JP2903314B2 - ネガティブ遅延を有するクロック信号のモデリング回路 - Google Patents

ネガティブ遅延を有するクロック信号のモデリング回路

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JP2903314B2 JP10164781A JP16478198A JP2903314B2 JP 2903314 B2 JP2903314 B2 JP 2903314B2 JP 10164781 A JP10164781 A JP 10164781A JP 16478198 A JP16478198 A JP 16478198A JP 2903314 B2 JP2903314 B2 JP 2903314B2
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signal
modeling
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネガティブ遅延
(Negative Delay)を利用したクロック信号のモデリン
グ(Modeling)回路に係るもので、詳しくは、マルチロ
ッキング(multi-locking )を防止し、メモリ素子の電
流消費を低減するのに好適なクロック信号のモデリング
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、メモリ素子技術の発展に伴い、メ
モリ素子はより高速に動作する。そして、メモリチップ
に使用される内部クロック信号は、一般的に所定時間外
部クロック信号を遅延させることにより得られる。併
し、外部クロック信号を遅延させることには限界があ
り、例えば、遅延された外部クロック信号より生成され
た内部クロック信号を使用するメモリ装置のデータをア
クセスする時には、アクセス時間が増加する。
【0003】従って、外部クロック信号と内部クロック
信号間の遅延時間を短縮させるため、一般的にはPLL
(Phase Locked Loop)、又はDLL(Delay Locked Loo
p)を使用し、若しくは、内部クロック信号を外部クロッ
ク信号より先に生成する方法を利用している。ここで、
内部クロック信号を外部クロック信号より先に生成する
方法をネガティブ遅延(ND:Negative Delay)と言
う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
なPLL、又はDLLを使用する時は、ロッキングされ
た内部クロック信号を得るためには数百個のクロックサ
イクルが必要になり、それらクロックサイクルの間はチ
ップをアクセスすることが不可能になるという不都合な
点があった。
【0005】そして、待機(Stand by)状態においても
PLL、又はDLLを動作させるため、電流消費が増加
するという不都合な点があった。本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、メモリ素子の電流消費を低減さ
せると共に、マルチロッキング現象を防止し得るネガテ
ィブ遅延を用いたクロック信号のモデリング回路を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の請求
項1に記載の発明のネガティブ遅延を有するクロック信
号のモデリング回路では、クロック信号を入力して順次
遅延させ、複数の遅延信号を発生させる遅延部と、上記
クロック信号の遷移エッジが規定された時間周期で、前
記遅延部から発生する連続する2つの遅延信号の夫々の
遷移エッジ間に位置する時、上記遅延部から発生する複
数の遅延信号の中から1つの信号を選択し、選択された
遅延信号をモデリング信号として出力する選択手段とを
備えて構成した。
【0007】かかる構成では、遅延部により、クロック
信号を順次遅延し、それぞれの遅延信号を発生する。選
択手段は、クロック信号の遷移エッジ毎に遅延部の各遅
延信号をサンプリングし、クロック信号の遷移エッジが
連続する2つの遅延信号の中間に位置する時、複数の遅
延信号の中から1つの遅延信号を選択してモデリング信
号として出力するようになる。
【0008】上記遅延部は、請求項2に記載のように、
上記クロック信号を夫々順次遅延させて上記複数の遅延
信号を発生する複数の単位遅延部を備えて構成される。
上記選択手段は、請求項3に記載のように、上記クロッ
ク信号の遷移エッジの入力毎に上記遅延部からの複数の
遅延信号をサンプリングし、連続する2つの遅延信号の
遷移エッジ間に上記クロック信号の遷移エッジが位置す
ることを検出した時、ロッキングイネーブル信号を出力
するサンプリング/演算部と、上記遅延部の複数の遅延
信号を入力し、上記サンプリング/演算部からの上記ロ
