JP2011041140A - データ受信回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の定常的な遅延の差を小さくする。
【解決手段】データ受信回路であって、データを伝送するデータ信号を増幅して出力する増幅回路と、第1の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第1の遅延データ信号として出力する第1の遅延回路と、第2の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第2の遅延データ信号として出力する第2の遅延回路とを有する。
【選択図】図1
【解決手段】データ受信回路であって、データを伝送するデータ信号を増幅して出力する増幅回路と、第1の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第1の遅延データ信号として出力する第1の遅延回路と、第2の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第2の遅延データ信号として出力する第2の遅延回路とを有する。
【選択図】図1
Description
本明細書で開示される技術は、メモリ等から読み出されたデータを受信する回路に関する。
DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory)等から出力されたデータ信号では、例えば、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の期間に1ビットが割り当てられており、その期間の信号レベルの遷移によってデータが表現される。メモリコントローラは、このようなデータ信号のレベルの判定を、ストローブ信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで行う。正確に判定を行うためには、ストローブ信号のエッジのタイミングが、データ信号のレベルが一定である期間内にあるように、データ信号及びストローブ信号の位相を調整することが必要となる。
特許文献1には、このような調整を行う技術の例として、メモリから同位相で送られてきたデータ信号DQ及びストローブ信号DQSのうち、ストローブ信号DQSの位相のみを90°遅らせる装置が記載されている。
デジタルテレビジョンやデジタルビデオレコーダでは、高画質な動画を処理するために、大容量のデータを限られた時間内に高速に伝送することが求められている。データ信号やストローブ信号の遷移タイミングの誤差は、各ビットについてのデータ判定が可能である期間を狭める。伝送速度が速くなると1ビットあたりの時間が減少するので、このようなタイミングの誤差が、データ判定が可能である期間に対して無視できない大きさになってきている。
データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間に定常的な遅延の差が存在すると、レベルが“H”(高電位)及び“L”(低電位)の期間のうちの一方が短くなる。短い方の期間においてもデータ判定を行う必要があるので、このような遅延差があると、高速なデータ伝送や正確なデータ判定を行うことが困難になる。
本発明は、データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の定常的な遅延の差を小さくすることを目的とする。
本発明の実施形態によるデータ受信回路は、データを伝送するデータ信号を増幅して出力する増幅回路と、第1の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第1の遅延データ信号として出力する第1の遅延回路と、第2の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第2の遅延データ信号として出力する第2の遅延回路とを有する。
これによると、第1及び第2の遅延回路を有するので、データ信号の立ち上がりエッジのタイミングと立ち下がりエッジのタイミングとを独立して制御することができる。したがって、データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の定常的な遅延の差を小さくすることが可能となる。
本発明の実施形態によれば、データ信号の立ち上がりエッジのタイミングと立ち下がりエッジのタイミングとを独立して制御することができるので、データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の定常的な遅延の差を小さくすることができる。データ信号のアイパターンにおけるアイ幅を十分に確保できるので、データ信号に対する正確なデータ判定が可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。
