JP3136890B2 - プログラマブル遅延発生装置 - Google Patents

プログラマブル遅延発生装置

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JP3136890B2
JP3136890B2 JP06050378A JP5037894A JP3136890B2 JP 3136890 B2 JP3136890 B2 JP 3136890B2 JP 06050378 A JP06050378 A JP 06050378A JP 5037894 A JP5037894 A JP 5037894A JP 3136890 B2 JP3136890 B2 JP 3136890B2
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voltage
switch
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delay time
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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、LSIテスタやパルス
発生器などのタイミング信号を発生する場合に適用可能
なプログラマブル遅延発生装置に関し、詳しくは、ディ
ジタル信号によって、遅延時間を高精度・高分解能に設
定できる低消費電力のプログラマブル遅延発生装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からディジタルLSIのテストシス
テム等において測定用のタイミングを高分解能で設定す
るためのプログラマブルディレイライン(プログラマブ
ル遅延発生装置;タイミング・バーニアとも呼ぶ)が用
いられている。このようなプログラムディレイラインに
は、ゲートの遅延を利用したもの、ランプ発生器を利用
したものがある。しかし、ゲートを用いると、構成が大
規模になり、切り換えのための遅延差を揃える必要があ
り、直線性やモノトニシティが得られにくい。また、ラ
ンプ発生器を用いると、ランプ波形に直線性が必要であ
り、コンデンサに高品質が必要になる他、繰り返し周波
数がランプ波形で制限され、高速D/A変換器が必要で
構成が複雑になる。上記のような問題点を解決する装置
として、帰還容量によるミラーアンプを用いた装置が、
特開平5−75410号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなミラーアン
プを用いた装置は、高速化のため、放電時間を短縮する
必要がある。放電時間を短縮するため、エミッタフォロ
アにより構成されるバッファをミラーアンプの差動増幅
回路の出力に付加すると帰還型であるので、安定性が悪
くなる。また、エミッタフォロアを使用しないで、ミラ
ーアンプの出力インピーダンスを低くしようとすると、
負荷抵抗を低くしなければならず、消費電力が大きくな
ってしまう。
【0004】本発明の目的は、構成が簡単で、直線性が
よく、消費電力が低く、高速動作が可能なプログラマブ
ル遅延発生装置を実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力時間信号
を遅延して遅延時間信号を発生するプログラマブル遅延
発生装置において、一端が第1の電圧に接続し、前記入
力時間信号により制御されるスイッチと、このスイッチ
の他端と第2の電圧との間に設けられる電流源と、前記
入力時間信号に基づいてオン,オフする電圧信号を出力
する電荷注入回路と、この電荷注入回路の出力端と、前
記スイッチの他端との間に設けられるキャパシタと、前
記スイッチの他端の電圧と所望の電圧とを比較して前記
遅延時間信号を出力する比較器と、を有し、遅延時間に
応じて前記電荷注入回路の出力する電圧あるいは前記電
流源の電流の少なくとも一方を制御することにより、遅
延時間信号の遅延時間を調整することを特徴とするもの
である。
【0006】
【作用】このような本発明では、遅延時間に応じて電荷
注入回路の出力する電圧あるいは電流源の電流を制御す
ることにより、遅延時間信号の遅延時間を調整する。
【0007】
