JP3630870B2 - System clock generation circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に内蔵され、ハイレベル期間が重なり合わない2相クロックを発生する半導体装置におけるシステムクロック発生回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置において用いられるシステムクロックのうち代表的なものとして、それぞれのハイレベル期間が重なり合わない2相のクロック(以下、単に2相のクロックという)がある。2相のクロックは、信号遅延機能を有する位相同期ループ(以下、PLLという)を用いて容易に発生される。
【0003】
図14は、PLLを用いた従来の半導体装置におけるシステムクロック発生回路を示すブロック図である。図において、400は2相のクロックを出力するPLLである。PLL400において、1Aは入力された信号を遅延する遅延回路、3Aは遅延回路1Aの複数の遅延段のうちのいくつかの遅延段から信号を導入するとともに導入した信号から一相のクロックP1 と他相のクロックP2 を生成するパルス発生器、5はクロック入力端子Xinからバッファ8を介して入力されたクロック信号の位相とパルス発生器3Aからの一相のクロックP1 の位相とを比較する位相比較器、6は位相比較器5から出力された位相差に応じた電圧指示信号を出力するチャージポンプ、7はチャージポンプ6からの電圧指示信号を平滑化して遅延回路1Aに制御電圧を供給するローパスフィルタである。遅延回路1Aは、入力信号を遅延するとともに、電圧制御発振器(VCO)を構成している。
【0004】
次に動作について説明する。
クロック入力端子Xinから入力されたクロック信号は、バッファ8を介して位相比較器5の一方の入力端子に基準クロック信号として供給される。なお、図14に示された回路では、クロック信号は、クロック出力端子Xout にも供給される。位相比較器5の他方の入力端子には、パルス発生器3Aからの一相のクロックP1 が帰還クロック信号として入力されている。位相比較器5は、両端子に入力される信号の位相差を検出し、位相差を示す信号をチャージポンプ6に出力する。チャージポンプ6は、その位相差に応じて、例えば、基準クロック信号の位相に対してクロックP1 の位相が遅れているときには電圧を上げることを指示する信号を出力し、基準クロック信号の位相に対してクロックP1 の位相が進んでいるときには電圧を下げることを指示する信号を出力する。
【0005】
チャージポンプ6からの信号に応じて、ローパスフィルタ7に含まれるコンデンサの電圧が変化する。その電圧は、遅延回路1Aに供給される。なお、ローパスフィルタ7は、PLL400の応答速度などの特性を決める作用も果たす。遅延回路1Aは、入力された制御電圧に応じて出力信号の周波数を変化させる。基準クロック信号の位相とクロックP1 の位相とが一致しているときには、チャージポンプ6の出力は変化せず、遅延回路1Aの出力信号の周波数は変化しない。
【0006】
遅延回路1Aは、複数の遅延素子が縦続接続されたもので構成されている。パルス発生器3Aは、各遅延素子の出力のうち、所望の位相差(スキュー)t を有する2相のクロックP1 ,P2 が作成できるようにいくつかの出力を選択する。図14には、3つの出力が選択される場合が示されている。パルス発生器3Aは、選択した出力信号から2相のクロックP1 ,P2 を生成する。以上のようにして、図15の(A),(B),(C)に示すように、クロック入力端子Xinから入力されたクロック信号の周波数と同一周波数であって、所望の位相差t を有する2相のクロックP1 ,P2 が発生される。
【0007】
半導体装置を試験するときに、ある時点で外部から所定の信号を半導体装置に与え、その信号にもとづく出力信号を検定するという処理が要求される。例えば、図15の(D)における動作#1から動作#2に移る時点で、試験のための所定の信号が与えられる。しかし、無条件にその信号を与えると、配線容量等にもとづいて信号の波形がなまり、所望のタイミングで半導体装置に試験のための信号が設定されないといった問題が生ずる。なお、図15の(D)には、試験のための所定の信号として、マイクロプロセッサなどの半導体装置の動作を切り換えることを指示する信号が入力される場合が例示されている。
そこで、所定の信号を半導体装置に与えるときに、クロック入力端子Xinから入力されるクロック信号を停め、あるいは、クロック信号の周波数を落とし、所定の信号の設定が完了したらクロック信号の入力を再開したりクロック信号の周波数を元に戻すといった手法を採用することが考えられる。しかし、その手法によると、一旦、PLL400の同期がはずれてしまう。従って、クロック信号の入力が再開されてから、あるいはクロック信号の周波数が元の値に戻されてから、PLL400の同期再確立までの期間、半導体装置は正常に動作しない。つまり、試験のための所定の信号が半導体装置に設定されても半導体装置は直ちに正常に動作開始できず、事実上、試験を行うことができない。
【0008】
そこで、半導体装置を試験するときには、PLL400を用いずにフリップフロップで2相のクロックP1 ,P2 を発生し、遅延素子で位相差t を設けるという手法が考えられる。図16はそのような手法を実現するシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。図において、17はクロック入力端子Xinから入力されたクロック信号をPLL400と第2のパルス発生器16とのうちのいずれかに供給するスイッチ、11はPLL400によるクロックP1 と第2のパルス発生器16によるクロックP1 とのうちのいずれかを選択するスイッチ、13はPLL400によるクロックP2 と第2のパルス発生器16によるクロックP2 とのうちのいずれかを選択するスイッチである。
【0009】
図17は第2のパルス発生器の一構成例を示す回路図である。図17に示すように、第2のパルス発生器16は、例えば、フリップフロップを構成する反転論理和回路(NOR回路)151,152、NOR回路151の一方の入力側に設けられた反転回路(インバータ)150、NOR回路151の他方の入力側に設けられ遅延素子を構成するインバータ153〜158およびNOR回路152の一方の入力側に設けられ遅延素子を構成するインバータ159〜164で構成される。
【0010】
半導体装置の実稼働時には、スイッチ17は、クロック入力端子Xinから入力されたクロック信号がPLL400に入力するように設定され、スイッチ11,13は、PLL400からの2相のクロックP1 ,P2 を半導体装置の各部分に出力するように設定される。従って、半導体装置は、PLL400が生成するシステムクロックによって動作する。なお、実稼働時とは、半導体装置を試験するときではない動作時、すなわち、半導体装置が所定のシステムに組み込まれ、そのシステムにおいて要求される機能を果たすように動作するときである。
【0011】
半導体装置を試験するときには、スイッチ17は、クロック入力端子Xinから入力されたクロック信号が第2のパルス発生器16に入力するように設定され、スイッチ11,13は、第2のパルス発生器16からの2相のクロックP1 ,P2 を出力するように設定される。そして、図18の(A)〜(D)に示すように、試験のための所定の信号を半導体装置に設定するときに、クロック入力端子Xinから入力されるクロック信号の周波数が落とされる。その状態で試験のための所定の信号が半導体装置に入力されれば、その信号は正しく半導体装置に設定される。しかし、このような回路構成によると、図18の(C)にt ’として示すように、2相のクロックP1 ,P2 間のスキューが所望の位相差t に保たれない。従って、設定された信号が、半導体装置内で正常に伝搬されない可能性がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置におけるシステムクロック発生回路は以上のように構成されているので、半導体装置の試験を行うときに、試験のための信号を所望のタイミングで半導体装置に設定できないという課題があった。
【0013】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、試験時にも、2相のクロックP1 ,P2 間の位相差を所望の位相差t に保ったまま、任意の周波数の2相のクロックP1 ,P2 を発生できる半導体装置におけるシステムクロック発生回路を得ることを目的とする。
なお、本発明に類似する技術として、特開平2−89422号公報に記載されたものがある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明に係るシステムクロック発生回路は、位相同期ループにおける第1の遅延回路と同一構成であって、位相同期ループにおける制御電圧を導入して制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともにその第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、第2の遅延回路と接続され、第2の遅延回路により遅延した第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第3および第4のクロック信号を発生する第2のパルス発生器と、第1の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第2の遅延回路が開放される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第3の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える第1の切換手段と、位相同期ループにおける第1のパルス発生器が発生した2相の第1および第2のクロック信号と第2のパルス発生器が発生した2相の第3および第4のクロック信号の少なくとも一方を選択し、選択した2相のクロック信号をシステムクロック信号として出力する第2の切換手段とを備えたものである。
【0016】
請求項2記載の発明に係るシステムクロック発生回路は、第1の切換手段が、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子との間に設けられた第1のスイッチと、クロック入力端子と第2の遅延回路の間に設けられた第2のスイッチとを含む構成になっているものである。
【0017】
