JP3640816B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置に関し、DLL(Delayed Locked Loop)回路を有する半導体集積回路装置に関する。
近年、半導体集積回路装置は高速化及び高集積化が進み、クロック信号に対しても、位相の同期したクロック信号を所定の回路へ供給することが必要になってきている。具体的には、例えば、シンクロナスDRAM(SDRAM)においては、DLL(Delay Locked Loop)回路を使用して外部クロック信号に位相同期した信号を複数の出力バッファ回路に対して供給するようになっている。DLL回路が高い周波数に対応するためには、精度の高いディジタルDLL回路が必要となる。
【0002】
【従来の技術】
図1は従来のDLL回路の一例のブロック図を示す。同図中、端子150,151それぞれを介して外部から入力される、互いに位相が反転した外部クロック信号/CLK,CLKは、バッファとして機能する入力バッファ152,153それぞれを通して遅延回路154,155に供給される。また、入力バッファ153から出力される外部クロック信号CLKは位相比較器156内の位相比較部157に基準クロックとして供給される。
【0003】
上記の入力バッファ153から出力される外部クロック信号CLKは遅延回路155及びダミー出力バッファ160及びダミー入力バッファ161を通って遅延された後、位相比較部157に供給される。ダミー出力バッファ160は出力バッファ162と同一の回路であり、ダミー入力バッファ161は入力バッファ152,153と同一の回路である。位相比較部157は、ダミー入力バッファ161よりの遅延されたクロックと基準クロック(クロック信号CLK)との位相比較を行ってクロック信号CLKの立ち上がりタイミングで位相差信号を生成し増幅部158,159それぞれを通して遅延制御回路164,165に供給する。ここで、増幅部158は位相差信号をクロック信号/CLKの立ち上がりタイミングに同期させている。
【0004】
遅延制御回路165は上記位相差信号に基づいて位相差がなくなる方向に遅延回路155の遅延量を制御する。これによって、遅延されたクロックの立ち上がりが基準クロックの立ち上がりと一致するように、つまり、遅延されたクロックが基準クロックに対して外部クロック信号のk周期分遅延するように遅延回路155の遅延量が可変制御される。遅延制御回路164及び遅延回路154は、遅延制御回路165及び遅延回路155と同一構成であり、遅延制御回路164は同様に位相差信号に基づいて位相差がなくなる方向に遅延回路154の遅延量を制御する。これにより、遅延回路154、155それぞれで遅延された互いに位相が反転しているクロック信号/CLK,CLKが出力バッファ162に供給される。
【0005】
なお、出力バッファ162では、位相が反転したクロック信号/CLK,CLKそれぞれの立ち上がりエッジに同期してデータを取り込むため、クロック信号/CLK,CLKそれぞれの立ち上がりエッジにノイズを生じないよう、遅延制御回路165は図2(A)に示すクロック信号CLKに対し期間t1で遅延回路155の遅延量を可変制御し、遅延制御回路164は図2(B)に示すクロック信号/CLKに対し期間t2で遅延回路154の遅延量を可変制御している。遅延制御回路164,165の可変制御するタイミングをずらすために、増幅部158では位相差信号をクロック信号/CLKの立ち上がりタイミングに同期させている。
【0006】
ところで、出力バッファ162に読み出しデータDATAを供給するDRAMは互いに位相が反転したクロック信号それぞれに同期してデータを読み出すことによって見かけ上アクセス速度が2倍となる高速アクセスを行っている。出力バッファ162は、供給されるクロック信号/CLK,CLKに同期してデータバス上のデータをバッファリングして、データ出力端子166から出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図1の従来回路は、外部クロック信号/CLK,CLKそれぞれを遅延する遅延回路154,155に対して遅延制御回路164,165を設置しているため、回路規模が大きくなり、チップ面積が増大するという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、チップ面積の増大を防止でき、立ち上がりの位相が正確に180度ずれたクロックと反転クロックとを生成できる半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、第1のクロック信号を遅延させる第1の遅延回路と、
前記第1のクロック信号に対して位相が反転した第2のクロック信号を遅延させる第2の遅延回路と、
前記第1のクロック信号と、前記第1のクロック信号を前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号とを比較して位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号に基づいて遅延制御信号を生成して前記第1の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させる遅延制御回路と、
前記遅延制御信号を前記第2のクロック信号に同期したタイミングでラッチし、前記第2の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させるタイミング調整回路とを有し、
前記タイミング調整回路は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングで前記遅延制御信号の転送を制御する転送制御信号を発生する転送制御回路と、
前記転送制御信号によって制御され、前記遅延制御信号を転送する転送回路と、
前記転送回路を通して供給される遅延制御信号をラッチするラッチ回路とを有する。
【0009】
このように、遅延制御信号を第2のクロック信号に同期したタイミングで第2の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させるため、単一の遅延制御回路を使用して第1,第2の遅延回路の遅延量をそれぞれに最適のタイミングで可変制御することができ、回路規模及びチップ面積の増大を防止することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記第1のクロック信号を分周する第1の分周器と、
前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号を分周する第2の分周器とを有し、
前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号とを前記位相比較器で比較して位相差信号を得る。
【0010】
このように、第1の分周器の出力信号と第2の分周器の出力信号とを位相比較器で比較して位相差信号を得ることにより、第1の遅延回路及びダミー回路での遅延量を大きくすることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の半導体集積回路装置において、
前記転送制御信号は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングでゲートの導通を制御するゲート制御信号であり、
前記転送回路は、前記ゲート制御信号によって制御されるゲート回路である。
【0011】
このようにして、転送制御信号を第2のクロック信号に同期したタイミングで第2の遅延回路に供給することが可能となる。
請求項4に記載の発明は、請求項3記載の半導体集積回路装置において、
前記第1,第2の遅延回路それぞれはm(mは自然数)個の単位遅延回路から構成されており、
前記遅延制御信号は前記m個の単位遅延回路から使用する単位遅延回路の選択を指示するmビットの信号であり、
前記ゲート回路はm個のゲートユニットで構成される。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項4記載の半導体集積回路装置において、
前記ゲート回路のうち、使用する単位遅延回路の選択を指示する遅延制御信号が供給されているゲートユニットにだけ前記ゲート制御信号を取り込むスイッチを前記ゲートユニットに設けている。
