JP2010252332A - Self-timed delay element based on ring oscillator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-terminal self-timed delay element without needing any external reset input by generating a self-timed reset signal while using a ring oscillator internally and using a flip-flop for delaying an input signal with a clock signal of the ring oscillator as a reference, with respect to a self-timed delay element based on the ring oscillator. <P>SOLUTION: The self-timed delay element includes: a ring oscillator that generates an internal clock signal; and a signal delay circuit section in which the clock signal generated by the ring oscillator is applied to a counter and an external input signal is delayed by a determined clock cycle. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リング発振器に基づいた自己タイミング遅延素子に関する。より詳しくは、内部に自己タイミング方式のリング発振器を使い、リング発振器のクロック信号を基準にして入力信号を遅延させるフリップフロップを用い、自己タイミング方式のリセット信号を発生して、外部のリセット入力が必要ではない2端子遅延素子に関する。   The present invention relates to a self-timing delay element based on a ring oscillator. More specifically, a self-timed ring oscillator is used internally, a flip-flop that delays the input signal with reference to the clock signal of the ring oscillator, a self-timed reset signal is generated, and an external reset input is It relates to a two-terminal delay element which is not necessary.

従来の2端子遅延素子(two-terminal delay element)は、デジタル回路に用いられる遅延素子であっても内部がアナログ的な回路で構成されることにより、回路の設計および実現が難しいという短所がある。一般的なデジタル回路においては、これを克服するために、複数のインバータを使って実現するか、クロックとカウンターを使って入力信号を一定のクロック時間だけ遅延させる回路実現方式などが使われる。   Conventional two-terminal delay elements are disadvantageous in that it is difficult to design and implement a circuit because it is an analog circuit inside even if it is a delay element used in a digital circuit. . In general digital circuits, in order to overcome this problem, a circuit realization method that uses a plurality of inverters or delays an input signal by a fixed clock time using a clock and a counter is used.

しかし、複数のインバータを使う場合、十分な遅延時間を確保し、最小限のパルス幅を保障するためには多くの遅延素子を使わなければならない。また、クロックとカウンターを使う回路の場合、外部クロックとリセット入力など、少なくても3個の入出力端子で構成しなければならないため、インバータのように単純2端子遅延素子の形態で実現し難い問題点がある。   However, when using a plurality of inverters, a large number of delay elements must be used in order to ensure a sufficient delay time and ensure a minimum pulse width. In addition, in the case of a circuit using a clock and a counter, it must be composed of at least three input / output terminals such as an external clock and a reset input, so that it is difficult to realize in the form of a simple two-terminal delay element like an inverter. There is a problem.

従来技術としては、特許文献1、および非特許文献1が挙げられる。特許文献1の場合、入力信号を直接2個のフリップフロップクロックに各々印加し、各々、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを発生させた後、これを一般的なインバータ形態の遅延素子を通過させて時間を遅らせる。その後、遅らせた2個の立ち上がりおよび立ち下がりエッジは最終ラッチのセット(set)あるいはリセット(reset)信号入力に伝達され、遅れた信号を出力する。   Examples of conventional techniques include Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. In the case of Patent Document 1, an input signal is directly applied to two flip-flop clocks, respectively, and a rising edge and a falling edge are generated respectively. Delay. Thereafter, the delayed two rising and falling edges are transmitted to the final latch set or reset signal input to output a delayed signal.

特許文献1は、時間遅延のために最初入力端に2個のフリップフロップを使って2個の遅延経路を構成し、最終端においてこれら2個の遅延経路を通過した信号を一つの出力信号に変換する構成を有する。特許文献1は、入力と出力信号の他に回路全体に対するリセット信号の入力を必要とする3端子遅延素子(three-terminal delay element)であり、内部に既存の遅延素子を含む2個の経路を使うことによって回路の構成が複雑になり、十分な遅延時間を確保しようとする場合に多くの遅延素子を使わなければならない短所がある。   In Patent Document 1, two delay paths are configured by using two flip-flops at the first input end for time delay, and a signal that has passed through these two delay paths at the final end is converted into one output signal. It has a configuration to convert. Patent Document 1 is a three-terminal delay element that requires input of a reset signal to the entire circuit in addition to an input and an output signal, and includes two paths including an existing delay element therein. The use of the circuit complicates the circuit configuration, and there is a disadvantage that many delay elements must be used in order to secure a sufficient delay time.

