JP2011095965A - Electronic apparatus - Google Patents

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直樹 西岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic apparatus that adjusts a clock skew between digital circuits at low cost. <P>SOLUTION: The electronic apparatus includes: a phase adjustment circuit 12 which delays a first clock signal CK1, and generates a second clock signal; a control circuit 15 which operates synchronously with the first clock signal CK1; a control circuit 25 which operates synchronously with a second clock signal CK2, and inputs/outputs data to/from the control circuit 15; a synchronization decision unit 153 which determines synchronization between the control circuits 15 and 25; and a delay quantity control unit 141 which determines the delay quantity of the second clock signal CK2 based on the determination result. The phase adjustment circuit 12 includes: a gate circuit 120 which delays the first clock signal CK1; and a power supply circuit 121 which supplies a power supply voltage based on the delay quantity to the gate circuit 120, and a clock skew between the control circuits 15 and 25 is suppressed by changing the power supply voltage of the gate circuit 120. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器に係り、更に詳しくは、デジタル回路間におけるクロックスキューを調整可能な電子機器の改良に関する。   The present invention relates to an electronic device, and more particularly to an improvement of an electronic device capable of adjusting a clock skew between digital circuits.

一般に、2つのデジタル回路が同一のクロック信号に同期して動作している場合、各デジタル回路へ供給されるクロック信号に位相差が生じることにより、これらのデジタル回路間で同期がとれなくなる現象、いわゆるクロックスキューが発生する。クロックスキューが発生しているデジタル回路間ではデータの受け渡しを正常に行うことができなくなる。このようなクロック信号の位相差を解消するためには、一方のデジタル回路へ供給されるクロック信号の位相を調整する必要がある。   In general, when two digital circuits are operating in synchronization with the same clock signal, a phase difference occurs in the clock signal supplied to each digital circuit, and the phenomenon that synchronization between these digital circuits is lost, A so-called clock skew occurs. Data cannot be normally transferred between digital circuits in which clock skew has occurred. In order to eliminate such a clock signal phase difference, it is necessary to adjust the phase of the clock signal supplied to one of the digital circuits.

クロック信号の位相調整は、その周期に比べて十分に短い時間だけ、当該クロック信号を遅延させることによって行うことができる。クロック信号が低速である場合には、他の高速なクロック信号を利用し、高速なクロック信号の所定パルス分だけ、低速なクロック信号を遅らせる方法により、クロック信号の遅延量を調整することができる。   The phase adjustment of the clock signal can be performed by delaying the clock signal by a time sufficiently shorter than the period. When the clock signal is low speed, the delay amount of the clock signal can be adjusted by using another high speed clock signal and delaying the low speed clock signal by a predetermined number of pulses of the high speed clock signal. .

しかしながら、クロック信号が高速である場合、この様な方法をとることができない。このため、PLL(Phase Locked Loop)を用いて正弦波の位相を調整し、この正弦波を矩形波に変換することによって、クロック信号の位相調整が行われている(例えば、特許文献1)。また、遅延素子を利用してクロックを遅延させ、接続数の異なる遅延素子のいずれかを選択することにより、クロック信号の位相調整が行われている(例えば、特許文献2)。   However, such a method cannot be taken when the clock signal is high-speed. For this reason, the phase of a clock signal is adjusted by adjusting the phase of a sine wave using a PLL (Phase Locked Loop) and converting the sine wave into a rectangular wave (for example, Patent Document 1). Further, the phase of the clock signal is adjusted by delaying the clock using a delay element and selecting one of the delay elements having different numbers of connections (for example, Patent Document 2).

特開平05−216556JP 05-216556 特開昭59−151219JP 59-151219

特許文献1に記載された位相調整方法では、PLLを用いて正弦波の位相調整を行うことにより、クロック信号の位相調整を行っているため、高コストになるという問題があった。また、特許文献2に記載された位相調整方法では、多数の遅延素子を直列に接続し、これらの遅延素子を動作させるため、チップサイズの増大や消費電力の増大を招くという問題があった。また、遅延素子の接続数を調整することにより遅延量を調整しているため、遅延量を連続的に調整できないという問題があった。   The phase adjustment method described in Patent Document 1 has a problem of high cost because the phase adjustment of the clock signal is performed by adjusting the phase of the sine wave using the PLL. Further, the phase adjustment method described in Patent Document 2 has a problem in that a large number of delay elements are connected in series and these delay elements are operated, leading to an increase in chip size and an increase in power consumption. Further, since the delay amount is adjusted by adjusting the number of delay elements connected, there is a problem that the delay amount cannot be adjusted continuously.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、デジタル回路間におけるクロックスキューを調整することができる電子機器を提供することを目的とする。特に、クロック信号の周波数が高い場合であっても、デジタル回路間のクロックスキューを容易に調整することができる電子機器を提供することを目的とする。また、クロック信号の位相調整を簡単な構成により実現し、この様な電子機器を安価に提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an electronic device capable of adjusting a clock skew between digital circuits. In particular, an object of the present invention is to provide an electronic device that can easily adjust clock skew between digital circuits even when the frequency of a clock signal is high. It is another object of the present invention to provide phase adjustment of a clock signal with a simple configuration and to provide such an electronic device at low cost.