このように、ゲートユニットに使用する単位遅延回路の選択を指示する遅延制御信号が供給されているゲートユニットにだけゲート制御信号を取り込むスイッチを設けているため、ゲート制御信号から見た寄生容量を小さくでき、ゲート制御信号の立ち上がりを高速化できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図3は、本発明半導体集積回路装置のDLL回路の一実施例のブロック図を示す。同図中、端子10,12それぞれを介して外部から入力される、互いに位相が反転した外部クロック信号/CLK,CLKは、バッファとして機能する入力バッファ20,22それぞれを通して遅延回路30,40に供給される。また、入力バッファ20から出力される外部クロック信号/CLKはゲート制御回路32に供給され、入力バッファ22から出力される外部クロック信号CLKは位相比較器44に基準クロックとして供給される。
【0014】
上記の入力バッファ22から出力される外部クロック信号CLKは遅延回路40及びダミー出力バッファ42及びダミー入力バッファ46を通って遅延された後、位相比較器44に供給される。ダミー出力バッファ42は出力バッファ50と同一の回路であり、ダミー入力バッファ46は入力バッファ20,22それぞれと同一の回路である。位相比較器44は、ダミー入力バッファ46よりの遅延されたクロックと、入力バッファ22からの基準クロック(クロック信号CLK)との位相比較を行ってクロック信号CLKの立ち上がりタイミングで位相差信号を生成し、遅延制御回路30及びゲート回路34それぞれに供給する。
【0015】
遅延制御回路48は上記位相差信号に基づいて、例えばmビットの遅延制御信号を生成して遅延回路40に供給し、位相差がなくなる方向に遅延回路40の遅延量を制御する。これによって、遅延されたクロックの立ち上がりが基準クロックの立ち上がりと一致するように、つまり、遅延されたクロックが基準クロックに対して外部クロック信号のk周期分遅延するように遅延回路40の遅延量が可変制御される。
【0016】
遅延制御回路48が出力する遅延制御信号は遅延回路40と共にゲート回路34に供給され、ゲート回路34はゲート制御回路32に制御されて上記制御信号をラッチ回路36に供給する。ラッチ回路36はラッチした制御信号を遅延回路30に供給する。上記のゲート制御回路32、ゲート回路34、ラッチ回路36はタイミング調整回路を構成している。
【0017】
遅延回路30は、遅延回路40と同一構成であり、ラッチ回路36からの制御信号に基づいて遅延回路30の遅延量が制御される。これにより、遅延回路30,40それぞれで遅延された互いに位相が反転しているクロック信号/CLK,CLKが出力バッファ50に供給される。
出力バッファ50に読み出しデータDATAを供給するDRAMは互いに位相が反転したクロック信号それぞれに同期してデータを読み出すことによって見かけ上アクセス速度が2倍となる高速アクセスを行っており、出力バッファ50は、供給されるクロック信号/CLK,CLKに同期してデータバス上のデータをバッファリングして、データ出力端子52から出力する。
【0018】
図4は、同一構成の遅延回路30,40の一構成例を説明するための図である。同図(a)は1ビット分の遅延回路(単位遅延回路)の構成を示し、同図(b)はこの単位遅延回路の動作を示すタイミング図であり、同図(c)は単位遅延回路を複数段接続した場合の構成と動作を示す。
図4(a)に示すように、単位遅延回路は2個のNANDゲート401と402、及びインバータ403からなる。単位遅延回路の動作を図4(b)を参照して説明すると、入力φEは活性化信号(イネーブル信号)で、ハイレベルHの時に単位遅延回路が動作する。図4(b)は、イネーブル信号φEがハイレベルHになって信号のアクセスが可能になった状態を示している。なお、図4(b)において、INは単位遅延回路への入力信号を示し、またφNは複数段接続された遅延回路のうち隣接する右側の単位遅延回路からの信号を示し、OUTは単位遅延回路の出力信号を示し、4a−1及び4a−2は図4(a)において対応するノードの波形を示している。従って、OUTは左側に隣接する単位遅延回路の信号φNに対応する。
【0019】
信号φNがローレベルLの時には出力信号OUTは常にローレベルLになる。また、信号φNがハイレベルHで信号φEがあローレベルの時には、出力信号OUTはハイレベルになる。信号φNがハイレベルで信号φEがハイレベルの時には、入力信号INがローレベルLであれば出力信号OUTはハイレベルHになり、INがハイレベルであればローレベルLになる。
【0020】
図4(a)の回路によれば、イネーブル信号φEがハイレベルHの状態で入力信号INが立ち上がると、その入力信号は矢印の経路に伝播するが、イネーブル信号φEがローレベルLの状態では、入力信号INが出力OUTに矢印の経路で伝播しないようになっている。
図4(c)は、図4(a)に示す単位遅延回路を複数段カスケード接続した例であり、実際の遅延回路に相当する。図4(c)では3段のみ示されているが、実際には所望の遅延量が得られるように多数段接続されている。また、イネーブル信号φEの信号線は、回路要素毎にφE−1、φE−2、φE−3のように複数本あり、これらの信号は遅延制御回路48で制御される。
【0021】
図4(c)では、中央の単位遅延回路が活性化されており、イネーブル信号φE−2がハイレベルHになっている。この場合、入力信号INがローレベルLからハイレベルHに変化すると、左側の単位遅延回路と右側の単位遅延回路のイネーブル信号φE−1及びφE−3はローレベルであるから、太線のように入力信号INはNANDゲート401−1及び401−3で止められてしまう。
【0022】
一方、活性化されている中央の単位遅延回路のイネーブル信号φE−2はハイレベルHであるから、入力信号INはNANDゲート401−2を通過する。右側の単位遅延回路の出力信号OUTはハイレベルHであるから、入力信号INなNANDゲート402−2も通過して、出力信号OUTとしてローレベルLの信号が伝播されることになる。上記のように、右側の出力信号OUT、すなわちイネーブル信号φNがローレベルLの時には、出力信号OUTは常にローレベルLになるので、このローレベルLの信号が左側の単位遅延回路のNANDゲート及びインバータに順次伝達され、最終的な出力信号として取り出される。
【0023】
このように、活性化された単位遅延回路を介して、入力信号INは折り返されるように信号伝達され、最終的な出力信号になる。つまり、どの部分のイネーブル信号φEをハイレベルHにするかにより、遅延量を制御することができる。1ビット分の遅延量(単位遅延量)はNANDゲートとインバータの合計の信号伝播時間で決定され、この時間がDLL回路の遅延単位時間になり、そして、全体の遅延時間は単位遅延量に通過する段数を乗じた量になる。
【0024】
図5は、図3に示す遅延制御回路48の一構成を示す回路図である。遅延制御回路48は、上記と同じ単位遅延回路を有する単位遅延制御回路430−2を遅延回路41,42、ダミー遅延回路45の単位遅延回路の段数分だけ接続した構成になっており、各段の出力が遅延回路の格段のイネーブル信号φEになる。単位遅延制御回路430−2はNANDゲート432−2とインバータ433−2で構成されるフリップフロップの両端にそれぞれ直列に接続されたトランジスタ435−2、437−2、438−2、439−2及びNORゲート431−2を有している。トランジスタ438−2のゲートは前段の単位遅延制御回路のノード5a−2に接続され、トランジスタ439−2のゲートは後段の単位遅延制御回路のノード5a−5に接続されて、前段と後段の信号を受けるようになっている。一方、直列接続されている他方のトランジスタには、カウントアップする時のセット信号φSE及びφSOと、カウントダウンする時のリセット信号φRE及びφROが1ビットおきに接続されている。
【0025】
図5に示されるように、中央の単位遅延制御回路430−2では、トランジスタ435−2のゲートにセット信号φSOが供給され、トランジスタ437−2にリセット信号φROが供給され、トランジスタ437−2にリセット信号φROが供給され、また単位遅延制御回路430−2の前段及び後段の両側の回路の各対応するトランジスタのゲートにはそれぞれセット信号φSE及びリセット信号φREが供給されている。またNORゲート431−2には、左側(前段)の回路のノード5a−1と回路430−2のノード5a−4の信号が入力される構成になっている。なお、φRは単位遅延制御回路をリセットする信号で、電源投入後に一時的にローレベルLになり、その後はハイレベルHに固定される。
