JP2013183409A - Skew adjustment circuit, method of designing skew adjustment circuit, and program for designing skew adjustment circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2信号間のスキューを調整するための回路及びその設計方法に関する。 The present invention relates to a circuit for adjusting a skew between two signals and a design method thereof.
特許文献1において、従来のクロックスキュー調整回路及びその設計方法が開示されている。同文献において、電源幹線(114)下の任意の複数の駆動回路を相互接続することで遅延回路(110,112)を構成し、この遅延回路を経由してマクロセル(104,105)にクロック信号を供給する構成が開示されている。これにより、遅延回路のための余分な面積が不要となり、遅延させるクロック信号線が階層に跨らないため、遅延計算、レイアウト検証が容易になるとされている。また、相互接続する駆動回路のサイズ、段数、ファンアウト数、配線長、配線幅を調整したり、論理回路ブロック中のクロックツリーの構成と略等しくすることにより、クロック信号線の配線遅延、ゲート遅延の比が変わりにくく、論理回路ブロックとマクロセルとのクロックスキューを小さくすることができるとされている。
回路内における遅延量は、プロセスのばらつき、電圧条件、温度等よって変動する。また、その変動量は、経路中にあるフリップフロップ回路等の機能ブロックの種類(これを構成する半導体素子の種類、組み合わせ等)により異なる。 The amount of delay in the circuit varies depending on process variations, voltage conditions, temperature, and the like. Further, the amount of variation differs depending on the type of functional block such as a flip-flop circuit in the path (type of semiconductor elements constituting the function block, combination, etc.).
図4は、2信号間のスキューを調整するための回路101を例示している。当該回路101は、発振源102から出力されるクロック信号と、所定の転送データを出力する出力源103からの転送データとを、クロック出力端子104及びデータ出力端子105を介して外部回路に供給する際に、クロック信号と転送データとの間のスキューを調整するものである。クロック信号と転送データとはフリップフロップ回路106に入力され、転送データはクロック信号と同期してデータ出力端子105から出力される。クロック信号は、遅延回路107を介してクロック出力端子104から出力される。遅延回路107は、転送データの伝送経路で発生する遅延を吸収するものであり、バッファやインバータを多段に接続したり、DLL(Delay Locked Loop)回路を利用して構成されることが多い。本例に係る遅延回路107は、主にフリップフロップ回路106の動作に起因する遅延と同じ遅延が生ずるように設計される。
FIG. 4 illustrates a
上記図4に示す回路101においては、フリップフロップ回路106による遅延が遅延回路107により吸収される。しかしながら、上記のように、フリップフロップ回路106による遅延量は変動するものであるため、遅延回路107の設計は困難である。即ち、回路設計の困難性は、2信号の伝送経路のそれぞれに設けられる機能ブロックが異なると共に、機能ブロック毎にその遅延特性が異なることに起因する。
In the
本発明の第1の態様は、遅延特性が相対的に比較される第1及び第2の回路を有し、前記第1の回路を構成する複数の機能ブロックのうち前記第2の回路には実質的に不要な付加ブロックを前記第2の回路に挿入することにより、前記第1の回路と前記第2の回路とが同種の機能ブロックにより構成されているスキュー調整回路である。 The first aspect of the present invention includes first and second circuits whose delay characteristics are relatively compared, and among the plurality of functional blocks constituting the first circuit, the second circuit includes The skew adjustment circuit is configured such that the first circuit and the second circuit are configured by the same type of functional blocks by inserting a substantially unnecessary additional block into the second circuit.
本発明の第2の態様は、遅延特性が相対的に比較される第1及び第2の回路を有するスキュー調整回路の設計方法であって、前記第1の回路を構成する複数の機能ブロックのうち前記第2の回路には実質的に不要な付加ブロックを前記第2の回路に挿入することにより、前記第1の回路と前記第2の回路とを同種の機能ブロックにより構成するものである。 A second aspect of the present invention is a method for designing a skew adjustment circuit having first and second circuits whose delay characteristics are relatively compared, and includes a plurality of functional blocks constituting the first circuit. Of these, the first circuit and the second circuit are configured by the same type of functional block by inserting an additional block which is substantially unnecessary for the second circuit into the second circuit. .
本発明の第3の態様は、上記第2の態様に係る方法をコンピュータに実現させるためのスキュー調整回路の設計用プログラムである。 A third aspect of the present invention is a program for designing a skew adjustment circuit for causing a computer to implement the method according to the second aspect.