ッキングイネーブル信号により、上記複数の遅延信号の
中の1つの信号をモデリング信号として出力する出力部
とから構成される。
【0009】上記サンプリング/演算部は、請求項4に
記載のように、上記クロック信号及び上記複数の遅延信
号をそれぞれ受信する複数のフリップフロップと、上記
複数のフリップフロップの互いに隣接する2つのフリッ
プフロップからの出力を受信する複数の論理ゲートとか
ら構成される。上記複数の論理ゲートは、請求項5に記
載のように、複数個のNORゲートから構成される。
【0010】上記各単位遅延部は、請求項6に記載のよ
うに、論理ゲートと該論理ゲートの出力を反転するイン
バータとを直列接続して構成されることができる。上記
各単位遅延部の論理ゲートは、請求項7に記載のよう
に、サンプリング/演算部からのロッキングイネーブル
信号を受信する構成とするとよい。連続する2つの遅延
信号の夫々の遷移エッジは、具体的には請求項8に記載
のように、上記クロック信号の遷移エッジからほぼ同等
の時間間隔であるようにする。
【0011】上記出力部は、請求項9に記載のように、
上記サンプリング/演算部のロッキングイネーブル信号
を受信する複数のバッファーを有する第1出力部と、該
第1出力部の各バッファーに対応して夫々連結される複
数のラッチ及び該複数のラッチの出力信号に基づいて論
理動作を遂行してモデリング信号を供給する論理ゲート
を有する第2出力部とから構成される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施
例に係るネガティブ遅延を用いたクロック信号のモデリ
ング回路である。図1において、本実施形態のモデリン
グ回路は、外部クロック信号CLKextを受信する入力
バッファー10と、遅延部20と、サンプリング/演算
部30及び第1出力部40と第2出力部50からなる出
力部60を備えて構成されている。
【0013】そして、上記第2出力部50の出力端は、
直列連結された複数のインバータI3,I4,I5に接
続され内部クロック信号CLKout を出力する。上記入
力バッファー10は、入力される外部クロック信号CL
Kext をバッファリングし、入力クロック信号CLKin
を出力する。上記遅延部20は、直列連結された複数の
単位遅延部(Unit Delay)D1〜Dnから構成され、上
記入力バッファー10から出力された入力クロック信号
CLKinを、各単位遅延部D1〜Dnにより順次遅延さ
せ、各単位遅延部D1〜Dnからそれぞれ各遅延クロッ
ク信号CLK−D1〜CLK−Dnを出力する。本実施
形態では、上記各単位遅延部D1〜Dnは入力クロック
信号CLKinを遅延させるため、直列に連結された複数
のインバータを包含している。本実施形態では2個のイ
ンバータが直列連結されて単位遅延部D1〜Dnを形成
している。尚、本実施形態では、入力クロック信号CL
Kinを付加遅延させるため、2個の単位遅延部21、2
2を付加している。ここで、これら付加単位遅延部2
1、22は、サンプリング/演算部30に接続して使用
することができ、また、これら付加単位遅延団21、2
2を構成するインバータの数は所望する遅延率により変
化することができる。
【0014】上記サンプリング/演算部30は、入力ク
ロック信号CLKinにより、上記複数の単位遅延部D1
〜Dnからそれぞれ出力された各遅延クロック信号CL
K-D1〜CLK- Dnをサンプリングし、該サンプリ
ングした値を順次論理演算してロッキングイネーブル信
号LE1〜LEmを第1出力部40に出力する。本発明
の第1実施形態に係るサンプリング/演算部30は、複
数のフリップフロップFF1〜FFm及び複数のNOR
ゲートNR1〜NRmを包含し、上記複数のフリップフ
ロップFF1〜FFmは、クロック信号端子CKに入力
する入力クロック信号CLKinにより、対応する各入力
端子Dに入力される上記複数の単位遅延部D3〜Dnの
遅延クロック信号CLK−D3〜CLK−Dnをサンプ
リングする。
【0015】そして、上記複数のフリップフロップFF
1〜FFmは、セット/リセット端子Rにイネーブル信
号ENの入力を受け、ハイレベルのイネーブル信号EN
によりイネーブルされ、又、ローレベルのイネーブル信
号ENによりリセットされる。上記複数のNORゲート
NR1〜NRmは、上記複数のフリップフロップFF1
−FFmの互いに隣接するフリップフロップの反転出力
端子 /Qの出力と非反転出力端子Qの出力を比較し、複
数のロッキングイネーブル信号LE1〜LEmを出力す
る。
【0016】上記複数の単位遅延部D1〜Dnから出力
された遅延クロック信号CLK−D1〜CLK−Dnが
ロッキングされる時、即ち、入力クロック信号CLKin
の遷移エッジの位置が、連続する2個の遅延クロック信
