JP3808670B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック同期式の半導体集積回路に関し、特に、内部回路で使用する内部クロック信号を外部クロック信号に同期させるDLL(Delay Locked Loop)回路を搭載した半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
クロック同期式の半導体集積回路として、SDRAM(Synchronous DRAM)、DDR-SDRAM(Double Data Rate-Synchronous DRAM)等が知られている。この種の半導体集積回路では、外部から供給されるクロック信号に同期して内部回路を動作させ、データの入出力を行っている。一般に、半導体集積回路は、データの出力端子を複数本備えている。これ等出力端子から出力される各出力データには、チップ上の回路レイアウトに依存する信号線の配線長により、スキューが発生する。スキューは、クロック周波数が高くなるほど相対的に大きくなる。近時、動作周波数が100MHzを越えるSDRAM、DDR-SDRAMが開発されており、上記スキューは、無視できなくなってきている。
【0003】
このようなスキューを低減するため、DLL回路を搭載した半導体集積回路が開発されている。DLL回路は、内部回路で使用する内部クロック信号を外部からの基準クロック信号に対して所定の位相を調整する回路であり、例えば、特開平10−112182号公報に基本的な構成が開示されている。
また、遅延時間の調整単位の粗いラフ用遅延回路と、遅延時間の調整単位の細かいファイン用遅延回路とを備えたDLL回路が提案されている。この種のDLL回路では、位相調整の精度を高め、同時に内部クロック信号の揺らぎ(ジッタ)を低減することができる。
【0004】
図63は、本出願人により提案されたDLL回路を搭載した半導体集積回路の一例を示している。なお、図63に示した回路は、未だ公知ではない。
この半導体集積回路は、外部から取り込んだクロック信号CLKを内部クロック信号ICLKとして出力する入力バッファ1と、内部クロック信号ICLKから所定時間遅延した内部クロック信号ICLK2を生成する遅延クロック生成部2と、メモリセル等から読み出されるデータ信号DATAを内部クロック信号ICLK2に同期して出力データ信号DOUTとして出力する出力バッファ3と、遅延クロック生成部2を制御し、内部クロック信号ICLK2の位相をクロック信号CLKの位相に合わせる位相制御部4と、遅延クロック生成部2および位相制御部4の動作を同期させるスタート信号STARTを生成する開始信号発生器5とを備えている。
【0005】
遅延クロック生成部2は、ラフ可変遅延回路6とファイン可変遅延回路7とを備えている。
ラフ可変遅延回路6は、遅延時間の長い複数の遅延段(図示せず)を縦続接続して構成されており、遅延段の接続数に応じて遅延時間の大まかな調整を行う回路である。ラフ可変遅延回路6は、ラフ遅延制御回路13の制御を受けて、遅延段の接続数を増加(シフトアップ)または減少(シフトダウン)する。
【0006】
ファイン可変遅延回路7は、遅延時間の短い複数の遅延段(図示せず)を縦続接続して構成されており、これ等遅延段の接続数に応じて遅延時間の細かい調整を行う回路である。ファイン可変遅延回路7は、ファイン遅延制御回路15の制御を受けて、遅延段の接続数を増加(シフトアップ)または減少(シフトダウン)する。ファイン可変遅延回路7の遅延時間の最大値は、ラフ可変遅延回路6の遅延段1段分の遅延時間より若干大きくされている。
【0007】
位相制御部4は、分周器8、9と、出力バッファ3と等価なダミー出力バッファ10と、入力バッファ1と等価なダミー入力バッファ11と、ラフ位相比較器12と、ラフ遅延制御回路13と、ファイン位相比較器14と、ファイン遅延制御回路15と、段数設定回路16と、段数検出回路17と、DLL制御回路18とを備えている。
【0008】
分周器8は、内部クロック信号ICLKの周波数を分周して内部クロック信号/CLK1を生成し、ラフ位相比較器12およびファイン位相比較器14に出力している。ここで、クロック信号/CLK1の“/”は、クロック信号CLKに対して論理が反転していることを示している。
分周器9は、内部クロック信号ICLK2の周波数を分周して内部クロック信号ICLK3を生成し、ダミー出力バッファ10に出力している。分周器8、9の分周率は、例えば4分の1にされている。クロック信号ICLK、ICLK2を分周することで、高周波時の位相比較が容易にされるとともに消費電力が低減される。
【0009】
ダミー出力バッファ10から出力された信号は、ダミー入力バッファ11に供給され内部クロック信号DICLKとしてラフ位相比較器12およびファイン位相比較器14に出力されている。
段数設定回路16は、ラフ遅延制御回路6の遅延段の1段と等価な遅延回路、およびファイン可変遅延回路7と等価な遅延回路を有している。段数設定回路16は、ラフ可変遅延回路6の遅延段1段分の遅延時間が、ファイン可変遅延回路7の何段分に相当するかを常に監視し、その段数を最大段数信号J2としてファイン遅延制御回路15および段数検出回路17に出力している。なお、最大段数信号J2は、半導体集積回路の動作電圧、周囲温度により変化する。
【0010】
段数検出回路17は、ファイン可変遅延回路7の遅延段の使用段数である段数信号J1および最大段数信号J2を受け、段数信号J1が最大段数信号J2になったとき、および段数信号J1が最小値になったときに、それぞれ、オーバーフロー信号OF、およびアンダフロー信号UFを出力する機能を有している。
DLL制御回路18は、ラフ位相比較器12から位相一致信号SJTRを受け、段数検出回路17からオーバーフロー信号OF、アンダフロー信号UFを受け、選択信号S1、S2、増加信号UP、減少信号DOWNを出力している。DLL制御回路18は、位相一致信号JSTRの非活性化時に、選択信号S1を活性化し、選択信号S2を非活性化し、位相一致信号JSTRの活性化時に、選択信号S1を非活性化し、選択信号S2を活性化する機能を有している。また、DLL制御回路18は、ファイン位相比較器14の動作時において、オーバーフロー信号OFを受けたときに、ラフ位相比較器12にシフトアップ信号UPを出力し、アンダフロー信号UFを受けたときに、ラフ位相比較器12にシフトダウン信号DOWNを出力する機能を有している。
【0011】
ラフ位相比較器12は、選択信号S1の活性化を受け、内部クロック信号/CLK1と内部クロック信号DICLKとの位相を比較し、比較結果をラフ遅延制御回路13に出力する回路である。ラフ位相比較器12は、内部クロック信号DICLKと内部クロック信号/CLK1との位相が一致したときに位相一致信号SJTRを活性化する機能と、シフトアップ信号UPを受けたときにラフ可変遅延回路6をシフトアップする機能と、シフトダウン信号DOWNを受けたときにラフ可変遅延回路6をシフトダウンする機能と、ラフ可変遅延回路6をシフトアップおよびシフトダウンしたときにそれぞれリセット信号MIN、セット信号MAXを出力する機能とを有している。
【0012】
ラフ遅延制御回路13は、ラフ位相比較器12での比較結果に基づいて、ラフ可変遅延回路6をシフトアップ、シフトダウンし遅延時間を調整する機能を有している。すなわち、ラフ遅延制御回路13は、内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相に対して進んでいる場合には、遅延段の接続数を1つ増加し、内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相に対して遅れている場合には、遅延段の接続数を1つ減少する。
【0013】
ファイン位相比較器14は、制御信号S2の活性化を受け、内部クロック信号DICLKと内部クロック信号/CLK1との位相を比較し、比較結果をファイン遅延制御回路15に出力する回路である。
ファイン遅延制御回路15は、ファイン位相比較器14での比較結果に基づいて、ファイン可変遅延回路7をシフトアップ、シフトダウンし、遅延時間を調整する機能を有している。すなわち、ファイン遅延制御回路15は、内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相に対して進んでいる場合には、遅延段の接続数を1つ増加し、内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相に対して遅れている場合には、遅延段の接続数を1つ減少する。また、ファイン遅延制御回路15は、リセット信号MINを受けたときに、ファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数を最小にする機能と、セット信号MAXを受けたときに、ファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数を最大段数信号J2と同一にする機能と、現在のファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数を段数信号J1として出力する機能とを有している。
【0014】
開始信号発生器5は、内部クロック信号ICLKを受け、開始信号STTを出力している。リセット信号/RESETの解除時に、内部クロック信号ICLKの立ち下がりに同期して開始信号STTを活性化する回路である。遅延クロック生成部2および分周器8、9は、開始信号STTの活性化を受けて動作を開始する。
図64は、上記各回路が行う位相調整の制御を示すフローチャートである。位相調整の制御は、リセット信号/RESETの解除により開始される。
【0015】
まず、ステップS1では初期設定が行われる。図63に示した段数設定回路16は、ラフ可変遅延回路6の遅延段1段分の遅延時間が、ファイン可変遅延回路7の何段分に相当するかを求め、最大段数信号J2として出力する。また、位相制御部4が初期化され、ラフ可変遅延回路6、ファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数が初期値に設定される。DLL制御回路は、選択信号S1を活性化し、選択信号S2を非活性化する。
【0016】
次に、ステップS2からステップS5で、ラフ可変遅延回路6の初期調整が行われる。
ステップS2において、位相制御部4は、分周器8、9の分周率を4分の1に設定する。分周器8は、内部クロック信号ICLKを受け、分周した内部クロック信号/CLK1を出力する。分周器9は、内部クロック信号ICLK2を受け、分周した内部クロック信号ICLK3を出力する。
【0017】
ステップS3において、ラフ位相比較器12は、内部クロック信号/CLK1と内部クロック信号DICLKとの位相を比較し、比較結果をラフ遅延制御回路13に出力する。このとき、ファイン位相比較器14は、選択信号S2の非活性化を受け、動作を停止している。
ステップS4において、ラフ位相比較器12は、ラフ位相比較器12で比較した両信号の位相が一致したときに、位相一致信号SJTRを活性化する。DLL制御回路18は、位相一致信号SJTRを受けて選択信号S1を非活性化し、選択信号S2を活性化する。この後、制御は、ステップS6に移行する。ラフ位相比較器12で比較した両信号の位相が一致しないときには、制御は、ステップS5に移行する。
【0018】
ステップS5において、ラフ遅延制御回路13は、ラフ位相比較器12の比較結果に応じてラフ可変遅延回路6をシフトアップまたはシフトダウンし、遅延時間を調整する。この後、制御は、再びステップS3に移行する。
次に、ステップS6からステップS15で、ラフ可変遅延回路6、ファイン可変遅延回路7を使用した位相調整が行われる。
【0019】
まず、ステップS6において、ファイン位相比較器14は、内部クロック信号/CLK1と内部クロック信号DICLKとの位相を比較し、比較結果をファイン遅延制御回路15に出力する。このとき、ラフ可変遅延回路6は、選択信号S1の非活性化を受け、動作を停止している。
【0020】
ステップS7において、ファイン位相比較器14で比較した両信号の位相が一致したときには、制御は、再びステップS6に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相より進んでいるときには、制御は、ステップS8に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相より遅れているときには、制御は、ステップS12に移行する。
【0021】
ステップS8において、段数検出回路17は、段数信号J1と最大段数信号J2とを比較する。段数信号J1が最大段数信号J2と等しいときには、繰り上げ処理が必要と判断され、制御は、ステップS10に移行する。段数信号J1が最大段数信号J2より小さいときには、繰り上げ処理は不要と判断され、制御は、ステップS9に移行する。
【0022】
ステップS9において、ファイン遅延制御回路15は、ファイン可変遅延回路7を1段シフトアップし、内部クロック信号ICLK2の位相を遅らせる。
ステップS10において、段数検出回路17は、オーバーフロー信号OFを出力する。DLL制御回路18は、オーバーフロー信号OFを受けて、シフトアップ信号UPを出力する。ラフ位相比較器12は、シフトアップ信号UPを受けて、ラフ可変遅延回路6を1段シフトアップし、リセット信号MINを出力する。
【0023】
ステップS11において、ファイン遅延制御回路15は、リセット信号MINを受けて、ファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数を最小に設定する。
ステップS9、S11を実行した後、制御は、再びステップS6に移行する。
一方、ステップS12において、段数検出回路17は、段数信号J1が最小値であるかどうかを調べる。段数信号J1が最小値の場合には、繰り下げ処理が必要と判断され、制御は、ステップS14に移行する。段数信号J1が最小値でない場合には、繰り下げ処理は不要と判断され、制御は、ステップS13に移行する。
【0024】
ステップS13において、ファイン遅延制御回路15は、ファイン可変遅延回路7を1段シフトダウンし、内部クロック信号ICLK2の位相を進める。
ステップS14において、段数検出回路17は、アンダーフロー信号UFを出力する。DLL制御回路18は、アンダーフロー信号UFを受けて、シフトダウン信号DOWNを出力する。ラフ位相比較器12は、シフトダウン信号DOWNを受けて、ラフ可変遅延回路6を1段シフトダウンし、セット信号MAXを出力する。
【0025】
ステップS15において、ファイン遅延制御回路15は、セット信号MAXを受けて、ファイン可変遅延回路7の遅延段の接続数を最大に設定する。
ステップS13、S15を実行した後、制御は、再びステップS6に移行する。
そして、ファイン可変遅延回路7の遅延段の遅延時間単位で位相調整が繰り返して行われる。すなわち、位相制御部4は、ラフ遅延制御回路13により大まかな位相調整を行った後、ファイン遅延制御回路15により細かい位相調整を行う。そして、内部クロック信号DICLKの位相が内部クロック信号/CLK1の位相に合わせられる。
【0026】
図65は、位相調整時の主要な信号のタイミングを示している。図65では、位相調整が行われ、内部クロック信号/CLK1と内部クロック信号DICLKとの位相が一致している状態を示している。
開始信号STTは、リセット信号/RESETが解除されLレベルになった後、内部クロック信号ICLKの立ち下がりに同期して活性化される(図65(a))。内部クロック信号ICLKは、クロック信号CLKの立ち上がりから図51に示した入力バッファ1の遅延時間T1だけ遅れて出力される(図65(b))。内部クロック信号ICLKは、分周器8により4分の1分周され、分周器8の遅延時間T2だけ遅れた内部クロック信号/CLK1として出力される(図65(c))。内部クロック信号ICLK2は、内部クロック信号ICLKの立ち上がりから遅延クロック生成部2の遅延時間T3だけ遅れて出力される(図65(d))。内部クロック信号ICLK2は、分周器9により4分の1分周され、分周器9の遅延時間T2だけ遅れた内部クロック信号ICLK3として出力される(図65(e))。分周器8、9の遅延時間T2は同一である。このため、内部クロック信号ICLK3の内部クロック信号/CLK1に対する遅れは、遅延クロック生成部2の遅延時間T3と等しくなる(図65(f))。内部クロック信号ICLK3は、ダミー出力バッファ10とダミー入力バッファ11の遅延時間T4だけ遅れて、内部クロック信号DICLKとして出力される(図65(g))。遅延時間T4は、入力バッファ1および出力バッファ3の遅延時間の合計に等しい。
【0027】
したがって、内部クロック信号/CLK1と内部クロック信号DICLKとの位相が一致した状態では、内部クロック信号/CLK1の半周期(=クロック信号CLKの2周期)は、遅延クロック生成部2の遅延時間T3と、入力バッファ1および出力バッファ3の遅延時間T4との合計と同じになる(図65(h))。この合計時間T3+T4は、クロック信号CLKが供給されてから出力データ信号DOUTが出力される時間と同一である。この結果、出力バッファ3から出力される出力データ信号DOUTの位相は、クロック信号CLKの位相に一致する(図65(i))。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図64に示したフローチャートのステップS8、S12において、DLL制御回路18が、「繰り上がり有り」および「繰り下がり有り」と判断した場合、位相制御部4は、それぞれ、ステップS10、S11およびステップS14、S15を実行する。この際、例えば、ステップS10、S11を処理中に、内部クロック信号ICLKが変化すると、遅延段の制御が正しく行われず内部クロック信号ICLK2のタイミングが大きくずれるおそれがある。このため、ステップS10、S11の処理、およびステップS14、S15の処理は、内部クロック信号ICLKが高レベルの間、または低レベルの間に連続して行う必要がある。換言すると、繰り上がり時および繰り下がり時において、ラフ可変遅延回路6のシフト動作およびファイン可変遅延回路7のセット・リセット動作は、内部クロック信号ICLKが高レベルの間、または低レベルの間に連続して行う必要がある。