請求項3記載の発明に係るシステムクロック発生回路は、基準クロック信号と帰還クロック信号との間の位相差にもとづいた制御電圧に応じた周波数の第1の信号を発生するとともに第1の信号を遅延させて出力する第1の遅延回路を含む位相同期ループと、第1の遅延回路と同一構成であって、制御電圧を入力して制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともにその第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、第2の遅延回路と接続され、第2の遅延回路により遅延した第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第1および第2のクロック信号を発生するパルス発生器と、第1の入力クロック信号が位相同期ループおよび第2の遅延回路に供給される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第1の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える切換手段とを備えたものである。
【0018】
請求項4記載の発明に係るシステムクロック発生回路は、切換手段が、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子との間に設けられたスイッチを含む構成になっているものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。図において、200は2相のクロックを出力するPLL、2はクロック入力端子Xinにスイッチ9を介して接続されPLL200のローパスフィルタ7からの制御電圧Vcnt に応じた周波数の信号であって所定の遅延量をもった各信号を出力する第2の遅延回路、4は第2の遅延回路2の所定の遅延段から信号を導入し一相のクロックP1Tと他相のクロックP2Tを生成する第2のパルス発生器、15はバッファ8とクロック出力端子Xout との間に設けられたスイッチである。なお、この場合、第2のパルス発生器4は、特許請求の範囲に記載されたパルス発生器に相当する。また、スイッチ9,15は、第1の切換手段の一例である。
【0020】
PLL200において、1はローパスフィルタ7からの制御電圧Vcnt に応じた周波数の信号fvco を生成するとともに所定の遅延量をもった各信号を出力する第1の遅延回路、3は第1の遅延回路1の複数の遅延段のうちいくつかの遅延段から信号を導入するとともに導入した信号から実稼働時の一相のクロックP1Sと他相のクロックP2Sを生成する第1のパルス発生器である。10は第1のパルス発生器3からの一相のクロックP1Sとスイッチ11が選択した一相のクロックP1 とのうちのいずれかを選択して位相比較器5に与えるスイッチである。スイッチ11は、PLL200によるクロックP1Sと第2のパルス発生器4によるクロックP1Tとのうちのいずれかを選択し、スイッチ13はPLL200によるクロックP2Sと第2のパルス発生器4によるクロックP2Tとのうちのいずれかを選択する。
その他の構成要素は、図14に示されたものと同じものであるが、スイッチ11,13は、第2の切換手段の一例である。
【0021】
図2は第1の遅延回路および第2の遅延回路の一構成例を示す回路図である。図に示すように、第1の遅延回路1および第2の遅延回路2は、例えば、ドレインが電源VCCに接続されゲートがNチャネルトランジスタ21のドレイン側に接続されたPチャネルトランジスタ20,22,26,30,34,38,42,46,50,54を有する。Pチャネルトランジスタ20のソースはゲートに接続されている。また、第1の遅延回路1および第2の遅延回路2は、各Pチャネルトランジスタ23,27,31,35,39,43,47,51,55と各Nチャネルトランジスタ24,28,32,36,40,44,48,52,56とから構成される各インバータを有する。初段のインバータには信号finが印加され、各インバータは縦続接続される。各インバータのNチャネルトランジスタ24,28,32,36,40,44,48,52,56は、Nチャネルトランジスタ25,29,33,37,41,45,49,53,57のドレイン側に接続される。そして、各Nチャネルトランジスタ21,25,29,33,37,41,45,49,53,57のゲートには、制御電圧Vcnt が印加される。
【0022】
各インバータの出力は、それぞれ、インバータ61〜68を介して、出力R1 〜R8 として出力される。図2に示された回路が第1の遅延回路1に適用される場合には、最終段のインバータの出力は信号fvco となる。そして、信号fvco は、信号finとして初段のインバータに帰還される。図2に示された回路が第2の遅延回路2に適用される場合には、最終段のインバータの出力端子は開放状態とされる。
【0023】
このような回路において、9個のインバータは、遅延素子として作用する。また、信号fvco が信号finとして帰還される場合には、この回路はリング発振器として作用する。Pチャネルトランジスタ20,22,26,30,34,38,42,46,50,54およびNチャネルトランジスタ21,25,29,33,37,41,45,49,53,57は、制御電圧Vcnt に応じて、インバータに流れる電流を制御することによって遅延量を制御する。
【0024】
図2に示された回路が第1の遅延回路1に適用される場合には、出力R1 〜R8 は、出力R11,R21,R31,R41,R51,R61,R71,R81に相当する。図2に示された回路が第2の遅延回路2に適用される場合には、出力R1 〜R8 は、出力R12,R22,R32,R42,R52,R62,R72,R82に相当する。
なお、図2に示された回路は遅延回路の一例であって、他の回路構成によって第1の遅延回路1および第2の遅延回路2を構成することもできる。また、ここでは遅延素子が9段ある例を示したが、段数が奇数であれば、遅延素子は何段であってもよい。遅延素子の段数は、要求される発振周波数の程度およびスキューに要求される精度に応じて定められる。
【0025】
図3は第1のパルス発生器の一構成例を示す回路図である。ここでは、第1のパルス発生器3が第1の遅延回路1の出力R11,R31,R41を導入する場合を例にとる。図に示すように、第1のパルス発生器3は、出力R11と出力R41の論理積をとる論理積回路(AND回路)85を有する。また、AND回路85の出力を所定の条件で通過させるトランスミッションゲート87およびPチャネルトランジスタ88と、通過出力を反転して一相のクロック信号P1Sとするインバータ91とを有する。さらに、AND回路85の出力を所定の条件で通過させるトランスミッションゲート89およびPチャネルトランジスタ90と、通過出力を反転して他相のクロック信号P2Sとするインバータ92とを有する。
【0026】
そして、出力R31によって制御され、通過条件を作成するための3つのDラッチを有する。第1のDラッチは、出力R31を反転するインバータ70、出力R31で制御されるトランスミッションゲート71および2つのインバータ72,73で構成される。第2のDラッチは、出力R31を反転するインバータ78、出力R31で制御されるトランスミッションゲート79および2つのインバータ80,81で構成される。第3のDラッチは、出力R31で制御されるトランスミッションゲート83および2つのインバータ82,84で構成される。第1のDラッチの出力は、2つのインバータ74,75を介して論理反転せずに第2のDラッチに伝えられる。また、第1のDラッチの出力は、インバータ76を介して論理反転して第3のDラッチに伝えられる。第2のDラッチの出力は、インバータ77を介して論理反転して第1のDラッチに伝えられる。
なお、図3に示された回路は、信号fvco の周波数の1/2の周波数の2相のクロック信号P1S,P2Sを発生する。また、図3に示された回路はパルス発生器の一例であって、他の回路構成によって第1のパルス発生器3を構成することもできる。
【0027】
図4は第2のパルス発生器の一構成例を示す回路図である。ここでは、第2のパルス発生器4が第2の遅延回路2の出力R12,R32,R42を導入する場合を例にとる。図に示すように、第2のパルス発生器4は、出力R12と出力R42の排他的論理和を反転する反転排他的論理和回路(EXNOR回路)86を有する。また、EXNOR回路86の出力を所定の条件で通過させるトランスミッションゲート87およびPチャネルトランジスタ88と、通過出力を反転して一相のクロック信号P1Tとするインバータ91とを有する。さらに、EXNOR回路86の出力を所定の条件で通過させるトランスミッションゲート89およびPチャネルトランジスタ90と、通過出力を反転して他相のクロック信号P2Tとするインバータ92とを有する。そして、通過条件を作成するため出力R32を通す2つのインバータ93,94と、インバータ93の出力を導入する2段のインバータ95,96を有する。
なお、図4に示された回路はパルス発生器の一例であって、他の回路構成によって第2のパルス発生器4を構成することもできる。
【0028】
図5は位相比較器の一構成例を示す回路図である。この例では、位相比較器5は、基準クロック信号ref を受けるインバータ100、クロック信号CLK を受けるインバータ113、インバータ100の出力と反転論理積回路(NAND回路)111の出力とを入力するNAND回路101、およびインバータ113の出力とNAND回路112の出力とを入力するNAND回路106を有する。さらに、NAND回路101の出力をセット入力とする2つのNAND回路102,103からなる第1のフリップフロップ、およびNAND回路106の出力をリセット入力とする2つのNAND回路104,105からなる第2のフリップフロップを有する。さらに、NAND回路107は、NAND回路101の出力と第1のフリップフロップのQ出力との論理積をとり、NAND回路108は、NAND回路106の出力と第2のフリップフロップの反転Q出力との論理積をとる。そして、NOR回路109およびインバータ110は、2つのNAND回路107,108の出力の論理和をとる。
【0029】
NAND回路111は、NAND回路101、NAND回路102、インバータ110およびNAND回路112の各出力を入力する。NAND回路112は、NAND回路106、NAND回路105、インバータ110およびNAND回路111の各出力を入力する。NAND回路111の出力はチャージポンプ6に対して電圧を上げるように指示するU信号となり、NAND回路112の出力はチャージポンプ6に対して電圧を下げるように指示するD信号となる。
なお、図5に示された回路は位相比較器の一例であって、他の回路構成によって位相比較器5を構成することもできる。
【0030】
図6はチャージポンプの一構成例を示す回路図である。この例では、チャージポンプ6は、U信号がローレベルになったときに高レベルの信号を出力し、D信号がローレベルになったときに低レベルの信号を出力する回路構成になっている。すなわち、チャージポンプ6は、U信号の反転レベルがゲートに印加されるPチャネルトランジスタ122、Pチャネルトランジスタ122のソース側にゲートが接続されたPチャネルトランジスタ123,126、Pチャネルトランジスタ123,126のゲートにドレイン側が接続されるとともにゲートにU信号が印加されるPチャネルトランジスタ124、Pチャネルトランジスタ124とアース電位間に接続されたNチャネルトランジスタ125、およびU信号の入力端子とPチャネルトランジスタ124のゲートとの間に設けられたNチャネルトランジスタ121を有する。
