JP2607189Y2 - 可変遅延回路の温度補償回路 - Google Patents

可変遅延回路の温度補償回路

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JP2607189Y2
JP2607189Y2 JP1993061024U JP6102493U JP2607189Y2 JP 2607189 Y2 JP2607189 Y2 JP 2607189Y2 JP 1993061024 U JP1993061024 U JP 1993061024U JP 6102493 U JP6102493 U JP 6102493U JP 2607189 Y2 JP2607189 Y2 JP 2607189Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、デジタル集積回路
(IC)、特に温度によって信号伝播遅延時間を調整し
得るIC内の、可変遅延回路の温度補償回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】信号伝播遅延時間とは、IC内の論理素
子又は他の回路素子をパルスが通過するのに要する時間
をいう。同じICの場合には論理素子及び回路素子の信
号伝播遅延時間は、一般にかなり一様であるが、IC内
の総ての回路素子の信号伝播遅延時間は、動作温度に応
じて変化する。従来の方法によれば、IC内にヒータ及
びこのヒータがICに与える熱を制御する回路を内臓
し、ICの信号伝播遅延時間を制御する。つまり、IC
の温度制御をすることにより、そのICの信号伝播遅延
時間を略一定に調整し得る信号伝播遅延時間制御回路を
実現している。この方法によれば、ICの少なくとも一
部を通過する信号の伝播遅延時間が測定され、基準伝播
遅延時間と比較される。この測定された遅延時間が基準
遅延時間より短い場合には、ヒータの発生する熱を増加
するように制御する。測定された遅延時間が基準遅延時
間より長い場合には、ヒータの発生する熱を減少するよ
うに制御する。
【0003】図6に特開平1−114067に紹介され
ている従来例のブロック図を示している。信号伝播遅延
時間を一定にするICを含むICチップ22に、測定遅
延回路20が内臓されている。この測定遅延回路20
は、ICチップ22に内臓されているので、測定遅延回
路20の伝播遅延時間は、チップ22の温度変化に応じ
てチップ22内の他の回路と略同様の影響を受ける。I
Cチップと熱的に結合したヒータ24がICチップを選
択的に加熱して信号伝播遅延時間を調整する。ヒータ2
4は、ICチップ22上に他の回路と共に実装した集積
加熱素子であることが望ましい。また、ヒータ24は、
測定遅延回路20に比較的近い位置に設けられるのが普
通である。これにより、ヒータ24からの熱により測定
遅延回路20の温度が変化するまでの時間的遅れを最小
にすることが出来る。金属製リードフレームを用いてい
る代表的なICチップは、比較的熱伝導性が良く、ヒー
タ24の発生した熱をチップ内の回路に伝えることが出
来る。また、通常プラスチック製又は、セラミック製の
比較的熱絶縁性のパッケージ26がチップ22の周囲を
覆っている。このパッケージ26により、ICチップ2
2の温度を周囲温度に対して高くすることが出来る。こ
のように、ICチップ22内の総ての回路は接近してお
り、熱伝導性の高い材料で形成されているので、ICチ
ップ内の総ての回路は略同一の温度に維持されている。
また、温度及び電圧のような、チップ内の1つの回路の
信号伝播遅延時間を変化させる要因は、同一のチップ内
の総ての回路に関して略同一になる。従って、例えば測
定遅延回路20のようなチップ内のどれかの回路の伝播
遅延時間を測定し、その情報からチップの温度を調整す
ることにより、チップ内の総ての回路の伝播遅延時間を
一定に調整することが出来る。測定遅延回路20からの
伝播遅延時間の測定情報に基づいて、制御手段30はヒ
ータ24を制御する。即ち、遅延時間の測定値が所望の
値より短いと、ヒータ24の発生する熱を増加するよう
に制御する。逆に、測定された伝播遅延時間が所望の値
より長いと、ヒータ24の発生する熱を減少するように
制御する。このようにして、信号伝播遅延時間が極めて
精密に制御される。図6の基準遅延回路32は、所望の
伝播遅延時間に相当する基準遅延信号を発生する。遅延
比較回路34が、基準遅延回路32からの基準遅延信号
と測定遅延回路20からの測定遅延信号とを比較する。
遅延比較回路34の出力は、所望の遅延時間と実際に測
定された遅延時間との時間差に相当する。基準遅延信号
及び測定遅延信号間の関係に基づき、発生する熱をその
まま維持するか又は調整するようにヒータ制御信号によ
りヒータ24が制御される。マイクロプロセッサを含む
基準遅延時間設定回路40が所望の基準遅延信号を設定