【0029】
しかしながら、クロック信号CLKの周波数が高くなるにしたがい、このような制御に必要なタイミング余裕が減少している。特に、クロック信号CLKの周波数が100MHzを越える半導体集積回路では、制御が困難になってきている。
【0030】
また、上述した半導体集積回路では、段数設定回路16は、ラフ可変遅延回路6の遅延段の1段の遅延時間がファイン可変遅延回路7の何段分に相当するかを求めている。段数設定回路16は、ラフ可変遅延回路6の遅延段と等価な回路で構成されているため、実際のラフ可変遅延回路6の遅延段の1段の遅延時間に対して誤差を有している。この誤差により、内部クロック信号ICLK2には、ジッタが発生するおそれがある。
【0031】
さらに、上述した半導体集積回路では、分周器8、9により分周したクロック信号をラフ位相比較器12およびファイン位相比較器14で比較している。しかしながら、半導体集積回路に低い周波数のクロック信号が供給される場合には、ラフ可変遅延回路6の遅延段が数多く必要なり、回路規模が増大するという問題があった。遅延段の数を低減するため、分周器8、9の分周率を下げると、高い周波数のクロック信号CLKが供給される場合に、ラフ位相比較器12およびファイン位相比較器14の動作が不安定になる。また、位相比較の頻度が多くなり、消費電力が増大する。
【0032】
一方、遅延時間が可変な複数の遅延段を4段(または8段)縦続接続した遅延回路と、各遅延段から出力されるクロック信号のうち、隣接した2つのクロック信号を受け、内部クロック信号を生成する補間回路と、内部クロック信号の位相と、外部クロック信号の位相とを比較する位相比較回路と、位相比較回路での比較結果に基づいて遅延回路および補間回路を制御する制御回路とを備えた位相調整回路が提案されている。
【0033】
この位相調整回路では、各遅延回路は、外部クロック信号の周波数に応じて、各遅延段の遅延時間を調整し、位相が90度(または45度)ずつずれたクロック信号を出力する。補間回路は、隣接する2つのクロック信号を受け、これ等クロック信号の間に位相を有するクロック信号を生成する。そして、位相比較回路および制御回路は、内部クロック信号の位相と、外部クロック信号の位相とが一致するように遅延回路および補間回路を制御する。
【0034】
しかしながら、この種の位相調整回路では、位相の調整は、外部クロック信号の1周期分しか行うことができないという問題があった。特に、半導体集積回路に高い周波数の外部クロック信号が供給される場合、位相の調整範囲が狭くなってしまう。また、遅延段は、遅延時間を調整できるようにCR時定数回路等の余分な素子を配置しており、そのレイアウトサイズが大きかった。
【0035】
本発明の目的は、クロック信号の周波数に依存せず、常に位相比較を正しく行うことができる半導体集積回路を提供することにある。
本発明の別の目的は、位相調整時に、内部クロック信号にジッタが発生することを防止することにある。
本発明の別の目的は、位相比較の回数を低減し、位相比較に必要な時間を低減することにある。
【0036】
本発明の別の目的は、遅延時間が固定された遅延段を使用することで、遅延段のレイアウトサイズを小さくすることにある。
本発明の別の目的は、位相比較に必要な回路の消費電力を低減することにある。
【0037】
【課題を解決するための手段】
図1は、請求項1ないし請求項5に記載の半導体集積回路の基本原理を示すブロック図である。
【0038】
請求項1の半導体集積回路では、遅延回路21に供給された基準クロック信号は、縦続接続された所定の遅延時間を有する遅延段21a、21bに順次伝達される。各遅延段21a、21bからは、遅延したクロック信号が出力される。遅延したクロック信号は、前段側の遅延段に帰還されることはない。スイッチ回路22は、遅延回路21における奇数段目の遅延段21aから出力されるクロック信号のいずれかを第1クロック信号として選択する。また、スイッチ回路22は、第1クロック信号を出力する遅延段21aに隣接する偶数段目の遅延段21bから出力されるクロック信号の一方を第2クロック信号として選択する。補間回路24は、制御回路25から供給される比率情報に応じて第1クロック信号の遷移エッジと第2クロック信号の遷移エッジとの間に遷移エッジを有する位相の内部クロック信号を生成する。位相比較回路26は、基準クロック信号と内部クロック信号の位相を比較する。制御回路25は、位相比較回路26の比較結果に基づいて、スイッチ回路22を制御し、スイッチ回路22が選択する遅延段21a(または21b)の切り替えを行う。
【0039】
例えば、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より進んでおり、かつ位相比較回路26での比較の結果、内部クロック信号の位相が基準クロック信号の位相に比べて進んでいることを示しているときには、制御回路25は、現在より後段側の遅延段21a(奇数段目)から出力されるクロック信号を第1クロック信号として出力するように、スイッチ回路22を制御する。同様に、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より進んでおり、かつ位相比較回路26での比較の結果、内部クロック信号の位相が基準クロック信号の位相に比べて遅れていることを示しているときには、制御回路25は、現在より前段側の遅延段21b(偶数段目)から出力されるクロック信号を第2クロック信号として出力するように、スイッチ回路22を制御する。また、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より遅れており、かつ位相比較回路26での比較の結果、内部クロック信号の位相が基準クロック信号の位相に比べて進んでいることを示しているときには、制御回路25は、現在より後段側の遅延段21b(偶数段目)から出力されるクロック信号を第2クロック信号として出力するように、スイッチ回路22を制御する。同様に、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より遅れており、かつ位相比較回路26での比較の結果、内部クロック信号の位相が基準クロック信号の位相に比べて遅れていることを示しているときには、制御回路25は、現在より前段側の遅延段21a(奇数段目)から出力されるクロック信号を第1クロック信号として出力するように、スイッチ回路22を制御する。
【0040】
また、制御回路25は、位相比較回路26の比較結果に基づいて、内部クロック信号の位相と基準クロック信号の位相とが一致するように、補間回路24に比率情報を与え、内部クロック信号の位相の微調整を行う。
なお、制御回路25は、スイッチ回路22の制御と補間回路24の制御とを別々に行ってもよく、同時に行ってもよい。制御回路25による制御は、内部クロック信号の位相と基準クロック信号の位相とが一致するまで行われる。
【0041】
この半導体集積回路では、基準クロック信号と内部クロック信号との位相のずれの最大値(設計時に決められる)に応じて、遅延段21a、21bの接続数が決められる。このため、内部クロック信号と基準クロック信号との位相比較を常に正しく行うことができ、両信号の位相を必ず一致させることができる。
遅延回路21は、遅延時間が所定値に固定された遅延段21a、21bを縦続接続することで構成されているため、遅延段に遅延時間を調整するための余分な素子を付加する必要がなく、遅延段のレイアウトサイズを小さくすることができる。この結果、チップサイズを小さくすることができる。
【0042】
補間回路24を使用して内部クロック信号の位相の微調整が行われるため、微調整の最小単位を小さくすることができる。すなわち、高い周波数の基準クロック信号が供給される半導体集積回路においても確実に位相調整が行われる。
請求項2の半導体集積回路では、制御回路25は、位相比較の開始時にスイッチ回路22を制御し、位相比較回路26の比較結果に応じて内部クロック信号の位相を粗調整する。制御回路25は、内部クロック信号と基準クロック信号との位相差が遅延段21a、21bの遅延時間以下になった後に、位相比較回路26の比較結果に応じて、補間回路24に比率情報を与え内部クロック信号の位相を微調整する。内部クロック信号の位相調整を粗調整と微調整とに分けて行うことで、内部クロック信号と基準クロック信号との位相を、少ない位相比較回数で早く一致させることができる。
【0043】
請求項3の半導体集積回路では、制御回路25は、2進カウンタ27のカウント値を前記比率情報として出力する。補間回路24は、2進カウンタ27の増加時に、内部クロック信号の位相を第1クロック信号側から第2クロック信号側に変化させる。内部クロック信号の位相は、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より進んでいるときに、2進カウンタ27の増加に伴い遅くなる。内部クロック信号の位相は、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より遅れているときに、2進カウンタ27の増加に伴い進む。また、補間回路24は、2進カウンタ27の減少時に、内部クロック信号の位相を第2クロック信号側から第1クロック信号側に変化させる。内部クロック信号の位相は、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より進んでいるときに、2進カウンタ27の減少に伴い進む。内部クロック信号の位相は、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より遅れているときに、2進カウンタ27の減少に伴い遅くなる。このため、例えば、2進カウンタ27のカウンタ値が最大値にある場合に、内部クロック信号の位相を進めるときも、遅らせるときもカウンタ値を減少させればよく、カウンタ値を最小値にリセットする必要はない。したがって、2進カウンタ27の制御を簡単かつ円滑に行うことができる。この結果、制御回路25の動作のタイミング余裕を増大することができる。この結果、内部クロック信号にジッタが発生することを防止することができる。
【0044】
請求項4の半導体集積回路では、制御回路25は、粗調整により内部クロック信号と基準クロック信号との位相差が遅延段21a、21bの遅延時間以下になった後に、さらに、2進カウンタ27の上位側の2ビットの値を増加または減少する動作を、2進カウンタ27の下位側に向けて順次行い、内部クロック信号の位相の粗調整を行う。このため、粗調整における位相比較の回数を低減することができる。
【0045】
請求項5の半導体集積回路では、制御回路25は、使用していない後段側の遅延段25a、25bの少なくとも一つを非活性化するため、消費電力を低減することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体集積回路の第1の実施形態を図面を用いて説明する。この実施形態は、請求項1ないし請求項5に対応している。
この半導体集積回路は、シリコン基板上に、CMOSプロセス技術を使用して、例えば、DDR-SDRAMとして形成されている。DDR-SDRAMは、一般の半導体メモリと同様に、メモリコア部および周辺回路部を有している。メモリコア部には、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ、センスアンプ等が形成されている。このDDR-SDRAMは、外部から供給される相補のクロック信号の立ち上がりに同期してメモリセルから読み出したデータ信号の出力を行う機能を有している。
【0047】
図2は、DDR-SDRAMにおけるクロック制御部30を示している。
クロック制御部30は、開始信号発生器32、クロックバッファ34a、34b、遅延クロック生成部36、補間回路38、40、バッファ42、44、位相比較部46、ラフ/ファイン制御部48、ラフ制御部50、およびファイン制御部52を備えて構成されている。
【0048】
開始信号発生器32は、電源立ち上げ時、セルフリフレッシュモードからの解除時等に、チップ内部で発生するリセット信号/RESETの非活性化を受け、所定のタイミングで開始信号STTをHレベルにする回路である。
クロックバッファ34a、34bは、カレントミラー型の差動増幅回路により構成されている。クロックバッファ34a、34bは、クロック信号CLK、/CLKを受け、それぞれ内部クロック信号CLK-K、/CLK-Kを出力している。クロック信号CLK、/CLKは、基準クロック信号に対応している。なお、クロック信号/CLKの“/”の表記は、クロック信号CLKに対して逆の論理であることを示している。
【0049】
遅延クロック生成部36は、内部クロック信号CLK-K、/CLK-K、制御信号A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2(以下、制御信号A1-D1、A2-D2と略す場合もある)、および開始信号STTを受け、内部クロック信号ACLK、/ACLK、BCLK、/BCLKを出力している。内部クロック信号ACLK、/ACLKは、第1クロック信号に対応し、内部クロック信号BCLK、/BCLKは、第2クロック信号に対応している。
【0050】
補間回路38は、内部クロック信号ACLK、BCLKおよびカウンタ信号CNT3、CNT2、CNT1、CNT0(以下、カウンタ信号CNT3-CNT0と略す場合もある)を受け、内部クロック信号ACLK、BCLKの間に位相を有する内部クロック信号ABCLKを出力している。補間回路40は、内部クロック信号/ACLK、/BCLKおよびカウンタ信号CNT3-CNT0を受け、内部クロック信号/ACLK、/BCLKの間に位相を有する内部クロック信号/ABCLKを出力している。補間回路は、一般に、インタポレータ(interpolator)とも称されている。
【0051】
バッファ42、44は、それぞれ、補間回路38、40から出力される内部クロック信号ABCLK、/ABCLKの信号波形を整え、内部クロック信号CLKI、/CLKIとして出力する回路である。内部クロック信号CLKI、/CLKIは、出力バッファ(図示せず)に供給され、データ信号の出力制御に使用されている。
位相比較部46は、開始信号STTおよび内部クロック信号CLK-K、CLKIを受け、内部クロック信号CLK-K、CLKIの位相を比較し比較結果信号COMPと、タイミング信号TIMを出力している。
【0052】
ラフ/ファイン制御部48は、比較結果信号COMP、タイミング信号TIM、ファイン制御部52からの最大信号MAX、最小信号MIN、ラフ制御部50からのラフシフト順番信号RSO、ラフシフト方向信号RSD、および開始信号STTを受け、ラフイネーブル信号REN、ファインイネーブル信号FEN、およびラフロックオン信号RLONを出力している。
【0053】
ラフ制御部50は、ラフイネーブル信号REN、ラフロックオン信号RLON、最大信号MAX、最小信号MIN、および開始信号STTを受け、ラフシフト方向信号RSD、ラフシフト順番信号RSO、および制御信号A1-D1、A2-D2を出力している。
ファイン制御部52は、比較結果信号COMP、ファインイネーブル信号FEN、ラフシフト順番信号RSO、および開始信号STTを受け、最大信号MAX、最小信号MIN、およびカウンタ信号CNT3-CNT0を出力している。以降、カウンタ信号CNT3-CNT0の値をカウンタ値と称する場合もある。
【0054】
ラフ/ファイン制御部48、ラフ制御部50、ファイン制御部52は、制御回路に対応している。
図3は、遅延クロック生成部36の詳細を示している。
遅延クロック生成部36は、遅延回路54、遅延段活性化回路56、第1スイッチ回路58、第1シフトレジスタ60、第2スイッチ回路62、および第2シフトレジスタ64を備えている。第1スイッチ回路58および第2スイッチ回路62は、図1に示したスイッチ回路22に対応している。
【0055】
遅延回路54は、複数の遅延段D01、D11、D02、D12、D03、...を備えている。初段の遅延段D01は、内部クロック信号CLK-K、/CLK-Kおよびイネーブル信号EN01を受け、内部クロック信号CLK01、/CLK01を出力している。次段の遅延段D02は、内部クロック信号CLK01、/CLK01およびイネーブル信号EN11を受け、内部クロック信号CLK11、/CLK11を出力している。同様に、各遅延段D02、D12、...は、前段から出力される内部クロック信号およびイネーブル信号を受け、遅延した内部クロック信号を次段に出力している。遅延した内部クロック信号は、前段側の遅延段に帰還されることはない。
【0056】
遅延段活性化回路56は、第1シフトレジスタ60からイネーブル信号E01、E02、E03、...を受け、第2シフトレジスタ64からイネーブル信号E11、E12、...を受け、遅延回路54にイネーブル信号EN01、EN11、EN02、EN12、...を出力している。
