JP3526208B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3526208B2
JP3526208B2 JP09738398A JP9738398A JP3526208B2 JP 3526208 B2 JP3526208 B2 JP 3526208B2 JP 09738398 A JP09738398 A JP 09738398A JP 9738398 A JP9738398 A JP 9738398A JP 3526208 B2 JP3526208 B2 JP 3526208B2
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semiconductor device
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康郎 松崎
孝章 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置に
関し、詳しくはタイミング安定化回路を内蔵した半導体
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】SDRAM(Synchronous Dynamic Rand
om Access Memory)等の同期信号に同期して動作する半
導体装置においては、動作速度をより高速化するため
に、同期信号に対するデータのアクセス・ホールドタイ
ムを安定化する技術が必要となる。この要求に応えるた
めに、DLL(Delay Locked Loop )回路等のタイミン
グ安定化回路を内蔵することで、データ入出力に用いる
内部クロック信号のタイミングを安定化することが行わ
れる。
【0003】図10は、DLL回路を用いてデータ出力
タイミングを調整する回路の構成図である。図10の回
路は、入力回路501、可変遅延回路502、出力回路
503、位相比較回路504、遅延制御回路505、ダ
ミー可変遅延回路506、ダミー出力回路507、及び
ダミー入力回路508を含む。
【0004】入力回路501に入力されたクロック信号
CLKは、参照基準電圧と比較されて、クロック信号c
−clkとして入力回路501から出力される。クロッ
ク信号c−clkは、可変遅延回路502によって適当
な遅延量だけ遅延されて、出力回路503に入力され
る。出力回路503では、供給された内部クロック信号
を同期信号として用いて、出力すべきデータDATAを
ラッチする。ラッチされたデータDATAは、出力回路
503から半導体装置の外部にデータDQとして供給さ
れる。
【0005】クロック信号CLK入力から出力回路50
3までの経路には、回路固有の遅延が発生するため、出
力回路503から外部に出力されるデータDQは、入力
クロック信号CLKとはタイミングのずれたものとな
る。この出力回路503から外部に出力されるデータD
Qを、外部から入力されるクロック信号CLKと所定の
タイミング関係に合わせるために、主に位相比較回路5
04、遅延制御回路505、及びダミー可変遅延回路5
06からなるDLL回路が用いられる。
【0006】クロック信号c−clkはまた更に、ダミ
ー可変遅延回路506に供給される。ダミー可変遅延回
路506は、可変遅延回路502と同一の遅延量だけ、
クロック信号c−clkを遅延するように制御される。
ダミー可変遅延回路506から出力される遅延されたク
ロック信号は、出力回路503を模擬するダミー出力回
路507に供給される。ダミー出力回路507から出力
されるクロック信号は、入力回路501と同一の遅延特
性を有するダミー入力回路508を介して、ダミークロ
ック信号d−i−clkとして、位相比較回路504に
入力される。
【0007】位相比較回路504は、クロック信号c−
clkとダミークロック信号d−i−clkとを位相に
関して比較する。両クロック信号が同一の位相となるよ
うに、位相比較回路504は、遅延制御回路505を介
してダミー可変遅延回路506の遅延量を制御する。こ
れによって、ダミー出力回路507から出力されるクロ
ック信号が、入力クロック信号CLKと所定のタイミン
グ関係になるように制御される。
【0008】可変遅延回路502及び出力回路503の
総遅延量は、ダミー可変遅延回路506及びダミー出力
回路507の総遅延量と同一である。従って、ダミー出
力回路507から出力されるクロック信号が、入力クロ
ック信号CLKと所定のタイミング関係にある場合、出
力回路503から外部に出力されるデータDQは、入力
クロック信号CLKとこの所定のタイミング関係にある
ことになる。
【0009】このとき電源電圧の変動や温度変動等によ
り、入力回路501、可変遅延回路502、及び出力回
路503の特性が変化しても、ダミー入力回路508、
ダミー可変遅延回路506、及びダミー出力回路507
の特性も同様に変化する。従って、出力回路503から
外部に出力されるデータDQは、電源電圧変動や温度変
動等に関わらず、常に入力クロック信号CLKと所定の
タイミング関係になるように制御される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】可変遅延回路502及
びダミー可変遅延回路506は各々、複数の遅延素子が
直列に接続された遅延素子列からなる。この遅延素子列
の最前段の遅延素子から信号を入力して、最終段の遅延
素子から信号を出力すれば、最前段から最終段までの遅
延素子数に応じた信号遅延を導入することが出来る。ま
たn段目の遅延素子から信号を入力して、最終段の遅延
素子から信号を出力すれば、n段から最終段までの遅延
素子数に応じた信号遅延を導入することが出来る。この
ように遅延素子列の何段目から信号を入力するかを制御
することで、出力される信号の遅延量を調整することが
出来る。例えば、信号入力位置を最終段方向に1段シフ
トさせた場合には、出力信号の遅延量を、遅延素子一段
分の遅延量だけ増加させることになる。
【0011】クロック信号c−clkとダミークロック
信号d−i−clkとの位相差を例えば360度になる
ように調整する場合には、可変遅延回路502及びダミ
