JP3173408B2 - 信号多重化回路 - Google Patents

信号多重化回路

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JP3173408B2
JP3173408B2 JP05874997A JP5874997A JP3173408B2 JP 3173408 B2 JP3173408 B2 JP 3173408B2 JP 05874997 A JP05874997 A JP 05874997A JP 5874997 A JP5874997 A JP 5874997A JP 3173408 B2 JP3173408 B2 JP 3173408B2
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  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号多重化回路に
関し、特に同期遅延回路の出力信号などを多重化するた
めに用いられる信号多重化回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、シンクロナスDRAMにおける外
部クロックに対する内部クロックの位相調整等の用途に
はPLL(Phase Locked Loop )やDLL(Delay Lock
ed Loop )が用いられてきたが、これらの制御回路はフ
ィードバック制御を基本とする回路であり、ロックがか
かるまでに数十ないし数百クロックを要し、動作不安定
期間が長くなるという欠点があった。これに対処するも
のとして、いくつかのタイプの同期遅延回路が提案され
ているが、いずれのタイプの同期遅延回路もディジタル
遅延回路を基礎として構成されているため、基本となる
単位遅延回路の遅延時間に由来して分解能が制限され、
これに起因して位相誤差が生じる。しかし、分解能およ
び位相誤差は、単位遅延回路の半分(または1/4、1
/8、…)の遅延時間差をもつ2つ(または4個、8
個、…)の同期遅延回路を設け、それぞれの同期遅延回
路の出力信号を多重化することにより、低減することが
できる。
【0003】図6は、特願平8−243022号にて提
案された多重化回路を有する同期遅延回路のブロック図
である。この先行技術に係る多重同期遅延回路は、異な
る遅延時間の入力遅延回路101AA・101BAと異
なる遅延時間の出力遅延回路102AA・102BAと
をそれぞれ有し、遅延信号を順に出力する第一、第二の
同期遅延回路100A、100Bと、各遅延信号が入力
されそれらを論理演算により多重化する多重化回路10
0Cと、を備え、更に、受信回路105、第1の遅延回
路107、第2の遅延回路108、増幅回路106を有
している。
【0004】受信回路105は、外部クロックを入力信
号として受信し一定パルス幅のパルスを生成する機能を
有する。受信回路105の出力信号は、第1の遅延回路
107、第2の遅延回路108を介して第一、第二の同
期遅延回路100Aおよび100Bの入力遅延回路10
1AA、101BAに入力されると共に第一、第二の同
期遅延回路100A、100Bの制御信号線109A、
109Bに入力される。第一、第二の同期遅延回路10
0A、100Bの出力信号は多重化回路100Cに入力
され、多重化回路100Cの出力信号は増幅回路106
に入力される。第一の同期遅延回路100Aと第二の同
期遅延回路100Bとはほぼ同様の構成を有する。すな
わち、第一の同期遅延回路100Aと第二の同期遅延回
路100Bは、入力遅延回路101AAと入力遅延回路
101BAとの遅延時間および出力遅延回路102AA
と出力遅延回路102BAとの遅延時間が相違している
のみで他は同等に構成されている。よって、以下主とし
て第一の同期遅延回路100Aの内部構成および動作に
ついて説明するが、第二の同期遅延回路100Bについ
ても同様であると理解されたい。
【0005】第一の同期遅延回路100Aは、第一、第
二の同期遅延回路間の入力パルス信号の遅延時間差を調
整する入力遅延回路101AAと、カスケード接続の複
数段ゲートからなり入力遅延回路101AAの出力信号
を順次遅延させつつ伝達する検出遅延回路列101A
と、この検出遅延回路列101Aの各段ゲートの出力
を、制御信号線109Aに入力されるパルス信号に同期
して転写遅延回路列102Aに並列に転送する制御回路
103Aと、検出遅延回路列101Aと信号伝達経路が
逆向きに配置されたカスケード接続の複数段ゲートから
なり、各段ゲートに制御回路103Aから並列出力され
た各信号を符号を反転して受け取り、順次遅延させつつ
伝達し、出力する転写遅延回路列102Aと、この転写
遅延回路列102Aの出力信号を遅延時間調整して出力
する出力遅延回路102AAと、転写遅延回路列102
Aの各単位遅延回路の遅延時間を検出遅延回路列101
Aの各単位遅延回路の遅延時間に揃えるための負荷調整
素子104Aと、を備えている。
【0006】図7は、第一の同期遅延回路100Aの内