第1スイッチ回路58は、遅延回路54の奇数段目の遅延段D01、D02、D03、...から出力される内部クロック信号CLK01、/CLK01、CLK02、/CLK02、CLK03、/CLK03、...のいずれかを、選択信号P01、P02、P03、...に応じて選択し、内部クロック信号ACLK、/ACLKとして出力している。
【0057】
第1シフトレジスタ60は、制御信号A1-D1および開始信号STTを受け、イネーブル信号E01、E02、E03、...および選択信号P01、P02、P03、...を出力している。
第2スイッチ回路62は、遅延回路54の偶数段目の遅延段D11、D12、...から出力される内部クロック信号CLK11、/CLK11、CLK12、/CLK12、...のいずれかを、選択信号P11、P12、...に応じて選択し、内部クロック信号BCLK、/BCLKとして出力している。
【0058】
第2シフトレジスタ64は、制御信号A2-D2および開始信号STTを受け、イネーブル信号E11、E12、...および選択信号P11、P12、...を出力している。
なお、後述するように、第1スイッチ回路58および第2スイッチ回路62は、互いに隣接する遅延段から出力される内部クロック信号を選択する。すなわち、第1スイッチ回路58が、遅延段D02からの内部クロック信号CLK02、/CLK02を内部クロック信号ACLK、/ACLKとして選択しているときに、第2スイッチ回路62は、遅延段D11からの内部クロック信号CLK11、/CLK11または遅延段D12からの内部クロック信号CLK12、/CLK12を内部クロック信号BCLK、/BCLKとして選択している。
【0059】
図4は、各遅延段D01、D11、...の詳細を示している。
遅延段D01、D11、...は、インバータ48aと、2入力のNORゲート48b、48cと、CR時定数回路48d、48eとで構成されている。CR時定数回路48d、48eは、例えば、nMOSトランジスタ(以下、nMOSと称する)のソースとドレインとを接地線VSSに接続したMOS容量CAP1および拡散抵抗R1で構成されている。遅延段D01、D11、...には、他の回路と独立した低電圧の電源線(図示せず)が接続されている。このため、遅延段D01、D11、...の消費電力は小さく、その出力波形は、電源線VDDが接続される場合より緩やかになる。また、他の回路の影響を受けて、遅延段D01、D11、...の遅延時間が変動することはない。各遅延段D01、D11、...の遅延時間は、CR時定数回路48d、48eに依存して所定の時間に決められている。この実施形態では、各遅延段D01、D11、...は、同一の拡散抵抗R1、同一のMOS容量CAP1が使用されており、その遅延時間は、全て同一にされている。NORゲート48bの入力には、入力信号INとインバータ48aを介してイネーブル信号EN01とが供給されている。NORゲート48aの出力は、CR時定数回路48dに接続されている。NORゲート48cの入力には、入力信号/INとインバータ48aを介してイネーブル信号ENとが供給されている。NORゲート48bの出力は、CR時定数回路48eに接続されている。CR時定数回路48d、48eからは、出力信号/OUT、OUTが出力されている。遅延段D01、D11、...は、イネーブル信号EN01、EN11、...がHレベルのときに活性化され、受けたクロック信号を所定時間遅延させて出力する回路である。例えば、初段の遅延段D01では、入力信号IN、/INとして内部クロック信号CLK-K、/CLK-Kが供給され、イネーブル信号ENとしてイネーブル信号EN01が供給され、出力信号/OUT、OUTとして内部クロック信号/CLK01、CLK01が出力されている。
【0060】
図5は、第1シフトレジスタ60の要部を示している。
第1シフトレジスタ60は、図3に示した遅延回路54の奇数段目の遅延段D01、D02、D03、...を制御するための複数の制御回路66を備えている。各制御回路66は、2入力のNORゲート66aと、2入力のNANDゲート66bと、インバータ66cと、nMOS66d、66e、66f、66gとを有している。NORゲート66aの入力には、NANDゲート66bの出力と、隣接する前段側(図の右側)の制御回路66が備えるインバータ66cの出力とが接続されている。NORゲート66aの出力からは、選択信号P01(またはP02、P03、...)が出力されている。NANDゲート66bの入力には、開始信号STTおよびインバータ66cの出力が供給されている。NANDゲート66bの出力は、インバータ66cの入力、NORゲート66aの入力、nMOS66dのドレイン、および隣接する後段側(図の左側)の制御回路が備えるnMOS66gのゲートに接続されている。インバータ66cの出力は、NANDゲート66bの入力、nMOS66fのドレイン、隣接する前段側の制御回路66が備えるnMOS66eのゲート、および隣接する後段側の制御回路66が備えるNORゲート66aの入力に接続されている。このインバータ66cの出力は、イネーブル信号E01(またはE02、E03、...)として出力されている。nMOS66d、66eは、直列に接続されており、nMOS66eのソースは、接地線VSSに接続されている。nMOS66f、66gは、直列に接続されており、nMOS66gのソースは、接地線VSSに接続されている。nMOS66eのゲートには、隣接する後段側の制御回路66が備えるインバータ66cの出力が接続されている。nMOS66gのゲートには、隣接する前段側の制御回路66が備えるNANDゲート66bの出力が接続されている。
【0061】
nMOS66d、66fのゲートには、それぞれ制御信号A1、C1、あるいは制御信号B1、D1が接続されている。すなわち、隣接する制御回路66には、交互に制御信号A1、C1、制御信号B1、D1が供給されている。
第1シフトレジスタ60の動作については、後述するラフ初期調整のフローチャート(図31のステップS6)とともに説明する。
【0062】
図6は、第2シフトレジスタ64の要部を示している。
第2シフトレジスタ64は、図5に示した第1シフトレジスタ60と同一の回路で構成されている。第2シフトレジスタ64は、図3に示した遅延回路54の偶数段目の遅延段D11、D12、...を制御するための複数の制御回路66を備えている。各制御回路66のNORゲート66aからは、選択信号P11(またはP12、P13、...)が出力されている。制御回路66のインバータ66cからはイネーブル信号EN11(またはEN12、EN13、...)が出力されている。制御回路66のnMOS66d、66fのゲートには、交互に、制御信号A2、C2または制御信号B2、D2が供給されている。
【0063】
第2シフトレジスタ64の動作については、後述するラフ初期調整のフローチャート(図31のステップS6)とともに説明する。
図7は、第1スイッチ回路58の要部を示している。
第1スイッチ回路58は、内部クロック信号ACLKを出力するスイッチ部68と、内部クロック信号/ACLKを出力するスイッチ部70とを備えている。スイッチ部68、70は、それぞれ、pMOSトランジスタ(以下、pMOSと称する)およびnMOSのソース・ドレインを互いに接続したCMOSスイッチ72aと、このCMOSスイッチ72aのpMOSに接続されたインバータ72bとからなる複数のスイッチ72で構成されている。スイッチ部68の各スイッチ72の制御端子には、それぞれ、選択信号P01、P02、P03...が供給されている。スイッチ部68の各スイッチ72の入力端子には、それぞれ、内部クロック信号CLK01、CLK02、CLK03、...が供給されている。スイッチ部68の各スイッチ72の出力端子は互いに接続され、内部クロック信号ACLKとして出力されている。同様に、スイッチ部70の各スイッチ72の制御端子には、それぞれ、選択信号P01、P02、P03...が供給されている。スイッチ部70の各スイッチ72の入力端子には、それぞれ、内部クロック信号/CLK01、/CLK02、/CLK03、...が供給されている。スイッチ部68の各スイッチ72の出力端子は互いに接続され、内部クロック信号/ACLKとして出力されている。
【0064】
第1スイッチ回路58は、選択信号P01、P02、P03に応じて、奇数段目の遅延段D01、D02、D03、...から出力される内部クロック信号CLK01、/CLK01、CLK02、/CLK02、CLK03、/CLK03...のいずれかを、内部クロック信号ACLK、/ACLKとして出力する回路である。
図8は、第2スイッチ回路62の要部を示している。
【0065】
第2スイッチ回路62は、第1スイッチ回路58と同一の回路構成をしている。第2スイッチ回路62は、選択信号P11、P12、P13に応じて、偶数段目の遅延段D11、D12、D13、...から出力される内部クロック信号CLK11、/CLK11、CLK12、/CLK12、CLK13、/CLK13...のいずれかを、内部クロック信号BCLK、/BCLKとして出力する回路である。
【0066】
図9は、遅延段活性化回路56の要部を示している。
遅延段活性化回路56は、2入力のNORゲート56a、56b、56c、...を並列に配置して構成されている。NORゲート56aは、イネーブル信号E01、E11を受け、イネーブル信号EN12を出力している。NORゲート56bは、イネーブル信号E11、E02を受け、イネーブル信号EN03を出力している。同様に他のNORゲート56c、56d、...の入力には、第1シフトレジスタ60からのイネーブル信号E02、E03、...および第2シフトレジスタ64からのイネーブル信号E12、E13、...が、順次供給され、NORゲート56c、56d、...からは、イネーブル信号EN13、EN04、...が出力されている。
【0067】
図10は、補間回路38、40およびバッファ42、44の詳細を示している。補間回路38、40およびバッファ42、44は、同一の回路であり、補間回路40およびバッファ44で使用される信号を、図中括弧で示している。
補間回路38は、内部クロック信号ACLKを受けるスイッチ回路74a、74b、74c、74dと、内部クロック信号BCLKを受けるスイッチ回路76a、76b、76c、76dと、4つのインバータ78と、抵抗R2、R3とを備えている。各スイッチ回路は、クロックドインバータとこのクロックドインバータのpMOSに接続されたインバータとで構成されている。スイッチ回路74a、74b、74c、74dの制御端子には、それぞれ、インバータ78を介してカウンタ信号CNT0、CNT1、CNT2、CNT3が供給されている。スイッチ回路76a、76b、76c、76dの制御端子には、それぞれ、カウンタ信号CNT0、CNT1、CNT2、CNT3が供給されている。各スイッチ回路に記載されている数字は、クロックドインバータのゲート幅の比率を示している。すなわち、スイッチ回路74a、74b、74c、74dのクロックドインバータのオン抵抗は、順次2分の1になっている。同様に、スイッチ回路76a、76b、76c、76dのクロックドインバータのオン抵抗は、順次2分の1になっている。換言すれば、4つのスイッチ回路74a、74b、74c、74d(または76a、76b、76c、76d)により、カウンタ信号CNT3-CNT0の重み付けに応じて変化する可変抵抗が形成されている。抵抗R2、R3には、それぞれ内部クロック信号ACLK、BCLKの変化に伴ってカウンタ信号CNT3-CNT0の重み付けに応じた電流が流れる。そして、抵抗R2、R3の間のノードに、内部クロック信号ACLKの遷移エッジと、内部クロック信号BCLKの遷移エッジとの間に遷移エッジを有する位相の内部クロック信号ABCLKが生成される。
【0068】
バッファ42は、直列に接続され両端が電源線VDDおよび接地線VSSに接続された抵抗R4、R5と、抵抗R4、R5の間の電圧と内部クロック信号ABCLKとを受ける差動増幅回路80aと、差動増幅回路80aからの出力波形を成形し内部クロック信号CLKIとして出力するインバータ80bとを備えている。
【0069】
図11は、補間回路38に供給される内部クロック信号ACLK、BCLKの入力波形と、補間回路38から出力される内部クロック信号ABCLKの出力波形を示している。ここで、補間回路38を正常に動作させるために、内部クロック信号ACLK、BCLKには、互いに重なる期間T1が必要である。この実施形態では、遅延段D01、D11、D02、D12、...から出力される緩やかな信号を、図7に示した第1、第2スイッチ回路58、62のスイッチ72を介して選択し、互いに重なる期間T1を有する内部クロック信号ACLK、BCLKを生成している。
【0070】
例えば、カウンタ値が“ゼロ”のときには、図10に示した内部クロック信号ACLKが供給されるスイッチ回路74a、74b、74c、74dのみが動作し、内部クロックBCLKが供給されるスイッチ回路76a、76b、76c、76dは動作しない。このため、内部クロック信号ABCLKは、内部クロック信号ACLKとほぼ同一の位相になる(図11(a))。カウンタ値が10進数で“8”のとき、内部クロック信号ACLKが供給されるスイッチ回路のうち、スイッチ回路74a、74b、74cが動作し、内部クロックBCLKが供給されるスイッチ回路のうち、スイッチ回路76dのみが動作する。このため、内部クロック信号ABCLKは、内部クロック信号ACLK、BCLKのほぼ中央の位相になる。(図11(b))。同様にして、カウンタ値を変えることで、内部クロック信号ABCLKの位相は、16通りに変更される。
【0071】
図12は、位相比較部46の詳細を示している。
位相比較部46は、第1分周回路82、第2分周回路84、ダミー出力バッファ86、ダミー入力バッファ88、および位相比較回路90を備えている。
第1分周回路82は、内部クロック信号CLK-Kおよび開始信号STTを受け、周波数を分周した参照クロック信号REFCLKを位相比較回路90に出力している。第2分周回路84は、内部クロック信号CLKIおよび開始信号STTを受け、周波数を分周したクロック信号を出力している。第2分周回路84により分周されたクロック信号は、ダミー出力バッファ86、ダミー入力バッファ88に伝達され、内部クロック信号DICLKとして位相比較回路90に出力されている。
【0072】
位相比較回路90は、参照クロック信号REFCLKおよび内部クロック信号DICLKの位相を比較し、比較結果信号COMPおよびタイミング信号TIMを出力する回路である。
図13は、第1分周回路82および第2分周回路84を示している。
第1分周回路82および第2分周回路84は、2つの分周器92を直列に接続して構成されており、クロック信号の周波数を4分の1分周する回路である。
【0073】
第1分周回路82は、内部クロック信号CLK-Kを前段の分周器92の入力端子INで受け、参照クロック信号REFCLKを後段の分周器92の出力端子OUTから出力している。前段の分周器92の出力端子OUTは、後段の分周器92の入力端子INに接続されている。制御端子STT1と後段の分周器92の制御端子STT2には、開始信号STTが供給されており、前段の分周器92の制御端子STT2と後段の分周器92の制御端子STT1には、電源線VDDが接続されている。
【0074】
第2分周回路84は、内部クロック信号CLKIを前段の分周器92の入力端子INで受け、内部クロック信号DICLKを後段の分周器92の出力端子OUTから出力している。、前段の分周器92の出力端子OUTは、後段の分周器92の入力端子INに接続されている。各分周器92の制御端子STT1には、開始信号STTが供給されており、制御端子STT2には、電源線VDDが接続されている。
【0075】
図14は、分周器92の詳細を示している。
分周器92は、3入力のNANDゲート92a、92bからなる第1ラッチ94と、入力端子から供給されるクロック信号の立ち上がりに同期して第1ラッチ回路の状態を第2ラッチ98に伝達する4入力のNANDゲート92cおよび2入力のNANDゲート92dと、3入力のNANDゲート92e、92fからなる第2ラッチ96と、入力端子から供給されるクロック信号の立ち下がりに同期して第2ラッチ96の状態を第1ラッチ94に伝達する2入力のNANDゲート92g、92hと、NANDゲート92g、92hにクロック信号の反転論理を供給するインバータ92iと、分周したクロック信号の出力を制御する直列に接続されたpMOS92jおよびnMOS92k、92lと、2入力のNANDゲート92m、92nからなる出力ラッチ98と、インバータ92o、92p、92qからなる出力回路100とで構成されている。
【0076】
NANDゲート92aの出力(ノードN2)は、NANDゲート92b、92cの入力に接続されている。NANDゲート92bの出力(ノードN3)は、NANDゲート92a、92dの入力およびnMOS92kのゲートに接続されている。NANDゲート92cの出力(ノードN0)は、NANDゲート92eの入力およびpMOS92jのゲートに接続されている。NANDゲート92dの出力(ノードN1)は、NANDゲート92fの入力に接続されている。NANDゲート92eの出力(ノードN7)は、NANDゲート92f、92gの入力に接続されている。NANDゲート92fの出力(ノードN8)は、NANDゲート92e、92hの入力に接続されている。NANDゲート92gの出力(ノードN5)は、NANDゲート92bの入力に接続されている。NANDゲート92hの出力(ノードN6)は、NANDゲート92aの入力に接続されている。インバータ92iの出力(ノードN4)は、NANDゲート92g、92hの入力に接続されている。NANDゲート92mの出力は、NANDゲート92nの入力に接続されている。NANDゲート92nの出力は、NANDゲート92mの入力、トランジスタ92j、92kのドレインに接続されている。また、NANDゲート92nの出力は、インバータ92o、92pを介して出力信号OUTとして、インバータ92qを介して出力信号/OUTとして出力されている。