【0026】
図6は、図5に示す遅延制御回路48の動作を説明するためのタイミング図である。
図6に示すように、まずリセット信号φRが一時的にローレベルLになり、ノード5a−1、5a−3、5a−5がハイレベルH、また5a−2、5a−4、5a−6がローレベルLにセットされる。そして、カウントアップする時には、カウントアップ信号(セット信号)φSE及びφSOが交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返す。
【0027】
セット信号φSEがローレベルLからハイレベルHになると、ノード5a−1は接地されてローレベルLになり、またノード5a−2はハイレベルHに変化する。ノード5a−2がハイレベルHに変化したのを受けて、出力信号(イネーブル信号)φE−1はハイレベルHからローレベルLに変化する。この状態はフリップフロップにラッチされるので、セット信号φSEがローレベルLに戻ったとしても、イネーブル信号φE−1はローレベルLのままである。そして、ノード5a−1がローレベルLに変化したことを受けて、イネーブル信号(出力信号)φE−2がローレベルLからハイレベルHに変化する。ノード5a−2がハイレベルHに変化したのでトランジスタ438−2はオン状態になり、セット信号φSOがローレベルLからハイレベルHになると、ノード5a−3は設置されてローレベルLに、またノード5a−4はハイレベルHに変化する。更に、ノード5a−4がハイレベルHに変化したのを受けて、イネーブル信号φE−2はハイレベルHからローレベルLに変化する。この状態はフリップフロップにラッチされるので、セット信号φSOがローレベルLに戻ったとしても、イネーブル信号φE−2はローレベルLのままである。
【0028】
そして、ノード5a−3がローレベルLに変化したことを受けて、イネーブル信号φE−3がローレベルLからハイレベルHに変化する。図6では、セット信号φSE及びφSOが1パルスずつ出ているだけであるが、単位遅延制御回路が何段にも接続されており、セット信号φSE及びφSOが交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返せば、出力信号(イネーブル信号)φEがハイレベルHになる段の位置が順次右側にシフトする。従って、位相比較回路31の比較結果により遅延量を増加させる必要がある場合には、交互にセット信号φSE及びφSOのパルスを入力すればよい。
【0029】
カウントアップ信号(セット信号)φSE及びφSOと、カウントダウン信号(リセット信号)φRE及びφROとが出力されない状態、すなわちローレベルLである状態が維持されれば、イネーブル信号φEはハイレベルHなる段の位置は固定される。従って、位相比較回路31の比較結果により遅延量を維持する必要がある場合には、信号φSE、φSO、φRE及びφROのパルスを入力しないようにする。
【0030】
カウントダウンする時には、リセット信号φRE及びφROのパルスを交互に入力すると、カウントアップ時と逆に出力φEがハイレベルHになる段の位置が順次左側にシフトする。
以上説明したように、図5に示した遅延制御回路48では、パルスを入力することにより、イネーブル信号φEがハイレベルHになる段の位置を1つずつ移動させることが可能であり、これらのイネーブル信号φEで図4(c)に示した遅延回路を制御すれば遅延量を1単位ずつ(単位遅延時間毎に)制御することができる。
【0031】
次に、図3に示す位相比較器44の構成を説明する。位相比較器44は図7に示す位相比較部と、図9に示す増幅回路部とからなる。始めに、図7に示す位相比較部について、図8を参照して説明する。
図8において、参照符号φout及びφextは、この位相比較回路で比較する出力信号(S0)と外部クロック信号(S3)を示し、信号φextを基準として信号φoutの位相が判定される。また、φa〜φeは図9に示す増幅回路部に接続される出力信号を示している。
【0032】
図7に示すように、位相比較器44の位相比較部は、2個のNANDゲートで構成されたフリップフロップ回路421及び422、その状態をラッチするラッチ回路425及び426、ラッチ回路の活性化信号を生成する回路424、外部クロック信号φextを単位遅延量だけ遅延させる遅延回路423、及び信号φoutを単位遅延量だけ遅延させる遅延回路430とを備えて構成される。フリップフロップ回路421は−tdの範囲、フリップフロップ回路422は+tdの範囲の位相比較を行っている。
【0033】
図8(a)は比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相がtdを越えて進んでいる場合、すなわち信号φoutが信号φextより先にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutと信号φextが共にローレベルLの時には、フリップフロップ回路421及び422のノード6a−2、6a−3、6a−4、6a−5は全てハイレベルHになっている。
【0034】
信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化すると、ノード6a−4がハイレベルHからローレベルLに変化し、ノード6a−0が1遅延分(td)遅れてローレベルLからハイレベルHになることで、ノード6a−2がハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、信号φextがローレベルLからハイレベルHになり、また1遅延分遅れてノード6a−1がローレベルLからハイレベルHになるが、フリップフロップの両端の電位はすでに確定しているので、何ら変化は生じない。結局、ノード6a−2はローレベルL、ノード6a−3はハイレベルH、ノード6a−4はローレベル、そしてノード6a−5はハイレベルを維持する。
【0035】
一方、信号φextがローレベルからハイレベルHに変化したのに応じて、回路424の出力信号φaはローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード6a−6には一時的にハイレベルHになるパルスが印加される。このノード6a−6はラッチ回路425及び426のNANDゲートの入力となっているので、このNANDゲートが一時的に活性化されて、フリップフロップ回路421及び422の両端の電位状態をラッチ回路425及び426に取り込むことになる。最終的には、出力信号φbがハイレベルH、出力信号φcがローレベルL、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルLになる。
【0036】
次に、図8(b)は比較対象信号φoutと比較基準信号φextの位相がほぼ同じ(±td内)で、信号φoutが信号φextとほぼ同時にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutの立ち上がり時点とノード6a−1の立ち上がり時点との時間差内に信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化した時、まず信号φextがローレベルLからハイレベルHになることによってフリップフロップ421のノード6a−3がローレベルLからハイレベルHに変化する。フリップフロップ422では、ノード6a−1がローレベルLのままなので、逆にノード6a−4がハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、ノード6a−1がハイレベルHからローレベルLに変化するが、フリップフロップ422の状態は既に決まっているので、何ら変化は生じない。その後、ノード6a−6が一時的にハイレベルHになるので、ラッチ回路にはこの状態が記憶され、結局、出力信号φbがローレベル、出力信号φcがハイレベルH、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルになる。
【0037】
図8(c)は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相がtdを越えて遅れており、φoutがφextより後にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合には、φextによって2個のフリップフロップ回路421と422に変化が生じて、6a−3と6a−5がハイレベルHからローレベルLに変化する。そして、最終的には、φbがローレベル、φcがハイレベルH、φdがローレベルL、φeがハイレベルHになる。