【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。図1は
本発明の一実施例を示した構成図である。図において、
1は入力時間信号Viが入力される入力端子、2は入力
端子1を介して入力時間信号Viを入力するバッファア
ンプ、3はスイッチで、バッファアンプ2の出力により
オン,オフされ、一端が第1の電圧Vccに接続する。ス
イッチ3は例えばトランジスタにより構成され、入力時
間信号Viをバッファアンプ2を介してベースに入力
し、入力時間信号Viがハイレベルのときにコレクタと
エミッタ間に電流を流す。4は電流源で、スイッチ3の
他端に一端を接続し、他端を第2の電圧である負の電圧
Vs-に接続する。5は電荷注入回路で、入力端子1を介
して入力時間信号Viを入力し、入力時間信号Viに基
づいて設定信号に対応した所望の振幅の電圧信号を出力
する。6はキャパシタ(コンデンサ)で、一端を電荷注
入回路5に接続し、他端をスイッチ3と電流源4との共
通接続点(ノード)Nに接続する。7は比較器(コンパ
レータ)で、スイッチ3の他端(ノードN)の電圧と電
圧Vthとを比較して遅延時間信号Voを出力端子8を介
して出力する。
【0008】次に、電荷注入回路5の具体的構成を以下
に示す。図2は図1の装置の電荷注入回路5の構成を示
した図である。図において、51はカレントスイッチ
で、図1の入力端子1を介して入力時間信号Viを入力
し、D/A変換部I1の出力電流をスイッチングする。
そして、カレントスイッチ51は、D/A変換部I1か
ら出力される設定信号、つまり、出力電流により、出力
する電圧の振幅が変化する。D/A変換部I1は、制御
部(図示せず)により制御される。52はバッファで、
カレントスイッチ51の出力を入力し、コンデンサ6に
出力する。
【0009】カレントスイッチ51において、T1,T
2はいずれもNPNタイプのトランジスタで、エミッタ
同志が接続されると共にD/A変換器I1の出力端に接
続する。そして、トランジスタT1のベースは電圧VBB
に接続し、トランジスタT2のベースは、入力時間信号
Viを入力する。また、トランジスタT1のコレクタは
電圧Vs+に接続し、トランジスタT2のコレクタは抵抗
Rを介して電圧Vs+に接続する。D/A変換器I1は、
制御部により、トランジスタT1,T2に流れる電流を
調整する。
【0010】バッファ52において、T3はNPNタイ
プのトランジスタで、ベースをトランジスタT2のコレ
クタに接続し、コレクタを電圧Vs+に接続する。そし
て、トランジスタT3のエミッタは、定電流源I2を介
して電圧Vs+が接続されると共に、図1のコンデンサ6
が接続される。ここで、電圧関係は、Vs+>Vcc>Vth
>Vs-の関係である。そして、電圧V BBは、入力時間信
号Viの電圧値により定まるものである。
【0011】このような装置の動作を以下で説明する。
図3は図1の装置の動作を示したタイミングチャートで
ある。図において、(a)は入力端子1に印加される入
力時間信号Vi、(b)はノードNのノード電圧VN
(c)は出力端子8から出力される遅延時間信号Voで
ある。入力時間信号Viがハイレベルからロウレベルに
変わると、スイッチ3がオフになる。このとき、電荷注
入回路5の出力は、ロウレベルからハイレベルになる。
つまり、入力時間信号Viが入力され、カレントスイッ
チ51は電荷注入回路5の出力をローレベルからハイレ
ベルにし、バッファ52を介して出力する。そして、カ
レントスイッチ51が出力する振幅は、制御部によりD
/A変換器I1の電流値を変化させることにより変化す
る。すなわち、D/A変換器I1の電流の変化で、エミ
ッタ電流IEEが変化するので、抵抗Rに流れる電流が変
化して、カレントスイッチ51の出力する振幅が変化
し、その値はD/A変換器I1の出力の電流に比例す
る。
【0012】電荷注入回路5の出力がロウレベルからハ
イレベルに変わると、電荷注入回路5が出力する電圧が
スイッチ3と電流源4のノードNのノード電圧VNをコ
ンデンサ6を介して上げる。そして、スイッチ3がオフ
なので、電流源4の電流によりコンデンサ6を放電させ
る。これにより、ノード電圧VNは徐々に下がる。ノー
ド電圧VNが電圧Vthに下がった時点で、コンパレータ
7の遅延時間信号Voがハイレベルからロウレベルに変