部構成を示す回路図である。検出遅延回路列101Aお
よび転写遅延回路列102Aは、2入力NAND回路と
インバータとが交互に配置された構成を有し、制御回路
103Aおよび負荷調整素子104Aは、2入力NAN
D回路の配列からなる。すなわち、検出遅延回路列10
1Aは、入力側からNAND回路FN1、インバータF
I1、NAND回路FN2、インバータFI2…NAN
D回路FNn、インバータFIn、NAND回路FNn
+1、インバータFIn+1、NAND回路FNn+2
…の順に縦続接続した構成を有し、転写遅延回路列10
2Aは、出力側から、インバータRI1、NAND回路
RN1、インバータRI2、NAND回路RN2…イン
バータRIn、NAND回路RNn、インバータRIn
+1、NAND回路RNn+1…の順に縦続接続した構
成を有する。また、制御回路103Aは、一方の入力端
子が制御信号線109Aに接続されたNAND回路CN
1、CN2、…、CNn、CNn+1、…のNAND回
路列により構成され、負荷調整素子104Aは、一方の
入力端子が接地線110に接続されたNAND回路GN
l、GN2、…、GNn、GNn+1、…のNAND回
路列により構成されている。
【0007】次に、検出遅延回路列101A、転写遅延
回路列102A、制御回路103A、負荷調整素子10
4Aの相互の接続関係をそれぞれのn段目のゲート段で
説明する。検出遅延回路列101AのインバータFIn
の出力端子は、NAND回路FNn+1の一方の入力端
子に接続されると共に、制御回路103AのNAND回
路CNnの制御信号線109Aに接続されない側の入力
端子に接続される。制御回路103AのNAND回路C
Nnの出力端子は、検出遅延回路列101AのNAND
回路FNn十2のインバータFIn+1の出力端子に接
続されない側の入力端子に接続されると共に、転写遅延
回路列102AのNAND回路RNnのインバータRI
n+1の出力端子に接続されない側の入力端子に接続さ
れる。転写遅延回路列102AのNAND回路RNnの
出力端子は、転写遅延回路列102AのインバータRI
nの入力端子に接続される。
【0008】転写遅延回路列102AのインバータRI
nの出力端子は、NAND回路RNn−1の制御回路1
03AのNAND回路CNn−1の出力端子に接続され
ない側の入力端子に接続されると共に、負荷調整素子1
04AのNAND回路GNnの接地線110Aに接続さ
れない側の入力端子に接続される。負荷調整素子104
AのNAND回路GNnの出力端子は開放(open)
状態とされる。また、検出遅延回路列101Aの初段の
NAND回路FN1の一方の入力端子には、入力遅延回
路101AAの出力端子が接続され、転写遅延回路列1
02Aの最後段のインバータRI1の出力端子は、出力
遅延回路102AAの入力端子に接続されている。ま
た、検出遅延回路列101Aの初段および2段目のNA
ND回路FN1、FN2の入力遅延回路101AAの出
力端子または検出遅延回路列101AのインバータFI
1の出力端子に接続されない側の入力端子、および、転
写遅延回路列102Aの初段の(図中、最右端の)NA
ND回路の制御回路103Aの最後の(図中、最右端
の)NAND回路の出力端子に接続されない側の入力端
子、は電源線111に接続されている。
【0009】次に、上述した同期遅延回路の動作につい
て詳細に説明する。図8は、各部での信号波形を示す波
形図である。説明の簡便のために、ここでは入力遅延回
路101AAと出力遅延回路102AAの遅延時間は0
であるものとされている。クロック201は、受信回路
105に入力される外部クロックであって、立ち上がり
エッジを用いる定周期Hパルスである。クロック群20
2は、検出遅延回路列101A内の出力がHレベルとな
った全てのインバータの出力波形を表す。クロック20
3は、受信回路105の出力信号であって、制御信号線
109Aに入力されると共に、第1の遅延回路107に
入力される。クロック群204は、転写遅延回路列10
2A内の全てのインバータ出力波形を表す。クロック2
05は、増幅回路106の出力信号である(増幅回路1
06の出力信号は多重化回路100Cにより第二の同期
遅延回路100Bの出力信号と多重化されるため図示さ
れた信号波形とはならないが、ここでは説明の便宜上多
重化回路の遅延時間は無視できるものとし、かつ、第一
の同期遅延回路100Aの出力信号が多重化されること
なく独立に出力されたと仮定した場合の信号波形が示さ
れている)。増幅器106から出力されるクロックは例
えばLSIの内部クロックとして用いられる。クロック
は、周期的に変化する信号パルスであるため、実使用時
には個々に区別することはないが、ここでは、動作を分
かりやすくするため、任意のクロック信号パルスの1つ
をm番クロック信号パルスと名付け、さらに次のクロッ
ク信号パルスをm+1番クロック信号パルスと名付け、
次のクロック信号パルスをm+2番クロック信号パルス
と名付ける。なお、第1の遅延回路107の遅延時間
