JP3745123B2 - デューティ比補正回路及びクロック生成回路 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、PLL回路またはDLL回路に関し、特に信号のデューティ比を制御する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
Highの期間とLowの期間との比、すなわちデューティ比が1:1であるクロック信号がある回路に与えられる場合、入力されるクロック信号のレベルや入力バッファの特性等の影響によって、その回路の内部で入力クロック信号のデューティ比が1:1からずれてしまう場合がある。また、PLL回路やDLL回路で生成されるクロック信号のデューティ比が、電圧制御発振器や遅延段の発振特性が理想的でないために1:1にはならないこともある。
【0003】
デューティ比が1:1からずれてしまうと、例えば入力クロック信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方を回路内の論理素子の作動タイミング信号として用いる場合に問題が生じる。つまり、立ち上がりエッジで作動する素子の作動タイミングと立ち下がりエッジで作動する素子の作動タイミングとが重なる危険性が増すため、タイミングマージン不足の要因となる。
【0004】
図13は、このような不具合を解消するための、クロック信号のデューティ比を1:1に補正する回路の構成を示す回路図である。この回路は、周知のPLL回路PLL1にデューティ比補正回路DRC3を加えた構成となっている。かかる回路は、例えば'97 ISSCC proceeding pp.336-337,R.Bhagwan and A.Rogers,“A 1GHz Dual-Loop Microprocessor PLL with Instant Frequency Shifting”において示されている。
【0005】
はじめにPLL回路PLL1の動作を説明する。入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2は、それぞれ分周器CD1,CD2により周波数変換されて位相周波数検知器6に入力される。位相周波数検知器6は、両信号の一致またはずれの程度を検知し、その程度に応じた電圧の強度を示す信号S3をチャージポンプ7へと出力する。チャージポンプ7は信号S3を電流信号である信号S4に変換し、ループフィルタ8への電荷供給源として機能する。ループフィルタ8は一端が電源VDD(その電位もVDDと記す)に接続されたコンデンサC3を有しているのでその他端の電位は平滑化され、電圧制御発振器5への信号S5となる。信号S5により電圧制御発振器5から出力される信号S6の発振周期及び位相が変化する。
【0006】
通常のPLL回路では信号S6がそのままフィードバッククロック信号S2となるが、この回路では信号S6をデューティ比補正回路DRC3に入力し、そのデューティ比補正回路DRC3から出力される信号S7をバッファB1を通してフィードバッククロック信号S2としている。
【0007】
次に、デューティ比補正回路DRC3について述べる。デューティ比補正回路DRC3は、レベルシフト回路LS1及びデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3から構成される。
【0008】
このうちレベルシフト回路LS1は、信号S7の遷移するタイミングを決定する信号S6のしきい値のレベルを変化させる回路である。このレベルシフト回路LS1を用いれば、通常しきい値として採用されることの多いHighレベルとLowレベルの中間の値からしきい値をずらすことができ、信号S6のデューティ比を変化させることができる。
【0009】
図14はレベルシフト回路LS1の動作を示すタイミングチャートであり、信号S6に対するしきい値Vrefが、異なる値Vrefa,Vref0,Vrefb(Vrefa<Vref0<Vrefb)を採る場合に、信号S7がそれぞれ呈する波形S7a,S70,S7bを示している。
【0010】
図14からわかるように、しきい値Vrefの値が低い程、信号S7の立ち上がりタイミングは早まり、かつ立ち下がりタイミングは遅れる。つまり信号S7のHighの期間が増加する。逆にしきい値Vrefの値が高い程、信号S7のLowの期間が増加する。
【0011】
デューティ比検出回路2は信号S7を電流信号である信号S8に変換するはたらきを持つチャージポンプであり、デューティ比補正用フィルタ3は一端が接地(その電位をGNDと記す)されたコンデンサC2を有するフィルタである。信号S7はデューティ比検出回路2に入力されて信号S8に変換され、デューティ比補正用フィルタ3の有するコンデンサC2によって平滑な電圧信号である制御信号S9へとさらに変換される。そして、制御信号S9をレベルシフト回路LS1にフィードバックすることで、デューティ比が1:1となるようにレベルシフト量が制御される。
【0012】
以上のようにこの回路は、位相と周期を制御するPLL回路PLL1のループと、デューティ比を1:1に制御するデューティ比補正回路DRC3のループとを有し、2つのフィードバック機構を備えていることになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の回路では、フィードバッククロック信号S2についてのフィードバック制御の一方が他方のフィードバック制御の妨げとなりやすい。そのため、上記の回路では安定した状態になるまでの時間が、PLL回路PLL1とデューティ比補正回路DRC3とを分離して個別に動作させる場合よりもかえって長くなるおそれがある。
【0014】
本発明は以上の問題点に鑑みて、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とを共に行いつつも、迅速に安定状態に達する回路を実現することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項1にかかるものは、クロックが入力される入力端と、出力端と、第1電源端と、第2電源端と、前記第1電源端に接続された第1の電流源と、前記第2電源端に接続された第2の電流源とを有するインバータと、前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器とを備え、前記出力信号に基づいて前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方の駆動力が制御される、デューティ比補正回路である。
【0016】
この発明のうち請求項2にかかるものは、前記出力信号の変動を平滑化して制御信号を得る制御信号生成回路を更に備え、前記制御信号は前記第1の電流源または前記第2の電流源のどちらか一方の電流量を制御する、請求項1記載のデューティ比補正回路である。
【0017】
この発明のうち請求項3にかかるものは、前記インバータは複数が直列に備えられ、前記第1の電流源の駆動力を可変にした前記インバータと、前記第2の電流源の駆動力を可変にした前記インバータとが交互に配置される、請求項2記載のデューティ比補正回路である。
【0018】
この発明のうち請求項4にかかるものは、第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した結果に基づいて、前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを生成する中間クロック生成部と、前記中間クロックの前記第2の遷移に対して可制御の遅延を施して前記出力クロックを出力する出力クロック生成部とを備えるクロック生成回路である。
【0019】
この発明のうち請求項5にかかるものは、前記出力クロック生成部は、前記中間クロックの前記第2の遷移に対して、制御信号に基づく遅延量で遅延を施す遷移遅延制御回路と、前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成回路とを有する、請求項4記載のクロック生成回路である。
【0020】
この発明のうち請求項6にかかるものは、前記遷移遅延制御回路は前記中間クロックを受ける入力端と、出力端と、前記中間クロックが前記第1の論理を採る場合に前記出力端に接続され、前記制御信号に基づく電流が流れる第1電流源と、前記中間クロックが前記第2の論理を採る場合に前記出力端に接続され、第1の定電流が流れる第2電流源とを備えるインバータと、前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器とを備え、前記第1電流源が流す電流と、前記第2電流源が流す電流とは前記インバータの前記出力端において互いに逆向きであり、前記比較器の前記出力信号が前記出力クロックとして働く、請求項5記載のクロック生成回路である。
【0021】
この発明のうち請求項7にかかるものは、第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した比較結果を出力する第1比較器と、前記第1比較器の前記比較結果及び第1遅延制御信号に基づいた第1の遅延量で、前記基準クロックの前記第2の遷移を遅延させつつ、前記基準クロックを反転させて第1遅延信号を生成する第1遅延素子と、前記第1比較器の前記比較結果及び第2遅延制御信号に基づいた第2の遅延量で、前記第1遅延信号の前記第1の遷移を遅延させつつ、前記第1遅延信号を反転させて第2遅延信号を生成する第2遅延素子とを有し、前記第2遅延信号に基づいて前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを出力する遅延回路と、前記中間クロックと基準値との比較結果として前記出力クロックを生成する第2比較器と、前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を生成する制御信号生成回路とを備えるクロック生成回路である。
【0022】
この発明のうち請求項8にかかるものは、前記第1遅延素子は、前記基準クロックを受ける入力端並びに前記第1遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第1遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路である。
【0023】
この発明のうち請求項9にかかるものは、前記第2遅延素子は、前記第1遅延信号を受ける入力端並びに前記第2遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第2遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路である。
【0024】
この発明のうち請求項10にかかるものは、前記制御信号生成回路は、前記出力クロックを平滑化して出力する平滑化回路と、前記平滑化回路の出力する電荷に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を出力する遅延制御信号生成回路とを含む、請求項7乃至9のいずれか一つに記載のクロック生成回路である。
【0025】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1に、本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路の構成図を示す。図1においてデューティ比補正回路DRC1は、遷移遅延制御回路1と、デューティ比検出回路2、デューティ比補正用フィルタ3とを備えている。PLL回路のうちその他の部分は周知の技術である。つまり、入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との一致またはずれの程度を検知してその程度に応じた電圧を示す信号S3を出力する位相周波数検知器6と、信号S3を電流信号である信号S4に変換するチャージポンプ7と、信号S4を平滑な電圧の信号S5に変換するローパスフィルタ8と、信号S5により発振特性が制御される電圧制御発振回路5とを、本実施の形態にかかるPLL回路は備えている。
【0026】
デューティ比補正回路DRC1のうち、遷移遅延制御回路1は、電圧制御発振器5から出力される信号S6の遷移の一方、例えばLowからHighへの立ち上がりのタイミングを制御信号S9に基づいて遅延させてフィードバッククロック信号S2を得る。そして、信号S6の遷移の他方、例えば立ち下がりのタイミングの遅延量を一定にしておくことにより、フィードバッククロック信号S2のデューティ比を制御することができる。
【0027】
また、デューティ比検出回路2は、フィードバッククロック信号S2のHighの期間及びLowの期間に応じてそれぞれ一定量の電流を引き込みあるいは出力して電流信号である信号S8を発生させるチャージポンプである。
【0028】
そして、デューティ比検出回路2からの信号S8がデューティ比補正用フィルタ3に与えられる。このフィルタによって信号S8から平滑な電圧が得られる。この電圧が制御信号S9としてはたらく。
【0029】
デューティ比補正回路DRC1において、デューティ比の制御は先述のように信号S6の遷移の一方のみの遅延量を制御して行われるので、これに対応して、位相周波数検知器6はフィードバッククロック信号S2の遷移の他方のみを位相及び周波数の比較に用いる。例えばデューティ比補正回路DRC1では信号S6の立ち上がりの遅延を制御してフィードバッククロック信号S2を生成する一方、位相周波数検知器6においては、入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2の立ち下がりを位相及び周波数の比較に用いる。
【0030】
本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路では、デューティ比補正回路DRC1がデューティ比の制御を行うのに用いる遷移と、電圧制御発振器5及び位相周波数検知器6及びチャージポンプ7及びローパスフィルタ8が位相と周波数の制御を行うのに用いる遷移とが異なるので、両方のフィードバックが相互に影響を与えることがない。よって、本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路を用いれば、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とを共に行ないつつ、迅速に安定状態に達することができる。
【0031】
なお、本発明はDLL回路にも適用できる。その場合は電圧制御発振回路5に替えて、図2に示すように信号S5により遅延量が制御される遅延段4を設け、遅延段4にも入力クロック信号S1が入力されるようにすればよい。このようにすれば、信号S6は入力クロック信号S1の遅延したものとして得られ、デューティ比補正回路DRC1に入力されてデューティ比の制御を受ける。
【0032】
実施の形態2.
