JP3416652B2 - 自動較正機能を有するタイミング発生装置 - Google Patents

自動較正機能を有するタイミング発生装置

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一 士 曾
朝 琴 蘇
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駿 民 楊
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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、タイミング発生装
置、特に自動較正機能を有するタイミング発生装置に係
る。
【0002】
【従来の技術】タイミング発生装置は、一般的にIC自
動試験装置(ATE)にタイミングパルス信号を供給す
るために使用され、IC ATEのモジュールはタイミ
ングパルス信号に応じて動作する。IC ATEは様々
なIC製品を試験する必要があるので、タイミング発生
装置は広範なIC製品に適合するよう正確なタイミング
パルスを供給しなければならない。最近では、CMOS
部品がIC ATEに使用される。しかし、温度の変化
により、CMOS部品は補償回路又は較正回路が必要と
なるタイミング変動を経験する。
【0003】図1に、マスタータイミングモジュール1
0と、マスタータイミングモジュール10にそれぞれ電
気的に接続された複数のスレーブタイミングモジュール
11を含む従来のタイミング発生装置を示す。マスター
タイミングモジュール10は外部の基準クロックを受信
し、複数の粗いタイミングパルス信号を発生させる。ス
レーブタイミングモジュール11は粗いタイミングパル
ス信号をそれぞれ受信し、選択された粗いタイミングパ
ルス信号に応じて細かいタイミングパルス信号を発生さ
せるよう動作可能である。例えば、粗いタイミングパル
ス信号は、1.0ns、2.0ns、3.0ns、
...のように異なる時間的な長さを有する。スレー
ブタイミングモジュールは例えば0.05ns、0.1
0ns、0.15nsのように異なる時間調節を有する
複数のタイミングパルス信号を発生させることが可能で
ある。従来のタイミング発生装置が6.12nsの長さ
のタイミングパルス信号を発生させる必要がある場合、
6.0nsの長さを有する粗いタイミングパルス信号
が、0.12nsの位相遅延を発生させるスレーブタイ
ミングモジュール11のうちの1つのモジュールにより
選択される。
【0004】図2に、従来のタイミング発生装置の実施
例を示す。マスタータイミングモジュール10は、閉ル
ープ系である位相ロックリング発振器である。スレーブ
タイミングモジュール11は、開ループ系であるプログ
ラム可能な遅延ユニットにより構成され、又モジュール
11は細かいタイミングパルス信号の精度を維持するこ
とができない。
【0005】図3に、従来のタイミング発生装置の別の
実施例を示す。図2とは異なり、図3ではスレーブタイ
ミングモジュール11’は、位相選択マルチプレクサ1
11を介して粗いタイミングパルス信号から細かいタイ
ミングパルス信号を発生させる位相ロック遅延ラインと
して実行される。スレーブタイミングモジュール11’
から細かいタイミングパルス信号が得られる一方で、位
相選択マルチプレクサ111及び駆動装置は、位相ロッ
ク遅延ラインの位相ロックループの外側であることに留
意する。従って、細かいタイミングパルス信号の精度は
ソリッドステートの装置の高い温度係数により影響を受
け、異なる温度において細かいタイミングパルス信号の
精度を維持するには温度補償機構が必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、比
較的高い精度を有し、比較的低費用で生産することが可
能な自動較正機能を有するタイミング発生装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のタイミング発生
装置は、マスタータイミングモジュールと、スレーブタ
イミングモジュールと、較正モジュールを含む。
【0008】マスタータイミングモジュールは、外部の
基準クロックを受信し、そこから粗いタイミングパルス
信号を発生させるよう適応される。
【0009】スレーブタイミングモジュールはマスター
タイミングモジュールから粗いタイミングパルス信号を
受信するようマスタータイミングモジュールに電気的に
接続され、粗いタイミングパルス信号から細かいタイミ
ングパルス信号を発生させることが可能である。
【0010】較正モジュールは、マスタータイミングモ
ジュールとスレーブタイミングモジュールに電気的に接
続される。較正モジュールは粗いタイミングパルス信号
と細かいタイミングパルス信号を受信し、粗いタイミン
グパルス信号と細かいタイミングパルス信号の間の位相
差値を決定し、上述の位相差値と所定の位相差値の間の
差に対応する位相補償信号を発生させる。
【0011】スレーブタイミングモジュールは、較正モ