上記態様によれば、第1及び第2の回路(2信号の各伝送経路)が、同種の機能ブロックにより構成される。これにより、機能ブロック特有の遅延特性(遅延量の変動)が、第1及び第2の回路間で共通するため、両回路間でのスキューが小さくなると共に、スキューをなくすための回路設計が容易となる。 According to the said aspect, the 1st and 2nd circuit (each transmission path of 2 signals) is comprised by the same kind of functional block. As a result, the delay characteristic (variation in delay amount) peculiar to the functional block is common between the first and second circuits, so that the skew between the two circuits is reduced and the circuit design for eliminating the skew is easy. It becomes.
本発明によれば、2信号間のスキューを調整する回路の設計が容易となる。 According to the present invention, it is easy to design a circuit that adjusts a skew between two signals.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るスキュー調整回路1の構成を示している。スキュー調整回路1は、クロック信号の発振源11から出力されるクロックCLKと、所定の転送データを出力する出力源12からの転送データとの間のスキューを調整するものである。スキュー調整回路1は、クロック出力回路2及びデータ出力回路3を備える。クロック出力回路2は、発振源11と、外部回路と接続するクロック出力端子15との間に接続される。データ出力回路3は、出力源12と、外部回路と接続するデータ出力端子16との間に接続される。クロック出力回路2とデータ出力回路3とは、上記スキューの調整を行う上で、それぞれの遅延特性が相対的に比較される関係にある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a
クロック出力回路2は、第1のフリップフロップ回路21、第2のフリップフロップ回路22、及びEXOR回路23を有する。
The
第1のフリップフロップ回路21は、発振源11からのクロックCLK及び自身の反転出力Q1Bを入力し、クロックCLKのポジティブエッジに同期して動作し、信号出力部25から出力されるリセット信号に基づくリセット機能を有する。第1のフリップフロップ回路21の出力Q1は、EXOR回路23の一方の入力端子26に入力する。
The first flip-
第2のフリップフロップ回路22は、発振源11からのクロックCLK及び自身の反転出力Q2Bを入力し、クロックCLKのポジティブエッジに同期して動作し、信号出力部25から出力されるリセット信号に基づくリセット機能を有する。第2のフリップフロップ回路22の出力Q2は、EXOR回路23の他方の入力端子27に入力する。
The second flip-
EXOR回路23は、上記のように、一方の入力端子26に第1のフリップフロップ21の出力Q1を入力し、他方の入力端子27に第2のフリップフロップ22の出力Q2を入力する。EXOR回路23の出力端子は、外部回路と接続するクロック出力端子15に接続している。クロック出力回路2により位相が調整されたクロックCLK_OUTは、クロック出力端子15から外部回路に出力される。
As described above, the EXOR circuit 23 inputs the output Q1 of the first flip-
図2は、上記構成のクロック出力回路2の動作を示している。発振源11からのクロックCLKが[L]レベルで入力された時、第1のフリップフロップ21の出力Q1は[L]、その反転出力Q1Bは[H]となり、第2のフリップフロップ22の出力Q2は[L]、その反転出力Q2Bは[H]となる。従って、EXOR回路23の出力CLK_OUTは[L]となる。
FIG. 2 shows the operation of the
その後、クロックCLKが[H]になると、出力Q1は[H]、反転出力Q1Bは[L]に反転し、出力Q2は[L]、反転出力Q2Bは[H]を維持する。これにより、出力CLK_OUTは[H]となる。 Thereafter, when the clock CLK becomes [H], the output Q1 is inverted to [H], the inverted output Q1B is inverted to [L], the output Q2 is maintained at [L], and the inverted output Q2B is maintained at [H]. As a result, the output CLK_OUT becomes [H].
その後、再びクロックCLKが[L]になると、出力Q1は[H]、反転出力Q1Bは[L]を維持し、出力Q2は[H]、反転出力Q2Bは[L]に反転する。これにより、出力CLK_OUTは[L]となる。 Thereafter, when the clock CLK becomes [L] again, the output Q1 is maintained at [H], the inverted output Q1B is maintained at [L], the output Q2 is inverted to [H], and the inverted output Q2B is inverted to [L]. As a result, the output CLK_OUT becomes [L].
その後、再びクロックCLKが[H]になると、出力Q1は[L]、反転出力Q1Bは[H]に反転し、出力Q2は[H]、反転出力Q2Bは[L]を維持する。これにより、出力CLK_OUTは[H]となる。以降、上記動作が繰り返される。 Thereafter, when the clock CLK becomes [H] again, the output Q1 is inverted to [L], the inverted output Q1B is inverted to [H], the output Q2 is maintained at [H], and the inverted output Q2B is maintained at [L]. As a result, the output CLK_OUT becomes [H]. Thereafter, the above operation is repeated.