図1は、本発明の実施形態に係るデータ受信回路の構成例を示すブロック図である。図1のデータ受信回路100は、増幅回路としてのコンパレータ12,18と、インバータ14と、遅延回路21,22,23,24と、Dフリップフロップ(以下ではD−FFと称する)32,42,44とを有している。D−FF32はデータ信号再生回路として動作し、D−FF42,44はそれぞれデータ判定器として動作する。データ受信回路100は、例えばDDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory)のコントローラ回路に用いられる。
メモリ2は、データを伝送するデータ信号DQと、データストローブ信号DQS,DQSBとを出力する。メモリ2は、例えばDDR SDRAMである。データストローブ信号DQSは、“H”及び“L”の間で周期的にレベルが遷移する。データストローブ信号DQSBは、データストローブ信号DQSの逆位相の信号であり、データストローブ信号DQS及びDQSBは、差動データストローブ信号を構成する。
コンパレータ12は、振幅が所定の大きさになるように、データ信号DQを増幅して出力する。具体的には、コンパレータ12は、データ信号DQの電圧を基準電圧VREFと比較し、データ信号DQが基準電圧VREFより高い場合には“H”を、低い場合には“L”を、データ信号ROQとして出力する。インバータ14は、コンパレータ12から出力されたデータ信号ROQを反転させ、データ信号ROQBとして出力する。したがって、データ信号DQが持つ立ち上がりエッジのタイミングが信号ROQの立ち上がりエッジとして、データ信号DQが持つ立ち下がりエッジのタイミングが信号ROQBの立ち上がりエッジとして伝送される。
コンパレータ18は、振幅が所定の大きさになるように、差動データストローブ信号DQS,DQSBを増幅して出力する。すなわち、レシーバ回路18は、データストローブ信号DQS,DQSBのうち、電位が高い方を“H”レベル、低い方を“L”レベルにして出力する。コンパレータ18は、データストローブ信号DQS,DQSBにそれぞれ対応する正相のデータストローブ信号ROS及び逆相のデータストローブ信号ROSBを出力する。これにより、データストローブ信号DQSの立ち上がりエッジのタイミングが信号ROSの立ち上がりエッジのタイミングとして、データストローブ信号DQSの立ち下がりエッジのタイミングが信号ROSBの立ち上がりエッジのタイミングとして伝送される。
遅延回路21は、制御信号CTL1に従ってデータ信号ROQを遅延させ、得られた信号を遅延データ信号DDQとしてD−FF32に出力する。遅延回路22は、制御信号CTL2に従ってデータ信号ROQBを遅延させ、得られた信号を遅延データ信号DDQBとしてD−FF32に出力する。遅延回路23は、制御信号CTL3に従ってデータストローブ信号ROSを遅延させ、得られた信号を遅延データストローブ信号DDSとしてD−FF42に出力する。遅延回路24は、制御信号CTL4に従ってデータストローブ信号ROSBを遅延させ、得られた信号を遅延データストローブ信号DDSBとしてD−FF44に出力する。遅延データ信号DDQ,DDQB及び遅延データストローブ信号DDS,DDSBの立ち上がりエッジは、いずれもアクティブエッジである。制御信号CTL1〜CTL4は、データ受信回路100の外部にあるCPU等から入力される。
図2は、データ信号DQが入力される図1のコンパレータ12の構成例を示す回路図である。コンパレータ12は、差動アンプ50と、インバータ58,59とを有している。差動アンプ50は、PMOS(p-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ51,52と、NMOS(n-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ53,54と、電流源55とを有している。
PMOSトランジスタ51のソースには電源電圧VDDが与えられ、そのゲート及びドレインはノードN51に接続されている。PMOSトランジスタ52のソースには電源電圧VDDが与えられ、そのゲート及びドレインはノードN51,N52にそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタ53のソース及びドレインはノードN54,N51にそれぞれ接続され、そのゲートにはデータ信号DQが入力されている。NMOSトランジスタ54のソース及びドレインはノードN54,N52にそれぞれ接続され、そのゲートには基準電圧VREFが入力されている。電流源55は、ノードN54とグラウンドGNDとの間に接続されている。
