JP2020167529A - Timing generator and semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Abstract

To provide a highly accurate timing generator.SOLUTION: A timing generator 100 includes a plurality of phase interpolators PI. Each phase interpolator PI is configured to receive a first signal having an edge at a first timing and a second signal having an edge at a second timing, and to be capable of generating an output signal having an edge at a timing according to a control code. The timing generator 100 includes M (M≥2) stages, and each stage includes a first phase interpolator 112 and a second phase interpolator 114. In at least one stage, a code scrambler 130 is configured to dynamically replace a pair of delay amounts to be set to a pair of the phase interpolators 112 and 114.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、タイミング発生器に関する。 The present invention relates to a timing generator.

半導体集積回路(以下、IC)において、内部信号のタイミング(位相)を高精度にデジタル制御したい場合がある。本明細書において、任意のタイミング(位相)を発生する回路を、タイミング発生器と称する。 In a semiconductor integrated circuit (hereinafter, IC), there is a case where it is desired to digitally control the timing (phase) of an internal signal with high accuracy. In the present specification, a circuit that generates an arbitrary timing (phase) is referred to as a timing generator.

図1(a)〜(c)は、従来のタイミング発生器の回路図である。図1(a)のタイミング発生器10は、デジタルのカウンタ12および判定器14を含む。カウンタ12には、目標となるタイミングに応じた初期値INITがセットされる。基準となるタイミングでカウンタ12をアクティブにすると、カウント動作が開始する。判定器14は、カウンタ12のカウント値が所定値になると、出力OUTを変化させる。出力OUTは、基準となるタイミングから、TCK×INITだけ遅延した信号となる。このタイミング発生器10における時間分解能はTCKであり、カウンタ12に与えるクロック信号CLKの周波数による制約を受ける。 1 (a) to 1 (c) are circuit diagrams of a conventional timing generator. The timing generator 10 of FIG. 1A includes a digital counter 12 and a determination device 14. An initial value INIT corresponding to a target timing is set in the counter 12. When the counter 12 is activated at the reference timing, the counting operation starts. The determination device 14 changes the output OUT when the count value of the counter 12 reaches a predetermined value. The output OUT is a signal delayed by T CK × INIT from the reference timing. The time resolution in the timing generator 10 is T CK , and is restricted by the frequency of the clock signal CLK given to the counter 12.

図1(b)のタイミング発生器20は、直列に接続された複数の遅延要素(バッファ)D〜Dと、複数の遅延要素の出力タップを選択するセレクタ22を含む。この構成における時間分解能は、遅延要素の遅延時間τによる制約を受ける。遅延時間τは製造バラツキ、温度、電源電圧条件により大きく変わるため、通常は遅延時間τを安定化するためのフィードバックループが構築される。 The timing generator 20 of FIG. 1B includes a plurality of delay elements (buffers) D 1 to DN connected in series and a selector 22 for selecting output taps of the plurality of delay elements. The time resolution in this configuration is constrained by the delay time τ d of the delay element. Since the delay time τ d varies greatly depending on the manufacturing variation, temperature, and power supply voltage conditions, a feedback loop for stabilizing the delay time τ d is usually constructed.

図1(c)のタイミング発生器30は、PLL(Phase Locked Loop)回路を含む。PLL回路は、位相比較器PC、チャージポンプCP、VCO(Voltage Controlled Oscillator)32および分周器34を含む。VCO32は、リング発振器を含み、リング発振器に設けられた複数のタップから、セレクタ36によってひとつのクロックが選択可能となっている。図1(c)のタイミング発生器30は回路面積が大きく、また消費電力が大きい。またフィードバックループが安定化されるまでに時間を要するため、起動時間が長いという問題がある。 The timing generator 30 of FIG. 1C includes a PLL (Phase Locked Loop) circuit. The PLL circuit includes a phase comparator PC, a charge pump CP, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 32 and a frequency divider 34. The VCO 32 includes a ring oscillator, and one clock can be selected by the selector 36 from a plurality of taps provided on the ring oscillator. The timing generator 30 of FIG. 1C has a large circuit area and consumes a large amount of power. In addition, since it takes time for the feedback loop to stabilize, there is a problem that the startup time is long.

図1(a)〜(c)のタイミング発生器を用いると、それを利用した応用回路の速度の上限もしくは最小値遅延値が、タイミング発生器によって制約を受ける。そこで別のアプローチとして、位相補間器(PI:Phase Interpolator)を利用した回路が提案されている(非特許文献1)。非特許文献1には、2入力、3出力の位相補間器(フェーズブレンダとも称される)を多段に接続する回路構成が開示されている。図2(a)、(b)は、従来の位相補間器を用いたタイミング発生器の回路図である。図2(a)のタイミング発生器40は、トーナメント状に配置された複数の位相補間器42で構成される。この方式の場合、Mビット(2階調)の分解能を得るために、(2×2−1)個の位相補間器42が必要であり、回路面積が膨大となる。またタイミングの異なる2個の位相出力φoutの中の出力から一つを選択するためのマルチプレクサ44が必要である。さらに、最終的な出力に寄与しない信号経路の位相補間器42も動作するため、無駄な電力消費が発生している。 When the timing generators of FIGS. 1A to 1C are used, the upper limit or the minimum delay value of the speed of the application circuit using the timing generator is restricted by the timing generator. Therefore, as another approach, a circuit using a phase interpolator (PI: Phase Interpolator) has been proposed (Non-Patent Document 1). Non-Patent Document 1 discloses a circuit configuration in which a two-input, three-output phase interpolator (also referred to as a phase blender) is connected in multiple stages. 2 (a) and 2 (b) are circuit diagrams of a timing generator using a conventional phase interpolator. The timing generator 40 of FIG. 2A is composed of a plurality of phase interpolation machines 42 arranged in a tournament shape. In the case of this method, in order to obtain the resolution of M bits (2 M gradation), (2 × 2 M -1) phase interpolators 42 are required, and the circuit area becomes enormous. In addition, a multiplexer 44 is required to select one of the 2M phase outputs φ out with different timings. Further, since the phase interpolator 42 of the signal path that does not contribute to the final output also operates, wasteful power consumption is generated.

図2(b)のタイミング発生器50は、直列に接続された複数の位相補間器52およびマルチプレクサ54を備えるパイプライン型で構成される。この方式の場合、Mビット(2階調)の分解能を得るために、(M+1)個の位相補間器52とM個のマルチプレクサ54で済むため、図2(a)のタイミング発生器40に比べて回路面積を大幅に削減できる。 The timing generator 50 of FIG. 2B is composed of a pipeline type including a plurality of phase interoperators 52 and multiplexers 54 connected in series. In the case of this method, in order to obtain the resolution of M bits (2 M gradation), only (M + 1) phase interoperators 52 and M multiplexer 54 are required, so that the timing generator 40 in FIG. 2 (a) is used. Compared with this, the circuit area can be significantly reduced.

特開2001−273048号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-273048 特開2002−190724号公報JP-A-2002-190724 特開2003−87113号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-87113 特開2006−319966号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-319966 特開2001−339280号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-339280 特開2011−259286号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-259286 特開2013−46271号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-46271 特開2012−2313894号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-2313894 国際公開WO2012/167239号公報International Publication WO2012 / 167239

Aravind Tharayil Narayanan et al., "A Fractional-N Sub-Sampling PLL using a Pipelined Phase-Interpolator With an FoM of .250 dB"、IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 51, NO. 7, JULY 2016Aravind Tharayil Narayanan et al., "A Fractional-N Sub-Sampling PLL using a Pipelined Phase-Interpolator With an FoM of .250 dB", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 51, NO. 7, JULY 2016

本発明者は、図2(b)のタイミング発生器50について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図2(b)のタイミング発生器50では、中間的な信号がマルチプレクサ(アナログスイッチ)54を通過する。 As a result of examining the timing generator 50 of FIG. 2B, the present inventor has come to recognize the following problems. In the timing generator 50 of FIG. 2B, an intermediate signal passes through the multiplexer (analog switch) 54.

各マルチプレクサ54は、常に2つの信号経路が選択されるが、選択される2つの信号経路の遅延量は完全に同一であることが求められる。言い換えれば、タイミング発生器50のタイミング制御の線形性(すなわち実効的な時間分解能)は、マルチプレクサ54の遅延量のバラツキによって制約を受ける。 Each multiplexer 54 always selects two signal paths, but the delay amounts of the two selected signal paths are required to be exactly the same. In other words, the linearity of the timing control of the timing generator 50 (that is, the effective time resolution) is limited by the variation in the delay amount of the multiplexer 54.

加えて、パルス信号がマルチプレクサを通過すると、波形歪みが発生する。この波形歪みも、タイミング発生器50のタイミング制御の線形性を劣化させる要因となる。 In addition, waveform distortion occurs when the pulse signal passes through the multiplexer. This waveform distortion also causes deterioration of the linearity of the timing control of the timing generator 50.

さらに、時間分解能を1ビット高めるごとに、位相補間器52およびマルチプレクサ54の組み合わせを1段追加する必要がある。これは時間分解能1ビットの向上と引き替えに、遅延量のバラツキが増大することを意味し、このトレードオフの関係により、時間分解能の向上が大きな制約を受ける。 Further, every time the time resolution is increased by 1 bit, it is necessary to add one step of the combination of the phase interpolator 52 and the multiplexer 54. This means that the variation in the amount of delay increases in exchange for the improvement of the time resolution of 1 bit, and the improvement of the time resolution is greatly restricted by this trade-off relationship.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、高精度なタイミング発生器の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary objects of the embodiment is to provide a highly accurate timing generator.

本発明のある態様は、タイミング発生器に関する。タイミング発生器は、第1基準タイミング信号および第2基準タイミング信号を受け、制御コードに応じたタイミングにエッジを有する出力タイミング信号を生成する。タイミング発生器は、M段(MはM≧2の整数)の遅延ステージを形成する複数の位相補間器と、制御コードにもとづいて、複数の位相補間器に設定すべきコードを生成するコードスクランブラと、を備える。第1段〜第(M−1)段の遅延ステージは、前記位相補間器のペアを含む。位相補間器は、第1入力ノード、第2入力ノード、出力ノードを有し、出力ノードに、第1入力ノードの信号と第2入力ノードの信号のうち早い方を、設定されたコードに応じた時間、遅延した信号を発生可能に構成される。第1段において、位相補間器の前記第1、第2入力ノードには、前記第1、第2基準タイミング信号がそれぞれ入力される。第i段(2≦i≦M)において、位相補間器の第1、第2入力ノードはそれぞれ、第(i−1)段の前記位相補間器のペアの一方、他方それぞれの出力ノードと接続される。コードスクランブラは、M段の遅延ステージの少なくともひとつにおいて、位相補間器のペアに設定する遅延量のペアをダイナミックに入れ替え可能に構成される。 One aspect of the present invention relates to a timing generator. The timing generator receives the first reference timing signal and the second reference timing signal, and generates an output timing signal having an edge at the timing according to the control code. The timing generator is a code scramble that generates a code to be set in the plurality of phase interpolators based on the control code and a plurality of phase interpolators that form M stages (M is an integer of M ≧ 2). With a bra. The delay stages of the first stage to the (M-1) stage include the pair of phase interpolators. The phase interpolator has a first input node, a second input node, and an output node, and the output node receives the signal of the first input node and the signal of the second input node, whichever is earlier, according to the set code. It is configured to be able to generate a delayed signal for a long time. In the first stage, the first and second reference timing signals are input to the first and second input nodes of the phase interpolator, respectively. In the i-th stage (2 ≦ i ≦ M), the first and second input nodes of the phase interpolator are connected to one or the other output node of the phase interpolator pair in the (i-1) stage, respectively. Will be done. The chord scrambler is configured so that the pair of the delay amount set in the pair of the phase interpolators can be dynamically exchanged in at least one of the delay stages of the M stage.

この態様によると、2つのタイミング信号の伝搬経路が、ダイナミックに入れ替えられる。これにより、同じステージをなす位相補間器のペアのばらつきは時間平均され、そのばらつきの影響を低減でき、高精度なタイミング生成が可能となる。 According to this aspect, the propagation paths of the two timing signals are dynamically switched. As a result, the variation of the pair of phase interpolators forming the same stage is time-averaged, the influence of the variation can be reduced, and highly accurate timing generation becomes possible.

第1基準タイミング信号と第2基準タイミング信号の順序がスクランブル可能であってもよい。これにより初段の位相補間器のペアのばらつきの影響を低減できる。 The order of the first reference timing signal and the second reference timing signal may be scrambled. This makes it possible to reduce the influence of variations in the pair of phase interpolators in the first stage.

M=2であり、(i)第1基準タイミング信号が第2基準タイミング信号に先行し、1段目の位相補間器のペアの一方の遅延量が、他方の遅延量より小さい状態、(ii)第1基準タイミング信号が第2基準タイミング信号に後続し、1段目の位相補間器のペアの一方の遅延量が、他方の遅延量より小さい状態、(iii)第1基準タイミング信号が第2基準タイミング信号に先行し、1段目の位相補間器のペアの一方の遅延量が、他方の遅延量より大きい状態、(iv)第1基準タイミング信号が第2基準タイミング信号に後続し、1段目の位相補間器のペアの一方の遅延量が、他方の遅延量より大きい状態、がダイナミックに切りかえ可能であってもよい。 M = 2, (i) a state in which the first reference timing signal precedes the second reference timing signal and the delay amount of one of the first-stage phase interpolators is smaller than the delay amount of the other, (ii). ) The first reference timing signal follows the second reference timing signal, and the delay amount of one of the first-stage phase interpolators is smaller than the delay amount of the other. (Iii) The first reference timing signal is the first. A state in which one delay amount of the first-stage phase interpolator pair is larger than the other delay amount prior to the two reference timing signals, and (iv) the first reference timing signal follows the second reference timing signal. A state in which one delay amount of the first-stage phase interpolator pair is larger than the other delay amount may be dynamically switched.

M≧3であり、2×M個の状態が切りかえ可能であってもよい。 M ≧ 3, and 2 × M states may be switchable.

位相補間器は、第1電圧が供給される第1ラインと、第2電圧が供給される第2ラインと、中間ラインと、一端が中間ラインと接続されるキャパシタと、第1入力ノードに入力される第1信号と第2入力ノードに入力される第2信号がともに第1レベルである期間、キャパシタの電圧を初期化する初期化回路と、コードに含まれる各ビットに対応し、中間ラインと第2ラインの間に並列に接続された複数の回路ユニットと、キャパシタの電圧が所定のしきい値とクロスすると、レベルが変化する出力信号を生成する出力回路と、を備えてもよい。各回路ユニットは、中間ラインと第2ラインの間に直列に設けられる抵抗および第1経路と、第1経路と並列に設けられる第2経路と、を含んでもよい。第1経路は、第1信号が第2レベルであり、かつコードの対応するビットが第1値であるときオンとなるよう構成され、第2経路は、第2信号が第2レベルであり、かつコードの対応するビットが第2値であるときオンとなるように構成されてもよい。 The phase interpolator inputs to the first input node, the first line to which the first voltage is supplied, the second line to which the second voltage is supplied, the intermediate line, the capacitor whose one end is connected to the intermediate line, and the first input node. The initialization circuit that initializes the voltage of the capacitor and the intermediate line corresponding to each bit included in the code during the period when both the first signal to be input and the second signal input to the second input node are at the first level. A plurality of circuit units connected in parallel between the second line and the second line, and an output circuit that generates an output signal whose level changes when the voltage of the capacitor crosses a predetermined threshold value may be provided. Each circuit unit may include a resistor and a first path provided in series between the intermediate line and the second line, and a second path provided in parallel with the first path. The first path is configured to be turned on when the first signal is at the second level and the corresponding bit of the code is the first value, and the second path is configured so that the second signal is at the second level. And it may be configured to be turned on when the corresponding bit of the code is the second value.

コードはサーモメータコードであってもよい。コードスクランブラは、マークされるビットをスクランブルしてもよい。これにより位相補間器の内部の素子ばらつきは時間平均され、そのばらつきの影響を低減でき、さらにタイミング精度を高めることができる The code may be a thermometer code. The code scrambler may scramble the bits to be marked. As a result, the element variation inside the phase interpolator is time-averaged, the influence of the variation can be reduced, and the timing accuracy can be further improved.