データ出力回路3は、フリップフロップ回路31及びEXOR回路32を有する。
The data output circuit 3 includes a flip-
フリップフロップ回路31は、出力源12からの転送データ及び発振源11からのクロックCLKを入力し、クロックCLKのポジティブエッジに同期して当該転送データを出力する。
The flip-
EXOR回路32は、一方の入力端子34からフリップフロップ回路31の出力(転送データ)を入力し、他方の入力端子35が接地(負論理に固定)されている。これにより、EXOR回路32の論理動作は実質的に禁止され、その出力はフリップフロップ回路31の出力と同値となる。EXOR回路32の出力端子は、外部回路と接続するデータ出力端子16に接続している。
The EXOR circuit 32 receives the output (transfer data) of the flip-
上記のように、クロック出力回路2は、第1のフリップフロップ回路21、第2のフリップフロップ回路22、及びEXOR回路23から構成され、データ出力回路3は、フリップフロップ回路31及びEXOR回路32から構成される。このように、本実施の形態に係るスキュー調整回路1においては、クロック出力回路2とデータ出力回路3とが、同種の機能ブロック、即ちフリップフロップ回路21,22,31とEXOR回路23,32とを用いて構成されている。
As described above, the
データ出力回路3のEXOR回路32は、データ出力回路3に求められる本来の論理動作上不要なものである。しかしながら、このEXOR回路32の存在により、クロック出力回路2とデータ出力回路3とを構成する機能ブロックの種類が同一となるため、異なる機能ブロックを含む場合に比べ、両回路2,3の相対的な遅延特性の差が小さくなり、又その差の推定が容易となる。
The EXOR circuit 32 of the data output circuit 3 is unnecessary for the original logical operation required for the data output circuit 3. However, the presence of the EXOR circuit 32 makes the types of functional blocks constituting the
また、データ出力回路3の本来の論理動作を維持するために、EXOR回路32の実質的な動作を禁止する手段が必要となる。本実施の形態においては、この手段として、EXOR回路32の他方の入力端子35を接地している。尚、これと同趣旨から、EXNOR回路を使用する場合には、その一方の入力端子をVDD等に接続し、正論理に固定すればよい。
Further, in order to maintain the original logical operation of the data output circuit 3, a means for inhibiting the substantial operation of the EXOR circuit 32 is required. In this embodiment, as this means, the
このように、遅延特性が相対的に比較される2つの回路2,3において、一方の回路3においては本来不要な機能ブロック32であっても、当該機能ブロック32が他方の回路2において使用されているならば、当該機能ブロック32を一方の回路3に挿入し、一方の回路3の本来の論理動作を維持するための手段(35の接地)を設けることにより、遅延特性の均一化を図ることができ、又は均一化を図るための設計を容易にすることが可能となる。
As described above, in the two
また、両回路2,3の遅延特性の更なる均一化を図るために、各機能ブロック間の配線の電気的特性(電気容量)を一致させることが好ましい。具体的には、発振源11から各フリップフロップ回路21,22,31までの配線、各フリップフロップ回路21,22,31から各EXOR回路23,32までの配線、各EXOR回路23,32から各出力端子15,16までの配線等である。
In order to make the delay characteristics of both
実施の形態2
図3は、本発明の実施の形態2に係るスキュー調整回路51の構成を示している。スキュー調整回路52と、上記スキュー調整回路1との差異は、クロック出力回路52の構成にある。クロック出力回路52は、第1のフリップフロップ回路61、第2のフリップフロップ回路62、及びEXOR回路63を有する。
FIG. 3 shows a configuration of the
第1のフリップフロップ回路61は、発振源11からのクロックCLK及び第2のフリップフロップ回路62の出力信号を入力し、クロックCLKのポジティブエッジに同期して動作する。
The first flip-
第2のフリップフロップ回路62は、発振源11からのクロックCLK及び第1のフリップフロップ回路61の出力信号を反転させた信号を入力し、クロックCLKのネガティブエッジに同期して動作する。
The second flip-
EXOR回路63は、一方の入力端子66に第1のフリップフロップ61の出力信号が入力され、他方の入力端子67に第2のフリップフロップの出力信号を反転させた信号が入力され、出力端子が外部回路と接続するクロック出力端子16に接続する。
In the
上記構成のクロック出力回路51により、実施の形態1に係るクロック出力回路2と同様に、図2に示す動作を実現することができる。実施の形態2に係るクロック出力回路62は、リセット機能を持たないフリップフロップ回路を用いて構成することができる。これにより、リセット信号を生成するための機構が不要となり、上記実施の形態1による効果に加え、コストの低減、装置の小型化等を図ることができる。
With the
尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能なものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態においては、クロック信号と転送データとの間のスキューを調整するための回路について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これと異なる組み合わせの信号間でのスキュー調整に用いられる回路についても適用可能なものである。 For example, in the above-described embodiment, the circuit for adjusting the skew between the clock signal and the transfer data has been described. However, the present invention is not limited to this, and between signals of different combinations. The present invention can also be applied to circuits used for skew adjustment.