ー可変遅延回路506の遅延量を、360度の位相差が
達成されるまで(即ちDLL回路がロックオンするま
で)一段ずつ順次シフトしていく。通常のアクティブ状
態では、電源電圧の変化や周囲温度の変化によるクロッ
ク周期の変動は小さい。従って、このように遅延量を一
段ずつ順次シフトしていっても、充分にクロック周期の
変動に対応することが出来る。
【0012】しかしながら電源投入時には、可変遅延回
路の遅延量を一旦初期状態にリセットしてから、クロッ
ク信号の位相調整が行われる。従ってこの場合には、一
段ずつ遅延量をシフトしたのでは、DLL回路がロック
オンされるまでに、長い時間を必要とすることになる。
また消費電力を削減する為にクロック信号周波数を低く
したり電源電圧を下げたりするスタンバイモードにおい
ては、可変遅延回路に設定される遅延量は、通常のアク
ティブ状態で設定される遅延量とは大きく異なってしま
う。従って、半導体装置がスタンバイモードから通常モ
ードに復帰したときには、可変遅延回路がロックオンす
るまで、位相調整に時間がかかってしまうという問題が
ある。
【0013】従って本発明は、タイミング安定化回路に
おいてロックオンするまでの位相調整にかかる時間を短
縮した半導体装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明にお
いては、半導体装置は、遅延段数を変化させることで入
力クロック信号の遅延量を調整して遅延クロック信号を
生成する可変遅延回路と、該可変遅延回路の該遅延段数
を第1の状態では1段ずつシフトさせ第2の状態では複
数段ずつシフトさせて該遅延量を制御することで該遅延
クロック信号のタイミングを所望のタイミングに安定化
させるタイミング安定化回路を含むことを特徴とする。
【0015】上記発明においては、タイミング安定化回
路を用いてクロック信号のタイミングを調整する際に、
第1の状態では遅延段数を1段ずつシフトさせ、第2の
状態では遅延段数を複数段ずつシフトさせる。したがっ
て第2の状態においては、大きなシフト量で遅延量を調
整して、タイミング(位相)調整にかかる時間を短縮す
ると共に、第1の状態においては、従来通りの精細なタ
イミング調整を行うことが出来る。
【0016】請求項2記載の発明においては、請求項1
記載の半導体装置において、前記タイミング安定化回路
は、前記半導体装置への電源投入と該半導体装置の動作
モード切り替わりとの少なくとも一方に応答して、第2
の状態に設定されることを特徴とする。上記発明におい
ては、半導体装置の電源投入時及び/或いは動作モード
切り替わり時に、タイミング安定化回路を第2の状態に
設定する。したがって、電源投入直後や動作モード切り
替わり直後のようにクロック信号のタイミングが所望の
タイミングより大きくずれている場合に、所望のタイミ
ングに合わせるまでの時間を短縮することが出来る。
【0017】請求項3記載の発明においては、請求項2
記載の半導体装置において、前記タイミング安定化回路
は、前記第2の状態で前記遅延段数を複数段ずつシフト
させて前記遅延量が所望の遅延量に十分近づくと、前記
第1の状態に切り換えられることを特徴とする。上記発
明においては、遅延量が所望の遅延量に充分に近づく
と、タイミング安定化回路を第1の状態に切り換えて遅
延量を1段ずつシフトするので、確実にクロック信号を
所望のタイミングに合わせることが出来る。
【0018】請求項4記載の発明においては、請求項2
記載の半導体装置において、前記電源投入を検出する電
源投入検出回路を更に含み、前記タイミング安定化回路
は該電源投入検出回路からの信号に応じて前記第2の状
態に設定されることを特徴とする。上記発明において
は、電源投入検出回路によって半導体装置の電源投入を
検出して、タイミング安定化回路を第2の状態に設定す
る。したがって、電源投入直後にクロック信号のタイミ
ングが所望のタイミングより大きくずれている場合に、
所望のタイミングに合わせるまでの時間を短縮すること
が出来る。
【0019】請求項5記載の発明においては、請求項2
記載の半導体装置において、消費電力を低減したモード
から通常動作モードへの復帰を検出する復帰検出回路を
更に含み、前記タイミング安定化回路は該復帰検出回路
からの信号に応じて前記第2の状態に設定されることを
特徴とする。上記発明においては、復帰検出回路によっ
て消費電力を低減したモードから通常動作モードへの復
帰を検出して、タイミング安定化回路を第2の状態に設
定する。従って、動作モード切り替わり直後にクロック
信号のタイミングが所望のタイミングより大きくずれて
いる場合に、所望のタイミングに合わせるまでの時間を
短縮することが出来る。
【0020】請求項6記載の発明においては、請求項3
記載の半導体装置において、前記タイミング安定化回路
は、前記可変遅延回路と同一の遅延量に設定されるダミ
ー可変遅延回路と、該ダミー可変遅延回路からのクロッ
ク信号を遅延させるダミー回路と、該ダミー回路から出
力されるクロック信号と前記入力クロック信号との位相
を比較する位相比較回路と、該位相比較回路の位相比較
結果に応じて該ダミー可変遅延回路及び該可変遅延回路
の遅延段数を前記第1の状態では1段ずつシフトさせ前
記第2の状態では複数段ずつシフトさせることで前記遅
延量を制御する遅延制御回路を含むことを特徴とする。
【0021】上記発明においては、ダミーとして得られ
たクロック信号と入力クロック信号との位相を比較し
て、この位相比較結果に応じて、第1の状態では遅延段
数を1段ずつシフトさせ、第2の状態では遅延段数を複
数段ずつシフトさせる。このようにダミーとして得られ
たクロック信号のタイミングを調整することで、実際に
用いるクロック信号を、確実に安定化させることが出来
る。
【0022】請求項7記載の発明においては、請求項6
記載の半導体装置において、前記タイミング安定化回路
は、前記半導体装置への電源投入と該半導体装置の動作
モード切り替わりとの少なくとも一方に応答して前記遅
延制御回路を前記第2の状態に設定し、前記位相比較回
路の位相比較結果に応じて該遅延制御回路を前記第1の
状態に設定する遅延制御切り換え回路を更に含むことを
特徴とする。
