JP3626244B2 - 論理信号選択回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、周波数の高い論理信号を選択し、高い時間精度で出力する論理信号選択回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子回路の高速化に伴って、電子機器で使用する信号の高い時間精度が要求されるようになっている。特に、多数の論理入力信号のうちの1信号を選択して出力する論理信号選択回路において高い時間精度の要求がある。
図7は、従来の一般的な論理信号選択回路の一例を示している。この場合、負論理入力のOR回路の入力信号数はNAND回路の入力信号数nに等しい。
【0003】
図8(a)は、n個の負論理入力のOR回路をCMOS回路で構成した場合を示す。この回路では、Nch MOSFETがn個直列に接続され、Pch MOSFETがn個並列に接続されている。このため、出力信号波形の立ち上がり時は、1つのPch MOSFETが配線容量、次段のゲート容量を駆動し、比較的早く立ち上がる。しかし、立ち下がり時は、n個直列接続されたNch MOSFETが、配線容量、次段のゲート容量を駆動するため、n個のNch MOSFETのON抵抗が大きく、図8(b)に示すように、立ち下がりの遷移時間が著しく大きくなる。
【0004】
図9は、トランスファゲートを用いた論理信号選択回路の一例を示している。この場合においても、ONになっている1つのトランスファゲートのON抵抗Rで、他の(n−1)個のOFFになっているトランスファゲートの容量Cを駆動するため、ワイアードORした加算点の波形の立ち上がり、立ち下がり時間は、R及びCで制限を受けるため、繰り返し周波数の高い信号の選択回路として使用できない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の論理信号選択回路においては、配線容量、次段のゲート容量及びOFFになっているトランスファゲート容量を電圧変動のために駆動する必要があり、周波数の高い論理信号の選択回路として限界があった。
本発明は、高い時間精度を有する高速の論理信号選択回路を実現することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、複数の入力信号のうち一つを選択して出力する論理信号選択回路において、複数の入力信号に対応したCMOSトランスファゲートを設け、上記トランスファゲートの出力をワイアードORした入力信号選択回路10を設ける。上記入力信号選択回路10の出力を、上記トランスファゲートのON抵抗より充分小さい入力抵抗をもち、電流電圧変換機能をもつ電流入力形センスアンプ20に入力することで論理信号選択回路の出力を得る構造とする。
【0007】
また、等価中点電流発生器A310の出力をしきい値とし、正論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプA320と、等価中点電流発生器B311の出力をしきい値とし、負論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプB321と、電流入力形センスアンプA320の出力を遅延調整器A330で遅延制御して入力し増幅する差動増幅器A340と、電流入力形センスアンプB321の出力を遅延調整器B331で遅延制御し、反転して入力し増幅する差動増幅器B341と、差動増幅器A340の出力と差動増幅器B341の出力とを入力とし、その論理和を信号出力とする論理回路350とで論理信号選択回路を構成している。
【0008】
【作用】
上記のように構成された論理信号選択回路においては、電流入力形センスアンプの入力端子の電圧変動がないため、電流入力形センスアンプの入力端子にあるOFFになっているトランスファゲートの容量Cへの電流の出入りがなく、選択された入力信号を高い時間精度で高速に出力することができる。
また、正論理入力と負論理入力とを別のグループとし、それぞれ別の電流入力形センスアンプに入力することで、それぞれの遅延量を調整するための制御を独立して行うことができ、正論理入力及び負論理入力に関係なく、選択された入力信号を高い時間精度で高速に出力することができる作用がある。
【0009】
【実施例】
(実施例1)
図1に本発明の一実施例を示す。この回路は、n個の入力信号から1入力信号を選択する入力信号選択回路10と、ワイアードORの後に接続する電流入力形センスアンプ20とで構成される。この電流入力形センスアンプ20の入力インピーダンスは0に近いため、入力信号によって入力点Aに電圧変動を生じない。このため、入力点Aに存在する寄生容量Cへの電流の出入りがなく、寄生容量の存在を無視できる。
つまり、入力信号の立ち上がり時、立ち下がり時の容量による遅延がなく、高い時間精度をもった、高速の論理信号の選択回路を実現できる。
【0010】
図2に電流入力形センスアンプ20として、(a)Trを使用した場合、(b)MOSFETを使用した場合、(c)差動増幅器を使用した場合を示す。どの回路においても選択された入力信号によって、電流入力形センスアンプ20への入力電流が変化し出力電圧が得られる。
【0011】
図3に電流入力形センスアンプ20として、CMOSによる構成例を示す。この回路においても選択された入力信号によって電流が変化し出力電圧が得られる。この回路では、Iadj端子の電流を変化させることで、入力電流に対するしきい値を設定することができ、遅延時間を変化させることができる。
また、この回路からQ2及びQ9を無くし、Q1及びQ8を定電流源I 及びI に直接接続してもよい。この場合、入力信号の電位が変動するが入力インピーダンスが充分小さいため、入力信号の立ち上がり時、立ち下がり時の容量による遅延は小さい。
また、この回路の全てのFETのp−ch及びn−chを逆にし、電源VDD及びVSSを逆にした回路も、電流入力形センスアンプ20として使用できる。
【0012】
(実施例2)
図4に本発明の論理信号選択回路を使用したタイミング信号発生回路ブロックを示す。本回路ブロックは、次のブロックに分解できる。
▲1▼ 可変遅延回路120
m段の可変遅延素子121を従続に接続している。この時mは、1CLKを分割するタイミング数である。そして、m段の可変遅延素子121の遅延時間の合計である可変遅延時間が1CLKの時間になるよう帰還回路150で制御されている。