【0077】
入力端子INは、NANDゲート92c、92d、インバータ92i、nMOS92lのゲートに接続されている。制御端子STT1は、NANDゲート92b、92c、92e、92mに接続されている。制御端子STT2は、NANDゲート92a、92c、92f、92nに接続されている。トランジスタ92j、92lのソースは、それぞれ、電源線VDD、接地線VSSに接続されている。
【0078】
図15および図16は、分周器92の基本的な動作を示している。
図15は、制御端子STT2がHレベルに固定されたときの動作を示している。
初期状態においては、図14に示したNANDゲート92dおよびインバータ92iは、活性化されており、入力端子INから供給されるクロック信号がノードN1、N4に伝達されている。制御端子STT1にHレベルが供給されることでNANDゲート92d、92fが活性化され、クロック信号の立ち上がりに同期してノードN1がLレベルになる。ノードN1のLレベルにより、ノードN8はHレベルになり、ノードN7はLレベルになる(図15(a))。
【0079】
ノードN8のHレベルによりNANDゲート92hが活性化され、クロック信号の立ち下がりに同期してノードN6がLレベルになる。ノードN6のLレベルにより、ノードN2がHレベルになり、ノードN3がLレベルになる(図15(b))。
ノードN2のHレベルによりNANDゲート92cが活性化され、クロック信号の立ち上がりに同期してノードN0がLレベルになる。ノードN0のLレベルにより、ノードN7がHレベルになり、ノードN8がLレベルになる(図15(c))。
【0080】
また、ノードN0のLレベルにより、トランジスタ92jがオンし、ノードN9がHレベルになる。(図15(d))。
ノードN7のHレベルによりNANDゲート92gが活性化され、クロック信号の立ち下がりに同期してノードN5がLレベルになる。ノードN5のLレベルにより、ノードN3がHレベルになり、ノードN2がLレベルになる(図15(e))。
【0081】
この後、上述した動作が繰り返され、出力ノードであるノードN9には、供給されたクロック信号の周波数を2分の1分周したクロック信号が生成される。
図16は、制御端子STT1がHレベルに固定されたときの動作を示している。
初期状態においては、図14に示したNANDゲート92dおよびインバータ92iは、活性化されており、入力端子INから供給されるクロック信号がノードN4、N6に伝達されている。制御端子STT2にHレベルが供給されることでNANDゲート92cが活性化され、クロック信号の立ち上がりに同期してノードN0がLレベルになる。ノードN0のLレベルにより、ノードN7はLレベルになり、ノードN8はHレベルになる(図16(a))。
【0082】
ノードN8のHレベルによりNANDゲート92gが活性化され、クロック信号の立ち下がりに同期してノードN5がLレベルになる。ノードN5のLレベルにより、ノードN3がHレベルになり、ノードN2がLレベルになる(図16(b))。ノードN3のHレベルによりトランジスタ92kがオンする。
ノードN3のHレベルによりNANDゲート92dが活性化され、クロック信号の立ち上がりに同期してノードN1がLレベルになる。ノードN1のLレベルにより、ノードN8がHレベルになり、ノードN7がLレベルになる(図16(c))。
【0083】
また、クロック信号の立ち上がりに同期してトランジスタ92lがオンし、ノードN9はLレベルになる(図16(d))。
ノードN8のHレベルによりNANDゲート92hが活性化され、クロック信号の立ち下がりに同期してノードN6がLレベルになる。ノードN6のLレベルにより、ノードN2がHレベルになり、ノードN3がLレベルになる(図16(e))。
【0084】
この後、上述した動作が繰り返され、供給されたクロック信号の周波数を2分の1分周したクロック信号が出力ノードであるノードN9に生成される。
上述したように、制御信号STT1を制御することで、立ち上がりから始まる分周信号が生成され、制御信号STT2を制御することで、立ち下がりから始まる分周信号が生成される。
【0085】
図17は、位相比較回路90の詳細を示している。
位相比較回路90は、パルス発生回路102と、フリップフロップ104、106と、タイミング生成回路108とを備えている。
パルス発生回路102は、内部クロック信号DICLK、参照クロック信号REFCLKを受ける2入力のNANDゲート102aと、NANDゲート102aの出力に接続された遅延回路102bと、NANDゲート102aの出力および遅延回路102bの出力を受ける2入力のNORゲート102cとで構成されている。遅延回路102bは、3つのインバータの間にMOS容量を接続して構成されている。パルス発生回路102は、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとがともにHレベルになったときに、Hパルスを発生する回路である。
【0086】
フリップフロップ104は、2入力のNANDゲート104a、104bの出力を互いに帰還させて構成されている。NANDゲート104a、104bの入力には、内部クロック信号DICLK、参照クロック信号REFCLKが供給されている。フリップフロップ104は、クロック信号DICLK、REFCLKのうち、早く立ち上がった側の出力をLレベルにする回路である。
【0087】
フリップフロップ106は、出力を互いに帰還させた2入力のNANDゲート106a、106bと、NANDゲート106a、106bの入力に接続された2入力のNANDゲート106c、106dとで構成されている。NANDゲート106c、106dの一方の入力には、パルス発生回路102の出力が接続されている。NANDゲート106c、106dの他方の入力には、それぞれNANDゲート104a、104bの出力が接続されている。NANDゲート106bの出力からは、比較結果信号COMPが出力されている。フリップフロップ106は、内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいるときに比較結果信号COMPをHレベルにし、内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れているときに比較結果信号COMPをLレベルにする回路である。
【0088】
タイミング生成回路108は、NANDゲートとインバータとからなる遅延回路108aと、参照クロック信号REFCLKと遅延回路108aとを受ける2入力のNANDゲート108bと、NANDゲート108bの出力に直列に接続されたインバータ108c、108dとで構成されている。インバータ108dの出力からは、タイミング信号TIMが出力されている。タイミング生成回路108は、参照クロック信号REFCLKの立ち上がりから遅延回路108の遅延時間だけ遅れて立ち上がるタイミング信号TIMを生成する回路である。
【0089】
図18は、ラフ/ファイン制御部48の詳細を示している。
ラフ/ファイン制御部48は、NANDゲートおよびインバータで構成されラフイネーブル信号RENまたはファインイネーブル信号FENを活性化する組み合わせ回路110と、ラフシフト方向信号RSDの情報を保持するシフト方向保持回路112と、EOR回路114と、ラフロックオン信号RLONを出力するロックオン生成回路116とを備えている。
【0090】
組み合わせ回路110は、図19に示す制御状態図にしたがい、ラフイネーブル信号RENまたはファインイネーブル信号FENを活性化する回路である。例えば、組み合わせ回路110は、ラフロックオン信号RLONがLレベルのときに、タイミング信号TIMに同期してファインイネーブル信号FENを活性化する。組み合わせ回路110は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSO、最大信号MAX、比較結果信号COMPがともにHレベルのときには、タイミング信号TIMに同期してラフイネーブル信号RENを活性化する。
【0091】
シフト方向保持回路112は、pMOSおよびnMOSのソース・ドレインを互いに接続したCMOSスイッチ112a、112bと、2つのインバータの入力と出力とを互いに接続したラッチ112c、112dとを交互に直列に接続した保持部と、CMOSスイッチ112a、112bを制御するインバータ112eとを備えている。CMOSスイッチ112a、112bは、タイミング信号TIMにより制御されている。シフト方向保持回路112は、タイミング信号TIMの立ち上がりに同期してラフシフト方向信号RSDを取り込み、保持する回路である。
【0092】
EOR回路114は、現在のラフシフト方向信号RSDとシフト方向保持回路112から出力される1クロック前のラフシフト方向信号RSDとの状態を比較する回路である。
ロックオン生成回路116は、2つの2入力のNORゲート116a、116bの出力を互いに帰還したフリップフロップと、NORゲート116bの入力に接続されたインバータ列116cと、NORゲート116bの出力に接続されたインバータ列116dとで構成されている。NORゲート116aの入力には、EOR回路114の出力が接続され、インバータ列116cの入力には、2つのインバータを介して開始信号STTが供給されている。インバータ列116dの出力からはラフロックオン信号RLONが出力されている。
【0093】
図20は、ラフ制御部50の詳細を示している。
ラフ制御部50は、ラフコントロール118と、ラフシフトラッチ120と、シフト方向ラッチ122と、レジスタ選択スイッチ124とで構成されている。ラフコントロール118は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSO、ラフイネーブル信号REN、比較結果信号COMP、最大信号MAX、最小信号MINを受け、第1、第2シフトレジスタ60、64のシフト動作時にHパルスを発生するシフト通知信号SINF、第1、第2シフトレジスタ60、64のシフト制御する元の信号の制御信号A、B、C、Dを出力している。
【0094】
ラフシフトラッチ120は、開始信号STTおよびシフト通知信号SINFを受け、ラフシフト順番信号RSOを出力している。
シフト方向ラッチ122は、開始信号STTおよび制御信号A、B、C、Dを受け、ラフシフト方向信号RSDを出力している。
レジスタ選択スイッチ124は、ラフシフト順番信号RSOのレベルに応じて、制御信号A、B、C、Dを制御信号A1、B1、C1、D1または制御信号A2、B2、C2、D2として出力している。
【0095】
図21は、ラフコントロール118の詳細を示している。
ラフコントロール118は、NANDゲートおよびインバータで構成された組み合わせ回路126と、分周回路128と、制御信号A、B、C、Dを生成する制御回路130と、制御信号A、B、C、DのいずれかのHレベルを受けてシフト通知信号SINFを生成する4入力のOR回路132とで構成されている。
【0096】
組み合わせ回路126は、図22に示す制御状態図にしたがい、進み信号FWまたは遅れ信号BWを活性化する回路である。例えば、組み合わせ回路126は、ラフロックオン信号RLON、比較結果信号COMPがともにLレベルのときに、進み信号FWを活性化する。組み合わせ回路126は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSO、最大信号MAX、比較結果信号COMPがともにHレベルのときに、遅れ信号BWを活性化する。組み合わせ回路126は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSOがHレベル、最大信号MAX、最小信号MINがLレベルのときには、進み信号FW、遅れ信号BWをともに非活性化する。
【0097】
分周回路128は、8つの2入力のNANDゲート組み合わせたフリップフロップ回路を、2段縦続接続して構成されている。分周回路128は、ラフイネーブル信号RENの周波数を2分の1分周し、ラフイネーブル信号RENと同じH期間のパルス信号をノードN10とノードN11とに交互に出力する回路である。
制御回路130は、2入力のNANDゲートと3つのインバータを縦続接続したAND回路130a、130b、130c、130dを備えている。AND回路130aは、ノードN10のパルス信号と遅れ信号BWを受け、制御信号Dを出力している。AND回路130bは、ノードN11のパルス信号と遅れ信号BWを受け、制御信号Cを出力している。AND回路130cは、ノードN10のパルス信号と進み信号FWを受け、制御信号Bを出力している。AND回路130dは、ノードN11のパルス信号と進み信号FWを受け、制御信号Aを出力している。
【0098】
図23は、ラフコントロール118の動作タイミングの概要を示している。
まず、ラフイネーブル信号RENがLレベルを保持している場合について説明する。
図21に示したラフコントロール118の分周回路128は、ラフイネーブル信号RENのLレベルを受けて、ノードN10、N11をLレベルにする(図23(a))。制御回路130は、ノードN10、N11をLレベルを受けて、制御信号A、B、C、DをLレベルにする(図23(b))。すなわち、ラフイネーブル信号RENがLレベルのときには、進み信号FW、遅れ信号BWのレベルによらず、制御信号A、B、C、DはLレベルになる。
【0099】
次に、ラフイネーブル信号RENがクロックパルスを発生している場合について説明する。
分周回路128は、ラフイネーブル信号RENの2分の1分周したクロック信号をノードN10、N11に交互に出力する(図23(c))。制御回路130は、ノードN10、N11のクロック信号および組み合わせ回路126からの進み信号FW、遅れ信号BWのレベルに応じて、Hパルスの制御信号A、B、C、Dを出力する。すなわち、制御回路130は、進み信号FWがHレベル、遅れ信号BWがLレベルのときに、ノードN11のクロック信号に同期して制御信号AをHレベルにし、ノードN10のクロック信号に同期して制御信号BをHレベルにする(図23(d))。制御回路130は、進み信号FWがLレベル、遅れ信号BWがHレベルのときに、ノードN11のクロック信号に同期して制御信号CをHレベルにし、ノードN10のクロック信号に同期して制御信号DをHレベルにする(図23(e))。
【0100】
OR回路132は、制御信号A、B、C、DのHレベルを受けて、シフト通知信号SINFをHレベルにする(図23(f))。
図24は、ラフシフトラッチ120の詳細を示している。
ラフシフトラッチ120は、pMOSおよびnMOSのソース・ドレインを互いに接続したCMOSスイッチ120a、120bと、インバータと2入力のNANDゲートの入力と出力とを互いに接続したラッチ120c、120dとを交互に直列に接続した保持部と、CMOSスイッチ120a、120bを制御するインバータ120eと、保持部の出力を入力に帰還するためのインバータ120fと、2入力のNANDゲートを制御するインバータ列120gとを備えている。保持部の出力からは、ラフシフト順番信号RSOが出力されている。CMOSスイッチ120a、120bは、シフト通知信号SINFにより制御されている。インバータ列120gの入力には、開始信号STTが供給されている。ラフシフトラッチ120は、シフト通知信号SINFの立ち上がりに同期してラフシフト順番信号RSOを交互にHレベル、Lレベルにする回路である。
【0101】
図25は、シフト方向ラッチ122の詳細を示している。
シフト方向ラッチ122は、2入力のNANDゲート122a、122bの出力を互いに帰還させたフリップフロップ回路と、そのフリップフロップ回路の各入力にそれぞれ接続された2入力のNORゲート122c、122dとで構成されている。NORゲート122cの入力には、制御信号C、Dが供給されている。NORゲート122dの入力には、制御信号A、Bが供給されている。NORゲート122bの出力からは、ラフシフト方向信号RSDが出力されている。シフト方向ラッチ122は、制御信号C、DがHレベルになったときに、ラフシフト方向信号RSDをLレベルにし、制御信号A、BがHレベルになったときに、ラフシフト方向信号RSDをHレベルにする回路である。
【0102】
図26は、レジスタ選択スイッチ124の詳細を示している。
レジスタ選択スイッチ124は、2入力のNANDゲートとインバータとからなる8つのAND回路と、インバータとで構成されている。レジスタ選択スイッチ124は、ラフシフト順番信号RSOがHレベルときに、制御信号A、B、C、Dを制御信号A1、B1、C1、D1として出力し、ラフシフト順番信号RSOがLレベルときに、制御信号A、B、C、Dを制御信号A2、B2、C2、D2として出力する回路である。
【0103】
図27は、ファイン制御部52を示している。
ファイン制御部52は、ファインコントロール134、2進カウンタ136、最大最小検出器138を備えている。