本発明の別の態様は、半導体集積回路に関する。半導体集積回路は、遅延パルス発生器を備える。遅延パルス発生器は、セット信号を生成するセット信号発生器と、リセット信号を生成するリセット信号発生器と、セット信号に応じて第1レベル、リセット信号に応じて第2レベルに遷移するパルス信号を出力する出力回路と、を備えてもよい。セット信号発生器とリセット信号発生器の少なくとも一方は、タイミング発生器を含んでもよい。 Another aspect of the invention relates to semiconductor integrated circuits. The semiconductor integrated circuit includes a delay pulse generator. The delay pulse generator includes a set signal generator that generates a set signal, a reset signal generator that generates a reset signal, and a pulse signal that transitions to the first level according to the set signal and to the second level according to the reset signal. It may be provided with an output circuit for outputting. At least one of the set signal generator and the reset signal generator may include a timing generator.

パルス信号は、パルス幅変調信号であってもよい。両側のエッジを変調する場合、セット信号発生器とリセット信号発生器の両方を、上述のタイミング発生器で構成してもよい。片側のエッジのみを変調する場合、セット信号発生器とリセット信号発生器の一方のみを、上述のタイミング発生器で構成し、他方は固定遅延回路で構成してもよい。 The pulse signal may be a pulse width modulated signal. When modulating the edges on both sides, both the set signal generator and the reset signal generator may be configured with the timing generator described above. When only one edge is modulated, only one of the set signal generator and the reset signal generator may be configured by the timing generator described above, and the other may be configured by a fixed delay circuit.

半導体集積回路は、D級アンプのコントローラ、DC/DCコンバータのコントローラ、LEDドライバのコントローラ、モータのコントローラであってもよい。 The semiconductor integrated circuit may be a class D amplifier controller, a DC / DC converter controller, an LED driver controller, or a motor controller.

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that an arbitrary combination of the above components or a conversion of the expression of the present invention between methods, devices and the like is also effective as an aspect of the present invention.

さらに、この項目(課題を解決するための手段)の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。 Furthermore, the description of this item (means for solving the problem) does not explain all the essential features of the present invention, and therefore subcombinations of these features described may also be the present invention. ..

本発明のある態様によれば、高精度なタイミング発生器を提供できる。 According to an aspect of the present invention, a highly accurate timing generator can be provided.

図1(a)〜(c)は、従来のタイミング発生器の回路図である。1 (a) to 1 (c) are circuit diagrams of a conventional timing generator. 図2(a)、(b)は、従来の位相補間器を用いたタイミング発生器の回路図である。2 (a) and 2 (b) are circuit diagrams of a timing generator using a conventional phase interpolator. 実施の形態に係るタイミング発生器のブロック図である。It is a block diagram of the timing generator which concerns on embodiment. 位相補間器の基本動作を説明する図である。It is a figure explaining the basic operation of a phase interpolator. 図3のタイミング発生器の動作波形図である。It is an operation waveform diagram of the timing generator of FIG. 図3のタイミング発生器のパイプライン動作を説明する図である。It is a figure explaining the pipeline operation of the timing generator of FIG. 位相補間器PIの別の動作を説明する図である。It is a figure explaining another operation of a phase interpolator PI. 図8(a)〜(d)は、タイミング発生器のダイナミックパスマッチングを説明する図である。8 (a) to 8 (d) are diagrams for explaining dynamic path matching of the timing generator. 第1の実施の形態に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 1st Embodiment. 第1実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 1st Example. 図11(a)〜(c)は、出力回路の構成例の回路図である。11 (a) to 11 (c) are circuit diagrams of a configuration example of an output circuit. 出力回路の別の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of another configuration example of an output circuit. 出力回路の別の構成例の回路図である。It is a circuit diagram of another configuration example of an output circuit. 位相補間器の動作波形図である。It is an operation waveform figure of a phase interpolator. 図15(a)、(b)は、位相補間器の動作を説明する等価回路図である。15 (a) and 15 (b) are equivalent circuit diagrams for explaining the operation of the phase interpolator. 位相補間器の動作の制御コードの依存性を説明する図である。It is a figure explaining the dependency of the control code of the operation of a phase interpolator. 第1の比較技術に係る位相補間器の簡略化された回路図である。It is a simplified circuit diagram of the phase interpolator which concerns on the 1st comparison technique. 第2の比較技術に係る位相補間器の簡略化された回路図である。It is a simplified circuit diagram of the phase interpolator which concerns on the 2nd comparison technique. 第1実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 1st Example. 第2実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 2nd Example. 図21(a)〜(c)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器それぞれの動作波形図である。21 (a) to 21 (c) are operation waveform diagrams of each of the phase interpolators according to the first to third embodiments. 図22(a)、(b)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器それぞれの、入力コードと遅延量の関係を示す図である。22 (a) and 22 (b) are diagrams showing the relationship between the input code and the delay amount of each of the phase interpolators according to the first to third embodiments. 図23(a)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器それぞれのDNLを示す図であり、図23(b)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器それぞれのINLを示す図である。FIG. 23 (a) is a diagram showing the DNL of each of the phase interpolators according to the first to third embodiments, and FIG. 23 (b) is an INL of each of the phase interpolators according to the first to third embodiments. It is a figure which shows. 第2の実施の形態に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 2nd Embodiment. 第4実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 4th Embodiment. 第5実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 5th Embodiment. 第3の実施の形態に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 3rd Embodiment. 第6実施例に係る位相補間器の回路図である。It is a circuit diagram of the phase interpolator which concerns on 6th Embodiment. 図28の位相補間器の動作波形図である。It is an operation waveform figure of the phase interpolator of FIG. タイミング発生器を用いた遅延パルス発生器の回路図である。It is a circuit diagram of the delay pulse generator using the timing generator. デジタル制御のスイッチング電源のブロック図である。It is a block diagram of a digitally controlled switching power supply. モータ駆動システムのブロック図である。It is a block diagram of a motor drive system. 図33(a)、(b)は、オーディオ回路のブロック図である。33 (a) and 33 (b) are block diagrams of an audio circuit. 発光装置のブロック図である。It is a block diagram of a light emitting device.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on preferred embodiments. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Further, the embodiment is not limited to the invention but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In the present specification, the "state in which the member A is connected to the member B" means that the member A and the member B are physically directly connected, and the member A and the member B are electrically connected. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not affect the connection state or interfere with the function.

同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "a state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the member A and the member C, or the member B and the member C are directly connected, and also electrically. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not affect the connection state or interfere with the function.

図3は、実施の形態に係るタイミング発生器100のブロック図である。タイミング発生器100は、第1基準タイミング信号φaおよび第2基準タイミング信号φbを受け、制御コードDCNTに応じたタイミングにエッジを有する出力タイミング信号φOUTを生成する。2つの基準信号φaとφbの時間差は一定ΔTである。 FIG. 3 is a block diagram of the timing generator 100 according to the embodiment. The timing generator 100 receives a first reference timing signal .phi.a 0 and the second reference timing signal .phi.b 0, to generate an output timing signal phi OUT having edges in timing corresponding to the control code D CNT. The time difference between the two reference signals φa 0 and φb 0 is constant ΔT 0 .

タイミング発生器100は、M段(M≧2)の遅延ステージ110と、コードスクランブラ130と、を備える。第1〜第(M−1)段の遅延ステージ110_1〜110_(M−1)は、位相補間器PIのペア112,114を含む。最終段(第M段)の遅延ステージ110_Mは、1個の位相補間器112を含む。変形例において、最終段の遅延ステージ110_Mにも2個の位相補間器112,114を設け、一方の出力を不使用としてもよい。 The timing generator 100 includes an M-stage (M ≧ 2) delay stage 110 and a code scrambler 130. The delay stages 110_1 to 110_ (M-1) of the first to first (M-1) stages include pairs 112 and 114 of the phase interpolators PI. The delay stage 110_M of the final stage (Mth stage) includes one phase interpolator 112. In the modified example, two phase interoperators 112 and 114 may be provided in the delay stage 110_M of the final stage, and one of the outputs may be unused.

タイミング発生器100は、同じ構成を有する複数の位相補間器PIの組み合わせで構成される。位相補間器PIは、第1入力ノードI1、第2入力ノードI2、出力ノードOを有する。位相補間器PIは、出力ノードOに、第1入力ノードI1の信号(第1信号φaという)と第2入力ノードI2の信号(第2信号φbともいう)のうち早い方を、外部から設定された制御コード(コードという)に応じた時間Td、遅延した信号を発生可能に構成される。 The timing generator 100 is composed of a combination of a plurality of phase interpolators PI having the same configuration. The phase interpolator PI has a first input node I1, a second input node I2, and an output node O. The phase interpolator PI sets the output node O from the outside of the signal of the first input node I1 (referred to as the first signal φa) and the signal of the second input node I2 (also referred to as the second signal φb). It is configured to be able to generate a delayed signal for a time Td according to the controlled control code (called a code).

図4は、位相補間器PIの基本動作を説明する図である。時刻tに入力ノードIN1の第1信号φaのエッジが発生し、時刻tから所定時間ΔT経過後の時刻tに、入力ノードIN2の第2信号φbのエッジが発生する。この位相補間器PIの階調数をN(N≧2)、時間分解能をΔtとするとき、入力される2つのタイミング信号φa、φbの時間差ΔTは、N×Δtである。位相補間器PIには、制御コード(コード)CODEが与えられる。位相補間器PIは、制御コードCODEの値を10進数でd(d=0,1,…,N−1)とするとき、dに対して線形に変化する遅延量を発生するデジタル−時間変換器(DTC:Digital to Time Converter)である。第1信号φaに対する出力信号φoの遅延量はTdは以下の式で与えられる。
Td=τ+d×Δt
τは所定のオフセット遅延量でありτ≧ΔTを満たす定数である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the basic operation of the phase interpolator PI. Edge of the first signal φa is generated in the input nodes IN1 at time t 0, from time t 0 to time t 1 after a predetermined time ΔT elapses, the edge of the second signal φb input node IN2 is generated. When the number of gradations of the phase interpolator PI is N (N ≧ 2) and the time resolution is Δt, the time difference ΔT between the two input timing signals φa and φb is N × Δt. A control code (code) CODE is given to the phase interpolator PI. The phase interoperator PI is a digital-time conversion that generates a delay amount that changes linearly with respect to d when the value of the control code CODE is d (d = 0,1, ..., N-1) in decimal. It is a device (DTC: Digital to Time Converter). Td of the delay amount of the output signal φo with respect to the first signal φa is given by the following equation.
Td = τ + d × Δt
τ is a predetermined offset delay amount and is a constant satisfying τ ≧ ΔT.

位相補間器PIの構成は特に限定されず、公知技術を用いてもよいし、後述する構成を採用してもよい。 The configuration of the phase interpolator PI is not particularly limited, and a known technique may be used, or a configuration described later may be adopted.

図3に戻る。第1段の遅延ステージ110_1の位相補間器のペア112,114の第1入力ノードI1には、第1基準タイミング信号φaが入力され、それらの第2入力ノードI2には、第2基準タイミング信号φbが入力される。2段目以降の遅延ステージ110_j(2≦j≦M)に関して、位相補間器112,114のペアの第1入力ノードI1は、前段の遅延ステージ110_(j−1)の位相補間器のペア112、114の一方112の出力ノードOと接続され、位相補間器112,114のペアの第2入力ノードI2は、前段の遅延ステージ110_(j−1)の位相補間器のペア112、114の他方114の出力ノードOと接続される。 Return to FIG. The first reference timing signal φa 0 is input to the first input node I1 of the pair 112, 114 of the phase interpolators of the first stage delay stage 110_1, and the second reference timing is input to the second input node I2. The signal φb 0 is input. Regarding the delay stages 110_j (2 ≦ j ≦ M) of the second and subsequent stages, the first input node I1 of the pair of phase interpolators 112 and 114 is the phase interpolator pair 112 of the previous stage delay stages 110_ (j-1). , 114 is connected to the output node O of 112, and the second input node I2 of the pair of phase interpolators 112 and 114 is the other of the phase interpolators pairs 112 and 114 of the delay stage 110_ (j-1) in the previous stage. It is connected to the output node O of 114.

コードスクランブラ130は、制御コードDCNTにもとづいて、各遅延ステージ110_#(#=1,…,M)の位相補間器112,114それぞれに設定すべきコードDa,Dbを生成する。コードDa,Dbの値(10進数)をa、bと表記する。 Code scrambler 130, based on the control code D CNT, each delay stage 110 _ # (# = 1, ..., M) Code Da # to be set in each phase interpolator 112 and 114, to generate the Db #. The values (decimal numbers) of the codes Da # and Db # are written as a # and b # .

コードスクランブラ130は、i段目の遅延ステージ110_iに含まれる位相補間器112,114それぞれが生成するタイミング信号φa,φbが所定の時間差ΔTを有するように、コードDa,Dbを生成する。コードの値a,bの差分は一定であり、たとえば2つの値a,bの差分を1とするとき、2つのタイミング信号φaとφbの時間差ΔTは、そのステージの分解能Δtと等しくなる。 Code scrambler 130, timing signal .phi.a i for each phase interpolator 112 and 114 included in the i-th delay stage 110_i is generated, as .phi.b i has a predetermined time difference [Delta] T i, code Da i, Db i To generate. Code values a i, a difference of b i is constant, for example when the two values a i, a difference b i 1, the time difference [Delta] T i of the two timing signals .phi.a i and .phi.b i is the stage equal to the resolution Delta] t i.

各ステージは、異なる階調数Nを有することができ、i番目のステージの階調数をNと表す。このとき、
ΔT=Δti+1×Ni+1
の関係が成り立つものとする。
Each stage may have a different number of gradations N, representing the number of gradations of the i-th stage and N i. At this time,
ΔT i = Δt i + 1 × Ni + 1
It is assumed that the relationship of

続いてタイミング発生器100全体の基本動作を説明する。図5は、図3のタイミング発生器100の動作波形図である。ここでは理解の容易化のために、ステージ数M=2、N=N=4とする。図5の例では、遅延ステージ110_1に設定されるコードDa、Dbそれぞれの値は、a=1,b=2である。遅延ステージ110_2に設定されるコードDa値はa=3である。 Subsequently, the basic operation of the entire timing generator 100 will be described. FIG. 5 is an operation waveform diagram of the timing generator 100 of FIG. Here, for ease of understanding, the number of stages is set to M = 2 and N 1 = N 2 = 4. In the example of FIG. 5, the values of the codes Da 1 and Db 1 set in the delay stage 110_1 are a 1 = 1 and b 1 = 2. The code Da 2 value set in the delay stage 110_2 is a 2 = 3.

時刻tに、第1基準タイミング信号φaが入力され、それからΔT後の時刻tに、第1基準タイミング信号φbが入力される。 At time t 0, the first reference timing signal .phi.a 0 is input, then the time t 1 after [Delta] T 0, the first reference timing signal .phi.b 0 is input.

1段目の遅延ステージ110_1の一方の位相補間器112の出力φaのエッジは、時刻tから遅延時間Td経過後の時刻tに発生する。
Td=τ+a×Δt
1段目の遅延ステージ110_1の他方の位相補間器114の出力φbのエッジは、φaの発生時刻tからΔT=Δt経過後の時刻tに発生する。
The edge of the output φa 1 of one of the phase interpolators 112 of the first stage delay stage 110_1 occurs at time t 2 after the delay time Td 1 elapses from the time t 0 .
Td 1 = τ 1 + a 1 × Δt 1
The edge of the output φb 1 of the other phase interpolator 114 of the first-stage delay stage 110_1 occurs at the time t 3 after the lapse of ΔT 1 = Δt 1 from the time t 2 at which φa 1 occurs.