【0023】上記発明においては、位相比較結果に応じ
て遅延制御回路を第1の状態に切り換えることにより、
確実にクロック信号を所望のタイミングに合わせること
が出来る。請求項8記載の発明においては、請求項7記
載の半導体装置において、前記遅延制御切り換え回路
は、前記位相比較回路の位相比較結果がロックオン状態
を示すか或いは前記遅延量のシフト方向が逆転したこと
を示すと、前記遅延制御回路を第1の状態に設定するこ
とを特徴とする。
【0024】上記発明においては、位相比較結果がロッ
クオン状態を示すか或いは前記遅延量のシフト方向が逆
転したことを示すと、遅延制御回路を第1の状態に切り
換えるので、確実にクロック信号を所望のタイミングに
合わせることが出来る。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付の
図面を用いて説明する。図1は、本発明によるDLL回
路を用いてデータ出力タイミングを調整する半導体装置
の構成図である。図1の回路は、入力回路11、可変遅
延回路12、出力回路13、位相比較回路14、遅延制
御回路15、ダミー可変遅延回路16、ダミー出力回路
17、ダミー入力回路18、及び切り換え信号生成回路
19を含む。
【0026】入力回路11に入力されたクロック信号C
LKは、参照基準電圧と比較されて、クロック信号c−
clkとして入力回路11から出力される。クロック信
号c−clkは、可変遅延回路12によって適当な遅延
量だけ遅延されて、出力回路13に入力される。出力回
路13においては、供給された内部クロック信号を同期
信号として用いて、出力すべきデータDATAをラッチ
する。ラッチされたデータDATAは、出力回路13か
ら半導体装置の外部にデータDQとして供給される。
【0027】クロック信号CLK入力から出力回路13
までの経路には、回路固有の遅延が発生するため、出力
回路13から外部に出力されるデータDQは、入力クロ
ック信号CLKとはタイミングのずれたものとなる。こ
の出力回路13から外部に出力されるデータDQを、外
部から入力されるクロック信号CLKと所定のタイミン
グ関係に合わせるために、主に位相比較回路14、遅延
制御回路15、及びダミー可変遅延回路16からなるD
LL回路が用いられる。
【0028】クロック信号c−clkはまた更に、ダミ
ー可変遅延回路16に供給される。ダミー可変遅延回路
16は、可変遅延回路12と同一の遅延量だけ、クロッ
ク信号c−clkを遅延するように制御される。ダミー
可変遅延回路16から出力される遅延されたクロック信
号は、出力回路13を模擬するダミー出力回路17に供
給される。ダミー出力回路17から出力されるクロック
信号は、入力回路11と同一の遅延特性を有するダミー
入力回路18を介して、ダミークロック信号d−i−c
lkとして、位相比較回路14に入力される。
【0029】位相比較回路14は、クロック信号c−c
lkとダミークロック信号d−i−clkとを位相に関
して比較する。両クロック信号が同一の位相となるよう
に、位相比較回路14は、遅延制御回路15を介してダ
ミー可変遅延回路16の遅延量を制御する。これによ
り、ダミー出力回路17から出力されるクロック信号
が、入力クロック信号CLKと所定のタイミング関係に
なるように制御される。
【0030】可変遅延回路12及び出力回路13の総遅
延量は、ダミー可変遅延回路16及びダミー出力回路1
7の総遅延量と同一である。従って、ダミー出力回路1
7から出力されるクロック信号が、入力クロック信号C
LKと所定のタイミング関係にある場合、出力回路13
から外部に出力されるデータDQは、入力クロック信号
CLKとこの所定のタイミング関係にあることになる。
【0031】このとき電源電圧の変動や温度変動等によ
り、入力回路11、可変遅延回路12、及び出力回路1
3の特性が変化しても、ダミー入力回路18、ダミー可
変遅延回路16、及びダミー出力回路17の特性も同様
に変化する。従って、出力回路13から外部に出力され
るデータDQは、電源電圧変動や温度変動等に関わら
ず、常に入力クロック信号CLKと所定のタイミング関
係になるように制御される。
【0032】位相比較回路14が遅延制御回路15に供
給する信号は、遅延シフト方向指示信号及びシフト段数
切り換え信号を含む。遅延シフト方向指示信号は、遅延
量を増加する方向に変化させるか、遅延量を減少する方
向に変化させるかを指示するパルス信号である。この遅
延シフト方向指示信号は、従来から用いられていた信号
であり、図10に示される従来の構成においては、位相
比較回路504から遅延制御回路505に供給される。
図10の構成においては、遅延シフト方向指示信号のみ
によって、遅延量を一段ずつ増加させるか或いは一段ず
つ減少させるかを制御していた。本発明においては更に
シフト段数切り換え信号を用いて、一回のシフトに対し
て、可変遅延回路の遅延素子の複数段分シフトさせる
か、或いは従来同様に一段分だけシフトさせるかを指定
することが出来る構成となっている。
【0033】一段分だけシフトさせるシングルシフト方
式を選択するか、複数段分シフトするマルチシフト方式
を選択するかは、切り換え信号生成回路19が位相比較
回路14に供給する切り換え信号Kによって決定され
る。図2は、切り換え信号Kを生成する切り換え信号生
成回路19の構成を示す構成図である。
【0034】切り換え信号生成回路19は、電源投入検
出回路20、パワー復帰検出回路21、及びNOR回路
22を含む。電源投入検出回路20は、電源電圧VDD
を受け取り、電源電圧VDDが0 Vから3.3 Vに変化す
ると、HIGHパルスを出力する。パワー復帰検出回路
21は、例えばチップセレクト信号CSを受け取り、チ
ップセレクト信号CSがLOWからHIGHに変化する
と、HIGHパルスを出力する。この例においては、チ
ップセレクト信号CSの信号レベルによって、半導体装
置がパワーダウンモードにあるのか通常動作モードにあ
るのかを示す構成となっている。即ち、チップセレクト
信号CSがLOWにあるときはパワーダウンモードであ
り、チップセレクト信号CSがHIGHになると通常動
作モードである。なおこれらのモード指定は、チップセ