は、受信回路105の遅延時間d1に設定されており、
第2の遅延回路の遅延時間は、増幅回路106の遅延時
間d2に設定されている。また、入力される外部クロッ
クの周期はtCKであるものとする。
【0010】検出遅延回路列101Aと転写遅延回路列
102Aがリセット状態にあるとき(検出遅延回路列1
01Aに入力されるクロックが一定時間以上Lレベルを
維持するとき、この状態となる)、検出遅延回路列10
1AのインバータFI1、FI2、…の出力はLレベル
であり、転写遅延回路列102AのインバータRI1、
RI2、…の出力はHレベルにある。クロック201の
m番クロック信号パルスが入力された受信回路105
は、遅延時間d1の後に、クロック203で示されるm
番クロック信号パルスを出力する。このパルスは、第1
の遅延回路107、第2の遅延回路108、入力遅延回
路101AAを介して、検出遅延回路列101Aに入
り、検出遅延回路列101A内を進行する。この検出遅
延回路101A中を進行中のm番クロック信号パルス
は、クロック群202中のm番クロック信号パルス群で
表される。検出遅延回路列101A内のインバータ出力
は、m番クロック信号パルスの進行によりHレベルにな
り、m番クロック信号パルスのパルス幅の期間Hレベル
出力を保つ。m番クロック信号パルスのHレベル期間が
終了して検出遅延回路列101Aに入力するクロックが
Lレベルとなると、このLレベルが検出遅延回路列10
1A内を進行する。この状態では、検出遅延回路列10
1A内をHレベル信号とLレベル信号とが同時に進行す
る。
【0011】m番クロック信号パルスが受信回路105
より出力されてから、1クロック周期tCKが経過する
と、受信回路105からクロック203のm+1番クロ
ック信号パルスが制御信号線109Aに入力される。こ
のとき、m番クロック信号パルスは検出遅延回路列10
1A内を進行しており、例えば、検出遅延回路列101
A内のj番目のインバータFIjからj−k番目のイン
バータFIj−kを進行中とすると、インバータFIj
〜FIj−kの出力は、Hレベル状態にある。したがっ
て、m番クロック信号パルスの進行中のインバータFI
j〜FIj−kの出力端子に接続された制御回路103
AのNAND回路CNj〜CNj−kの2つの入力は共
にHレベルとなり、出力はLレベルになる。
【0012】この直前では、転写遅延回路列102A内
のNAND回路の2つの入力は共にHレベルで待機して
いるが、このうち、制御回路103AのNAND回路C
Nj〜CNj−kの出力端子と接続された転写遅延回路
列102A内のNAND回路RNj〜RNj−kの2入
力の1つがLレベルになり、NAND回路RNj〜RN
j−kの出力はLからHレベルに、またインバータRI
j〜RIj−kの出力はHからLレベルに転じる。制御
信号線109Aにクロック203のm+1番クロック信
号パルスが入力されたとき、検出遅延回路列101A内
の1〜j−k−1番目のインバータFI1〜FIj−k
−1をLレベル信号が進行中であり、制御回路103A
の1〜j−k−1番目のNAND回路CN1〜CNj−
k−1の出力は、制御信号線109AのレベルがHとな
っても、Hレベルを維持し、その結果、転写遅延回路列
102AのNAND回路RN1〜RNj−k−1、イン
バータRI1〜RIj−k−1はそれぞれLレベル、H
レベルを維持する。制御信号線109Aにm+1番クロ
ック信号パルスが入力されたことにより転写遅延回路列
102Aに転写されたLレベル信号は、直ちに進行を開
始し転写遅延回路列102Aの各ゲートの遅延時間に従
った速度で転写遅延回路列102A内を通過して出力さ
れる。この転写遅延回路列102A内を進行するLレベ
ルパルスは、クロック群204のm番クロック信号パル
ス群で表される。
【0013】制御信号線109Aにm+1番クロック信
号パルスが入力されると、検出遅延回路列101A内の
NAND回路FNj+2〜FNj−k+2の2つの入力
端子のうち制御回路103AのNAND回路CNj〜C
Nj−kの出力端子に接続された側の入力端子がLレベ
ルになり、この結果、インバータFIj+2〜FIj−
k+2の出力がすべてLレベルになる。この間にインバ
ータFIj、FIj+1の出力も検出遅延回路列101
A内を進行するLレベル信号によりLレベルとなり、検
出遅延回路列101A内のm番クロック信号パルスはリ
セットされる。転写遅延回路列102Aから出力された
m番クロック信号パルスは、出力遅延回路102AA、
多重化回路100C、増幅回路106を介する間に反転
してHパルスとして出力される。このパルスは、クロッ
ク205のm番目のクロック信号パルスで表される。転
写遅延回路列102AよりLレベルのm番クロック信号
パルスが出力されると、転写遅延回路列102Aもリセ
ット状態に戻る。受信回路105よりm+1番目のクロ
ック信号パルスが出力されてから、d1+d2の時間が
経過すると、m+1番目のクロック信号パルスが検出遅
延回路列101Aに入力され、次のサイクルが開始され