ファインコントロール134は、ラフシフト順番信号RSO、比較結果信号COMP、およびファインイネーブル信号FENを受け、カウントアップ信号UPおよびカウントダウン信号DOWNを出力している。
【0104】
2進カウンタ136は、カウントアップ信号UPを受けたときに、内蔵のカウンタを増加させ、カウントダウン信号DOWNを受けたときに、内蔵のカウンタを減少させる。2進カウンタ136は、4ビットカウンタとして構成されており、各ビットの値を、カウント信号CNT3-CNT0として出力している。ここで、カウント信号CNT3が上位ビットに対応している。
【0105】
最大最小検出器138は、カウンタ値が最大(全てのビットがHレベル)になったときに最大信号MAXを出力し、カウンタ値が最小(ゼロ)になったときに最小信号MINを出力する回路である。
図28は、ファインコントロール134の詳細を示している。
ファインコントロール134は、NANDゲートおよびインバータで構成された組み合わせ回路を備えている。ファインコントロール134は、図29に示す制御状態図にしたがい、カウントアップ信号UPおよびカウントダウン信号DOWNを出力する回路である。例えば、カウントアップ信号UPおよびカウントダウン信号DOWNは、ファインイネーブル信号FENがLレベルのときにともに非活性化される。カウントアップ信号UPは、ファインイネーブル信号FEN、ラフシフト順番信号RSO、比較結果信号COMPがHレベルのとき、およびファインイネーブル信号FENがHレベル、ラフシフト順番信号RSO、比較結果信号COMPがLレベルのときに活性化される。カウントダウン信号DOWNは、ファインイネーブル信号FEN、ラフシフト順番信号RSOがHレベル、比較結果信号COMPがLレベルのとき、およびファインイネーブル信号FEN、比較結果信号COMPがHレベル、ラフシフト順番信号RSOがLレベルのときに活性化される。
【0106】
上述した半導体集積回路では、以下示すように、内部クロック信号CLKIの位相調整が行われる。
図30は、上述した各回路が行う位相調整の制御を示すフローチャートである。位相調整の制御は、リセット信号/RESETの解除により開始され、初期設定(図31)の後、ラフ初期調整(図31)、ファイン初期調整(図32、33)、ラフ/ファイン調整(図34、35)が順次行われる。ラフ初期調整、ファイン初期調整は、粗調整に対応し、ラフ/ファイン調整は微調整に対応している。
【0107】
(a)初期設定(図31)
まず、ステップS1において、図2および図3に示した、開始信号STTが供給されている遅延クロック生成部36の第1、第2シフトレジスタ60、64、ラフ/ファイン制御部48、ラフ制御部50のラフシフトラッチ120、ファイン制御部52の2進カウンタ136、位相比較部46の第1、第2分周回路82、84の初期化が行われる。
【0108】
図36は、開始信号発生器32の動作を示している。
開始信号発生器32は、リセット信号/RESETの非活性化を受けた後、内部クロック信号CLK-Kの立ち下がりに同期して開始信号STTをHレベルにする。このため、位相比較の開始時に、遅延クロック生成部36、位相比較部46等は、互いに同期して動作を開始し、常に所定の状態から位相比較が開始される。また、例えば、第1分周回路82において、内部クロック信号CLK-KのHレベル期間が開始信号STTによりマスクされ、ハザードとなることが防止され、位相比較の開始時に誤動作することが防止される。
【0109】
リセット信号/RESETの非活性化は、半導体集積回路が内蔵するモードレジスタからのDLL開始信号、DLLリセット解除信号、電源立ち上げ完了の検出信号等を受けて行われる。
第1シフトレジスタ60(図5)および第2シフトレジスタ(図6)は、開始信号STTのHレベルを受けて活性化され、それぞれ、制御信号A1、B1、C1、D1および制御信号A2、B2、C2、D2を受け付け可能になる。ファイン制御部52の2進カウンタ136(図27)は、開始信号STTのHレベルを受け、カウンタを中央の値C(3:0)=(1,0,0,0)に設定する。
【0110】
ラフ/ファイン制御部48(図18)は、初期化により、ラフロックオン信号RLONをLレベルにする。ラフシフトラッチ120は、初期化により、ラフシフト順番信号RSOをLレベルにする。
第1、第2分周回路82、84(図13)は、開始信号STTのHレベルを受けて、各分周器92を活性化する。
【0111】
図37は、位相比較部46での各クロック信号のタイミングを示している。
第1分周回路82は、内部クロック信号CLK-Kを受けた後、5クロックで参照クロック信号REFCLKの出力を開始する。第2分周回路84は、内部クロック信号CLKIを受けた後、3クロックで分周した信号を出力する。図37では、遅延クロック生成部36での遅延時間の設定が最小の場合を示している。第2分周回路84の出力した信号は、ダミー出力バッファ86およびダミー入力バッファ88に供給され、遅延時間T5だけ遅れた内部クロック信号DICLKが生成される。そして、参照クロック信号REFCLKと内部クロック信号DICLKとの位相が比較される。
【0112】
第1、第2分周回路82、84の動作を開始信号STTに同期して行うことで、常に、所定の位相差を有する状態で位相調整が開始される。
次に、ステップS2において、遅延段の初期設定が行われる。図2に示した遅延クロック生成部36は、例えば、遅延段D13から出力する内部クロック信号CLK13、/CLK13を使用して、内部クロック信号BCLK、/BCLKを生成し、遅延段D03から出力する内部クロック信号CLK03、/CLK03を使用して、内部クロック信号ACLK、/ACLKを生成する。遅延段の初期設定は、ラフシフト順番信号RSOの初期値(Lレベル)に合わせて行われる。ここで、ラフシフト順番信号RSOのLレベルは、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKの位相より遅いことを示している。特に回路として図示していないが、遅延段の初期設定は、制御信号A1-D1、A2-D2を制御して行ってもよく、初期回路を設けて、強制的に、第1、第2シフトレジスタ60、62の値を設定してもよい。
【0113】
(b)ラフ初期設定(図31)
まず、ステップS3において、図12に示した位相比較回路90は、参照クロック信号REFCLKと内部クロック信号DICLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合には、比較結果信号COMPはHレベルにされる。比較結果信号COMPのHレベルにより、この後、内部クロック信号DICLKを遅らせる制御が行われる。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合には、比較結果信号COMPはLレベルにされる。比較結果信号COMPのLレベルにより、この後、内部クロック信号DICLKの位相を進める制御が行われる。
【0114】
ステップS4において、図18に示したラフ/ファイン制御部48は、EOR回路114を使用して、シフト方向保持回路112に保持されている情報(前回のシフト方向)と、現在のシフト方向とが一致しているかを比較する。
ステップS5において、シフト方向の比較結果が一致している(シフト方向が同じ)場合、制御はステップS6に移行する。比較結果が不一致(シフト方向が変化)の場合、内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相に近づいたと判断し、ラフ初期調整を完了するため、制御はステップS9に移行する。ラフ初期調整の完了の判断は、簡易なラッチ回路(シフト方向保持回路112)で容易に行われるため、回路規模が低減される。
【0115】
ラフ/ファイン制御部48のEOR回路114は、比較結果が不一致の場合、Hレベルを出力する。なお、位相調整開始直後には、正しい比較ができないため、制御は、強制的にステップS6に移行する。
ステップS6において、図21に示したラフコントロール118は、遅延段を切り替える制御を行う。遅延段の制御は、図22に示した制御状態図および図23に示したタイミング図にしたがって行われる。ラフ初期調整時、ラフロックオン信号RLONはLレベルになっている。このため、ラフコントロール118は、比較結果信号COMPがLレベルのときに、進み信号FWをHレベルにし、制御信号A、BをHレベルにする。ラフコントロール118は、比較結果信号COMPがHレベルのときに、遅れ信号BWをHレベルにし、制御信号C、DをHレベルにする。
【0116】
図26に示したシフトレジスタ選択回路124は、ラフシフト順番信号RSOがLレベルのとき、制御信号A、B、C、Dを制御信号A1、B1、C2、D2として出力し、ラフシフト順番信号RSOがHレベルのとき、制御信号A、B、C、Dを制御信号A2、B2、C1、D1として出力する。
図38(a)は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKの位相より進んでいる場合のこれ等信号の切り替え制御の概要を示している。
【0117】
位相比較の結果、比較結果信号COMPがHレベルになったときには、内部クロック信号ACLKをACLK’に変更して位相を進める制御が行われる。すなわち、進み信号BWがHレベルにされ、制御信号C、DがHレベルにされ、ラフシフト順番信号RSOのHレベルにより、制御信号C1、D1がHレベルにされる。
図5に示した第1シフトレジスタ60は、制御信号C1、D1を受けて選択信号P03をLレベルにし、選択信号P04をHレベルにし、イネーブル信号E03をLレベルにする。すなわち、制御信号D1のHレベルにより、選択信号P03を出力している制御回路66のインバータ66cの出力ノードが強制的にLレベルになり、イネーブル信号E03がHレベルからLレベルになる。このLレベルによりNANDゲート66bの出力がHレベルになり、選択信号P03がLレベルになり、隣接する制御回路66(図の左側)のNORゲート66aの出力(選択信号P04)がHレベルになる。
【0118】
イネーブル信号E03のLレベルにより、図9に示した遅延段活性化回路56は、イネーブル信号EN04をLレベルからHレベルにする。選択信号P04のHレベルにより、図7に示した第1スイッチ回路58が切り替わり、遅延段D04の出力を使用して新たな内部クロック信号ACLK’が生成される。
ここで、位相を遅らせる場合、偶数番号の選択信号(P04等)の活性化は、制御信号D1がHレベルになることで行われる。同様に、奇数番号の選択信号(P03等)の活性化は、制御信号C1がHレベルになることで行われる。
【0119】
一方、位相比較の結果、比較結果信号COMPがLレベルになったときには、内部クロック信号BCLKをBCLK’に変更して位相を遅らせる制御が行われる。すなわち、進み信号FWがHレベルにされ、制御信号A、BがHレベルにされ、ラフシフト順番信号RSOのHレベルにより、制御信号A2、B2がHレベルにされる。
図6に示した第2シフトレジスタ64は、制御信号A2、B2を受けて選択信号P13をLレベルにし、選択信号P12をHレベルにし、イネーブル信号E12をHレベルにする。すなわち、制御信号A2のHレベルにより、選択信号P12を出力している制御回路66のNANDゲート66bの出力ノードが強制的にLレベルになり、選択信号P12がLレベルからHレベルになる。インバータ66cの出力がHレベルになることで、イネーブル信号E12がLレベルからHレベルになり、隣接する制御回路66(図の左側)のNORゲート66aの出力(選択信号P13)がLレベルになる。
【0120】
イネーブル信号E12のHレベルにより、図9に示した遅延段活性化回路56は、イネーブル信号EN13をHレベルからLレベルにする。イネーブル信号EN13のLレベルを受けて、遅延段D13が非活性化される。選択信号P12のHレベルにより、図8に示した第2スイッチ回路62が切り替わり、遅延段D12の出力を使用して新たな内部クロック信号BCLK’が生成される。
【0121】
ここで、位相を進める場合、偶数番号の選択信号(P12等)の活性化は、制御信号A2がHレベルになることで行われる。同様に、奇数番号の選択信号(P13等)の活性化は、制御信号B2がHレベルになることで行われる。
図38(b)は、ラフ初期調整時における内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKの位相より遅れている場合のこれ等信号の切り替え制御の概要を示している。
【0122】
上述した初期設定後には、図38(a)に示したように、内部クロック信号BCLK、ACLKは、それぞれ遅延段D11、D02の出力を使用して生成されている。
位相比較の結果、比較結果信号COMPがHレベルになったときには、内部クロック信号BCLKをBCLK’に変更する制御が行われる。すなわち、進み信号BWがHレベルにされ、制御信号C、DがHレベルにされ、ラフシフト順番信号RSOのLレベルにより、制御信号C2、D2がHレベルにされる。そして、上述した図38(a)の説明と同様に、第2シフトレジスタ64が動作し、第2スイッチ回路62が切り替わり、遅延段D13の出力を使用して新たな内部クロック信号BCLK’が生成される。
【0123】
一方、位相比較の結果、比較結果信号COMPがLレベルになったときには、内部クロック信号ACLKをACLK’に変更する制御が行われる。すなわち、進み信号FWがHレベルにされ、制御信号A、BがHレベルにされ、ラフシフト順番信号RSOのLレベルにより、制御信号A1、B1がHレベルにされる。そして、上述した図38(a)の説明と同様に、第1シフトレジスタ60が動作し、第1スイッチ回路58が切り替わり、遅延段D02の出力を使用して新たな内部クロック信号ACLK’が生成される。
【0124】
なお、遅延段の切り替えにより、シフト方向が逆向きになったときに、図25に示したシフト方向ラッチ122は、ラフシフト方向信号RSDのレベルを反転する。
図39は、内部クロック信号ACLK、BCLKの切り替えによる内部クロック信号CLKIの変化を示している。図39(a)は、2進カウンタ136の初期値を本実施形態で採用した中央の“8”にした場合、図39(b)は、2進カウンタ136の初期値を中央からずれた“4”にした場合を示している。
【0125】
図10に示した補間回路38、40は、カウンタ値が最小(ゼロ)のときに、内部クロック信号ACLKを内部クロック信号CLKIとして出力し、カウンタ値が最大(10進数の15)のときに、内部クロック信号BCLKを内部クロック信号CLKIとして出力する。このため、カウンタ値の増加により、内部クロック信号CLKIの位相は、常に奇数段目の遅延段D01、D02、D03から偶数段目の遅延段D11、D12に向けて変化する。したがって、カウンタ値を中央の値に設定した場合には、図39(a)に示すように、内部クロック信号CLKIの位相は、遅延段の切り替え時に均等に変化する。このため、ラフ初期調整後のファイン初期調整において、補間回路38、40による位相調整の範囲が所定内にされ、位相比較回数を低減することが可能になる。一方、カウンタ値を中央の値からずらした場合には、図39(b)に示すように、内部クロック信号CLKIの位は、遅延段の切り替え時に均等に変化しなくなる。このため、ファイン初期調整において、位相比較回数が増大する。
【0126】
ステップS7において、図24に示したラフシフトラッチ120は、ラフコントロール118から出力されるシフト通知信号SINFを受けて、ラフシフト順番信号RSOを反転して、内部クロック信号ACLK、BCLKの位相が逆転したことを各回路に伝達する。
【0127】
ステップS8において、図18に示したラフ/ファイン制御部48のシフト方向保持回路112は、現在のラフシフト方向信号RSDの値を保持する。この後、制御は、再びステップS3に移行する。
一方、ステップS9において、ラフ/ファイン制御部48のシフト方向保持回路112は、現在のラフシフト方向信号RSDの値を保持する。
【0128】
次に、ステップS10において、ラフ/ファイン制御部48のロックオン生成回路116は、EOR回路114から出力されるHレベルを受けて、ラフロックオン信号RLONをHレベルにする。
以上でラフ初期調整が完了し、この後、ファイン初期調整が行われる。
(c)ファイン初期調整(図32、33)
まず、ステップS12において、ラフシフト順番信号RSOのレベルにより制御が分かれる。ラフシフト順番信号RSOがHレベルの場合、制御はステップS13に移行する。ラフシフト順番信号RSOがLレベルの場合、制御はステップS22に移行する。すなわち、ステップS13〜S21は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKより進んでいる場合に行われるファイン初期調整である。ステップS22〜S30は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKより遅れている場合に行われるファイン初期調整である。
【0129】
ステップS13において、図12に示した位相比較回路90は、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合、内部クロック信号DICLKの位相を進めるため、制御はステップS14に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせるため、制御はステップS15に移行する。
【0130】
ステップS14において、2進カウンタの上位2ビットCNT3,CNT2の値が“−1”され、カウント値が10進数の“4”にされる。