また、上記実施の形態においては、フリップフロップ回路とEXOR回路との組み合わせを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、目的とする論理動作に応じて適宜設計されるあらゆる機能ブロックの組み合わせについて適用可能なものである。 In the above embodiment, the combination of the flip-flop circuit and the EXOR circuit is shown. However, the present invention is not limited to this, and any functional block that is appropriately designed according to the intended logic operation. It is applicable to the combination of
1,51 スキュー調整回路
2,52 クロック出力回路(第1の回路)
3 データ出力回路(第2の回路)
11 発振源
12 出力源
15 クロック信号出力端子
16 データ出力端子
21,61 第1のフリップフロップ回路
22,62 第2のフリップフロップ回路
23,32,63 EXOR回路
1,51
3 Data output circuit (second circuit)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の回路を構成する複数の機能ブロックのうち前記第2の回路には実質的に不要な付加ブロックを前記第2の回路に挿入することにより、前記第1の回路と前記第2の回路とが同種の機能ブロックにより構成されている、
スキュー調整回路。 Having first and second circuits whose delay characteristics are relatively compared;
Of the plurality of functional blocks constituting the first circuit, an additional block substantially unnecessary for the second circuit is inserted into the second circuit, whereby the first circuit and the second circuit are inserted. The circuit is composed of the same type of functional blocks.
Skew adjustment circuit.
請求項1に記載のスキュー調整回路。 The second circuit includes means for inhibiting a substantial logical operation of the additional block.
The skew adjustment circuit according to claim 1.
前記第2の回路は、転送データを出力する出力源と前記外部回路との間に接続され、前記転送データを前記発振源からのクロック信号に同期させて前記外部回路に出力する、
請求項1又は2に記載のスキュー調整回路。 The first circuit is connected between an oscillation source of a clock signal and an external circuit, adjusts the phase of the clock signal from the oscillation source, and outputs the adjusted clock signal to the external circuit;
The second circuit is connected between an output source that outputs transfer data and the external circuit, and outputs the transfer data to the external circuit in synchronization with a clock signal from the oscillation source.
The skew adjustment circuit according to claim 1 or 2.
前記付加ブロックは、前記EXOR回路又はEXNOR回路のいずれか一方である、
請求項3に記載のスキュー調整回路。 The first circuit includes a flip-flop circuit and either an EXOR circuit or an EXNOR circuit,
The additional block is either the EXOR circuit or the EXNOR circuit.
The skew adjustment circuit according to claim 3.
前記発振源からのクロック信号及び自身の出力信号を反転させた信号を入力し、当該クロック信号のポジティブエッジに同期して動作し、リセット機能又はセット機能を備える第1のフリップフロップ回路と、
前記発振源からのクロック信号及び自身の出力信号を反転させた信号を入力し、当該クロック信号のネガティブエッジに同期して動作し、リセット機能又はセット機能を備える第2のフリップフロップ回路と、
一方の入力端子に前記第1のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子に前記第2のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、出力端子が前記外部回路に接続されたEXOR回路又はEXNOR回路と、
から構成され、
前記第2の回路は、
前記発振源からのクロック信号及び前記出力源からの転送データを入力し、当該クロック信号のポジティブエッジに同期して当該転送データを出力する第3のフリップフロップ回路と、
一方の入力端子に前記第3のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子が負論理に固定され、出力端子が前記外部端子に接続するEXOR回路、又は一方の入力端子に前記第3のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子が正論理に固定され、出力端子が前記外部端子に接続するEXNOR回路と、
から構成される、
請求項4に記載のスキュー調整回路。 The first circuit includes:
A first flip-flop circuit that inputs a clock signal from the oscillation source and a signal obtained by inverting the output signal of the oscillation source, operates in synchronization with a positive edge of the clock signal, and has a reset function or a set function;
A second flip-flop circuit that inputs a clock signal from the oscillation source and a signal obtained by inverting the output signal of the oscillation source, operates in synchronization with the negative edge of the clock signal, and has a reset function or a set function;
An EXOR circuit in which the output signal of the first flip-flop circuit is input to one input terminal, the output signal of the second flip-flop circuit is input to the other input terminal, and the output terminal is connected to the external circuit Or an EXNOR circuit;
Consisting of
The second circuit includes:
A third flip-flop circuit that inputs a clock signal from the oscillation source and transfer data from the output source, and outputs the transfer data in synchronization with a positive edge of the clock signal;
An EXOR circuit in which the output signal of the third flip-flop circuit is input to one input terminal, the other input terminal is fixed to negative logic, and the output terminal is connected to the external terminal, or the first input terminal is connected to the first input terminal. An EXNOR circuit to which the output signal of the flip-flop circuit 3 is input, the other input terminal is fixed to positive logic, and the output terminal is connected to the external terminal;
Composed of,
The skew adjustment circuit according to claim 4.