ジュールからの位相補償信号を受信し、位相補償信号に
対応する遅延電圧信号を発生させる遅延制御ユニット
と、粗いタイミングパルス信号と遅延電圧信号を受信
し、遅延電圧信号に対応する位相遅延を粗いタイミング
パルス信号に導入し細かいタイミングパルス信号を発生
させる電圧制御された遅延ユニットを含む。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴及び利点を、添
付図面を参照し、実施例の詳細な説明によって明らかに
する。
【0013】図4を参照する。図4に、マスタータイミ
ングモジュール20と、複数のスレーブタイミングモジ
ュール211、212、 ...、2Nと、較正モジュ
ール22を含む本発明の実施例であるタイミング発生装
置を示す。
【0014】マスタータイミングモジュール20は、外
部の基準クロックを受信するよう適応され、そこから従
来の方法で複数の粗いタイミングパルス信号を発生させ
る。
【0015】各スレーブタイミングモジュール211、
212、 ...、2Nは、マスタータイミングモジュ
ールから粗いタイミングパルス信号を受信するようマス
タータイミングモジュール20に電気的に接続され、選
択された粗いタイミングパルス信号から細かいパルス信
号を発生させることが可能である。
【0016】較正モジュール22は、マスターモジュー
ル20と各スレーブタイミングモジュール211、21
2、 ...、2Nに電気的に接続される。較正モジュ
ール22は粗いタイミングパルス信号と細かいタイミン
グパルス信号を受信し、選択された粗いタイミングパル
ス信号とそれに対応する細かいタイミングパルス信号の
間の位相差値を決定し、上述の位相差値と所定の位相差
値の間の差に対応する位相補償信号を発生させる。
【0017】図5を参照する。スレーブタイミングモジ
ュール211は、遅延制御ユニット6と、遅延制御ユニ
ット6と更にマルチプレクサ71を介してマスタータイ
ミングモジュール20とに電気的に接続された電圧制御
された遅延ユニット7を含む。較正モジュール22は、
各スレーブタイミングモジュール211、21
2、...、2Nの電圧制御された遅延ユニット7及び
マスタータイミングモジュール20に電気的に接続され
た位相検出ユニット3と、位相検出ユニット3に電気的
に接続された位相測定ユニット4と、位相測定ユニット
4と更にデマルチプレクサ23を介してスレーブタイミ
ングモジュール211の遅延制御ユニット6とに電気的
に接続された位相補償ユニット5を含む。
【0018】図6に示されるように、本実施例では、位
相検出ユニット3は、マスタータイミングモジュール2
0から粗いタイミングパルス信号を受信し、選択された
粗いタイミングパルス信号(TMcoa)(図7Aを参
照)を出力するよう動作する第1のマルチプレクサ32
と、スレーブタイミングモジュール211、21
2、...、2Nから細かいタイミングパルス信号を受
信し、スレーブタイミングモジュール211から細かい
タイミングパルス信号(TMfin)(図7Bを参照)
を出力するよう動作する第2のマルチプレクサ33と、
選択された粗いタイミングパルス信号(TMcoa)を
受信するよう第1のマルチプレクサ32に電気的に接続
された第1の入力34と、細かいタイミングパルス信号
(TMfin)を受信するよう第2のマルチプレクサ3
3に電気的に接続された第2の入力端35を有する排他
的ORゲート31を含む。ゲート31は、図7Cに示さ
れるように、選択された粗いタイミングパルス信号(T
coa)と細かいタイミングパルス信号(T
fin)が異なる論理状態にある場合に、ゲート31
の位相差パルス出力36にて位相差パルスを発生させ
る。
【0019】図8に示されるように、本実施例では、位
相測定ユニット4は、排他的ORゲート31の位相差パ
ルス出力36に電気的に接続され、位相差パルスを受信
する位相差パルス入力43と、周波数(F)の計数クロ
ックを受信する入力42を有するデジタル計数器41を
含む。位相差パルスの期間(T)のデューティサイクル
(Dτ)において、デジタル計数器41は、選択された
粗いタイミングパルス信号(TMcoa)と細かいタイ
ミングパルス信号(TMfin)の間の位相差値を決定
し出力する。位相差値は、DτFと等しい。図9A
は、ゲート31からの位相差パルスを示す。図9Bは第
1の係数クロックを示し、図9Cは第2の計数クロック
を示し、第1の計数クロックは第2の計数クロックより
大きい周波数を有する。第2の計数クロックの代わりに
第1の計数クロックを使用すると、より正確な位相測定
が得られる。
【0020】図10に示されるように、本実施例では、
位相補償ユニット5は、所定の位相差値を記憶するレジ
スタ51と、レジスタ51とデジタル計数器41に電気
的に接続された減算器50を有する。減算器50はデジ
タル計数器41から位相差値を、レジスタ51から所定
の位相差値を受信し、出力53においてデジタル形式で
位相補償信号を発生させる。
【0021】図11に示されるように、本実施例では、