ステップS15において、2進カウンタの上位2ビットCNT3,CNT2の値が“+1”され、カウント値が10進数の“12”にされる。
同様にして、ステップS16〜S18、ステップS19〜S21において、位相の比較結果に応じて2進カウンタの次の上位2ビットの値が“−1”または“+1”される。
【0131】
一方、ステップS22において、図12に示した位相比較回路90は、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合、内部クロック信号DICLKの位相を進めるため、制御はステップS23に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせるため、制御はステップS24に移行する。
【0132】
ステップS23において、2進カウンタの上位2ビットCNT3,CNT2の値が“+1”され、カウント値が10進数の“12”にされる。
ステップS24において、2進カウンタの上位2ビットCNT3,CNT2の値が“−1”され、カウント値が10進数の“4”にされる。
同様にして、ステップS25〜S27、ステップS28〜S30において、位相の比較結果に応じて2進カウンタの次の上位2ビットの値が“+1”または“−1”される。
【0133】
図40(a)は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKの位相より早進んでいる場合のファイン初期調整の概要を示している。2進カウンタ136のカウント値は、位相比較回路90での比較結果に応じて、上位ビットから順次確定していく。そして、カウンタ値に応じて内部クロック信号CLKIの位相は変化する。
【0134】
図40(b)は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKの位相より遅れている場合のファイン初期調整の概要を示している。2進カウンタ136のカウント値は、図40(a)と同様に、位相比較回路90での比較結果に応じて、上位ビットから順次確定していく。そして、カウンタ値に応じて内部クロック信号CLKIの位相は変化する。
【0135】
このように、内部クロック信号ABCLKの位相をとびとびに変化させるため、ファイン初期調整での位相比較回数が最小限になる。また、ラフ初期調整後に直ちにファイン調整を行う場合に比べ、位相調整が早く行われる。
ステップS20、S21またはステップS29、S30を実行した後、制御は、ラフ/ファイン調整に移行する。
【0136】
(c)ラフ/ファイン調整(図34、35)
まず、ステップS32において、ラフシフト順番信号RSOのレベルが比較される。ラフシフト順番信号RSOがHレベルの場合、制御はステップS33に移行する。ラフシフト順番信号RSOがLレベルの場合、制御はステップS44に移行する。すなわち、ステップS33〜S43は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKより進んでいる場合に行われるラフ/ファイン調整の制御フローである。ステップS44〜S55は、内部クロック信号ACLKの位相が内部クロック信号BCLKより遅れている場合に行われるラフ/ファイン調整の制御フローである。
【0137】
ステップS33において、図12に示した位相比較回路90は、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合、内部クロック信号DICLKの位相を進めるため、制御はステップS34に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせるため、制御はステップS35に移行する。
【0138】
ステップS34において、図18に示したラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINのレベルをモニタする。ラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINがLレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を進めても2進カウンタ136の繰り下がりが起こらないと判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(A)に示したように、ファインイネーブル信号FENを活性化し、制御をステップS36に移行する。ラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINがHレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を進めると2進カウンタ136の繰り下がりが起こると判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(D)に示したように、ラフイネーブル信号RENを活性化し、制御をステップS37に移行する。
【0139】
ステップS36において、図28に示したファインコントロール134は、ファインイネーブル信号FENを受けて、図29の制御状態図(A)に示したように、カウントダウン信号DOWNを活性化する。2進カウンタ136は、カウントダウン信号DOWNを受けて、カウンタ値を“−1”し、カウンタ信号CNT3-CNT0として出力する。図10に示した補間回路38、40は、カウンタ信号CNT3-CNT0に応じて内部クロック信号CLKI、/CLKIの位相を進める。
【0140】
ラフ/ファイン調整では、4ビットのカウンタ値を1つずつずらしていくことで、温度変動等による位相のずれに対して、位相調整が精度よく行われる。
ステップS37において、図21に示したラフコントロール118は、ラフイネーブル信号RENを受けて、図22の制御状態図(D)に示したように、進み信号FWを活性化し、制御信号A、Bおよびシフト通知信号SINFを活性化する(図23(c)(d)(g))。図26に示したシフトレジスタ選択回路124は、制御信号A、Bを受けて制御信号A2、B2を活性化する。図3に示した第2シフトレジスタ64は、制御信号A2、B2を受けて、活性化される選択信号P11、P12、...およびイネーブル信号E11、E12、...を図の左側に1つシフトする。第2スイッチ回路62は、新たに活性化された選択信号(例えばP11)を受けて、選択する偶数段目の遅延段を1つ前段側(例えばD11)にシフトする。そして、遅延回路54は、内部クロック信号ACLK、/ACLKより位相の進んでいる内部クロック信号BCLK、/BCLKを出力する。遅延段活性化回路56は、偶数段目の遅延段(例えばD12)に供給されるイネーブル信号(例えばE12)を非活性化し、遅延回路で消費される電力を低減する。
【0141】
ここで、遅延段の切り替えは、2進カウンタ136のカウント値が最小値(ゼロ)のときに行われる。このため、図39(a)に示したように、遅延段の切り替えにより内部クロック信号CLKIの位相は変化することはない。すなわち、遅延段の切り替えにより内部クロック信号CLKIにジッタが発生することはない。
ステップS38において、図24に示したラフシフトラッチ120は、シフト通知信号SINFを受けてラフシフト順番信号RSOのレベルを反転する。
【0142】
ステップS39において、図27に示したファインコントロール134は、カウントアップ信号UPを活性化する。2進カウンタ136は、カウントアップ信号UPを受けて、カウンタ値を1つ増やす。
ラフ/ファイン調整では、遅延段の切り替えが行われても、内部クロック信号CLKIの位相調整単位は、2進カウンタ136の1単位である。このため、ノイズの発生により、位相の比較結果が瞬間的に大きくずれた場合にも、内部クロック信号CLKIの位相がそれに追従して変化することはない。すなわち、ノイズの影響を受けにくい。
【0143】
一方、ステップS35において、図18に示したラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXのレベルをモニタする。ラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXがLレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせても2進カウンタ136の繰り上がりが起こらないと判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(A)に示したように、ファインイネーブル信号FENを活性化し、制御をステップS40に移行する。ラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXがHレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせると2進カウンタ136の繰り上がりが起こると判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(C)に示したように、ラフイネーブル信号RENを活性化し、制御をステップS41に移行する。
【0144】
ステップS40において、図28に示したファインコントロール134は、ファインイネーブル信号FENを受けて、図29の制御状態図(B)に示したように、カウントアップ信号UPを活性化する。2進カウンタ136は、カウントアップ信号UPを受けて、カウンタ値を“+1”し、カウンタ信号CNT3-CNT0として出力する。図10に示した補間回路38、40は、カウンタ信号CNT3-CNT0に応じて内部クロック信号CLKI、/CLKIの位相を遅くする。
【0145】
ステップS41において、図21に示したラフコントロール118は、ラフイネーブル信号RENを受けて、図22の制御状態図(C)に示したように、遅れ信号BWを活性化し、制御信号C、Dおよびシフト通知信号SINFを活性化する(図23(e)(f))。図26に示したシフトレジスタ選択回路124は、制御信号C、Dを受けて制御信号C1、D1を活性化する。図3に示した第1シフトレジスタ60は、制御信号C1、D1を受けて、活性化される選択信号P01、P02、...およびイネーブル信号E01、E02、...を図の右側に1つシフトする。第1スイッチ回路58は、新たに活性化された選択信号(例えばP03)を受けて、選択する奇数段目の遅延段を1つ後段側(例えばD03)にシフトする。そして、遅延回路54は、内部クロック信号BCLK、/BCLKより位相の遅い内部クロック信号ACLK、/ACLKを出力する。
【0146】
ここで、遅延段の切り替えは、2進カウンタ136のカウント値が最大値(10進数の“16”)のときに行われる。このため、図39(a)に示したように、遅延段の切り替えにより内部クロック信号CLKIの位相は変化することはない。すなわち、ステップS37と同様、遅延段の切り替えにより内部クロック信号CLKIにジッタが発生することはない。
【0147】
ステップS42では、上述したステップS38と同じ制御が行われ、ラフシフト順番信号RSOのレベルが反転される。
ステップS43において、図27に示したファインコントロール134は、カウントダウン信号DOWNを活性化する。2進カウンタ136は、カウントダウン信号DOWNを受けて、カウンタ値を1つ減らす。
【0148】
ステップS36、S39、S40、S43を実行した後、制御は再びステップS32へ移行する。
一方、ステップS44〜S54では、内部クロック信号DICLKの位相を進める制御と、遅らせる制御は、上述したステップS33〜S43とは逆に行われる。まず、ステップS44において、図12に示した位相比較回路90は、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合、内部クロック信号DICLKの位相を進めるため、制御はステップS45に移行する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせるため、制御はステップS46に移行する。
【0149】
ステップS45において、図18に示したラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXのレベルをモニタする。ラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXがLレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を進めても2進カウンタ136の繰り上がりが起こらないと判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(F)に示したように、ファインイネーブル信号FENを活性化し、制御をステップS47に移行する。ラフ/ファイン制御部48は、最大信号MAXがHレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせると2進カウンタ136の繰り上がりが起こると判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(G)に示したように、ラフイネーブル信号RENを活性化し、制御をステップS48に移行する。
【0150】
ステップS47では、上述したステップS40と同じ制御が行われ、2進カウンタ136のカウント値が“+1”される。
ステップS48において、図21に示したラフコントロール118は、ラフイネーブル信号RENを受けて、図22の制御状態図(G)に示したように、進み信号FWを活性化し、制御信号A、Bおよびシフト通知信号SINFを活性化する(図23(c)(d)(g))。図26に示したシフトレジスタ選択回路124は、制御信号A、Bを受けて制御信号A1、B1を活性化する。図3に示した第1シフトレジスタ60は、制御信号A1、B1を受けて、活性化される選択信号P01、P02、...およびイネーブル信号E01、E02、...を図の左側に1つシフトする。第1スイッチ回路58は、新たに活性化された選択信号(例えばP01)を受けて、選択する奇数段目の遅延段を1つ前段側(例えばD01)にシフトする。そして、遅延回路54は、内部クロック信号BCLK、/BCLKより位相の進んでいる内部クロック信号ACLK、/BCLKを出力する。遅延段活性化回路56は、奇数段目の遅延段(例えばD02)に供給されるイネーブル信号(例えばE02)を非活性化し、遅延回路で消費される電力を低減する。
【0151】
ステップS49では、上述したステップS38と同じ制御が行われ、ラフシフト順番信号RSOのレベルが反転される。
ステップS50では、上述したステップS43と同じ制御が行われ、2進カウンタ136のカウント値が“−1”される。
一方、ステップS46において、図18に示したラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINのレベルをモニタする。ラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINがLレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせても2進カウンタ136の繰り下がりが起こらないと判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(F)に示したように、ファインイネーブル信号FENを活性化し、制御をステップS51に移行する。ラフ/ファイン制御部48は、最小信号MINがHレベルのときに、内部クロック信号DICLKの位相を遅らせると2進カウンタ136の繰り下がりが起こると判断する。そして、ラフ/ファイン制御部48は、図19の制御状態図(J)に示したように、ラフイネーブル信号RENを活性化し、制御をステップS52に移行する。
【0152】
ステップS51では、上述したステップS36と同じ制御が行われ、2進カウンタ136のカウント値が“−1”される。
ステップS52において、図21に示したラフコントロール118は、ラフイネーブル信号RENを受けて、図22の制御状態図(J)に示したように、遅れ信号BWを活性化し、制御信号C、Dおよびシフト通知信号SINFを活性化する(図23(e)(f))。図26に示したシフトレジスタ選択回路124は、制御信号C、Dを受けて制御信号C2、D2を活性化する。図3に示した第2シフトレジスタ64は、制御信号C2、D2を受けて、活性化される選択信号P11、P12、...およびイネーブル信号E11、E12、...を図の右側に1つシフトする。第2スイッチ回路62は、新たに活性化された選択信号(例えばP13)を受けて、選択する偶数段目の遅延段を1つ後段側(例えばD13)にシフトする。そして、遅延回路54は、内部クロック信号ACLK、/ACLKより位相の遅い内部クロック信号BCLK、/BCLKを出力する。
【0153】
ステップS53では、上述したステップS38と同じ制御が行われ、ラフシフト順番信号RSOのレベルが反転される。
ステップS54では、上述したステップS39と同じ制御が行われ、2進カウンタ136のカウント値が“+1”される。
ステップS47、S50、S51、S54を実行した後、制御はステップS55へ移行する。
【0154】
ステップS55において、ラフシフト順番信号RSOのレベルが比較される。ラフシフト順番信号RSOがLレベルの場合、制御は再びステップS44に移行する。ラフシフト順番信号RSOがHレベルの場合、制御はステップS33に移行する。