非特許文献1の構成は、内部に一つのNAND回路を用いた自己タイミング発振器を使って内部クロックを発生させ、予め定められた数だけクロック信号を計数するカウンターを使って一定時間入力信号を遅延させる回路である。   The configuration of Non-Patent Document 1 uses a self-timing oscillator that uses a single NAND circuit to generate an internal clock, and delays the input signal for a fixed time using a counter that counts a predetermined number of clock signals. It is a circuit to make.

非特許文献1による遅延回路に使われたNAND回路を用いた自己タイミング発振器は、発振速度が非常に速いため、フリップフロップを駆動するために、一つの付加的なラッチと複数の付加論理回路を用いた追加的な発振回路(LSO:Latched synchronized oscillator)を構成して使うので、その構成が複雑である。   Since the self-timing oscillator using the NAND circuit used in the delay circuit according to Non-Patent Document 1 has a very high oscillation speed, one additional latch and a plurality of additional logic circuits are used to drive the flip-flop. Since the additional oscillation circuit (LSO: Latched synchronized oscillator) used is configured and used, the configuration is complicated.

非特許文献1による遅延回路は、特許文献1の場合と類似するように、リセット信号の入力を必要とする3端子遅延素子であって、入力、出力の2端子の他にリセット信号のための付加的な端子が必要であるため、一般的に用いられる2端子入力単純遅延素子回路に使用できないという短所がある。   As in the case of Patent Document 1, the delay circuit according to Non-Patent Document 1 is a three-terminal delay element that requires an input of a reset signal, and is used for a reset signal in addition to two terminals of input and output. Since an additional terminal is required, there is a disadvantage that it cannot be used for a two-terminal input simple delay element circuit that is generally used.

前述した非特許文献1と特許文献1による遅延回路は、全て外部のリセット端子を必要とし、正常な動作を行うためには少なくとも1回以上の外部リセット信号が印加されなければならない。しかし、一般的な2端子遅延素子はこのような付加的な外部手続きがあってはならない。   All the delay circuits according to Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 described above require an external reset terminal, and at least one external reset signal must be applied in order to perform a normal operation. However, a general two-terminal delay element should not have such an additional external procedure.

米国特許第6255878号明細書US Pat. No. 6,255,878

Yosaf Zafar, M.M.Ahmed, ‘‘A novel FPGA compliant micropipeline’’, IEEE Trans. on Circuits & Systems II, Vol.52, No.9, Sep.2005, pp.611-615Yosaf Zafar, M.M.Ahmed, ‘‘ A novel FPGA compliant micropipeline ’’, IEEE Trans. On Circuits & Systems II, Vol.52, No.9, Sep.2005, pp.611-615

本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたものであり、既存の遅延素子において、十分な遅延時間を確保するために用いられる複数のインバータの使用による回路の大きさ増加を、内部に自己タイミングに基づいたリング発振器(ring oscillator)を使って内部クロック信号を発生させ、発生した内部クロック信号を内部カウンターに印加し、定められたクロック周期だけ入力信号を遅延させることにより、少ない数の回路素子を使って十分な遅延時間を確保し、内部の自己タイミングに基づいた信号を発生して外部クロック信号および外部リセット信号の入力が必要とされないため、一般的な回路に用いられる2端子単純遅延素子のような動作を可能にする遅延素子を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems, and in the existing delay element, the circuit size is increased by using a plurality of inverters used for securing a sufficient delay time. By generating an internal clock signal using a ring oscillator based on self-timing, applying the generated internal clock signal to the internal counter, and delaying the input signal by a predetermined clock period Used for general circuits because a small number of circuit elements are used to secure a sufficient delay time, and a signal based on internal self-timing is generated so that an external clock signal and external reset signal are not required. An object of the present invention is to provide a delay element capable of operating like a two-terminal simple delay element.

本発明に係る自己タイミング遅延素子は、内部クロック信号を発生させるリング発振器(Ring Oscillator)、および前記リング発振器によって発生されたクロック信号をカウンターに印加し、定められたクロック周期だけ外部入力信号を遅延させる信号遅延回路部を備える。特に、前記リング発振器は、一つの発振組み合わせ論理素子と一つのラッチとを備えることを特徴とする。   The self-timing delay element according to the present invention applies a ring oscillator that generates an internal clock signal and a clock signal generated by the ring oscillator to a counter, and delays an external input signal by a predetermined clock period. A signal delay circuit unit to be provided. In particular, the ring oscillator includes one oscillation combinational logic element and one latch.