レクト信号CSではなく他のコントロール信号によって
行ってもよく、設計時に自由に選択可能な事項である。
電源投入検出回路20及びパワー復帰検出回路21は、
従来技術の範囲内であるので、それらの詳細な回路構成
は省略する。
【0035】電源投入検出回路20及びパワー復帰検出
回路21からのHIGHパルスは、NOR回路22に供
給される。このNOR回路22の出力が、切り換え信号
Kとして、図1の位相比較回路14に供給される。した
がって、電源が投入された場合或いはパワーダウンモー
ドから復帰した場合に、LOWパルスが切り換え信号K
として位相比較回路14に供給されることになる。
【0036】図3は、位相比較回路14の構成を示す構
成図である。位相比較回路14は、位相比較部25と遅
延制御切り換え回路部26を含む。位相比較部25は、
クロック信号c−clkとダミークロック信号d−i−
clkとの位相を比較して、遅延量を増加する方向に変
化させるのか減少する方向に変化させるのかを示す遅延
シフト方向指示信号φSE、φSO、φRE、及びφR
Oを出力する。ここで遅延シフト方向指示信号φSE及
びφSOは、遅延量を増加させる場合に、交互にHIG
Hになるパルスである。また遅延シフト方向指示信号φ
RE及びφROは、遅延量を減少させる場合に、交互に
HIGHになるパルスである。位相比較部25は更に、
クロック信号c−clkとダミークロック信号d−i−
clkとの位相が等しくなったときに、DLL回路がロ
ックオン(タイミング安定化)したことを示すロックオ
ン信号JSTを出力する。
【0037】遅延制御切り換え回路部26は、図1の切
り換え信号生成回路19から切り換え信号Kを受け取る
と共に、位相比較部25から遅延シフト方向指示信号φ
SE、φSO、φRE、及びφROとロックオン信号J
STとを受け取る。遅延制御切り換え回路部26は、こ
れらの信号に基づいて、シフト段数切り換え信号Aを出
力する。シフト段数切り換え信号Aは、上述のように、
一回の遅延量シフトについて、遅延素子複数段分シフト
させるか、或いは従来同様に一段分だけシフトさせるか
を指定する。
【0038】上述の遅延シフト方向指示信号φSE、φ
SO、φRE、及びφROとシフト段数切り換え信号A
とが、図1の遅延制御回路15に供給される。図4は、
位相比較部25の回路構成を示す回路図である。図4の
位相比較部25は、エッジタイミング比較回路30、バ
イナリカウンタ60、及びパルス生成回路80を含む。
【0039】エッジタイミング比較回路30は、NAN
D回路31乃至44、インバータ45乃至48、NOR
回路49、及びAND回路50を含む。バイナリカウン
タ60は、NAND回路61乃至68及びインバータ6
9乃至71を含む。パルス生成回路80は、NAND回
路81乃至86、複数のインバー87乃至92を含む。
【0040】エッジタイミング比較回路30は、入力信
号S1及びS2を受け取り、入力信号S1及びS2の何
れの立ち上がりエッジが先であるかを判断する。入力信
号S1及びS2の一方がダミークロック信号d−clk
に対応し、もう一方が参照クロック信号c−clkに対
応する。例えば入力信号S1の立ち上がりエッジが先行
する場合には、NAND回路31及び32からなるラッ
チの出力L1及びL2は、それぞれLOW及びHIGH
となる。またNAND回路33及び34からなるラッチ
の出力L3及びL4もまた、それぞれLOW及びHIG
Hとなる。
【0041】その後、両方の入力信号S1及びS2がH
IGHになると、NAND回路36の出力がLOWとな
り、NOR回路49の出力が所定の期間だけHIGHに
なる。このNOR回路49からの出力は、NAND回路
37乃至40からなるゲートを開き、ラッチ出力L1乃
至L4が反転されてNAND回路41乃至44からなる
2つのラッチに入力される。従って、NAND回路41
及び42からなるラッチの出力φb及びφcは、それぞ
れHIGH及びLOWとなる。またNAND回路43及
び44からなるラッチの出力φd及びφeは、それぞれ
HIGH及びLOWとなる。
【0042】従って入力信号S1の立ち上がりエッジが
先行する場合には、パルス生成回路80のNAND回路
81が出力をLOWに変化させることになる。逆に入力
信号S2の立ち上がりエッジが入力信号S1の立ち上が
りエッジよりも十分に先行する場合には、ラッチ出力φ
b及びφcはLOW及びHIGHとなり、またラッチ出
力φd及びφeもまたLOW及びHIGHとなる。従っ
て、パルス生成回路80のNAND回路82が、その出
力をLOWに変化させることになる。
【0043】入力信号S2の立ち上がりエッジが入力信
号S1の立ち上がりエッジより先行するが、その時間差
が小さい場合、NAND回路35及びインバータ48に
よる信号遅延の影響で、NAND回路33及び34から
なるラッチの出力L3及びL4は、それぞれLOW及び
HIGHとなる。この場合、ラッチ出力φb及びφcは
LOW及びHIGHであり、ラッチ出力φd及びφeは
HIGH及びLOWとなる。従って、パルス生成回路8
0のNAND回路81及び82は、出力をHIGHのま
ま変化させない。
【0044】このように、入力信号S1及びS2の立ち
上がりエッジ間の時間差が小さく、両方の立ち上がりエ
ッジが一致していると見なしてよい場合には、図4の位
相比較部25は出力を生成しない構成となっている。バ
イナリカウンタ60は、エッジタイミング比較回路30
のNAND回路36からの信号を1/2分周して、分周
信号D1をインバータ71から出力すると共に、この分
周信号の反転信号D2をインバータ70から出力する。
NAND回路36からの信号は、入力信号S1及びS2
と同一の周期の信号である。従ってバイナリカウンタ6
0から出力される分周信号D1が、例えば入力信号の偶
数番目のサイクルでHIGHになるとすると、分周信号
D2は奇数番目のサイクルでHIGHになる。
【0045】パルス信号生成回路80に於いては、上述
のように、入力信号S1が先行する場合にはNAND回
路81の出力がLOWになり、入力信号S2が十分に先
行する場合にはNAND回路82の出力がLOWにな
る。入力信号S1が先行する場合には、NAND回路8