2段目の遅延ステージ110_2の位相補間器112の出力φOUTのエッジは、時刻tから、遅延時間Td経過後の時刻tに発生する。
Td=τ+a×Δt
The edge of the output φ OUT of the phase interpolator 112 of the second stage delay stage 110_2 is generated from the time t 2 to the time t 4 after the delay time Td 2 has elapsed.
Td 2 = τ 2 + a 2 × Δt 2

したがって時刻tから時刻tまでのトータルの遅延時間Td(TOTAL)は、
Td(TOTAL)=τ+a×Δt+τ+a×Δt
となる。τ,τはステージごとの固有の遅延である。
Therefore, the total delay time Td (TOTAL) from time t 0 to time t 4 is
Td (TOTAL) = τ 1 + a 1 x Δt 1 + τ 2 + a 2 x Δt 2
Will be. τ 1 and τ 2 are delays peculiar to each stage.

任意のM段(M≧2)の遅延ステージ110を備えるタイミング発生器100に一般化すると、第1基準タイミング信号φaに対する出力信号φOUTの遅延量は、以下の式で表される。
Td(TOTAL)=Σi=1:M(τ+Δt×a
Generalized to the timing generator 100 provided with the delay stage 110 of an arbitrary M stage (M ≧ 2), the delay amount of the output signal φ OUT with respect to the first reference timing signal φa 0 is expressed by the following equation.
Td (TOTAL) = Σ i = 1: Mi + Δt i × a i )

図6は、図3のタイミング発生器のパイプライン動作を説明する図である。Lは、i番目のステージの分解能を表しており、N=2Liの関係が成り立つ。ステージが進む毎に、前のステージの2つの出力φa,φbの時間差ΔTが、1/2Li倍となり、時間分解能が高くなっていく。 FIG. 6 is a diagram illustrating the pipeline operation of the timing generator of FIG. L i represents the resolution of the i-th stage, the relationship of N i = 2 Li holds. As the stage progresses, the time difference ΔT between the two outputs φa and φb of the previous stage becomes 1/2 Li times, and the time resolution becomes higher.

以上がタイミング発生器100の動作である。このタイミング発生器100によれば、ステージの段数Mを増やすにしたがい、また各ステージの分解能Nを高めるにしたがい、位相の分解能を高めることができる。一般化すると、タイミング発生器100の階調数は、N×N×・・・×Nとなる。ステージ数をN,分解能をN=N=・・・=N=Nとすれば、N階調での位相制御が可能となり、時間分解能はΔT/Nとなる。たとえばN=16、M=2の場合、256階調(8ビット相当)の制御が可能である。 The above is the operation of the timing generator 100. According to the timing generator 100, in accordance with increasing the number of stages M of the stage, also in accordance with increasing the resolution N i of each stage, it is possible to increase the resolution of the phase. Generalizing, the number of gradations of timing generator 100, a N 1 × N 2 × ··· × N M. If the number of stages N, the resolution and N 1 = N 2 = ··· = N M = N, it is possible to phase control in N M gradations, time resolution is [Delta] T 0 / N M. For example, when N = 16 and M = 2, 256 gradations (equivalent to 8 bits) can be controlled.

タイミング発生器100は、以下のような利点を有する。
第1に、タイミング発生器100は、微細な時間分解能を得るために、必ずしも高速なクロックを必要としない。低速なクロックしか存在せず、2つの基準信号φa,φbの時間差ΔTが大きい場合には、ステージ数Mを増やす、および/または、各ステージの階調数Nを増やすことにより、時間分解能を高くすることができる。
The timing generator 100 has the following advantages.
First, the timing generator 100 does not necessarily require a high speed clock in order to obtain fine time resolution. Slow clock only absent, two reference signals .phi.a 0, the greater the time difference [Delta] T 0 of .phi.b 0 is increasing the number of stages M, and / or by increasing the number of gradations N of each stage, the time The resolution can be increased.

第2に、タイミング発生器100は回路面積が小さく、また消費電力も小さいという利点を有する。具体的には図2(a)のタイミング発生器40との対比において、同じ時間分解能を得るために必要な位相補間器PIの個数を大幅に減らすことができる。また図2(b)のタイミング発生器50も含めた対比においては、ステージごとの分解能Nを高めることで、同じ時間分解能を得るために必要なステージ数を減らすことができる。 Second, the timing generator 100 has the advantages of a small circuit area and low power consumption. Specifically, in comparison with the timing generator 40 of FIG. 2A, the number of phase interpolators PI required to obtain the same time resolution can be significantly reduced. Further, in the comparison including the timing generator 50 of FIG. 2B, the number of stages required to obtain the same time resolution can be reduced by increasing the resolution N for each stage.

加えてタイミング発生器100ではすべての位相補間器PIが出力に寄与しており、無駄な消費電力が発生しておらず、消費電力の観点からも有利である。 In addition, in the timing generator 100, all the phase interpolators PI contribute to the output, wasteful power consumption is not generated, and it is advantageous from the viewpoint of power consumption.

さらに消費電力に関連して、タイミング発生器100は、2つの基準信号φa,φbが変化したときだけ動作するため、無駄な消費電力が発生しない。 Further, in relation to the power consumption, the timing generator 100 operates only when the two reference signals φa 0 and φb 0 change, so that unnecessary power consumption does not occur.

第3に、タイミング発生器100は、信号経路上にアナログスイッチ(マルチプレクサ)が不要であり、かつ各ステージの分解能Nとステージ数Mの両方を、設計パラメータとすることができる。上述したように、図2(b)のタイミング発生器50は、信号経路上のマルチプレクサ(スイッチ)52によって、時間分解能が低下し、あるいは制約を受ける。また、図2(b)のタイミング発生器50では、必要な時間分解能に応じてステージ数を増やさなければならない。ステージ数が増加すると、遅延量のバラツキを大きく受けることになり、タイミング制御の線形性が劣化し、実効的な時間分解能が低下する。これに対してタイミング発生器100では、信号経路を切りかえる必要がなく、マルチプレクサが不要であり、時間分解能を向上させても、ステージ数の増加を抑えることも可能であるため、数ps以下の時間分解能を、高い線形性で実現できる。もっともタイミング発生器100を、数十ps〜サブnsの時間分解能が要求されるアプリケーションに用いてもよい。 Third, the timing generator 100 is unnecessary analog switch (multiplexer) within the signal path, and both resolution N i and the stage number M of each stage, may be a design parameter. As described above, the timing generator 50 of FIG. 2B has a reduced or restricted time resolution due to the multiplexer (switch) 52 on the signal path. Further, in the timing generator 50 of FIG. 2B, the number of stages must be increased according to the required time resolution. As the number of stages increases, the amount of delay is greatly varied, the linearity of timing control deteriorates, and the effective time resolution deteriorates. On the other hand, in the timing generator 100, it is not necessary to switch the signal path, a multiplexer is not required, and even if the time resolution is improved, the increase in the number of stages can be suppressed, so that the time is several ps or less. Resolution can be achieved with high linearity. However, the timing generator 100 may be used in an application that requires a time resolution of several tens of ps to sub ns.

第4に、タイミング発生器100はフィードバックループを有しないため、起動が高速であるという利点がある。 Fourth, since the timing generator 100 does not have a feedback loop, there is an advantage that the startup is fast.

<ダイナミックパスマッチング>
続いて、タイミング発生器100における信号経路のスクランブル(以下、ダイナミックパスマッチングと称する)について説明する。
<Dynamic path matching>
Subsequently, scrambling of the signal path (hereinafter, referred to as dynamic path matching) in the timing generator 100 will be described.

位相補間器PIは、第1入力ノードI1の第1信号φaが、第2入力ノードI2の第2信号φbに先行する場合のみでなく、第1信号φaが第2信号φbに後続する場合にも動作可能である。図7は、位相補間器PIの別の動作を説明する図である。時刻tに入力ノードIN2の第2信号φbのエッジが発生し、時刻tから所定時間ΔT経過後の時刻tに、入力ノードIN1の第1信号φaのエッジが発生する。出力信号φは先行する第2信号φbを基準として生成され、第2信号φbに対する出力信号φoの遅延量はTdは以下の式で与えられる。
Td=τ+d×Δt
したがって位相補間器PIは、第1信号φa、第2信号φbのうち、早く変化する一方から、遅延量Td遅延した信号φを生成するものと把握できる。
The phase interpolator PI is used not only when the first signal φa of the first input node I1 precedes the second signal φb of the second input node I2, but also when the first signal φa follows the second signal φb. Is also operational. FIG. 7 is a diagram illustrating another operation of the phase interpolator PI. Edge of the second signal φb is generated at the input node IN2 at time t 0, from time t 0 to time t 1 after a predetermined time ΔT elapses, the edge of the first signal φa of the input node IN1 is generated. Output signal phi O is generated based on the second signal φb preceding delay amount of the output signal φo to the second signal φb is Td is given by the following equation.
Td = τ + d × Δt
Thus the phase interpolator PI is the first signal .phi.a, among the second signal .phi.b, from one that changes quickly, which can be regarded as one that generates a signal phi O delayed amount Td delay.

タイミング発生器100に入力される2つの基準タイミング信号φa、φbの順序は、接続される位相補間器112,114が対称な配線接続および回路構成であるため、入れ替え可能となっている。 The order of the two reference timing signals φa 0 and φb 0 input to the timing generator 100 can be exchanged because the connected phase interpolators 112 and 114 have symmetrical wiring connections and circuit configurations.

図8(a)〜(d)は、タイミング発生器100のダイナミックパスマッチングを説明する図である。ここでは、M=2のタイミング発生器100を考える。このタイミング発生器100には、同じ遅延量を生成する状態が4つ存在する。図8(a)~(d)は、第1状態(i)〜第4状態(iv)を示す。以下、位相補間器112を第1位相補間器、位相補間器114を第2位相補間器と称して区別する。 8 (a) to 8 (d) are diagrams for explaining dynamic path matching of the timing generator 100. Here, consider the timing generator 100 with M = 2. The timing generator 100 has four states that generate the same delay amount. 8 (a) to 8 (d) show the first state (i) to the fourth state (iv). Hereinafter, the phase interpolator 112 is referred to as a first phase interpolator, and the phase interpolator 114 is referred to as a second phase interpolator.

コードスクランブラ130は、各ステージにおいて、2個の位相補間器112,114が生成する遅延量を入れ替え可能となっており、具体的には、コードDaとDbの値を入れ替え可能である。 Code scrambler 130, at each stage, has become interchangeable delay amount is two phase interpolators 112 and 114 to produce, specifically, it is possible to replace the value of the code Da i and Db i ..

(i)第1状態
第1基準タイミング信号φaが第2基準タイミング信号φbに先行する。コードスクランブラ130は、第1位相補間器112_1の遅延量を、第2位相補間器114_1の遅延量より小さく設定し、φaを先行させる。
(ii)第2状態
第1基準タイミング信号φaが第2基準タイミング信号φbに後続する。コードスクランブラ130は、第1位相補間器112_1の遅延量を、第2位相補間器114_1の遅延量より小さく設定し、φaを先行させる。
(iii)第3状態
第1基準タイミング信号φaが第2基準タイミング信号φbに先行する。コードスクランブラ130は、第1位相補間器112_1の遅延量を、第2位相補間器114_1の遅延量より大きく設定し、φbを先行させる。
(iv)第4状態
第1基準タイミング信号φaが第2基準タイミング信号φaに後続する。コードスクランブラ130は、第1位相補間器112_1の遅延量を、第2位相補間器114_1の遅延量より大きく設定し、φbを先行させる。
(I) First state The first reference timing signal φa 0 precedes the second reference timing signal φb 0 . The code scrambler 130 sets the delay amount of the first phase interpolator 112_1 to be smaller than the delay amount of the second phase interpolator 114_1, and causes φa 1 to precede.
(Ii) Second state The first reference timing signal φa 0 follows the second reference timing signal φb 0 . The code scrambler 130 sets the delay amount of the first phase interpolator 112_1 to be smaller than the delay amount of the second phase interpolator 114_1, and causes φa 1 to precede.
(Iii) Third state The first reference timing signal φa 0 precedes the second reference timing signal φb 0 . Code scrambler 130, a delay amount of the first phase interpolator 112_1, set larger than the delay amount of the second phase interpolator 114_1, it is preceded the .phi.b 1.
(Iv) fourth state the first reference timing signal .phi.a 0 is followed to the second reference timing signal .phi.a b. Code scrambler 130, a delay amount of the first phase interpolator 112_1, set larger than the delay amount of the second phase interpolator 114_1, it is preceded the .phi.b 1.

タイミング発生器100は、この4つの状態を、φOUTの生成ごとに、所定の順序で、あるいはランダムに、切りかえる。各遅延ステージ110の入力あるいは出力における2つのタイミング信号の伝搬経路がダイナミックに入れ替えることにより、同じステージの第1位相補間器112、第2位相補間器114のばらつきは時間平均され、そのばらつきの影響を低減でき、高精度なタイミングを生成できる。 The timing generator 100 switches between these four states in a predetermined order or randomly for each generation of φ OUT . By dynamically switching the propagation paths of the two timing signals at the input or output of each delay stage 110, the variations of the first phase interpolator 112 and the second phase interpolator 114 of the same stage are time-averaged, and the influence of the variations. Can be reduced and highly accurate timing can be generated.

M段のタイミング発生器100に一般化すると、2×M個の状態をダイナミックに切りかえることができる。 When generalized to the M-stage timing generator 100, 2 × M states can be dynamically switched.

なお、基準タイミング信号φa,φbの関係は固定しておき、遅延ステージ110_1〜110_(M−1)に与えるコードのみをスクランブルしてもよい。この場合、2×(M−1)個の状態が切りかえられる。あるいはコードの入れ替え(すなわち遅延量の逆転)は、すべて必ずしもすべてのステージにおいて行う必要はなく、一部のステージのみで行ってもよい。 The relationship between the reference timing signals φa 0 and φb 0 may be fixed, and only the code given to the delay stages 110_1 to 110_ (M-1) may be scrambled. In this case, 2 × (M-1) states are switched. Alternatively, the code replacement (that is, the reversal of the delay amount) does not necessarily have to be performed in all stages, and may be performed in only some stages.

<位相補間器PI>
位相補間器PIの構成は特に限定されず、たとえば、特許文献1〜9に記載されているような公知の位相補間器を用いることができる。しかしながら、タイミング発生器100のさらに高い線形性を実現するために、以下に説明する位相補間器PIを用いることができる。
<Phase Interpolator PI>
The configuration of the phase interpolator PI is not particularly limited, and for example, a known phase interpolator as described in Patent Documents 1 to 9 can be used. However, in order to realize higher linearity of the timing generator 100, the phase interpolator PI described below can be used.

(第1の実施の形態)
図9は、第1の実施の形態に係る位相補間器700の回路図である。位相補間器700は、第1入力ノードIN1、第2入力ノードIN2および出力ノードOUTを有する。2つの入力ノードIN1,IN2には、第1タイミングφにエッジを有する第1信号Sと、第2タイミングφにエッジを有する第2信号Sが入力される。位相補間器700は、入力コードDCNTに応じたタイミングφOUTにエッジを有する出力信号SOUTを生成し、出力ノードOUTから出力する。
(First Embodiment)
FIG. 9 is a circuit diagram of the phase interpolator 700 according to the first embodiment. The phase interpolator 700 has a first input node IN1, a second input node IN2, and an output node OUT. The two input nodes IN1, IN2, and the signal S 1 having an edge in the first timing phi A, the signal S 2 having the edge is input to the second timing phi B. The phase interpolator 700 generates an output signal S OUT having an edge at the timing φ OUT corresponding to the input code D CNT , and outputs the output signal S OUT from the output node OUT.

初めに、第1タイミングφは、第2タイミングφに先行する場合を説明する。2つのタイミングの時間差をTとする。この時間差Tを基準時間Tとも称する。また、この実施の形態ではタイミング(位相)を規定するエッジは、ポジエッジ(立ち上がりエッジ、リーディングエッジ)とする。 First, a case where the first timing φ A precedes the second timing φ B will be described. Let the time difference between the two timings be T P. This time difference T P is also referred to as a reference time T P. Further, in this embodiment, the edge that defines the timing (phase) is a positive edge (rising edge, leading edge).