また、前記発振組み合わせ論理素子は、AND論理素子、OR論理素子、XOR論理素子、NAND論理素子、NOR論理素子、およびXNOR論理素子のうちの一つ以上の論理素子を備えることを特徴とする。   The oscillation combinational logic element may include one or more logic elements selected from an AND logic element, an OR logic element, an XOR logic element, a NAND logic element, a NOR logic element, and an XNOR logic element.

また、前記信号遅延回路部は、前記自己タイミングリング発振器の出力クロックを計数するカウンター、および外部入力信号と外部出力信号に基づき、前記リング発振器の開始および停止、前記カウンターの開始および停止を制御する自己タイミング(self-timed)発生組み合わせ論理素子を備えることを特徴とする。   The signal delay circuit unit controls the start and stop of the ring oscillator and the start and stop of the counter based on a counter that counts the output clock of the self-timing ring oscillator and an external input signal and an external output signal. A self-timed combinational logic element is provided.

また、前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子は、前記外部入力信号と外部出力信号の状態を検知し、前記リング発振器の開始および停止、前記カウンターの開始および停止を制御するための内部リセット信号を発生させることを特徴とする。   The self-timing generation combinational logic element detects the states of the external input signal and the external output signal and generates an internal reset signal for controlling the start and stop of the ring oscillator and the start and stop of the counter. It is characterized by that.

また、前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子は、前記外部入力信号の活性化状態と前記外部出力信号の非活性化状態を検知して前記内部リセット信号を非活性化させ、前記外部入力信号の活性化状態と前記外部出力信号の活性化状態を検知して前記内部リセット信号を活性化させることを特徴とする。   The self-timing generation combinational logic element detects the activation state of the external input signal and the deactivation state of the external output signal, deactivates the internal reset signal, and activates the external input signal. The internal reset signal is activated by detecting the state and the activation state of the external output signal.

また、前記カウンターは、前記外部入力信号の状態を参照して前記リング発振器の出力クロックを計数することを特徴とする。   The counter may count an output clock of the ring oscillator with reference to a state of the external input signal.

また、前記カウンターは、前記外部入力信号の状態が活性化すれば、前記リング発振器の出力クロックを計数することを特徴とする。   The counter may count the output clock of the ring oscillator when the state of the external input signal is activated.

また、前記カウンターは、前記出力クロックの計数値が予め設定された計数値を満足すれば、前記外部出力信号を活性化させることを特徴とする。   The counter activates the external output signal when the count value of the output clock satisfies a preset count value.

また、前記カウンターは、前記外部出力信号が活性化すれば、前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子によって、これ以上、前記リング発振器のクロックを計数しないことを特徴とする。   The counter may not count the clock of the ring oscillator any more by the self-timing generation combinational logic element when the external output signal is activated.

また、前記カウンターは、前記外部入力信号の状態が非活性化すれば、前記外部出力信号を非活性化させ、内部カウンター値を初期化させることを特徴とする。   The counter may inactivate the external output signal and initialize an internal counter value when the state of the external input signal is inactivated.

前記自己タイミング遅延素子は、一つの入力信号と一つの出力信号だけを使うことを特徴とする。   The self-timing delay element uses only one input signal and one output signal.

本発明によれば次のような効果が期待できる。一般的な2端子遅延素子のように、1個の入力端子と1個の出力端子の2個の端子だけを使って既存の2端子遅延素子のように使うことができ、少ない数の回路素子を使うと同時に所望の遅延時間を確保できる遅延素子が実現される。   According to the present invention, the following effects can be expected. Like a general two-terminal delay element, it can be used like an existing two-terminal delay element using only two terminals, one input terminal and one output terminal, and a small number of circuit elements. A delay element capable of securing a desired delay time at the same time is realized.

また、外部クロック信号および外部リセット信号の入力が必要ではないだけでなく、内部に用いられるリング発振器とカウンターの安全な動作を保障する自己タイミング発生組み合わせ論理素子を使うことにより、常に安定した動作を保障できる長所がある。   Moreover, not only is it necessary to input an external clock signal and external reset signal, but it also ensures stable operation by using a self-timing generation combinational logic element that guarantees safe operation of the internal ring oscillator and counter. There are advantages that can be guaranteed.