る。
【0014】次に、この同期遅延回路の遅延時間につい
てより詳細に説明する。クロック201のm番クロック
信号パルスの立ち上がりエッジと受信回路105の出力
するクロック203のm番クロック信号パルス立ち上が
りエッジとの間の遅延は、d1である。クロック203
のm番クロック信号パルスの立ち上がりエッジからクロ
ック群202の先頭のクロックパルスが検出遅延回路列
101A内を進行し始めるまでの遅延時間は、d1+d
2である。受信回路105の出力するクロック203の
m番クロック信号パルスの立ち上がりエッジから検出遅
延回路列101Aを進行するクロック群202のm番目
のクロック信号パルス群がリセットされるまでの経過時
間はクロックの周期であるtCKである。したがって、
m番目のクロック信号パルスの先頭が検出遅延回路列1
01Aを進行する時間は、tCK−d1−d2である。
転写遅延回路列102Aをクロック信号のLパルスの立
ち上がりエッジが進行する遅延回路は、検出遅延回路1
01Aをクロック信号の立ち上がりエッジが進行した遅
延回路と等しい構成段数であるので、転写遅延回路列1
02Aをクロック信号のLパルスの立ち上がりエッジが
進行する時間は、検出遅延回路101Aをクロック信号
の立ち上がりエッジが進行する時間と等しく、tCK−
d1−d2である。転写遅延回路列102Aからm番ク
ロック信号パルスの立ち上がりエッジが出力されてか
ら、増幅回路106からm番クロック信号パルスが立ち
上がるまでの遅延は、増幅回路106を通過するのに要
する時間d2である。
【0015】以上から、クロック信号が 受信回路10
5、第1の遅延回路107、第2の遅延回路108、検
出遅延回路列101A、転写遅延回路列102A、増幅
回路106を通過するのに要した時間は、名目上2tC
Kになり、m番クロック信号パルスは、NAND回路F
NiとインバータFIiの遅延時間tdFおよびNAN
D回路RNiとインバータRIiの遅延時間tdRとを
無視すれば、クロック201のm+2番クロック信号パ
ルスと等しいタイミングで内部回路に出力される。
【0016】次に、本先行技術に係る同期遅延回路の外
部クロック信号(m+2番クロック信号パルス)と内部
クロック信号(m番クロック信号パルスの増幅回路10
6からの出力)との間の遅延時間差の外部クロック信号
サイクルの依存性について説明する。第一の同期遅延回
路100Aの外部クロック信号(m+2番クロック信号
パルス)と内部クロック信号(m番クロック信号パルス
の増幅回路106からの出力)との間の遅延時間差の外
部クロック信号サイクルの依存性について考えると、
「m番クロック信号パルスがj番目のインバータFIj
からj−k番目のインバータFIj−kにある期間」に
「m+1番クロック信号パルスが制御信号線109Aに
入力する」クロック信号サイクルのとき、m番クロック
信号パルスは、「転写遅延回路列102A内のNAND
回路RNj〜RNj−kに転送され、転写遅延回路列1
02A内を進行する」ので、転写遅延回路列102A内
のNAND回路RNj〜RNj−kに転送されるクロッ
ク信号サイクルは、m番クロック信号がNAND回路F
NjからNAND回路FNj+1まで進行する時間td
Fの幅がある。そして、m+1番クロック信号パルスが
制御信号線109に入力されたとき、j+1番目のイン
バータFIj+1が遷移状態にあるものとすると、NA
ND回路CNj+1の立ち下がり速度がNAND回路C
Nj〜NAND回路CNj−kのそれに比べて低くな
る。そのため、NAND回路CNj+1が遷移状態にあ
る状態でインバータFIj+1がリセットされる可能性
が生じ、NAND回路CNj+1の出力が反転しない可
能性が生じる。その結果、転写遅延回路列102を進行
するパルスの最後尾がNAND回路RNj+1またはR
Njとなって、クロック群204のm番クロック信号パ
ルスの立ち上がりタイミングにtdRの幅が生じる。以
上により、第一の同期遅延回路100Aの出力を増幅回
路106を介して出力した場合、図9(a)に示すよう
に、m番目のクロック信号パルスの増幅回路106出力
とm+2番目の外部クロック信号パルスとの間の遅延時
間差(いわゆるジッター)の外部クロック信号サイクル
依存は、検出遅延回路列101内のNAND回路FNj
からNAND回路FNj+1までの進行時間tdFの周
期を有し、NAND回路RNjからNAND回路RNj
+1までの進行時間tdRの約60〜70%の振幅を有
する正弦波状の特性を示す。
【0017】そこで、上述した先行技術では、同様な構
成の同期遅延回路を複数個(図6の例では2個)設け、
それぞれの出力信号を多重化回路により多重化して外部
クロック−内部クロック間の遅延時間差を縮小してい
る。以下、同期遅延回路の多重化について説明する。上
述したように、第一の同期遅延回路100Aまたは第二
の同期遅延回路100Bの出力を増幅回路106を介し
て直接出力した場合、m番目のクロック信号パルスの増