上述したように、ステップS32〜ステップS55が繰り返して実行され、ラフ/ファイン調整が行われる。そして、内部クロック信号CLKIの位相がクロック信号CLKの位相に合わせられる。
【0155】
以上のように構成された半導体集積回路では、位相調整をラフ初期調整、ファイン初期調整(粗調整)とラフ/ファイン調整(微調整)との3段階に分けて行ったので、内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとの位相を少ない位相比較回数で早く一致させることができる。
遅延時間を所定値に固定した遅延段D01、D11、...を縦続接続して遅延回路54を構成したので、遅延回路54を簡易に構成することができる。一般に、遅延段D01、D11、...は、レイアウトサイズの大きいCR時定数回路等で構成されることが多い。本発明では、遅延段D01、D11、...の遅延時間を固定することで余分な素子を不要にし、レイアウトサイズを小さくした。これにより、チップサイズを小さくすることができる。
【0156】
補間回路38、40を使用して位相の微調整を行ったので、微調整の最小単位を補間回路38、40の制度に合わせて小さくすることができる。すなわち、高い周波数のクロック信号CLK、/CLKが供給される半導体集積回路においても確実に位相調整を行うことができる。
遅延段活性回路56により、使用していない遅延段を非活性化したので、消費電力を低減することができる。
【0157】
遅延段D01、D11、...に独立した電源線を接続したので、他の回路の影響を受けて、遅延段D01、D11、...の遅延時間が変動することを防止することができる。また、独立した電源線は、低電圧であるため、遅延段D01、D11、...の消費電力を小さくすることができ、その出力波形を、電源線VDDが接続される場合より緩やかにすることができる。
【0158】
内部クロック信号ACLK、BCLKに互いに重なる期間T1を設けたので、補間回路38を正常かつ確実に動作させることができる。
開始信号STTを内部クロック信号CLK-Kの立ち下がりに同期して活性化した。このため、位相比較の開始時に、遅延クロック生成部36、位相比較部46等の動作を互いに同期して開始することができ、常に所定の状態から位相比較を開始することができる。また、内部クロック信号CLK-K等のHレベル期間が開始信号STTによりマスクされハザードとなることを防止することができ、位相比較の開始時の誤動作を防止することができる。
【0159】
第1、第2分周回路82、84を使用して4分の1分周した内部クロック信号DICLK、参照クロック信号REFCLKを位相比較した。このため、高い周波数のクロック信号CLK、/CLKが供給される場合にも、位相比較回路90を確実に動作させることができる。また、位相比較の頻度が少なくなるため、消費電力を低減することができる。さらに、図32のステップS20、S21の終了後、またはラフロックオン信号RLONがHレベルになってから所定のクロック数後に、位相比較の頻度をさらに下げることで、より消費電力を低減することができる。
【0160】
位相比較の開始時に、第1分周回路82および第2分周回路84を開始信号STTに同期して動作させ、所定のクロック数後に分周した内部クロック信号および参照クロック信号REFCLKを出力した。このため、クロック信号CLK、/CLKの周波数が特定の範囲の場合において、位相比較の開始時に、位相比較回路90に供給される内部クロック信号および参照クロック信号REFCLKの位相のずれの最大値を小さくすることができる。この結果、粗調整における位相比較の回数を低減することができる。一般に、半導体集積回路は、製品によって動作周波数の範囲が決まっているため、本発明の適用により十分な効果が得られる。
【0161】
ラフ初期調整の完了の判断を、簡易なラッチ回路(シフト方向保持回路112)で行ったので、回路規模を低減することができる。
ラフ初期調整において、2進カウンタ136のカウンタ値を中央の値に設定したので、内部クロック信号CLKIの位相を、遅延段の切り替え時に均等に変化させることができる。このため、ラフ初期調整後のファイン初期調整において、補間回路38、40による位相調整の範囲が所定内にされ、位相比較回数を最小限にすることができる。
【0162】
ファイン初期調整において、内部クロック信号ABCLKの位相をとびとびに変化させたので、ファイン初期調整での位相比較回数が最小限にすることができる。また、ラフ初期調整後に直ちにファイン調整を行う場合に比べ、位相調整を早く行うことができる。
ラフ/ファイン調整において、カウンタ値の増加時に、内部クロック信号CLKIの位相を、常に奇数段目の遅延段D01、D02、...から偶数段目の遅延段D11、D12、...に向けて変化させ、カウンタ値の減少時に、内部クロック信号CLKIの位相を、常に奇数段目の遅延段D01、D02、...から偶数段目の遅延段D11、D12、...に向けて変化させた。このため、カウンタ値が最大または最小になった場合にもカウンタ値をリセットまたはセットする必要はなく、遅延段遅延段D01 D11、...の切り替えを行うだけでよい。このため、図39(a)に示したように、遅延段の切り替えにより内部クロック信号CLKIの位相は変化することはない。この結果、遅延段の切り替えにより内部クロック信号にジッタが発生することを防止することができる。
【0163】
ラフ/ファイン調整において、4ビットのカウンタ値を1つずつずらしていく制御を行った。このため、ノイズの発生により、位相の比較結果が瞬間的に大きくずれた場合にも、内部クロック信号CLKIの位相がそれに追従して変化することを防止することができる。すなわち、ノイズの影響は受けにくい。
また、温度変動、電圧変動等による位相のずれに対して、位相調整を精度よく行うことができる。内部クロック信号ACLK、BCLKの位相を16等分し、補間回路38、40により、16種類の位相の内部クロック信号ABCLKを生成することができる。
【0164】
次に、本発明の半導体集積回路の第2の実施形態について説明する。この実施形態は、請求項1ないし請求項5に対応している。なお、第1の実施形態で説明した回路と同一の回路については、同一の符号を付し、これ等の回路については、詳細な説明を省略する。
図41は、DDR-SDRAMに搭載されたクロック制御部140を示している。この実施形態のクロック制御部140は、第1の実施形態に比べ位相比較部141、ラフ/ファイン制御部142、およびラフ制御部144が相違している。
【0165】
位相比較部141は、内部クロック信号CLKI、CLK-Kおよび開始信号STTを受け、ファイン比較結果信号FCOMP、ラフ位相比較信号RCOMP、およびタイミング信号TIMを出力している。ラフ/ファイン制御部142は、ラフ比較結果信号COMP、タイミング信号TIM、最大信号MAX、最小信号MIN、ラフシフト順番信号RSO、および開始信号STTを受け、ラフイネーブル信号REN、ファインイネーブル信号FEN、およびラフロックオン信号RLONを出力している。ラフ制御部144は、ラフイネーブル信号REN、ラフロックオン信号RLON、最大信号MAX、最小信号MIN、および開始信号STTを受け、ラフシフト順番信号RSO、および制御信号A1-D1、A2-D2を出力している。
【0166】
図42は、位相比較部141の詳細を示している。
位相比較部141は、第1の実施形態と同一の第1分周回路82、第2分周回路84、ダミー出力バッファ86、およびダミー入力バッファ88と、ファイン位相比較回路148、ラフ位相比較回路150を備えている。ファイン位相比較回路148は、参照クロック信号REFCLKおよび内部クロック信号DICLKの位相を比較し、ファイン比較結果信号FCOMPを出力する回路である。ラフ位相比較回路150は、参照クロック信号REFCLKおよび内部クロック信号DICLKの位相を比較し、ラフ比較結果信号RCOMPおよびタイミング信号TIMを出力する回路である。
【0167】
図43は、ファイン位相比較回路148の詳細を示している。
ファイン位相比較回路148は、第1の実施形態の位相比較回路90からタイミング生成回路108を除いた回路である。ファイン位相比較回路148は、パルス発生回路102のNORゲート102cの出力からサンプリング信号SMPLを出力し、フリップフロップ106のNANDゲート106bの出力からファイン比較結果信号FCOMPを出力している。
【0168】
図44は、ラフ位相比較回路150の詳細を示している。
ラフ位相比較回路150は、2つの2入力のNANDゲートからなるフリップフロップ回路150a、150b、150c、150dと、2入力のAND回路150eと、フリップフロップ回路150c、150dの入力にそれぞれ接続された2入力のNANDゲート150f、150g、150h、150iと、タイミング生成回路150jとで構成されている。タイミング生成回路150jは、第1の実施形態のタイミング生成回路108の遅延回路108aをCR時定数回路150kに置き換えた回路である。CR時定数回路150kは、図3に示した遅延段D01、D11、D02、D12、...の遅延時間と同一またはわずかに大きい遅延時間を有している。タイミング生成回路150jは、CR時定数回路150kで遅延させた内部クロック信号DICLKと参照クロック信号REFCLKとをNANDゲート108bで受け、タイミング信号TIMを出力している。
【0169】
フリップフロップ回路150aの入力には、参照クロック信号REFCLKおよび内部クロック信号DICLKが供給されている。フリップフロップ回路150aの出力ノードN21、N22は、それぞれNANDゲート150f、150gの一方の入力に接続されている。フリップフロップ回路150bの入力には、参照クロック信号REFCLKおよびタイミング生成回路150jのCR時定数回路150kで遅延させた内部クロック信号DICLKが供給されている。フリップフロップ回路150bの出力ノードN23、N24は、それぞれがNANDゲート150h、150iの一方の入力に接続されている。
【0170】
NANDゲート150f〜150iの他方の入力には、サンプリング信号SMPLが供給されている。フリップフロップ回路150c、150dは、それぞれ比較結果信号CP5、CP6および比較結果信号CP7、CP8を出力している。AND回路150eは、比較結果信号CP5、CP8を受け、ラフロックオン信号RLONを出力している。
図45は、ラフ位相比較回路150の動作タイミングを示している。
【0171】
内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合、図44に示したフリップフロップ回路150a、150bは、ともに内部クロック信号DICLKに同期して動作する。このため、ノードN21、N23、ノードN22、N24には、ほぼ同じ信号が出力される(図45(a))。ここで、フリップフロップ回路150bの入力には、CR時定数回路150kを介して内部クロック信号DICLKが供給されているため、信号波形はわずかに異なっている。フリップフロップ回路150c、150dは、サンプリング信号SMPLに同期してノードN21〜N24の信号を取り込み、それぞれ比較結果信号CP5〜CP8として出力する(図45(b))。
【0172】
内部クロック信号DICLKの位相と、参照クロック信号REFCLKの位相との差が、CR時定数回路150kの遅延時間より小さい場合、フリップフロップ回路150aは、内部クロック信号DICLKに同期して動作し、フリップフロップ回路150bは、参照クロック信号REFCLKに同期して動作する。このため、ノードN21、N23、ノードN22、N24には、互いに逆相の信号が出力される(図45(c))。フリップフロップ回路150c、150dは、サンプリング信号SMPLに同期してノードN21〜N24の信号を取り込み、それぞれ比較結果信号CP5〜CP8として出力する(図45(d))。
【0173】
内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合、フリップフロップ回路150a、150bは、ともに参照クロック信号REFCLKに同期して動作する。このため、ノードN21、N23、ノードN22、N24には、ほぼ同じ信号が出力される(図45(e))。フリップフロップ回路150c、150dは、サンプリング信号SMPLに同期してノードN21〜N24の信号を取り込み、それぞれ比較結果信号CP5〜CP8として出力する(図45(f))。
【0174】
また、ラフ位相比較回路150は、位相の差がCR時定数回路150kの遅延時間より小さくなり、比較結果信号CP5、CP8がともにHレベルになったときに、後述するラフ初期調整での位相が一致したと判断する。そして、ラフロックオン信号RLONを活性化する(図45(g))。このように、ラフ初期調整時における位相一致の判断を、独立したラフ位相比較回路150で行っているため、第1の実施形態と異なり、内部クロック信号ACLK、(または/BCLK)のシフト方向を反転させる必要がなくなる。この結果、ラフ初期調整を高速に行うことが可能になる。
【0175】
図46は、ラフ/ファイン制御部142の詳細を示している。ラフ/ファイン制御部142は、第1の実施形態のラフ/ファイン制御部48の組み合わせ回路110と同一の回路である。
図47は、ラフ制御部144の詳細を示している。
ラフ制御部144は、ラフコントロール152と、ラフシフトラッチ120と、レジスタ選択スイッチ124とで構成されている。ラフシフトラッチ120およびレジスタ選択スイッチ124は、第1の実施形態を同一の回路である。また、この実施形態では、第1の実施形態のシフト方向ラッチ122は搭載されていない。
【0176】
図48は、ラフコントロール152の詳細を示している。
ラフコントロール152は、組み合わせ回路154と、分周回路128と、制御回路130と、OR回路132とで構成されている。分周回路128、制御回路130、およびOR回路132は、第1の実施形態と同一の回路である。
組み合わせ回路154は、図21に示した第1の実施形態の組み合わせ回路126と以下の点で相違している。すなわち、組み合わせ回路126では、進み信号FW、遅れ信号BWを出力するNANDゲートの前段の3入力NANDゲートおよび2入力NANDゲートには、比較結果信号COMPの論理が供給されている。組み合わせ回路154では、3入力NANDゲートには、ファイン比較結果信号FCOMPの論理が供給され、2入力NANDゲートには、それぞれAND回路を介して比較結果信号CP5、CP7、および比較結果信号CP6、CP8が供給されている。
【0177】
図49は、組み合わせ回路154の動作の制御状態図を示している。
例えば、組み合わせ回路154は、ラフロックオン信号RLONがLレベル、比較結果信号CP5、CP7がHレベルのときに、遅れ信号BWを活性化し、ラフロックオン信号RLONがLレベル、比較結果信号CP6、CP8がHレベルのときに、進み信号FWを活性化する。組み合わせ回路154は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSO、最大信号MAX、ファイン比較結果信号FCOMPがともにHレベルのときに、遅れ信号BWを活性化する。組み合わせ回路154は、ラフロックオン信号RLON、ラフシフト順番信号RSOがHレベル、最大信号MAX、最小信号がLレベルのときには、進み信号FW、遅れ信号BWとも非活性化する。
【0178】
上述した半導体集積回路では、以下示すように、内部クロック信号CLKIの位相調整が行われる。
図50は、上述した各回路が行う位相調整を制御を示すフローチャートである。位相調整の制御は、リセット信号/RESETの解除により開始され、初期設定、ラフ初期調整、ファイン初期調整、ラフ/ファイン調整が順次行われれる。
【0179】
初期設定、ファイン初期調整、ラフ/ファイン調整の制御フローは、第1の実施形態と同一であるため、説明を省略する。
ラフ初期調整では、ステップS61において、図42に示したラフ位相比較回路150は、参照クロック信号REFCLKと内部クロック信号DICLKとの位相を比較する。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より進んでいる場合には、ラフ比較結果信号FCOMPはHレベルにされる。ラフ比較結果信号FCOMPのHレベルにより、この後、内部クロック信号DICLKを遅らせる制御が行われる。内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相より遅れている場合には、ラフ比較結果信号FCOMPはLレベルにされる。ラフ比較結果信号FCOMPのLレベルにより、この後、内部クロック信号DICLKを進める制御が行われる。また、内部クロック信号DICLKの位相が参照クロック信号REFCLKの位相と一致した場合には、ラフロックオン信号RLONはHレベルにされる。
【0180】
ステップS62において、ラフロックオン信号RLONがHレベルの場合、制御はファイン調整に移行する。ラフロックオン信号RLONがLレベルの場合、制御はステップS63に移行する。
ステップS63において、図48に示したラフコントロール152は、遅延段を切り替える制御を行う。遅延段の制御は、図49に示した制御状態図にしたがってしたがって行われる。
【0181】
ステップS64のラフシフト順番信号RSOの反転、およびステップS65のシフト方向のラッチは、第1の実施形態のステップS7、S8と同一の制御が行われる。この後、制御は、再びステップS61に移行する。