図3はデューティ比補正回路DRC1の構成例を示す回路図である。本実施の形態では、遷移遅延制御回路1として立ち上がりタイミング制御回路1aが採用される。立ち上がりタイミング制御回路1aは、PchトランジスタMP1及びNchトランジスタMN1からなるCMOSインバータ構造を備え、それらのゲートには遅延段4または電圧制御発振回路5から出力される信号S6が入力される。さらに、トランジスタMP1のソースは、並列に接続された二つのPchトランジスタMP2及びMP3を介して電源VDDに接続される。また、トランジスタMN1のソースは、並列に接続された二つのNchトランジスタMN2及びMN3を介して接地される。なお、二つのトランジスタMP2,MP3のゲートにはともに一定のバイアス電圧VBPが与えられており、トランジスタMN2のゲートにも一定のバイアス電圧VBNが与えられている。ただし、トランジスタMN3のゲートには制御信号S9が与えられる。
【0033】
トランジスタMP1,MN1のドレインは、比較器A1の負入力端に共通して接続される。この負入力端はコンデンサC1を介して接地されており、その電位は信号S10として示される。また、比較器A1の正入力端には一定の参照電位Vrefが入力される。そして、比較器A1の出力端からはフィードバッククロック信号S2が得られる。フィードバッククロック信号S2は、信号S10の電位が参照電位Vrefよりも小さな値になったときにHighを、信号S10の電位が参照電位Vrefよりも大きな値になったときにLowを、それぞれ採る。
【0034】
次に、デューティ比検出回路2の構成を説明する。デューティ比検出回路2はトランジスタMP4及びトランジスタMN4からなるCMOSインバータ構造を備え、それらのゲートにはフィードバッククロック信号S2が入力される。さらに、トランジスタMP4のソースは定電流源IS1を介して電源VDDに接続され、トランジスタMN4のソースは定電流源IS2を介して接地される。また、トランジスタMP4,MN4のドレインは共通に接続され、ここから信号S8が得られる。従って、この回路はチャージポンプであり、電圧として現れるフィードバッククロック信号S2を電流として現れる信号S8に変換して出力するはたらきを持つ。
【0035】
次に、デューティ比補正用フィルタ3の構成を説明する。デューティ比補正用フィルタ3はコンデンサC2と抵抗R1との直列接続体を備え、コンデンサC1の一端が接地され、抵抗R1の一端には信号S8が与えられる。そして、信号S8が与えられた抵抗R1の一端での電位が制御信号S9として、立ち上がりタイミング制御回路1aのトランジスタMN3のゲートに入力される。
【0036】
さて次に、立ち上がりタイミング制御回路1aを備えたデューティ比補正回路DRC1の動作について説明する。立ち上がりタイミング制御回路1aに入力された信号S6がLowのときにトランジスタMP1がONし、コンデンサC1はトランジスタMP2,MP3を介して電源VDDによって充電される。トランジスタMP2,MP3には一定のバイアス電圧VBPが与えられているため、コンデンサC1は一定の電流で充電され、信号S10の立ち上がり時間は一定となる。一方、信号S6がHighのときにはトランジスタMN1がONし、コンデンサC1は放電する。トランジスタMN2には一定のゲートバイアスが与えられているものの、トランジスタMN3のゲートにはデューティ比補正用フィルタ3から制御信号S9が与えられているので、制御信号S9の電位の高低によってコンデンサC1の放電するスピードが変化する。
【0037】
図4は制御信号S9の種々の値に対する信号S6,S10,S2の変化を示すタイミングチャートである。トランジスタMN3はNチャネル型なので制御信号S9の電位が高いほど放電のスピードは速く、信号S10の電位は急激に低下する。よってこの電位が参照電位Vrefを下回るタイミングも制御信号S9の変化に応じて変化するため、フィードバッククロック信号S2が遷移するタイミングも変化し、デューティ比を制御できる。
【0038】
フィードバッククロック信号S2はデューティ比検出回路2へ入力されている。例えばフィードバッククロック信号S2がHighの場合はトランジスタMN4がONするので、デューティ比検出回路2はデューティ比補正用フィルタ3に充電されていた電荷を接地GNDの方に引き抜いて放電させる。逆にフィードバッククロック信号S2がLowの場合はトランジスタMP4がONするので、デューティ比検出回路2はデューティ比補正用フィルタ3に電荷を供給して充電する。以上のことから、フィードバッククロック信号S2のHighの期間が長ければ長いほど、デューティ比補正用フィルタ3が出力する制御信号S9の電位が低くなる。その結果、立ち上がりタイミング制御回路1a内のトランジスタMN3のゲートの電位は低下するのでトランジスタMN3の電荷引き抜き能力は低下し、信号S10の立ち下がりに要する時間は増える。そのためフィードバッククロック信号S2はLowからHighへと遷移し始めるのが遅くなる。一方、信号S10の立ち上がりに要する時間は制御信号S9の電位によらずに一定であり、フィードバッククロック信号S2の立ち下がりタイミングが信号S6の立ち下がりタイミングから遅延する時間も一定である。その結果、フィードバッククロック信号S2のHighの期間が減少しLowの期間が増加する。
【0039】
以上のようにしてデューティ比についてのフィードバック制御が実現されるので、フィードバッククロック信号S2のデューティ比が1:1となったときに制御信号S9が安定するように各回路定数を定めることができる。
【0040】
本実施の形態にかかる立ち上がりタイミング制御回路1aを遷移遅延制御回路1として備えたデューティ比補正回路DRC1を用い、PLL回路またはDLL回路の有する位相周波数検知器6における入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との位相及び周波数の比較に立ち下がりエッジを用いれば、位相及び周波数の制御と相互に干渉することなくデューティ比の制御が行える。
【0041】
実施の形態3.
図5はデューティ比補正回路DRC1の構成例を示す回路図である。本実施の形態では、遷移遅延制御回路1として立ち下がりタイミング制御回路1bが採用される。デューティ比補正回路DRC1はさらに、デューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3を備えている。図3に示した回路と異なっているのは、デューティ比補正用フィルタ3から出力される制御信号S9がトランジスタMN3ではなくトランジスタMP3のゲートに与えられており、トランジスタMN3のゲートにはトランジスタMN2と同様に定電圧バイアスVBNが与えられているという点のみである。
【0042】
よって実施の形態2とは逆に、本実施の形態においては信号S10の立ち上がりに要する時間を制御して、フィードバッククロック信号S2の立ち下がりタイミングを制御し、デューティ比を制御する。この回路の動作は図6に示す通りであり、図4に示した信号S6,S10,S2のタイミングチャートの電圧軸の正負がちょうど逆になった形のもので示される。トランジスタMP3はPチャネル型なので制御信号S9の電位が低いほどコンデンサC1への充電のスピードは速く、信号S10の電位は急激に上昇する。よってこの電位が参照電位Vrefを上回るタイミングも変化するため、フィードバッククロック信号S2が遷移するタイミングも変化し、デューティ比を制御できる。
【0043】
本実施の形態にかかる立ち下がりタイミング制御回路1bを遷移遅延制御回路1として備えたデューティ比補正回路DRC1を用い、PLL回路またはDLL回路の位相周波数検知器6における入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との位相及び周波数の比較に立ち上がりエッジを用いれば、位相及び周波数の制御と相互に干渉することなくデューティ比の制御が行える。
【0044】
実施の形態4.