【0038】
このように、信号(比較基準信号)φextの立ち上がり時間を基準として、信号(比較対象信号)φoutの立ち上がり時間がそれ以前にハイレベルHになったか、ほぼ同時であったか、あるいは遅れてハイレベルHになったかを検出することが可能になる。これらの検出結果を出力信号φb、φc、φd及びφeの値としてラッチしておき、その値に基づいて遅延制御回路48をカウントアップするか、カウントダウンするかを決めることができる。
【0039】
次に、図9を参照して、位相比較器44の増幅回路部の一構成例を説明する。なお、図10は図9に示すJKフリップフロップの動作を説明するためのタイミング図である。
図9に示すように、位相比較器44の増幅回路部は、JKフリップフロップ427と、NANDゲート及びインバータで構成される増幅部428との2つの部分を備えて構成されている。JKフリップフロップ427には、図7の位相比較部からの出力信号φaが入力され、信号φaがローレベルLであるかハイレベルHであるかに応じてノード7a−9及び7a−11の電位が交互にローレベルLとハイレベルHを繰り返す仕組みになっている。増幅部428は、JKフリップフロップ427の出力信号と、信号φb及びφdの信号を受けて増幅して出力する。
【0040】
まず、JKフリップフロップ427の動作を図10のタイミング図を参照して説明する。時間T1で、信号φaがハイレベルHからローレベルLに変化すると、ノード7a−1及び7a−10がローレベルLからハイレベルHに変化する。一方、ノード7a−1の変化に応じて、ノード7a−5、7a−6、及び7a−7が変化するが、信号φaがローレベルLであるために、ノード7a−8は変化しない。結局、出力(ノード)7a−9は変化せず、出力7a−11のみがローレベルLからハイレベルHになる。次に、時間T2になって、φaがローレベルLからハイレベルHに変化すると、時間T1での動きと逆にノード7a−8はハイレベルHからローレベルLに、7a−10は7a−7が変化しないので変化せず、出力7a−9はローレベルLからハイレベルHに変化し、出力7a−11は変化しない。このように、JKフリップフロップ回路427は、信号φaの動きに応じて出力7a−9及び7a−11が交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返す動きをする。
【0041】
図11は、上記増幅回路部のカウントアップ時の動作を示すタイミング図(カウントアップ時)であり、図12は増幅回路部のカウント維持時の動作を示すタイミング図であり、図13は増幅回路部のカウントダウン時の動作を示すタイミング図である。これらの図を参照して、図9に示す増幅部428の動作を説明する。
【0042】
図11は、比較基準信号φextの立ち上がりに対して、比較対象信号φoutが先にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがハイレベルH、信号φcがローレベルL、信号φdがハイレベルH、信号φeがローレベルLである。結局、ノード7a−12がハイレベルHになり、ノード7a−13がローレベルLに固定され、セット信号φSO及びφSEはJKフリップフロップの状態に応じて変化するが、リセット信号φRO及びφREは7a−13がローレベルLのため変化しない。
【0043】
図12は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextとほぼ同時にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがローレベルL、信号φcがハイレベル、信号φdがハイレベル、信号φeがローレベルである。結局、ノード7a−12及び7a−13がローレベルLに固定され、リセット信号φSE及びφSOはJKフリップフロップの出力が増幅部に影響することなく、信号φSO、φSE、φRO及びφREはローレベルLに固定されたままになる。
【0044】
図13は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextの立ち上がりに対して遅れてローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがローレベルL、信号φcがハイレベルH、信号φdがローレベルL、信号φeがハイレベルHである。結局、ノード7a−12がローレベルLに固定され、ノード7a−13がハイレベルHに固定され、リセット信号φRO及びφREはJKフリップフロップ427の状態に応じて変化するが、セット信号φSO及びφSEはノード7a−13がローレベルLのために変化しない。
【0045】
また、図9には、信号φb及びφeからリセット信号を生成する論理回路431が図示されている。φoutがφextに対し±tdの範囲を越えている場合にはリセット信号はHにあり、その範囲内であればリセット信号はLである。
図14は遅延制御回路48の一構成例を示すブロック図である。遅延制御回路48は、カウンタ480を用いて構成したシフトレジスタである。カウンタ480は位相比較器44から信号UP(セット信号φSE及びφSOに相当)と信号DOWN(リセット信号φRE及びφROに相当)を供給されることにより、端子Nl1〜Nlm−1出力を図15(a)に示すようにシフトするアップ・ダウンカウンタである。つまり、信号UPが入来するとハイレベルHの出力を行う端子をNlm−1方向に左シフトさせ、信号DOWNが入来するとローレベルLの出力を行う端子をNl1方向に右シフトさせる。
【0046】
図15(a)に示すカウンタ480の端子Nl1〜Nlm−1それぞれの出力は、インバータ481−1〜481−m−1と、NORゲート482−1〜482−mとによって、図15(b)に示すように最左端だけがハイレベルHの出力となる信号に変換され、遅延制御回路48の端子SE1〜SEmから遅延回路40及び図3に示す遅延回路30に供給される。
【0047】
図16は遅延制御回路48の他の構成例を示すブロック図である。遅延制御回路48は、カウンタ480を用いて構成したシフトレジスタである。カウンタ480は位相比較器44から信号UP(セット信号φSE及びφSOに相当)と信号DOWN(リセット信号φRE及びφROに相当)を供給されることにより、端子Nl1〜Nlm−1出力を図17(a)に示すようにシフトするアップ・ダウンカウンタである。つまり、信号UPが入来するとハイレベルHの出力を行う端子をNlm−1方向に左シフトさせ、信号DOWNが入来するとローレベルLの出力を行う端子をNl1方向に右シフトさせる。
【0048】
図17(a)に示すカウンタ480の端子Nl1〜Nlm−1それぞれの出力は、インバータ481−1〜481−m−1と、NORゲート483−1〜483−mとによって、図17(b)に示すように最左端とその左に隣接する端子との2つの端子がハイレベルHの出力となる信号に変換され、遅延制御回路48の端子SE1〜SEmから遅延回路40及び図3に示す遅延回路30に供給される。
【0049】
この実施例ではカウンタ480のレジスタ遷移時においても、端子SE1〜SEmのうち少なくとも1つの端子の出力がハイレベルHとなり、遅延回路30,40のいずれかの遅延段が必ず選択されるため、遅延回路30,40の動作を安定させることができる。
図18は、ゲート制御回路32の一構成例を示す回路図である。入力バッファ20よりの図19(a)に示す外部クロック信号/CLKはインバータ320−1〜320−4で時間d1だけ遅延された後、直接及びインバータ321−1〜321−3で時間d2だけ遅延されてNANDゲート322に供給され、これによってNANDゲート322に接続されたインバータ323から図19(b)に示すBSEN信号が取り出される。BSEN信号は外部クロック信号/CLKの立ち上がりから時間d1遅れて立ち上がるパルス幅d2のパルスである。
【0050】
図20(a)は、ゲート回路34及びラッチ回路36の一構成例を示すブロック図である。同図中、ゲート回路34はゲートユニット340−1〜340−mで構成されており、ゲートユニット340−1〜340−mそれぞれには遅延制御回路48の端子SE1〜SEmそれぞれの出力信号が供給されると共に、ゲート制御回路32からBSEN信号が共通に供給される。各ゲートユニットは図20(b)に示すようにハイレベルHのBSEN信号が供給されたときだけ導通するトランスミッションゲートであり、このゲートユニット340−1〜340−mの導通時に遅延制御回路48の端子SE1〜SEmそれぞれの出力信号が信号SD1〜SDmとしてラッチ回路36に供給される。