【0031】
また、チャージポンプ6は、D信号がゲートに印加されるPチャネルトランジスタ129、Pチャネルトランジスタ129のドレインと電源との間に接続されたPチャネルトランジスタ128、ゲートがPチャネルトランジスタ129のソースに接続されたNチャネルトランジスタ130,132、およびNチャネルトランジスタ130,132のゲートにドレイン側が接続されるとともにD信号がゲートに印加されるNチャネルトランジスタ131を有する。なお、D信号入力端子には、負荷容量をU側の負荷容量にあわせるための、すなわちインバータ120による分を補償するためのインバータ127が設けられている。
【0032】
なお、図6に示された回路は、チャージポンプの一例であって、他の回路構成によってチャージポンプ6を構成することもできる。チャージポンプ6が出力する電圧指示信号Pout によって、図7に示すように構成されたローパスフィルタ7におけるコンデンサ141が抵抗140を介して充放電される。コンデンサ141の電圧は、制御電圧Vcnt として、第1の遅延回路1および第2の遅延回路2に供給される。
【0033】
次に動作について説明する。
第1の遅延回路1における各素子の電気的特性が、対応する第2の遅延回路2における各素子の電気的特性に一致するように、各素子は選定される。
半導体装置の実稼働時には、スイッチ15は閉状態、スイッチ9は開状態にされる。また、スイッチ11,13は、第1のパルス発生器3による2相のクロックP1S,P2Sを出力するように設定される。よって、クロックP1S,P2Sは、システムクロックである2相のクロックP1 ,P2 として、半導体装置の各部分に供給される。さらに、スイッチ10は、クロックP1 の出力端子と位相比較器5のクロック信号CLK の入力端子を接続するように設定される。
【0034】
そして、クロック入力端子Xinにクロック信号が入力される。ここでは、25MHzのクロック信号が入力される場合を例にとる。クロック信号は、バッファ8を介して、位相比較器5に基準クロック信号ref として供給される。位相比較器5の他方の入力端子にはクロックP1Sがクロック信号CLK として供給される。図5に示すように構成された位相比較器5は、図8に示すように、クロックP1Sの位相が基準クロック信号ref よりも遅れているときには、U信号を有意な状態にする。この例では、U信号をローレベルにする。クロックP1Sの位相が基準クロック信号ref よりも進んでいるときには、D信号を有意な状態にする。すなわち、D信号をローレベルにする。双方の位相が一致しているときには、U信号もD信号も有意な状態にならない。
【0035】
図6に示すように構成されたチャージポンプ6において、U信号が有意な状態であるときには、Pチャネルトランジスタ126が導通し、図8に示すように、チャージポンプ6の出力端子には高レベルの電圧指示信号Pout が発生する。D信号が有意な状態であるときには、Nチャネルトランジスタ132が導通し、図8に示すように、チャージポンプ6の出力端子には低レベルの電圧指示信号Pout が発生する。U信号もD信号も有意な状態でないときには、Pチャネルトランジスタ126およびNチャネルトランジスタ132はいずれも導通せず、図8にPout として示すように、チャージポンプ6の出力端子には高レベルも低レベルも現れない。
【0036】
電圧指示信号Pout は、図7に示すように構成されたローパスフィルタ7のコンデンサ141を充放電する。従って、コンデンサ141の電圧である制御電圧Vcnt は、クロックP1Sの位相が基準クロック信号ref よりも遅れているときには高くなる。クロックP1Sの位相が基準クロック信号ref よりも進んでいるときには、制御電圧Vcnt は低くなる。双方の位相が一致しているときには、制御電圧Vcnt は一定に保たれる。
【0037】
第1の遅延回路1は、電圧制御によるリング発振器を構成しているとともに、遅延回路を構成している。図2に示すように構成された第1の遅延回路1において、制御電圧Vcnt は、Pチャネルトランジスタ20,22,26,30,34,38,42,46,50,54およびNチャネルトランジスタ21,25,29,33,37,41,45,49,53,57に印加される。従って、制御電圧Vcnt の大きさに応じて第1の遅延回路1における各インバータに流れる電流が変化する。電流変化に応じて遅延量が変化するので、発振周波数および各遅延段の遅延量が変化する。上述したように第1のパルス発生器3は2分周機能を有しているので、PLL200において同期確立すると、出力信号fvco の周波数は、この場合、クロックP1Sの周波数25MHzの2倍の周波数50MHzに安定する。また、制御電圧Vcnt は、位相比較器5に入力されるクロック信号CLK の周波数が25MHzで安定しているときの電圧に安定する。従って、同期確立すると各遅延段における遅延量も安定する。
図9は第1の遅延回路1および第1のパルス発生器3における各部の波形を示すタイミング図である。ただし、図9には、出力R51,R61,R71は示されていない。
【0038】
図3に示すように構成された第1のパルス発生器3は、例えば、第1の遅延回路1から、出力R11,R31,R41を導入する。なお、どの遅延段からの信号を取り出すかは、要求されるスキュー量に応じて決定される。この場合には、AND回路85で出力R11と出力R41との論理積がとられ、AND回路85の出力が、インバータ81,84の出力の制御によって、トランスミッションゲート87,89を通過する。トランスミッションゲート87,89の出力は、インバータ91,92を介して、2相のクロックP1S,P2Sとなる。以上のようにして、図9に示すように、第1の遅延回路1における3つの遅延段による遅延量に応じた位相差td1をもった安定した2相のクロックP1S,P2Sが得られる。
2相のクロックP1S,P2Sは、スイッチ11,13を通って、システムクロックとして半導体装置における各部に供給される。
【0039】
半導体装置を試験するときには、スイッチ15は開状態、スイッチ9は閉状態にされる。また、スイッチ11,13は、第2のパルス発生器4による2相のクロックP1T,P2Tを出力するように設定される。よって、クロックP1T,P2Tは、2相のクロックP1 ,P2 として出力される。スイッチ10は、第1のパルス発生器3からの一相のクロックP1Sが直接に位相比較器5のクロック信号CLK の入力端子に入力するように設定される。
【0040】
そして、クロック入力端子Xinにクロック信号が入力されるとともに、クロック入力端子Xout にもクロック信号が入力される。例えば、クロック入力端子Xinに25MHzのクロック信号が入力され、クロック入力端子Xout に25MHzの別のクロック信号が入力される。従って、この場合、クロック入力端子Xout に入力されたクロック信号を基準クロック信号としてPLL200は同期確立する。基準クロック信号の周波数は、半導体装置の実稼働時の基準クロック信号の周波数と同じである。従って、PLL200の同期が確立しているときの制御電圧Vcnt は、半導体装置の実稼働時の制御電圧Vcnt と同じである。
【0041】
PLL200の同期が確立しているときの制御電圧Vcnt は、第2の遅延回路2にも入力されている。第2の遅延回路2の構成は、第1の遅延回路1の構成と同じである。すなわち、図2に示すように構成された第2の遅延回路2において、制御電圧Vcnt は、Pチャネルトランジスタ20,22,26,30,34,38,42,46,50,54およびNチャネルトランジスタ21,25,29,33,37,41,45,49,53,57に印加される。第1の遅延回路1における各素子の電気的特性は、対応する第2の遅延回路2における各素子の電気的特性に一致している。従って、PLL200が同期確立しているときには、第2の遅延回路2における各遅延段の遅延量は、第1の遅延回路1における各遅延段の遅延量に等しい。すなわち、図10に示された遅延量tR12 ,tR22 ,tR32 ,tR42 は、図9に示された遅延量tR11 ,tR21 ,tR31 ,tR41 に等しい。図9,図10にはクロック前縁の遅延量のみが明示されているが、各出力R12,R22,R32,R42のクロック後縁の遅延量も、各出力R11,R21,R31,R41のクロック後縁の遅延量に等しい。
【0042】
図4に示すように構成された第2のパルス発生器4は、第2の遅延回路2から、出力R12,R32,R42を導入する。第2のパルス発生器4において、EXNOR回路86で出力R12と出力R42との排他的論理和がとられ、EXNOR回路86の出力が、出力R32で制御されるトランスミッションゲート87,89を通過する。トランスミッションゲート87,89の出力は、インバータ91,92を介して、2相のクロックP1T,P2Tとなる。以上のようにして、図10に示すように、第2の遅延回路2における3つの遅延段による遅延量に応じた位相差td2をもった2相のクロックP1T,P2Tが得られる。位相差td2は、図9に示された位相差td1と同じである。
クロックP1T,P2Tは、スイッチ11,13を通って、システムクロックとして半導体装置における各部に供給される。
【0043】
試験時には、例えば、図11の(D)における動作#1から動作#2に移る時点で、試験のための所定の信号が与えられる。その場合、既に述べたように、無条件にその信号を与えると、配線容量等にもとづいて信号の波形がなまり、所望のタイミングで半導体装置に試験のための信号が設定されない可能性がある。そこで、所定の信号を半導体装置に与えるときには、入力端子Xinに入力されるクロック信号を停めるか、あるいは、クロック信号の周波数を落とす。そして、所定の信号を半導体装置に入力する。その後、入力端子Xinへのクロック信号の入力を再開するか、あるいは、クロック信号の周波数を元に戻す。
【0044】
PLL200は常時動作しているので、制御電圧Vcnt は、実稼働時の値と同じ値で安定している。従って、第2の遅延回路2における各遅延段の遅延量td2は実稼働時の遅延量t に等しく、かつ、不変である。すなわち、入力端子Xinに入力されるクロック信号の周波数が変化しても、2相のクロックP1T,P2Tのスキューは変化しない。また、クロック信号の周波数が元の値に戻されたときにも、スキューは不変である。従って、試験のための所定の信号が与えられたときに、設定された信号は、半導体装置内で正常に伝搬される。
【0045】
以上のように、この実施の形態1によれば、試験のための所定の信号が半導体装置に入力される際にシステムクロックのスキューは変化しない。よって、所定の信号は半導体装置に正しく設定され、半導体装置の試験が正確に実行される。例えば、マイクロプロセッサなどの半導体装置の動作を切り換えても、正確な試験を行うことができる。
【0046】
実施の形態2.