1の出力がインバータ87によって反転されて、HIG
Hの信号がNAND回路83及び84に供給される。N
AND回路83には更に分周信号D1が供給され、NA
ND回路84には更に分周信号D2が供給される。従っ
てこの場合には、パルス信号生成回路80は、信号φSE
及びφSOとして、交互にHIGHパルスを出力すること
になる。
【0046】入力信号S2が十分に先行する場合には、
NAND回路82の出力がインバータ88によって反転
されて、HIGHの信号がNAND回路85及び86に
供給される。NAND回路85には更に分周信号D1が
供給され、NAND回路86には更に分周信号D2が供
給される。従ってこの場合、パルス信号生成回路80
は、信号φRO及びφREとして、交互にHIGHパルスを
出力することになる。
【0047】エッジタイミング比較回路30のAND回
路50は、信号φc及びφdを2つの入力とする。前述
のように、エッジタイミング比較回路30が2つの信号
間でタイミング比較をする際に、2つの信号間のタイミ
ング差が所定の範囲内である場合には、信号φc及びφ
dは共にHIGHとなる。これは、クロック信号がロッ
クオンされた状態である。
【0048】従ってエッジタイミング比較回路30にお
いて、クロック信号がロックオンされると、信号φc及
びφdを入力とするAND回路50は、HIGHである
ロックオン信号JSTを出力することになる。図5は、
遅延制御切り換え回路部26の回路構成を示す回路図で
ある。また図6は、遅延制御切り換え回路部26の動作
を示すタイミングチャートである。
【0049】遅延制御切り換え回路部26は、NOR回
路201乃至204、NAND回路205乃至211、
及びインバータ212乃至215を含む。NAND回路
205及び206はラッチL1を構成し、NAND回路
207及び208はラッチL2を構成する。またNAN
D回路210及び211は、ラッチL3を構成する。ラ
ッチL1は、遅延シフト方向指示信号φSE或いはφS
OとしてHIGHパルスが供給されると、信号S1をH
IGHにラッチする。ラッチL2は、遅延シフト方向指
示信号φRE或いはφROとしてHIGHパルスが供給
されると、信号R1をHIGHにラッチする。ラッチL
3は、切り換え信号KのLOWパルスが供給されると、
遅延量を複数段シフトさせるマルチシフト方式を実行す
る為に、信号CをHIGHにラッチする。
【0050】以下に図5及び図6を用いて、遅延制御切
り換え回路部26の動作を説明する。初期状態におい
て、ラッチL1及びL2は、出力S1及びR1をLOW
に保っている。従って、NAND回路209の出力であ
る信号SRはHIGHである。また初期状態において、
ラッチL3は、出力CをLOWに保っている。この状態
で切り換え信号KのLOWパルスがラッチL3に供給さ
れると、ラッチL3は、出力CをHIGHにラッチす
る。これによって信号BはLOWになり、NOR回路2
04の出力であるシフト段数切り換え信号AはHIGH
になる。このシフト段数切り換え信号AがHIGHであ
ると、マルチシフト方式の実行を示す。
【0051】遅延シフト方向指示信号φSE(或いはφ
SO)が入力されると、ラッチL1は、その出力S1を
HIGHにラッチする。遅延シフト方向指示信号φSE
及びφSOが供給される間は、遅延量を出来るだけ早く
増加させてロックオン状態近くにまでもっていく必要が
あるので、マルチシフト方式を示すシフト段数切り換え
信号AはHIGHのままである。即ち、遅延シフト方向
指示信号φSE及びφSOが供給される間は、マルチシ
フト方式が実行される。
【0052】遅延量がロックオン状態を通り越して(マ
ルチシフト方式で一度に多くの段数分シフトする場合に
は、ロックオン状態を通り越す可能性が高い)、遅延量
が大きくなりすぎると、遅延量を減少させる為に遅延シ
フト方向指示信号φRE(或いはφRO)が供給され
る。この遅延シフト方向指示信号φRE(或いはφR
O)が供給されると、ラッチL2は、その出力R1をH
IGHにラッチする。したがってNAND回路209の
出力SRがLOWになり、ラッチL3の状態が反転され
る。即ち、ラッチL3の出力CがLOWに戻る。その
後、インバータ212乃至215の遅延素子列の総遅延
量に対応する時間が経過すると、信号BがHIGHに戻
る。これに対応して、シフト段数切り換え信号AがLO
Wに戻る。
【0053】即ち、マルチシフト方式で遅延量が大きく
なりすぎて、逆に遅延量を減少させる必要がある場合に
は、シフト段数切り換え信号AがLOWになることでシ
ングルシフト方式を採用する。なおシフト段数切り換え
信号AがLOWになることで、ラッチL1及びL2は初
期状態に戻される。このように、遅延量をロックオン状
態近くまで持っていく際には、マルチシフト方式で遅延
量を大きくシフトさせ、ロックオン状態近くに到達する
と、シングルシフト方式を採用して遅延量を一段ずつシ
フトさせる。これによって、短い時間で確実に、DLL
回路のロックオン状態を確立することが出来る。
【0054】なお図5に示されるように、ロックオン信
号JSTが、NOR回路204の一方の入力に供給され
ている。従って、マルチシフト方式で丁度ロックオン状
態が達成された場合には、ロックオン信号JSTがHI
GHになることで、NOR回路204の出力であるシフ
ト段数切り換え信号AをLOWに戻すことで、シングル
シフト方式に切り替えることが出来る。
【0055】図7は、遅延制御回路15の回路構成の一
部を示す回路図である。図8は、遅延制御回路15の回
路構成の残りの部分を示す回路図である。この遅延制御
回路15が、遅延シフト方向指示信号φSE、φSO、
φRE、及びφROとシフト段数切り換え信号Aとを位
相比較回路14から受け取り、可変遅延回路を制御する
信号TC1乃至TC8を生成する。
【0056】図7において遅延制御回路15は、インバ
ータ120、NOR回路121−1乃至121−8、イ
ンバータ122−1乃至122−8、NAND回路12
3−1乃至123−8、NMOSトランジスタ124−
1乃至124−8、NMOSトランジスタ125−1乃
至125−8、NMOSトランジスタ126−1乃至1
26−8、NMOSトランジスタ127−1乃至127