【0051】
ラッチ回路36はラッチユニット360−1〜360−mで構成されており、ラッチユニット360−1〜360−mそれぞれにはゲートユニット340−1〜340−mそれぞれの出力信号SD1〜SDmが供給されてラッチされ、遅延回路30に供給される。各ラッチユニットは図20(c)に示すように、インバータ361,362からなるラッチループと、リセット用のMOSトランジスタ363とから構成されている。MOSトランジスタ363はゲートにハイレベルHのSTTZ信号を供給されると導通してラッチユニットの出力をローレベルLにリセットする。
【0052】
つまり、外部クロック信号/CLKの立ち上がりから時間d1遅れて立ち上がるBSEN信号のハイレベルH期間(パルス幅d2)に、遅延制御回路48の端子SE1〜SEmそれぞれの出力信号が信号SD1〜SDmとしてラッチ回路36に供給される。このため、信号SD1〜SDmが変化するタイミングは、BSEN信号の立ち上がりまで遅延され、クロック信号/CLKの立ち上がりエッジにノイズを生じることがない。
【0053】
図21は、ゲート回路34の他の構成例を示すブロック図である。同図中、ゲート回路34はゲートユニット342−1〜342−mで構成されている。ゲートユニット342−1〜342−mそれぞれには遅延制御回路48の対応する端子SE1〜SEmそれぞれの出力信号及び左右に隣接する端子SE1〜SEmの出力信号が供給されると共に、ゲート制御回路32からBSEN信号が共通に供給される。但し、ゲートユニット342−1では端子SE1の左側に隣接する端子がないためローレベルL(VSS)が供給され、ゲートユニット342−mでは端子SEmの右側に隣接する端子がないためローレベルL(VSS)が供給されている。
【0054】
図22(a)は、図20(a)の構成例に適合するゲートユニット342−n(但し、nは1以上m以下の整数)の一構成例を示す回路図である。ゲートユニット342−nに対応する端子SEnの出力信号はトランスミッションゲートSW2n及びNORゲート344に供給され、端子SEnに隣接する端子SEn−1,SEn+1それぞれの出力信号がNORゲート344に供給される。NORゲート344の出力信号はトランスミッションゲートSW1nの制御入力とされており、端子SEn−1,SEn,SEn+1のいずれかがハイレベルHのとき、トランスミッションゲートSW1nが導通し、BSEN信号が制御入力としてトランスミッションゲートSW2nに供給される。MOSトランジスタ345はNORゲート344出力がローレベルLのときトランスミッションゲートSW2nを遮断するために設けられている。トランスミッションゲートSW2nはハイレベルHのBSEN信号が供給されたときだけ導通し、その導通時に遅延制御回路48の端子SEnの出力信号が、信号SDnとしてラッチ回路36に供給される。
【0055】
つまり、図22(b)に示すように、遅延制御回路48の端子SEnの出力信号がハイレベルHであるとき、ゲートユニット342−1〜342−mのうち3つのゲートユニット342−n−1,342−n,342−n+1のトランスミッションゲートSW1nだけが導通し、残りのゲートユニットのトランスミッションゲートSW1nは遮断されている。このように、ハイレベルHの端子SEnに対応するゲートユニット342−n及びこれに隣接するゲートユニット342−n−1,342−n+1のトランスミッションゲートSW1nが導通するために、遅延制御回路48がシフトアップ/シフトダウンしたときに端子SEn−1,SEn,SEn+1の出力信号をラッチ回路36に供給することができる。また、残りのゲートユニットのトランスミッションゲートSW1nを遮断することにより、BSEN信号から見たゲート回路36の寄生容量を小さくできる。
【0056】
図23(a)は、図21の構成例に適合するゲートユニット342−n(但し、nは1以上m以下の整数)の他の構成例を示す回路図である。ゲートユニット342−nに対応する端子SEnの出力信号はトランスミッションゲートSW2nに供給され、端子SEnに隣接する端子SEn−1,SEn+1それぞれの出力信号がNORゲート346に供給される。NORゲート346の出力信号はトランスミッションゲートSW1nの制御入力とされており、端子SEn−1,SEn,SEn+1のいずれかがハイレベルHのとき、トランスミッションゲートSW1nが導通し、BSEN信号が制御入力としてトランスミッションゲートSW2nに供給される。MOSトランジスタ345はNORゲート346出力がローレベルLのときトランスミッションゲートSW2nを遮断するために設けられている。トランスミッションゲートSW2nはハイレベルHのBSEN信号が供給されたときだけ導通し、その導通時に遅延制御回路48の端子SEnの出力信号が信号SDnとしてラッチ回路36に供給される。
【0057】
つまり、図23(b)に示すように、遅延制御回路48の端子SEn,SEn+1の出力信号がハイレベルHであるとき、ゲートユニット342−1〜342−mのうち4つのゲートユニット342−n−1,342−n,342−n+1,342−n+2のトランスミッションゲートSW1nだけが導通し、残りのゲートユニットのトランスミッションゲートSW1nは遮断されている。このように、ハイレベルHの端子SEnに対応するゲートユニット342−n,342−n+1及びこれに隣接するゲートユニット342−n−1,342−n+2のトランスミッションゲートSW1nが導通するために、遅延制御回路48がシフトアップ/シフトダウンしたときに端子SEn−1,SEn,SEn+1,SEn+2の出力信号をラッチ回路36に供給することができる。また、残りのゲートユニットのトランスミッションゲートSW1nを遮断することにより、BSEN信号から見たゲート回路36の寄生容量を小さくできる。
【0058】
ここで、MOSトランジスタのソースドレイン容量CSDとゲート容量CG との比率を1:2とし、CMOSトランジスタ(インバータ等)を構成するNMOSトランジスタのゲート幅WN とPMOSトランジスタのゲート幅WP との比率を1:2とする。また、NMOSトランジスタのソースドレイン容量CSDをaとすると、図20(b)のゲートユニットでBSEN信号から見た寄生容量はインバータで6a、トランスミッションゲートのNMOSトランジスタで2aで、合計8aとなり、ゲート回路36全体で8a・mとなる。一方、図22(a),図23(a)のゲートユニットにおけるトランスミッションゲートSW1nが導通時のBSEN信号から見た寄生容量は8aで、遮断時のBSEN信号から見た寄生容量は3aであり、ゲート回路36全体で(3m+32)・aとなる(図22(a)の場合)。ゲート回路36全体のゲートユニットは数10であるため、BSEN信号から見た寄生容量は図22(a),図23(a)の方が圧倒的に小さくなり、BSEN信号の立ち上がりが速くなる。
【0059】
図24は、本発明半導体集積回路装置のDLL回路の他の実施例のブロック図を示す。同図中、図3と同一部分には同一符号を付す。図24において、端子10,12それぞれを介して外部から入力される、互いに位相が反転した外部クロック信号/CLK,CLKは、バッファとして機能する入力バッファ20,22それぞれを通して遅延回路30,40に供給される。また、入力バッファ20から出力される外部クロック信号/CLKはゲート制御回路53に供給され、入力バッファ22から出力される外部クロック信号CLKは分周器54で1/N分周されて位相比較器44に基準クロックとして供給される。
【0060】
上記の入力バッファ22から出力される外部クロック信号CLKは遅延回路40を通った後、分周回路55で1/N分周され、さらにダミー出力バッファ42及びダミー入力バッファ46を通って遅延された後、位相比較器44に供給される。ダミー出力バッファ42は出力バッファ50と同一の回路であり、ダミー入力バッファ46は入力バッファ20,22それぞれと同一の回路である。位相比較器44は、ダミー入力バッファ46よりの遅延されたクロックと、入力バッファ22からの基準クロック(クロック信号CLK)との位相比較を行ってクロック信号CLKの立ち上がりタイミングで位相差信号を生成し、遅延制御回路30及びゲート回路34それぞれに供給する。