図12はこの発明の実施の形態2による半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。図において、300は2相のクロックを出力するPLL、4Aは図1に示された第2のパルス発生器4と同じ構成のパルス発生器である。PLL300において、この場合には、VCOとして機能する第1の遅延回路1と位相比較器5との間の入力周波数を1/2にする分周器18が設けられている。その他の構成要素は、図1に示されたものと同じものであるが、スイッチ15は、切換手段の一例である。ただし、図1に示された構成とは異なり、ここでは、スイッチ9,10,11,13は設けられていない。
【0047】
図13は分周器の一構成例を示す回路図である。この例では、分周器18は、2段のフリップフロップで構成されている。初段のフリップフロップは、2つのインバータ173,174、所定の条件でインバータ174の出力をインバータ173に戻すトランスミッションゲート172、所定の条件で後段のフリップフロップの出力をインバータ173に印加するトランスミッションゲート171で構成される。後段のフリップフロップは、2つのインバータ177,178、所定の条件でインバータ178の出力をインバータ177に戻すトランスミッションゲート176、所定の条件で初段のフリップフロップ出力をインバータ177に印加するトランスミッションゲート175で構成される。所定の条件は、分周器18に入力される信号と、インバータ170で入力信号が反転された信号とで生成される。なお、後段のフリップフロップは、インバータ179を介して、初段のフリップフロップに出力を供給するとともに入力信号の周波数が1/2にされた信号を出力する。
【0048】
次に動作について説明する。
第1の遅延回路1における各素子の電気的特性が、対応する第2の遅延回路2における各素子の電気的特性に一致するように、各素子は選定される。
半導体装置の実稼働時には、スイッチ15は閉状態に設定される。そして、クロック入力端子Xinにクロック信号が入力される。ここでも、25MHzのクロック信号が入力される場合を例にとる。入力端子Xinに入力されたクロック信号は、バッファ8を介して、位相比較器5に基準クロック信号ref として供給される。位相比較器5の他方の入力端子には分周器18からのクロック信号CLK が供給される。位相比較器5は、クロック信号CLK の位相が基準クロック信号ref よりも遅れているときには、U信号を有意な状態にする。クロック信号CLK の位相が基準クロック信号ref よりも進んでいるときには、D信号を有意な状態にする。双方の位相が一致しているときには、U信号もD信号も有意な状態にならない。
【0049】
チャージポンプ6は、実施の形態1の場合と同様に、U信号が有意な状態であるときには、高レベルの電圧指示信号Pout を出力する。D信号が有意な状態であるときには、低レベルの電圧指示信号Pout を出力する。U信号もD信号も有意な状態でないときには、チャージポンプ6は、実施の形態1の場合と同様に、高レベルも低レベルも出力しない。電圧指示信号Pout に応じて、ローパスフィルタ7は、実施の形態1の場合と同様に、クロック信号CLK の位相が基準クロック信号ref よりも遅れているときには制御電圧Vcnt を高くする。クロック信号CLK の位相が基準クロック信号ref よりも進んでいるときには制御電圧Vcnt を低くする。双方の位相が一致しているときには制御電圧Vcnt を一定に保つ。
【0050】
第1の遅延回路1は、実施の形態1の場合と同様に動作して、50MHzで発振する。分周器18は、第1の遅延回路1の各出力のうちの一つの出力を導入する。図12には、出力R11が導入することが例示されている。図13に示すように構成された分周器18は、出力R11の周波数を1/2にして、25MHzのクロック信号CLK を生成し、そのクロック信号CLK を位相比較器5に供給する。以上のようにして、制御電圧Vcnt は、位相比較器5に入力されるクロック信号CLK の周波数が25MHzで安定しているときの電圧に安定する。従って、PLL300が同期確立すると第1の遅延回路1の各遅延段における遅延量も安定する。
【0051】
この実施の形態2では、実稼働時に、第2の遅延回路2に、入力端子Xinから25MHzのクロックが供給されるとともに、PLL300のローパスフィルタ7から制御電圧Vcnt が入力される。図2に示すように構成された第2の遅延回路2において、制御電圧Vcnt は、Pチャネルトランジスタ20,22,26,30,34,38,42,46,50,54およびNチャネルトランジスタ21,25,29,33,37,41,45,49,53,57に印加される。第2の遅延回路2における各素子の電気的特性は、対応する第1の遅延回路1における各素子の電気的特性に一致している。従って、PLL300が同期確立しているときには、第2の遅延回路2における各遅延段の遅延量は、第1の遅延回路1における各遅延段の遅延量に等しい。
【0052】
図4に示すように構成されたパルス発生器4Aは、第2の遅延回路2から、出力R12,R32,R42を導入する。パルス発生器4Aは、実施の形態1における第2のパルス発生器4と同様に動作して、2相のクロックP1T,P2Tを生成する。すなわち、図10に示すように、第2の遅延回路2における3つの遅延段による遅延量に応じた位相差td2をもった2相のクロックP1T,P2Tが得られる。2相のクロックP1T,P2Tは、この場合には、システムクロックである2相のクロックP1 ,P2 として出力される。
【0053】
半導体装置の試験を行うときには、スイッチ15は開状態にされる。また、クロック入力端子Xinにクロック信号が入力されるとともに、クロック入力端子Xout にもクロック信号が入力される。例えば、クロック入力端子Xinに25MHzのクロック信号が入力され、クロック入力端子Xout に別の25MHzのクロック信号が入力される。この場合、クロック入力端子Xout に入力されたクロック信号を基準クロック信号ref としてPLL300は同期確立する。基準クロック信号ref の周波数は、半導体装置の実稼働時の基準クロック信号ref の周波数と同じである。従って、PLL300の同期が確立しているときの制御電圧Vcnt は、半導体装置の実稼働時の制御電圧Vcnt と同じである。
【0054】
上述したように、PLL300の同期が確立しているときの制御電圧Vcnt は、第2の遅延回路2にも入力されている。すなわち、第2の遅延回路2における各遅延段の遅延量は実稼働時の遅延量に等しい。従って、入力端子Xinに入力されるクロック信号の周波数が変化しても、2相のクロックP1T,P2Tのスキューは変化しない。
【0055】
従って、試験のための所定の信号が与えられたときに、設定された信号は、半導体装置内で正常に伝搬される。例えば、図11の(D)における動作#1から動作#2に移る時点で、入力端子Xinに入力されるクロック信号の周波数を落とし、その上で、試験のための所定の信号を与えようとした場合でも、2相のクロックP1T,P2T間のスキューは、実稼働時のスキューと同じである。すなわち、入力端子Xinに入力されるクロック信号の周波数が変化しても、2相のクロックP1T,P2Tのスキューは変化しない。また、クロック信号の周波数が元の値に戻されたときにも、スキューは不変である。よって、試験のための所定の信号が与えられたときに、設定された信号は、半導体装置内で正常に伝搬される。
【0056】
以上のように、この実施の形態2によれば、半導体装置の試験時に、試験のための所定の信号が半導体装置に入力される際にシステムクロックのスキューは変化しない。よって、所定の信号は半導体装置に正しく設定され、半導体装置の試験が正確に実行される。例えば、マイクロプロセッサなどの半導体装置の動作を切り換えても、正確な試験を行うことができる。さらに、この実施の形態によれば、パルス発生器を一つだけ用意すればよいので、実施の形態1に比べて、回路構成が簡単になる。
【0057】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の発明によれば、システムクロック発生回路を、位相同期ループにおける第1の遅延回路と同一構成であって位相同期ループにおける制御電圧を導入して制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともにその第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、第2の遅延回路と接続され、第2の遅延回路により遅延した第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第3および第4のクロック信号を発生する第2のパルス発生器と、第1の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第2の遅延回路が開放される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第3の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える第1の切換手段と、位相同期ループにおける第1のパルス発生器が発生した2相の第1および第2のクロック信号と第2のパルス発生器が発生した2相の第3および第4のクロック信号の少なくとも一方を選択し、選択した2相のクロック信号をシステムクロック信号として出力する第2の切換手段とを有するように構成したので、第1の遅延回路および第2の遅延回路に同一の制御電圧が印加され、試験時に、半導体装置に入力されるクロック信号の周波数を変えてもシステムクロックのスキューは変化しない。よって、試験のための所定の信号は半導体装置に正しく設定され、半導体装置の試験が正確に実行される効果がある。
【0059】
請求項2記載の発明によれば、システムクロック発生回路を、第1の切換手段が、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子の間に設けられた第1のスイッチと、クロック入力端子と第2の遅延回路の間に設けられた第2のスイッチとを含むように構成したので、クロック入力端子およびクロック出力端子を有するマイクロプロセッサなどの半導体装置の動作を切り換えても、半導体装置の試験が正確に実行される効果がある。
【0060】
請求項3記載の発明によれば、システムクロック発生回路を、基準クロック信号と帰還クロック信号との間の位相差にもとづいた制御電圧に応じた周波数の第1の信号を発生するとともに第1の信号を遅延させて出力する第1の遅延回路を含む位相同期ループと、第1の遅延回路と同一構成であって、制御電圧を入力して制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともにその第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、第2の遅延回路と接続され、第2の遅延回路により遅延した第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第1および第2のクロック信号を発生するパルス発生器と、第1の入力クロック信号が位相同期ループおよび第2の遅延回路に供給される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第1の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える切換手段とを有するように構成したので、第1の遅延回路および第2の遅延回路に同一の制御電圧が印加され、試験時に、半導体装置に入力されるクロック信号の周波数を変えてもシステムクロックのスキューは変化しない。よって、試験のための所定の信号は半導体装置に正しく設定され、半導体装置の試験が正確に実行される効果がある。さらに、パルス発生器を一つだけ用意すればよいので、回路構成が簡単になる効果がある。
【0061】
請求項4記載の発明によれば、システムクロック発生回路を、切換手段が、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子との間に設けられたスイッチを含むように構成したので、クロック入力端子およびクロック出力端子を有するマイクロプロセッサなどの半導体装置の動作を切り換えても、半導体装置の試験が正確に実行される効果がある。また、パルス発生器を一つだけ用意すればよいので、回路構成が簡単になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。
【図2】第1の遅延回路および第2の遅延回路の一構成例を示す回路図である。
【図3】第1のパルス発生器の一構成例を示す回路図である。
【図4】第2のパルス発生器の一構成例を示す回路図である。
【図5】位相比較器の一構成例を示す回路図である。
【図6】チャージポンプの一構成例を示す回路図である。
【図7】ローパスフィルタの一構成例を示す回路図である。
【図8】位相比較器とチャージポンプの動作タイミングを示すタイミング図である。
【図9】第1のパルス発生器の動作タイミングを示すタイミング図である。
【図10】第2のパルス発生器の動作タイミングを示すタイミング図である。
【図11】この発明の実施の形態1,2による半導体装置におけるシステムクロック発生回路の動作を示すタイミング図である。
【図12】この発明の実施の形態2による半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。
【図13】分周器の一構成例を示す回路図である。
【図14】従来の半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。
【図15】図14に示されたシステムクロック発生回路の動作を示すタイミング図である。
【図16】従来の他の半導体装置におけるシステムクロック発生回路の構成を示すブロック図である。
【図17】図16に示されたパルス発生器の一構成例を示す回路図である。
【図18】図16に示されたシステムクロック発生回路の動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
1 第1の遅延回路、2 第2の遅延回路、3 第1のパルス発生器、4 第2のパルス発生器(パルス発生器)、4A パルス発生器、9 スイッチ(第1の切換手段)、11,13 スイッチ(第2の切換手段)、15 スイッチ(切換手段、第1の切換手段)、200,300 位相同期ループ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system clock generation circuit in a semiconductor device that is built in a semiconductor device and generates a two-phase clock in which high-level periods do not overlap.
[0002]
[Prior art]
A typical system clock used in a semiconductor device is a two-phase clock (hereinafter, simply referred to as a two-phase clock) in which the high-level periods do not overlap each other. A two-phase clock is easily generated using a phase locked loop (hereinafter referred to as PLL) having a signal delay function.
[0003]
FIG. 14 is a block diagram showing a system clock generation circuit in a conventional semiconductor device using a PLL. In the figure, reference numeral 400 denotes a PLL that outputs a two-phase clock. In the PLL 400, 1A is a delay circuit that delays an input signal, 3A is a signal that is introduced from several delay stages among a plurality of delay stages of the delay circuit 1A, and a one-phase clock P1 and others from the introduced signal A pulse generator for generating a phase clock P2 and 5 a clock input terminal X in The phase comparator 6 compares the phase of the clock signal input from the buffer 8 with the phase of the one-phase clock P1 from the pulse generator 3A, and 6 corresponds to the phase difference output from the phase comparator 5. A charge pump 7 that outputs a voltage instruction signal and a low-pass filter 7 that smoothes the voltage instruction signal from the charge pump 6 and supplies a control voltage to the delay circuit 1A. The delay circuit 1A delays the input signal and constitutes a voltage controlled oscillator (VCO).
[0004]
Next, the operation will be described.
Clock input terminal X in The clock signal input from is supplied as a reference clock signal to one input terminal of the phase comparator 5 via the buffer 8. In the circuit shown in FIG. 14, the clock signal is supplied to the clock output terminal X. out Also supplied. A one-phase clock P1 from the pulse generator 3A is input to the other input terminal of the phase comparator 5 as a feedback clock signal. The phase comparator 5 detects a phase difference between signals input to both terminals and outputs a signal indicating the phase difference to the charge pump 6. The charge pump 6 outputs, for example, a signal instructing to increase the voltage when the phase of the clock P1 is delayed with respect to the phase of the reference clock signal according to the phase difference, and with respect to the phase of the reference clock signal. When the phase of the clock P1 is advanced, a signal instructing to lower the voltage is output.