図7に本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC2を適用したDLL回路の構成図を示す。このDLL回路は従来のDLL回路同様、位相周波数検知器6及びチャージポンプ7及びローパスフィルタ8を備えているが、遅延段4aについては従来のものとは異なっている。この遅延段4aはデューティ比補正機能を有し、比較器A2及びデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3及び遅延制御信号生成回路DC1とともにデューティ比補正回路DRC2を構成する。
【0045】
デューティ比補正遅延段4aは、信号S5及び制御信号S9により遅延量を制御される遅延制御インバータD1〜D6の直列接続体から成り立っている(ここでは例として遅延制御インバータが6段ある場合を示す)。遅延制御インバータの初段D1には入力クロック信号S1が入力され、入力クロック信号S1は反転し遅延した信号DS1となって第2段目D2へと出力される。以降同様にして、信号DS2,DS3,・・・・,DS6がそれぞれの遅延インバータD2,・・・・,D6から出力される。
【0046】
遅延制御インバータが偶数段分ある図7の場合、比較器A2の正入力端に最終段D6から出力される信号DS6が入力され、負入力端に参照電位Vrefが入力される。実施の形態2及び3における比較器A1の場合とは逆に、比較器A2の出力信号であるフィードバッククロック信号S2は、正入力端に与えられる信号DS6の電位が参照電位Vrefを上回ったときにHighを、信号DS6の電位が参照電位Vrefを下回ったときにLowを、それぞれ採らなければならないからである。
【0047】
デューティ比検出回路2はフィードバッククロック信号S2を入力し、実施の形態1と同様、フィードバッククロック信号S2のHighの期間及びLowの期間に応じてそれぞれ一定量の電流を引き込みあるいは出力して信号S8を発生させる。信号S8も実施の形態1と同様デューティ比補正用フィルタ3に与えられ、平滑な電圧に変換される。この電圧は制御信号S9として機能する。遅延制御信号生成回路DC1は、制御信号S9に基づいて立ち上がり時間制御信号S11、立ち下がり時間制御信号S12を生成する。
【0048】
例えば、デューティ比の制御に入力クロック信号S1の立ち下がりエッジを用い、位相及び周波数の制御に立ち上がりエッジを用いる場合は、立ち上がり時間制御信号S11は奇数段目の遅延インバータD1,D3,D5にそれぞれ入力され、立ち下がり時間制御信号S12は偶数段目の遅延インバータD2,D4,D6にそれぞれ入力される。
【0049】
以下に、デューティ比補正回路DRC2の動作を示すタイミングチャートである図8を用いて、本デューティ比補正回路DRC2を適用したDLL回路の動作を説明する。なお各遅延制御インバータD1〜D6は、入力される信号がHighレベルとLowレベルとの中間の値をとるときに遷移を開始するものとする。
【0050】
まず、遅延制御インバータの初段D1から出力される信号DS1は、入力クロック信号S1の論理反転として入力クロック信号S1よりも遅延して出力される。このとき、初段D1は立ち上がり時間制御信号S11の電位の値に応じて、信号DS1の立ち上がりに要する時間を変化させる。一方、立ち下がりに要する時間は立ち上がり時間制御信号S11の電位の値によらずに一定値に保ったままにする。図8では、信号DS1がHighレベルとLowレベルとの中間の値まで立ち上がるのに要する時間が最速の場合よりもdt1の時間だけ増加し、信号DS1のLowの期間が増加している。
【0051】
さて、遅延制御インバータの第2段D2から出力される信号DS2は、信号DS1の論理反転として信号DS1よりも遅延して出力される。このとき、第2段D2は立ち下がり時間制御信号S12の電位の値に応じて、信号DS2の立ち下がりに要する時間を変化させる。一方、立ち上がりに要する時間は立ち下がり時間制御信号S12の電位の値によらずに一定値に保ったままにする。図8では信号DS2がHighレベルとLowレベルとの中間の値まで立ち下がるのに要する時間が最速の場合よりもdt2の時間だけ増加し、信号DS2のHighの期間が増加している。のみならず、信号DS2の立ち下がりタイミングは、初段での立ち上がり時間の増加分dt1の影響も受けている。
【0052】
よって、図7のように6段分の遅延インバータを経て出力される信号DS6のHighの期間の信号波形は、図8に示すように6段分の立ち下がり時間または立ち上がり時間の変化分dt1+dt2+dt3+dt4+dt5+dt6だけ初段の入力クロック信号S1のHighの期間よりも増加していることになる。しかも入力クロック信号S1の立ち上がりタイミングと信号DS6の立ち上がりタイミングとのずれ(遅延量)は信号S5にのみ依存し、立ち上がり時間制御信号S11、立ち下がり時間制御信号S12に依存せず、従って制御信号S9にも依存しない。よって信号DS6における位相及び周波数の比較を入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2の立ち上がりエッジに対して行なうことにより、実施の形態1と同様の効果を、デューティ比を大きく変化させて得ることができる。
【0053】
また、図7に示した回路では6段分であるが、もちろん遅延制御インバータの数を増やせば任意の段数分の効果を得ることができる。
【0054】
ただし、遅延制御インバータの数が奇数のときは、比較器A2の正入力端に参照電位Vrefを、負入力端にデューティ比補正遅延段4aの最終段の出力信号をそれぞれ与えるようにし、入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2とを同相にしてデューティ比を変化させなければならない。この場合も、初段D1は入力クロック信号S1の立ち下がりエッジを用いて信号DS1の立ち上がりに要する時間を制御することになる。
【0055】
また以上の場合とは逆に、位相周波数検知器6において入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2の立ち下がりエッジを位相及び周波数の比較に用いる場合は、図10に示すように入力クロック信号S1の立ち上がりエッジを用いて遅延制御インバータから出力される信号の立ち下がりに要する時間を変化させるため、デューティ比補正回路DRC2は、図7における初段D1と第2段D2、第3段D3と第4段D4、第5段D5と第6段D6とをそれぞれ入れ替えて図9に示すような配置となったデューティ比補正遅延段4aを備えることになる。この場合は、デューティ比補正遅延段4aから出力される信号DS5のLowの期間の信号波形が、図10に示すように6段分の立ち下がり時間または立ち上がり時間の変化分dt1+dt2+dt3+dt4+dt5+dt6だけ、入力クロック信号S1のLowの期間よりも増加していることになる。
【0056】
本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC2を用いれば、デューティ比補正回路DRC2がデューティ比の制御を行うのに用いる遷移のエッジと、位相周波数検知器6、チャージポンプ7、ローパスフィルタ8が位相と周波数の制御に用いる遷移のエッジとが異なるので、2つのフィードバックは互いに影響を与えることがない。よって、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とが同時に行なえ、すばやく安定状態に達する回路が実現できる。
【0057】
さらに、フィードバッククロック信号S2のデューティ比を大きく変化させて出力させることができる。
【0058】
実施の形態5.