号CLK−Dj 、CLK−Dj+1 (j=1〜n)の各遷
移エッジの中間の1/2の位置である時、上記クロック
信号CLK−Dj が入力するフリップフロップの出力端
子Q及び反転出力端子/Qからはハイレベルとローレベ
ルの信号が出力され、遅延クロック信号CLK−Dj+1
が入力するその次のフリップフロップの非反転出力端子
Q及び反転出力端子 /Qからはローレベルとハイレベル
の信号が出力される。
【0017】又、上記クロック信号CLK−Dj 以前の
クロック信号CLK−D1〜CLK−Dj-1 に接続され
たフリップフロップ、即ち、上記複数の単位遅延部のう
ちのロッキングされてない遅延信号が入力するフリップ
フロップは、非反転出力端子Q及び反転出力端子 /Qか
らハイレベルとローレベルの信号を夫々出力する。図1
の回路では、クロック信号CLK−D3〜CLK−Dn
が入力される複数のフリップフロップFF1〜FFmが
示されているが、上記外部クロック信号CLKext の周
波数帯域(70MHz〜200MHz)に応じて、フリ
ップフロップを単位遅延部D1−Dn,21,22に接
続することができる。更に、多様な他のフリップフロッ
プ及び他の対等なサンプリング素子を用いることもでき
る。また、上記連続する2個の遅延クロック信号CLK
- Dj ,CLK−Dj+1 の各遷移エッジの中間に位置す
る約1/2である上記入力クロック信号CLKinの遷移
エッジは変化することができる。
【0018】第1出力部40は、複数のトリステートバ
ッファー(tri-state buffer)、又は複数の三相バッフ
ァーBUF1〜BUFmから構成され、それらバッファ
ーがハイレベルのロッキングイネーブル信号LE1〜L
Emによりイネーブルされる時、それらバッファーの出
力OUTは、入力INとして提供された遅延クロック信
号CLK−D1〜CLK−Dn-3 になり、又、ローレベ
ルのロッキングイネーブル信号LE1〜LEmによりデ
ィスエーブルされたそれらバッファーの出力OUTはハ
イインピーダンスの状態を維持する。ここで、図1で
は、上記複数のバッファーBUF1〜BUFmは、サン
プリング/演算部30のNORゲートNR1〜NRmに
交差して接続されるが、その他の交差配列、又は交差せ
ずNORゲートに直接接続することもできる。
【0019】第2出力部50は、複数の三相バッファー
の出力OUTに夫々接続され、第1、第2インバータI
1,I2を有する複数のラッチL1〜Lpから構成され
る。それらラッチL1〜Lpの夫々の出力は、NORゲ
ート51で否定論理和された後、直列接続された各イン
バータI3〜I5により追加遅延されて内部クロック信
号CLKout として出力される。図1に示した第1実施
形態においては、上記ラッチL1は4個の三相バッファ
ーの出力OUTに接続され、上記ラッチL2は2個の三
相バッファーの出力に接続されるが、このような配列は
変化することもできる。また、上記インバータI3〜I
5を連結しないこともできる。
【0020】図1に示したネガティブ遅延を用いたクロ
ック信号のモデリング回路の動作を図2(A)〜(H)
を参照して説明すると次のようである。先ず、入力バッ
ファー10は、図2(A)に示したような外部クロック
信号CLKext をバッファーリングし、図2(B)に示
したような入力クロック信号CLKinを出力し、該入力
クロック信号CLKinは、遅延部20の複数の単位遅延
部D1〜Dnを通って順次遅延されて、図2(C)〜
(F)に示したような遅延クロック信号CLK−D1〜
CLK−Dnが発生する。尚、図2(C)〜(F)では
遅延クロック信号CLK−D1〜CLK−D7まで示
し、他の遅延クロック信号CLK−D8〜CLK−Dn
は省略してある。
【0021】このとき、図2(E)及び(F)に示した
ように、各遅延クロック信号CLK−D6とCLK−D
7の遷移エッジが、中間位置である上記入力クロック信
号CLKin(図2(B)参照)の遷移エッジを基準にし
て約1/2、即ち△t1=△t2になっている。このよ
うに、上記各遅延クロック信号CLK−D6とCLK−
D7の遷移エッジが上記入力クロック信号CLKinの遷
移エッジから1/2になる条件がサンプリング/演算部
30によりサンプリングされる時、フリップフロップF
F1〜FF4までは、非反転出力端子Qからハイレベル
の信号を、反転出力端子 /Qからはローレベルの信号を
夫々出力し、フリップフロップFF5〜FFmは、非反
転出力端子Qからローレベルの信号を、反転出力端子 /
Qからはハイレベルの信号を夫々出力する。複数のNO
RゲートNR1〜NRmは、互いに隣り合うフリップフ
ロップの反転出力端子 /Qと非反転出力端子Qから入力
される各信号の否定論理和を求める。
【0022】このため、NORゲートNR4はハイレベ
ルのロッキングイネーブル信号LE4を出力し、その他