▲2▼ 位相比較器140
2つの入力端子e1、e2に入力する信号の位相差に比例した電圧又は電流を出力する回路である。チャージポンプは、このブロックに含まれる。なお、e1にはCLK信号を1CLK分遅延した可変遅延回路120の最終出力を入力し、e2にはCLK信号をそのまま入力する。
▲3▼ 帰還回路150
可変遅延回路120、位相比較器140及び帰還回路150で構成される位相同期ループ回路部100の周波数特性を決める。
▲4▼ 入力信号選択回路110
本発明の回路ブロックで、可変遅延回路120の可変遅延素子121からのm個の出力信号から1つを選択し、電流入力形センスアンプ20と組み合わせてタイミング信号として取り出す回路である。
▲5▼ デコーダ160
遅延データをもとに可変遅延回路120の可変遅延素子121からのm個の出力のうち1つを選択する選択信号を発生する。
【0013】
CLK周期の1/mの微小遅延を発生するために、可変遅延回路120を構成する可変遅延素子1段あたりの遅延時間を、CLK周期の1/mの遅延時間となるよう位相同期ループ回路部100で制御している。すなわち、m段の可変遅延素子121の全体の遅延時間は、CLKの周期に等しい。
このm段の可変遅延素子121からなる可変遅延回路120の可変遅延素子121の出力は、CLKを均等にm相に分割したものとなる。このm相CLKの中から1つを入力信号選択回路110で選択し、電流入力形センスアンプ20に入力することで電圧に変換し出力する。各可変遅延素子121の出力から得られるタイミング信号には、高い時間精度が要求されるため、本発明の入力信号選択回路110と電流入力形センスアンプ20とを使用したタイミング信号発生回路は、その要求に合致したものである。
【0014】
(実施例3)
可変遅延素子221としてインバータを使用した場合、タイミング信号発生回路は、図5のようになる。この場合、選択の対象となる信号は、正論理と負論理交互に入力信号選択回路210に入力するが、高い時間精度と高速を維持したまま論理を整合するため、正論理入力信号と負論理入力信号とにグループ分けし、それぞれ別の電流入力形センスアンプ20に入力し、その後に接続する差動増幅器で論理を整合している。
【0015】
図6に正論理入力信号と負論理入力信号をグループ分けした場合の論理信号選択回路の一例をブロック図で示す。この回路は、等価中点電流発生器A310の出力をしきい値とし、正論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプA320と、等価中点電流発生器B311の出力をしきい値とし、負論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプB321と、電流入力形センスアンプA320の出力を遅延調整器A330で遅延制御して入力し増幅する差動増幅器A340と、電流入力形センスアンプB321の出力を遅延調整器B331で遅延制御し、反転して入力し増幅する差動増幅器B341と、差動増幅器A340の出力と差動増幅器B341の出力とを入力とし、その論理和を出力信号とする論理回路350とで構成されている。
【0016】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
つまり、電流入力形センスアンプの入力端子の電圧変動がないため、電流入力形センスアンプの入力端子にあるOFFになっているトランスファゲートの容量Cへの電流の出入りがなく、選択された入力信号を高い時間精度で高速に出力することができる。
また、正論理入力と負論理入力とを別のグループとし、それぞれ別の電流入力形センスアンプに入力することで、それぞれの遅延量を調整するための制御を独立して行うことができ、正論理入力及び負論理入力に関係なく、選択された入力信号を高い時間精度で高速に出力することができる効果がある。
特に、高い時間分解能が要求されるタイミング信号発生回路では、上記特徴を発揮でき、現実的で有効な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路ブロック図である。
【図2】電流入力形センスアンプの概略回路図である。
【図3】電流入力形センスアンプの別の概略回路図である。
【図4】本発明の論理信号選択回路を使用したタイミング信号発生回路ブロック図である。
【図5】正論理及び負論理の入力を分けて制御したタイミング信号発生回路ブロック図である。
【図6】本発明の正論理及び負論理の入力を分けて制御した論理信号選択回路を示す回路ブロック図である。
【図7】従来の一般的な論理信号選択回路図である。
【図8】n個の負論理入力のCMOS OR回路の概略回路図である。
【図9】トランスファゲートを用いた論理信号選択回路図である。
【符号の説明】
10 入力信号選択回路
20 電流入力形センスアンプ
100、200 位相同期ループ回路部
110、210 入力信号選択回路
120、220 可変遅延回路
121、221 可変遅延素子
140 位相比較器
150 帰還回路
160 デコーダ
310 等価中点電流発生器A
311 等価中点電流発生器B
320 電流入力形センスアンプA
321 電流入力形センスアンプB
330 遅延調整器A
331 遅延調整器B
340 差動増幅器A
341 差動増幅器B
350 論理和回路

Claims (1)

  1. 等価中点電流発生器A(310)の出力をしきい値とし、正論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプA(320)と、
    等価中点電流発生器B(311)の出力をしきい値とし、負論理入力信号をトランスファゲートを介して収束し入力する電流入力形センスアンプB(321)と、
    電流入力形センスアンプA(320)の出力を遅延調整器A(330)で遅延制御して入力し増幅する差動増幅器A(340)と、
    電流入力形センスアンプB(321)の出力を遅延調整器B(331)で遅延制御し、反転して入力し増幅する差動増幅器B(341)と、
    差動増幅器A(340)の出力と差動増幅器B(341)の出力とを入力とし、その論理和を出力信号とする論理回路(350)と、
    を具備することを特徴とする論理信号選択回路。
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