本発明に係る遅延素子の一実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the delay element which concerns on this invention. 本発明に係る遅延素子の信号タイミングを示す図である。It is a figure which shows the signal timing of the delay element which concerns on this invention. 本発明に係る遅延素子の他の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating other embodiment of the delay element based on this invention.

本発明を添付図面を参照して詳細に説明すれば次のとおりである。ここでは、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知機能、および構成に対する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張し得る。   The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, repeated descriptions, well-known functions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and detailed descriptions of configurations will be omitted. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description.

先ず、本発明は、内部に自己タイミングに基づいて内部クロック信号を発生させるリング発振器(ring oscillator)、およびリング発振器によって発生されたクロック信号を内部カウンターに印加し、定められたクロック周期だけ入力信号を遅延させる信号遅延回路部を含む。本発明は、自己タイミング方式の内部リセット信号を発生させることにより、外部クロック信号および外部リセット信号の入力が必要ではない。よって、追加的なリセット入力端子を用いることなく、一般的な回路に用いられる2端子単純遅延素子のような動作を可能にする。   First, the present invention applies a ring oscillator that generates an internal clock signal based on self-timing inside, and a clock signal generated by the ring oscillator to an internal counter, and inputs an input signal for a predetermined clock period. Includes a signal delay circuit portion for delaying the delay time. The present invention does not require the input of an external clock signal and an external reset signal by generating a self-timed internal reset signal. Therefore, an operation like a two-terminal simple delay element used in a general circuit is enabled without using an additional reset input terminal.

より詳しくは、本発明で実現しようとするリング発振器に基づいた自己タイミング遅延素子は、一つの組み合わせ論理素子と一つのラッチで構成されるリング発振器(ring oscillator)回路と、リング発振器回路の出力クロック信号を定められた回数だけ計数するカウンター回路、および入力信号と出力信号に基づき、内部リング発振器の開始および停止、カウンターの開始および停止を制御する自己タイミング(self-timed)発生組み合わせ論理素子を備えることを特徴とする。   More specifically, the self-timing delay element based on the ring oscillator to be realized by the present invention includes a ring oscillator circuit composed of one combinational logic element and one latch, and an output clock of the ring oscillator circuit. A counter circuit that counts a signal a predetermined number of times and a self-timed combinational logic element that controls the start and stop of the internal ring oscillator and the start and stop of the counter based on the input signal and the output signal are provided It is characterized by that.

図1は、本発明に係るリング発振器に基づいた自己タイミング遅延素子の一実施形態を説明するための図である。図1を参照すれば、本発明に係る遅延素子100は、内部にクロック信号を発生させるリング発振器120、およびリング発振器120によって発生されたクロック信号をカウンターに印加し、定められたクロック周期だけ外部入力信号を遅延させる信号遅延回路部を備える。ここで、「信号遅延回路部」は、図1において、リング発振器120を除いた回路構成のことをいう。リング発振器120は、内部に、クロック信号の発振のための発振組み合わせ論理素子122と一つのラッチ124で構成される。   FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a self-timing delay element based on a ring oscillator according to the present invention. Referring to FIG. 1, a delay element 100 according to the present invention includes a ring oscillator 120 that internally generates a clock signal, and a clock signal generated by the ring oscillator 120 applied to a counter, and is externally provided for a predetermined clock period. A signal delay circuit unit for delaying the input signal is provided. Here, the “signal delay circuit unit” refers to a circuit configuration excluding the ring oscillator 120 in FIG. The ring oscillator 120 includes an oscillation combinational logic element 122 for oscillation of a clock signal and one latch 124 inside.

図1のリング発振器120は、XOR組み合わせ論理素子を使って内部にクロック信号の発振のための発振組み合わせ論理素子122を構成した一実施形態である。   The ring oscillator 120 of FIG. 1 is an embodiment in which an oscillation combinational logic element 122 for oscillating a clock signal is configured inside using an XOR combinational logic element.