幅回路106出力とm+2番目の外部クロック信号パル
スとの間の遅延時間差は、正弦波状の外部クロック信号
サイクル依存性をそれぞれ示す。しかし、第一、第二の
同期遅延回路100A、100Bには、入力遅延回路1
01AA、出力遅延回路102AAおよび入力遅延回路
101BA、出力遅延回路102BAが備えられ、入力
遅延回路101AAと入力遅延回路101BAとの間の
遅延時間差はtdFの半分に、また出力遅延回路102
AAと出力遅延回路102BAとの聞の遅延時間差はt
dRの半分に設定されている。このため、第一の同期遅
延回路100Aと第二の同期遅延回路100Bとの各正
弦波状の外部クロック信号サイクル依存性は、図9
(b)に示すように、tdF/2ずれたタイミングを持
つ。これら各タイミングを持つ出力遅延回路102AA
および出力遅延回路102BAの出力を、多重化回路1
00Cにより多重化すると、図9(c)に示されるよう
に、分解能を1/2に向上させることができるととも
に、内部クロック信号出力と外部クロック信号パルスの
遅延時間の外部クロック信号サイクル依存性を半分以下
に縮小することができる。多重化回路100Cとして
は、図10に示されるような、PチャネルMOSトラン
ジスタ(以下、PMOSと記す)P1、P2の並列回路
と、NチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSと
記す)N1、N2の直列回路とを直列接続した回路や、
逆にPMOSの直列回路と、NMOSの並列回路とを直
列接続した回路等が考えられる。図10に示したこの多
重化回路は、完全な正弦波状の外部クロック依存を有す
る入力が2組入力した場合、相互の特性を完全にコンペ
ンセートし、外部クロック依存を完全に除去し得る。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、第一
の同期遅延回路100Aと第二の同期遅延回路100B
の出力クロックと外部クロック信号パルスとの間の遅延
時間差は正弦波状の外部クロック信号サイクル依存性を
示すが、図9(a)、(b)に示されるように、完全な
正弦波ではなく、対称性が崩れている。一方、図10に
示される多重化回路では、PMOSP1とPMOSP2
は同一サイズに形成されるのが一般的である。この図1
0に示される多重化回路に、図9(b)の外部クロック
信号サイクル特性を有する2つの信号を入力するとき、
その多重化信号は、例え2つの特性が半波長ずれていて
も多重化により相互の特性を完全にコンペンセートする
ことはできず、図9(c)に示されるように、対称性の
崩れに相当する位相誤差の外部クロックサイクル依存性
を有する。従って、多重化後のクロック信号の外部クロ
ックに対する遅延時間差の外部クロック信号サイクル依
存はtdR/5〜tdR/3程度より小さくすることは
できない。よって、本願発明の解決すべき課題は、出力
される内部クロックの外部クロックとの遅延時間差をよ
り小さくすることのできる多重化回路を提供できるよう
にすることである。
【0019】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明によれば、カスケード接続の複数段ゲート
にパルス信号を入力し各段ゲートごとに順次遅延して伝
搬させ、これら各段ゲートの出力を前記パルス信号に同
期して並列にそれぞれ転送又はラッチして並列出力し、
これら各並列出力に基づき前記パルス信号の入力直前の
パルス間隔に対応した遅延時間を持つ遅延信号をそれぞ
れ出力し且つ同等の遅延時間差を保ち順に出力する複数
の同期遅延回路からの前記各遅延信号を複数の入力端子
からそれぞれ入力し、それらの論理出力により多重化し
多重遅延信号として出力端子から出力する信号多重化回
路において、第1の電源と前記出力端子間に並列に接続
され、前記複数の入力端子にゲート端子それぞれ接続
された複数の第1導電型チャネルMOSトランジスタの
並列接続体と、第2の電源と前記出力端子間に直列に
続され前記複数の入力端子にゲート端子それぞれ
続された複数の第2導電型チャネルMOSトランジスタ
の直列接続体と、を有し、前記第1導電型チャネルMO
Sトランジスタの並列接続体には、前記第1の電源と前
記出力端子間に直列に接続され前記複数の入力端子に
ゲート端子それぞれ接続された複数の他のMOSトラ
ンジスタの直列接続体が1乃至複数個並列に接続され
ていることを特徴とする信号多重化回路が提供される。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態を示す回路図である。この回路では、第1入力端子I
N1にゲートが接続された第1のPMOSP1と第2入
力端子IN2にゲートが接続された第2のPMOSP2
との並列回路と、第1入力端子IN1にゲートが接続さ
れた第1のNMOSN1と第2入力端子IN2にゲート
が接続された第2のNMOSN2との第1のNMOSN
1を接地側とした直列回路とを直列に接続した図10に
示される先行技術に係る回路に対し、第1入力端子IN