する。更に、測定遅延回路20はテスト信号源42から
のテスト信号に応じて伝播遅延時間を測定する。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】上記の方法で、チップ
温度はほぼ一定に保たれる。しかし、実際には、局所的
な短時間に発生する温度変化については、この方法で対
応できない。本考案では、特に、ICチップ内の可変遅
延回路において、通過する遅延パルスによる自己発熱に
対する温度補償の方法を提供し、局部的な熱変動を安定
にすることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本考案の構成では、論理遅延回路12と可変遅延回
路A200とを備え、前記論理遅延回路12は周波数f
1 のクロック信号aの周期時間単位の遅延量を担当
し、前記可変遅延回路A200はクロック信号aの周期
時間単位未満の遅延量を担当する構成で成る可変遅延回
路の温度補償回路において、上記可変遅延回路A200
と同一回路構成であり、IC内で直近に配置させて、発
熱体として使用する可変遅延回路B210を具備し、上
記論理遅延回路12から出力されるクロック信号aの周
期時間単位の遅延量で遅延された信号cを一方の入力端
に受け、クロック信号a若しくはクロック信号aの周期
時間よりも長い周期時間のクロック信号を他方の入力端
に受けて、両信号を論理積した遅延対象となるパルス信
号kを発生する論理積手段(アンドゲート11)を具備
し、上記可変遅延回路A200は前記論理積手段から出
力される遅延対象となるパルス信号kを受けて、所定に
遅延して出力し、上記論理積手段から出力されるパルス
信号kを受けた都度、出力状態を反転するフリップフロ
ップ13を具備し、前記フリップフロップ13の出力信
号dをクロック信号aによりシフトするシフト手段(フ
リップフロップ14,15,16)を具備し、前記シフ
ト手段における出力段の出力状態と前段の出力状態とが
異なるときに、当該クロック期間のクロック信号aであ
る1パルス信号jを、発熱体として使用する上記可変遅
延回路B210の入力端へ供給するゲート手段(アンド
ゲート19)を具備することを特徴とする可変遅延回路
の温度補償回路である。 これにより、可変遅延回路A2
00側を通過する遅延パルス数の変化に拘わらず、全体
発熱量は一定になる。
【0006】
【実施例】図1は本考案の実施例を示す回路図である。
セレクタ10のセレクト信号SがLレベルの場合、信号
aとしてCLKAが選択される。この場合CLKAは周
波数f1 のクロックが入力される。信号aに同期して出
力される論理遅延回路12の出力cがLレベルに固定さ
れた場合のタイミング図を図2に示す。アンドゲート1
1の入力cがLレベルのため出力kもLレベルを維持す
る。信号kがLレベルのため、それ以後の可変遅延回路
A200は全てLレベルとなり、結局、出力OUT1は
Lレベルのままとなる。一方、信号aがクロック入力で
あるフリップフロップ14、15、16の出力は全てL
レベルとなり、その結果イクスクルーシーブノア17の
出力hの出力はHレベルになる。このためアンドゲート
19の出力信号jは、信号aをインバータ18でインバ
ートした周波数f1 のクロックが出力され可変遅延回路
B210を通して出力OUT2に出力される。ここで、
OUT1の可変遅延回路A200とOUT2の可変遅延
回路B210は全く同一回路であり、IC内での回路パ
ターンを直近に配置してあり、1セットの回路とみなす
ことができる。このため、OUT1側を通過するパルス
数とOUT2側を通過するパルス数の和が信号aのパル
ス数と同数になり、熱的に安定した回路となっている。
また、OUT1側の回路は、信号を遅延して使用する可
変遅延回路、OUT2側の回路は、発熱体としてのみ使
用する回路であり、OUT1側と全く同一の可変遅延回
路になっている。以上のようにOUT1側の可変遅延回
路とOUT2側の可変遅延回路は、熱的に1セットの回
路とみなせるため、図2で示したような、OUT1側は
出力なし、OUT2側は出力f1 の出力においても、全
体として出力f1 で動作しているようにみなすことがで
きる。
【0007】図3は、信号SがLレベルで、論理遅延回
路12で論理的にOUT1の周波数を変動させた時のタ
イミング図である。信号cが論理遅延回路12による出
力で、OUT1の一部のクロックを禁止している。一部
のクロックを禁止した信号kでフリップフロップ13を
反転させ、出力信号dを周波数f1 の信号aをクロック
にしてフリップフロップ2個以上で遅延させ、信号kの
発生しなかったタイミングを信号hをHレベルにして表
示する。信号hがHレベルの時、周波数f1 の信号aを
反転させた信号iが、アンドゲート19の出力となり、
OUT2出力となる。以上の動作によって、OUT1側
を通過する信号数とOUT2側を通過する信号数を合わ