また、前記信号遅延回路部は、入力信号(A)112と出力信号(Z)114を入力にし、内部のリング発振器120の開始および停止、カウンター130の開始および停止を制御するためのリセット信号(rst)126を発生する自己タイミング発生組み合わせ論理素子110、およびリング発振器120のクロック出力信号(ck)128を入力にするカウンター130回路で構成される。   The signal delay circuit unit receives an input signal (A) 112 and an output signal (Z) 114 as input, and a reset signal (for controlling start and stop of the internal ring oscillator 120 and start and stop of the counter 130). The self-timing generation combinational logic element 110 that generates (rst) 126 and the counter 130 circuit that receives the clock output signal (ck) 128 of the ring oscillator 120 as inputs.

図1の本発明に係るリング発振器に基づいた自己タイミング遅延素子100の一実施形態の場合、カウンター130は内部クロック信号(ck)128を1度計数し、外部入力信号(A)112の伝達を受け、これを出力するように設計した例である。   In the embodiment of the self-timing delay element 100 based on the ring oscillator according to the present invention of FIG. 1, the counter 130 counts the internal clock signal (ck) 128 once and transmits the external input signal (A) 112. It is an example designed to receive and output this.

図1の一実施形態において、外部入力信号(A)112と出力信号(Z)114は論理「0」で活性化される信号である。初期状態において非活性化された入力信号(A)112は論理「1」の値を有し、自己タイミング発生組み合わせ論理素子110は、それに応じ、リセット信号(rst)126に論理「0」値を出力する。   In the embodiment of FIG. 1, the external input signal (A) 112 and the output signal (Z) 114 are signals activated by a logic “0”. The input signal (A) 112 deactivated in the initial state has a logic “1” value, and the self-timing generation combinational logic element 110 sets the reset signal (rst) 126 to a logic “0” value accordingly. Output.

リング発振器120に印加される論理「0」のリセット信号(rst)126は、リング発振器120の内部ラッチ124の出力を論理「1」値に固定させる。したがって、リング発振器120は発振しない。また、入力信号(A)112はカウンター130のset入力に印加され、カウンター130の出力信号(Z)114を非活性状態である論理「1」として出力するように作る。   A logic “0” reset signal (rst) 126 applied to the ring oscillator 120 fixes the output of the internal latch 124 of the ring oscillator 120 to a logic “1” value. Therefore, the ring oscillator 120 does not oscillate. Further, the input signal (A) 112 is applied to the set input of the counter 130 so that the output signal (Z) 114 of the counter 130 is output as a logic “1” in an inactive state.

このような初期状態において入力信号A112が活性化されて論理「0」の状態に変われば、それに応じ、自己タイミング発生組み合わせ論理素子110は、初期出力信号(Z)114の論理「1」と入力信号A112の論理「0」によってリセット信号(rst)126に論理「1」の値を出力する。   In this initial state, when the input signal A112 is activated and changes to the logic “0” state, the self-timing generation combinational logic element 110 inputs the logic “1” of the initial output signal (Z) 114 accordingly. A logic “1” value is output to the reset signal (rst) 126 by the logic “0” of the signal A 112.

リセット信号(rst)126の論理「1」値は、リング発振器120の内部ラッチ124のset入力を非活性化する。この時、リング発振器120の内部クロック信号の発振のための発振組み合わせ論理素子122は、論理「1」の状態から論理「0」の状態に遷移し、遷移した状態値はラッチ124を経て、再び発振組み合わせ論理素子122に印加される過程を経て、クロック出力信号(ck)128の発振を開始する。   The logic “1” value of the reset signal (rst) 126 deactivates the set input of the internal latch 124 of the ring oscillator 120. At this time, the oscillation combinational logic element 122 for oscillation of the internal clock signal of the ring oscillator 120 transitions from the logic “1” state to the logic “0” state, and the transitioned state value passes through the latch 124 again. The oscillation of the clock output signal (ck) 128 is started through a process applied to the oscillation combinational logic element 122.