第1の本発明による電子機器は、第1クロック信号を生成するクロック生成回路と、第1クロック信号を遅延させて第2クロック信号を生成する半導体ゲート回路と、第1クロック信号に同期して動作する第1デジタル回路と、第2クロック信号に同期して動作し、第1デジタル回路との間でデータ入出力を行う第2デジタル回路と、第1デジタル回路及び第2デジタル回路間の同期を判定する同期判定手段と、上記判定結果に基づいて第2クロック信号の遅延量を決定する遅延量制御手段と、上記遅延量に基づく電源電圧を上記半導体ゲート回路へ供給する電源電圧調整手段とを備えて構成される。   An electronic device according to a first aspect of the present invention includes a clock generation circuit that generates a first clock signal, a semiconductor gate circuit that generates a second clock signal by delaying the first clock signal, and a first clock signal. A first digital circuit that operates, a second digital circuit that operates in synchronization with the second clock signal, and inputs / outputs data to / from the first digital circuit, and a synchronization between the first digital circuit and the second digital circuit Synchronization determination means for determining the delay amount, delay amount control means for determining the delay amount of the second clock signal based on the determination result, power supply voltage adjustment means for supplying a power supply voltage based on the delay amount to the semiconductor gate circuit, It is configured with.

この様な構成によれば、第1デジタル回路及び第2デジタル回路間の同期を判定し、この判定結果に基づいて、半導体ゲート回路に供給する電源電圧を制御することにより、半導体ゲート回路における遅延量を変化させ、第2クロック信号の位相を調整することができる。このため、クロック信号が高速である場合であっても、コストを増大させることなく、第1デジタル回路及び第2デジタル回路のクロックスキューを抑制することができる。   According to such a configuration, the delay in the semiconductor gate circuit is determined by determining the synchronization between the first digital circuit and the second digital circuit and controlling the power supply voltage supplied to the semiconductor gate circuit based on the determination result. The phase of the second clock signal can be adjusted by changing the amount. For this reason, even when the clock signal is high-speed, the clock skew of the first digital circuit and the second digital circuit can be suppressed without increasing the cost.

第2の本発明による電子機器は、上記構成に加え、上記電源電圧調整手段が、温度補償用のサーミスタを有し、上記サーミスタの検出温度に基づいて、上記半導体ゲート回路の電源電圧を制御するように構成される。この様な構成によれば、サーミスタを用いて、半導体ゲート回路に供給する電源電圧を制御し、半導体ゲート回路における遅延量の温度補償を行うことができる。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the power supply voltage adjusting means includes a temperature compensation thermistor, and controls the power supply voltage of the semiconductor gate circuit based on the temperature detected by the thermistor. Configured as follows. According to such a configuration, it is possible to control the power supply voltage supplied to the semiconductor gate circuit using the thermistor and to perform temperature compensation of the delay amount in the semiconductor gate circuit.

第3の本発明による電子機器は、上記構成に加え、上記同期判定手段が、第1デジタル回路及び第2デジタル回路の一方が、他方へ要求信号を出力した後、上記他方から応答信号を受信するまでのアクセスタイムに基づいて、第1デジタル回路及び第2デジタル回路の同期を判定するように構成される。この様な構成によれば、第1デジタル回路及び第2デジタル回路が互いに同期しているか否かを容易に判別することができる。   According to a third aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the synchronization determination unit receives a response signal from the other after one of the first digital circuit and the second digital circuit outputs a request signal to the other. The synchronization between the first digital circuit and the second digital circuit is determined based on the access time until the time. According to such a configuration, it can be easily determined whether or not the first digital circuit and the second digital circuit are synchronized with each other.

第4の本発明による電子機器は、上記の構成に加え、上記遅延量制御手段が、上記電源電圧調整手段を制御し、上記同期判定手段の判定結果に基づいて、第1デジタル回路及び第2デジタル回路間でデータ入出力が可能となる遅延量の範囲を求め、上記遅延量の範囲に基づいて、上記半導体素子の遅延量を決定するように構成される。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the delay amount control unit controls the power supply voltage adjustment unit, and the first digital circuit and the second digital circuit are controlled based on the determination result of the synchronization determination unit. A range of a delay amount in which data can be input / output between digital circuits is obtained, and a delay amount of the semiconductor element is determined based on the range of the delay amount.

この様な構成によれば、第1デジタル回路及び第2デジタル回路間でデータ入出力が可能となる遅延量の範囲を求め、この遅延量の範囲に基づいて、半導体ゲート回路の電源電圧を制御することにより、第1デジタル回路及び第2デジタル回路をより精度よく同期させることができる。例えば、半導体ゲート回路に対し、上記遅延量の範囲の中央に相当する電源電圧を供給することにより、電源電圧や温度の変動による影響を受け難くすることができる。   According to such a configuration, the range of the delay amount in which data can be input and output between the first digital circuit and the second digital circuit is obtained, and the power supply voltage of the semiconductor gate circuit is controlled based on the range of the delay amount. By doing so, the first digital circuit and the second digital circuit can be synchronized more accurately. For example, by supplying a power supply voltage corresponding to the center of the range of the delay amount to the semiconductor gate circuit, it is possible to make the semiconductor gate circuit less susceptible to the influence of fluctuations in the power supply voltage and temperature.

本発明による電子機器は、デジタル回路間におけるクロックスキューを調整することができる。特に、クロック信号の周波数が高い場合であっても、デジタル回路間のクロックスキューを容易に調整することができる。また、クロック信号の位相調整を簡単な構成によって実現することにより、クロックスキューの発生を抑制した電子機器を安価に提供することができる。   The electronic device according to the present invention can adjust a clock skew between digital circuits. In particular, even when the frequency of the clock signal is high, the clock skew between the digital circuits can be easily adjusted. Further, by realizing the phase adjustment of the clock signal with a simple configuration, it is possible to provide an inexpensive electronic device that suppresses the occurrence of clock skew.