1にゲートが接続された第3のPMOSP3と第2入力
端子IN2にゲートが接続された第4のPMOSP4と
の第4のPMOSP4を電源側とした直列回路が、第1
のPMOSP1と第2のPMOSP2の並列回路に並列
に接続される。この回路は、Lパルスを多重化する際に
用いられる。図1に示された回路に対し、次の変更を加
えることができる。 第1のNMOSN1と第2のNMOSN2との直列
回路に、第2入力端子IN2にゲートが接続された第3
のNMOSと第1入力端子IN1にゲートが接続された
第4のNMOSとの第3のNMOSをGND側とした直
列回路を、並列に接続する。 第3のPMOSP3と第4のPMOSP4との直列
回路に、第2入力端子IN2にゲートが接続された第5
のPMOSと第1入力端子IN1にゲートが接続された
第6のPMOSとの第6のPMOSを電源側とする直列
回路を、並列に接続する。 図1の回路の第3のPMOSP3と第4のPMOS
P、または、上記のように変更された回路の第3のP
MOS〜第6のPMOSの中の一部のPMOSをNMO
Sに置き換える(但し、同一直列回路内の全てのPMO
SをNMOSに置き換える場合を除く)。 より多くの入力信号を多重化できるようにするため
に、第1のPMOSP1および第2のPMOSP2と並
列に必要な個数のPMOSを接続すると共に、新たに追
加されたPMOSとゲートが共通の入力端子に接続され
たNMOSを第1、第2のNMOSN1、N2と直列に
接続する。 第1のPMOSP1と第2のPMOSP2とのそれ
ぞれに、それぞれのトランジスタに流れる電流を調整す
るためのインピーダンス素子を直列に接続する。
【0021】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
回路図である。この回路では、第1入力端子IN1にゲ
ートが接続された第1のNMOSN1と第2入力端子I
N2にゲートが接続された第2のNMOSN2との並列
回路と、第1入力端子IN1にゲートが接続された第1
のPMOSP1と第2入力端子IN2にゲートが接続さ
れた第2のPMOSP2との直列回路とを直列に接続し
た回路に対し、第1入力端子IN1にゲートが接続され
た第3のNMOSN3と第2入力端子IN2にゲートが
接続された第4のNMOSN4との直列回路が、第1の
NMOSN1と第2のNMOSN2の並列回路に並列に
接続される。この回路は、Hパルスを多重化する際に用
いられる。図2に示した回路に対しても、図1の回路に
対して加えられた上記〜の変更と同様の変更を、導
電型を反転して加えることができる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 [第1の実施例]図3は、本発明の第1の実施例を示す
回路図である。本実施例の回路では、接地端子と出力端
子OUT間に、NMOSN1とNMOSN2との直列回
路と、NMOSN3とNMOSN4との直列回路とが、
入力順による特性差が生じないよう、入力信号の順序を
入れ替えて接続してある。すなわち、第1入力端子IN
1にN1、N4のゲートが接続され、第2入力端子IN
2にN2、N3のゲートが接続されている。また、出力
端子OUTと電源端子間に、第1入力端子IN1にゲー
トが接続されたPMOSP1と、第2入力端子IN2に
ゲートが接続されたPMOSP2と、第1入力端子IN
1にゲートが接続されたPMOSP3と第2入力端子I
N2にゲートが接続されたPMOSP4との直列回路
と、第2入力端子IN2にゲートが接続されたPMOS
P5と第1入力端子IN1にゲートが接続されたPMO
SP6との直列回路と、が並列に接続されている。
【0023】この第1の実施例の回路は、Lレベルパル
スの多重化に用いられる。よって、第1入力端子IN
1、第2入力端子IN2の双方にHレベルの信号が加え
られている状態から、まず一方がLレベルに変化し、引
き続き残りの一方がLレベルに変化するときの動作が重
要になる。IN1、IN2の双方がHレベルであると
き、出力ノードは放電状態にある。ここで、例えばIN
1が先にLレベルになった場合、まずNMOSN1とN
4がオフし、PMOSP1、P3、P6が導通状態にな
るが、P3、P6には、非導通のP4、P5がそれぞれ
直列に接続されているため電流は流れず、P1を介して
流れるI1のみによって出力ノードの充電が行われる。
引き続きIN2がLレベルになりP2とP4、P5が導
通状態になると、P2〜P6を介して、I2、I3、I
4が一斉に流れる。ここで、出力ノードをしきい値電圧
にまで高めるに要する電荷量をQとし、IN1とIN2
の入力タイミングの差をtdとすると、IN1入力か
ら、出力ノードがしきい値電圧にまで充電される時間
(遅延時間)Tは、 T=td+(Q−I1・td)/(I1+I2+I3+I4) (1) となる。ここで、PMOSトランジスタP1、P2、P
3、P6、P4、P5をそれぞれ、等しいサイズで設計
しておくことにより、I1とI2とI3+I4とは、そ