−8、NMOSトランジスタ128−1乃至128−
8、及びNMOSトランジスタ129−1乃至129−
8を含む。
【0057】図8において遅延制御回路15は、NMO
Sトランジスタ130−1乃至130−8、NMOSト
ランジスタ131−1乃至131−8、NMOSトラン
ジスタ132−1乃至132−4、NMOSトランジス
タ133−1乃至133−4、NMOSトランジスタ1
34−1乃至134−4、及びNMOSトランジスタ1
35−1乃至135−4を含む。図8の回路部分から出
力される信号N1乃至N16が、図7に示されるように
図7の回路部分に供給される。
【0058】図7及び図8には、可変遅延回路の遅延素
子列8段分に相当する構成だけが示されている。実際に
は、例えば256段の遅延素子列を用いるのであれば、
図7及び図8に示される構成が、図面右方向に繰り返さ
れて全体で256段分存在することになる。図7を参照
して、シフト段数切り換え信号AがLOWである場合、
即ちシングルシフト方式で動作する場合を説明する。
【0059】この場合、シフト段数切り換え信号Aを入
力とするインバータ120の出力がHIGHになるの
で、NAND回路128−1乃至128−8及びNAN
D回路129−1乃至129−8は、全て導通される。
またこの場合図8において、NAND回路130−1乃
至130−8及びNAND回路131−1乃至131−
8が全てオフ状態となるので、信号N1乃至N16は図
7の回路動作に影響しない。
【0060】図7においてリセット信号RがLOWにさ
れると、遅延制御回路15はリセットされる。即ち、リ
セット信号RがLOWになると、NAND回路123−
1乃至123−8の出力がHIGHになり、インバータ
122−1乃至122−8の出力がLOWになる。NA
ND回路123−1乃至123−8とインバータ122
−1乃至122−8との各ペアは、互いの出力を互いの
入力とすることでラッチを形成する。従って、上記リセ
ット信号Rで設定された初期状態は、リセット信号Rが
HIGHに戻っても保持される。
【0061】この初期状態では、図7に示されるよう
に、NOR回路121−1の出力TC1はHIGHであ
り、NOR回路121−2乃至121−8の出力TC2
乃至TC8はLOWである。即ち出力TC1だけがHI
GHである。位相調整対象の信号に関して、遅延量を大
きくする必要がある場合には、信号線A及びBに交互に
HIGHパルスを供給する。まず信号線Aに信号φSEの
HIGHパルスが供給されると、NMOSトランジスタ
124−1がオンになる。このときNMOSトランジス
タ126−1がオンであるので、NAND回路123−
1の出力がグランドに接続されて、強制的にHIGHか
らLOWに変化させられる。従ってインバータ122−
1の出力はHIGHになり、この状態がNAND回路1
23−1とインバータ122−1からなるラッチに保持
される。この時出力TC1はHIGHからLOWに変化
し、出力TC2はLOWからHIGHに変化する。従っ
てこの状態では、出力TC2のみがHIGHになる。
【0062】次に信号線Bに信号φSOのHIGHパルス
が供給されると、NMOSトランジスタ124−2がオ
ンになる。このときNMOSトランジスタ126−2が
オンになっているので、NAND回路123−2の出力
がグランドに接続されて、強制的にHIGHからLOW
に変化させられる。従ってインバータ122−2の出力
はHIGHになり、この状態がNAND回路123−2
とインバータ122−2からなるラッチに保持される。
この時出力TC2はHIGHからLOWに変化し、出力
TC3はLOWからHIGHに変化する。従ってこの状
態では、出力TC3のみがHIGHになる。
【0063】このように信号線A及びBに交互にHIG
Hパルスを供給することで、出力TC1乃至TC8のう
ちで、1つだけHIGHである出力を一つずつ右にずら
していくことが出来る。遅延量を一段ずつ小さくする必
要がある場合には、信号線C及びDに交互にφRE及び
φROのHIGHパルスを供給する。この場合の動作
は、上述の動作と逆であるので、詳細な説明は省略す
る。このようにして生成された制御信号TC1乃至TC
8を、可変遅延回路に供給することで、位相調整対象で
ある信号の遅延量を一段ずつ自由に調整することが出来
る。
【0064】次に図7及び図8を参照して、シフト段数
切り換え信号AがHIGHである場合、即ちマルチシフ
ト方式で動作する場合を説明する。シフト段数切り換え
信号AがHIGHである場合、図7においてNAND回
路128−1乃至128−8及びNAND回路129−
1乃至129−8は全てオフ状態となるので、信号線A
乃至DにHIGHパルスが供給されても回路動作には影
響しない。また図8においては、NAND回路130−
1乃至130−8及びNAND回路131−1乃至13
1−8が導通されるので、信号N1乃至N16によっ
て、図7の制御信号TC1乃至TC8が決定されること
になる。
【0065】前述の説明と同様に、リセット信号RがL
OWにされると、遅延制御回路15はリセットされる。
リセットされた直後の初期状態では、NOR回路121
−1の出力TC1はHIGHであり、NOR回路121
−2乃至121−8の出力TC2乃至TC8はLOWで
ある。即ち出力TC1だけがHIGHである。位相調整
対象の信号に関して、遅延量を大きくする必要がある場
合には、信号線E及びFに交互にHIGHパルスを供給
する。まず信号線Eに信号φSEのHIGHパルスが供給
されると、NMOSトランジスタ132−1がオンにな
る。このときNMOSトランジスタ134−1がオンで
あるので、信号N1及びN3がグランド電位に接続され
る。従って、NAND回路123−1及び123−2の
出力がグランドに接続されて、強制的にHIGHからL
OWに変化させられ、またインバータ122−1及び1
22−2の出力はHIGHになる。この時出力TC1は
HIGHからLOWに変化し、出力TC3がLOWから
HIGHに変化する。従ってこの状態では、出力TC3
のみがHIGHになる。
【0066】次に信号線Fに信号φSOのHIGHパルス
が供給されると、NMOSトランジスタ132−2がオ
