JP3044956B2 - 高速ディジタル信号処理回路 - Google Patents

高速ディジタル信号処理回路

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JP3044956B2
JP3044956B2 JP5002998A JP299893A JP3044956B2 JP 3044956 B2 JP3044956 B2 JP 3044956B2 JP 5002998 A JP5002998 A JP 5002998A JP 299893 A JP299893 A JP 299893A JP 3044956 B2 JP3044956 B2 JP 3044956B2
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善朗 石▲沢▼
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速ディジタル信号処理
回路に関し、特にその高速動作テストに関する。
【0002】
【従来の技術】近年LSIの高速化は目ざましく、例え
ば画像処理の分野においてはディジタルテレビジョンで
14.3MHzもしくは28.6MHz、JPEG、M
PEG用のLSIで30MHz程度、更に高品位テレビ
ジョンの一つであるMUSEシステム用LSIにおいて
は48.6MHzの高速信号処理が必要である。
【0003】またCPUの分野では100MHz動作が
可能なものさえある。この様な高速ディジタル信号処理
LSIにおいて現在問題となっているものの一つにLS
Iの動作テストの問題がある。
【0004】図4に従来の高速ディジタル信号処理回路
の一例のブロック図を、またそのブロックの動作を説明
するために各クロック信号のタイムチャートを図2の一
部に示す。
【0005】図4の入力端子10から入力されたデータ
信号Siはデータフリップフロップ(以下DFFと略
す)30に入力される。クロック信号端子12に入力さ
れた外部クロック信号CKはクロックバッファ20Aに
よって波形整形され立ち上がり時点t1,t2から僅か
に位相αづつ遅れる内部のクロック信号Ckとなる。
【0006】DFF30に入力されたデータ信号Siは
クロック信号Ckの立ち上がり時点(t1+α)に同期
して出力信号S30として出力され、信号処理回路40
によって信号処理が行われDFF31に入力される。
【0007】DFF31において再びクロック信号Ck
の立ち上がりに同期されたデータ信号は信号処理回路4
1によって再度信号処理が行われDFF32に入力され
る。
【0008】以下同様な処理が行われ最終的にDFF3
(n-1)においてクロック信号Ckの立ち上がりに同
期されたデータ信号は、信号処理回路4(n-1)によ
って信号処理が行われ最終段のDFF3nに入力され
る。
【0009】DFF3nにおいてクロック信号Ckの立
ち上がりに同期されたデータ信号は処理出力信号Soと
して出力端子11から出力される。以上の様にしてディ
ジタル信号処理が行われる。
【0010】この様な高速ディジタル信号処理回路の動
作テストを行う場合に、外部クロック信号CKの周期T
1は当然この信号処理回路の動作周波数以上で有る必要
がある。
【0011】なお、現在LSIの動作試験に使用される
LSIテスタで、一般に多く使用されているテスタの動
作速度は20〜30MHz程度であり、50MHz以上
の高速動作を行うLSIテスタは非常に高価でかつ数が
少ない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の高速
ディジタル信号処理回路は、その動作テストにおいては
LSIの動作速度と同じかそれ以上の動作が可能な高速
性能のLSIテスタが必要で大量の動作テストの処理が
出来ないという問題があった。
【0013】本発明の目的は、低速度のLSIテスタに
よってでも高速動作テストが可能な高速ディジタル信号
処理回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明の高速ディジタル
信号処理回路は、入力端子に入力されたデータ信号に対
しマスター側とスレーブ側の2段のデータラッチを縦続
に接続したマスタースレーブ型のデータフリップフロッ
プのn個を内部のクロック信号に同期させながら(n−
1)段の信号処理を行い出力端子から処理出力信号を出
力し、前記データ信号に対して正常な前記処理出力信号
を確認して正常な動作を試験できる高速ディジタル信号
処理回路において、クロック信号入力端子から入力され
た外部クロック信号に波形整形を施し内部に正相クロッ
ク信号と逆相クロック信号を出力するクロックバッファ
と、前記正相クロック信号に遅延調整を行い遅延クロッ
ク信号を出力する遅延調整回路と、前記逆相クロック信
号を一方に入力しまた前記外部クロック信号に対して所
定の進み位相のテストクロック信号を他方に入力してテ
スト制御信号によって前記二つのクロック信号の何れか
一方が前記マスター(スレーブ)側のデータラッチのク
ロック信号入力端に入力される選択回路とを備え、前記
遅延クロック信号が前記スレーブ(マスター)側のデー
タラッチのクロック信号端に入力され、前記所定の進み