本発明の実施の形態による電子機器100の一構成例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the example of 1 structure of the electronic device 100 by embodiment of this invention. 図1の電子機器100の要部について詳細な構成例を示したブロック図であり、位相調整回路12、プロセッサ14及び制御回路15の内部の一構成例が示されている。FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of a main part of the electronic device 100 in FIG. 1, and illustrates an internal configuration example of the phase adjustment circuit 12, the processor 14, and the control circuit 15. 図1の電子機器100における遅延量決定処理の一例を示したフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a delay amount determination process in the electronic device 100 of FIG. 1. 図3におけるアクセスタイム計測処理(ステップS103)の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the access time measurement process (step S103) in FIG.

図1は、本発明の実施の形態による電子機器100の一構成例を示したブロック図である。電子機器100は、シリアル通信線を介して相互にデータ入出力を行うことができるメイン基板1及びサブ基板2によって構成される。また、サブ基板2で使用されるクロック信号はメイン基板1から供給され、メイン基板1及びサブ基板2間のデータ入出力はクロック同期で行われている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an electronic device 100 according to an embodiment of the present invention. The electronic device 100 includes a main board 1 and a sub board 2 that can mutually input and output data via a serial communication line. The clock signal used in the sub board 2 is supplied from the main board 1, and data input / output between the main board 1 and the sub board 2 is performed in synchronization with the clock.

メイン基板1上には、クロック発生器11、位相調整回路12、LVDSドライバ13、プロセッサ14及び制御回路15が設けられている。また、サブ基板2上には、LVDSレシーバ23及び制御回路25が設けられている。   On the main board 1, a clock generator 11, a phase adjustment circuit 12, an LVDS driver 13, a processor 14, and a control circuit 15 are provided. Further, an LVDS receiver 23 and a control circuit 25 are provided on the sub-board 2.

クロック発生器11は、第1クロック信号CK1を生成するクロック生成回路である。第1クロック信号CK1は、メイン基板1及びサブ基板2上の各制御回路15,25が、それぞれ同期動作を行うための基準となる周期信号である。例えば、周波数が50MHz以上で、矩形波ではなく正弦波に近い波形からなる第1クロック信号CK1が、水晶発振器を用いて生成される。   The clock generator 11 is a clock generation circuit that generates the first clock signal CK1. The first clock signal CK1 is a periodic signal that serves as a reference for the control circuits 15 and 25 on the main board 1 and the sub board 2 to perform a synchronous operation. For example, the first clock signal CK1 having a frequency of 50 MHz or more and a waveform close to a sine wave instead of a rectangular wave is generated using a crystal oscillator.

位相調整回路12は、半導体スイッチング素子の特性を利用して、第1クロック信号CK1を遅延させ、第2クロック信号CK2を生成する遅延手段である。メイン基板1上において位相調整された第2クロック信号CK2をサブ基板2へ供給することにより、メイン基板1及びサブ基板2間のクロックスキューを抑制する。位相調整回路12における遅延量は、プロセッサ14からの遅延制御信号DLによって指定され、この遅延制御信号DLに基づいて、上記半導体スイッチング素子へ供給する電源電圧を調整することにより、クロック信号CK2の位相調整が行われる。このため、第1クロック信号CK1が高速であっても、PLLのような高価な回路を用いることなく、精度の高い位相調整を行うことができる。   The phase adjustment circuit 12 is a delay unit that delays the first clock signal CK1 and generates the second clock signal CK2 by using the characteristics of the semiconductor switching element. By supplying the second clock signal CK2 whose phase is adjusted on the main board 1 to the sub board 2, the clock skew between the main board 1 and the sub board 2 is suppressed. The amount of delay in the phase adjustment circuit 12 is specified by the delay control signal DL from the processor 14, and the phase of the clock signal CK2 is adjusted by adjusting the power supply voltage supplied to the semiconductor switching element based on the delay control signal DL. Adjustments are made. For this reason, even if the first clock signal CK1 is high-speed, it is possible to perform phase adjustment with high accuracy without using an expensive circuit such as a PLL.

LVDSドライバ13は、小振幅差動信号方式(LVDS:Low-Voltage Differential Signaling)により、ツイスト線を介して、第2クロック信号CK2をサブ基板2へ送出する送信回路である。LVDSレシーバ23は、LVDSドライバ13からの第2クロック信号CK2を受信し、制御回路25へ出力する受信回路である。小振幅差動信号方式は、送信側から小振幅の差動信号を出力し、受信側では受信信号の一方を反転させて加算する通信方式であり、基板1,2間のデータ転送のように、比較的長距離の高速伝送に適した通信方式である。   The LVDS driver 13 is a transmission circuit that sends the second clock signal CK2 to the sub-board 2 via a twist line by a low-amplitude differential signal system (LVDS). The LVDS receiver 23 is a receiving circuit that receives the second clock signal CK <b> 2 from the LVDS driver 13 and outputs it to the control circuit 25. The small-amplitude differential signal method is a communication method in which a small-amplitude differential signal is output from the transmission side, and one of the reception signals is inverted and added on the reception side. It is a communication method suitable for high-speed transmission over a relatively long distance.