【0061】
遅延制御回路48は上記位相差信号に基づいて位相差がなくなる方向に遅延回路40の遅延量を制御する。これによって、遅延されたクロックの立ち上がりが基準クロックの立ち上がりと一致するように、つまり、遅延されたクロックが基準クロックに対して外部クロック信号のk(kはN以上の整数)周期分遅延するように遅延回路40の遅延量が可変制御される。
【0062】
遅延制御回路48が出力する制御信号は遅延回路40と共にゲート回路34に供給され、ゲート回路34はゲート制御回路53に制御されて上記制御信号をラッチ回路36に供給する。ラッチ回路36はラッチした制御信号を遅延回路30に供給する。上記のゲート制御回路53、ゲート回路34、ラッチ回路36はタイミング調整回路を構成している。この実施例では、位相比較器44から位相比較タイミングを指示するφa信号(1/N分周された外部クロック信号CLKの立ち上がりタイミングに同期している)をゲート制御回路53に供給している。
【0063】
遅延回路30は、遅延回路40と同一構成であり、ラッチ回路36からの制御信号に基づいて遅延回路30の遅延量が制御される。これにより、遅延回路30,40それぞれで遅延された互いに位相が反転しているクロック信号/CLK,CLKが出力バッファ50に供給される。
出力バッファ50に読み出しデータDATAを供給するDRAMは互いに位相が反転したクロック信号それぞれに同期してデータを読み出すことによって見かけ上アクセス速度が2倍となる高速アクセスを行っており、出力バッファ50は、供給されるクロック信号/CLK,CLKに同期してデータバス上のデータをバッファリングして、データ出力端子52から出力する。
【0064】
図25は、ゲート制御回路53の一構成例を示す回路図である。同図中、入力バッファ20よりの図26に示す外部クロック信号/CLKはインバータ530−1〜530−4で所定時間だけ遅延された後、直接及びインバータ531−1〜531−3で所定時間だけ遅延されてNANDゲート532に供給され、これによってNANDゲート532から図26に示すN11信号が出力され、NORゲート533を通して出力される。
【0065】
一方、位相比較器44から供給される位相比較タイミング指示の図26に示すφa信号(外部クロック信号CLKの立ち上がりタイミングに同期している)は、直接及びインバータ535−1〜535−3で所定時間だけ遅延されてNANDゲート536に供給され、これによってNANDゲート532から図26に示すN12信号が出力され、PMOSトランジスタ539のゲートに供給される。PMOSトランジスタ539のドレイン出力はインバータ541,542のラッチループでラッチされ、図26に示すN13信号がNORゲート533に供給される。NORゲート533は信号N13がローレベルLとなった後、N11信号がローレベルLとなると図26に示すハイレベルHのBSEN信号を出力する。
【0066】
また、このBSEN信号は直接及びインバータ537−1〜537−3で所定時間だけ遅延されてNANDゲート538に供給され、これによってNANDゲート538から図26に示すN14信号が出力され、NMOSトランジスタ540のゲートに供給される。このNMOSトランジスタ540のドレイン出力によってインバータ541,542のラッチループの出力するN13信号がハイレベルHとなってNORゲート533に供給され、その後、φa信号が入来するまでBSEN信号の出力が禁止される。
【0067】
図27は、本発明に係る半導体集積回路装置(DLL)が適用される一例としてのシンクロナスDRAM(SDRAM)の構成を示す図であり、図28は図27のSDRAMの動作を説明するためのタイミングチャートである。
本発明が適用される半導体集積回路装置の一例としてのSDRAMは、例えばパイプライン方式が採用され、16M・2バンク・8ビット幅のものとして構成されている。
【0068】
図27に示されるように、SDRAMは汎用DRAMのDRAMコア108a、108bの他に、クロックバッファ101、コマンドデコーダ102、アドレスバッファ/レジスタ&バンクアドレスセレクト(アドレスバッファ)103、I/Oデータバッファ/レジスタ104、制御信号ラッチ105a、105b、モードレジスタ106、コラムアドレスカウンタ107a、107bを備えている。ここで、/CS、/RAS、/CAS、/WE端子は、従来の動作とは異なり、その組み合わせで各種コマンドを入力することによって動作モードが決定されるようになっている。各種コマンドは、コマンドデコーダで解読されて、動作モードに応じて各回路を制御することになる。また、/CS、/RAS、/CAS、/WE信号は、制御信号ラッチ105aと105bにも入力されて次のコマンドが入力されるまで、その状態がラッチされる。
【0069】
アドレス信号は、アドレスバッファ103で増幅されて各バンクのロードアドレスとして使用される他、コラムアドレスカウンタ107a及び107bの初期値として使用される。
クロックバッファ101は、内部クロック生成回路121及び出力タイミング制御回路122を備えている。内部クロック生成回路121は、外部クロック信号CLKから通常の内部クロック信号を生成するものであり、また、出力タイミング制御回路122は、前述したようなDLL回路を適用して正確な遅延制御(位相制御)を行ったクロック信号を発生させるためのものである。
【0070】
I/Oデータバッファ/レジスタ104は、データ入力バッファ13及びデータ出力バッファ(出力回路)50を備え、DRAMコア108a及び108bから読み出された信号は、データ出力バッファ50により所定のレベルに増幅され、出力タイミング制御回路122からのクロック信号に従ったタイミングでデータばパッドDQ0〜DQ7を介して出力される。また、入力データに関しても、パッドDQ0〜DQ7から入力されたデータは、データ入力バッファ13を介して取り込まれる。ここで、クロック配線41は、出力タイミング制御回路122から各データ出力バッファ50までの配線に対応している。
【0071】
上記SDRAMの読み取り動作を図28を参照して説明する。
まず、外部クロック信号CLKは、このSDRAMが使用されるシステムから供給される信号であり、このCLKの立ち上がりに同期して、各種コマンド、アドレス信号、入力データを取り込み、又は出力データを出力するように動作する。
【0072】
SRAMからデータを読み出す場合、コマンド信号(/CS、/RAS、/CAS、/WE信号)の組み合わせからアクティブ(ACT)コマンドをコマンド端子に入力し、アドレス端子にはローアドレス信号を入力する。このコマンド、ローアドレスが入力されるとSDRAMは活性状態になり、ローアドレスに応じたワード線を選択して、ワード線上のセル情報をビット線に出力し、センスアンプで増幅する。
【0073】
更に、ローアドレスに関係した部分の動作時間(tRCD)後に、リードコマンド(Read)とコラムアドレスを入力する。コラムアドレスに従って、選択されたセンスアンプデータをデータバス線に出力し、データバスアンプで増幅し、出力バッファで更に増幅して出力端子(DQ)にデータが出力される。これら一連の動作は汎用DRAMと全く同じ動作であるが、SDRAMの場合、コラムアドレスに関係する回路がパイプライン動作するようになっており、リードデータは毎サイクル専属して出力されることになる。これにより、データ転送速度は外部クロック信号CLKの周期になる。
【0074】
SDRAMでのアクセス時間には3種類あり、いずれも外部クロック信号CLKの立ち上がり時点を基準にして定義される。図28において、tRACはローアドレスアクセス時間、tCACはコラムアドレスアクセス時間、tACはクロックアクセス時間を示している。
図29は、図27のSDRAMの要部構成を概略的に示すブロック図であり、SDRAMにおけるパイプライン動作を説明するためのもので、一例としてパイプが3段設けられている場合を示している。
【0075】
SDRAMでのコラムアドレスに関係する処理回路は、処理の流れに沿って複数段に分割されており、分割された各段の回路をパイプと呼んでいる。
クロックバッファ101は図27を参照して説明したように、内部クロック生成回路121及び出力タイミング制御回路122を備え、内部クロック生成回路121の出力(通常の内部クロック新尾久)がパイプ−1及びパイプ−2に供給され、出力タイミング制御回路122の出力(位相制御された内部クロック信号)がパイプ−3の出力回路50(データ出力バッファ)に供給されるようになっている。