位相を調整されて構成されている。
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例のブロック図である。
図2は図1のブロックの動作を説明するために示す各信
号のタイムチャートである。
【0014】本実施例の高速ディジタル信号処理回路
は、入力端子10に入力されたデータ信号Siに対しマ
スター側データラッチ(図においてDLと略す)5M0
とスレーブ側データラッチ5S0の2段を縦続に接続し
たマスタースレーブ型のデータフリップフロップ3A0
〜3Anのn個を内部のクロック信号に同期させながら
(n−1)段の信号処理回路40〜4nで処理を行い、
出力端子11から処理出力信号Soを出力する。
【0015】この高速ディジタル信号処理回路は、クロ
ック信号入力端子12から入力された外部クロック信号
CKに波形整形を施し内部に正相クロック信号Ckと逆
相クロック信号CkRを出力するクロックバッファ20
と、正相クロック信号Ckにセレクタ21の通過遅延時
間dに対応する調整を行い遅延クロック信号Ckdを出
力する遅延調整回路22と、逆相クロック信号CkRd
を一方に入力しテストクロック端子13から外部クロッ
ク信号CKに対し位相がβ進んでいるテストクロック信
号TCKを他方に入力して、テスト制御信号TCSによ
って二つのクロック信号CkR,TCKの何れか一方が
マスター側データラッチ5M0のクロック信号入力端に
入力されるセレクタ21とを備えている。また、遅延ク
ロック信号Ckdがスレーブ側データラッチ5S0のク
ロック信号端に入力されている。
【0016】次に図1のブロックの動作を図2のタイム
チャートを用いて説明する。図3に示した従来の高速デ
ィジタル信号処理回路と同様に、入力端子10に入力さ
れたデータ信号Siはデータフリップフロップ(DF
F)3A0に入力される。
【0017】クロック信号端子12に入力された外部ク
ロック信号CKはクロックバッファ20によって波形整
形された位相がα遅れた内部の正・逆相クロック信号C
k,CkRになった後、正相クロック信号Ckは遅延調
整回路22によりセレクタ21の通過による遅延時間d
と同じだけ遅延調整され遅延クロック信号Ckdとな
る。
【0018】逆相クロック信号CkRはセレクタ21の
一方の入力に入力され、通常動作モード時にはセレクタ
21から出力される信号CkRdとなる。一方、外部ク
ロック信号CKよりも位相がβ進んでいる外部のテスト
クロック信号TCKは、セレクタ21の他方の入力に接
続されるが通常動作モード時は選択されない。
【0019】DFF3A0に入力されたデータ信号Si
はクロック信号Ckdの立ち上がり時点tdに同期して
信号S3A0として出力され、最初の信号処理回路40
によって信号処理が行われてDFF3A1に入力され
る。
【0020】DFF3A1において再びクロック信号C
kdの立ち上がり時点tdに同期されたデータ信号S3
A1は信号処理回路41によって再度信号処理が行われ
DFF3A2に入力される。
【0021】以下同様な処理が行われ、最終的にDFF
3A(n-1)において遅延クロック信号Ckdの立ち
上がり時点tdに同期されたデータ信号S3A(n−
1)は信号処理回路4(n-1)によって信号処理が行
われ、最終のフリップフロップDFF3Anに入力され
る。
【0022】このDFF3Anにおいて、遅延クロック
信号Ckdの立ち上がり時点tdに同期されたデータ信
号は処理出力信号Soとして出力端子11から出力され
る。
【0023】本実施例において、スレーブ側データラッ
チ5S0〜5Snのクロック信号入力端には常に正相ク
ロック信号Ckdが入力されているが、マスタ側データ
ラッチDM5A0〜5Mnのクロック信号入力端にはセ
レクタ21の出力信号が入力される。
【0024】テスト制御信号TCSによって、通常動作
モード時には逆相クロック信号CkRdが、またテスト
モード時にはテストクロック信号TCKが選択されて、
それぞれセレクタ21通過による遅延時間dだけ遅延し
たテストクロック信号TCkdとなる。
【0025】従って、信号処理回路40〜4(n-1)
は通常動作モード時には図2に示す遅延クロック信号C
kdの立ち上がり時点tdからクロック信号CkRdの
立ち下がり時点(t2+td)、すなわち周期T1で処
理を完結すれば良い。
【0026】しかしテストモード時には遅延クロック信
号Ckdの立ち上がり時点tdからテストクロック信号
TCkdの立ち下がり時点tc,すなわち次の立ち上が
り時点t2から進み時間βの時点までの期間(T2=t
c−td)で高速信号処理を完結動作しなければなら
い。
【0027】従って、この周期T2で動作テストが良好
の場合は、結果的に外部のクロックサイクル周期T1を
T2に短く高速にしたのと同じ効果を得る事が出来る。
【0028】例えばT2がT1の1/2の場合では、2
5MHzの外部クロック信号CKのテスタで50MHz
の回路高速動作の確認が出来たことに相当する。また、
この時セレクタ21と遅延調整回路22を交換しても同
様な効果を得られる。
【0029】次にこのような回路構成をとった場合、ホ
ールド時間および伝搬遅延時間が増大し高速ディジタル