[0005]
The voltage of the capacitor included in the low-pass filter 7 changes according to the signal from the charge pump 6. The voltage is supplied to the delay circuit 1A. The low-pass filter 7 also serves to determine characteristics such as the response speed of the PLL 400. The delay circuit 1A changes the frequency of the output signal according to the input control voltage. When the phase of the reference clock signal matches the phase of the clock P1, the output of the charge pump 6 does not change and the frequency of the output signal of the delay circuit 1A does not change.
[0006]
The delay circuit 1A is configured by a plurality of delay elements connected in cascade. The pulse generator 3A has a desired phase difference (skew) t out of the outputs of the delay elements. d Several outputs are selected so that two-phase clocks P1 and P2 can be generated. FIG. 14 shows a case where three outputs are selected. The pulse generator 3A generates two-phase clocks P1 and P2 from the selected output signal. As described above, as shown in FIGS. 15A, 15B, and 15C, the clock input terminal X in The same frequency as the frequency of the clock signal input from, and the desired phase difference t d Two-phase clocks P1 and P2 having are generated.
[0007]
When testing a semiconductor device, a process of applying a predetermined signal from the outside to the semiconductor device at a certain point in time and testing an output signal based on the signal is required. For example, a predetermined signal for the test is given at the time of moving from the operation # 1 to the operation # 2 in FIG. However, if the signal is given unconditionally, the waveform of the signal becomes distorted based on the wiring capacitance and the like, causing a problem that a signal for testing is not set in the semiconductor device at a desired timing. Note that FIG. 15D illustrates a case where a signal instructing switching of the operation of a semiconductor device such as a microprocessor is input as a predetermined signal for testing.
Therefore, when a predetermined signal is given to the semiconductor device, the clock input terminal X in It may be possible to stop the clock signal input from the clock or reduce the frequency of the clock signal and restart the clock signal input or restore the clock signal frequency when the setting of the predetermined signal is completed. It is done. However, according to this method, the PLL 400 is once out of synchronization. Accordingly, the semiconductor device does not operate normally during a period from when the input of the clock signal is restarted or after the frequency of the clock signal is returned to the original value until the synchronization of the PLL 400 is reestablished. In other words, even if a predetermined signal for testing is set in the semiconductor device, the semiconductor device cannot immediately start operating normally, and in effect the test cannot be performed.
[0008]
Therefore, when testing the semiconductor device, the two-phase clocks P1 and P2 are generated by the flip-flop without using the PLL 400, and the phase difference t by the delay element. d It is conceivable to provide a method. FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a system clock generation circuit for realizing such a method. In the figure, 17 is a clock input terminal X. in A switch for supplying the clock signal inputted from the PLL 400 to either the PLL 400 or the second pulse generator 16, 11 is either the clock P 1 by the PLL 400 or the clock P 1 by the second pulse generator 16. 13 is a switch for selecting either the clock P2 by the PLL 400 or the clock P2 by the second pulse generator 16.
[0009]
FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the second pulse generator. As shown in FIG. 17, the second pulse generator 16 includes, for example, an inverting circuit (NOR circuit) 151 and 152 constituting a flip-flop, and an inverting circuit (on the input side of the NOR circuit 151) ( Inverter) 150, inverters 153 to 158 provided on the other input side of NOR circuit 151 and constituting delay elements, and inverters 159 to 164 constituting delay elements provided on one input side of NOR circuit 152.
[0010]
During actual operation of the semiconductor device, the switch 17 is connected to the clock input terminal X. in Is set so that the clock signal input from the PLL 400 is input to the PLL 400, and the switches 11 and 13 are set to output the two-phase clocks P1 and P2 from the PLL 400 to each part of the semiconductor device. Therefore, the semiconductor device operates with a system clock generated by the PLL 400. Note that the actual operation time is an operation time that is not when testing a semiconductor device, that is, a time when the semiconductor device is incorporated in a predetermined system and operates to perform a function required in the system.
[0011]
When testing the semiconductor device, the switch 17 is connected to the clock input terminal X. in The clock signal input from the second pulse generator 16 is set to be input to the second pulse generator 16, and the switches 11 and 13 are set to output the two-phase clocks P1 and P2 from the second pulse generator 16. Is done. Then, as shown in FIGS. 18A to 18D, when a predetermined signal for testing is set in the semiconductor device, the clock input terminal X in The frequency of the clock signal input from is reduced. In this state, if a predetermined signal for testing is input to the semiconductor device, the signal is correctly set in the semiconductor device. However, according to such a circuit configuration, t in FIG. d ', The skew between the two-phase clocks P1, P2 is the desired phase difference t d It is not kept in. Therefore, the set signal may not be propagated normally in the semiconductor device.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Since the system clock generation circuit in the conventional semiconductor device is configured as described above, there is a problem that when a test of the semiconductor device is performed, a signal for the test cannot be set in the semiconductor device at a desired timing.
[0013]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the phase difference between the two-phase clocks P1 and P2 is changed to a desired phase difference t during the test. d An object of the present invention is to obtain a system clock generation circuit in a semiconductor device capable of generating two-phase clocks P1 and P2 having an arbitrary frequency while maintaining the above.
A technique similar to the present invention is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-89422.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention of claim 1 System clock generation circuit Is Phase-locked loop Having the same configuration as the first delay circuit in FIG. Phase-locked loop Introduce a control voltage at a frequency corresponding to the control voltage. Second signal As well as that Second signal A second delay circuit for delaying and outputting Second pulse generation that is connected to the second delay circuit and generates two-phase third and fourth clock signals that do not overlap the high-level period in response to the second signal delayed by the second delay circuit And a first state in which the first input clock signal is supplied to the phase locked loop and the second delay circuit is opened, and a second input clock signal is supplied to the phase locked loop and the third state. The first switching means for switching between the second state in which the input clock signal is supplied to the second delay circuit and the first and second two-phase generated by the first pulse generator in the phase-locked loop Second switching means for selecting at least one of the clock signal and the two-phase third and fourth clock signals generated by the second pulse generator and outputting the selected two-phase clock signal as a system clock signal It is equipped with.
[0016]
Claim 2 Related to the invention System clock generation circuit The first switching means is connected to the clock input terminal. Phase locked loop Provided between the reference clock signal input terminal First switch A clock input terminal and a second delay circuit When Established between Second switch It is the structure which contains.
[0017]
Claim 3 Related to the invention System clock generation circuit Is Phase synchronization including a first delay circuit that generates a first signal having a frequency corresponding to a control voltage based on a phase difference between a reference clock signal and a feedback clock signal, and delays and outputs the first signal A loop and the same configuration as the first delay circuit, wherein a control voltage is input to generate a second signal having a frequency corresponding to the control voltage, and the second signal is delayed and output. A pulse that is connected to the delay circuit and the second delay circuit and generates two-phase first and second clock signals that do not overlap the high-level period in accordance with the second signal delayed by the second delay circuit A first state in which the generator, the first input clock signal is supplied to the phase locked loop and the second delay circuit, and the second input clock signal is supplied to the phase locked loop and the first input clock The signal is second And switching means for switching a second state that is supplied to the delay circuit It is equipped with.
[0018]
Claim 4 Related to the invention System clock generation circuit The switching means is connected to the clock input terminal. Phase-locked loop The reference clock signal input terminal is provided with a switch.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a system clock generating circuit in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 200 is a PLL that outputs a two-phase clock, and 2 is a clock input terminal X. in Is connected to the control voltage V from the low-pass filter 7 of the PLL 200. cnt The second delay circuit 4 outputs a signal having a frequency corresponding to the signal and having a predetermined delay amount, and a signal 4 is introduced from a predetermined delay stage of the second delay circuit 2 to be a one-phase clock P1T. And a second pulse generator for generating the clock P2T of the other phase, 15 is a buffer 8 and a clock output terminal X out It is a switch provided between and. In this case, the second pulse generator 4 corresponds to the pulse generator described in the claims. The switches 9 and 15 are an example of first switching means.
[0020]
In the PLL 200, 1 is a control voltage V from the low-pass filter 7. cnt Signal f of frequency according to vco And a first delay circuit 3 for outputting each signal having a predetermined delay amount, and 3 is introduced from several delay stages among the plurality of delay stages of the first delay circuit 1 It is a first pulse generator that generates a one-phase clock P1S and another-phase clock P2S during actual operation from a signal. A switch 10 selects one of the one-phase clock P1S from the first pulse generator 3 and the one-phase clock P1 selected by the switch 11 and supplies it to the phase comparator 5. The switch 11 selects one of the clock P1S generated by the PLL 200 and the clock P1T generated by the second pulse generator 4, and the switch 13 is selected from the clock P2S generated by the PLL 200 and the clock P2T generated by the second pulse generator 4. Select one of the following.
The other components are the same as those shown in FIG. 14, but the switches 11 and 13 are an example of the second switching means.
[0021]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the first delay circuit and the second delay circuit. As shown in the figure, the first delay circuit 1 and the second delay circuit 2 have, for example, a drain connected to a power source V CC And P-channel transistors 20, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46, 50, 54 whose gates are connected to the drain side of the N-channel transistor 21. The source of the P-channel transistor 20 is connected to the gate. The first delay circuit 1 and the second delay circuit 2 include the P-channel transistors 23, 27, 31, 35, 39, 43, 47, 51, 55 and the N-channel transistors 24, 28, 32, 36, respectively. , 40, 44, 48, 52, 56. The first stage inverter has a signal f in Is applied, and the inverters are cascaded. N-channel transistors 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56 of each inverter are connected to the drain side of N-channel transistors 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57. Is done. The gates of the N-channel transistors 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57 are connected to the control voltage V cnt Is applied.
[0022]
Outputs of the respective inverters are output as outputs R1 to R8 through inverters 61 to 68, respectively. When the circuit shown in FIG. 2 is applied to the first delay circuit 1, the output of the final stage inverter is the signal f. vco It becomes. And the signal f vco Is the signal f in To the first stage inverter. When the circuit shown in FIG. 2 is applied to the second delay circuit 2, the output terminal of the final stage inverter is opened.
[0023]
In such a circuit, the nine inverters act as delay elements. The signal f vco Is the signal f in The circuit acts as a ring oscillator. The P-channel transistors 20, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46, 50, 54 and the N-channel transistors 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57 have a control voltage V cnt Accordingly, the delay amount is controlled by controlling the current flowing through the inverter.
