the fine movement part is increased from the minimum value to the n bit time. The variable delay circuit is configured to reduce the n-bit time in the coarse movement unit when the delay time is changed and continuously change the delay time beyond the variable delay width of the fine movement unit.
第1の遅延回路部の第1の微動部の遅延時間が最大値に設定される前に、第2の遅延回路部の第2の微動部の遅延時間を最小値に設定し、あるいは第1の遅延回路部の第1の微動部の遅延時間が最小値に設定される前に、第2の遅延回路部の第2の微動部の遅延時間を最大値に設定し、第1の遅延回路部と第2の遅延回路部の遅延時間が等しくなるように第2の遅延回路部の第2の粗動部の遅延時間を設定した後に、前記選択回路によって第1の遅延回路部から第2の遅延回路部に切り替える構成である
ことを特徴とする可変遅延回路。 A variable delay circuit comprising at least two sets of the fine movement section and the coarse movement section constituting the variable delay circuit according to claim 1 as a delay circuit section, and a selection circuit for switching each delay circuit section.
Before the delay time of the first fine movement unit of the first delay circuit unit is set to the maximum value, the delay time of the second fine movement unit of the second delay circuit unit is set to the minimum value, or the first Before the delay time of the first fine movement section of the delay circuit section is set to the minimum value, the delay time of the second fine movement section of the second delay circuit section is set to the maximum value, and the first delay circuit After the delay time of the second coarse movement unit of the second delay circuit unit is set so that the delay times of the second delay circuit unit and the second delay circuit unit become equal, the second circuit from the first delay circuit unit is A variable delay circuit characterized by being configured to switch to the delay circuit section.
前記微動部は、
入力端子と出力端子との間に並列に接続され、それぞれ単独動作させたときに入力端子のデータ信号を遅延時間Ta ,Tb (Ta >Tb )で出力端子に出力する遅延部Aおよび遅延部Bと、
アナログ制御信号X,Yを入力し、その差分(X−Y)に応じて前記遅延部Aおよび前記遅延部Bに流れる電流量を変化させ、前記遅延時間Ta ,Tb 間で差分(X−Y)に応じて連続的に変化する遅延時間を設定する電流制御部と
を備えたことを特徴とする可変遅延回路。 The variable delay circuit according to claim 1 or 2,
The fine movement part is
A delay unit A and a delay unit B, which are connected in parallel between the input terminal and the output terminal and output the data signal of the input terminal to the output terminal with delay times Ta and Tb (Ta> Tb) when individually operated. When,
Analog control signals X and Y are input, the amount of current flowing through the delay unit A and the delay unit B is changed according to the difference (X−Y), and the difference (X−Y) between the delay times Ta and Tb. And a current control unit that sets a delay time that continuously changes in response to a variable delay circuit.
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