れぞれ等しい電流値になる。したがって、この場合
(1)式は、 T=td+(Q−I1・td)/3I1=2/3td+Q/3I1 (2) となる。(2)式より分かるように、遅延時間Tは入力
時間差tdに比例しているが、この比例定数はPMOS
のサイズ比により決定され、かつ、信号の入力順によら
ずに一定となる。そして、この多重化回路を図6に示し
た同期遅延回路の多重化に用いるとき、この比例定数を
適切に設定することにより、図9(b)に示される各内
部クロックの外部クロックとの遅延時間差特性の正弦波
からのずれを吸収して、図9(d)に示すような、外部
クロックに対する遅延時間の外部クロック信号サイクル
依存のほとんどない多重化信号を得ることができる。
【0024】[第2の実施例]図4は、本発明の第2の
実施例を示す回路図である。本実施例の回路は、先の第
1の実施例の回路と類似しているが、図3の回路と相違
する点は、図1のPMOSP3、P5の代えてNMOS
N5、N6が接続されている。また、PMOSP1、P
2に直列に常時ON状態にあるNMOSN7、N8が接
続されている。
【0025】この第2の実施例の回路も、Lレベルパル
スの多重化に用いられる。したがって、第1入力端子I
N1、第2入力端子IN2の双方がHレベルにある状態
から、一方が先にLレベルに変化し引き続き残りの一方
がLレベルに変化するときの動作が重要になる。ここ
で、例えばIN1が先にLレベルに変化した場合、まず
NMOSN1、N4が非導通状態となると共に、PMO
SP1およびP6が導通状態になり、N5が非導通とな
る。よって、P1を介してI1、P6、N6を介してI
4が流れ、出力ノードを充電する。引き続きIN2がL
レベルに変化すると、PMOSP2とP4が導通状態、
NMOSN6が非導通状態になり、I4が遮断され、I
1に加えI2が流れる。ここで、出力ノードをしきい値
電圧にまで高めるに要する電荷量をQとし、IN1とI
N2の入力タイミングの差をtdとすると、IN1入力
から、出力ノードをしきい値電圧にまで充電するに要す
る時間Tは、 T=td+(Q−(I1+I4)・td)/(I1+I2) (3) となる。ここで、PMOSP1、P2に対しPMOSP
6、P4を1/2のサイズに設計し、NMOSN7、N
8に対しN5、N6を1/2のサイズに設計しておくこ
とにより、I1とI2に対しI3、I4はそれぞれ1/
2倍の電流値になる。したがって、この場合(3)式
は、 T=td+(Q−3I1・td/2)/2I1 =1/4td+Q/2I1 (4) となる。すなわち、遅延時間Tは入力時間差tdに比例
しているが、この比例定数はPMOSのサイズ比により
決定され、かつ、信号の入力順によらずに一定とするこ
とができる。本実施例では、比例定数を1/2より小さ
くすることが必要な回路に適用することができ、1/2
より大きくすることが必要な回路に用いられる第1の実
施例の回路と状況に応じて使い分けることができる。
【0026】[第3の実施例]図5は、本発明の第3の
実施例を示す回路図である。本実施例は、4つの入力信
号を多重化するための回路であって、例えば図6の同期
遅延回路に対し、さらに第三、第四の同期遅延回路を追
加し場合に得られる4つの出力信号を入力信号として取
り入れて多重化できるようにするための回路である。こ
の実施例の回路は、2つの第1の実施例の回路と同様の
多重化回路を並列に配置し、それぞれの多重化回路によ
って得られる出力信号をさらに第1の実施例の回路と同
様の構成を有する多重化回路によって多重化するもので
あって、図3の回路と同等の機能を果たすトランジスタ
には下1桁が共通する符号が付せられている。本実施例
の回路においては、第1、第2入力端子N1、N2にそ
れぞれ第1、第2の信号を、また、第3、第4入力端子
N3、N4にそれぞれ第3、第4の信号を入力してそれ
ぞれ多重化し、それぞれの多重化回路により得られた出
力信号を次段の多重化回路により多重化する。この多重
化方式によれば、第1、第2の実施例に比較してさらに
外部クロックに対する位相ずれの少ないクロックパルス
を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、入力の順序に関係な
く、入力時間差に対し、適切な比例定数をもって出力タ
イミングを調整することが可能な多重化回路を提供する
ことができる。したがって、本発明による多重化回路
を、外部クロックより得られるタイミングの異なる同期
遅延出力信号を多重化する用途に用いることにより、外
部クロックに対する位相誤差の少ないクロック信号を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための回
路図。
【図2】本発明の第2の実施の形態を説明するための回
路図。
【図3】本発明の第1の実施例を説明するための回路
図。
【図4】本発明の第2の実施例を説明するための回路
図。
【図5】本発明の第3の実施例を説明するための回路
図。
【図6】本発明の先行技術を説明するためのブロック