カウンター130回路は内部クロック出力信号(ck)128によって計数を開始し、図1の一実施形態の場合、入力信号(A)112をフリップフロップ132を使って出力信号(Z)114に伝達し、出力信号(Z)114の状態を論理「0」値に変更する。変更された出力信号(Z)114は再び自己タイミング発生組み合わせ論理素子110に印加され、出力信号(Z)114の論理「0」値によってリセット信号(rst)126に論理「0」値を出力して、リング発振器120の発振を中断させる。したがって、入力信号(A)112は出力信号(Z)114に遅延伝達され、入力信号(A)112が非活性化状態である論理「1」の値に戻る前まで状態を維持する。   The counter 130 circuit starts counting with the internal clock output signal (ck) 128 and, in the embodiment of FIG. 1, transmits the input signal (A) 112 to the output signal (Z) 114 using the flip-flop 132, The state of the output signal (Z) 114 is changed to a logic “0” value. The changed output signal (Z) 114 is applied again to the self-timing generation combinational logic element 110, and a logic “0” value is output to the reset signal (rst) 126 according to the logic “0” value of the output signal (Z) 114. Thus, the oscillation of the ring oscillator 120 is interrupted. Therefore, the input signal (A) 112 is delayed and transmitted to the output signal (Z) 114, and the state is maintained until the input signal (A) 112 returns to the logic “1” value which is in the inactive state.

図1は、本発明に係る一実施形態であり、自己タイミング発生組み合わせ論理素子110、リング発振器120の内部クロック信号の発振のための発振組み合わせ論理素子122に用いられる論理素子の種類(AND、OR、XOR、NAND、NOR、XNORなど)に制約を設けず、カウンター130回路の実現方式、計数値などに制約を設けない。   FIG. 1 shows an embodiment according to the present invention, and the types of logic elements (AND, OR) used for the self-timing combinational logic element 110 and the oscillation combinational logic element 122 for oscillation of the internal clock signal of the ring oscillator 120. , XOR, NAND, NOR, XNOR, etc.), and there is no restriction on the counter 130 circuit implementation method, the count value, and the like.

図2は、前述した過程に応じた入力信号(A)112、出力信号(Z)114、内部クロック信号(ck)128、およびリセット信号(rst)126の波形を示すタイミング図である。   FIG. 2 is a timing diagram showing waveforms of the input signal (A) 112, the output signal (Z) 114, the internal clock signal (ck) 128, and the reset signal (rst) 126 according to the above-described process.

図3は、本発明の他の実施形態による遅延素子を説明するための図である。より詳しくは、図3は、図1の本発明に係るリング発振器に基づいた自己タイミング遅延素子100に用いられる入力信号(A)112と出力信号(Z)114が論理「1」に活性化される信号を使う一実施形態である。   FIG. 3 is a view for explaining a delay element according to another embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 3 shows that the input signal (A) 112 and the output signal (Z) 114 used in the self-timing delay element 100 based on the ring oscillator according to the present invention of FIG. This is an embodiment using a signal.

図3の実施形態による遅延素子300は、自己タイミング発生組み合わせ論理素子114の組み合わせ論理値とカウンター130の内部に用いたフリップフロップ134にreset信号を使うという点で図1の遅延素子とは違いがある。   The delay element 300 according to the embodiment of FIG. 3 is different from the delay element of FIG. 1 in that a reset signal is used for the combinational logic value of the self-timing generation combinational logic element 114 and the flip-flop 134 used in the counter 130. is there.

本発明は、遅延素子の入出力信号の個数が2個である2端子遅延素子であり、遅延素子の内部にクロック信号の発振のための発振組み合わせ論理素子122と一つのラッチ124で構成されるリング発振器120と、クロックを計数するためのカウンター130回路、および内部リング発振器120の開始および停止、カウンター130の開始および停止を制御するための自己タイミング発生組み合わせ論理素子110を備えることを特徴とする。また、本発明に係るリング発振器120、カウンター130、自己タイミング発生組み合わせ論理素子110の構成方式と構成のための組み合わせ論理素子の機能と種類には制約されない。   The present invention is a two-terminal delay element in which the number of input / output signals of the delay element is two, and includes an oscillation combinational logic element 122 for oscillating a clock signal and one latch 124 inside the delay element. A ring oscillator 120, a counter 130 circuit for counting clocks, and a self-timing generation combinational logic element 110 for controlling the start and stop of the internal ring oscillator 120 and the start and stop of the counter 130 are provided. . Further, the function and type of the combinational logic element for the configuration method and configuration of the ring oscillator 120, the counter 130, and the self-timing generation combinational logic element 110 according to the present invention are not limited.