のNORゲートNR1〜NR3、NR5〜NRmはロー
レベルのロッキングイネーブル信号LE1〜LE3、L
E5〜LEmを出力する。そして、上記イネーブルされ
たバッファーBUF4は、入力する上記遅延クロック信
号CLK−D4を第2出力部50に出力し、第2出力部
50のラッチL1によりラッチされた、図2(G)に示
したノード信号N1が生成される。尚、ディスエーブル
された他のバッファーの出力OUTはハイインピーダン
ス状態になる。
【0023】次いで、上記ラッチL1の出力はNORゲ
ート51により否定論理和された後、各インバータI3
〜I5により遅延され、図2(H)に示したように、内
部クロック信号CLKout として出力される。図3に、
本発明に係るネガティブ遅延を用いたクロック信号のモ
デリング回路の第2実施形態を示す。尚、第1実施形態
と同一要素には同一符号を付してある。
【0024】本実施形態の回路は、マルチロッキング防
止回路を有し、遅延部20の複数の単位遅延部D2〜D
nは、1個のNORゲートと1個のインバータとにより
構成される。上記単位遅延部D2〜D7内のNORゲー
トの一方側入力端は接地電圧Vssに接続され、その他の
単位遅延部D8〜Dn内のNORゲートの他方側入力端
はフィードバック出力を入力するため、サンプリング/
演算部30内のNORゲートNR4〜NRm-1 の出力端
に夫々接続されている。ここで、フィードバック配列及
び単位遅延部D1〜DnでのNORゲートの接地化(Gr
ounding)は変化することができる。
【0025】本発明の第2実施形態の動作は、図2のタ
イミング図に示した例を参照すると、第1実施形態の動
作に類似するが、ハイレベルのロッキングイネーブル信
号LE4は、上記各単位遅延部D8〜Dnの遅延クロッ
ク信号CLK−D8〜CLK−Dnをハイレベルに固定
させ、NORゲートNR5〜NRmの出力をローレベル
に固定させる。従って、ロッキング現象が発生した単位
遅延部以降の単位遅延部からの信号レベルを所定レベル
に固定することで、高周波領域においてもマルチロッキ
ングを確実に防止する。
【0026】図4に、本発明に係るネガティブ遅延を用
いたクロック信号のモデリング回路の第3実施形態を示
す。尚、第1実施形態と同一要素には同一符号を付して
ある。本実施形態の回路は、マルチロッキング防止回路
を有し、遅延部20の複数の単位遅延部D2〜Dnは、
1個のNANDゲートと1個のインバータとから構成さ
れる。上記単位遅延部D2〜D7内のNANDゲートの
一方側入力端は電源電圧VCCに接続されている。
【0027】又、サンプリング/演算部30は、NOR
ゲートの代りに複数個のNANDゲートND1〜NDm
とそれらNANDゲートND1〜NDmに対応する複数
個のインバータIN1〜INmとを有し、図1の第1実
施形態に比べると、前段のフリップフロップの非反転出
力端子Qと次段のフリップフロップの反転出力端子 /Q
の出力が、上記各NANDゲートND1〜NDmに入力
されるように変更されている。
【0028】上記単位遅延部D8〜DnのNANDゲー
トの他方側入力端はフィードバック出力を入力するた
め、上記複数のNANDゲートND4〜NDmに夫々接
続される。フィードバック配列と単位遅延部D1〜Dn
でのNANDゲートの電源化(Sourcing)は変化するこ
とができる。図4に示した本発明の第3実施形態の動作
は、図2のタイミング図に示した例を参照すると、第1
実施形態の動作に類似し、NANDゲートND4のロー
レベル出力は、上記各単位遅延部D8〜Dnの遅延クロ
ック信号CLK−D8〜CLK−Dnをローレベルに固
定させる。従って、第2実施形態と同様にして、高周波
領域においてもマルチロッキングを確実に防止する。
尚、この時、第1実施形態と同様に、NANDゲートN
D1〜ND3とNANDゲートND5〜NDmの出力は
ハイレベルで、インバータIN1〜IN3とIN5〜I
Nmの出力がローレベルで、バッファーBUF1〜BU
F3とBUF5〜BUFmはディスエーブル状態とな
る。
【0029】尚、第1〜第3実施形態では、遅延クロッ
ク信号CLK−D6とCLK−D7の中間に入力クロッ
ク信号CLKinの遷移エッジが位置する場合を例示した
が、この場合に限るものではないことは言うまでもな
い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るネガ
ティブ遅延を用いたクロック信号のモデリング回路にお
いては、マルチロッキング現象を防止し、電流消費を低
減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るネガティブ遅延を用いたクロック
信号のモデリング回路を第1実施形態を示した詳細図で
ある。