図。
【図7】図6に示す回路の部分詳細回路図。
【図8】図6に示す回路の動作を説明するための各部の
パルス波形図。
【図9】外部クロックの周期と、外部クロックと内部ク
ロックの遅延時間差との関係を示すグラフ。
【図10】図6の回路に用いられる多重化回路の例を示
す回路図。
【符号の説明】
N1〜N8、N11〜N14、N21〜N24、N31
〜N34 NチャネルMOSトランジスタ(NMOS) P1〜P6、P11〜P16、P21〜P26、P31
〜P36 PチャネルMOSトランジスタ(PMOS) I1、I2、I3、I4 電流 VCC 電源端子 GND 接地端子 IN1〜IN4 第1〜第4入力端子 OUT 出力端子 100A 第一の同期遅延回路 100B 第二の同期遅延回路 100C 多重化回路 101A、101B 検出遅延回路列 101AA、101BA 入力遅延回路 102A、102B 転写遅延回路列 102AA、102BA 出力遅延回路 103A、103B 制御回路 104A、104B 負荷調整素子 105 受信回路 106 増幅回路 107、108 第1、第2の遅延回路 109A、109B 制御信号線 110 接地線 111 電源線 FN1〜FNn+2、CN1〜CNn+1、RN1〜F
Nn+1、GN1〜GNn+1 NAND回路 FI1〜FIn+1、RI1〜RIn+1 インバータ d1 受信回路105、第1の遅延回路107の遅延時
間 d2 増幅回路106、第2の遅延回路108の遅延時
間 tCK クロックの周期

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カスケード接続の複数段ゲートにパルス信
    号を入力し各段ゲートごとに順次遅延して伝搬させ、こ
    れら各段ゲートの出力を前記パルス信号に同期して並列
    にそれぞれ転送又はラッチして並列出力し、これら各並
    列出力に基づき前記パルス信号の入力直前のパルス間隔
    に対応した遅延時間を持つ遅延信号をそれぞれ出力し且
    つ同等の遅延時間差を保ち順に出力する複数の同期遅延
    回路からの前記各遅延信号を複数の入力端子からそれぞ
    れ入力し、それらの論理出力により多重化し多重遅延信
    号として出力端子から出力する信号多重化回路におい
    て、 第1の電源と前記出力端子間に並列に接続され、前記複
    数の入力端子にゲート端子それぞれ接続された複数の
    第1導電型チャネルMOSトランジスタの並列接続体
    と、 第2の電源と前記出力端子間に直列に接続され前記
    数の入力端子にゲート端子それぞれ接続された複数の
    第2導電型チャネルMOSトランジスタの直列接続体
    と、を有し、 前記第1導電型チャネルMOSトランジスタの並列接続
    体には、前記第1の電源と前記出力端子間に直列に接続
    され前記複数の入力端子にゲート端子それぞれ接続
    された複数の他のMOSトランジスタの直列接続体が
    1乃至複数個並列に接続されていることを特徴とする信
    号多重化回路。
  2. 【請求項2】前記複数の他のMOSトランジスタの直列
    接続体のそれぞれは、ゲート端子が接続された前記入力
    端子の順序に関連して直列接続体でのトランジスタの接
    続順序が互いに異なっていることを特徴とする請求項1
    記載の信号多重化回路。
  3. 【請求項3】前記第2導電型チャネルMOSトランジス
    タの直列接続体には、前記第2の電源と前記出力端子間
    に直列に接続され、前記複数の入力端子にゲート端子が
    それぞれ接続された複数の他の第2導電型チャネルMO
    Sトランジスタの直列接続体が、並列に接続されてお
    り、 前記複数の他の第2導電型チャネルMOSトランジスタ
    の直列接続体は、前記第2導電型チャネルMOSトラン
    ジスタの該直列接続体とはゲート端子が接続された入
    力端子の順序に関連して直列接続体でのトランジスタの
    接続順序が互いに異なっていることを特徴とする請求
    項1記載の信号多重化回路。
  4. 【請求項4】 前記第1導電型チャネルMOSトランジ
    スタの並列接続体における各第1導電型チャネルMOS
    トランジスタには、該トランジスタを流れる電流を調整
    するためのインピーダンス素子が直列に接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の信号多重化回路。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の信号多重化回路が複数個
    並列に配置され、それぞれの信号多重化回路の出力端子
    が他の請求項1記載の信号多重化回路の入力端子に接続
    されていることを特徴とする重層構造の信号多重化回
    路。
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