遅延制御ユニット6は、電荷ポンプ回路6とコンデンサ
(C)を含む。電荷ポンプ回路60は、デマルチプレク
サ23を介し位相補償ユニット5の減算器50から位相
補償信号を受信する入力62と出力63を有する。コン
デンサ(C)は電荷ポンプ回路60の出力63に亘って
接続される。遅延制御ユニット6はコンデンサ(C)を
亘って得られ、デジタル位相補償信号に対応するアナロ
グの遅延電圧信号を発生させる。
【0022】図12に示されるように、本実施例では、
電圧制御された遅延ユニット7は、遅延電圧信号を受信
するよう電荷ポンプ回路60の出力63に電気的に接続
され、マルチプレクサ71を介しマスタータイミングモ
ジュール20から選択された粗いタイミングパルス信号
を受信し、出力701を有する電圧制御された可変利得
バッファ(VCB)70と、電圧制御された可変利得バ
ッファ70の出力701に亘って接続されたコンデンサ
(C)と、電圧制御された可変利得バッファ70の出
力701に電気的に接続され、出力74を有する固定利
得出力バッファ(BUF)を含む。電圧制御された遅延
ユニット7は遅延電圧信号に対応する位相遅延を、選択
された粗いタイミングパルス信号(TMcoa)に導入
し、出力74から得られる細かいタイミングパルス信号
を発生させる。
【0023】以下に本発明の発明の幾つかの利点を示
す。
【0024】1.本発明のタイミング発生装置は閉ルー
プ系であり、細かいタイミングパルス信号の位相がスレ
ーブタイミングモジュールの出力74から検出されるの
で、細かいタイミングパルス信号の精度が補償される。
【0025】2.本発明の較正モジュール22は、自動
較正を含み、粗いタイミングパルス信号(TMcoa
と細かいタイミングパルス信号(TMfin)の間の位
相角の直接的な測定を使用するので、追加の較正処理を
必要としない。
【0026】3.デジタル計数器41を使用するので、
アナログ信号からデジタル信号への変換が必要でなく、
従って比較的高い精度と比較的低費用であることが得ら
れる。
【0027】4.位相差値は統計的な値であるので、較
正モジュール22は、高い精度又は高速応答の系の要件
を満たすよう柔軟に調整され得る。
【0028】本発明は、最も実際的と考えられる実施例
に関連して説明されたが、本発明は開示された実施例に
制限されるものではなく、本発明の広い解釈の目的及び
範囲内に含まれる様々な配置を含み、従って変形及び同
等の配置を含むものと理解する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のタイミング発生装置を示す回路ブロック
図である。
【図2】従来のタイミング発生装置の実施例を示す電気
回路図である。
【図3】従来のタイミング発生装置の別の実施例を示す
電気回路図である。
【図4】本発明のタイミング発生装置の実施例を示す回
路ブロック図である。
【図5】上記実施例のスレーブタイミングモジュールと
較正モジュールを示す回路ブロック図である。
【図6】較正モジュールの位相検出ユニットを示す電気
回路図である。
【図7A】粗いタイミングパルス信号を示すタイミング
チャートである。
【図7B】細かいタイミングパルス信号を示すタイミン
グチャートである。
【図7C】位相差パルスを示すタイミングチャートであ
る。
【図8】較正モジュールの位相測定ユニットを示す電気
回路図である。
【図9A】位相差パルスを示すタイミングチャートであ
る。
【図9B】第1の計数クロックを示すタイミングチャー
トである。
【図9C】第2の計数クロックを示すタイミングチャー
トである。
【図10】較正モジュールの位相補償ユニットを示す電
気回路図である。
【図11】スレーブタイミングモジュールの遅延制御ユ
ニットを示す電気回路図である。
【図12】スレーブタイミングモジュールの電圧制御さ
れた遅延ユニットを示す電気回路図である。
【符号の説明】
10、20 マスタータイミングモジュール 11、11’、211、212、...、2N スレー
ブタイミングモジュール 111 位相選択マルチプレクサ 22 較正モジュール 23 デマルチプレクサ 3 位相検出ユニット 31 ORゲート 32 第1のマルチプレクサ 33 第2のマルチプレクサ 34、35 入力 36 出力 4 位相測定ユニット 41 デジタル計数器 42 入力 43 位相差パルス入力 5 位相補償ユニット 50 減算器 51 レジスタ 53 出力 6 遅延制御ユニット 60 電荷ポンプ回路 62 入力 63 出力 7 電圧制御された遅延ユニット 70 電圧制御された可変利得バッファ 701 出力 71 マルチプレクサ 74 出力 TMcoa 粗いタイミングパルス信号 TMfin 細かいタイミングパルス信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楊 駿 民 台湾高雄市小港区小港里267号 (56)参考文献 特開 平10−93406(JP,A) 特開 平11−346145(JP,A) 特開 平5−10993(JP,A) 特開 昭59−142625(JP,A) 特開2000−122750(JP,A) 特開2000−77990(JP,A) 特開2000−196444(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 7/02 G01R 31/28 G01R 31/3183 H03L 7/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部基準クロックを受信し、上記外部