前記発振源からのクロック信号及び第2のフリップフロップ回路の出力信号を入力し、当該クロック信号のポジティブエッジに同期して動作する第1のフリップフロップ回路と、
前記発振源からのクロック信号及び前記第1のフリップフロップ回路の出力信号を反転させた信号を入力し、当該クロック信号のネガティブエッジに同期して動作する第2のフリップフロップ回路と、
一方の入力端子に前記第1のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子に前記第2のフリップフロップ回路の出力信号を反転させた信号が入力され、出力端子が前記外部回路に接続されたEXOR回路又はEXNOR回路と、
から構成され、
前記第2の回路は、
前記発振源からのクロック信号及び前記出力源からの転送データを入力し、当該クロック信号のポジティブエッジに同期して当該転送データを出力する第3のフリップフロップ回路と、
一方の入力端子に前記第3のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子が負論理に固定され、出力端子が前記外部端子に接続するEXOR回路、又は一方の入力端子に前記第3のフリップフロップ回路の出力信号が入力され、他方の入力端子が正論理に固定され、出力端子が前記外部端子に接続するEXNOR回路と、
から構成される、
請求項4に記載のスキュー調整回路。 The first circuit includes:
A first flip-flop circuit that receives a clock signal from the oscillation source and an output signal of the second flip-flop circuit and operates in synchronization with a positive edge of the clock signal;
A second flip-flop circuit that inputs a clock signal from the oscillation source and a signal obtained by inverting the output signal of the first flip-flop circuit and operates in synchronization with a negative edge of the clock signal;
The output signal of the first flip-flop circuit is input to one input terminal, the signal obtained by inverting the output signal of the second flip-flop circuit is input to the other input terminal, and the output terminal is connected to the external circuit. A connected EXOR circuit or EXNOR circuit;
Consisting of
The second circuit includes:
A third flip-flop circuit that inputs a clock signal from the oscillation source and transfer data from the output source, and outputs the transfer data in synchronization with a positive edge of the clock signal;
An EXOR circuit in which the output signal of the third flip-flop circuit is input to one input terminal, the other input terminal is fixed to negative logic, and the output terminal is connected to the external terminal, or the first input terminal is connected to the first input terminal. An EXNOR circuit to which the output signal of the flip-flop circuit 3 is input, the other input terminal is fixed to positive logic, and the output terminal is connected to the external terminal;
Composed of,
The skew adjustment circuit according to claim 4.
請求項1〜6のいずれか1つに記載のスキュー調整回路。 The wiring in the first circuit and the wiring in the second circuit have the same capacitance;
The skew adjustment circuit according to any one of claims 1 to 6.
前記第1の回路を構成する複数の機能ブロックのうち前記第2の回路には実質的に不要な付加ブロックを前記第2の回路に挿入することにより、前記第1の回路と前記第2の回路とを同種の機能ブロックにより構成する、
スキュー調整回路の設計方法。 A design method of a skew adjustment circuit having first and second circuits whose delay characteristics are relatively compared,
Of the plurality of functional blocks constituting the first circuit, an additional block substantially unnecessary for the second circuit is inserted into the second circuit, whereby the first circuit and the second circuit are inserted. Configure the circuit with the same type of functional blocks.
A method for designing a skew adjustment circuit.
請求項8に記載のスキュー調整回路の設計方法。 Means for inhibiting the substantial logical operation of the additional block in the second circuit;
The method of designing a skew adjustment circuit according to claim 8.
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