ンになる。このときNMOSトランジスタ134−2が
オンになっているので、信号N5及びN7がグランド電
位に接続される。従ってNAND回路123−3及び1
23−4の出力がグランドに接続されて、強制的にHI
GHからLOWに変化させられ、またインバータ122
−3及び122−4の出力はHIGHになる。この時出
力TC3はHIGHからLOWに変化し、出力TC5が
LOWからHIGHに変化する。従ってこの状態では、
出力TC5のみがHIGHになる。
【0067】このように信号線E及びFに交互にHIG
Hパルスを供給することで、出力TC1乃至TC8のう
ちで、1つだけHIGHである出力を2つずつ右にずら
していくことが出来る。遅延量を2段ずつ小さくする必
要がある場合には、信号線G及びHに交互にφRE及び
φROのHIGHパルスを供給する。この場合の動作
は、上述の動作と逆であるので、詳細な説明は省略す
る。このようにして生成された制御信号TC1乃至TC
8を、可変遅延回路に供給することで、位相調整対象で
ある信号の遅延量を2段ずつ自由に調整することが出来
る。
【0068】このように図7及び図8に示される遅延制
御回路15によって、制御信号TC1乃至TC8のうち
で一つだけHIGHである信号を、シングルシフト方式
のときには一つずつ右或いは左にシフトし、マルチシフ
ト方式のときには2つずつ右或いは左にシフトすること
が出来る。図9は、可変遅延回路の回路構成を示す回路
図である。図1の可変遅延回路12及びダミー可変遅延
回路16は、図9に示される同一の回路構成を有する。
なお図9に示されるのは、遅延素子列8段分の構成であ
り、実際には256段構成等であってよい。
【0069】図9の可変遅延回路は、複数のインバータ
201、複数のインバータ202、複数のインバータ2
03、複数のNAND回路204、及び複数のNAND
回路205を含む。ある一つのインバータ203と対応
する一つのNAND回路205とは、1段の遅延素子を
構成し、複数のインバータ203と複数のNAND回路
205とで複数段の遅延素子列を構成する。各NAND
回路204に供給される制御信号TC1乃至TC8は、
前述のように1つのみがHIGHであり残りはLOWで
ある信号である。
【0070】入力として供給される入力信号SIは、複
数のインバータ201を介して、複数のNAND回路2
04に供給される。制御信号TC1乃至TC8のうちで
HIGHである信号を受け取るNAND回路204を介
して、入力信号SIは、複数のインバータ203と複数
のNAND回路205とで構成される遅延素子列に入力
される。入力信号SIは、遅延素子列を伝播して、更に
複数のインバータ202を通過した後に、出力信号SO
として出力される。従って、制御信号TC1乃至TC8
のうちで一つだけHIGHである信号の位置に応じて、
入力信号SIが通過する遅延素子の段数が異なることに
なる。この位置によって、入力信号SIをどの程度遅延
させるのかを制御することが出来る。
【0071】シングルシフト方式のときには、制御信号
TC1乃至TC8のうちで1つだけHIGHである信号
の位置が、1つずつシフトされる。従って遅延素子1段
分ずつ遅延量を調整することが出来る。またマルチシフ
ト方式の場合には、制御信号TC1乃至TC8のうちで
1つだけHIGHである信号の位置が、2つずつシフト
される。従って遅延素子2段分ずつ遅延量を調整するこ
とが出来る。
【0072】なお上記実施例では、マルチシフト方式の
場合に遅延素子2段分ずつ遅延量を調整する構成とした
が、同様に一回のシフトの遅延量変化を3段分以上に設
定することも容易である。例えば3段分ずつ遅延量を変
化させる場合には、図8において、信号N1がグランド
に接続されたときに、信号N3及びN5が同時にグラン
ドに接続されるような回路構成とすればよい。また4段
分ずつ遅延量を変化させる場合には、信号N1がグラン
ドに接続されたときに、信号N3、N5、N7が同時に
グランドに接続されるような回路構成とすればよい。
【0073】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載の範囲内で、自由に変形・変更が
可能なものである。
【0074】
【発明の効果】請求項1記載の発明においては、タイミ
ング安定化回路を用いてクロック信号のタイミングを調
整する際に、第1の状態では遅延段数を1段ずつシフト
させ、第2の状態では遅延段数を複数段ずつシフトさせ
る。したがって第2の状態においては、大きなシフト量
で遅延量を調整して、タイミング(位相)調整にかかる
時間を短縮すると共に、第1の状態においては、従来通
りの精細なタイミング調整を行うことが出来る。
【0075】請求項2記載の発明においては、半導体装
置の電源投入時及び/或いは動作モード切り替わり時
に、タイミング安定化回路を第2の状態に設定する。し
たがって、電源投入直後や動作モード切り替わり直後の
ようにクロック信号のタイミングが所望のタイミングよ
り大きくずれている場合に、所望のタイミングに合わせ
るまでの時間を短縮することが出来る。
【0076】請求項3記載の発明においては、遅延量が
所望の遅延量に充分に近づくと、タイミング安定化回路
を第1の状態に切り換えて遅延量を1段ずつシフトする
ので、確実にクロック信号を所望のタイミングに合わせ
ることが出来る。請求項4記載の発明においては、電源
投入検出回路によって半導体装置の電源投入を検出し
て、タイミング安定化回路を第2の状態に設定する。従
って、電源投入直後にクロック信号のタイミングが所望
のタイミングより大きくずれている場合に、所望のタイ
ミングに合わせるまでの時間を短縮することが出来る。
【0077】請求項5記載の発明においては、復帰検出
回路によって消費電力を低減したモードから通常動作モ
ードへの復帰を検出して、タイミング安定化回路を第2
の状態に設定する。従って、動作モード切り替わり直後
にクロック信号のタイミングが所望のタイミングより大
きくずれている場合に、所望のタイミングに合わせるま
での時間を短縮することが出来る。
【0078】請求項6記載の発明においては、ダミーと
して得られたクロック信号と入力クロック信号との位相