位相補間器700は、第1ライン702、第2ライン704、中間ライン706、キャパシタC、初期化回路710、複数の回路ユニット720_1〜720_N、出力回路730および入力バッファ740を備える。回路ユニット720の個数Nは、位相補間器700の階調数(時間分解能)、言い換えれば入力コードDCNTの階調数に対応しており、入力コードDCNTをサーモメータコードで表記したときのビット数と等しい。この入力コードは、コードスクランブラ130が生成するコードである。 The phase interpolator 700 includes a first line 702, a second line 704, an intermediate line 706, a capacitor C 1 , an initialization circuit 710, a plurality of circuit units 720_1 to 720_N, an output circuit 730, and an input buffer 740. The number N of the circuit units 720 corresponds to the number of gradations (time resolution) of the phase interpolator 700, in other words, the number of gradations of the input code D CNT , and when the input code D CNT is expressed by a thermometer code. Equal to the number of bits. This input code is a code generated by the code scrambler 130.

第1ライン702には第1電圧が、第2ライン704には第2電圧が供給されている。本実施の形態において第1電圧は電源電圧VDD、第2電圧は接地電圧VSS(VGND)であり、したがって第1ライン702は電源ライン、第2ライン704は接地ラインとなる。 A first voltage is supplied to the first line 702, and a second voltage is supplied to the second line 704. In the present embodiment, the first voltage is the power supply voltage VDD and the second voltage is the ground voltage VSS (V GND ). Therefore, the first line 702 is the power supply line and the second line 704 is the ground line.

キャパシタCの一端は中間ライン706と接続され、他端は接地されてその電位が固定されている。 One end of the capacitor C 1 is connected to the intermediate line 706, and the other end is grounded to fix its potential.

初期化回路710は、第1ライン702と中間ライン706の間に設けられ、第1信号Sと第2信号Sが両方とも第1レベル(ローレベル)である期間、キャパシタCの電圧(キャパシタ電圧VC1という)を初期化する。ここでは初期化電圧は、第1ライン702の電源電圧VDDである。 The initialization circuit 710 is provided between the first line 702 and the intermediate line 706, and the voltage of the capacitor C 1 during the period when both the first signal S 1 and the second signal S 2 are at the first level (low level). Initialize (referred to as capacitor voltage VC1 ). Here, the initialization voltage is the power supply voltage VDD of the first line 702.

複数の回路ユニット720_1〜720_Nは、中間ライン706と第2ライン704の間に並列に接続される。複数の回路ユニット720_1〜720_Nは、キャパシタCの電荷を放電する機能を有する。 A plurality of circuit units 720_1 to 720_N are connected in parallel between the intermediate line 706 and the second line 704. A plurality of circuit units 720_1~720_N has a function of discharging the electric charge of the capacitor C 1.

出力回路730は、キャパシタ電圧VC1が所定のしきい値VTHとクロスするとレベルが変化する出力信号SOUTを生成する。キャパシタ電圧VC1と所定のしきい値VTHがクロスするタイミングが出力タイミングφOUTであり、出力信号SOUTは出力タイミングφOUTにエッジを有する。その限りでないが、たとえば出力回路730は、たとえばCMOSインバータあるいはバッファ、電圧コンパレータ、ダイナミックラッチ回路、レベルシフト回路など、電圧信号を2値化する電圧比較手段で構成できる。 The output circuit 730, the capacitor voltage V C1 generates an output signal S OUT whose level changes when crosses the predetermined threshold V TH. The timing at which the capacitor voltage VC1 and the predetermined threshold value VTH cross is the output timing φ OUT , and the output signal S OUT has an edge at the output timing φ OUT . Without this limitation, for example, the output circuit 730 can be configured by a voltage comparison means for binarizing a voltage signal, such as a CMOS inverter or a buffer, a voltage comparator, a dynamic latch circuit, and a level shift circuit.

複数の回路ユニット720_1〜720_Nは同様に構成される。各回路ユニット720は、抵抗R、第1経路724、第2経路726を含む。 The plurality of circuit units 720_1 to 720_N are similarly configured. Each circuit unit 720 includes a resistor R g , a first path 724, and a second path 726.

抵抗Rの一端は、第2ライン704と接続される。第1経路724は、抵抗Rの他端と中間ライン706の間に設けられる。第1経路724は、第1信号Sが第2レベル(ハイ)であり、かつ入力コードDCNTの対応するビットsel[0:N−1]が第1値(ここでは1とする)であるときオンとなる。 One end of the resistor R g is connected to the second line 704. The first path 724 is provided between the other end of the resistor R g and the intermediate line 706. The first path 724, first signal S 1 is a second level (high), and the corresponding bit sel input code D CNT [0: N-1 ] is the first value (here, 1) Turns on at one point.

また第2経路726は、抵抗Rの他端と中間ライン706の間に、第1経路724と並列に設けられる。第2経路726は、第2信号Sが第2レベル(ハイ)であり、かつ入力コードDCNTの対応するビットselが第2値(ここでは0とする)であるときオンとなる。 The second path 726 is provided in parallel with the first path 724 between the other end of the resistor R g and the intermediate line 706. The second path 726, the signal S 2 is a second level (high), and the corresponding bit sel input code D CNT is turned on when the second value (in this case 0 to) a.

第1信号Sのエッジが、第2信号Sのエッジに後続する場合、すべてのビットsel[0:N−1]を反転させた入力コードDCNTを与えればよい。この反転は、コードスクランブラ130において行うことができる。 The signal S 1 of the edge, if subsequent to the signal S 2 of the edge, all bits sel [0: N-1] may be given the input code D CNT obtained by inverting. This inversion can be done in the code scrambler 130.

以上が位相補間器700の基本構成である。
この位相補間器700は、回路構成がシンプルであり、電流源を有しないため、低電圧で動作可能である。また、詳しくは後述するように、プロセスばらつき、電源電圧変動、温度変動の影響を受けにくく、また高速で起動させることができる。
The above is the basic configuration of the phase interpolator 700.
Since the phase interpolator 700 has a simple circuit configuration and does not have a current source, it can operate at a low voltage. Further, as will be described in detail later, it is not easily affected by process variation, power supply voltage variation, and temperature variation, and can be started at high speed.

また抵抗Rのばらつきは、第1信号Sおよび第2信号Sのエッジのタイミングφ,φの相対時間差内に圧縮されて現れるため、その影響は実質的に無視できる。これにより、抵抗Rを高精度にトリミングするなどの処理が不要となる。 Further, since the variation of the resistance R g appears compressed within the relative time difference of the edge timings φ A and φ B of the first signal S 1 and the second signal S 2 , its influence can be substantially ignored. This eliminates the need for processing such as trimming the resistor R g with high accuracy.

抵抗Rのばらつきは、第1信号Sおよび第2信号Sのエッジのタイミングφ,φの相対時間差内に圧縮されて現れるため、その影響は実質的に無視できる。これにより、抵抗Rを高精度にトリミングするなどの処理が不要となる。 Since the variation in the resistance R g appears compressed within the relative time difference between the edge timings φ A and φ B of the first signal S 1 and the second signal S 2 , its influence can be substantially ignored. This eliminates the need for processing such as trimming the resistor R g with high accuracy.

(第1実施例)
図10は、第1実施例に係る位相補間器700Aの回路図である。初期化回路710は、PMOSトランジスタである初期化トランジスタMP1と、論理ゲート712を含む。論理ゲート712は、第1信号Sと第2信号Sの論理和に応じた信号を、初期化トランジスタMP1のゲートに出力する。この例では論理ゲート712はORゲートであり、第1信号Sと第2信号Sが両方ローレベルの期間、初期化トランジスタMP1がオンとなり、キャパシタ電圧VC1がVDDに初期化される。
(First Example)
FIG. 10 is a circuit diagram of the phase interpolator 700A according to the first embodiment. Initialization circuit 710 includes an initialization transistor M P1 is a PMOS transistor, the logic gate 712. The logic gate 712 outputs a signal corresponding to the logical sum of the first signal S 1 and the second signal S 2 to the gate of the initialization transistor MP1 . The logic gate 712 in this example is an OR gate, the signal S 1 and the signal S 2 is the period of both the low level, the initialization transistor M P1 is turned on, the capacitor voltage V C1 is initialized to V DD To.

第1経路724は、直列に接続された第1スイッチSWA1〜第3スイッチSWA3を含む。同様に第2経路726は、直列に接続された第1スイッチSWB1〜第3スイッチSWB3を含む。 The first path 724 includes a first switch SW A1 to a third switch SW A3 connected in series. Similarly, the second path 726 includes the first switch SW B1 to the third switch SW B3 connected in series.

第1スイッチSWA1,SWB1はNMOSトランジスタであり、それぞれのゲートには、第1信号S,Sが入力される。第1経路724の第1スイッチSWA1は、第1信号Sが第2レベル(ハイ)の期間にオンとなり、第2経路726の第1スイッチSWB1は、第2信号Sが第2レベル(ハイ)の期間にオンとなる。入力バッファ740は、第1信号S、第2信号Sに応じて複数の回路ユニット720に含まれる複数の第1スイッチSWA1,SWB1を駆動する。なお、第1信号Sおよび第2信号Sを生成する回路の出力インピーダンスが十分に低い場合(駆動能力が高い場合)、入力バッファ740は省略してもよい。 The first switches SW A1 and SW B1 are NMOS transistors, and the first signals S 1 and S 2 are input to their respective gates. The first switch SW A1 of the first path 724, the first signal S 1 is turned on during the second level (high), the first switch SW B1 of the second path 726, the signal S 2 is the second Turns on during the level (high) period. Input buffer 740, the first signal S 1, and drives the plurality of first switch SW A1, SW B1 included in the plurality of circuit units 720 in response to the second signal S 2. If the output impedance of the circuit that generates the first signal S 1 and the second signal S 2 is sufficiently low (when the drive capability is high), the input buffer 740 may be omitted.

第1経路724の第2スイッチSWA2と第3スイッチSWA3のペアは、第2経路726の第2スイッチSWB2と第3スイッチSWB3のペアと相補的にオン(オフ)する。第2スイッチおよび第3スイッチSWA2,SWA2,SWB2,SWB2は、第1スイッチSWA1,SWB1と同型のトランジスタ(すなわちNMOSトランジスタ)を用いればよい。 The pair of the second switch SW A2 and the third switch SW A3 of the first path 724 is complementarily turned on (off) with the pair of the second switch SW B2 and the third switch SW B3 of the second path 726. The second switch and the third switch SW A2 , SW A2 , SW B2 , and SW B2 may use transistors of the same type as the first switches SW A1 and SW B1 (that is, NMOS transistors).

位相補間器700に入力される入力コードDCNTはNビットのサーモメータコードとすることができ、サーモメータコードは、N個のビットsel[0]〜sel[N−1]を含む。各ビットselは、複数の回路ユニット720のうち対応するひとつに供給される。各回路ユニット720_i(1≦i≦N)において、第1経路724の第2スイッチSWA2と第3スイッチSWA3のペアは、対応するビットsel[i−1]に応じて制御され、第2経路726の第2スイッチSWB2と第3スイッチSWB3のペアは、対応するビットsel[i−1]の反転信号#sel[i−1]に応じて制御される。反転信号#selは、インバータ722によって生成することができる。 Input code D CNT supplied to the phase interpolator 700 can be a thermometer code of N bits, thermometer code comprises N bits sel [0] ~sel [N- 1]. Each bit sel is supplied to the corresponding one of the plurality of circuit units 720. In each circuit unit 720_i (1 ≦ i ≦ N), the pair of the second switch SW A2 and the third switch SW A3 of the first path 724 is controlled according to the corresponding bit sel [i-1], and the second The pair of the second switch SW B2 and the third switch SW B3 of the path 726 is controlled according to the inverting signal # sel [i-1] of the corresponding bit sel [i-1]. The inverting signal #sel can be generated by the inverter 722.

複数の回路ユニット720_1〜720_Nに関して、第1経路724(もしくは第2経路726)が導通状態であるときに、その経路のインピーダンスは等しいものとし、そのインピーダンスをRとする。第1経路724のインピーダンスRは、抵抗Rの抵抗値と、複数のスイッチSWA1〜SWA3のオン抵抗の合計であり、第2経路726のインピーダンスRは、抵抗Rの抵抗値と、複数のスイッチSWB1〜SWB3のオン抵抗の合計である。 For a plurality of circuit units 720_1 to 720_N, when the first path 724 (or the second path 726) is in a conductive state, the impedances of the paths are assumed to be equal, and the impedance is R. The impedance R of the first path 724 is the sum of the resistance value of the resistor R g and the on-resistance of the plurality of switches SW A1 to SW A3 , and the impedance R of the second path 726 is the resistance value of the resistor R g . It is the total of the on-resistance of a plurality of switches SW B1 to SW B3 .

図11(a)〜(c)は、出力回路730の構成例の回路図である。図11(a)の出力回路730は、CMOSインバータである。図11(b)の出力回路730は、差動アンプを用いた電圧コンパレータである。図11(c)の出力回路730は、レベルシフト回路を利用して構成される。 11 (a) to 11 (c) are circuit diagrams of a configuration example of the output circuit 730. The output circuit 730 of FIG. 11A is a CMOS inverter. The output circuit 730 of FIG. 11B is a voltage comparator using a differential amplifier. The output circuit 730 of FIG. 11C is configured by using a level shift circuit.

図12は、出力回路730の構成例の回路図である。図12の出力回路730は、ダイナミックラッチ回路を利用して構成される。キャパシタ電圧VC1は、ダイナミックラッチ回路のイネーブル端子(ラッチ端子、クロック入力)に入力される。この出力回路730にはさらにリセット信号RST(反転論理)が入力されており、電圧比較動作前に初期化可能に構成される。初期化された状態では出力SOUTはハイである。キャパシタ電圧VC1がしきい値VTHとクロスすると、ダイナミックラッチ回路が活性化し、VDDとVGNDの電圧比較が行われ、出力SOUTがローレベルに遷移する。 FIG. 12 is a circuit diagram of a configuration example of the output circuit 730. The output circuit 730 of FIG. 12 is configured by utilizing a dynamic latch circuit. The capacitor voltage VC1 is input to the enable terminal (latch terminal, clock input) of the dynamic latch circuit. A reset signal RST (inversion logic) is further input to the output circuit 730, and the output circuit 730 can be initialized before the voltage comparison operation. In the initialized state, the output S OUT is high. When the capacitor voltage V C1 crosses the threshold V TH, activated dynamic latch circuit, a voltage comparator of V DD and V GND are performed, the output S OUT changes to the low level.

出力回路730は、位相補間器700の後段の回路と一体に形成されてもよい。たとえば位相補間器700の後段に、差動フリップフロップが配置される場合、出力回路730は差動フリップフロップに内蔵することができる。図13は、出力回路730が組み込まれた差動フリップフロップの回路図である。図13の出力回路730の構成は図12のダイナミックラッチ回路と同様である。 The output circuit 730 may be integrally formed with the circuit after the phase interpolator 700. For example, when the differential flip-flop is arranged after the phase interpolator 700, the output circuit 730 can be incorporated in the differential flip-flop. FIG. 13 is a circuit diagram of a differential flip-flop incorporating an output circuit 730. The configuration of the output circuit 730 of FIG. 13 is the same as that of the dynamic latch circuit of FIG.

以上が位相補間器700Aの構成である。続いて位相補間器700Aの動作を説明する。
図14は、位相補間器700Aの動作波形図である。ここではN=4を例とする。時刻tより前において、第1信号S、第2信号Sはともにローレベルであり、したがってキャパシタ電圧VC1は初期値である電源電圧VDDに初期化されている。第1信号S、第2信号Sがローレベルであるから、第1スイッチSWA1、SWB1はともにオフであり、第1経路724、第2経路726は遮断状態であり、キャパシタCに電荷が保持される。
The above is the configuration of the phase interpolator 700A. Subsequently, the operation of the phase interpolator 700A will be described.
FIG. 14 is an operation waveform diagram of the phase interpolator 700A. Here, N = 4 is taken as an example. Before the time t 0 , both the first signal S 1 and the second signal S 2 are at a low level, and therefore the capacitor voltage VC1 is initialized to the initial value of the power supply voltage VDD . Since the first signal S 1 and the second signal S 2 are at low level, both the first switch SW A1 and SW B1 are off, the first path 724 and the second path 726 are in the cutoff state, and the capacitor C 1 The charge is retained in.