一方、従来の2端子遅延素子の場合、アナログ的な回路で構成されたりデジタル回路で構成されたりする場合、十分な遅延時間を得るために多くの数の遅延素子を使わなければならないという短所がある。これを克服するために、クロックを使ったカウンター回路を用いた遅延回路を構成する場合、リセット入力のような追加的な入力信号を必要とし、回路の実現が複雑になる問題が発生する。また、クロックが印加される状態においてリセット信号を誤って印加する場合、誤ったクロックの計数あるいはタイミング規格を違反することになる。   On the other hand, the conventional two-terminal delay element has a disadvantage that a large number of delay elements must be used in order to obtain a sufficient delay time in the case of an analog circuit or a digital circuit. is there. In order to overcome this, when a delay circuit using a counter circuit using a clock is configured, an additional input signal such as a reset input is required, which causes a problem that the implementation of the circuit becomes complicated. In addition, if the reset signal is improperly applied in a state where the clock is applied, an incorrect clock count or timing standard is violated.

しかし、本発明は、内部に自己タイミングに基づいたリング発振器を使って内部クロック信号を発生させ、発生したクロック信号を内部カウンターに印加し、定められたクロック周期だけ入力信号を遅延させることにより、外部クロック信号および外部リセット信号の入力が必要ではないだけでなく、一般的な回路に用いられる2端子単純遅延素子のような動作を可能にする。また、少ない数の回路素子を使うと同時に十分な遅延時間を確保する遅延素子を実現することができる。   However, the present invention internally generates an internal clock signal using a ring oscillator based on self-timing, applies the generated clock signal to an internal counter, and delays the input signal by a predetermined clock period. Not only is the input of an external clock signal and an external reset signal unnecessary, but it enables operation like a two-terminal simple delay element used in a general circuit. In addition, it is possible to realize a delay element that uses a small number of circuit elements and at the same time secures a sufficient delay time.

また、内部に用いられるリング発振器とカウンターの安全な動作を保障する自己タイミング発生組み合わせ論理素子を使うことにより、常に安定した動作を保障できる長所がある。   In addition, there is an advantage that a stable operation can always be ensured by using a self-timing generation combinational logic element that ensures a safe operation of a ring oscillator and a counter used therein.

本発明の一部ステップは、コンピュータが読み取りできる記録媒体にコンピュータが読み取りできるコードとして実現することができる。コンピュータが読み取りできる記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取りできるデータが格納される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取りできる記録媒体の例としてはROM、RAM、CD−ROM、CD−RW、磁気テープ、フロッピーディスク、HDD、光ディスク、光磁気格納装置などが挙げられ、また、キャリアウェーブ(例えば、インターネットを介した伝送)の形態で実現されるものも含む。また、コンピュータが読み取りできる記録媒体はネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散し、分散方式でコンピュータが読み取りできるコードとして格納して実行することができる。   Some steps of the present invention can be realized as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, magnetic tape, floppy disk, HDD, optical disk, magneto-optical storage device, etc., and carrier wave (for example, the Internet). Including transmission). A computer-readable recording medium can be distributed in a computer system connected to a network, and stored and executed as a computer-readable code in a distributed manner.

以上のように図面と明細書に最適な実施形態が開示されている。ここでは、特定の用語が用いられたが、これは、単に本発明を説明するための目的で用いられるものであって、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用いられたものではない。よって、本技術分野の通常の知識を有した者であれば、これより様々な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するはずである。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は添付した特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。   As described above, the optimum embodiment is disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used merely for the purpose of describing the present invention and limit the scope of the invention as defined in the meaning limitations and claims. It was not used for that purpose. Accordingly, those having ordinary skill in the art should understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

110、114 自己タイミング発生組み合わせ論理素子
112 入力信号
114 出力信号
120 リング発振器
122 発振組み合わせ論理素子
124 ラッチ
126 リセット信号
128 クロック信号
130 カウンター
132、134 フリップフロップ
110, 114 Self-timing generation combinational logic element 112 Input signal 114 Output signal 120 Ring oscillator 122 Oscillation combinational logic element 124 Latch 126 Reset signal 128 Clock signal 130 Counter 132, 134 Flip-flop

Claims (12)