を比較して、この位相比較結果に応じて、第1の状態で
は遅延段数を1段ずつシフトさせ、第2の状態では遅延
段数を複数段ずつシフトさせる。このようにダミーとし
て得られたクロック信号のタイミングを調整すること
で、実際に用いるクロック信号を、確実に安定化させる
ことが出来る。
【0079】請求項7記載の発明においては、位相比較
結果に応じて遅延制御回路を第1の状態に切り換えるこ
とにより、確実にクロック信号を所望のタイミングに合
わせることが出来る。請求項8記載の発明においては、
位相比較結果がロックオン状態を示すか或いは前記遅延
量のシフト方向が逆転したことを示すと、遅延制御回路
を第1の状態に切り換えるので、確実にクロック信号を
所望のタイミングに合わせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるDLL回路を用いてデータ出力タ
イミングを調整する半導体装置の構成図である。
【図2】切り換え信号Kを生成する切り換え信号生成回
路19の構成を示す構成図である。
【図3】位相比較回路14の構成を示す構成図である。
【図4】位相比較部25の回路構成を示す回路図であ
る。
【図5】遅延制御切り換え回路部26の回路構成を示す
回路図である。
【図6】遅延制御切り換え回路部26の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【図7】遅延制御回路15の回路構成の一部を示す回路
図である。
【図8】遅延制御回路15の回路構成の残りの部分を示
す回路図である。
【図9】可変遅延回路の回路構成を示す回路図である。
【図10】DLL回路を用いてデータ出力タイミングを
調整する回路の構成図である。
【符号の説明】
11 入力回路 12 可変遅延回路 13 出力回路 14 位相比較回路 15 遅延制御回路 16 ダミー可変遅延回路 17 ダミー出力回路 18 ダミー入力回路 19 切り換え信号生成回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−321753(JP,A) 特開 平8−316827(JP,A) 特開 平8−237091(JP,A) 特開 平11−205129(JP,A) 特開 昭63−90912(JP,A) 特開 平7−154381(JP,A) 特開 平9−289436(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 5/135 H03L 7/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遅延段数を変化させることで入力クロック
    信号の遅延量を調整して遅延クロック信号を生成する可
    変遅延回路と、 該可変遅延回路の該遅延段数を第1の状態では1段ずつ
    シフトさせ第2の状態では複数段ずつシフトさせて該遅
    延量を制御することで該遅延クロック信号のタイミング
    を所望のタイミングに安定化させるタイミング安定化回
    路を含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記タイミング安定化回路は、前記半導体
    装置への電源投入と該半導体装置の動作モード切り替わ
    りとの少なくとも一方に応答して、第2の状態に設定さ
    れることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記タイミング安定化回路は、前記第2の
    状態で前記遅延段数を複数段ずつシフトさせて前記遅延
    量が所望の遅延量に十分近づくと、前記第1の状態に切
    り換えられることを特徴とする請求項2記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】前記電源投入を検出する電源投入検出回路
    を更に含み、前記タイミング安定化回路は該電源投入検
    出回路からの信号に応じて前記第2の状態に設定される
    ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】消費電力を低減したモードから通常動作モ
    ードへの復帰を検出する復帰検出回路を更に含み、前記
    タイミング安定化回路は該復帰検出回路からの信号に応
    じて前記第2の状態に設定されることを特徴とする請求
    項2記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記タイミング安定化回路は、 前記可変遅延回路と同一の遅延量に設定されるダミー可
    変遅延回路と、 該ダミー可変遅延回路からのクロック信号を遅延させる
    ダミー回路と、 該ダミー回路から出力されるクロック信号と前記入力ク
    ロック信号との位相を比較する位相比較回路と、 該位相比較回路の位相比較結果に応じて該ダミー可変遅
    延回路及び該可変遅延回路の遅延段数を前記第1の状態
    では1段ずつシフトさせ前記第2の状態では複数段ずつ
    シフトさせることで前記遅延量を制御する遅延制御回路
    を含むことを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】前記タイミング安定化回路は、前記半導体
    装置への電源投入と該半導体装置の動作モード切り替わ
    りとの少なくとも一方に応答して前記遅延制御回路を前
    記第2の状態に設定し、前記位相比較回路の位相比較結
    果に応じて該遅延制御回路を前記第1の状態に設定する
    遅延制御切り換え回路を更に含むことを特徴とする請求
    項6記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】前記遅延制御切り換え回路は、前記位相比
    較回路の位相比較結果がロックオン状態を示すか或いは
    前記遅延量のシフト方向が逆転したことを示すと、前記
    遅延制御回路を第1の状態に設定することを特徴とする
    請求項7記載の半導体装置。
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