    準クロックから粗いタイミングパルス信号(T
    coa)を発生るよう適応されたマスタータイミン
    グモジュール(20)と、 上記マスタータイミングモジュール(20)から上記
    いタイミングパルス信号(TMcoa)を受信するよう
    上記マスタータイミングモジュールに電気的に接続さ
    れ、上記粗いタイミングパルス信号(TMcoa)から
    細かいタイミングパルス信号(TMfin)を発生
    よう動作可能なスレーブタイミングモジュール(21
    1)と、 上記マスタータイミングモジュール(20)と上記スレ
    ーブタイミングモジュール(211)とに電気的に接続
    され、上記粗いタイミングパルス信号(TMcoa)と
    上記細かいタイミングパルス信号(TMfin)とを受
    信し、上記粗いタイミングパルス信号(TMcoa)と
    上記細かいタイミングパルス信号(TMfin)との間
    の位相差値を決定し、上記位相差値と所定の位相差値と
    の差に対応する位相補償信号を発生る較正モジュール
    (22)とを含み、 上記スレーブタイミングモジュール(211)は、 上記較正モジュール(22)から上記位相補償信号を受
    信し、上記位相補償信号に対応する遅延電圧信号を発生
    る遅延制御ユニット(6)と、 上記粗いタイミングパルス信号(TMcoa)と上記遅
    延電圧信号とを受信し、上記細かいタイミングパルス信
    号(TMfin)を発生るよう上記遅延電圧信号に対
    応する位相遅延を上記粗いタイミングパルス信号(TM
    coa)に導入する電圧制御された遅延ユニット(7)
    とを含むことを特徴とするタイミング発生装置。
  2. 【請求項2】 上記較正モジュール(22)は、 上記粗いタイミングパルス信号(TMcoa)と上記細
    かいタイミングパルス信号(TMfin)とが異なる論
    理状態にある場合に、位相差パルスを発生る位相検出
    ユニット(3)と、 上記位相検出ユニット(3)に電気的に接続され、上記
    位相差パルスの幅に対応する位相差値を発生る位相測
    定ユニット(4)とを含むことを更なる特徴とする請求
    項1記載のタイミング発生装置。
  3. 【請求項3】 上記位相検出ユニット(3)は、排他的
    ORゲート(31)を含むことを更なる特徴とする請求
    項2記載のタイミング発生装置。
  4. 【請求項4】 上記位相測定ユニット(4)は、デジタ
    ル計数器(41)を含むことを更なる特徴とする請求項
    2記載のタイミング発生装置。
  5. 【請求項5】 上記較正モジュール(22)は、位相補
    償ユニット(5)を更に含み、 上記位相補償ユニット(5)は、上記所定の位相差値を
    記憶するレジスタ(51)と、上記レジスタ(51)と
    上記位相測定ユニット(4)とに電気的に接続され、上
    記位相測定ユニット(4)から上記位相差値を、上記レ
    ジスタ(51)から上記所定の位相差値を受信する減算
    器(50)とを有し、上記位相補償信号を発生すること
    更なる特徴とする請求項4記載のタイミング発生装
    置。
  6. 【請求項6】 上記遅延制御ユニット(6)は、 上記位相補償ユニット(5)から上記位相補償信号を受
    信する入力(62)と、出力(63)とを有する電荷ポ
    ンプ回路(60)と、 上記電荷ポンプ回路(60)の上記出力(63)に亘っ
    て接続され、上記遅延電圧信号が得られるコンデンサ
    (C)とを含むことを更なる特徴とする請求項1記載の
    タイミング発生装置。
  7. 【請求項7】 上記電圧制御された遅延ユニット(7)
    は、 上記遅延電圧信号と上記粗いタイミングパルス信号(T
    coa)とを受信し、出力(701)を有する電圧制
    御された可変遅延バッファ(70)と、 上記電圧制御された可変遅延バッファ(70)の出力
    (701)に亘って接続されたコンデンサ(C)と、 上記電圧制御された可変遅延バッファ(70)の上記出
    力(701)に電気的に接続され、上記細かいタイミン
    グパルス信号(TMfin)が得られる出力(74)を
    有する固定遅延出力バッファ(72)とを含むことを更
    なる特徴とする請求項1記載のタイミング発生装置。
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