差動アンプ50は、SDRAM2から出力されたデータ信号DQを基準電圧VREFと比較し、データ信号DQの電位が基準電圧VREFより高い場合にはノードN52の電位として“H”を出力し、その他の場合は“L”を出力する。インバータ58は、ノードN52の電位を反転して出力し、インバータ59は、インバータ58の出力を更に反転してデータ信号ROQとして出力する。したがって、ノードN52の論理レベルがデータ信号ROQとして出力される。
図3は、差動データストローブ信号DQS,DQSBが入力される図1のコンパレータ18の構成例を示す回路図である。コンパレータ18は、差動アンプ60と、インバータ68,69とを有している。差動アンプ60は、PMOSトランジスタ61,62と、NMOSトランジスタ63,64と、電流源65とを有している。
PMOSトランジスタ61のソースには電源電圧VDDが与えられ、そのゲート及びドレインはノードN61に接続されている。PMOSトランジスタ62のソースには電源電圧VDDが与えられ、そのゲート及びドレインはノードN61,N62にそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタ63のソース及びドレインはノードN64,N61にそれぞれ接続され、そのゲートにはデータストローブ信号DQSが入力されている。NMOSトランジスタ64のソース及びドレインはノードN64,N62にそれぞれ接続され、そのゲートにはデータストローブ信号DQSBが入力されている。電流源65は、ノードN64とグラウンドGNDとの間に接続されている。
差動アンプ60は、SDRAM2から出力されたデータストローブ信号DQSをデータストローブ信号DQSBと比較し、データストローブ信号DQSの電位がデータストローブ信号DQSBより高い場合にはノードN62の電位として“H”を出力し、その他の場合は“L”を出力する。インバータ68は、ノードN62の電位を反転してデータストローブ信号ROSBとして出力する。インバータ69は、インバータ68の出力を更に反転してデータストローブ信号ROSとして出力する。したがって、ノードN62の論理レベルがデータストローブ信号ROSとして出力される。
図4は、図1の遅延回路21の構成例を示すブロック図である。遅延回路21は、N(Nは自然数)個の遅延セル72_1,72_2,…,72_Nと、スイッチ74_0,74_1,74_2,…,74_Nと、デコーダ76_0,76_1,76_2,…,76_Nとを有している。
遅延セル72_1〜72_Nは、それぞれ、インバータINN及びINPを有しており、入力された信号に遅延を与えて出力する。端子CTLに入力される制御信号CTL1に従って、デコーダ76_0〜76_Nのうちの1つの出力のみがアクティブになり、スイッチ74_0〜74_Nのうち、この出力を受け取るスイッチのみがオンになる。すなわち、遅延回路21は、端子INに入力されたデータ信号ROQに、制御信号CTL1に応じた遅延を与えて端子OUTから出力する。遅延回路22〜24も、遅延回路21と同様に構成されている。
遅延回路21及び22は、遅延データ信号DDQのアクティブエッジ(立ち上がりエッジ)から遅延データ信号DDQBのアクティブエッジ(立ち上がりエッジ)までの期間の最小値と、遅延データ信号DDQBのアクティブエッジから遅延データ信号DDQのアクティブエッジまでの期間の最小値とが等しくなるように、データ信号ROQ又はROQBを遅延させる。
例えば、電源オン時に、データ受信回路100の外部のCPU等が、制御信号CTL1,CTL2によって、遅延回路21,22の一方又は両方の遅延を最小値から最大値まで変化させ、正常なデータが出力されるような制御信号CTL1,CTL2の値を求める。このとき、マージンができるだけ大きくなるようにすると、遅延データ信号DDQのアクティブエッジから遅延データ信号DDQBのアクティブエッジまでの期間の最小値と、遅延データ信号DDQBのアクティブエッジから遅延データ信号DDQのアクティブエッジまでの期間の最小値とが等しくなるように、制御信号CTL1,CTL2の最適値を求めることができる。
データ受信回路100の製造後の検査時に、同様にして制御信号CTL1,CTL2の最適値を求め、求められた制御信号CTL1,CTL2を使い続けるようにしてもよい。
D−FF32の入力端子D、クロック端子、及びリセット端子Rには、電源電圧VDD、遅延データ信号DDQ,DDQBがそれぞれ与えられている。D−FF32は、これらの信号に従って、遅延データ信号DDQに基づく立ち上がりエッジ及び遅延データ信号DDQBに基づく立ち下がりエッジを有する再生データ信号CDQを生成して、出力端子Qから出力する。