図11に実施の形態4におけるデューティ比補正遅延段4aの実現例を示す。ここでは、デューティ比の制御に立ち下がりエッジを用い、位相及び周波数の制御に立ち上がりエッジを用いる場合(図7の場合)を例にとって説明している。
【0059】
奇数段に配置される遅延制御インバータ、例えば初段のD1の構造について説明する。周知の遅延インバータと同様にインバータIV1の負電源端はトランジスタN1を介して接地され、インバータIV1の正電源端はトランジスタP1aを介して電源VDDに接続されている。そして、トランジスタP1a、トランジスタN1のゲートには共通してローパスフィルタ8から出力される信号S5が与えられる。かかる周知の遅延インバータの構成に加え、初段D1はトランジスタP1aと並列に接続されたトランジスタP1bを更に備えており、このトランジスタP1bのゲートには立ち上がり時間制御信号S11が与えられる。インバータIV1の入力端には入力クロック信号S1が与えられ、インバータIV1の出力端は次段のインバータIV2の入力端と接続されている。
【0060】
また、偶数段に配置される遅延制御インバータ、例えば第2段のD2の構造について説明する。周知の遅延インバータと同様に、インバータIV2の負電源端はトランジスタN2aを介して接地され、インバータIV2の正電源端はトランジスタP2を介して電源VDDに接続されている。そして、トランジスタN2a、トランジスタP2のゲートには共通してローパスフィルタ8から出力される信号S5が与えられる。かかる周知の遅延インバータの構成に加え、第2段D2はトランジスタN2aと並列に接続されたトランジスタN2bを更に備えており、このトランジスタN2bのゲートには立ち下がり時間制御信号S12が与えられる。インバータIV2の入力端には信号DS1が与えられ、インバータIV2の出力端は次段のインバータIV3の入力端と接続されている。
【0061】
また、図12に実施の形態4におけるデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3及び遅延制御信号生成回路DC1を示す。デューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3については実施の形態2及び3と全く同じ回路であるので説明は省略する。
【0062】
遅延制御信号生成回路DC1は、トランジスタMP5及びトランジスタMN5から成り立っており、それぞれのドレインが接続され、トランジスタMP5のソースは電源VDDに接続され、トランジスタMN5のソースは接地されている。また、トランジスタMN5のゲートはドレインと短絡され、トランジスタMP5のゲートにはデューティ比補正用フィルタ3から出力される制御信号S9が入力される。そして、トランジスタMP5とトランジスタMN5では、そのゲートにおける電位がそれぞれ立ち上がり時間制御信号S11及び立ち下がり時間制御信号S12として機能する。
【0063】
遅延制御信号生成回路DC1と、奇数段目の遅延インバータ、例えば初段の遅延インバータD1との組み合わせという観点でみれば、立ち上がり時間制御信号S11を介して、トランジスタMP5に流れる電流に応じてトランジスタP1bに電流が流れる。よって制御信号S9に応じてインバータIV1における遅延量が制御される。また、遅延制御信号生成回路DC1と、偶数段目の遅延インバータ、例えば第2段の遅延インバータD2との組み合わせという観点でみれば、立ち上がり時間制御信号S12を介して、トランジスタMN5に流れる電流に応じてトランジスタP2bに電流が流れる。よって制御信号S9に応じてインバータIV2における遅延量が制御される。従って、実施の形態4において示されたような遅延量の制御を行うことができる。
【0064】
【発明の効果】
この発明のうち請求項1にかかるデューティ比補正回路によれば、インバータの出力端における電位の立ち上がりに要する時間または立ち下がりに要する時間を変化させられるので、比較器から得られる出力信号のデューティ比を変化させることができる。また、比較器の出力信号をインバータにフィードバックしているので、比較器の出力信号のデューティ比の変動を補正することができる。
【0065】
この発明のうち請求項2にかかるデューティ比補正回路によれば、出力信号のデューティ比の変動は、出力信号を平滑化して得られた制御信号の値の変動として現れる。よって制御信号で第1の電流源または第2の電流源のいずれか一方の電流量を制御して、デューティ比についてのフィードバックをかけることができる。
【0066】
この発明のうち請求項3にかかるデューティ比補正回路によれば、クロックの一対の遷移の一方のみに関して遅延量を制御して、出力信号のデューティ比を大きく変化させることができる。
【0067】
この発明のうち請求項4にかかるクロック生成回路によれば、中間クロック生成部において基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行いつつ、出力クロック生成部において出力クロックのデューティ比を変化させる第2の制御が行える。これら2つの制御に供出される遷移は互いに異なるので、第1及び第2の制御が互いを妨げることがない。
【0068】
この発明のうち請求項5にかかるクロック生成回路によれば、出力クロックのデューティ比に基づいて中間クロックの第2の遷移の遅延量が制御される。よって出力クロックのデューティ比を一定に保つように第2の制御を行うことができる。
【0069】
この発明のうち請求項6にかかるクロック生成回路によれば、インバータの出力端の出力する電荷または入力する電荷の一方のみが制御信号の値に応じて制御されるので、出力端での電位が基準値に到達する時間を制御できる。よってこの電位と基準値とを比較する比較器の出力を、出力クロックとして採用することができる。
【0070】
この発明のうち請求項7にかかるクロック生成回路によれば、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うために基準クロックを遅延させる際、併せて出力クロックのデューティ比を変化させる第2の制御が行われる。これら2つの制御に供出される遷移は互いに異なるので、第1及び第2の制御が互いを妨げることがない。また、第1の遅延量及び第2の遅延量に基づいて出力信号のデューティ比を大きく変化させることができる。
【0071】
この発明のうち請求項8にかかるクロック生成回路によれば、第1遅延素子のインバータの出力の電流量は第1比較器の比較結果によって制御されるので、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うための基準クロックの遅延を行うことができる。しかも、第1遅延信号の第1の遷移において第1遅延素子のインバータが出力する電流量を第1遅延制御信号によっても制御するので、基準クロックの第2の遷移の遅延は出力クロックのデューティ比に関する第2の制御にも基づいて行われる。
【0072】
この発明のうち請求項9にかかるクロック生成回路によれば、第2遅延素子のインバータの出力の電流量は第1比較器の比較結果によって制御されるので、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うための基準クロックの遅延を行うことができる。しかも、第2遅延信号の第2の遷移において第2遅延素子のインバータが出力する電流量を第2遅延制御信号によっても制御するので、基準クロックの第1の遷移の遅延は出力クロックのデューティ比に関する第2の制御にも基づいて行われる。
【0073】
この発明のうち請求項10にかかるクロック生成回路によれば、出力クロックが第1の論理を採る期間と第2の論理を採る期間とに応じて、平滑化回路の出力する電荷が変動する。よって出力クロックのデューティ比に基づいて変動する第1及び第2遅延制御信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構成を示す回路図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の構成を示す回路図である。
【図3】 本発明の実施の形態2の構成を示す回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態2の動作を示すタイミングチャートである。
【図5】 本発明の実施の形態3の構成を示す回路図である。
【図6】 本発明の実施の形態3の動作を示すタイミングチャートである。
【図7】 本発明の実施の形態4の構成を示す回路図である。
【図8】 本発明の実施の形態4の動作を示すタイミングチャートである。
【図9】 本発明の実施の形態4の構成を示す回路図である。
【図10】 本発明の実施の形態4の動作を示すタイミングチャートである。
【図11】 本発明の実施の形態5の構成を示す回路図である。
【図12】 本発明の実施の形態5の構成を示す回路図である。
【図13】 従来の技術の構成を示す回路図である。
【図14】 従来の技術の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 遷移遅延制御回路、2 デューティ比検出回路、3 デューティ比補正用フィルタ、4a デューティ比補正遅延段、MN1〜MN5 Nchトランジスタ、MP1〜MP5 Pchトランジスタ、A1,A2 比較器、S1 入力クロック信号、S2 フィードバッククロック信号、S9 制御信号、D1〜D6遅延制御インバータ、DC1 遅延制御信号生成回路、DRC1,DRC2 デューティ比補正回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、PLL回路またはDLL回路に関し、特に信号のデューティ比を制御する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
Highの期間とLowの期間との比、すなわちデューティ比が1:1であるクロック信号がある回路に与えられる場合、入力されるクロック信号のレベルや入力バッファの特性等の影響によって、その回路の内部で入力クロック信号のデューティ比が1:1からずれてしまう場合がある。また、PLL回路やDLL回路で生成されるクロック信号のデューティ比が、電圧制御発振器や遅延段の発振特性が理想的でないために1:1にはならないこともある。
【0003】
デューティ比が1:1からずれてしまうと、例えば入力クロック信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方を回路内の論理素子の作動タイミング信号として用いる場合に問題が生じる。つまり、立ち上がりエッジで作動する素子の作動タイミングと立ち下がりエッジで作動する素子の作動タイミングとが重なる危険性が増すため、タイミングマージン不足の要因となる。
【0004】
図13は、このような不具合を解消するための、クロック信号のデューティ比を1:1に補正する回路の構成を示す回路図である。この回路は、周知のPLL回路PLL1にデューティ比補正回路DRC3を加えた構成となっている。かかる回路は、例えば'97 ISSCC proceeding pp.336-337,R.Bhagwan and A.Rogers,“A 1GHz Dual-Loop Microprocessor PLL with Instant Frequency Shifting”において示されている。
【0005】
はじめにPLL回路PLL1の動作を説明する。入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2は、それぞれ分周器CD1,CD2により周波数変換されて位相周波数検知器6に入力される。位相周波数検知器6は、両信号の一致またはずれの程度を検知し、その程度に応じた電圧の強度を示す信号S3をチャージポンプ7へと出力する。チャージポンプ7は信号S3を電流信号である信号S4に変換し、ループフィルタ8への電荷供給源として機能する。ループフィルタ8は一端が電源VDD(その電位もVDDと記す)に接続されたコンデンサC3を有しているのでその他端の電位は平滑化され、電圧制御発振器5への信号S5となる。信号S5により電圧制御発振器5から出力される信号S6の発振周期及び位相が変化する。