[0024]
When the circuit shown in FIG. 2 is applied to the first delay circuit 1, the outputs R1 to R8 correspond to the outputs R11, R21, R31, R41, R51, R61, R71, and R81. When the circuit shown in FIG. 2 is applied to the second delay circuit 2, the outputs R1 to R8 correspond to the outputs R12, R22, R32, R42, R52, R62, R72, and R82.
The circuit shown in FIG. 2 is an example of a delay circuit, and the first delay circuit 1 and the second delay circuit 2 can be configured by other circuit configurations. In addition, although an example in which there are nine delay elements is shown here, any number of delay elements may be used as long as the number of stages is an odd number. The number of stages of delay elements is determined according to the required level of oscillation frequency and the accuracy required for skew.
[0025]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the first pulse generator. Here, the case where the first pulse generator 3 introduces the outputs R11, R31, R41 of the first delay circuit 1 is taken as an example. As shown in the figure, the first pulse generator 3 includes a logical product circuit (AND circuit) 85 that takes a logical product of the output R11 and the output R41. In addition, it has a transmission gate 87 and a P-channel transistor 88 that allow the output of the AND circuit 85 to pass under a predetermined condition, and an inverter 91 that inverts the passing output into a one-phase clock signal P1S. Furthermore, it has a transmission gate 89 and a P-channel transistor 90 that allow the output of the AND circuit 85 to pass under a predetermined condition, and an inverter 92 that inverts the passing output and generates a clock signal P2S of another phase.
[0026]
And it is controlled by the output R31 and has three D latches for creating a passage condition. The first D latch includes an inverter 70 for inverting the output R31, a transmission gate 71 controlled by the output R31, and two inverters 72 and 73. The second D latch includes an inverter 78 that inverts the output R31, a transmission gate 79 controlled by the output R31, and two inverters 80 and 81. The third D latch includes a transmission gate 83 controlled by the output R31 and two inverters 82 and 84. The output of the first D latch is transmitted to the second D latch via the two inverters 74 and 75 without being logically inverted. Further, the output of the first D latch is logically inverted via the inverter 76 and transmitted to the third D latch. The output of the second D latch is logically inverted via an inverter 77 and transmitted to the first D latch.
Note that the circuit shown in FIG. vco Two-phase clock signals P1S and P2S having a frequency ½ of the above frequency are generated. The circuit shown in FIG. 3 is an example of a pulse generator, and the first pulse generator 3 can be configured by another circuit configuration.
[0027]
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the second pulse generator. Here, the case where the second pulse generator 4 introduces the outputs R12, R32, R42 of the second delay circuit 2 is taken as an example. As shown in the figure, the second pulse generator 4 has an inverted exclusive OR circuit (EXNOR circuit) 86 that inverts the exclusive OR of the output R12 and the output R42. Further, it has a transmission gate 87 and a P-channel transistor 88 that allow the output of the EXNOR circuit 86 to pass under a predetermined condition, and an inverter 91 that inverts the passing output to produce a one-phase clock signal P1T. Furthermore, it has a transmission gate 89 and a P-channel transistor 90 that allow the output of the EXNOR circuit 86 to pass under a predetermined condition, and an inverter 92 that inverts the passing output to generate a clock signal P2T of another phase. And in order to create a passage condition, it has two inverters 93 and 94 which let the output R32 pass, and two-stage inverters 95 and 96 which introduce the output of the inverter 93.
Note that the circuit shown in FIG. 4 is an example of a pulse generator, and the second pulse generator 4 can be configured by another circuit configuration.
[0028]
FIG. 5 is a circuit diagram showing one configuration example of the phase comparator. In this example, the phase comparator 5 includes an inverter 100 that receives the reference clock signal ref, an inverter 113 that receives the clock signal CLK, an NAND circuit 101 that receives the output of the inverter 100 and the output of the inverting AND circuit (NAND circuit) 111. , And an NAND circuit 106 for inputting the output of the inverter 113 and the output of the NAND circuit 112. Further, a first flip-flop composed of two NAND circuits 102 and 103 having the output of the NAND circuit 101 as a set input, and a second flip-flop composed of two NAND circuits 104 and 105 having the output of the NAND circuit 106 as a reset input. It has a flip-flop. Further, the NAND circuit 107 takes the logical product of the output of the NAND circuit 101 and the Q output of the first flip-flop, and the NAND circuit 108 calculates the output of the NAND circuit 106 and the inverted Q output of the second flip-flop. Logical AND. Then, the NOR circuit 109 and the inverter 110 take the logical sum of the outputs of the two NAND circuits 107 and 108.
[0029]
The NAND circuit 111 receives outputs of the NAND circuit 101, the NAND circuit 102, the inverter 110, and the NAND circuit 112. The NAND circuit 112 inputs the outputs of the NAND circuit 106, the NAND circuit 105, the inverter 110, and the NAND circuit 111. The output of the NAND circuit 111 is a U signal that instructs the charge pump 6 to increase the voltage, and the output of the NAND circuit 112 is a D signal that instructs the charge pump 6 to decrease the voltage.
Note that the circuit shown in FIG. 5 is an example of a phase comparator, and the phase comparator 5 can be configured by another circuit configuration.
[0030]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the charge pump. In this example, the charge pump 6 has a circuit configuration that outputs a high level signal when the U signal becomes low level, and outputs a low level signal when the D signal becomes low level. . That is, the charge pump 6 includes the P channel transistor 122 to which the inversion level of the U signal is applied to the gate, the P channel transistors 123 and 126 having the gate connected to the source side of the P channel transistor 122, and the P channel transistors 123 and 126. A P-channel transistor 124 whose drain side is connected to the gate and a U signal is applied to the gate, an N-channel transistor 125 connected between the P-channel transistor 124 and the ground potential, and an input terminal for the U signal and the P-channel transistor 124 An N-channel transistor 121 is provided between the gate and the gate.
[0031]
The charge pump 6 includes a P-channel transistor 129 to which a D signal is applied to the gate, a P-channel transistor 128 connected between the drain of the P-channel transistor 129 and the power supply, and a gate connected to the source of the P-channel transistor 129. N-channel transistors 130 and 132, and an N-channel transistor 131 having a drain side connected to the gates of the N-channel transistors 130 and 132 and a D signal applied to the gate. The D signal input terminal is provided with an inverter 127 for adjusting the load capacity to the load capacity on the U side, that is, for compensating for the amount by the inverter 120.
[0032]
The circuit shown in FIG. 6 is an example of a charge pump, and the charge pump 6 can be configured by other circuit configurations. Voltage instruction signal P output from the charge pump 6 out As a result, the capacitor 141 in the low-pass filter 7 configured as shown in FIG. The voltage of the capacitor 141 is the control voltage V cnt Is supplied to the first delay circuit 1 and the second delay circuit 2.
[0033]
Next, the operation will be described.
Each element is selected so that the electrical characteristics of each element in the first delay circuit 1 match the electrical characteristics of each element in the corresponding second delay circuit 2.
During actual operation of the semiconductor device, the switch 15 is closed and the switch 9 is opened. The switches 11 and 13 are set so as to output the two-phase clocks P1S and P2S from the first pulse generator 3. Therefore, the clocks P1S and P2S are supplied to each part of the semiconductor device as two-phase clocks P1 and P2 which are system clocks. Further, the switch 10 is set so as to connect the output terminal of the clock P1 and the input terminal of the clock signal CLK of the phase comparator 5.
[0034]
And clock input terminal X in The clock signal is input to the. Here, a case where a clock signal of 25 MHz is input is taken as an example. The clock signal is supplied as a reference clock signal ref to the phase comparator 5 through the buffer 8. The clock P1S is supplied to the other input terminal of the phase comparator 5 as the clock signal CLK. As shown in FIG. 8, the phase comparator 5 configured as shown in FIG. 5 makes the U signal significant when the phase of the clock P1S is delayed from the reference clock signal ref. In this example, the U signal is set to a low level. When the phase of the clock P1S is ahead of the reference clock signal ref, the D signal is made significant. That is, the D signal is set to a low level. When both phases match, neither the U signal nor the D signal is significant.
[0035]
In the charge pump 6 configured as shown in FIG. 6, when the U signal is in a significant state, the P-channel transistor 126 conducts, and as shown in FIG. 8, the output terminal of the charge pump 6 has a high level. Voltage instruction signal P out Occurs. When the D signal is in a significant state, the N-channel transistor 132 is turned on, and a low level voltage instruction signal P is applied to the output terminal of the charge pump 6 as shown in FIG. out Occurs. When neither the U signal nor the D signal is significant, neither P-channel transistor 126 nor N-channel transistor 132 conducts, and P out As shown in the figure, neither the high level nor the low level appears at the output terminal of the charge pump 6.
[0036]
Voltage instruction signal P out Charges and discharges the capacitor 141 of the low-pass filter 7 configured as shown in FIG. Therefore, the control voltage V which is the voltage of the capacitor 141 is cnt Becomes higher when the phase of the clock P1S is later than the reference clock signal ref. When the phase of the clock P1S is ahead of the reference clock signal ref, the control voltage V cnt Becomes lower. When both phases match, the control voltage V cnt Is kept constant.
[0037]
The first delay circuit 1 constitutes a ring oscillator based on voltage control and a delay circuit. In the first delay circuit 1 configured as shown in FIG. cnt Is applied to P-channel transistors 20, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46, 50, 54 and N-channel transistors 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57. The Therefore, the control voltage V cnt The current flowing through each inverter in the first delay circuit 1 changes in accordance with the magnitude of. Since the delay amount changes according to the current change, the oscillation frequency and the delay amount of each delay stage change. As described above, since the first pulse generator 3 has the frequency dividing function, when the synchronization is established in the PLL 200, the output signal f vco In this case, the frequency is stabilized at 50 MHz, which is twice the frequency 25 MHz of the clock P1S. Control voltage V cnt Is stabilized to a voltage when the frequency of the clock signal CLK input to the phase comparator 5 is stable at 25 MHz. Therefore, when synchronization is established, the delay amount in each delay stage is also stabilized.
FIG. 9 is a timing chart showing waveforms of respective parts in the first delay circuit 1 and the first pulse generator 3. However, the outputs R51, R61, and R71 are not shown in FIG.
[0038]
The first pulse generator 3 configured as shown in FIG. 3 introduces outputs R11, R31, R41 from the first delay circuit 1, for example. Note that the delay stage from which the signal is extracted is determined according to the required skew amount. In this case, the AND circuit 85 takes the logical product of the output R11 and the output R41, and the output of the AND circuit 85 passes through the transmission gates 87 and 89 by controlling the outputs of the inverters 81 and 84. Outputs of the transmission gates 87 and 89 become two-phase clocks P1S and P2S via inverters 91 and 92, respectively. As described above, as shown in FIG. 9, the phase difference t corresponding to the delay amount by the three delay stages in the first delay circuit 1. d1 Stable two-phase clocks P1S and P2S having the above are obtained.