【0076】
各パイプは供給された内部クロック信号に従って制御され、各パイプの間には、パイプ間の信号の伝達タイミングを制御するスイッチが設けられており、これらのスイッチもクロックバッファ101(内部クロック発生回路121)で生成された内部クロック信号により制御される。
図29に示す例では、パイプ−1において、コラムアドレスバッファ116でアドレス信号を増幅してコラムデコーダ118にアドレス信号を送り、コラムデコーダ118で選択されたアドレス番地に相当するセンスアンプ回路117の情報をデータバスに出力し、データバスの情報をデータバスアンプ119で増幅するまで行われる。また、パイプ−2にはデータバス制御回路120のみが設けられ、パイプ−3はI/Oバッファ104(出力回路50)で構成されている。なお、I/Oバッファ104におけるデータ入力バッファ13は図29では省略されている。
【0077】
そして、各パイプ内の回路も、クロックサイクル時間内で完全に動作完了するならば、パイプとパイプとの間にあるスイッチをクロック信号に同期して開閉することで、リレー式にデータを送り出す。これにより、各パイプでの処理が並列に行われることになり、出力端子にはクロック信号に同期して連続的にデータが出力されることになる。
【0078】
図30は、本発明に係る半導体集積回路装置における出力回路(データ出力バッファ)50の一構成例を説明するための図である。図29及び図30に示されるように、図30におけるData1及びData2は、セルアレイ115から読み出され、センスアンプ117とデータバスアンプ119とデータバス制御回路120を介して出力された記憶データに対応する信号であり、Data1及びData2は、出力データがハイレベルHの場合には共にローレベルLであり、出力データがローレベルLの場合には共にハイレベルHである。なお、出力データがハイレベルHでもローレベルLでもないハイインピーダンス状態(ハイゼット状態)をとることも可能であり、その場合にはデータバス制御回路120において、Data1がハイレベルHに、Data2がローレベルになるように変換される。Data3及びData4も、Data1及びData2と同様に、セルアレイ115から読み出され、センスアンプ117とデータバスアンプ119とデータバス制御回路120を介して出力された記憶データに対応する信号であり、Data1及びData2は、出力データがハイレベルHの場合には共にローレベルLであり、出力データがローレベルLの場合には共にハイレベルHである。
【0079】
信号φ0は、出力タイミング制御回路122(図3中の遅延回路42)の出力信号(リアルクロック)に対応するもので、出力回路のイネーブル信号として機能するものである。
クロック信号φ0が立ち上がってハイレベルHになると、Data1とData2の情報がデータ出力パッド52(DQ0〜DQ7)に現われる。例えば、データ出力パッド52にハイレベルHを出力する場合を想定すると、クロック信号φ0がローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード8a−1AがローレベルLに、ノード8a−2AがハイレベルHになって、トランスファゲートがオンしてData1及びData2がノード8a−3及び8a−6に伝達される。その結果、ノード8a−5がローレベルLに、ノード8a−8がハイレベルHになると、出力用のPチャネルトランジスタ81はオンとなり、またNチャネルトランジスタ82はオフとなって、データ出力パッド52にはハイレベルHの出力が現われることになる。また、クロック信号φ0がローレベルLになると、トランスファゲートはオフして、それまでの出力状態が保持される。
【0080】
信号φ18は、出力タイミング制御回路122(図3中の遅延回路41)の出力信号(反転リアルクロック)に対応するもので、出力回路のイネーブル信号として機能するものであり、クロック信号φ0に対して位相が180度異なっている。
クロック信号φ18が立ち上がってハイレベルHになると、Data3とData4の情報がデータ出力パッド52(DQ0〜DQ7)に現われる。例えば、データ出力パッド52にハイレベルHを出力する場合を想定すると、クロック信号φ18がローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード8a−1BがローレベルLに、ノード8a−2BがハイレベルHになって、トランスファゲートがオンしてData3及びData4がノード8a−3及び8a−6に伝達される。その結果、ノード8a−5がローレベルLに、ノード8a−8がハイレベルHになると、出力用のPチャネルトランジスタ81はオンとなり、またNチャネルトランジスタ82はオフとなって、データ出力パッド52にはハイレベルHの出力が現われることになる。また、クロック信号φ18がローレベルLになると、トランスファゲートはオフして、それまでの出力状態が保持される。
【0081】
つまり、クロック信号φ0の立ち上がり時にData1とData2の情報がラッチされてデータ出力パッド52から出力され、次に、クロック信号φ18の立ち上がり時にData3とData4の情報がラッチされてデータ出力パッド52から出力され、これを交互に繰り返す。
本発明は上記実施例に限定されることはなく、種々の変形例が可能である。例えば、遅延回路を構成する遅延素子として機能する論理素子はNANDゲートやインバータに限定されず、NORやEOR等の論理素子を用いて構成することができる。
【0082】
以上の説明では、本発明の半導体集積回路装置をSDRAMとして説明したが、本発明はSDRAMに限らず、外部から入力される信号に同期して出力信号が出力される半導体集積回路装置であれば、どのようなものにも適用可能である。なお、遅延回路40が第1の遅延回路に対応し、遅延回路30が第2の遅延回路に対応し、ダミー出力バッファ42,ダミー入力バッファ46がダミー回路に対応し、ゲート制御回路32,ゲート回路34,ラッチ回路36がタイミング調整回路に対応し、出力バッファ50が内部回路に対応し、分周器54が第1の分周器に対応し、分周器55が第2の分周器に対応し、トランスミッションゲートSW1nがスイッチに対応する。
【0083】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1に記載の発明は、第1のクロック信号を遅延させる第1の遅延回路と、
前記第1のクロック信号に対して位相が反転した第2のクロック信号を遅延させる第2の遅延回路と、
前記第1のクロック信号と、前記第1のクロック信号を前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号とを比較して位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号に基づいて遅延制御信号を生成して前記第1の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させる遅延制御回路と、
前記遅延制御信号を前記第2のクロック信号に同期したタイミングでラッチし、前記第2の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させるタイミング調整回路とを有し、
前記タイミング調整回路は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングで前記遅延制御信号の転送を制御する転送制御信号を発生する転送制御回路と、
前記転送制御信号によって制御され、前記遅延制御信号を転送する転送回路と、
前記転送回路を通して供給される遅延制御信号をラッチするラッチ回路とを有する。
【0084】
このように、遅延制御信号を第2のクロック信号に同期したタイミングで第2の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させるため、単一の遅延制御回路を使用して第1,第2の遅延回路の遅延量をそれぞれに最適のタイミングで可変制御することができ、回路規模及びチップ面積の増大を防止することができる。
請求項2に記載の発明は、第1のクロック信号を分周する第1の分周器と、
前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号を分周する第2の分周器とを有し、