わる。さらに、ノード電圧VNは下がって、一定の値、
つまり、入力時間信号Viのローレベルで決まる値にな
り、コンデンサ6の放電が終了する。
【0013】ここで、ノード電圧VNの最高電位は、電
荷注入回路5の出力により決まる。そして、コンデンサ
6からの単位時間に放電する量は、電流源4の電流によ
り決まるので、電流が一定ならば一定になる。これによ
り、ノード電圧VNが電圧Vthになる時間は、電荷注入
回路5の出力電圧により決まり、出力電圧に比例して増
加する。つまり、入力時間信号Viが立ち下がってから
遅延時間信号Voが立ち下がるまでの時間、遅延時間t
dがD/A変換器I1の電流値に比例する。例えば、現
在設定されているD/A変換器I1の電流によるノード
電圧VNの変化を図3における実線イの状態とする。そ
して、D/A変換器I1に流れる電流を大きくすると、
電荷注入回路5の振幅が大きくなり、図3における破線
ロの状態になり、遅延時間tdは長くなる。逆に、D/
A変換器I1に流れる電流を小さくすると、電荷注入回
路5の振幅が小さくなり、図3における破線ハの状態に
なり、遅延時間tdは短くなる。このように遅延時間
は、(電荷注入回路5の出力の振幅)×(コンデンサ6
の容量)/(電流源4の電流値)で決まる。この式よ
り、コンデンサ6の容量と電流源4の電流値を一定とす
れば、電荷注入回路5の出力の振幅に遅延時間は比例し
て変化する。つまり、D/A変換器I1が出力する電流
に遅延時間は比例する。
【0014】次に、入力時間信号Viがロウレベルから
ハイレベルに変わると、スイッチ3がオンになる。この
とき、電荷注入回路5の出力は、ハイレベルからロウレ
ベルになる。スイッチ3がオンで、電荷注入回路5の出
力がロウレベルなので、コンデンサ6は電圧Vccにより
短時間に充電され、ノード電圧VNは電圧Vccになる。
実際は、スイッチ3を構成するトランジスタにより電圧
降下を起こし、Vccより低い値になる。
【0015】このように、D/A変換器I1の値を変化
させることにより、遅延時間tdを変化させることがで
きるが、比較レベルが常に一定になるので、直線性がよ
く、高分解能化に適している。また、装置の高速化、つ
まり、放電時間の短縮のため、エイミッタフォロアによ
り構成されるバッファ、すなわち、バッファ52を付加
しても、オープンループ型なので安定で、低消費電力で
あり、高速に動作可能である。さらに、コンデンサCご
との容量の誤差による遅延時間の誤差を電流源4の電流
を調整することにより、遅延時間の誤差を解消すること
ができ、精度がよい装置を得ることができる。その上、
簡単な構成でプログラマブル遅延発生装置が実現でき
る。
【0016】次に本発明の他の実施例を以下に説明す
る。図4は本発明の他の実施例を示した構成図である。
以下、図1と同一のものは同一符号を付す。図におい
て、51〜5nは電荷注入回路で、入力端子1を介して
入力時間信号Viを入力し、入力時間信号Viに基づい
てオン,オフする一定の振幅の電圧信号を出力する。そ
して、電荷注入回路51〜5nは、例えば、図1の装置
の電荷注入回路5と同じような構成、つまり、カレント
スイッチ51に与える電流をD/A変換器I1に代えて
定電流源にし、電荷注入回路51〜5nの出力段にオ
ン,オフのスイッチを設けて、オン,オフ制御する構成
である。また、オン,オフ制御する構成は、カレントス
イッチ51をゲート構造、制御部からの信号をベースに
入力するトランジスタをトランジスタT2と並列に設け
る構成でもよい。61〜6nはそれぞれ容量が異なるコ
ンデンサで、それぞれ一端を電荷注入回路51〜5nに
接続し、他端を電流源4に接続する。9は制御部で、電
荷注入回路51〜5nをオン,オフし、電荷注入回路5
1〜5nの出力の制御を行う。
【0017】このような装置の動作について以下に説明
する。制御部9は、例えば、電荷注入回路51をオンに
し、電荷注入回路52〜5nをオフにする。そして、入
力時間信号Viを入力し、図1と同様の動作を行わせ
る。遅延時間を変更するときは、所望の遅延時間に対応
した容量を持つコンデンサ61〜6nに接続する電荷注
入回路51〜5nを制御部9によりオンにして、図1と
同様の動作を行わせる。また、制御部9が、電荷注入回
路51〜5nの内、複数の電荷注入回路をオンにして、