図15(a)、(b)は、位相補間器700の動作を説明する等価回路図である。図15(a)は、第1信号Sがハイレベル、第2信号Sがローレベルの状態、すなわち図14の時刻t〜tを表す。また図15(b)は、第1信号Sおよび第2信号Sが両方ハイレベルの状態、すなわち図14の時刻t以降を表す。キャパシタ電圧VC1がしきい値電圧VTHとクロスすると、出力信号SOUTが遷移する。 15 (a) and 15 (b) are equivalent circuit diagrams for explaining the operation of the phase interpolator 700. FIG. 15A shows a state in which the first signal S 1 is at a high level and the second signal S 2 is at a low level, that is, the times t 0 to t 1 in FIG. And FIG. 15 (b) represents the first signal S 1 and second signal S 2 both a high level state, i.e., a time t 1 after the Figure 14. When the capacitor voltage V C1 crosses a threshold voltage V TH, the output signal S OUT is changed.

位相補間器700に入力されるサーモメータコードsel[N−1:0]のうち、値が1(マークという)であるビットの個数をK(0≦K≦N−1)とする。値Kは、図2におけるコードDa、Dbの値a,bに対応する。 Of the thermometer code sel [N-1: 0] input to the phase interpolator 700, the number of bits having a value of 1 (referred to as a mark) is K (0 ≦ K ≦ N-1). The value K corresponds to the values a and b of the codes Da and Db in FIG.

図15(a)の状態では、キャパシタCは、K個の抵抗Rの並列接続回路721aによって放電される。並列接続回路721aの抵抗は、R/Kであり、時定数はC R/Kである。したがって図14の時刻tにおけるキャパシタ電圧VC1(t)は、式(1)で表される。
C1(t)=VDD・exp(−T/(C R/K)) …(1)
In the state of FIG. 15 (a), the capacitor C 1 is discharged by the parallel connection circuit 721a of the K resistors R. The resistance of the parallel connection circuit 721a is R / K, and the time constant is CR / K. Therefore, the capacitor voltage VC1 (t 1 ) at time t 1 in FIG. 14 is represented by the equation (1).
V C1 (t 1) = V DD · exp (-T P / (C R / K)) ... (1)

図15(b)の状態では、制御コードDCNTの値(すなわちK)に依存せず、キャパシタCは、N個すべての抵抗Rの並列接続回路721bによって放電される。並列接続回路721bの抵抗はR/Nであり、時定数はC R/Nである。 In the state of FIG. 15 (b), the independent of the value of the control code D CNT (i.e. K), the capacitor C 1 is discharged by the parallel connection circuit 721b of all N resistors R. The resistance of the parallel connection circuit 721b is R / N, and the time constant is CR / N.

式(1)の電圧VC1(t)を初期値として、電圧VC1がしきい値電圧VTHに低下するのに要する時間τは、式(2)で表される。
τ=C R/N ln(VC1(t)/VTH) …(2)
As the initial value voltage V C1 (t 1) of the formula (1), the time τ required for the voltage V C1 drops to the threshold voltage V TH, the formula (2).
τ = CR / N ln ( VC1 (t 1 ) / V TH )… (2)

式(1)を式(2)に代入すると、式(3)を得る。
τ=C R/N ln(VDD・exp(−T/(C R/K))/VTH
=C R/N {ln(VDD/VTH)−T/(C R/K))}
=C R/N ln(VDD/VTH)−T K/N (3)
Substituting equation (1) into equation (2) gives equation (3).
τ = C R / N ln ( V DD · exp (-T P / (C R / K)) / V TH)
= C R / N {ln ( V DD / V TH) -T P / (C R / K))}
= C R / N ln (V DD / V TH) -T P K / N (3)

したがって、時刻tから時刻tまでの遅延時間TDELAYは、式(4)で表される。
DELAY=T+τ
=C R/N ln(VDD/VTH)+T (N−K)/N (4)
Therefore, the delay time T DELAY from the time t 0 to the time t 3 is expressed by the equation (4).
T DELAY = T P + τ
= CR / N ln ( VDD / VTH ) + T P (NK) / N (4)

式(4)の右辺第1項は制御コードに依存しない定数(オフセット遅延)である。したがって実施の形態に係る位相補間器700によれば、基準時間T/Nを時間分解能(単位遅延幅)として、出力信号SOUTの位相φOUTを制御することができる。 The first term on the right side of the equation (4) is a constant (offset delay) that does not depend on the control code. Therefore, according to the phase interpolator 700 according to the embodiment, the phase φ OUT of the output signal S OUT can be controlled with the reference time T P / N as the time resolution (unit delay width).

定電流源でキャパシタを放電(あるいは充電)すると、キャパシタ電圧は直線的に変化する。一方、抵抗でキャパシタを放電(あるいは充電)すると、キャパシタ電圧はCR時定数でCR時定数で決まる指数関数にしたがって非直線的に変化する。したがって、直感的には、抵抗を用いると、定電流源を用いる場合に比べて精度が劣化するように思われる。しかしながら、式(4)は、遅延時間を単位遅延幅T/N刻みで正確に制御可能であることを数学的に示しており、抵抗を用いることのデメリットは存在しない。抵抗を用いることのメリットについては後述する。 When a capacitor is discharged (or charged) with a constant current source, the capacitor voltage changes linearly. On the other hand, when the capacitor is discharged (or charged) by the resistor, the capacitor voltage changes non-linearly according to the exponential function determined by the CR time constant with the CR time constant. Therefore, intuitively, it seems that the accuracy of using a resistor deteriorates as compared with the case of using a constant current source. However, Eq. (4) mathematically shows that the delay time can be accurately controlled in steps of unit delay width T P / N, and there is no demerit of using a resistor. The merits of using a resistor will be described later.

この位相補間器700により正確な位相遅延を発生させるためには、(N−K)=1であるときの遅延時間TDELAYが、基準時間Tより大きくなければならない。そうすると、基準時間Tは、以下の範囲で用いることができる。
<C R ln(VDD/VTH)/(N−1)
In order for the phase interpolator 700 to generate an accurate phase delay, the delay time T DELAY when (NK) = 1 must be larger than the reference time T P. Then, the reference time T P can be used in the following range.
T P <CR ln (V DD / V TH ) / (N-1)

なお、初期化されたキャパシタCを、N個すべての回路ユニット720で放電したときに、放電開始から基準時間Tの経過後に、キャパシタ電圧VC1がしきい値電圧VTHとクロスするように、インピーダンスRおよびキャパシタCを定めてもよい。言い換えれば、以下の関係式が成り立つように、RとCを定めてもよい。
=C R/N ln(VDD/VTH) …(5)
Incidentally, a capacitor C 1 which is initialized when discharged at all N circuit unit 720, after a reference time T P from the discharge start, so that the capacitor voltage V C1 crosses a threshold voltage V TH The impedance R and the capacitor C may be defined. In other words, R and C may be defined so that the following relational expression holds.
T P = CR / N ln (V DD / V TH )… (5)

式(5)を式(4)に代入すると、式(6)を得る。
DELAY=T+T/N×(N−K) …(6)
を得る。つまりK=Nの場合に、出力信号SOUTの位相を、第2信号Sの位相と一致させることができる。
Substituting equation (5) into equation (4) gives equation (6).
T DELAY = T P + T P / N × (NK)… (6)
To get. That is, when K = N, the phase of the output signal S OUT can be matched with the phase of the second signal S 2 .

図16は、位相補間器700の動作の制御コードの依存性を説明する図である。ここでは理解の容易化のためキャパシタ電圧VC1の電圧変化を直線で表す。また式(5)を満たすように回路が設計されているものとする。図16には、制御コードsel[3:0]=[1111]〜[0000]それぞれの波形が示される。なお、制御コードはサーモメータコードであり、1の個数のみに意味があり、ビットの順序に本質的な意味はないことに留意されたい。図16から明らかなように、出力信号SOUTの位相φOUTを、制御コードsel[3:0]に応じて制御することができる。 FIG. 16 is a diagram illustrating the dependence of the control code for the operation of the phase interpolator 700. Here it represents a linear voltage change of the capacitor voltage V C1 for ease of understanding. Further, it is assumed that the circuit is designed so as to satisfy the equation (5). FIG. 16 shows the waveforms of the control codes sel [3: 0] = [1111] to [0000]. It should be noted that the control code is a thermometer code, and only the number of 1s has a meaning, and the order of the bits has no essential meaning. As is clear from FIG. 16, the phase φ OUT of the output signal S OUT can be controlled according to the control code sel [3: 0].

以上が位相補間器700Aの動作である。続いて位相補間器700Aの利点を説明する。位相補間器700の利点は、いくつかの比較技術との対比によって明確となる。 The above is the operation of the phase interpolator 700A. Subsequently, the advantages of the phase interpolator 700A will be described. The advantages of the phase interpolator 700 are clarified by comparison with some comparison techniques.

(第1の比較技術)
図17は、第1の比較技術に係る位相補間器700Rの簡略化された回路図である。なお、比較技術を公知技術と認定してはならない。位相補間器700Rの回路ユニット720Rは、回路ユニット720の抵抗Rに代えて、電流源CSが設けられる。この位相補間器700Rでは、電流源CSの両端間電圧ΔVを、飽和電圧VSATより大きく維持しなければならない。そのため、電源電圧VDDを小さくすることができず、また消費電力が大きくなってしまう。
(First comparison technique)
FIG. 17 is a simplified circuit diagram of the phase interpolator 700R according to the first comparison technique. The comparative technology must not be recognized as a known technology. Circuit unit 720R phase interpolator 700R, instead of the resistor R g of the circuit unit 720, the current source CS is provided. In this phase interpolator 700R, the voltage ΔV between both ends of the current source CS must be maintained larger than the saturation voltage V SAT . Therefore, the power supply voltage VDD cannot be reduced and the power consumption becomes large.

これに対して実施の形態に係る位相補間器700では、電流源CSが存在しないため、電源電圧VDDを低くすることができ、消費電力を下げることができる。たとえば、0.18μm〜28nmのプロセス世代では、MOSトランジスタのしきい値は、Vth=0.25〜0.7V、オーバードライバ電圧はVod=0.15〜0.2V程度である。したがって、実施の形態に係る位相補間器700では、VDD=1V以下での動作が可能であり、製作したサンプルでは、0.6V以下での動作も可能であった。 On the other hand, in the phase interpolator 700 according to the embodiment, since the current source CS does not exist, the power supply voltage VDD can be lowered and the power consumption can be lowered. For example, in the process generation of 0.18 μm to 28 nm, the threshold value of the MOS transistor is Vth = 0.25 to 0.7 V, and the overdriver voltage is about Vod = 0.15 to 0.2 V. Therefore, the phase interpolator 700 according to the embodiment can operate at VDD = 1V or less, and the produced sample can operate at 0.6V or less.

また比較技術のように電流源CSを用いると、電流源CSをバイアスするためのバイアス回路750が必要となるため、回路面積の点でも有利である。また、バイアス電圧のノイズの影響を考慮する必要がないため、レイアウトが容易となる。 Further, when the current source CS is used as in the comparative technique, a bias circuit 750 for biasing the current source CS is required, which is advantageous in terms of circuit area. Further, since it is not necessary to consider the influence of the noise of the bias voltage, the layout becomes easy.

さらに比較技術では、ICの電源投入後、バイアス回路750が起動して初めて、位相補間器700Rが動作可能となる。 Further, in the comparative technique, the phase interpolator 700R can be operated only after the bias circuit 750 is activated after the power of the IC is turned on.

これに対して実施の形態に係る位相補間器700では、ICの電源投入後、直ちに動作可能となる。 On the other hand, the phase interpolator 700 according to the embodiment can be operated immediately after the power of the IC is turned on.

(第2の比較技術)
図18は、第2の比較技術に係る位相補間器700Sの簡略化された回路図である。位相補間器700Sの回路ユニット720Sは、図17の位相補間器700Rから電流源CSを省略した構成である。この比較技術では、第1経路724のインピーダンスRは、第1スイッチSWA1およびスイッチSWA2のオン抵抗の合計で規定され、第2経路726のインピーダンスRは、第1スイッチSWB1およびスイッチSWB2のオン抵抗の合計で規定される。
(Second comparison technique)
FIG. 18 is a simplified circuit diagram of the phase interpolator 700S according to the second comparison technique. The circuit unit 720S of the phase interpolator 700S has a configuration in which the current source CS is omitted from the phase interpolator 700R of FIG. In this comparative technique, the impedance R of the first path 724 is defined by the sum of the on-resistances of the first switch SW A1 and the switch SW A2 , and the impedance R of the second path 726 is the first switch SW B1 and the switch SW B2. It is defined by the total on-resistance of.

位相補間器700Sの消費電力を下げるためには、インピーダンスRを高くして、放電電流を小さくすることが望ましい。しかしながら位相補間器700Sにおいて、スイッチSWA1、SWA2(SWB1,SWB2)のオン抵抗を大きくするためには、MOSトランジスタのゲート長Lを長くしなければならない。ゲート長Lが長くなると、MOSトランジスタのゲート容量が増大するため、ゲート電圧のスルーレートが低下し、スイッチング損失が増大する。また、スイッチをターンオン、あるいはターンオフさせるために必要なゲート駆動電流も増大する。このため図18の位相補間器700Sでは、消費電力の低下に限界がある。 In order to reduce the power consumption of the phase interpolator 700S, it is desirable to increase the impedance R and reduce the discharge current. However, in the phase interpolator 700S, in order to increase the on-resistance of the switches SW A1 and SW A2 (SW B1 and SW B2 ), the gate length L of the MOS transistor must be lengthened. When the gate length L becomes long, the gate capacitance of the MOS transistor increases, so that the slew rate of the gate voltage decreases and the switching loss increases. It also increases the gate drive current required to turn the switch on or off. Therefore, in the phase interpolator 700S of FIG. 18, there is a limit to the reduction of power consumption.

一方、MOSトランジスタのチャネル幅Wにもとづいて充放電電流を調節する手法をとることも可能であるが、電流を小さくするためにチャネル幅Wを小さくすることは、バラツキ増大を招き、性能が低下することになる。加えて、チャネル幅Wの最小幅には、プロセス製造上の限界がある。そのため、MOSFETのパラメータW/Lのみによる充放電電流の設計手法では、低消費電力と高性能を両立することは難しい。 On the other hand, it is possible to take a method of adjusting the charge / discharge current based on the channel width W of the MOS transistor, but reducing the channel width W in order to reduce the current causes an increase in variation and a decrease in performance. Will be done. In addition, the minimum width of the channel width W has a process manufacturing limit. Therefore, it is difficult to achieve both low power consumption and high performance by the charge / discharge current design method using only the MOSFET parameter W / L.

これに対して位相補間器700(700A、あるいは後出の700B,700C)によれば、抵抗Rの抵抗値を大きくすれば、SWA1〜SWA3,SWB1〜SWB3のゲート長Lを長くする必要がないため、スイッチング損失を低減でき、またゲート駆動電流を低減でき、チャネル幅Wを小さくする必要がないため、バラツキの増加およびそれに伴う性能の低下を抑制できる。 On the other hand, according to the phase interpolator 700 (700A or 700B, 700C described later), if the resistance value of the resistor R g is increased, the gate length L of SW A1 to SW A3 and SW B1 to SW B3 can be increased. Since it is not necessary to lengthen it, the switching loss can be reduced, the gate drive current can be reduced, and the channel width W does not need to be reduced, so that an increase in variation and a corresponding deterioration in performance can be suppressed.

図3に戻る。位相補間器PIを位相補間器700Aで構成すると、コードDa,Dbはサーモメータコードとなる。コードスクランブラ130は、コードDa、Dbのマークするビットを、循環的あるいはランダムに変化させてもよい(DEM:Dynamic Element Matching)。DEM処理により、複数の回路ユニット720_1〜720_Nのばらつきの影響を低減できる。DEM処理は、上述のダイナミックパスマッチング処理と併用することができる。DEM処理の方法は特に限定されないが、たとえばDWA(Data Weighted Averaging)法を用いてもよい。 Return to FIG. When the phase interpolator PI is configured by the phase interpolator 700A, the codes Da and Db become thermometer codes. The code scrambler 130 may change the bits marked by the codes Da and Db cyclically or randomly (DEM: Dynamic Element Matching). By the DEM processing, the influence of the variation of the plurality of circuit units 720_1 to 720_N can be reduced. The DEM process can be used in combination with the above-mentioned dynamic path matching process. The method of DEM processing is not particularly limited, but for example, a DWA (Data Weighted Averaging) method may be used.