【0006】
通常のPLL回路では信号S6がそのままフィードバッククロック信号S2となるが、この回路では信号S6をデューティ比補正回路DRC3に入力し、そのデューティ比補正回路DRC3から出力される信号S7をバッファB1を通してフィードバッククロック信号S2としている。
【0007】
次に、デューティ比補正回路DRC3について述べる。デューティ比補正回路DRC3は、レベルシフト回路LS1及びデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3から構成される。
【0008】
このうちレベルシフト回路LS1は、信号S7の遷移するタイミングを決定する信号S6のしきい値のレベルを変化させる回路である。このレベルシフト回路LS1を用いれば、通常しきい値として採用されることの多いHighレベルとLowレベルの中間の値からしきい値をずらすことができ、信号S6のデューティ比を変化させることができる。
【0009】
図14はレベルシフト回路LS1の動作を示すタイミングチャートであり、信号S6に対するしきい値Vrefが、異なる値Vrefa,Vref0,Vrefb(Vrefa<Vref0<Vrefb)を採る場合に、信号S7がそれぞれ呈する波形S7a,S70,S7bを示している。
【0010】
図14からわかるように、しきい値Vrefの値が低い程、信号S7の立ち上がりタイミングは早まり、かつ立ち下がりタイミングは遅れる。つまり信号S7のHighの期間が増加する。逆にしきい値Vrefの値が高い程、信号S7のLowの期間が増加する。
【0011】
デューティ比検出回路2は信号S7を電流信号である信号S8に変換するはたらきを持つチャージポンプであり、デューティ比補正用フィルタ3は一端が接地(その電位をGNDと記す)されたコンデンサC2を有するフィルタである。信号S7はデューティ比検出回路2に入力されて信号S8に変換され、デューティ比補正用フィルタ3の有するコンデンサC2によって平滑な電圧信号である制御信号S9へとさらに変換される。そして、制御信号S9をレベルシフト回路LS1にフィードバックすることで、デューティ比が1:1となるようにレベルシフト量が制御される。
【0012】
以上のようにこの回路は、位相と周期を制御するPLL回路PLL1のループと、デューティ比を1:1に制御するデューティ比補正回路DRC3のループとを有し、2つのフィードバック機構を備えていることになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の回路では、フィードバッククロック信号S2についてのフィードバック制御の一方が他方のフィードバック制御の妨げとなりやすい。そのため、上記の回路では安定した状態になるまでの時間が、PLL回路PLL1とデューティ比補正回路DRC3とを分離して個別に動作させる場合よりもかえって長くなるおそれがある。
【0014】
本発明は以上の問題点に鑑みて、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とを共に行いつつも、迅速に安定状態に達する回路を実現することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項1にかかるものは、クロックが入力される入力端と、出力端と、第1電源端と、第2電源端と、前記第1電源端に接続された第1の電流源と、前記第2電源端に接続された第2の電流源とを有するインバータと、前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器とを備え、前記出力信号に基づいて前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方の駆動力が制御される、デューティ比補正回路である。
【0016】
この発明のうち請求項2にかかるものは、前記出力信号の変動を平滑化して制御信号を得る制御信号生成回路を更に備え、前記制御信号は前記第1の電流源または前記第2の電流源のどちらか一方の電流量を制御する、請求項1記載のデューティ比補正回路である。
【0017】
この発明のうち請求項3にかかるものは、前記インバータは複数が直列に備えられ、前記第1の電流源の駆動力を可変にした前記インバータと、前記第2の電流源の駆動力を可変にした前記インバータとが交互に配置される、請求項2記載のデューティ比補正回路である。
【0018】
この発明のうち請求項4にかかるものは、第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した結果に基づいて、前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを生成する中間クロック生成部と、前記中間クロックの前記第2の遷移に対して可制御の遅延を施して前記出力クロックを出力する出力クロック生成部とを備えるクロック生成回路である。
【0019】
この発明のうち請求項5にかかるものは、前記出力クロック生成部は、前記中間クロックの前記第2の遷移に対して、制御信号に基づく遅延量で遅延を施す遷移遅延制御回路と、前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成回路とを有する、請求項4記載のクロック生成回路である。
【0020】
この発明のうち請求項6にかかるものは、前記遷移遅延制御回路は前記中間クロックを受ける入力端と、出力端と、前記中間クロックが前記第1の論理を採る場合に前記出力端に接続され、前記制御信号に基づく電流が流れる第1電流源と、前記中間クロックが前記第2の論理を採る場合に前記出力端に接続され、第1の定電流が流れる第2電流源とを備えるインバータと、前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器とを備え、前記第1電流源が流す電流と、前記第2電流源が流す電流とは前記インバータの前記出力端において互いに逆向きであり、前記比較器の前記出力信号が前記出力クロックとして働く、請求項5記載のクロック生成回路である。
【0021】
この発明のうち請求項7にかかるものは、第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した比較結果を出力する第1比較器と、前記第1比較器の前記比較結果及び第1遅延制御信号に基づいた第1の遅延量で、前記基準クロックの前記第2の遷移を遅延させつつ、前記基準クロックを反転させて第1遅延信号を生成する第1遅延素子と、前記第1比較器の前記比較結果及び第2遅延制御信号に基づいた第2の遅延量で、前記第1遅延信号の前記第1の遷移を遅延させつつ、前記第1遅延信号を反転させて第2遅延信号を生成する第2遅延素子とを有し、前記第2遅延信号に基づいて前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを出力する遅延回路と、前記中間クロックと基準値との比較結果として前記出力クロックを生成する第2比較器と、前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を生成する制御信号生成回路とを備えるクロック生成回路である。
【0022】
この発明のうち請求項8にかかるものは、前記第1遅延素子は、前記基準クロックを受ける入力端並びに前記第1遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第1遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路である。
【0023】
この発明のうち請求項9にかかるものは、前記第2遅延素子は、前記第1遅延信号を受ける入力端並びに前記第2遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第2遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路である。
【0024】
この発明のうち請求項10にかかるものは、前記制御信号生成回路は、前記出力クロックを平滑化して出力する平滑化回路と、前記平滑化回路の出力する電荷に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を出力する遅延制御信号生成回路とを含む、請求項7乃至9のいずれか一つに記載のクロック生成回路である。
【0025】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1に、本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路の構成図を示す。図1においてデューティ比補正回路DRC1は、遷移遅延制御回路1と、デューティ比検出回路2、デューティ比補正用フィルタ3とを備えている。PLL回路のうちその他の部分は周知の技術である。つまり、入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との一致またはずれの程度を検知してその程度に応じた電圧を示す信号S3を出力する位相周波数検知器6と、信号S3を電流信号である信号S4に変換するチャージポンプ7と、信号S4を平滑な電圧の信号S5に変換するローパスフィルタ8と、信号S5により発振特性が制御される電圧制御発振回路5とを、本実施の形態にかかるPLL回路は備えている。
【0026】
デューティ比補正回路DRC1のうち、遷移遅延制御回路1は、電圧制御発振器5から出力される信号S6の遷移の一方、例えばLowからHighへの立ち上がりのタイミングを制御信号S9に基づいて遅延させてフィードバッククロック信号S2を得る。そして、信号S6の遷移の他方、例えば立ち下がりのタイミングの遅延量を一定にしておくことにより、フィードバッククロック信号S2のデューティ比を制御することができる。
【0027】
また、デューティ比検出回路2は、フィードバッククロック信号S2のHighの期間及びLowの期間に応じてそれぞれ一定量の電流を引き込みあるいは出力して電流信号である信号S8を発生させるチャージポンプである。
【0028】
そして、デューティ比検出回路2からの信号S8がデューティ比補正用フィルタ3に与えられる。このフィルタによって信号S8から平滑な電圧が得られる。この電圧が制御信号S9としてはたらく。
【0029】
デューティ比補正回路DRC1において、デューティ比の制御は先述のように信号S6の遷移の一方のみの遅延量を制御して行われるので、これに対応して、位相周波数検知器6はフィードバッククロック信号S2の遷移の他方のみを位相及び周波数の比較に用いる。例えばデューティ比補正回路DRC1では信号S6の立ち上がりの遅延を制御してフィードバッククロック信号S2を生成する一方、位相周波数検知器6においては、入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2の立ち下がりを位相及び周波数の比較に用いる。
【0030】
本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路では、デューティ比補正回路DRC1がデューティ比の制御を行うのに用いる遷移と、電圧制御発振器5及び位相周波数検知器6及びチャージポンプ7及びローパスフィルタ8が位相と周波数の制御を行うのに用いる遷移とが異なるので、両方のフィードバックが相互に影響を与えることがない。よって、本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC1を適用したPLL回路を用いれば、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とを共に行ないつつ、迅速に安定状態に達することができる。
【0031】
なお、本発明はDLL回路にも適用できる。その場合は電圧制御発振回路5に替えて、図2に示すように信号S5により遅延量が制御される遅延段4を設け、遅延段4にも入力クロック信号S1が入力されるようにすればよい。このようにすれば、信号S6は入力クロック信号S1の遅延したものとして得られ、デューティ比補正回路DRC1に入力されてデューティ比の制御を受ける。
【0032】
実施の形態2.