制御回路15,25は、異なる基板1,2上に設けられたデジタル回路、例えば、ASIC(Application Specified Integrated Circuit)と呼ばれる半導体集積装置であり、これらの基板1,2を接続する通信ケーブルを介して、双方向のシリアル通信を行うことができる。また、制御回路15,25は、それぞれクロック信号CK1,CK2に同期して動作し、上記シリアル通信もクロック同期で行われる。   The control circuits 15 and 25 are digital circuits provided on different substrates 1 and 2, for example, semiconductor integrated devices called ASICs (Application Specified Integrated Circuits), and via communication cables connecting these substrates 1 and 2. Thus, bidirectional serial communication can be performed. The control circuits 15 and 25 operate in synchronization with the clock signals CK1 and CK2, respectively, and the serial communication is also performed in clock synchronization.

さらに、制御回路15は、制御回路25との同期を判定し、その判定結果をプロセッサ14に出力する。この同期判定は、制御回路25に対するアクセスタイムやエラーレートに基づいて、互いに同期がとれているか否かを判別する処理であり、プロセッサ14の指示に基づいて行われる。プロセッサ14は、この同期判定の結果に基づいて、位相調整回路12における遅延量を制御する。   Further, the control circuit 15 determines the synchronization with the control circuit 25 and outputs the determination result to the processor 14. This synchronization determination is processing for determining whether or not synchronization is established based on the access time and error rate for the control circuit 25, and is performed based on an instruction from the processor 14. The processor 14 controls the delay amount in the phase adjustment circuit 12 based on the result of the synchronization determination.

図2は、図1の電子機器100の要部について詳細な構成例を示したブロック図であり、位相調整回路12、プロセッサ14及び制御回路15の内部の一構成例が示されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration example of the main part of the electronic device 100 of FIG. 1, and shows one configuration example inside the phase adjustment circuit 12, the processor 14, and the control circuit 15.

制御回路15は、主制御部151、データ入出力部152及び同期判定部153からなり、第1クロック信号CK1に基づいて動作する同期回路である。主制御部151は、制御回路25と連携し、制御回路15の本来の機能を実現するための回路である。データ入出力部152は、サブ基板2上の制御回路25との間で、データ入出力を行う回路であり、主制御部151及び同期判定部153からの指示に基づいて、シリアル通信を行う。同期判定部153は、プロセッサ14からの指示に基づいて、制御回路15,25の同期を判定する同期判定手段であり、判定結果はプロセッサ14へ出力される。   The control circuit 15 includes a main control unit 151, a data input / output unit 152, and a synchronization determination unit 153, and is a synchronization circuit that operates based on the first clock signal CK1. The main control unit 151 is a circuit for realizing the original function of the control circuit 15 in cooperation with the control circuit 25. The data input / output unit 152 is a circuit that performs data input / output with the control circuit 25 on the sub-board 2, and performs serial communication based on instructions from the main control unit 151 and the synchronization determination unit 153. The synchronization determination unit 153 is a synchronization determination unit that determines the synchronization of the control circuits 15 and 25 based on an instruction from the processor 14, and the determination result is output to the processor 14.

同期判定は、制御回路25に対し、データ書込又はデータ読出を行った場合におけるアクセスタイムやエラーレートに基づいて行われる。例えば、制御回路25の内部レジスタに対し、データを書き込んだ後、当該内部レジスタ内のデータを読み出すという一連の処理を繰り返し、データ書込及びデータ読出が正しく行われたのかを確認する。そして、正しいデータを読み出すことができなかった割合、つまり、エラーレートを求めている。このエラーレートが判定閾値を超えていれば、同期がとれていないと判断し、判定閾値以下であれば、同期がとれていると判断する。   The synchronization determination is made based on the access time and error rate when data writing or data reading is performed on the control circuit 25. For example, a series of processes of writing data to the internal register of the control circuit 25 and then reading the data in the internal register are repeated to check whether the data writing and data reading are correctly performed. Then, the ratio at which correct data cannot be read, that is, the error rate is obtained. If the error rate exceeds the determination threshold, it is determined that synchronization is not established, and if it is equal to or less than the determination threshold, it is determined that synchronization is established.

また、データ入出力部152が、エラーチェックを行っており、エラー発生時にはデータ読出のアクセスタイムが長くなるという場合、当該アクセスタイムを計測し、このアクセスタイムが判定閾値を超えていれば、同期がとれていないと判断し、判定閾値以下であれば、同期がとれていると判断することもできる。つまり、制御回路25から読出データとともに冗長データが出力され、制御回路15が冗長データに基づいて、読出データのエラーチェックを行い、エラー発生時に再送要求を行っている場合であれば、エラーレートに代えて、アクセスタイムを利用することもできる。なお、制御回路15,25は、互いに完全に同期していなくても、データ書込やデータ読出を一定の確率で行うことができる。このため、複数回のデータ書込又はデータ読出を行って、そのアクセスタイムを計測することにより、同期判定を正確に行うことができる。   Further, when the data input / output unit 152 performs an error check and the data read access time becomes long when an error occurs, the data input / output unit 152 measures the access time, and if the access time exceeds the determination threshold, It can also be determined that synchronization has been achieved if it is determined that the image has not been removed. That is, if the control circuit 25 outputs redundant data together with the read data, and the control circuit 15 performs an error check on the read data based on the redundant data and makes a retransmission request when an error occurs, the error rate is set. Instead, the access time can be used. Note that the control circuits 15 and 25 can perform data writing and data reading with a certain probability even if they are not completely synchronized with each other. Therefore, the synchronization determination can be performed accurately by performing data writing or data reading a plurality of times and measuring the access time.