【図2】図1の各部の入出力を示したタイミング図であ
る。
【図3】本発明に係るネガティブ遅延を用いたクロック
信号のモデリング回路の第2実施形態を示した詳細図で
ある。
【図4】本発明に係るネガティブ遅延を用いたクロック
信号のモデリング回路の第3実施形態を示した詳細図で
ある。
【符号の説明】
10:入力バッファー 20:遅
延部 30:サンプリング/演算部 40:第
1出力部 50:第2出力部 51、NR1〜NRm:NORゲート FF1〜FFm:フリップフロップ BUF1〜BUFm:三相バッファー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−164848(JP,A) 特開 昭63−980042(JP,A) 特開 平9−185872(JP,A) 特開 平9−238058(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 1/04 - 1/14

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロック信号を入力して順次遅延させ、複
    数の遅延信号を発生させる遅延部と、 上記クロック信号の遷移エッジが規定された時間周期
    で、前記遅延部から発生する連続する2つの遅延信号の
    夫々の遷移エッジ間に位置する時、上記遅延部から発生
    する複数の遅延信号の中から1つの信号を選択し、選択
    された遅延信号をモデリング信号として出力する選択手
    段と、から構成されたことを特徴とするネガティブ遅延
    を有するクロック信号のモデリング回路。
  2. 【請求項2】上記遅延部は、上記クロック信号を夫々順
    次遅延させて上記複数の遅延信号を発生する複数の単位
    遅延部を備えて構成されることを特徴とする請求項1記
    載のネガティブ遅延を有するクロック信号のモデリング
    信号。
  3. 【請求項3】上記選択手段は、上記クロック信号の遷移
    エッジの入力毎に上記遅延部からの複数の遅延信号をサ
    ンプリングし、連続する2つの遅延信号の遷移エッジ間
    に上記クロック信号の遷移エッジが位置することを検出
    した時、ロッキングイネーブル信号を出力するサンプリ
    ング/演算部と、 上記遅延部の複数の遅延信号を入力し、上記サンプリン
    グ/演算部からの上記ロッキングイネーブル信号によ
    り、上記複数の遅延信号の中の1つの信号をモデリング
    信号として出力する出力部と、から構成されたことを特
    徴とする請求項1記載のネガティブ遅延を有するクロッ
    ク信号のモデリング回路。
  4. 【請求項4】上記サンプリング/演算部は、上記クロッ
    ク信号及び上記複数の遅延信号をそれぞれ受信する複数
    のフリップフロップと、 上記複数のフリップフロップの互いに隣接する2つのフ
    リップフロップからの出力を受信する複数の論理ゲート
    と、から構成されたことを特徴とする請求項3記載のネ
    ガティブ遅延を有するクロック信号のモデリング回路。
  5. 【請求項5】上記複数の論理ゲートは、複数個のNOR
    ゲートから構成されたことを特徴とする請求項4記載の
    ネガティブ遅延を有するクロック信号のモデリング回
    路。
  6. 【請求項6】上記各単位遅延部は、論理ゲートと該論理
    ゲートの出力を反転するインバータとを直列接続して構
    成されたことを特徴とする請求項2記載のネガティブ遅
    延を有するクロック信号のモデリング回路。
  7. 【請求項7】上記各単位遅延部の論理ゲートは、サンプ
    リング/演算部からのロッキングイネーブル信号を受信
    することを特徴とする請求項6記載のネガティブ遅延を
    有するクロック信号のモデリング回路。
  8. 【請求項8】連続する2つの遅延信号の夫々の遷移エッ
    ジは、上記クロック信号の遷移エッジからほぼ同等の時
    間間隔であることを特徴とする請求項1記載のネガティ
    ブ遅延を有するクロック信号のモデリング回路。
  9. 【請求項9】上記出力部は、上記サンプリング/演算部
    のロッキングイネーブル信号を受信する複数のバッファ
    ーを有する第1出力部と、 該第1出力部の各バッファーに対応して夫々連結される
    複数のラッチ及び該複数のラッチの出力信号に基づいて
    論理動作を遂行してモデリング信号を供給する論理ゲー
    トを有する第2出力部と、から構成されたことを特徴と
    する請求項3記載のネガティブ遅延を有するクロック信
    号のモデリング回路。
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