せると周波数f1 で動作していることになり、OUT1
出力が熱的に安定した出力になる。
【0008】図4は、信号SがHレベルで、信号aとし
てCLKBが選択された時を示す。CLKBは周波数f
1 の連続クロックであり、CLKAの周波数は任意であ
るが、ここではCLKAをf1 /2としている。論理遅
延回路12の出力はHレベルでそれ以後の論理に影響し
ないものとする。信号kおよびOUT1には周波数f1
/2のCLKAが出力される。信号dは信号kのパルス
毎に反転する。この信号dを信号aで同期をとりフリッ
プフロップ14、15、16でシフトし、OUT2側に
出力するパルスを発生する区間を信号hへ出力する。周
波数f1 の信号aを反転した信号iとアンドゲート19
を通し信号jおよびOUT2を得る。OUT2の周波数
はf1 /2となり、OUT1と合わせて考えると可変遅
延回路A200と可変遅延回路B210を合わせた回路
は周波数f1で動作しているのと同等と考えられる。
【0009】図5は、信号SがHレベルで、CLKAを
166MHz(周期6ns)、CLKBを200MHz
(5ns)とした場合のタイミング図を示す。OUT1
にはCLKAと同じ周波数の出力が得られ、OUT2に
はOUT1と合わせてCLKBと同じ周波数になるよう
な出力信号が得られる。すなわち、この例の場合、30
nsの期間にCLKAが5パルス、CLKBが6パルス
入力されるため、OUT1の出力5パルスに対してOU
T2で1パルス加算し、OUT1とOUT2を合わせた
時の周波数をCLKBと等価にしている。この結果、O
UT1側、OUT2側の双方の出力信号の発数の総和に
よる発熱量は、OUT1側をCLKBの信号が通過し、
OUT2側を信号が全く流れなかった場合と同一の発熱
量となる。
【0010】
【考案の効果】本考案は、以上説明したように、可変遅
延回路で発生する発熱量が安定であるため熱変動による
クロックのジッタを防止でき、安定したクロックを発生
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のブロック図である。
【図2】本考案の一実施例を示すタイミング図である。
【図3】本考案の他の一実施例を示すタイミング図であ
る。
【図4】本考案の他の一実施例を示すタイミング図であ
る。
【図5】本考案の他の一実施例を示すタイミング図であ
る。
【図6】従来の方法のブロック図である。
【符号の説明】
10 セレクタ 11、19 アンドゲート 12 論理遅延回路 13、14、15、16 フリップフロップ 17 イクスクルーシーブノア 18 インバータ 20 測定遅延回路 22 チップ 24 ヒータ 26 パッケージ 30 制御手段 32 基準遅延回路 34 遅延比較回路 36 ヒータ制御回路 40 基準遅延時間設定回路 42 テスト信号源 200 可変遅延回路A 210 可変遅延回路B

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 論理遅延回路(12)と可変遅延回路A
    (200)とを備え、該論理遅延回路(12)はクロッ
    ク信号(a)の周期時間単位の遅延量を担当し、該可変
    遅延回路A(200)はクロック信号(a)の周期時間
    単位未満の遅延量を担当する構成で成る可変遅延回路の
    温度補償回路において、該可変遅延回路A(200)と同一回路構成であり、I
    C内で直近に配置させて、 発熱体として使用する可変遅
    延回路B(210)該論理遅延回路(12)から出力されるクロック信号
    (a)の周期時間単位の遅延量で遅延された信号(c)
    を一方の入力端に受け、該クロック信号(a)若しくは
    該クロック信号(a)の周期時間よりも長い周期時間の
    クロック信号を他方の入力端に受けて、両信号を論理積
    した遅延対象となるパルス信号(k)を発生する論理積
    手段と、 該可変遅延回路A(200)は該論理積手段から出力さ
    れる遅延対象となるパルス信号(k)を受けて、所定に
    遅延して出力し、 該論理積手段から出力されるパルス信号(k)を受けた
    都度、出力状態を反転するフリップフロップ(13)
    と、 該フリップフロップ(13)の出力信号(d)を該クロ
    ック信号(a)によりシフトするシフト手段と、 該シフト手段における出力段の出力状態と前段の出力状
    態とが異なるときに、当該クロック期間の該クロック信
    号(a)である1パルス信号(j)を、発熱体として使
    用する該可変遅延回路B(210)の入力端へ供給する
    ゲート手段と、 以上を具備することを特徴とする可変遅延回路の温度補
    償回路。
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