The two-phase clocks P1S and P2S pass through the switches 11 and 13 and are supplied as system clocks to the respective units in the semiconductor device.
[0039]
When testing the semiconductor device, the switch 15 is opened and the switch 9 is closed. The switches 11 and 13 are set to output two-phase clocks P1T and P2T from the second pulse generator 4. Therefore, the clocks P1T and P2T are output as two-phase clocks P1 and P2. The switch 10 is set so that the one-phase clock P1S from the first pulse generator 3 is directly input to the input terminal of the clock signal CLK of the phase comparator 5.
[0040]
And clock input terminal X in Clock signal is input to the clock input terminal X out The clock signal is also input. For example, the clock input terminal X in 25 MHz clock signal is input to the clock input terminal X out Is supplied with another clock signal of 25 MHz. Therefore, in this case, the clock input terminal X out The PLL 200 establishes synchronization using the clock signal input to the reference clock signal as a reference clock signal. The frequency of the reference clock signal is the same as the frequency of the reference clock signal when the semiconductor device is actually operated. Therefore, the control voltage V when the synchronization of the PLL 200 is established. cnt Is the control voltage V during actual operation of the semiconductor device. cnt Is the same.
[0041]
Control voltage V when PLL200 synchronization is established cnt Is also input to the second delay circuit 2. The configuration of the second delay circuit 2 is the same as the configuration of the first delay circuit 1. That is, in the second delay circuit 2 configured as shown in FIG. cnt Is applied to P-channel transistors 20, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46, 50, 54 and N-channel transistors 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57. The The electrical characteristics of each element in the first delay circuit 1 match the electrical characteristics of each element in the corresponding second delay circuit 2. Therefore, when the PLL 200 is synchronized, the delay amount of each delay stage in the second delay circuit 2 is equal to the delay amount of each delay stage in the first delay circuit 1. That is, the delay amount t shown in FIG. R12 , T R22 , T R32 , T R42 Is the delay amount t shown in FIG. R11 , T R21 , T R31 , T R41 be equivalent to. 9 and 10 show only the delay amount of the clock leading edge, the delay amounts of the clock trailing edges of the outputs R12, R22, R32, and R42 are also the clocks of the outputs R11, R21, R31, and R41. Equal to trailing edge delay.
[0042]
The second pulse generator 4 configured as shown in FIG. 4 introduces outputs R12, R32, and R42 from the second delay circuit 2. In the second pulse generator 4, the EXNOR circuit 86 performs an exclusive OR of the output R12 and the output R42, and the output of the EXNOR circuit 86 passes through transmission gates 87 and 89 controlled by the output R32. Outputs of the transmission gates 87 and 89 become two-phase clocks P1T and P2T via inverters 91 and 92, respectively. As described above, as shown in FIG. 10, the phase difference t corresponding to the delay amount by the three delay stages in the second delay circuit 2. d2 Two-phase clocks P1T and P2T having Phase difference t d2 Is the phase difference t shown in FIG. d1 Is the same.
The clocks P1T and P2T pass through the switches 11 and 13 and are supplied as system clocks to each part in the semiconductor device.
[0043]
At the time of the test, for example, a predetermined signal for the test is given at the time of moving from the operation # 1 to the operation # 2 in FIG. In this case, as described above, if the signal is given unconditionally, the waveform of the signal is distorted based on the wiring capacitance or the like, and there is a possibility that the test signal is not set in the semiconductor device at a desired timing. Therefore, when a predetermined signal is given to the semiconductor device, the input terminal X in Either stop the clock signal input to, or reduce the frequency of the clock signal. Then, a predetermined signal is input to the semiconductor device. Then input terminal X in The input of the clock signal to is resumed, or the frequency of the clock signal is restored.
[0044]
Since the PLL 200 is always operating, the control voltage V cnt Is stable at the same value as in actual operation. Therefore, the delay amount t of each delay stage in the second delay circuit 2 d2 Is the delay t during actual operation d And is invariant. That is, input terminal X in The skew of the two-phase clocks P1T and P2T does not change even if the frequency of the clock signal input to the signal changes. Also, the skew is unchanged when the frequency of the clock signal is returned to the original value. Accordingly, when a predetermined signal for testing is given, the set signal is normally propagated in the semiconductor device.
[0045]
As described above, according to the first embodiment, the skew of the system clock does not change when a predetermined signal for testing is input to the semiconductor device. Therefore, the predetermined signal is correctly set in the semiconductor device, and the semiconductor device test is executed accurately. For example, an accurate test can be performed even when the operation of a semiconductor device such as a microprocessor is switched.
[0046]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a system clock generation circuit in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 300 is a PLL that outputs a two-phase clock, and 4A is a pulse generator having the same configuration as the second pulse generator 4 shown in FIG. In this case, the PLL 300 is provided with a frequency divider 18 that halves the input frequency between the first delay circuit 1 functioning as a VCO and the phase comparator 5. Other components are the same as those shown in FIG. 1, but the switch 15 is an example of a switching means. However, unlike the configuration shown in FIG. 1, the switches 9, 10, 11, and 13 are not provided here.
[0047]
FIG. 13 is a circuit diagram showing one configuration example of the frequency divider. In this example, the frequency divider 18 is composed of a two-stage flip-flop. The first stage flip-flop is two inverters 173 and 174, a transmission gate 172 that returns the output of the inverter 174 to the inverter 173 under a predetermined condition, and a transmission gate 171 that applies the output of the subsequent stage flip-flop to the inverter 173 under a predetermined condition. Composed. The latter flip-flop is composed of two inverters 177 and 178, a transmission gate 176 that returns the output of the inverter 178 to the inverter 177 under a predetermined condition, and a transmission gate 175 that applies the first-stage flip-flop output to the inverter 177 under a predetermined condition. Is done. The predetermined condition is generated by a signal input to the frequency divider 18 and a signal obtained by inverting the input signal by the inverter 170. The subsequent flip-flop supplies an output to the first flip-flop via the inverter 179 and outputs a signal in which the frequency of the input signal is halved.
[0048]
Next, the operation will be described.
Each element is selected so that the electrical characteristics of each element in the first delay circuit 1 match the electrical characteristics of each element in the corresponding second delay circuit 2.
During actual operation of the semiconductor device, the switch 15 is set to a closed state. And clock input terminal X in The clock signal is input to the. Again, a case where a clock signal of 25 MHz is input is taken as an example. Input terminal X in The clock signal input to is supplied as a reference clock signal ref to the phase comparator 5 via the buffer 8. The clock signal CLK from the frequency divider 18 is supplied to the other input terminal of the phase comparator 5. The phase comparator 5 makes the U signal significant when the phase of the clock signal CLK is delayed from the reference clock signal ref. When the phase of the clock signal CLK is ahead of the reference clock signal ref, the D signal is made significant. When both phases match, neither the U signal nor the D signal is significant.
[0049]
As in the case of the first embodiment, when the U signal is in a significant state, the charge pump 6 performs a high level voltage instruction signal P. out Is output. When the D signal is in a significant state, the low level voltage indicating signal P out Is output. When neither the U signal nor the D signal is significant, the charge pump 6 does not output a high level or a low level, as in the first embodiment. Voltage instruction signal P out Accordingly, as in the case of the first embodiment, the low-pass filter 7 controls the control voltage V when the phase of the clock signal CLK is behind the reference clock signal ref. cnt To increase. When the phase of the clock signal CLK is ahead of the reference clock signal ref, the control voltage V cnt Lower. When both phases match, the control voltage V cnt Keep constant.
[0050]
The first delay circuit 1 operates in the same manner as in the first embodiment and oscillates at 50 MHz. The frequency divider 18 introduces one of the outputs of the first delay circuit 1. FIG. 12 illustrates that the output R11 is introduced. The frequency divider 18 configured as shown in FIG. 13 halves the frequency of the output R11 to generate a clock signal CLK of 25 MHz, and supplies the clock signal CLK to the phase comparator 5. As described above, the control voltage V cnt Is stabilized to a voltage when the frequency of the clock signal CLK input to the phase comparator 5 is stable at 25 MHz. Therefore, when the PLL 300 establishes synchronization, the delay amount in each delay stage of the first delay circuit 1 is also stabilized.
[0051]
In the second embodiment, the input terminal X is connected to the second delay circuit 2 during actual operation. in From the low-pass filter 7 of the PLL 300 and a control voltage V cnt Is entered. In the second delay circuit 2 configured as shown in FIG. cnt Is applied to P-channel transistors 20, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46, 50, 54 and N-channel transistors 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57. The The electrical characteristics of each element in the second delay circuit 2 match the electrical characteristics of each element in the corresponding first delay circuit 1. Therefore, when the PLL 300 is established in synchronization, the delay amount of each delay stage in the second delay circuit 2 is equal to the delay amount of each delay stage in the first delay circuit 1.
[0052]
The pulse generator 4A configured as shown in FIG. 4 introduces outputs R12, R32, and R42 from the second delay circuit 2. The pulse generator 4A operates in the same manner as the second pulse generator 4 in the first embodiment, and generates two-phase clocks P1T and P2T. That is, as shown in FIG. 10, the phase difference t according to the delay amount by the three delay stages in the second delay circuit 2. d2 Two-phase clocks P1T and P2T having In this case, the two-phase clocks P1T and P2T are output as two-phase clocks P1 and P2 which are system clocks.
[0053]
When the test of the semiconductor device is performed, the switch 15 is opened. Also, clock input terminal X in Clock signal is input to the clock input terminal X out The clock signal is also input. For example, the clock input terminal X in 25 MHz clock signal is input to the clock input terminal X out The other 25 MHz clock signal is input to. In this case, the clock input terminal X out The PLL 300 establishes synchronization with the clock signal input to the reference clock signal ref. The frequency of the reference clock signal ref is the same as the frequency of the reference clock signal ref during actual operation of the semiconductor device. Therefore, the control voltage V when the synchronization of the PLL 300 is established. cnt Is the control voltage V during actual operation of the semiconductor device. cnt Is the same.
[0054]
As described above, the control voltage V when the synchronization of the PLL 300 is established. cnt Is also input to the second delay circuit 2. That is, the delay amount of each delay stage in the second delay circuit 2 is equal to the delay amount during actual operation. Therefore, input terminal X in The skew of the two-phase clocks P1T and P2T does not change even if the frequency of the clock signal input to the signal changes.