信号処理LSIにおいては非常に問題となるが、この問
題を解決する回路を第2の実施例のブロック図として図
3に示す。
【0030】データ信号SiはDFF3Bに入力され、
クロックバッファ20によって波形整形され遅延調整は
行われていない内部のクロック信号Ckに同期され、ラ
ッチミス防止用の遅延調整回路22を介して遅延クロッ
ク信号CkdがDFF3A0に出力される。
【0031】またDFF5Bnから出力された処理出力
信号Soは、DFF3Cにより内部クロック信号Ckに
同期して出力される。
【0032】上述の様にLSIの入力端子10と出力端
子11側でそれぞれクロックバッファ20で波形整形し
た内部のクロック信号Ckによって直接同期をとること
により、ホールド時間及び伝搬遅延時間の増大を抑える
ことができる。その他の回路動作については前述の第1
の実施例と同様なので省略する。
【0033】また、第1の実施例のデータラッチのクロ
ック端に入力する内部の二つのクロック信号Ckd,T
ckdを、マスター側及びスレーブ側について図1の場
合と入れ換えても同様な効果が得られる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力され
たデータ信号をn個のデータフリップフロップによりク
ロック信号に同期させながら(n−1)段の信号処理を
行い出力端子に出力し、データフリップフロップは2個
のデータラッチを縦続に接続したマスタースレーブ型で
ある高速ディジタル信号処理回路を対象にしている。
【0035】テストモード時にはデータフリップフロッ
プのマスター側データラッチのクロック信号入力を外部
から入力する進み位相のテストクロック信号に切り換え
て、信号処理回路の動作速度を早めて、通常のLSIテ
スタを使用して、更に高速なディジタル信号処理のテス
トが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のブロック図である。
【図2】図1および図4のブロックの動作を説明するた
めに示すかくクロック信号のタイムチャートである。
【図3】本発明の第2の実施例のブロック図である。
【図4】従来の高速ディジタル信号処理回路の一例のブ
ロック図である。
【符号の説明】
10 入力端子 11 出力端子 12 クロック信号端子 13 テストクロック信号端子 14 テスト制御端子 20,20A クロックバッファ 21セレクタ 22,22A 遅延調整回路 3A0〜3An,3B,3C データフリップフロ
ップ 40〜4(nー1) 信号処理回路 5M0〜5Mn マスタ側データラッチ 5S0〜5Sn スレーブ側データラッチ CK 外部クロック信号 Ck 内部クロック信号 Ckd 遅延クロック信号 CkR 逆相内部クロック信号 CkRd 逆相選択クロック信号 Si データ信号 So 処理出力信号 TCK テストクロック信号 TCkd 遅延テストクロック信号 TCS テスト制御信号 T1,T2 周期 t1,t2 時点 d 遅延時間 α 遅れ位相 β 進み位相
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−249186(JP,A) 特開 平5−191220(JP,A) 特開 平4−232699(JP,A) 特開 平3−111776(JP,A) 特開 平2−193083(JP,A) 特開 昭55−112574(JP,A) 特開 昭62−174668(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/28 - 31/3193

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子に入力されたデータ信号に対し
    マスター側とスレーブ側の2段のデータラッチを縦続に
    接続したマスタースレーブ型のデータフリップフロップ
    のn個を内部のクロック信号に同期させながら(n−
    1)段の信号処理を行い出力端子から処理出力信号を出
    力し、前記データ信号に対して正常な前記処理出力信号
    を確認して正常な動作を試験できる高速ディジタル信号
    処理回路において、クロック信号入力端子から入力され
    た外部クロック信号に波形整形を施し内部に正相クロッ
    ク信号と逆相クロック信号を出力するクロックバッファ
    と、前記正相クロック信号に遅延調整を行い遅延クロッ
    ク信号を出力する遅延調整回路と、前記逆相クロック信
    号を一方に入力しまた前記外部クロック信号に対して所
    定の進み位相のテストクロック信号を他方に入力してテ
    スト制御信号によって前記二つのクロック信号の何れか
    一方が前記マスター(スレーブ)側のデータラッチのク
    ロック信号入力端に入力される選択回路とを備え、前記
    遅延クロック信号が前記スレーブ(マスター)側のデー
    タラッチのクロック信号端に入力され、前記所定の進み
    位相を調整することを特徴とする高速ディジタル信号処
    理回路。
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