プロセッサ14は、遅延量制御部141及びD/Aコンバータ142からなる。遅延量制御部141は、同期判定部153の判定結果に基づいて、位相調整回路12における遅延量を決定し、遅延量に応じた遅延制御情報を生成する。この遅延制御情報は、D/Aコンバータ142によってアナログ電圧信号に変換され、遅延制御信号DLとして位相調整回路12へ出力される。   The processor 14 includes a delay amount control unit 141 and a D / A converter 142. The delay amount control unit 141 determines the delay amount in the phase adjustment circuit 12 based on the determination result of the synchronization determination unit 153, and generates delay control information corresponding to the delay amount. This delay control information is converted into an analog voltage signal by the D / A converter 142 and output to the phase adjustment circuit 12 as a delay control signal DL.

遅延量を決定する場合、遅延量制御部141が、同期判定を行う遅延量を決定し、当該遅延量に応じた遅延制御信号DLがプロセッサ14から出力される。次に、遅延量制御部141は同期判定部153に対し同期判定を指示し、その判定結果を取得する。この様にして、2以上の遅延量について、遅延量ごとの同期判定結果を取得することにより、プロセッサ14は、制御回路15,25を互いに同期させることができる遅延量を決定することができる。   When determining the delay amount, the delay amount control unit 141 determines the delay amount for performing the synchronization determination, and the delay control signal DL corresponding to the delay amount is output from the processor 14. Next, the delay amount control unit 141 instructs the synchronization determination unit 153 to perform synchronization determination, and acquires the determination result. In this way, by acquiring the synchronization determination result for each delay amount with respect to two or more delay amounts, the processor 14 can determine the delay amount with which the control circuits 15 and 25 can be synchronized with each other.

位相調整回路12は、ゲート回路120及び電源供給回路121からなる。ゲート回路は、第1クロック信号CK1を遅延させて、第2クロック信号CK2を生成する信号遅延手段である。一方、電源供給回路121は、ゲート回路120へ電源を供給する電源電圧調整手段であり、電源電圧を遅延制御信号DLに基づいて制御し、ゲート回路120における遅延量を調整している。   The phase adjustment circuit 12 includes a gate circuit 120 and a power supply circuit 121. The gate circuit is a signal delay unit that delays the first clock signal CK1 to generate the second clock signal CK2. On the other hand, the power supply circuit 121 is power supply voltage adjusting means for supplying power to the gate circuit 120, and controls the power supply voltage based on the delay control signal DL to adjust the delay amount in the gate circuit 120.

ゲート回路120は、半導体スイッチング素子からなる論理回路、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のゲート回路として構成される。このゲート回路120の電源は、電源供給回路121によって供給され、その電圧は、遅延制御信号DLに基づいて制御される。つまり、ゲート回路120における第1クロック信号CK1の遅延量は、遅延制御信号DLによって制御される。   The gate circuit 120 is configured as a logic circuit composed of semiconductor switching elements, for example, a gate circuit of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). The power of the gate circuit 120 is supplied by the power supply circuit 121, and the voltage thereof is controlled based on the delay control signal DL. That is, the delay amount of the first clock signal CK1 in the gate circuit 120 is controlled by the delay control signal DL.

このようなゲート回路120では、電源電圧の低下により、半導体スイッチング素子の応答性が低下し、遅延量が増大することがよく知られている。また、電源電圧の低下により、第2クロック信号CK2の振幅が小さくなるため、LVDSドライバ13の閾値に至るまでの時間が長くなる。このようなゲート回路120の特性を利用して遅延量を制御すれば、簡単な構成により、高精度の調整を実現することができる。特に、第1クロック信号CK1波形が、矩形波ではなく正弦波に近い場合には、精度よく遅延量を調整することができる。   In such a gate circuit 120, it is well known that the response of the semiconductor switching element decreases and the amount of delay increases due to a decrease in power supply voltage. Further, since the amplitude of the second clock signal CK2 is decreased due to the decrease in the power supply voltage, the time until the threshold of the LVDS driver 13 is reached is increased. If the delay amount is controlled using such characteristics of the gate circuit 120, highly accurate adjustment can be realized with a simple configuration. In particular, when the waveform of the first clock signal CK1 is close to a sine wave instead of a rectangular wave, the delay amount can be adjusted with high accuracy.

電源供給回路121は、オペアンプOP、トランジスタTR、抵抗R1〜R3及びサーミスタRtを備え、オペアンプOPからなるボルテージフォロワ回路と、トランジスタTRからなるエミッタフォロワ回路とにより、遅延制御信号DLに応じた電源電圧をゲート回路120に供給する。また、サーミスタRtの抵抗値に応じて、遅延制御信号DLの増幅率を変化させ、温度補償を行っている。   The power supply circuit 121 includes an operational amplifier OP, a transistor TR, resistors R1 to R3, and a thermistor Rt. A power supply voltage corresponding to the delay control signal DL is generated by a voltage follower circuit including the operational amplifier OP and an emitter follower circuit including the transistor TR. Is supplied to the gate circuit 120. Further, the temperature compensation is performed by changing the amplification factor of the delay control signal DL according to the resistance value of the thermistor Rt.