図3はデューティ比補正回路DRC1の構成例を示す回路図である。本実施の形態では、遷移遅延制御回路1として立ち上がりタイミング制御回路1aが採用される。立ち上がりタイミング制御回路1aは、PchトランジスタMP1及びNchトランジスタMN1からなるCMOSインバータ構造を備え、それらのゲートには遅延段4または電圧制御発振回路5から出力される信号S6が入力される。さらに、トランジスタMP1のソースは、並列に接続された二つのPchトランジスタMP2及びMP3を介して電源VDDに接続される。また、トランジスタMN1のソースは、並列に接続された二つのNchトランジスタMN2及びMN3を介して接地される。なお、二つのトランジスタMP2,MP3のゲートにはともに一定のバイアス電圧VBPが与えられており、トランジスタMN2のゲートにも一定のバイアス電圧VBNが与えられている。ただし、トランジスタMN3のゲートには制御信号S9が与えられる。
【0033】
トランジスタMP1,MN1のドレインは、比較器A1の負入力端に共通して接続される。この負入力端はコンデンサC1を介して接地されており、その電位は信号S10として示される。また、比較器A1の正入力端には一定の参照電位Vrefが入力される。そして、比較器A1の出力端からはフィードバッククロック信号S2が得られる。フィードバッククロック信号S2は、信号S10の電位が参照電位Vrefよりも小さな値になったときにHighを、信号S10の電位が参照電位Vrefよりも大きな値になったときにLowを、それぞれ採る。
【0034】
次に、デューティ比検出回路2の構成を説明する。デューティ比検出回路2はトランジスタMP4及びトランジスタMN4からなるCMOSインバータ構造を備え、それらのゲートにはフィードバッククロック信号S2が入力される。さらに、トランジスタMP4のソースは定電流源IS1を介して電源VDDに接続され、トランジスタMN4のソースは定電流源IS2を介して接地される。また、トランジスタMP4,MN4のドレインは共通に接続され、ここから信号S8が得られる。従って、この回路はチャージポンプであり、電圧として現れるフィードバッククロック信号S2を電流として現れる信号S8に変換して出力するはたらきを持つ。
【0035】
次に、デューティ比補正用フィルタ3の構成を説明する。デューティ比補正用フィルタ3はコンデンサC2と抵抗R1との直列接続体を備え、コンデンサC1の一端が接地され、抵抗R1の一端には信号S8が与えられる。そして、信号S8が与えられた抵抗R1の一端での電位が制御信号S9として、立ち上がりタイミング制御回路1aのトランジスタMN3のゲートに入力される。
【0036】
さて次に、立ち上がりタイミング制御回路1aを備えたデューティ比補正回路DRC1の動作について説明する。立ち上がりタイミング制御回路1aに入力された信号S6がLowのときにトランジスタMP1がONし、コンデンサC1はトランジスタMP2,MP3を介して電源VDDによって充電される。トランジスタMP2,MP3には一定のバイアス電圧VBPが与えられているため、コンデンサC1は一定の電流で充電され、信号S10の立ち上がり時間は一定となる。一方、信号S6がHighのときにはトランジスタMN1がONし、コンデンサC1は放電する。トランジスタMN2には一定のゲートバイアスが与えられているものの、トランジスタMN3のゲートにはデューティ比補正用フィルタ3から制御信号S9が与えられているので、制御信号S9の電位の高低によってコンデンサC1の放電するスピードが変化する。
【0037】
図4は制御信号S9の種々の値に対する信号S6,S10,S2の変化を示すタイミングチャートである。トランジスタMN3はNチャネル型なので制御信号S9の電位が高いほど放電のスピードは速く、信号S10の電位は急激に低下する。よってこの電位が参照電位Vrefを下回るタイミングも制御信号S9の変化に応じて変化するため、フィードバッククロック信号S2が遷移するタイミングも変化し、デューティ比を制御できる。
【0038】
フィードバッククロック信号S2はデューティ比検出回路2へ入力されている。例えばフィードバッククロック信号S2がHighの場合はトランジスタMN4がONするので、デューティ比検出回路2はデューティ比補正用フィルタ3に充電されていた電荷を接地GNDの方に引き抜いて放電させる。逆にフィードバッククロック信号S2がLowの場合はトランジスタMP4がONするので、デューティ比検出回路2はデューティ比補正用フィルタ3に電荷を供給して充電する。以上のことから、フィードバッククロック信号S2のHighの期間が長ければ長いほど、デューティ比補正用フィルタ3が出力する制御信号S9の電位が低くなる。その結果、立ち上がりタイミング制御回路1a内のトランジスタMN3のゲートの電位は低下するのでトランジスタMN3の電荷引き抜き能力は低下し、信号S10の立ち下がりに要する時間は増える。そのためフィードバッククロック信号S2はLowからHighへと遷移し始めるのが遅くなる。一方、信号S10の立ち上がりに要する時間は制御信号S9の電位によらずに一定であり、フィードバッククロック信号S2の立ち下がりタイミングが信号S6の立ち下がりタイミングから遅延する時間も一定である。その結果、フィードバッククロック信号S2のHighの期間が減少しLowの期間が増加する。
【0039】
以上のようにしてデューティ比についてのフィードバック制御が実現されるので、フィードバッククロック信号S2のデューティ比が1:1となったときに制御信号S9が安定するように各回路定数を定めることができる。
【0040】
本実施の形態にかかる立ち上がりタイミング制御回路1aを遷移遅延制御回路1として備えたデューティ比補正回路DRC1を用い、PLL回路またはDLL回路の有する位相周波数検知器6における入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との位相及び周波数の比較に立ち下がりエッジを用いれば、位相及び周波数の制御と相互に干渉することなくデューティ比の制御が行える。
【0041】
実施の形態3.
図5はデューティ比補正回路DRC1の構成例を示す回路図である。本実施の形態では、遷移遅延制御回路1として立ち下がりタイミング制御回路1bが採用される。デューティ比補正回路DRC1はさらに、デューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3を備えている。図3に示した回路と異なっているのは、デューティ比補正用フィルタ3から出力される制御信号S9がトランジスタMN3ではなくトランジスタMP3のゲートに与えられており、トランジスタMN3のゲートにはトランジスタMN2と同様に定電圧バイアスVBNが与えられているという点のみである。
【0042】
よって実施の形態2とは逆に、本実施の形態においては信号S10の立ち上がりに要する時間を制御して、フィードバッククロック信号S2の立ち下がりタイミングを制御し、デューティ比を制御する。この回路の動作は図6に示す通りであり、図4に示した信号S6,S10,S2のタイミングチャートの電圧軸の正負がちょうど逆になった形のもので示される。トランジスタMP3はPチャネル型なので制御信号S9の電位が低いほどコンデンサC1への充電のスピードは速く、信号S10の電位は急激に上昇する。よってこの電位が参照電位Vrefを上回るタイミングも変化するため、フィードバッククロック信号S2が遷移するタイミングも変化し、デューティ比を制御できる。
【0043】
本実施の形態にかかる立ち下がりタイミング制御回路1bを遷移遅延制御回路1として備えたデューティ比補正回路DRC1を用い、PLL回路またはDLL回路の位相周波数検知器6における入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2との位相及び周波数の比較に立ち上がりエッジを用いれば、位相及び周波数の制御と相互に干渉することなくデューティ比の制御が行える。
【0044】
実施の形態4.