所望の遅延時間を得てもよい。このように構成すれば、
コンデンサの容量を重み付けすることにより、遅延時間
のプログラムができる。
【0018】なお、本発明はこれに限定されるものでは
なく、図1の装置において、電荷注入回路5が出力する
電圧を一定にする構成にし、電流源4を調整することに
より、遅延時間の調整を行ってもよい。また、図4の装
置において、電荷注入回路51〜5nが出力する電圧値
を異ならせ、コンデンサ61〜6nの容量を同一にする
構成にしてもよい。そして、制御部9により電荷注入回
路51〜5nのオン,オフ制御を行うことにより遅延時
間の調整を行う。さらに、1つだけ電荷注入回路を設
け、容量の異なるキャパシタを選択する構成にし、遅延
時間の調整を行う構成や、逆に、1つだけキャパシタを
設け、異なる電圧値を出力する電荷注入回路を選択する
構成にし、遅延時間の調整を行う構成にしてもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、構成が簡単で、消費電
力が低く、高速動作ができるという効果がある。また、
請求項1の電荷注入回路の出力する電圧の制御を行え
ば、制御する出力電圧に比例して遅延時間を変化させる
ことができるので、遅延時間の変更を直線的に得ること
ができる。同様に、請求項2によれば、キャパシタに与
える電圧あるいはキャパシタの容量の変更に比例して遅
延時間を変化させることができるので、遅延時間の変更
を直線的に得ることができる。さらに、請求項2によれ
ば、電荷注入回路が出力する電圧信号あるいはコンデン
サの容量を大幅に変えることにより、大幅に遅延時間を
変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】図1の装置の電荷注入回路5の構成を示した図
である。
【図3】図1の装置の動作を示したタイミングチャート
である。
【図4】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【符号の説明】
3 スイッチ 4 電流源 5,51〜5n 電荷注入回路 6,61〜6n コンデンサ 7 コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 5/13

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力時間信号を遅延して遅延時間信号を
    発生するプログラマブル遅延発生装置において、 一端が第1の電圧に接続し、前記入力時間信号により制
    御されるスイッチと、 このスイッチの他端と第2の電圧との間に設けられる電
    流源と、 前記入力時間信号に基づいてオン,オフする電圧信号を
    出力する電荷注入回路と、 この電荷注入回路の出力端と、前記スイッチの他端との
    間に設けられるキャパシタと、 前記スイッチの他端の電圧と所望の電圧とを比較して前
    記遅延時間信号を出力する比較器と、を有し、遅延時間
    に応じて前記電荷注入回路の出力する電圧あるいは前記
    電流源の電流の少なくとも一方を制御することにより、
    遅延時間信号の遅延時間を調整することを特徴とするプ
    ログラマブル遅延発生装置。
  2. 【請求項2】 入力時間信号を遅延して遅延時間信号を
    発生するプログラマブル遅延発生装置において、 一端が第1の電圧に接続し、前記入力時間信号により制
    御されるスイッチと、 このスイッチの他端と第2の電圧との間に設けられる電
    流源と、 前記入力時間信号に基づいてオン,オフする電圧信号を
    出力する少なくとも1以上の電荷注入回路と、 この電荷注入回路の出力端と、前記スイッチの他端との
    間に設けられる少なくとも1以上のキャパシタと、 前記スイッチの他端の電圧と所望の電圧とを比較して前
    記遅延時間信号を出力する比較器と、を有し、遅延時間
    に応じて、前記キャパシタの容量の変更、前記電荷注入
    回路の出力電圧の変更、キャパシタの選択、電荷注入回
    路の選択の少なくとも1つにより遅延時間信号の遅延時
    間を調整することを特徴とするプログラマブル遅延発生
    装置。
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