オペアンプOPは、反転入力端子及び非反転入力端子を有し、これらの入力端子間の電位差により動作する差動増幅回路である。オペアンプOPの非反転入力端子には、プロセッサ14からの遅延制御信号DLが入力され、反転入力端子は、抵抗R1及びサーミスタRtを介してグランド電位に接続されている。また、出力端子は、トランジスタTRのベース端子に接続され、オペアンプOPの出力電圧は、トランジスタTRのベース−エミッタ間及び抵抗R2を介して、反転入力端子にフィードバックされる。つまり、オペアンプOPは遅延制御信号DLを増幅する非反転増幅回路を構成し、その増幅率は、抵抗R1,R2及びサーミスタRtの抵抗値によって決まる。   The operational amplifier OP is a differential amplifier circuit that has an inverting input terminal and a non-inverting input terminal and operates by a potential difference between these input terminals. The delay control signal DL from the processor 14 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the inverting input terminal is connected to the ground potential via the resistor R1 and the thermistor Rt. The output terminal is connected to the base terminal of the transistor TR, and the output voltage of the operational amplifier OP is fed back to the inverting input terminal between the base and emitter of the transistor TR and the resistor R2. That is, the operational amplifier OP constitutes a non-inverting amplifier circuit that amplifies the delay control signal DL, and the amplification factor is determined by the resistance values of the resistors R1 and R2 and the thermistor Rt.

トランジスタTRは、コレクタ端子が定電圧源に接続され、エミッタ端子が抵抗R3を介してグランド電位に接続されたNPN形のバイポーラトランジスタであり、エミッタフォロワ回路を構成している。このため、トランジスタTRのエミッタ端子に接続されたゲート回路120の電源端子に対し、増幅された遅延制御信号DLを電源電圧として印加することができる。   The transistor TR is an NPN bipolar transistor having a collector terminal connected to a constant voltage source and an emitter terminal connected to the ground potential via a resistor R3, and constitutes an emitter follower circuit. Therefore, the amplified delay control signal DL can be applied as a power supply voltage to the power supply terminal of the gate circuit 120 connected to the emitter terminal of the transistor TR.

サーミスタRtは、温度に応じて抵抗値が変化する素子であり、温度に応じて、オペアンプOPによる遅延制御信号DLの増幅率を変化させて、ゲート回路120の温度特性を補償する。半導体スイッチング素子の応答特性に温度依存性があることもよく知られており、電源供給回路121に温度補償用のサーミスタRtを用いることによって、ゲート回路120の温度特性に起因する遅延量の変化を抑制することができる。   The thermistor Rt is an element whose resistance value changes according to temperature, and compensates the temperature characteristic of the gate circuit 120 by changing the amplification factor of the delay control signal DL by the operational amplifier OP according to temperature. It is well known that the response characteristic of the semiconductor switching element has temperature dependency. By using a temperature compensation thermistor Rt in the power supply circuit 121, a change in the delay amount due to the temperature characteristic of the gate circuit 120 can be reduced. Can be suppressed.

本実施の形態による電子機器では、メイン基板1からサブ基板2へのクロック信号の伝送遅延により、クロックスキューが発生した場合に、ゲート回路120の遅延量に電源電圧依存性があることを利用して、当該クロックスキューを解消することができる。つまり、制御回路15,25を同期させるために必要な遅延量をプロセッサ14が求め、位相調整回路12が、第1クロック信号CK1を遅延させた第2クロック信号CK2を生成することにより、制御回路15,25を同期させている。このとき、制御回路25に入力される第2クロック信号CK2は、制御回路15に入力される第1クロック信号CK1に比べて、その周期の整数倍だけ遅延させた信号になっている。   The electronic device according to the present embodiment utilizes the fact that the delay amount of the gate circuit 120 is dependent on the power supply voltage when the clock skew occurs due to the transmission delay of the clock signal from the main board 1 to the sub board 2. Thus, the clock skew can be eliminated. That is, the processor 14 obtains a delay amount necessary to synchronize the control circuits 15 and 25, and the phase adjustment circuit 12 generates the second clock signal CK2 obtained by delaying the first clock signal CK1, whereby the control circuit 15 and 25 are synchronized. At this time, the second clock signal CK2 input to the control circuit 25 is a signal delayed by an integral multiple of the cycle of the first clock signal CK1 input to the control circuit 15.

図3のステップS101〜S107は、図1の電子機器100における遅延量決定処理の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、外部からの遅延量決定指示に基づいて実行される。例えば、工場出荷前の製品検査時や、出荷後のメンテナンス時に実行されるものであってもよいし、電子機器100への電源投入時に実行されるものであってもよい。   Steps S101 to S107 in FIG. 3 are flowcharts illustrating an example of a delay amount determination process in the electronic device 100 in FIG. This flowchart is executed based on an external delay amount determination instruction. For example, it may be executed at the time of product inspection before factory shipment, maintenance at the time of shipment, or may be executed at the time of powering on the electronic device 100.

ここでは、遅延制御信号DLを1〜255に変化させ、それぞれの場合について同期判定を行うことにより、制御回路15,25を同期させることができる遅延制御信号DLの範囲を求めている。この様にして求められた範囲の中央値を遅延制御信号DLの最適値とする。   Here, the range of the delay control signal DL that can synchronize the control circuits 15 and 25 is obtained by changing the delay control signal DL from 1 to 255 and performing synchronization determination in each case. The median value of the range obtained in this way is set as the optimum value of the delay control signal DL.