内部クロック信号を発生させるリング発振器(ring oscillator)、および
前記リング発振器によって発生されたクロック信号をカウンターに印加し、定められたクロック周期だけ外部入力信号を遅延させる回路部
を備えることを特徴とする自己タイミング遅延素子。
A ring oscillator that generates an internal clock signal, and a circuit unit that applies a clock signal generated by the ring oscillator to a counter and delays an external input signal by a predetermined clock period. Self-timing delay element.
前記リング発振器は、一つの発振組み合わせ論理素子と一つのラッチとを備えることを特徴とする、請求項1に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing delay element according to claim 1, wherein the ring oscillator includes one oscillation combinational logic element and one latch. 前記発振組み合わせ論理素子は、AND論理素子、OR論理素子、XOR論理素子、NAND論理素子、NOR論理素子、およびXNOR論理素子のうちの一つ以上の論理素子を備えることを特徴とする、請求項2に記載の自己タイミング遅延素子。   The oscillation combination logic element comprises one or more logic elements selected from an AND logic element, an OR logic element, an XOR logic element, a NAND logic element, a NOR logic element, and an XNOR logic element. 3. The self-timing delay element according to 2. 前記回路部は、
前記リング発振器の出力クロックを計数するカウンター、および
外部入力信号と外部出力信号に基づき、前記リング発振器の開始および停止、前記カウンターの開始および停止を制御する自己タイミング(self-timed)発生組み合わせ論理素子
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の自己タイミング遅延素子。
The circuit section is
A counter that counts the output clock of the ring oscillator, and a self-timed combinational logic element that controls start and stop of the ring oscillator and start and stop of the counter based on an external input signal and an external output signal The self-timing delay element according to claim 1, comprising:
前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子は、前記外部入力信号と外部出力信号の状態を検知し、前記リング発振器の開始および停止、前記カウンターの開始および停止を制御するための内部リセット信号を発生させることを特徴とする、請求項4に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing generation combinational logic element detects the states of the external input signal and the external output signal, and generates an internal reset signal for controlling the start and stop of the ring oscillator and the start and stop of the counter. The self-timing delay element according to claim 4, wherein 前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子は、
前記外部入力信号の活性化状態と前記外部出力信号の非活性化状態を検知して前記内部リセット信号を非活性化させ、
前記外部入力信号の活性化状態と前記外部出力信号の活性化状態を検知して前記内部リセット信号を活性化させることを特徴とする、請求項5に記載の自己タイミング遅延素子。
The self-timing generation combinational logic element is:
Detecting the activation state of the external input signal and the deactivation state of the external output signal to deactivate the internal reset signal;
6. The self-timing delay element according to claim 5, wherein the internal reset signal is activated by detecting an activation state of the external input signal and an activation state of the external output signal.
前記カウンターは、前記外部入力信号の状態を参照して前記リング発振器の出力クロックを計数することを特徴とする、請求項4に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing delay element according to claim 4, wherein the counter counts an output clock of the ring oscillator with reference to a state of the external input signal. 前記カウンターは、前記外部入力信号の状態が活性化すれば、前記リング発振器の出力クロックを計数することを特徴とする、請求項4に記載の自己タイミング遅延素子。   5. The self-timing delay element according to claim 4, wherein the counter counts an output clock of the ring oscillator when the state of the external input signal is activated. 前記カウンターは、前記出力クロックの計数値が予め設定された計数値を満足すれば、前記外部出力信号を活性化させることを特徴とする、請求項8に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing delay element according to claim 8, wherein the counter activates the external output signal when a count value of the output clock satisfies a preset count value. 前記カウンターは、前記外部出力信号が活性化すれば、前記自己タイミング発生組み合わせ論理素子によって、これ以上、前記リング発振器のクロックを計数しないことを特徴とする、請求項9に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing delay element according to claim 9, wherein the counter does not count the clock of the ring oscillator any more by the self-timing generation combinational logic element when the external output signal is activated. . 前記カウンターは、前記外部入力信号の状態が非活性化すれば、前記外部出力信号を非活性化させ、内部カウンター値を初期化させることを特徴とする、請求項4に記載の自己タイミング遅延素子。   5. The self-timing delay element according to claim 4, wherein when the state of the external input signal is deactivated, the counter deactivates the external output signal and initializes an internal counter value. . 前記自己タイミング遅延素子は、一つの入力信号と一つの出力信号だけを使うことを特徴とする、請求項1に記載の自己タイミング遅延素子。   The self-timing delay element according to claim 1, wherein the self-timing delay element uses only one input signal and one output signal.
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