具体的には、遅延データ信号DDQの立ち上がりエッジにおいて、D−FF32は、再生データ信号CDQを“L”から“H”に遷移させる。遅延データ信号DDQBの立ち上がりエッジにおいて、D−FF32は、再生データ信号CDQを“H”から“L”に遷移させる。すなわち、D−FF32は、遅延データ信号DDQ,DDQBを合成して、これらの2信号の立ち上がりエッジを示す再生データ信号CDQを生成し、出力する。
再生データ信号CDQの立ち上がりエッジのタイミングは、データ信号DQの立ち上がりエッジのタイミングを遅延回路21で遅延させたタイミングとなる。また、再生データ信号CDQの立ち下がりエッジのタイミングは、データ信号DQの立ち下がりエッジのタイミングを遅延回路22で遅延させたタイミングとなる。すなわち、図1のデータ受信回路によると、データ信号DQの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングを独立して遅延させることが可能となる。
図5は、データ信号DQのエッジのタイミングが理想的な場合における、図1のデータ受信回路100の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図5のように、データ信号DQの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングが理想的なタイミングである場合には、例えば、データ受信回路100の外部のCPUは、遅延回路21及び22によって与えられる遅延量がほぼ等しくなるように、制御信号CTL1,CTL2を生成して遅延回路21及び22に出力する。
また、CPUは、遅延回路23及び24によって与えられる遅延量が、遅延回路21の遅延量に位相差90°に相当する遅延を付加した遅延量になるように、制御信号CTL3,CTL4を生成して遅延回路23及び24に出力する。ここで、位相差90°は、データストローブ信号DQSの1/4周期に相当する。すると、再生データ信号CDQのレベルが一定である期間の中央に遅延データストローブ信号DDS,DDSBのエッジのタイミングが設定される。
D−FF42の入力端子D及びクロック端子には、再生データ信号CDQ及び遅延データストローブ信号DDSがそれぞれ与えられている。D−FF44の入力端子D及びクロック端子には、再生データ信号CDQ及び遅延データストローブ信号DDSBがそれぞれ与えられている。D−FF42,44は、データストローブ信号DQSの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジに従って行うべきデータ判定をそれぞれ行う。
具体的には、D−FF42は、データストローブ信号DQSが90°遅延させられた遅延データストローブ信号DDSの立ち上がりエッジで再生データ信号CDQの値を判定し、判定値FIRを出力する。D−FF44は、データストローブ信号DQSBが90°遅延させられた遅延データストローブ信号DDSBの立ち上がりエッジで再生データ信号CDQの値を判定し、判定値FIFを出力する。再生データ信号CDQのレベルが一定の期間の中央で値の判定が行われるので、正確に値の判定を行うことができる。
図6は、データ信号DQの立ち下がりエッジのタイミングが図5より早い場合における、図1のデータ受信回路100の各部の信号波形例を示すタイミングチャートである。図5に示された理想的な場合と比較して、図6ではデータ信号DQの立ち下がりのタイミングが早いので、コンパレータ12から出力されるデータ信号ROQの“H”期間が短い。このままではデータ信号ROQのアイパターンにおけるアイ幅が狭いので、データ判定時のセットアップマージン/ホールドマージンが狭いことがわかる。
図6の場合には、遅延回路22が、データ信号DQの立ち下がりエッジに対応する立ち上がりエッジを有する遅延データ信号DDQBを時間tdだけ余分に遅延させる。その他の点については、図1のデータ受信回路100の動作は図5の場合と同様である。
これにより、D−FF32から出力される再生データ信号CDQは、図5の場合と同じになる。このように、データ信号DQの立ち上がりエッジのタイミングと立ち下がりエッジのタイミングとを、遅延回路21及び22が独立に制御するので、図1のデータ受信回路によると、データ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の定常的な遅延の差を小さくすることができる。再生データ信号CDQのアイパターンにおけるアイ幅を十分に確保できるので、データ信号に対する正確なデータ判定が可能となる。