(第2実施例)
図19は、第2実施例に係る位相補間器700Bの回路図である。この実施例では、図2の回路ユニット720から、中間ライン706側の第3スイッチSWA3,SWB3が省略されている。その他の構成は、位相補間器700Aと同様である。第2実施例によっても、制御コードに応じた位相を有する出力信号SOUTを生成できる。また第1実施例に関連して説明したのと同様の利点を有する。
(Second Example)
FIG. 19 is a circuit diagram of the phase interpolator 700B according to the second embodiment. In this embodiment, the third switches SW A3 and SW B3 on the intermediate line 706 side are omitted from the circuit unit 720 of FIG. Other configurations are the same as those of the phase interpolator 700A. Also in the second embodiment, the output signal S OUT having a phase corresponding to the control code can be generated. It also has the same advantages as described in connection with the first embodiment.

(第3実施例)
図20は、第3実施例に係る位相補間器700Cの回路図である。この実施例では、図2の回路ユニット720から、抵抗R側の第2スイッチSWA2,SWB2が省略されている。その他の構成は、位相補間器700Aと同様である。第3実施例によっても、制御コードに応じた位相を有する出力信号SOUTを生成できる。また第1実施例に関連して説明したのと同様の利点を有する。
(Third Example)
FIG. 20 is a circuit diagram of the phase interpolator 700C according to the third embodiment. In this embodiment, the second switches SW A2 and SW B2 on the resistor Rg side are omitted from the circuit unit 720 of FIG. Other configurations are the same as those of the phase interpolator 700A. Also in the third embodiment, the output signal S OUT having the phase corresponding to the control code can be generated. It also has the same advantages as described in connection with the first embodiment.

(比較評価)
続いて、第1〜第3実施例に係る位相補間器700A,700B,700Cの特性を比較する。
(Comparative evaluation)
Subsequently, the characteristics of the phase interpolators 700A, 700B, and 700C according to the first to third embodiments are compared.

図21(a)〜(c)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器700A〜700Cそれぞれの動作波形図である。図21(a)〜(c)はシミュレーション結果であり、VDD=1.5V、N=16である。図21(a)〜(c)を対比すると、第1信号S、第2信号Sが遷移するタイミングにおけるキャパシタ電圧VC1の振る舞いが異なっている。 21 (a) to 21 (c) are operation waveform diagrams of the phase interpolators 700A to 700C according to the first to third embodiments. 21 (a) to 21 (c) are simulation results, and VDD = 1.5V and N = 16. In comparison to FIG. 21 (a) ~ (c) , the first signal S 1, the signal S 2 is different behavior of the capacitor voltage V C1 at the timing of transition.

図22(a)、(b)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器700A〜700Cそれぞれの、入力コードと遅延量の関係を示す図である。図22(b)は、入力コードがゼロであるときの遅延量がゼロになるようにオフセットした相対遅延時間を示す。 22 (a) and 22 (b) are diagrams showing the relationship between the input code and the delay amount of each of the phase interlacers 700A to 700C according to the first to third embodiments. FIG. 22B shows the relative delay time offset so that the delay amount when the input code is zero becomes zero.

図23(a)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器700A〜700CそれぞれのDNLを示す図であり、図23(b)は、第1〜第3実施例に係る位相補間器700A〜700CそれぞれのINLを示す図である。 FIG. 23 (a) is a diagram showing the DNL of each of the phase interpolators 700A to 700C according to the first to third embodiments, and FIG. 23 (b) is a diagram showing the DNLs of the phase interpolators 700A to 700C according to the first to third embodiments. It is a figure which shows each INL of 700A to 700C.

シミュレーション結果について説明する。
・第1実施例
より詳しくは、第1実施例700Aに関連する図21(a)を参照すると、図16に示すような最も理想に近い波形で動作する。第1経路724側に着目すると、第1スイッチSWA1の両側にスイッチSWA2,SWA3が設けたことにより、第1スイッチSWA1におけるクロックフィードスルーおよびチャージインジェクションが抑制されていることに起因する。
The simulation results will be described.
-For more details, referring to FIG. 21 (a) related to the first embodiment 700A, the waveform operates with the most ideal waveform as shown in FIG. Focusing on the first path 724 side, by the switch SW A2, SW A3 is provided on both sides of the first switch SW A1, due to the clock feed-through and charge injection in the first switch SW A1 is suppressed ..

すなわち、第1信号Sが入力される第1スイッチSWA1の上下のスイッチSWA2,SWA3をオフできるため、第1スイッチSWA1のクロックフィードスルー、チャージインジェクションによる中間ライン706への不要な、あるいは好ましくないチャージが抑制され、不要な電圧変動が抑制される。 That is, since it is possible to turn off the upper and lower switch SW A2, SW A3 of the first switch SW A1 of the first signal S 1 is input, the clock feedthrough of the first switch SW A1, unnecessary due to charge injection into the intermediate line 706 Or, undesired charges are suppressed and unnecessary voltage fluctuations are suppressed.

さらに上下のスイッチSWA2,SWA3をオフできるため、SWA1とSWA2間のノード、SWA1とSWA3の間のノードに対する不要な、あるいは好ましくないチャージが抑制され、これにより中間ライン706の電圧VC1への不要な影響が取り除かれている。第2経路726側についても同様である。 Furthermore, since the upper and lower switches SW A2 and SW A3 can be turned off, unnecessary or unfavorable charges for the node between SW A1 and SW A2 and the node between SW A1 and SW A3 are suppressed, thereby suppressing the unnecessary or unfavorable charge of the intermediate line 706. It is not required impact on the voltage V C1 has been removed. The same applies to the second path 726 side.

第1実施例では、上述のように、上側、下側両方に対するチャージインジェクション、クロックフィードスルーの影響が抑制されているため、図23(a)、(b)に示すように、INL,DNLともに、ゼロに近いきわめて良好な特性を示している。 In the first embodiment, as described above, the effects of charge injection and clock feedthrough on both the upper side and the lower side are suppressed. Therefore, as shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b), both INL and DNL are suppressed. , Shows very good characteristics near zero.

・第2実施例
第2実施例700Bに関連する図21(b)を参照すると、上側のスイッチSWA3が無いため、第1スイッチSWA1のクロックフィードスルー、チャージインジェクションにより、中間ライン706への不要なチャージが発生し、キャパシタ電圧VC1が変動する(作用1)。
Second Example With reference to FIG. 21 (b) related to the second embodiment 700B, since there is no upper switch SW A3 , the clock feedthrough and charge injection of the first switch SW A1 to the intermediate line 706 are performed. unnecessary charge is generated, the capacitor voltage V C1 is varied (action 1).

さらに上側のスイッチSWA3が無いため、第1スイッチSWA1がターンオンしたときに、SWA1とSWA2間のノードに対する不要な、あるいは好ましくないチャージが発生し、中間ライン706の電荷から不要なディスチャージを発生させる(作用2)。 Further, since there is no upper switch SW A3 , when the first switch SW A1 is turned on, an unnecessary or unfavorable charge is generated for the node between SW A1 and SW A2, and an unnecessary discharge is generated from the charge of the intermediate line 706. (Action 2).

図23(a)を参照すると、DNLの初めのコードでズレが大きく、少しずつ減少し、理想に近づくが、最終的に理想と交わることはなく、中間のコード(6から7)を境界として、DNLが増加する。これは、作用1と作用2は互いに相殺しあうが、作用1の方がわずかに大きい影響をもつためであり、わずかに遅延が大きくなり、結果としてDNLが増加する。DNLが理想より大きいため、図23(b)に示すようにINLは単調増加を示す。 Referring to FIG. 23 (a), the deviation is large in the first chord of DNL, gradually decreases and approaches the ideal, but finally does not intersect the ideal, and the middle chord (6 to 7) is used as a boundary. , DNL increases. This is because the action 1 and the action 2 cancel each other out, but the action 1 has a slightly larger effect, and the delay is slightly larger, resulting in an increase in DNL. Since DNL is larger than ideal, INL shows a monotonous increase as shown in FIG. 23 (b).

・第3実施例
第3実施例700Cに関連する図21(c)では、上側のスイッチSWA3が存在するため、第1スイッチSWA1から中間ライン706へのクロックフィードスルー、チャージインジェクションは抑制されている。
3rd Example In FIG. 21C related to the 3rd Example 700C, since the upper switch SW A3 is present, clock feedthrough and charge injection from the first switch SW A1 to the intermediate line 706 are suppressed. ing.

一方、下側のスイッチSWA2が無いため、第1スイッチSWA1がターンオンしたときに、SWA1とSWA3の間のノードの余分なチャージが発生する。このチャージによって、抵抗Rの上側ノードの電圧が下がり、第1スイッチSWA1のゲートソース間電圧Vgsが大きくなり、オン抵抗が小さくなり、中間ライン706の放電が早まってしまう。 On the other hand, since there is no lower switch SW A2 , when the first switch SW A1 is turned on, an extra charge of the node between SW A1 and SW A3 is generated. Due to this charge, the voltage of the upper node of the resistor R g decreases, the gate-source voltage V gs of the first switch SW A1 increases, the on-resistance decreases, and the discharge of the intermediate line 706 is accelerated.

図23(a)を参照すると、第3実施例ではDNLのズレがマイナス側に大きくなる。これは、第2実施例とは異なり、ディスチャージの影響が大きいことに起因する。そのため図23(b)に示すようにINLも大きく減少していく。 With reference to FIG. 23 (a), in the third embodiment, the deviation of the DNL becomes large on the minus side. This is due to the large effect of discharge, unlike the second embodiment. Therefore, as shown in FIG. 23 (b), INL also decreases significantly.

これらの比較結果から、第1、第2、第3実施例の順で、すぐれた特性を示す。したがって、回路素子数が大きくて構わない場合には、第1実施例を採用するとよい。一方、特性を妥協できる場合には、第2実施例を採用することで回路面積を小さくできる。第3実施例を積極的に採用すべき理由は見当たらないが、要求される性能によっては、第3実施例であっても十分に有用である。 From these comparison results, excellent characteristics are shown in the order of the first, second, and third examples. Therefore, when the number of circuit elements may be large, the first embodiment may be adopted. On the other hand, if the characteristics can be compromised, the circuit area can be reduced by adopting the second embodiment. There is no reason to actively adopt the third embodiment, but depending on the required performance, even the third embodiment is sufficiently useful.

(第2の実施の形態)
図24は、第2の実施の形態に係る位相補間器700Cの回路図である。この位相補間器700Cは、第1の実施の形態に係る位相補間器700(図1)と抵抗Rの配置が異なっている。すなわち第1の実施の形態では、抵抗Rが第1経路724よりも第2ライン704側に設けられていたのに対して、第2の実施の形態に係る位相補間器700Cでは、抵抗Rが第1経路724よりも中間ライン706側に設けられている。この位相補間器700Cによっても、第1の実施の形態と同じ効果を得ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 24 is a circuit diagram of the phase interpolator 700C according to the second embodiment. The phase interpolator 700C has a different arrangement of resistors R g from the phase interpolator 700 (FIG. 1) according to the first embodiment. That is, in the first embodiment, the resistor R g is provided on the second line 704 side of the first path 724, whereas in the phase interpolator 700C according to the second embodiment, the resistor R g is provided. g is provided on the intermediate line 706 side of the first path 724. The same effect as that of the first embodiment can be obtained by this phase interpolator 700C.

(第4実施例)
続いて、第2の実施の形態に係る位相補間器700Cの具体的な構成例を説明する。図25は、第4実施例に係る位相補間器700Dの回路図である。位相補間器700Dにおいて、第1経路724、第2経路726の構成は、図2のそれらと同様である。これにより、クロックフィードスルーおよびチャージインジェクションの影響を抑制でき、DNL(微分非直線性誤差)、INL(積分非直線性誤差)を小さくできる。
(Fourth Example)
Subsequently, a specific configuration example of the phase interpolator 700C according to the second embodiment will be described. FIG. 25 is a circuit diagram of the phase interpolator 700D according to the fourth embodiment. In the phase interpolator 700D, the configurations of the first path 724 and the second path 726 are the same as those in FIG. As a result, the effects of clock feedthrough and charge injection can be suppressed, and DNL (differential nonlinearity error) and INL (integral nonlinearity error) can be reduced.

(第5実施例)
図26は、第5実施例に係る位相補間器700Eの回路図である。位相補間器700Eでは、第1経路724から、第2ライン704側のスイッチSWA2が省略され、また第2経路726からも、第2ライン704側のスイッチSWB2が省略されている。
(Fifth Example)
FIG. 26 is a circuit diagram of the phase interpolator 700E according to the fifth embodiment. In the phase interpolator 700E, the switch SW A2 on the second line 704 side is omitted from the first path 724, and the switch SW B2 on the second line 704 side is also omitted from the second path 726.

第5実施例では、第1スイッチSWA1と抵抗Rの間には第3スイッチSWA3が設けられ、第1スイッチSWB1と抵抗Rの間には、第3スイッチSWB3が設けられる。したがって第3スイッチSWA3,SWB3によって、抵抗側に対するクロックフィードスルーおよびチャージインジェクションの影響を抑制できる。 In the fifth embodiment, the third switch SW A3 is provided between the first switch SW A1 and the resistor R g , and the third switch SW B3 is provided between the first switch SW B1 and the resistor R g. .. Therefore, the effects of clock feedthrough and charge injection on the resistance side can be suppressed by the third switches SW A3 and SW B3 .

一方、第2ライン704が接地ライン(あるいは電源ライン)の場合、そのインピーダンスは十分に低いため、第1スイッチSWA1、第1スイッチSWB1のソース側へのチャージインジェクション、クロックフィードスルーが発生しても、第2ライン704の電位の変動は無視できる。したがって第2スイッチSWA2、第2スイッチSWB2を省略したとしても、第4実施例と遜色の無いDNL,INLを実現できる。第5実施例は、トランジスタの個数を減らすことができるため、回路面積を小さくできる。 On the other hand, when the second line 704 is a ground line (or power supply line), its impedance is sufficiently low, so that charge injection and clock feedthrough to the source side of the first switch SW A1 and the first switch SW B1 occur. However, the fluctuation of the potential of the second line 704 can be ignored. Therefore, even if the second switch SW A2 and the second switch SW B2 are omitted, DNL and INL comparable to those of the fourth embodiment can be realized. In the fifth embodiment, the number of transistors can be reduced, so that the circuit area can be reduced.

(第3の実施の形態)
図27は、第3の実施の形態に係る位相補間器700Fの回路図である。第1、第2の実施の形態では、第1信号S、第2信号Sのポジエッジの位相に着目したが、第3の実施の形態では、ネガエッジ(立ち下がりエッジ、トレーリングエッジ)をトリガとして動作する。位相補間器700Fは、図1の位相補間器700を天地反転した構成を有する。
(Third Embodiment)
FIG. 27 is a circuit diagram of the phase interpolator 700F according to the third embodiment. In the first and second embodiments, the first signal S 1, but focusing on the signal S 2 of the positive edge of the phase, in the third embodiment, negative edge (the falling edge, a trailing edge) Acts as a trigger. The phase interpolator 700F has a configuration in which the phase interpolator 700 of FIG. 1 is inverted upside down.

(第6実施例)
図28は、第6実施例に係る位相補間器700Gの回路図である。回路ユニット720において、第1経路724、第2経路726はそれぞれ、第1実施例と同様に、3個のスイッチSWA1〜SWA3,SWB1〜SWB3を含む。各スイッチはPMOSトランジスタである。
(6th Example)
FIG. 28 is a circuit diagram of the phase interpolator 700G according to the sixth embodiment. In the circuit unit 720, the first path 724 and the second path 726 include three switches SW A1 to SW A3 and SW B1 to SW B3 , respectively, as in the first embodiment. Each switch is a NMOS transistor.