前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号とを前記位相比較器で比較して位相差信号を得る。
【0085】
このように、第1の分周器の出力信号と第2の分周器の出力信号とを位相比較器で比較して位相差信号を得ることにより、第1の遅延回路及びダミー回路での遅延量を大きくすることができる。
請求項3に記載の発明は、タイミング調整回路は、転送制御信号は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングでゲートの導通を制御するゲート制御信号であり、
前記転送回路は、前記ゲート制御信号によって制御されるゲート回路である。
【0086】
このようにして、転送制御信号を第2のクロック信号に同期したタイミングで第2の遅延回路に供給することが可能となる。
請求項4に記載の発明は、第1,第2の遅延回路それぞれはm(mは自然数)個の単位遅延回路から構成されており、
前記遅延制御信号は前記m個の単位遅延回路から使用する単位遅延回路の選択を指示するmビットの信号であり、
前記ゲート回路はm個のゲートユニットで構成される。
【0087】
請求項5に記載の発明は、ゲート回路のうち、使用する単位遅延回路の選択を指示する遅延制御信号が供給されているゲートユニットにだけ前記ゲート制御信号を取り込むスイッチを前記ゲートユニットに設けている。
このように、ゲートユニットに使用する単位遅延回路の選択を指示する遅延制御信号が供給されているゲートユニットにだけゲート制御信号を取り込むスイッチを設けているため、ゲート制御信号から見た寄生容量を小さくでき、ゲート制御信号の立ち上がりを高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のDLL回路の一例のブロック図である。
【図2】図1のDLL回路を説明するための信号波形図である。
【図3】本発明の半導体集積回路装置の一実施例のブロック図である。
【図4】本発明の半導体集積回路装置における遅延回路の一構成例を説明するための図である。
【図5】本発明の半導体集積回路装置における遅延制御回路の一構成例を説明するための図である。
【図6】図5の遅延制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図7】本発明の半導体集積回路装置における位相比較器の位相比較部の一構成例を説明するための図である。
【図8】図7の位相比較部の動作を説明するためのタイミング図である。
【図9】本発明の半導体集積回路装置における位相比較器44の増幅回路部の一構成例を説明するための図である。
【図10】図9の増幅回路部におけるJKフリップフロップの動作を説明するためのタイミング図である。
【図11】図9の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウントアップ時)である。
【図12】図9の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウント維持時)である。
【図13】図9の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウントダウン時)である。
【図14】遅延制御回路の一構成例を示すブロック図である。
【図15】図14の遅延制御回路の動作を説明するための図である。
【図16】遅延制御回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図17】図16の遅延制御回路の動作を説明するための図である。
【図18】ゲート制御回路の一構成例を示す回路図である。
【図19】図18のゲート制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図20】ゲート回路及びラッチ回路の一構成例を示すブロック図である。
【図21】ゲート回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図22】ゲートユニットの一構成例を示す回路図である。
【図23】ゲートユニットの他の構成例を示す回路図である。
【図24】本発明の半導体集積回路装置の他の実施例のブロック図である。
【図25】ゲート制御回路の一構成例を示す回路図である。
【図26】図25のゲート制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図27】本発明に係る半導体集積回路装置が適用される一例としてのシンクロナスDRAMの構成を示す図である。
【図28】図27のシンクロナスDRAMの動作を説明するためのタイミング図である。
【図29】図27のシンクロナスDRAMの要部構成を概略的に示すブロック図である。
【図30】本発明に係る半導体集積回路装置における出力回路(データ出力バッファ)の一構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
20,22 入力バッファ
30,40 遅延回路
32,53 ゲート制御回路
34 ゲート回路
36 ラッチ回路
42 ダミー出力バッファ
44 位相比較器
46 ダミー入力バッファ
48 遅延制御回路
50 出力バッファ
54,55 分周器
52 データ出力パッド
Claims (5)
- 第1のクロック信号を遅延させる第1の遅延回路と、
前記第1のクロック信号に対して位相が反転した第2のクロック信号を遅延させる第2の遅延回路と、
前記第1のクロック信号と、前記第1のクロック信号を前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号とを比較して位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号に基づいて遅延制御信号を生成して前記第1の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させる遅延制御回路と、
前記遅延制御信号を前記第2のクロック信号に同期したタイミングでラッチし、前記第2の遅延回路に供給し、その遅延量を可変制御させるタイミング調整回路とを有し、
前記タイミング調整回路は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングで前記遅延制御信号の転送を制御する転送制御信号を発生する転送制御回路と、
前記転送制御信号によって制御され、前記遅延制御信号を転送する転送回路と、
前記転送回路を通して供給される遅延制御信号をラッチするラッチ回路とを有する
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記第1のクロック信号を分周する第1の分周器と、
前記第1の遅延回路及びダミー回路で遅延された信号を分周する第2の分周器とを有し、
前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号とを前記位相比較器で比較して位相差信号を得ることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1または2記載の半導体集積回路装置において、
前記転送制御信号は、前記第2のクロック信号に同期したタイミングでゲートの導通を制御するゲート制御信号であり、
前記転送回路は、前記ゲート制御信号によって制御されるゲート回路である
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項3記載の半導体集積回路装置において、
前記第1,第2の遅延回路それぞれはm(mは自然数)個の単位遅延回路から構成されており、
前記遅延制御信号は前記m個の単位遅延回路から使用する単位遅延回路の選択を指示するmビットの信号であり、
前記ゲート回路はm個のゲートユニットで構成される
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項4記載の半導体集積回路装置において、
前記ゲート回路のうち、使用する単位遅延回路の選択を指示する遅延制御信号が供給されているゲートユニットにだけ前記ゲート制御信号を取り込むスイッチを前記ゲートユニットに設けた
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
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