遅延回路21〜24は、信号を経由させる遅延セル72_1〜72_Nの数によって、遅延時間を簡単に調整することができる。このため、信号のスルーレートの絶対値を小さくしてエッジのタイミングを補正する場合に比べると、遅延回路21〜24は、その補正範囲が広く、スルーレートの絶対値を小さくする場合に生じるジッタの発生を防ぐことができる。
また、遅延回路23,24が、データストローブ信号DQS,DQSBのそれぞれの立ち上がりエッジのタイミングを独立して補正するので、データ判定時におけるセットアップマージン/ホールドマージンを確保することがより確実に可能となる。
図6を参照して、データ信号DQの立ち下がりエッジが理想より早い場合を例として説明したが、立ち下がりエッジが理想より遅い場合には遅延回路22の遅延を小さくすればよい。データ信号DQの立ち上がりエッジが理想より早い場合には遅延回路21の遅延を大きくし、遅い場合には遅延回路21の遅延を小さくすればよい。遅延回路21によるデータ信号DQの立ち上がりエッジのタイミング補正と、遅延回路22によるデータ信号DQの立ち下がりエッジのタイミング補正とを同時に行うようにしてもよい。
本実施形態では、データ信号DQの立ち上がりエッジのタイミングをデータストローブ信号ROSの立ち上がりエッジのタイミングに対応させる場合について説明したが、信号ROSの立ち下がりエッジのタイミングに対応させるようにしてもよい。同様に、データ信号DQの立ち下がりエッジのタイミングを遅延データストローブ信号ROSBの立ち上がりエッジのタイミングに対応させる場合について説明したが、信号ROSBの立ち下がりエッジのタイミングに対応させるようにしてもよい。
遅延データ信号DDQ,DDQB及び遅延データストローブ信号DDS,DDSBの立ち上がりエッジがアクティブエッジであるとして説明したが、これらの信号のいずれかの立ち下がりエッジがアクティブエッジであるとしてもよい。この場合には、D−FF32,42,44が、アクティブエッジに従って動作するようにすればよい。
D−FF32は、遅延データ信号DDQに基づく立ち下がりエッジ及び遅延データ信号DDQBに基づく立ち上がりエッジを有する再生データ信号CDQを生成して、出力端子Qから出力してもよい。
図1のコンパレータ12は、データ信号DQを、論理レベル“H”又は“L”まで増幅して出力する回路であれば、どのような構成であってもよい。図1のコンパレータ18は、データストローブ信号DQS及びDQSBを、論理レベル“H”及び“L”まで増幅して出力する回路であれば、どのような構成であってもよい。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明の実施形態によると、正確なデータ判定が可能となるので、本発明は、データ受信回路等について有用である。
12,18 コンパレータ(増幅回路)
21,22,23,24 遅延回路
32 Dフリップフロップ(データ信号再生回路)
42,44 Dフリップフロップ(データ判定器)
21,22,23,24 遅延回路
32 Dフリップフロップ(データ信号再生回路)
42,44 Dフリップフロップ(データ判定器)
Claims (4)
- データを伝送するデータ信号を増幅して出力する増幅回路と、
第1の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第1の遅延データ信号として出力する第1の遅延回路と、
第2の制御信号に従って前記増幅回路の出力を遅延させ、第2の遅延データ信号として出力する第2の遅延回路とを備える
データ受信回路。 - 請求項1に記載のデータ受信回路において、
前記第1及び第2の遅延回路は、前記第1の遅延データ信号のアクティブエッジから前記第2の遅延データ信号のアクティブエッジまでの期間の最小値と、前記第2の遅延データ信号のアクティブエッジから前記第1の遅延データ信号のアクティブエッジまでの期間の最小値とが等しくなるように、前記増幅回路の出力を遅延させる
データ受信回路。 - 請求項1に記載のデータ受信回路において、
前記第1の遅延データ信号に基づく立ち上がりエッジ及び前記第2の遅延データ信号に基づく立ち下がりエッジを有する再生データ信号を生成して出力するデータ信号再生回路を更に備える
データ受信回路。 - 請求項3に記載のデータ受信回路において、
周期的にレベルが遷移するデータストローブ信号に従って前記再生データ信号の値を判定して出力するデータ判定器を更に備える
データ受信回路。
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