まず、遅延量制御部141が、遅延制御信号DLを変化させるための変数jを初期化しる(ステップS101)。ここでは、jを最小値1にしているが、位相調整回路12が動作可能な最低電圧にすることが望ましい。次に、遅延量制御部141からD/Aコンバータ142へ遅延制御情報jが出力され、位相調整回路12へ遅延制御信号DLとして電圧jが出力される(ステップS102)。   First, the delay amount control unit 141 initializes a variable j for changing the delay control signal DL (step S101). Here, j is set to the minimum value 1, but it is desirable to set the minimum voltage at which the phase adjustment circuit 12 can operate. Next, the delay control information j is output from the delay amount control unit 141 to the D / A converter 142, and the voltage j is output as the delay control signal DL to the phase adjustment circuit 12 (step S102).

遅延量制御部141は、D/Aコンバータ142の出力が安定するまで、一定時間待機した後、同期判定部153に対し、同期判定を指示する。この同期判定指示に基づいて、同期判定部153は、データ入出力部152に対し、制御回路25からの所定回数のデータ読出を指示し、そのアクセスタイムを計測する(ステップS103)。次に、同期判定部153は、計測されたアクセスタイムを予め定められた判定閾値と比較し、同期判定を行う(ステップS104)。すなわち、アクセスタイムが判定閾値を超えていれば、同期がとれていないと判定し、判定閾値以下であれば、同期がとれていると判定する。   The delay amount control unit 141 waits for a predetermined time until the output of the D / A converter 142 is stabilized, and then instructs the synchronization determination unit 153 to perform synchronization determination. Based on this synchronization determination instruction, the synchronization determination unit 153 instructs the data input / output unit 152 to read data a predetermined number of times from the control circuit 25, and measures the access time (step S103). Next, the synchronization determination unit 153 compares the measured access time with a predetermined determination threshold value, and performs synchronization determination (step S104). That is, if the access time exceeds the determination threshold, it is determined that synchronization is not established, and if it is equal to or less than the determination threshold, it is determined that synchronization is established.

同期判定が終わると、遅延量制御部141は、変数jをカウントアップする(ステップS105)。このとき、jが最大値255を超えなければ、ステップS102に戻り、同様の同期判定を繰り返す(ステップS106)。一方、jが最大値を超えた場合には、255回の判定処理によって求められた同期がとれる遅延量の範囲に基づいて、遅延量を決定する(ステップS107)。例えば、同期がとれていた遅延制御信号DLの範囲の中央値を最適な遅延制御信号DLとする。   When the synchronization determination ends, the delay amount control unit 141 counts up the variable j (step S105). At this time, if j does not exceed the maximum value 255, the process returns to step S102 and the same synchronization determination is repeated (step S106). On the other hand, when j exceeds the maximum value, the delay amount is determined based on the range of the delay amount that can be obtained by the determination process of 255 times (step S107). For example, the median value of the range of the delay control signal DL that has been synchronized is set as the optimum delay control signal DL.

この様にして、遅延量を変化させながら、同期判定を行うことによって、同期がとれる遅延量の範囲を判別することができる。そして、この遅延量の範囲に基づいて、遅延量を決定することにより、十分なマージンが確保された遅延量を決定することができる。   In this way, by performing the synchronization determination while changing the delay amount, the range of the delay amount that can be synchronized can be determined. Then, by determining the delay amount based on the range of the delay amount, it is possible to determine the delay amount with a sufficient margin.

図4のステップS201〜206は、図3におけるアクセスタイム計測処理(ステップS103)の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、遅延量制御部141からの同期判定指示に基づいて、同期判定部153によって実行される。   Steps S201 to S206 in FIG. 4 are flowcharts illustrating an example of the access time measurement process (step S103) in FIG. This flowchart is executed by the synchronization determination unit 153 based on the synchronization determination instruction from the delay amount control unit 141.

まず、同期判定部153が、アクセスタイムを計測するためのタイマーをクリアする(ステップS201)。また、データ読出の回数を計数するための変数iを初期化し、i=1とする(ステップS202)。次に、データ入出力部152に対し、制御回路25からのデータ読出を指示する。この読出指示に基づいて、データ入出力部152は、制御回路25に対しデータ読出の要求信号を送出し、制御回路25から応答信号を受信する。データ入出力部152は、この応答信号から読出データ及び冗長データを分離し、冗長データを用いて受信エラーをチェックする。このエラーチェックにおいてエラーが検出された場合には、正しいデータが受信できるまで、制御回路25に対し、データ読出又は再送の要求信号の送出を繰り返す。   First, the synchronization determination unit 153 clears a timer for measuring the access time (step S201). Further, a variable i for counting the number of times of data reading is initialized and i = 1 is set (step S202). Next, the data input / output unit 152 is instructed to read data from the control circuit 25. Based on this read instruction, the data input / output unit 152 sends a data read request signal to the control circuit 25 and receives a response signal from the control circuit 25. The data input / output unit 152 separates read data and redundant data from the response signal, and checks reception errors using the redundant data. If an error is detected in this error check, the data read or retransmission request signal is repeatedly sent to the control circuit 25 until correct data can be received.

この様にして1回のデータ読出が終わると、同期判定部153は、変数iをカウントアップする(ステップS204)。このとき、iが所定の繰返回数を超えなければ、ステップS203に戻り、同様のデータ読出を繰り返す(ステップS205)。一方、iが繰返回数を超えた場合には、タイマーの計数値を読み出し、所定回数のデータ読出に要したアクセスタイムを取得する(ステップS206)。   When one data read is thus completed, the synchronization determination unit 153 counts up the variable i (step S204). At this time, if i does not exceed the predetermined number of repetitions, the process returns to step S203 and the same data reading is repeated (step S205). On the other hand, if i exceeds the number of repetitions, the count value of the timer is read, and the access time required for reading data a predetermined number of times is acquired (step S206).