[0055]
Therefore, when a predetermined signal for testing is given, the set signal is normally propagated in the semiconductor device. For example, when the operation # 1 moves to the operation # 2 in FIG. in Even when the frequency of the clock signal input to is reduced and then a predetermined signal for testing is given, the skew between the two-phase clocks P1T and P2T is the same as the skew in actual operation. is there. That is, input terminal X in The skew of the two-phase clocks P1T and P2T does not change even if the frequency of the clock signal input to the signal changes. Also, the skew remains unchanged when the frequency of the clock signal is returned to the original value. Therefore, when a predetermined signal for the test is given, the set signal is normally propagated in the semiconductor device.
[0056]
As described above, according to the second embodiment, the skew of the system clock does not change when a predetermined signal for testing is input to the semiconductor device during the testing of the semiconductor device. Therefore, the predetermined signal is correctly set in the semiconductor device, and the semiconductor device test is executed accurately. For example, an accurate test can be performed even when the operation of a semiconductor device such as a microprocessor is switched. Furthermore, according to this embodiment, since only one pulse generator needs to be prepared, the circuit configuration is simplified as compared with the first embodiment.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1, System clock generation circuit The In the phase-locked loop The same configuration as the first delay circuit, Phase-locked loop Introduce a control voltage at a frequency corresponding to the control voltage. Second signal As well as that Second signal A second delay circuit for delaying and outputting Second pulse generation that is connected to the second delay circuit and generates two-phase third and fourth clock signals that do not overlap the high-level period in response to the second signal delayed by the second delay circuit And a first state in which the first input clock signal is supplied to the phase locked loop and the second delay circuit is opened, and a second input clock signal is supplied to the phase locked loop and the third state. The first switching means for switching between the second state in which the input clock signal is supplied to the second delay circuit and the first and second two-phase generated by the first pulse generator in the phase-locked loop Second switching means for selecting at least one of the clock signal and the two-phase third and fourth clock signals generated by the second pulse generator and outputting the selected two-phase clock signal as a system clock signal Because it was configured to have The same control voltage is applied to the first delay circuit and the second delay circuit, and during the test, Even if the frequency of the clock signal input to the semiconductor device is changed, the skew of the system clock does not change. Therefore, the predetermined signal for the test is correctly set in the semiconductor device, and there is an effect that the test of the semiconductor device is accurately executed.
[0059]
Claim 2 According to the invention of System clock generation circuit The first switching means is connected to the clock input terminal. The first switch provided between the reference clock signal input terminals of the phase locked loop And provided between the clock input terminal and the second delay circuit Second switch Therefore, even if the operation of a semiconductor device such as a microprocessor having a clock input terminal and a clock output terminal is switched, there is an effect that the test of the semiconductor device is accurately executed.
[0060]
Claim 3 According to the invention of System clock generation circuit The Phase synchronization including a first delay circuit that generates a first signal having a frequency corresponding to a control voltage based on a phase difference between a reference clock signal and a feedback clock signal, and delays and outputs the first signal A loop and the same configuration as the first delay circuit, wherein a control voltage is input to generate a second signal having a frequency corresponding to the control voltage, and the second signal is delayed and output. A pulse that is connected to the delay circuit and the second delay circuit and generates two-phase first and second clock signals that do not overlap the high-level period in accordance with the second signal delayed by the second delay circuit A first state in which the generator, the first input clock signal is supplied to the phase locked loop and the second delay circuit, and the second input clock signal is supplied to the phase locked loop and the first input clock The signal is second And switching means for switching a second state that is supplied to the delay circuit Therefore, even if the same control voltage is applied to the first delay circuit and the second delay circuit and the frequency of the clock signal input to the semiconductor device is changed during the test, the skew of the system clock is maintained. It does not change. Therefore, the predetermined signal for the test is correctly set in the semiconductor device, and there is an effect that the test of the semiconductor device is accurately executed. Furthermore, since only one pulse generator needs to be prepared, the circuit configuration can be simplified.
[0061]
Claim 4 According to the invention of System clock generation circuit Switching means is connected to the clock input terminal. Phase-locked loop The switch is provided between the reference clock signal input terminal and the semiconductor device such as a microprocessor having a clock input terminal and a clock output terminal even when the operation of the semiconductor device is switched. Has the effect of being executed. Further, since only one pulse generator needs to be prepared, there is an effect that the circuit configuration is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a system clock generation circuit in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a first delay circuit and a second delay circuit.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a first pulse generator.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a second pulse generator.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a phase comparator.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a charge pump.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a low-pass filter.
FIG. 8 is a timing chart showing operation timings of the phase comparator and the charge pump.
FIG. 9 is a timing chart showing the operation timing of the first pulse generator.
FIG. 10 is a timing chart showing the operation timing of the second pulse generator.
FIG. 11 is a timing chart representing an operation of the system clock generation circuit in the semiconductor device according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a system clock generating circuit in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a frequency divider.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a system clock generation circuit in a conventional semiconductor device.
FIG. 15 is a timing diagram showing an operation of the system clock generation circuit shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a system clock generation circuit in another conventional semiconductor device.
17 is a circuit diagram showing a configuration example of the pulse generator shown in FIG. 16. FIG.
FIG. 18 is a timing chart representing an operation of the system clock generation circuit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st delay circuit, 2 2nd delay circuit, 3 1st pulse generator, 4 2nd pulse generator (pulse generator), 4A pulse generator, 9 switch (1st switching means), 11, 13 switches (second switching means), 15 switches (switching means, first switching means), 200, 300 phase locked loop.

Claims (4)

ハイレベル期間が重なり合わない2相のクロック信号を発生するシステムクロック発生回路において、In a system clock generation circuit that generates a two-phase clock signal in which high-level periods do not overlap,
基準クロック信号と帰還クロック信号との間の位相差にもとづいた制御電圧に応じた周波数の第1の信号を発生するとともに該第1の信号を遅延させて出力する第1の遅延回路と、第1の遅延回路と接続され、該第1の遅延回路により遅延した前記第1の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第1および第2のクロック信号を発生する第1のパルス発生器とを含む位相同期ループと、A first delay circuit that generates a first signal having a frequency corresponding to a control voltage based on a phase difference between the reference clock signal and the feedback clock signal, and outputs the first signal by delaying the first signal; A first pulse that is connected to one delay circuit and generates two-phase first and second clock signals that do not overlap high-level periods in accordance with the first signal delayed by the first delay circuit A phase-locked loop including a generator;
第1の遅延回路と同一構成であって、制御電圧を入力して該制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともに該第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、A second delay circuit having the same configuration as the first delay circuit, which receives a control voltage, generates a second signal having a frequency corresponding to the control voltage, and delays and outputs the second signal When,
第2の遅延回路と接続され、該第2の遅延回路により遅延した前記第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第3および第4のクロック信号を発生する第2のパルス発生器と、A second delay circuit connected to a second delay circuit and generating a second and third clock signals of two phases whose high level periods do not overlap in accordance with the second signal delayed by the second delay circuit; A pulse generator;
第1の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第2の遅延回路が開放される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第3の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える第1の切換手段と、A first state in which the first input clock signal is supplied to the phase-locked loop and the second delay circuit is opened, and a second input clock signal is supplied to the phase-locked loop and the third input clock First switching means for switching between a second state in which a signal is supplied to a second delay circuit;
前記第1のパルス発生器が発生した2相の第1および第2のクロック信号と前記第2のパルス発生器が発生した2相の第3および第4のクロック信号の少なくとも一方を選択し、選択した2相のクロック信号をシステムクロック信号として出力する第2の切換手段とSelecting at least one of the two-phase first and second clock signals generated by the first pulse generator and the two-phase third and fourth clock signals generated by the second pulse generator; Second switching means for outputting the selected two-phase clock signal as a system clock signal;
を備えたことを特徴とするシステムクロック発生回路。A system clock generation circuit comprising:
第1の切換手段は、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子との間に設けられた第1のスイッチと、前記クロック入力端子と第2の遅延回路との間に設けられた第2のスイッチとを含むことを特徴とする請求項1記載のシステムクロック発生回路 The first switching means is provided between the first switch provided between the clock input terminal and the reference clock signal input terminal of the phase locked loop, and between the clock input terminal and the second delay circuit. 2. The system clock generation circuit according to claim 1, further comprising a second switch . ハイレベル期間が重なり合わない2相のクロック信号を発生するシステムクロック発生回路において、
基準クロック信号と帰還クロック信号との間の位相差にもとづいた制御電圧に応じた周波数の第1の信号を発生するとともに該第1の信号を遅延させて出力する第1の遅延回路を含む位相同期ループと、
第1の遅延回路と同一構成であって、制御電圧を入力して該制御電圧に応じた周波数の第2の信号を発生するとともに該第2の信号を遅延させて出力する第2の遅延回路と、
第2の遅延回路と接続され、該第2の遅延回路により遅延した前記第2の信号に応じてハイレベル期間が重なり合わない2相の第1および第2のクロック信号を発生するパルス発生器と、
第1の入力クロック信号が位相同期ループおよび第2の遅延回路に供給される第1の状態と、第2の入力クロック信号が位相同期ループに供給されるとともに第1の入力クロック信号が第2の遅延回路に供給される第2の状態とを切り換える切換手段と
を備えたことを特徴とするシステムクロック発生回路
In a system clock generation circuit that generates a two-phase clock signal in which high-level periods do not overlap,
A phase including a first delay circuit that generates a first signal having a frequency corresponding to a control voltage based on a phase difference between the reference clock signal and the feedback clock signal, and outputs the first signal by delaying the first signal. A synchronous loop,
A second delay circuit having the same configuration as the first delay circuit, which receives a control voltage, generates a second signal having a frequency corresponding to the control voltage, and delays and outputs the second signal When,
A pulse generator that is connected to a second delay circuit and generates two-phase first and second clock signals in which high-level periods do not overlap in accordance with the second signal delayed by the second delay circuit When,
A first state in which the first input clock signal is supplied to the phase-locked loop and the second delay circuit, a second input clock signal is supplied to the phase-locked loop, and the first input clock signal is the second Switching means for switching between the second state supplied to the delay circuit of
A system clock generation circuit comprising:
切換手段は、クロック入力端子と位相同期ループの基準クロック信号入力端子との間に設けられた第1のスイッチを含むことを特徴とする請求項3記載のシステムクロック発生回路。4. The system clock generation circuit according to claim 3, wherein the switching means includes a first switch provided between the clock input terminal and the reference clock signal input terminal of the phase locked loop.
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