図7に本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC2を適用したDLL回路の構成図を示す。このDLL回路は従来のDLL回路同様、位相周波数検知器6及びチャージポンプ7及びローパスフィルタ8を備えているが、遅延段4aについては従来のものとは異なっている。この遅延段4aはデューティ比補正機能を有し、比較器A2及びデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3及び遅延制御信号生成回路DC1とともにデューティ比補正回路DRC2を構成する。
【0045】
デューティ比補正遅延段4aは、信号S5及び制御信号S9により遅延量を制御される遅延制御インバータD1〜D6の直列接続体から成り立っている(ここでは例として遅延制御インバータが6段ある場合を示す)。遅延制御インバータの初段D1には入力クロック信号S1が入力され、入力クロック信号S1は反転し遅延した信号DS1となって第2段目D2へと出力される。以降同様にして、信号DS2,DS3,・・・・,DS6がそれぞれの遅延インバータD2,・・・・,D6から出力される。
【0046】
遅延制御インバータが偶数段分ある図7の場合、比較器A2の正入力端に最終段D6から出力される信号DS6が入力され、負入力端に参照電位Vrefが入力される。実施の形態2及び3における比較器A1の場合とは逆に、比較器A2の出力信号であるフィードバッククロック信号S2は、正入力端に与えられる信号DS6の電位が参照電位Vrefを上回ったときにHighを、信号DS6の電位が参照電位Vrefを下回ったときにLowを、それぞれ採らなければならないからである。
【0047】
デューティ比検出回路2はフィードバッククロック信号S2を入力し、実施の形態1と同様、フィードバッククロック信号S2のHighの期間及びLowの期間に応じてそれぞれ一定量の電流を引き込みあるいは出力して信号S8を発生させる。信号S8も実施の形態1と同様デューティ比補正用フィルタ3に与えられ、平滑な電圧に変換される。この電圧は制御信号S9として機能する。遅延制御信号生成回路DC1は、制御信号S9に基づいて立ち上がり時間制御信号S11、立ち下がり時間制御信号S12を生成する。
【0048】
例えば、デューティ比の制御に入力クロック信号S1の立ち下がりエッジを用い、位相及び周波数の制御に立ち上がりエッジを用いる場合は、立ち上がり時間制御信号S11は奇数段目の遅延インバータD1,D3,D5にそれぞれ入力され、立ち下がり時間制御信号S12は偶数段目の遅延インバータD2,D4,D6にそれぞれ入力される。
【0049】
以下に、デューティ比補正回路DRC2の動作を示すタイミングチャートである図8を用いて、本デューティ比補正回路DRC2を適用したDLL回路の動作を説明する。なお各遅延制御インバータD1〜D6は、入力される信号がHighレベルとLowレベルとの中間の値をとるときに遷移を開始するものとする。
【0050】
まず、遅延制御インバータの初段D1から出力される信号DS1は、入力クロック信号S1の論理反転として入力クロック信号S1よりも遅延して出力される。このとき、初段D1は立ち上がり時間制御信号S11の電位の値に応じて、信号DS1の立ち上がりに要する時間を変化させる。一方、立ち下がりに要する時間は立ち上がり時間制御信号S11の電位の値によらずに一定値に保ったままにする。図8では、信号DS1がHighレベルとLowレベルとの中間の値まで立ち上がるのに要する時間が最速の場合よりもdt1の時間だけ増加し、信号DS1のLowの期間が増加している。
【0051】
さて、遅延制御インバータの第2段D2から出力される信号DS2は、信号DS1の論理反転として信号DS1よりも遅延して出力される。このとき、第2段D2は立ち下がり時間制御信号S12の電位の値に応じて、信号DS2の立ち下がりに要する時間を変化させる。一方、立ち上がりに要する時間は立ち下がり時間制御信号S12の電位の値によらずに一定値に保ったままにする。図8では信号DS2がHighレベルとLowレベルとの中間の値まで立ち下がるのに要する時間が最速の場合よりもdt2の時間だけ増加し、信号DS2のHighの期間が増加している。のみならず、信号DS2の立ち下がりタイミングは、初段での立ち上がり時間の増加分dt1の影響も受けている。
【0052】
よって、図7のように6段分の遅延インバータを経て出力される信号DS6のHighの期間の信号波形は、図8に示すように6段分の立ち下がり時間または立ち上がり時間の変化分dt1+dt2+dt3+dt4+dt5+dt6だけ初段の入力クロック信号S1のHighの期間よりも増加していることになる。しかも入力クロック信号S1の立ち上がりタイミングと信号DS6の立ち上がりタイミングとのずれ(遅延量)は信号S5にのみ依存し、立ち上がり時間制御信号S11、立ち下がり時間制御信号S12に依存せず、従って制御信号S9にも依存しない。よって信号DS6における位相及び周波数の比較を入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2の立ち上がりエッジに対して行なうことにより、実施の形態1と同様の効果を、デューティ比を大きく変化させて得ることができる。
【0053】
また、図7に示した回路では6段分であるが、もちろん遅延制御インバータの数を増やせば任意の段数分の効果を得ることができる。
【0054】
ただし、遅延制御インバータの数が奇数のときは、比較器A2の正入力端に参照電位Vrefを、負入力端にデューティ比補正遅延段4aの最終段の出力信号をそれぞれ与えるようにし、入力クロック信号S1とフィードバッククロック信号S2とを同相にしてデューティ比を変化させなければならない。この場合も、初段D1は入力クロック信号S1の立ち下がりエッジを用いて信号DS1の立ち上がりに要する時間を制御することになる。
【0055】
また以上の場合とは逆に、位相周波数検知器6において入力クロック信号S1及びフィードバッククロック信号S2の立ち下がりエッジを位相及び周波数の比較に用いる場合は、図10に示すように入力クロック信号S1の立ち上がりエッジを用いて遅延制御インバータから出力される信号の立ち下がりに要する時間を変化させるため、デューティ比補正回路DRC2は、図7における初段D1と第2段D2、第3段D3と第4段D4、第5段D5と第6段D6とをそれぞれ入れ替えて図9に示すような配置となったデューティ比補正遅延段4aを備えることになる。この場合は、デューティ比補正遅延段4aから出力される信号DS5のLowの期間の信号波形が、図10に示すように6段分の立ち下がり時間または立ち上がり時間の変化分dt1+dt2+dt3+dt4+dt5+dt6だけ、入力クロック信号S1のLowの期間よりも増加していることになる。
【0056】
本実施の形態にかかるデューティ比補正回路DRC2を用いれば、デューティ比補正回路DRC2がデューティ比の制御を行うのに用いる遷移のエッジと、位相周波数検知器6、チャージポンプ7、ローパスフィルタ8が位相と周波数の制御に用いる遷移のエッジとが異なるので、2つのフィードバックは互いに影響を与えることがない。よって、位相及び周波数の制御とデューティ比の制御とが同時に行なえ、すばやく安定状態に達する回路が実現できる。
【0057】
さらに、フィードバッククロック信号S2のデューティ比を大きく変化させて出力させることができる。
【0058】
実施の形態5.
図11に実施の形態4におけるデューティ比補正遅延段4aの実現例を示す。ここでは、デューティ比の制御に立ち下がりエッジを用い、位相及び周波数の制御に立ち上がりエッジを用いる場合(図7の場合)を例にとって説明している。
【0059】
奇数段に配置される遅延制御インバータ、例えば初段のD1の構造について説明する。周知の遅延インバータと同様にインバータIV1の負電源端はトランジスタN1を介して接地され、インバータIV1の正電源端はトランジスタP1aを介して電源VDDに接続されている。そして、トランジスタP1a、トランジスタN1のゲートには共通してローパスフィルタ8から出力される信号S5が与えられる。かかる周知の遅延インバータの構成に加え、初段D1はトランジスタP1aと並列に接続されたトランジスタP1bを更に備えており、このトランジスタP1bのゲートには立ち上がり時間制御信号S11が与えられる。インバータIV1の入力端には入力クロック信号S1が与えられ、インバータIV1の出力端は次段のインバータIV2の入力端と接続されている。
【0060】
また、偶数段に配置される遅延制御インバータ、例えば第2段のD2の構造について説明する。周知の遅延インバータと同様に、インバータIV2の負電源端はトランジスタN2aを介して接地され、インバータIV2の正電源端はトランジスタP2を介して電源VDDに接続されている。そして、トランジスタN2a、トランジスタP2のゲートには共通してローパスフィルタ8から出力される信号S5が与えられる。かかる周知の遅延インバータの構成に加え、第2段D2はトランジスタN2aと並列に接続されたトランジスタN2bを更に備えており、このトランジスタN2bのゲートには立ち下がり時間制御信号S12が与えられる。インバータIV2の入力端には信号DS1が与えられ、インバータIV2の出力端は次段のインバータIV3の入力端と接続されている。
【0061】
また、図12に実施の形態4におけるデューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3及び遅延制御信号生成回路DC1を示す。デューティ比検出回路2及びデューティ比補正用フィルタ3については実施の形態2及び3と全く同じ回路であるので説明は省略する。
【0062】
遅延制御信号生成回路DC1は、トランジスタMP5及びトランジスタMN5から成り立っており、それぞれのドレインが接続され、トランジスタMP5のソースは電源VDDに接続され、トランジスタMN5のソースは接地されている。また、トランジスタMN5のゲートはドレインと短絡され、トランジスタMP5のゲートにはデューティ比補正用フィルタ3から出力される制御信号S9が入力される。そして、トランジスタMP5とトランジスタMN5では、そのゲートにおける電位がそれぞれ立ち上がり時間制御信号S11及び立ち下がり時間制御信号S12として機能する。
【0063】
遅延制御信号生成回路DC1と、奇数段目の遅延インバータ、例えば初段の遅延インバータD1との組み合わせという観点でみれば、立ち上がり時間制御信号S11を介して、トランジスタMP5に流れる電流に応じてトランジスタP1bに電流が流れる。よって制御信号S9に応じてインバータIV1における遅延量が制御される。また、遅延制御信号生成回路DC1と、偶数段目の遅延インバータ、例えば第2段の遅延インバータD2との組み合わせという観点でみれば、立ち上がり時間制御信号S12を介して、トランジスタMN5に流れる電流に応じてトランジスタP2bに電流が流れる。よって制御信号S9に応じてインバータIV2における遅延量が制御される。従って、実施の形態4において示されたような遅延量の制御を行うことができる。
【0064】