このようにして、データ読出又はデータ書込のアクセスタイムを求め、判定閾値と比較することにより、同期判定を容易に行うことができる。また、2回以上のデータ読出又はデータ書込を行うのに要したアクセスタイムを計測することにより、同期判定を正確に行うことができる。   Thus, the synchronization determination can be easily performed by obtaining the access time for data reading or data writing and comparing it with the determination threshold. In addition, the synchronization determination can be performed accurately by measuring the access time required for performing two or more times of data reading or data writing.

なお、本実施の形態では、本発明の好適な適用例として、制御回路15,25が、それぞれ異なる基板1,2上に設けられている場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合には限定されない。例えば、制御回路15,25が同一基板上に設けられている電子機器の場合であっても、クロックスキューが発生し得る場合には、本発明を適用することができる。   In this embodiment, as a preferred application example of the present invention, an example in which the control circuits 15 and 25 are provided on different substrates 1 and 2, respectively, has been described. There is no limitation in such cases. For example, even when the control circuits 15 and 25 are electronic devices provided on the same substrate, the present invention can be applied if clock skew can occur.

また、本実施の形態では、メイン基板1からサブ基板2へ、クロック信号がLVDS方式により伝送される場合の例について説明したが、この様な場合には限定されない。つまり、LVDS以外の方法でクロック信号を伝送する電子機器の場合であっても、クロックスキューが発生し得る場合には、本発明を適用することができる。   In this embodiment, an example in which a clock signal is transmitted from the main board 1 to the sub board 2 by the LVDS method has been described, but the present invention is not limited to such a case. That is, even in the case of an electronic device that transmits a clock signal by a method other than LVDS, the present invention can be applied if a clock skew can occur.

1 メイン基板
2 サブ基板
11 クロック発生器
12 位相調整回路
13 LVDSドライバ
14 プロセッサ
15 制御回路
23 LVDSレシーバ
25 制御回路
100 電子機器
120 ゲート回路
121 電源供給回路
OP オペアンプ
TR トランジスタ
141 遅延量制御部
142 D/Aコンバータ
151 主制御部
152 データ入出力部
153 同期判定部
CK1,CK2 クロック信号
DL 遅延制御信号
R1〜R3 抵抗
Rt サーミスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main board | substrate 2 Sub board | substrate 11 Clock generator 12 Phase adjustment circuit 13 LVDS driver 14 Processor 15 Control circuit 23 LVDS receiver 25 Control circuit 100 Electronic device 120 Gate circuit 121 Power supply circuit OP Operational amplifier TR Transistor 141 Delay amount control part 142 D / A converter 151 main control unit 152 data input / output unit 153 synchronization determination unit CK1, CK2 clock signal DL delay control signal R1-R3 resistance Rt thermistor

Claims (4)

第1クロック信号を生成するクロック生成回路と、
第1クロック信号を遅延させて第2クロック信号を生成する半導体ゲート回路と、
第1クロック信号に同期して動作する第1デジタル回路と、
第2クロック信号に同期して動作し、第1デジタル回路との間でデータ入出力を行う第2デジタル回路と、
第1デジタル回路及び第2デジタル回路間の同期を判定する同期判定手段と、
上記判定結果に基づいて第2クロック信号の遅延量を決定する遅延量制御手段と、
上記遅延量に基づく電源電圧を上記半導体ゲート回路へ供給する電源電圧調整手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
A clock generation circuit for generating a first clock signal;
A semiconductor gate circuit for generating a second clock signal by delaying the first clock signal;
A first digital circuit that operates in synchronization with a first clock signal;
A second digital circuit that operates in synchronization with the second clock signal and inputs / outputs data to / from the first digital circuit;
Synchronization determination means for determining synchronization between the first digital circuit and the second digital circuit;
A delay amount control means for determining a delay amount of the second clock signal based on the determination result;
Electronic equipment comprising power supply voltage adjusting means for supplying a power supply voltage based on the delay amount to the semiconductor gate circuit.
上記電源電圧調整手段は、温度補償用のサーミスタを有し、上記サーミスタの検出温度に基づいて、上記半導体ゲート回路の電源電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。   2. The electronic apparatus according to claim 1, wherein the power supply voltage adjusting means includes a temperature compensation thermistor, and controls the power supply voltage of the semiconductor gate circuit based on a temperature detected by the thermistor. 上記同期判定手段は、第1デジタル回路及び第2デジタル回路の一方が、他方へ要求信号を出力した後、上記他方から応答信号を受信するまでのアクセスタイムに基づいて、第1デジタル回路及び第2デジタル回路の同期を判定することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。   The synchronization determination means includes the first digital circuit and the second digital circuit based on an access time from when one of the first digital circuit and the second digital circuit outputs a request signal to the other and until a response signal is received from the other. The electronic device according to claim 1, wherein synchronization of two digital circuits is determined. 上記遅延量制御手段は、上記電源電圧調整手段を制御し、上記同期判定手段の判定結果に基づいて、第1デジタル回路及び第2デジタル回路間でデータ入出力が可能な遅延量の範囲を求め、上記遅延量の範囲に基づいて、上記半導体ゲート回路の遅延量を決定することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。   The delay amount control means controls the power supply voltage adjusting means, and obtains a range of delay amounts in which data can be input / output between the first digital circuit and the second digital circuit based on the determination result of the synchronization determination means. 2. The electronic device according to claim 1, wherein a delay amount of the semiconductor gate circuit is determined based on a range of the delay amount.
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