初期化回路710は、NMOSトランジスタである初期化トランジスタMN1と、論理ゲート712を含む。この実施例では、論理ゲート712はAND(論理積)ゲートである。 The initialization circuit 710 includes an initialization transistor MN1 which is an NMOS transistor and a logic gate 712. In this embodiment, the logic gate 712 is an AND (logical product) gate.

図29は、図28の位相補間器700Gの動作波形図である。図27〜図29を参照して説明したように、ネガエッジをトリガとする位相補間器700も構成できる。また図28の位相補間器700GからスイッチSWA3,SWB3を省略してもよい。あるいは図28の位相補間器700GからスイッチSWA2,SWB2を省略してもよい。 FIG. 29 is an operation waveform diagram of the phase interpolator 700G of FIG. 28. As described with reference to FIGS. 27 to 29, a phase interpolator 700 triggered by a negative edge can also be configured. Further, the switches SW A3 and SW B3 may be omitted from the phase interpolator 700G of FIG. 28. Alternatively, switches SW A2 and SW B2 may be omitted from the phase interpolator 700G of FIG. 28.

以上、位相補間器に関して、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The phase interpolator has been described above based on the embodiment. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such a modification will be described.

第2の実施の形態(図24〜図26)に関しても、天地反転してPチャンネルとNチャンネルを入れ替えた構成も本発明の一態様として有効である。 Also in the second embodiment (FIGS. 24 to 26), a configuration in which the P channel and the N channel are interchanged by reversing the top and bottom is also effective as one aspect of the present invention.

第1経路724の上側、下側の両方に抵抗Rを挿入し、第1経路724と並列に第2経路726を接続してもよい。 A resistor R g may be inserted on both the upper side and the lower side of the first path 724, and the second path 726 may be connected in parallel with the first path 724.

制御コードDCNTがMビットのバイナリコードとして与えられる場合、制御コードDCNTを複数のビットsel[0]〜sel[N−1]に展開すればよい。これには、バイナリコードをサーモメータコードに変換するデコーダを用いてもよいが、簡易には以下の処理を行ってもよい。たとえばM=3の場合、N=2=8階調の制御が可能である。この場合、バイナリのMSB(Most Significant Bit)を、sel[0]〜sel[3]とし、バイナリの2ビット目を、sel[4]〜sel[5]とし、バイナリのLSB(Least Significant Bit)を、sel[6]としてもよい。 When the control code D CNT is given as an M-bit binary code, the control code D CNT may be expanded into a plurality of bits sel [0] to sel [N-1]. For this, a decoder that converts a binary code into a thermometer code may be used, but the following processing may be simply performed. For example, when M = 3, N = 2 M = 8 gradations can be controlled. In this case, the binary MSB (Most Significant Bit) is set to sel [0] to sel [3], the second bit of the binary is set to sel [4] to sel [5], and the binary LSB (Least Significant Bit). May be set to sel [6].

<用途>
続いて、タイミング発生器100の用途を説明する。図30は、タイミング発生器100を用いた遅延パルス発生器200の回路図である。遅延パルス発生器200は、セット信号発生器210、リセット信号発生器220、出力回路230、基準信号発生器240を備える。セット信号発生器210、リセット信号発生器220の少なくとも一方は、図3のタイミング発生器100を備える。
<Use>
Subsequently, the use of the timing generator 100 will be described. FIG. 30 is a circuit diagram of a delay pulse generator 200 using the timing generator 100. The delay pulse generator 200 includes a set signal generator 210, a reset signal generator 220, an output circuit 230, and a reference signal generator 240. At least one of the set signal generator 210 and the reset signal generator 220 includes the timing generator 100 of FIG.

基準信号発生器240は、所定の周波数を有する基準タイミング信号φa,φbを生成し、セット信号発生器210およびリセット信号発生器220に供給する。セット信号発生器210は、制御コードDCNT_SETに対応するタイミングtにエッジを有するセット信号SSETを生成する。リセット信号発生器220は、制御コードDCNT_RESETに対応するタイミングtにエッジを有するリセット信号SRESETを生成する。出力回路230はセット信号SSETに応答して第1レベル(たとえばハイ)、リセット信号SRESETに応答して第2レベル(たとえばロー)に遷移するパルス信号SOUTを生成する。出力回路230の構成は限定されず、フリップフロップやラッチで構成することができる。 The reference signal generator 240 generates reference timing signals φa 0 and φb 0 having a predetermined frequency and supplies them to the set signal generator 210 and the reset signal generator 220. The set signal generator 210 generates a set signal S SET having an edge at timing t 1 corresponding to the control code D CNT_SET . The reset signal generator 220 generates a reset signal S RESET having an edge at timing t 2 corresponding to the control code D CNT_RESET . The output circuit 230 is the first level (e.g., high) in response to the set signal S SET, generates a pulse signal S OUT to transition to the second level in response (e.g., low) to the reset signal S RESET. The configuration of the output circuit 230 is not limited, and can be configured by a flip-flop or a latch.

この遅延パルス発生器200は、制御コードDCNT_SET,DCNT_RESETに応じて、パルス信号SOUTのエッジを任意のタイミングt,tに設定できる。遅延パルス発生器200は、たとえばデジタルパルス幅変調器(DPMW)として利用できる。 The delay pulse generator 200 can set the edge of the pulse signal S OUT at arbitrary timings t 1 and t 2 according to the control codes D CNT_SET and D CNT_RESET . The delay pulse generator 200 can be used, for example, as a digital pulse width modulator (DPMW).

デジタルパルス幅変調器として利用する場合には、パルス信号SOUTの周期は一定であるから、制御コードDCNT_SET,DCNT_RESETの一方の値(すなわちパルス信号SOUTのポジエッジ(立ち上がりエッジ、リーディングエッジ)とネガエッジ(立ち下がりエッジ、トレーリングエッジ)の一方のタイミング)を固定し、他方を可変とすることで、パルス幅(ハイ区間またはロー区間の長さ)を変化させることができる。 When used as a digital pulse width modulator, since the period of the pulse signal S OUT is constant, one of the values of the control codes D CNT_SET and D CNT_RESET (that is, the positive edge (rising edge, leading edge) of the pulse signal S OUT ). And the negative edge (one timing of the falling edge, the trailing edge) is fixed, and the other is variable, so that the pulse width (the length of the high section or the low section) can be changed.

あるいは、パルス信号SOUTのポジエッジのタイミングを固定する場合、リセット信号発生器220のみをタイミング発生器100を用いて構成し、セット信号発生器210は遅延回路で構成してもよい。反対にパルス信号SOUTのネガエッジのタイミングを固定する場合、セット信号発生器210のみをタイミング発生器100を用いて構成し、リセット信号発生器220は遅延回路で構成してもよい。 Alternatively, when fixing the timing of the positive edge of the pulse signal S OUT , only the reset signal generator 220 may be configured by using the timing generator 100, and the set signal generator 210 may be configured by a delay circuit. On the contrary, when the timing of the negative edge of the pulse signal S OUT is fixed, only the set signal generator 210 may be configured by using the timing generator 100, and the reset signal generator 220 may be configured by a delay circuit.

続いて、遅延パルス発生器200の用途を説明する。遅延パルス発生器200は、デジタルのさまざまなコントローラIC(Integrated Circuit)に用いることができる。 Subsequently, the use of the delay pulse generator 200 will be described. The delay pulse generator 200 can be used for various digital controller ICs (Integrated Circuits).

図31は、デジタル制御のスイッチング電源550のブロック図である。スイッチング電源550は、コントローラ560に加えて、周辺回路552を備える。図31には降圧(Buck)コンバータを示すが、周辺回路552のトポロジーはそれに限定されず、昇圧コンバータ、昇降圧コンバータ、フライバックコンバータやフォワードコンバータなどさまざまな回路構成を取り得る。 FIG. 31 is a block diagram of a digitally controlled switching power supply 550. The switching power supply 550 includes a peripheral circuit 552 in addition to the controller 560. Although the buck converter is shown in FIG. 31, the topology of the peripheral circuit 552 is not limited to that, and various circuit configurations such as a boost converter, a buck-boost converter, a flyback converter, and a forward converter can be adopted.

コントローラ560は、一つの半導体チップに集積化されたIC(Integrated Circuit)である。トランジスタM,Mはコントローラ560に集積化されてもよい。コントローラ560のフィードバック(FB)ピンには、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBが入力される。A/Dコンバータ562は、フィードバック信号VFBをデジタル信号DFBに変換する。デジタルコントローラ564は、デジタル信号DFBが目標値DREFに近づくように、デューティ比指令値DUTYをフィードバック制御する。デジタルコントローラ564は、PI(比例・積分)制御器あるいはPID(比例・積分・微分)制御器を含む。 The controller 560 is an IC (Integrated Circuit) integrated in one semiconductor chip. Transistor M H, M L may be integrated in the controller 560. A feedback signal V FB corresponding to the output voltage V OUT is input to the feedback (FB) pin of the controller 560. The A / D converter 562 converts the feedback signal V FB into a digital signal D FB . The digital controller 564 feedback-controls the duty ratio command value DUTY so that the digital signal D FB approaches the target value D REF . The digital controller 564 includes a PI (proportional / integral) controller or a PID (proportional / integral / derivative) controller.

デジタルパルス幅変調器566は、図30の遅延パルス発生器200のアーキテクチャを用いて構成され、デューティ比指令値DUTYに応じたパルス幅を有するハイサイドパルスSと、それと相補的なローサイドパルスSを生成する。ハイサイドドライバ568H、ローサイドドライバ568Lはそれぞれ、ハイサイドパルスS、ローサイドパルスSに応じて、周辺回路552のトランジスタM,Mを駆動する。 Digital pulse width modulator 566 is configured using the architecture of the delay pulse generator 200 of Figure 30, the high-side pulse S H having a pulse width corresponding to the duty ratio command value DUTY, therewith complementary low-side pulses S Generate L. High-side driver 568H, respectively low-side driver 568L, depending high side pulse S H, the low-side pulse S L, the transistor M H of the peripheral circuit 552, drives the M L.

図31は、デジタル制御のスイッチング電源300のブロック図である。スイッチング電源300は、コントローラ400に加えて、周辺回路310を備える。図31には降圧(Buck)コンバータを示すが、周辺回路310のトポロジーはそれに限定されず、昇圧コンバータ、昇降圧コンバータ、フライバックコンバータやフォワードコンバータなどさまざまな回路構成を取り得る。 FIG. 31 is a block diagram of a digitally controlled switching power supply 300. The switching power supply 300 includes a peripheral circuit 310 in addition to the controller 400. Although the buck converter is shown in FIG. 31, the topology of the peripheral circuit 310 is not limited to that, and various circuit configurations such as a boost converter, a buck-boost converter, a flyback converter, and a forward converter can be adopted.

コントローラ400は、一つの半導体チップに集積化されたIC(Integrated Circuit)である。トランジスタMH,MLはコントローラ400に集積化されてもよい。コントローラ400のフィードバック(FB)ピンには、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBが入力される。A/Dコンバータ410は、フィードバック信号VFBをデジタル信号DFBに変換する。デジタルコントローラ420は、デジタル信号DFBが目標値DREFに近づくように、デューティ比指令値DUTYをフィードバック制御する。デジタルコントローラ420は、PI(比例・積分)制御器あるいはPID(比例・積分・微分)制御器を含む。 The controller 400 is an IC (Integrated Circuit) integrated in one semiconductor chip. The transistors MH and ML may be integrated in the controller 400. A feedback signal VFB corresponding to the output voltage VOUT is input to the feedback (FB) pin of the controller 400. The A / D converter 410 converts the feedback signal VFB into a digital signal DFB. The digital controller 420 feedback-controls the duty ratio command value DUTY so that the digital signal DFB approaches the target value DREF. The digital controller 420 includes a PI (proportional / integral) controller or a PID (proportional / integral / derivative) controller.

デジタルパルス幅変調器430は、図30の遅延パルス発生器200のアーキテクチャを用いて構成され、デューティ比指令値DUTYに応じたパルス幅を有するハイサイドパルスSと、それと相補的なローサイドパルスSを生成する。ハイサイドドライバ440H、ローサイドドライバ440Lはそれぞれ、ハイサイドパルスS、ローサイドパルスSに応じて、周辺回路310のトランジスタM,Mを駆動する。 Digital pulse width modulator 430 is configured using the architecture of the delay pulse generator 200 of Figure 30, the high-side pulse S H having a pulse width corresponding to the duty ratio command value DUTY, therewith complementary low-side pulses S Generate L. High-side driver 440H, respectively low-side driver 440L is a high-side pulse S H, in accordance with the low-side pulse S L, the transistor M H of the peripheral circuit 310, drives the M L.

この例では定電圧出力を説明したが、定電流出力にも本発明は適用可能である。 Although the constant voltage output has been described in this example, the present invention can also be applied to the constant current output.

図32は、モータ駆動システム500のブロック図である。モータ駆動システム500は、三相モータ502、三相インバータ510、回転数検出器520およびモータコントローラ600を備える。 FIG. 32 is a block diagram of the motor drive system 500. The motor drive system 500 includes a three-phase motor 502, a three-phase inverter 510, a rotation speed detector 520, and a motor controller 600.

回転数検出器520は、三相モータ502の回転数を示す回転数信号SDETを生成する。モータコントローラ600は、回転数信号SDETが示す現在の回転数が目標回転数に近づくように、三相インバータ510を制御する。 The rotation speed detector 520 generates a rotation speed signal S DET indicating the rotation speed of the three-phase motor 502. The motor controller 600 controls the three-phase inverter 510 so that the current rotation speed indicated by the rotation speed signal S DET approaches the target rotation speed.

モータコントローラ600は一つの半導体チップに集積化されたIC(Integrated Circuit)である。モータコントローラ600は、デジタルコントローラ610、デジタルパルス変調器620U〜620W、ゲートドライバ630U〜630Wを備える。 The motor controller 600 is an IC (Integrated Circuit) integrated in one semiconductor chip. The motor controller 600 includes a digital controller 610, a digital pulse modulator 620U to 620W, and a gate driver 630U to 630W.

デジタルコントローラ610は、回転数信号SDETが示す現在の回転数が目標回転数に近づくように、デューティ比指令値DUTY_U〜DUTY_Wを生成する。デジタルコントローラ610の構成や制御方式は特に限定されず、公知技術を用いればよい。デジタルパルス変調器620U〜630Wは、対応するデューティ比指令値DUTY_U〜DUTY_Wに応じたパルス幅を有するパルス信号SOUT_U〜SOUT_Wを生成する。ゲートドライバ630U〜630Wは、対応するパルス信号SOUT_U〜SOUT_Wに応じて、三相インバータ510の対応するレグを駆動する。 The digital controller 610 generates duty ratio command values DUTY_U to DUTY_W so that the current rotation speed indicated by the rotation speed signal S DET approaches the target rotation speed. The configuration and control method of the digital controller 610 are not particularly limited, and a known technique may be used. Digital pulse modulator 620U~630W generates a pulse signal S OUT _U~S OUT _W having a pulse width corresponding to a corresponding duty ratio command value DUTY_U~DUTY_W. The gate driver 630U~630W, depending on the corresponding pulse signal S OUT _U~S OUT _W, drives the corresponding leg of the three-phase inverter 510.

この例では、回転数制御のシステムを説明したが、トルク制御や位置制御のモータ駆動システムにも本発明は適用可能である。また、デジタルパルス変調器620およびゲートドライバ630をひとつのICに集積化してもよい。 In this example, the rotation speed control system has been described, but the present invention can also be applied to a motor drive system for torque control and position control. Further, the digital pulse modulator 620 and the gate driver 630 may be integrated into one IC.