【発明の効果】
この発明のうち請求項1にかかるデューティ比補正回路によれば、インバータの出力端における電位の立ち上がりに要する時間または立ち下がりに要する時間を変化させられるので、比較器から得られる出力信号のデューティ比を変化させることができる。また、比較器の出力信号をインバータにフィードバックしているので、比較器の出力信号のデューティ比の変動を補正することができる。
【0065】
この発明のうち請求項2にかかるデューティ比補正回路によれば、出力信号のデューティ比の変動は、出力信号を平滑化して得られた制御信号の値の変動として現れる。よって制御信号で第1の電流源または第2の電流源のいずれか一方の電流量を制御して、デューティ比についてのフィードバックをかけることができる。
【0066】
この発明のうち請求項3にかかるデューティ比補正回路によれば、クロックの一対の遷移の一方のみに関して遅延量を制御して、出力信号のデューティ比を大きく変化させることができる。
【0067】
この発明のうち請求項4にかかるクロック生成回路によれば、中間クロック生成部において基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行いつつ、出力クロック生成部において出力クロックのデューティ比を変化させる第2の制御が行える。これら2つの制御に供出される遷移は互いに異なるので、第1及び第2の制御が互いを妨げることがない。
【0068】
この発明のうち請求項5にかかるクロック生成回路によれば、出力クロックのデューティ比に基づいて中間クロックの第2の遷移の遅延量が制御される。よって出力クロックのデューティ比を一定に保つように第2の制御を行うことができる。
【0069】
この発明のうち請求項6にかかるクロック生成回路によれば、インバータの出力端の出力する電荷または入力する電荷の一方のみが制御信号の値に応じて制御されるので、出力端での電位が基準値に到達する時間を制御できる。よってこの電位と基準値とを比較する比較器の出力を、出力クロックとして採用することができる。
【0070】
この発明のうち請求項7にかかるクロック生成回路によれば、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うために基準クロックを遅延させる際、併せて出力クロックのデューティ比を変化させる第2の制御が行われる。これら2つの制御に供出される遷移は互いに異なるので、第1及び第2の制御が互いを妨げることがない。また、第1の遅延量及び第2の遅延量に基づいて出力信号のデューティ比を大きく変化させることができる。
【0071】
この発明のうち請求項8にかかるクロック生成回路によれば、第1遅延素子のインバータの出力の電流量は第1比較器の比較結果によって制御されるので、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うための基準クロックの遅延を行うことができる。しかも、第1遅延信号の第1の遷移において第1遅延素子のインバータが出力する電流量を第1遅延制御信号によっても制御するので、基準クロックの第2の遷移の遅延は出力クロックのデューティ比に関する第2の制御にも基づいて行われる。
【0072】
この発明のうち請求項9にかかるクロック生成回路によれば、第2遅延素子のインバータの出力の電流量は第1比較器の比較結果によって制御されるので、基準クロックと出力クロックを同期させる第1の制御を行うための基準クロックの遅延を行うことができる。しかも、第2遅延信号の第2の遷移において第2遅延素子のインバータが出力する電流量を第2遅延制御信号によっても制御するので、基準クロックの第1の遷移の遅延は出力クロックのデューティ比に関する第2の制御にも基づいて行われる。
【0073】
この発明のうち請求項10にかかるクロック生成回路によれば、出力クロックが第1の論理を採る期間と第2の論理を採る期間とに応じて、平滑化回路の出力する電荷が変動する。よって出力クロックのデューティ比に基づいて変動する第1及び第2遅延制御信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構成を示す回路図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の構成を示す回路図である。
【図3】 本発明の実施の形態2の構成を示す回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態2の動作を示すタイミングチャートである。
【図5】 本発明の実施の形態3の構成を示す回路図である。
【図6】 本発明の実施の形態3の動作を示すタイミングチャートである。
【図7】 本発明の実施の形態4の構成を示す回路図である。
【図8】 本発明の実施の形態4の動作を示すタイミングチャートである。
【図9】 本発明の実施の形態4の構成を示す回路図である。
【図10】 本発明の実施の形態4の動作を示すタイミングチャートである。
【図11】 本発明の実施の形態5の構成を示す回路図である。
【図12】 本発明の実施の形態5の構成を示す回路図である。
【図13】 従来の技術の構成を示す回路図である。
【図14】 従来の技術の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 遷移遅延制御回路、2 デューティ比検出回路、3 デューティ比補正用フィルタ、4a デューティ比補正遅延段、MN1〜MN5 Nchトランジスタ、MP1〜MP5 Pchトランジスタ、A1,A2 比較器、S1 入力クロック信号、S2 フィードバッククロック信号、S9 制御信号、D1〜D6遅延制御インバータ、DC1 遅延制御信号生成回路、DRC1,DRC2 デューティ比補正回路。
Claims (10)
- クロックが入力される入力端と、出力端と、第1電源端と、第2電源端と、前記第1電源端に接続された第1の電流源と、前記第2電源端に接続された第2の電流源とを有するインバータと、
前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器と
を備え、
前記出力信号に基づいて前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方の駆動力が制御される、デューティ比補正回路。 - 前記出力信号の変動を平滑化して制御信号を得る制御信号生成回路
を更に備え、
前記制御信号は前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方の電流量を制御する、請求項1記載のデューティ比補正回路。 - 前記インバータは複数が直列に備えられ、
前記第1の電流源の駆動力を可変にした前記インバータと、前記第2の電流源の駆動力を可変にした前記インバータとが交互に配置される、請求項2記載のデューティ比補正回路。 - 第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、
第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、
前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した結果に基づいて、前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを生成する中間クロック生成部と、
前記中間クロックの前記第2の遷移に対して可制御の遅延を施して前記出力クロックを出力する出力クロック生成部と
を備えるクロック生成回路。 - 前記出力クロック生成部は、
前記中間クロックの前記第2の遷移に対して、制御信号に基づく遅延量で遅延を施す遷移遅延制御回路と、
前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成回路と
を有する、請求項4記載のクロック生成回路。 - 前記遷移遅延制御回路は
前記中間クロックを受ける入力端と、出力端と、前記中間クロックが前記第1の論理を採る場合に前記出力端に接続され、前記制御信号に基づく電流が流れる第1電流源と、前記中間クロックが前記第2の論理を採る場合に前記出力端に接続され、第1の定電流が流れる第2電流源とを備えるインバータと、
前記インバータの前記出力端における電位を基準値と比較した結果に基づいて二値を採る出力信号を出力する比較器と
を備え、
前記第1電流源が流す電流と、前記第2電流源が流す電流とは前記インバータの前記出力端において互いに逆向きであり、
前記比較器の前記出力信号が前記出力クロックとして働く、請求項5記載のクロック生成回路。 - 第1及び第2の論理値を採る基準クロックに同期して、前記第1及び第2の論理値を採る出力クロックを発生させるクロック生成回路であって、
第1の遷移は前記第1の論理値から前記第2の論理値への遷移であり、第2の遷移は前記第2の論理値から前記第1の論理値への遷移であって、
前記基準クロック及び前記出力クロックのそれぞれの前記第1の遷移同士を比較した比較結果を出力する第1比較器と、
前記第1比較器の前記比較結果及び第1遅延制御信号に基づいた第1の遅延量で、前記基準クロックの前記第2の遷移を遅延させつつ、前記基準クロックを反転させて第1遅延信号を生成する第1遅延素子と、前記第1比較器の前記比較結果及び第2遅延制御信号に基づいた第2の遅延量で、前記第1遅延信号の前記第1の遷移を遅延させつつ、前記第1遅延信号を反転させて第2遅延信号を生成する第2遅延素子とを有し、前記第2遅延信号に基づいて前記第1及び第2の論理値を採る中間クロックを出力する遅延回路と、
前記中間クロックと基準値との比較結果として前記出力クロックを生成する第2比較器と、
前記出力クロックのデューティ比に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を生成する制御信号生成回路と
を備えるクロック生成回路。 - 前記第1遅延素子は、前記基準クロックを受ける入力端並びに前記第1遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第1遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路。
- 前記第2遅延素子は、前記第1遅延信号を受ける入力端並びに前記第2遅延信号を出力する出力端並びに第1及び第2電源端を含むインバータと、前記第1比較器の前記比較結果によって制御される電流を前記インバータの前記第1電源端に供給する第1電流源と、前記第1比較器の前記比較結果及び前記第2遅延制御信号によって制御される電流を前記インバータの前記第2電源端に供給する第2電流源とを有する、請求項7記載のクロック生成回路。
- 前記制御信号生成回路は、
前記出力クロックを平滑化して出力する平滑化回路と、
前記平滑化回路の出力する電荷に基づいて前記第1及び第2遅延制御信号を出力する遅延制御信号生成回路と
を含む、請求項7乃至9のいずれか一つに記載のクロック生成回路。
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