図33(a)、(b)は、オーディオ回路のブロック図である。図33(a)はシングルエンド方式であり、図33(b)はBTL(Bridged Transformerless)方式であるが、基本構成は同様である。オーディオ回路800は、電気音響変換素子802、フィルタ804およびオーディオIC820を備える。電気音響変換素子802は、スピーカあるいはヘッドホンであり、電気信号を音響信号に変換する。フィルタ804は、オーディオIC820が生成するPWM(Pulse Width Modulation)信号の高周波成分を除去し、電気音響変換素子802に供給する。 33 (a) and 33 (b) are block diagrams of an audio circuit. FIG. 33 (a) is a single-ended system, and FIG. 33 (b) is a BTL (Bridged Transformerless) system, but the basic configuration is the same. The audio circuit 800 includes an electroacoustic conversion element 802, a filter 804, and an audio IC 820. The electroacoustic conversion element 802 is a speaker or headphones, and converts an electric signal into an acoustic signal. The filter 804 removes the high frequency component of the PWM (Pulse Width Modulation) signal generated by the audio IC 820 and supplies it to the electroacoustic conversion element 802.

オーディオIC820は、デジタルパルス幅変調器822、ゲートドライバ824、D級アンプ826を備える。デジタルパルス幅変調器822は、デジタルオーディオ信号DINをPWM信号SPWMに変換する。ゲートドライバ824は、PWM信号に応じてD級アンプ826を駆動する。 The audio IC 820 includes a digital pulse width modulator 822, a gate driver 824, and a class D amplifier 826. The digital pulse width modulator 822 converts the digital audio signal DIN into the PWM signal S PWM . The gate driver 824 drives the class D amplifier 826 in response to the PWM signal.

図33(a)、(b)において、デジタルパルス幅変調器822を、上述の遅延パルス発生器200のアーキテクチャを用いて構成することができる。 In FIGS. 33 (a) and 33 (b), the digital pulse width modulator 822 can be configured using the architecture of the delay pulse generator 200 described above.

図34は、発光装置のブロック図である。発光装置900は、LED902、調光回路904、DC/DCコンバータ906およびLEDドライバコントローラ920を備える。 FIG. 34 is a block diagram of the light emitting device. The light emitting device 900 includes an LED 902, a dimming circuit 904, a DC / DC converter 906, and an LED driver controller 920.

DC/DCコンバータ906は、LED902に駆動電圧VOUTを供給するとともに、一定量に安定化された電流ILEDを出力する。DC/DCコンバータ906のトポロジーは限定されず、同期整流型の降圧コンバータであってもよい。あるいはDC/DCコンバータ906は昇圧コンバータや、フライバックコンバータであってもよい。センス抵抗Rは、LED902(もしくは調光回路910)に流れる電流ILEDを検出するためにLED902と直列に設けられる。調光回路910は、LED902に流れる電流ILEDを、目標輝度に応じたデューティ比でスイッチングする。調光回路910は、LED902と並列なバイパススイッチ912と、デジタルパルス幅変調器914を含む。デジタルパルス幅変調器914は、LED902の目標輝度に応じたデューティ比のPWM信号を生成し、PWM信号に応じてバイパススイッチ912を駆動する。デジタルパルス幅変調器914は上述の遅延パルス発生器200のアーキテクチャを用いて構成することができる。 The DC / DC converter 906 supplies the drive voltage V OUT to the LED 902 and outputs a constant amount of the stabilized current I LED . The topology of the DC / DC converter 906 is not limited, and a synchronous rectification type step-down converter may be used. Alternatively, the DC / DC converter 906 may be a boost converter or a flyback converter. The sense resistor RS is provided in series with the LED 902 to detect the current I LED flowing through the LED 902 (or dimming circuit 910). The dimming circuit 910 switches the current I LED flowing through the LED 902 at a duty ratio according to the target brightness. The dimming circuit 910 includes a bypass switch 912 parallel to the LED 902 and a digital pulse width modulator 914. The digital pulse width modulator 914 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the target brightness of the LED 902, and drives the bypass switch 912 according to the PWM signal. The digital pulse width modulator 914 can be configured using the architecture of the delay pulse generator 200 described above.

LEDドライバコントローラ920は、DC/DCコンバータ906の出力電流ILEDが一定となるように、DC/DCコンバータ906のスイッチング素子908を駆動する。A/Dコンバータ922は、電流ILEDがある程度大きい動作領域では、電流検出信号VCSの一方をデジタル値に変換する。コントローラ924は、電流検出信号VCSが目標値に近づくように、デューティ比指令値DUTYを生成する(定電流モード)。電流ILEDが小さい動作領域では、電流検出信号VCSの検出が困難であるため、A/Dコンバータ922は、出力電圧VOUTをデジタル値に変換する。コントローラ924は出力電圧VOUTが目標値に近づくように、デューティ比指令値DUTYを生成する(定電圧モード)。デジタルパルス幅変調器926は、デューティ比指令値DUTYに応じたPWM信号SPWMを生成する。ドライバ928は、PWM信号SPWMに応じて、DC/DCコンバータ906のスイッチング素子を駆動する。デジタルパルス幅変調器926を、上述の遅延パルス発生器200のアーキテクチャを用いて構成してもよい。 The LED driver controller 920 drives the switching element 908 of the DC / DC converter 906 so that the output current I LED of the DC / DC converter 906 is constant. The A / D converter 922 converts one of the current detection signals VCS into a digital value in the operating region where the current I LED is large to some extent. The controller 924, the current detection signal V CS so as to approach the target value, and generates a duty ratio command value DUTY (constant current mode). Current I LED is a small operation region, because the detection of the current detection signal V CS is difficult, A / D converter 922 converts the output voltage V OUT to a digital value. The controller 924 generates a duty ratio command value DUTY so that the output voltage V OUT approaches the target value (constant voltage mode). The digital pulse width modulator 926 generates a PWM signal S PWM according to the duty ratio command value DUTY. The driver 928 drives the switching element of the DC / DC converter 906 in response to the PWM signal S PWM . The digital pulse width modulator 926 may be configured using the architecture of the delay pulse generator 200 described above.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms and phrases based on the embodiments, the embodiments merely indicate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and arrangement changes are permitted without departing from the ideas of the present invention.

100 タイミング発生器
102 位相補間器
110 遅延ステージ
112,114,PI 位相補間器
130 コードスクランブラ
200 遅延パルス発生器
210 セット信号発生器
220 リセット信号発生器
230 出力回路
300 スイッチング電源
310 周辺回路
400 コントローラ
410 A/Dコンバータ
420 デジタルコントローラ
430 デジタルパルス幅変調器
440 ドライバ
500 モータ駆動システム
502 三相モータ
510 三相インバータ
520 回転数検出器
600 モータコントローラ
610 デジタルコントローラ
620 デジタルパルス変調器
630 ゲートドライバ
700 位相補間器
702 第1ライン
704 第2ライン
706 中間ライン
710 初期化回路
712 論理ゲート
720 回路ユニット
722 インバータ
724 第1経路
726 第2経路
730 出力回路
800 オーディオIC
802 デジタルパルス幅変調器
804 ゲートドライバ
806 D級アンプ
900 発光装置
902 LED
906 DC/DCコンバータ
910 調光回路
912 バイパススイッチ
914 デジタルパルス幅変調器
920 LEDドライバ
922 A/Dコンバータ
924 コントローラ
926 デジタルパルス幅変調器
928 ドライバ
100 Timing Generator 102 Phase Interchangeer 110 Delay Stage 112, 114, PI Phase Interpreter 130 Code Scrambler 200 Delay Pulse Generator 210 Set Signal Generator 220 Reset Signal Generator 230 Output Circuit 300 Switching Power Supply 310 Peripheral Circuit 400 Controller 410 A / D Converter 420 Digital Controller 430 Digital Pulse Width Modulator 440 Driver 500 Motor Drive System 502 Three-Phase Motor 510 Three-Phase Inverter 520 Rotation Detector 600 Motor Controller 610 Digital Controller 620 Digital Pulse Modulator 630 Gate Driver 700 Phase Interpolator 702 1st line 704 2nd line 706 Intermediate line 710 Initialization circuit 712 Logic gate 720 Circuit unit 722 Inverter 724 1st path 726 2nd path 730 Output circuit 800 Audio IC
802 Digital Pulse Width Modulator 804 Gate Driver 806 Class D Amplifier 900 Light Emitting Device 902 LED
906 DC / DC Converter 910 Dimming Circuit 912 Bypass Switch 914 Digital Pulse Width Modulator 920 LED Driver 922 A / D Converter 924 Controller 926 Digital Pulse Width Modulator 928 Driver

Claims (12)

第1基準タイミング信号および第2基準タイミング信号を受け、制御コードに応じたタイミングにエッジを有する出力タイミング信号を生成するタイミング発生器であって、
M段(MはM≧2の整数)の遅延ステージを形成する複数の位相補間器と、
前記制御コードにもとづいて、前記複数の位相補間器に設定すべきコードを生成するコードスクランブラと、
を備え、
第1段〜第(M−1)段の遅延ステージは、前記位相補間器のペアを含み、
前記位相補間器は、第1入力ノード、第2入力ノード、出力ノードを有し、前記出力ノードに、前記第1入力ノードの信号と前記第2入力ノードの信号のうち早い方を、設定された前記コードに応じた時間、遅延した信号を発生可能に構成され、
第1段において、前記位相補間器の前記第1入力ノードには、前記第1基準タイミング信号が入力され、前記位相補間器の前記第2入力ノードには、前記第2基準タイミング信号が入力され、
第i段(2≦i≦M)において、前記位相補間器の第1、第2入力ノードはそれぞれ、第(i−1)段の前記位相補間器のペアの一方、他方それぞれの前記出力ノードと接続され、
前記コードスクランブラは、前記M段の遅延ステージの少なくともひとつにおいて、前記位相補間器のペアに設定する遅延量のペアをダイナミックに入れ替え可能に構成されることを特徴とするタイミング発生器。
A timing generator that receives a first reference timing signal and a second reference timing signal and generates an output timing signal having an edge at a timing corresponding to a control code.
A plurality of phase interpolators forming M stages (M is an integer of M ≧ 2) and
A code scrambler that generates a code to be set in the plurality of phase interpolators based on the control code, and
With
The delay stages of the first stage to the (M-1) stage include the pair of phase interpolators.
The phase interpolator has a first input node, a second input node, and an output node, and the output node is set to the earlier of the signal of the first input node and the signal of the second input node. It is configured to be able to generate a delayed signal for a time corresponding to the code.
In the first stage, the first reference timing signal is input to the first input node of the phase interpolator, and the second reference timing signal is input to the second input node of the phase interpolator. ,
In the i-th stage (2 ≦ i ≦ M), the first and second input nodes of the phase interpolator are one of the pair of the phase interpolators in the (i-1) stage, and the other output node, respectively. Connected with
The code scrambler is a timing generator characterized in that, in at least one of the delay stages of the M stage, a pair of delay amounts set in the pair of phase interpolators can be dynamically exchanged.
前記第1基準タイミング信号と前記第2基準タイミング信号の順序がスクランブル可能であることを特徴とする請求項1に記載のタイミング発生器。 The timing generator according to claim 1, wherein the order of the first reference timing signal and the second reference timing signal can be scrambled. M=2であり、
(i)前記第1基準タイミング信号が前記第2基準タイミング信号に先行し、1段目の位相補間器のペアの一方の遅延量が、他方の遅延量より小さい状態、
(ii)前記第1基準タイミング信号が前記第2基準タイミング信号に後続し、1段目の位相補間器のペアの前記一方の遅延量が、前記他方の遅延量より小さい状態、
(iii)前記第1基準タイミング信号が前記第2基準タイミング信号に先行し、1段目の位相補間器のペアの前記一方の遅延量が、前記他方の遅延量より大きい状態、
(iv)前記第1基準タイミング信号が前記第2基準タイミング信号に後続し、1段目の位相補間器のペアの前記一方の遅延量が、前記他方の遅延量より大きい状態、
がダイナミックに切りかえ可能であることを特徴とする請求項1または2に記載のタイミング発生器。
M = 2
(I) A state in which the first reference timing signal precedes the second reference timing signal and the delay amount of one of the first-stage phase interpolators pair is smaller than the delay amount of the other.
(Ii) A state in which the first reference timing signal follows the second reference timing signal, and the delay amount of one of the pairs of the first-stage phase interpolators is smaller than the delay amount of the other.
(Iii) A state in which the first reference timing signal precedes the second reference timing signal and the delay amount of one of the pairs of the first-stage phase interpolators is larger than the delay amount of the other.
(Iv) A state in which the first reference timing signal follows the second reference timing signal, and the delay amount of one of the pairs of the first-stage phase interpolators is larger than the delay amount of the other.
The timing generator according to claim 1 or 2, wherein is dynamically switchable.
M≧3であり、2×M個の状態が切りかえ可能であることを特徴とする請求項1または2に記載のタイミング発生器。 The timing generator according to claim 1 or 2, wherein M ≧ 3, and 2 × M states can be switched. 前記位相補間器は、
第1電圧が供給される第1ラインと、
第2電圧が供給される第2ラインと、
中間ラインと、
一端が前記中間ラインと接続されるキャパシタと、
前記第1入力ノードに入力される第1信号と前記第2入力ノードに入力される第2信号がともに第1レベルである期間、前記キャパシタの電圧を初期化する初期化回路と、
前記コードに含まれる各ビットに対応し、前記中間ラインと前記第2ラインの間に並列に接続された複数の回路ユニットと、
前記キャパシタの電圧が所定のしきい値とクロスすると、レベルが変化する出力信号を生成する出力回路と、
を備え、
各回路ユニットは、
前記中間ラインと前記第2ラインの間に直列に設けられる抵抗および第1経路と、
前記第1経路と並列に設けられる第2経路と、
を含み、
前記第1経路は、前記第1信号が第2レベルであり、かつ前記コードの対応するビットが第1値であるときオンとなるよう構成され、前記第2経路は、前記第2信号が前記第2レベルであり、かつ前記コードの対応するビットが第2値であるときオンとなるように構成されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のタイミング発生器。
The phase interpolator is
The first line to which the first voltage is supplied and
The second line to which the second voltage is supplied and
With the middle line
A capacitor whose one end is connected to the intermediate line,
An initialization circuit that initializes the voltage of the capacitor while the first signal input to the first input node and the second signal input to the second input node are both at the first level.
A plurality of circuit units corresponding to each bit included in the code and connected in parallel between the intermediate line and the second line,
An output circuit that generates an output signal whose level changes when the voltage of the capacitor crosses a predetermined threshold value.
With
Each circuit unit
A resistor and a first path provided in series between the intermediate line and the second line,
A second path provided in parallel with the first path,
Including
The first path is configured to be turned on when the first signal is at the second level and the corresponding bit of the code is the first value, and the second path is such that the second signal is said. The timing generator according to any one of claims 1 to 4, which is at the second level and is configured to be turned on when the corresponding bit of the code is the second value.
前記コードはサーモメータコードであり、前記コードスクランブラは、マークされるビットをスクランブルすることを特徴とする請求項5に記載のタイミング発生器。 The timing generator according to claim 5, wherein the code is a thermometer code, and the code scrambler scrambles a bit to be marked. セット信号を生成するセット信号発生器と、
リセット信号を生成するリセット信号発生器と、
前記セット信号に応じて第1レベル、前記リセット信号に応じて第2レベルに遷移するパルス信号を出力する出力回路と、
を備え、
前記セット信号発生器と前記リセット信号発生器の少なくとも一方は、請求項1から6のいずれかに記載のタイミング発生器を含むことを特徴とする半導体集積回路。
A set signal generator that generates a set signal and
A reset signal generator that generates a reset signal and
An output circuit that outputs a pulse signal that transitions to the first level according to the set signal and to the second level according to the reset signal.
With
A semiconductor integrated circuit, wherein at least one of the set signal generator and the reset signal generator includes the timing generator according to any one of claims 1 to 6.
前記パルス信号は、パルス幅変調信号であることを特徴とする請求項7に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein the pulse signal is a pulse width modulated signal. D級アンプのコントローラであることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 7 or 8, wherein the controller is a class D amplifier. DC/DCコンバータのコントローラであることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 7 or 8, wherein the controller is a DC / DC converter. LEDドライバのコントローラであることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 7 or 8, wherein the controller is an LED driver. モータのコントローラであることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 7 or 8, wherein the controller is a motor.
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