そして、ラフ初期調整の後、ファイン初期調整、ラフ/ファイン調整が行われ、内部クロック信号CLKIの位相がクロック信号CLKの位相に合わせられる。
【0182】
この実施形態の半導体集積回路においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、位相比較回路146をファイン位相比較回路148とラフ位相比較回路150とで構成し、ラフ初期調整における位相一致の判断と、ファイン初期調整における位相一致の判断とを、別の制御回路で行った。このため、ラフ初期調整を効率よく高速に行うことができる。
【0183】
次に、本発明の半導体集積回路の第3の実施形態について説明する。この実施形態は、請求項1ないし請求項5に対応している。なお、第1の実施形態で説明した回路と同一の回路については、同一の符号を付し、これ等の回路については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第1の実施形態に比べ、第1分周回路156のみが相違し、その他の構成は同一である。また、この実施形態は、第1の実施形態に比べて低い周波数で動作する半導体集積回路に適用することで、顕著な効果を得られる。
【0184】
図51は、第1分周回路156を示している。
第1分周回路156は、第1の実施形態と同一の2つの分周器92を備えている。前段の分周器92には、入力端子INに内部クロック信号CLK-Kが供給され、制御端子STT1に開始信号STTが供給され、制御端子STT2に電源線VDDが接続されている。後段の分周器92の入力端子IN、制御端子STT1、STT2には、それぞれスイッチ156a、156b、156cが接続されている。スイッチ156aは、前段の分周器92の出力端子OUT、/OUTの一方を入力端子INに接続する素子である。スイッチ156bは、電源線VDDのHレベル、または開始信号STTを制御端子STT1に供給する素子である。スイッチ156は、電源線VDDのHレベル、または開始信号STTを制御端子STT2に供給する素子である。各スイッチ156a、156b、156cは、CMOSスイッチで形成されている。各スイッチ156a、156b、156cの切り替えは、半導体集積回路の動作モードを設定するモードレジスタを所定の値にすることで行われる。
【0185】
本実施形態では、後段の分周器92の入力端子INには、前段の分周器92の出力端子/OUTが接続され、後段の分周器92の制御端子STT1および制御端子STT2には、開始信号STTおよび電源線VDDのHレベルが供給されている。
図52は、位相調整開始時の第1分周回路156および第2分周回路84(図13)の動作タイミングを示している。
【0186】
この実施形態では、第1分周回路156から出力される参照クロックREFCLKは、内部クロック信号CLKIを受けた後、4クロックで出力が開始される。このため、位相調整開始時の内部クロック信号DICLKと参照クロックREFCLKとの位相差T6は、5クロックで参照クロックREFCLKを出力した場合の位相差T7に比べ小さくなる。したがって、動作周波数が低い場合に、参照クロックREFCLKの出力が開始されるまでのクロック数を少なくすることで、ラフ初期調整に必要な位相比較の回数を低減することができる。また、位相調整開始時の内部クロック信号DICLKと参照クロックREFCLKとの位相差を小さくすることで(例えば、T7→T6)、図3に示した遅延回路54内で活性化させる遅延段の数が少なくなり、消費電力を低減することができる。
【0187】
なお、上述した第1の実施形態では、それぞれ奇数段目の遅延段D01、D02、...および偶数段目の遅延段D11、D12、...のシフト動作を、それぞれ第1、第2シフトレジスタ60、64により行った例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図53に示すように、遅延段D01、D11、D02、D12、...のシフト動作を、1つのシフトレジスタ160により行ってもよい。
【0188】
シフトレジスタ160は、第1シフトレジスタ60と同一の制御回路66を備えて構成されている。シフトレジスタ160は、NORゲート66aの一方の入力に、隣接する制御回路66(図の左側)のNANDゲート66bの出力が接続されている点、およびイネーブル信号EN11、EN02、...がインバータ160aを介して出力されている点で、第1シフトレジスタ60と相違している。
【0189】
以下、シフトレジスタ160の動作を簡単に説明する。例えば、初期状態において、選択信号P02、P12がHレベルにされ、イネーブル信号E03以降がLレベルされているとする。この場合、内部クロック信号ACLK、BCLKは、それぞれ遅延段D02、D12の出力から生成されている。
位相比較の結果、位相を遅らせる必要がある場合には、制御信号C、Dが活性化される。制御信号Cを受けて、選択信号P12を出力している制御回路66のnMOS66fがオンし、インバータ66cの出力が強制的にLレベルにされる。このLレベルにより、イネーブル信号E03および選択信号P03はHレベルになり、NANDゲート66bの出力はHレベルになる。NANDゲート66bのHレベルにより、選択信号P02はLレベルになる。この結果、図38(a)に示したように、内部クロック信号ACLKの位相が遅くされる。なお、各イネーブル信号EN11、EN02、...は、各遅延段D11、D02、...に直接供給される。
【0190】
一方、位相比較の結果、位相を進める必要がある場合には、制御信号A、Bが活性化される。制御信号Bを受けて、選択信号P02を出力している制御回路66のnMOS66dがオンし、NANDゲート66bの出力が強制的にLレベルにされる。このLレベルにより、選択信号P11はHレベルになり、インバータ66cの出力はHレベルになる。インバータ66cのHレベルにより、イネーブル信号E03および選択信号P12はLレベルになる。この結果、図38(a)に示したように、内部クロック信号BCLKの位相が遅くされる。
【0191】
シフトレジスタ160に、図20に示したラフコントロール118から出力される制御信号A-Dを直接供給することができるため、第1の実施形態のレジスタ選択スイッチ124(図26)は不要になる。また、シフトレジスタ160のイネーブル信号EN11、EN02、...を、各遅延段D11、D02、...に直接供給することができため、遅延段活性化回路56(図9)は不要になる。
【0192】
上述した第1の実施形態では、図4に示したように、CR時定数回路48d、48eを使用して遅延段D01、D11、D02、D12、...を構成した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。遅延段は、補間回路38、40を正常に動作させるために、緩やかな波形のクロック信号を出力するものであればよい。以下、遅延段の別の構成例を示す。
【0193】
図54に示す遅延段162は、入力信号IN、/INを受け、出力信号OUT、/OUTを生成する差動増幅回路で構成されている。差動増幅回路は、カレントミラー回路等の定電流源およびnMOSを備えており、イネーブル信号ENは接地線VSSに接続されたnMOSのゲートに接続されている。
図55に示す遅延段164は、2つのCR時定数回路164aを直列に配置して構成されている。
【0194】
図56に示す遅延段166は、CMOSで構成される2つのOR回路(負論理のAND回路)166aと、OR回路166aの電源端子(図示せず)に接続されたpMOS166b、166c、nMOS166d、166eと、pMOS166b、166cのゲート、およびnMOS166d、166eのゲートに接続された定電圧源166f、166gとで構成されている。各トランジスタ166b〜166eは抵抗として作用し、OR回路166aの出力波形を緩やかにする。
【0195】
上述した第1の実施形態では、図10に示したように、ゲート幅の異なるクロックドインバータを使用して補間回路38を形成し、カウンタ信号CNT3-CNT0の重み付けに応じた位相のABCLKを生成した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。以下、補間回路の別の構成例を示す。
図57に示す補間回路168は、定電流源168aと、定電流源168aから供給される電流を引き抜くゲート幅の異なる4つのnMOS168b、168c、168d、168eと、各トランジスタのソース側に直列に接続された4つのnMOS168fとを2組備え、さらに、出力を互いに接続した2つの差動増幅回路168g、168hからなる差動増幅部168iを備えて構成されている。nMOS168b、168c、168d、168eに記載されている数字は、ゲート幅の比率を示している。nMOS168e、168d、168c、168bのゲートには、それぞれカウンタ信号CNT3-CNT0が供給されている。nMOS168fのゲートには、定電圧信号VCが供給されている。定電流源168aに接続されたノードV1、V2は、それぞれ差動増幅回路168g、168hにおける接地線VSSに接続されたnMOSのゲートに接続されている。
【0196】
差動増幅部168iの出力は、差動増幅回路からなるバッファ170a、170bに接続されている。バッファ170a、170bの出力からは、内部クロック信号CLKI、/CLKIが出力されている。
補間回路168では、カウンタ信号CNT3-CNT0の重み付けに応じてノードV1、V2の電圧が変化し、差動増幅回路168g、168hの増幅能力が変化することで、内部クロック信号ACLK、BCLK(または/ACLK、/BCLK)の間に位相を有する内部クロック信号CLKI(または/CLKI)が生成される。
【0197】
この補間回路168は、図54に示した遅延段162と組み合わせて使用することで、一定のデューティ比の内部クロック信号CLKI、/CLKIを安定して生成することができる。
図58に示す補間回路172は、ゲート幅が異なり、出力が互いに接続された4つのCMOSスイッチ170a、172b、172c、172dを2組備えて構成されている。CMOSスイッチ170a、172b、172c、172dに記載されている数字は、ゲート幅の比率を示している。内部クロックACLKが供給されるCMOSスイッチ170a、172b、172c、172dは、カウンタ信号CNT3-CNT0で制御されている。内部クロックBCLKが供給されるCMOSスイッチ170a、172b、172c、172dは、インバータを介してカウンタ信号CNT3-CNT0の反転論理で制御されている。補間回路172から出力される内部クロック信号ABCLKは、バッファ42(または44)に供給されている。
【0198】
補間回路172では、CMOSスイッチ170a、172b、172c、172dが、カウンタ信号CNT3-CNT0の重み付けに応じた可変抵抗として作用することで、内部クロック信号ACLK、BCLK(または/ACLK、/BCLK)の間に位相を有する内部クロック信号ABCLK(または/ABCLK)が生成される。内部クロック信号ABCLK(または/ABCLK)は、バッファ42(または44)に供給され、内部クロック信号CLKI(または/CLKI)として出力される。
【0199】
上述した第1の実施形態では、2進カウンタ136を4ビットで構成した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、補間回路38、40の位相調整の精度に合わせて、2進カウンタ136を6ビットまたは8ビットで構成してもよい。
上述した第1の実施形態では、図7および図8に示したように、第1、第2スイッチ回路58、62をCMOSスイッチ72aで構成し、遅延段で生成された緩やかな波形のクロック信号を補間回路38、40に伝達した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図59に示すように、スイッチ回路174をクロックドインバータ174aで構成し、スイッチ回路174で緩やかな波形のクロック信号を生成してもよい。この場合、図60に示すように、遅延段176を単純なOR回路等で形成することができる。
【0200】
上述した第1の実施形態では、相補のクロック信号CLK、/CLKが供給されるDDR-SDRAMに適用した例について述べた。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、クロック信号CLKのみが供給されるSDRAMに適用してもよい。図61および図62は、本発明を適用したSDRAMのクロック制御部178および遅延クロック生成部180を示している。
【0201】
図61において、SDRAMでは、クロック信号CLKに関するクロックバッファ34a、補間回路38、バッファ42のみが形成されている。遅延クロック生成部180は、内部クロック信号ACLK、BCLKのみを出力している。
図62において、遅延回路182の各遅延段D01、D11、D02、D12、...は、内部クロック信号CLK01、CLK11、CLK02、...のみを出力している。第1スイッチ回路184は、内部クロック信号CLK01、CLK02、...のいずれかを内部クロック信号ACLKとして出力している。第2スイッチ回路186は、内部クロック信号CLK11、CLK12、...のいずれかを内部クロック信号BCLKとして出力している。
【0202】
上述した第1の実施形態では、本発明を、DDR-SDRAMに適用した例について述べた。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をDRAM、SRAM等の半導体メモリに適用してもよい。さらに、本発明をDRAMのメモリコアを内蔵したシステムLSIに適用してもよい。
上述した第3の実施形態では、第1分周回路156にCMOSスイッチで形成されたスイッチ156a、156b、156cを備え、モードレジスタを所定の値にすることでスイッチ156a、156b、156cの切り替えを行う例について述べた。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第1分周回路156のスイッチをポリシリコン等のヒューズで構成し、ヒューズの溶断によりスイッチの切り替えを行ってもよい。この場合、半導体集積回路の製造工程で、参照クロックREFCLKの出力タイミングを設定することができる。一般に、半導体集積回路は、動作周波数ごとに製品名を変えて出荷されている。また、半導体集積回路は、ウエハ内でのチップの位置、製造ロットにより、周波数特性がある程度ばらつく。このため、製造工程において製品の動作周波数に応じてヒューズを溶断し、参照クロックREFCLKの出力タイミングを設定することで、個々の半導体集積回路に応じて、最適な参照クロックREFCLKの出力タイミングを設定することができる。この結果、遅延段活性化回路56を有効に動作させて消費電力を低減することができる。
【0203】
また、チップ上に、スイッチを制御するためのパッド等の取り出し部を形成してもよい。この場合には、製品の出荷前には、これ等パッドを試験端子として使用して、製品の評価を行うことができる。製品の出荷時には、パッドをボンディングワイヤ等で電源線VDDまたは接地線VSSに接続することで、スイッチをヒューズで構成した場合と同様の効果を得ることができる。さらに、製品の出荷時に、パッドと外部端子とを接続することで、半導体集積回路が搭載されるシステムのクロック周波数に応じて、基板上で参照クロックREFCLKの出力タイミングを設定することができる。
【0204】
また、ここまでの説明では、図12に示したように、ダミー出力バッファ86およびダミー入力バッファ88をダミー回路として使用してきた。しかしながら、ダミー入力バッファ88のみを使用することで、クロック信号CLKのタイミングに合わせることができる。あるいは、ダミー入力バッファ88のみを使用し、参照クロック信号REFCLKにラッチ回路分の遅延回路を追加することで、クロック信号CLKからラッチ回路分遅い内部クロック信号を作ることができる。
【0205】
上述した第3の実施形態では、第1分周回路156にスイッチ156a、156b、156cを備えた例について述べた。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第2分周回路84にもスイッチを備えてもよい。
以上の実施形態において説明した発明を整理して以下の項を開示する。
【0206】
(1)請求項2記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、前記基準クロック信号と前記内部クロック信号との位相が逆転したときに、比較結果が前記遅延段の遅延時間以下になったと判断することを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、制御回路は、内部クロック信号と基準クロック信号との位相が逆転したことに基づいて、内部クロック信号と基準クロック信号との位相差が遅延段の遅延時間以下になったと判断する。そして、補間回路による微調整を開始する。位相の逆転の判断は、ラッチ等の簡易な回路で容易に行うことができ、回路規模を小さくすることができる。
【0207】
(2)請求項3記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、位相比較の開始時に、前記2進カウンタを中央値に設定することを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、制御回路は、位相比較の開始時に、2進カウンタを中央値に設定する。このため、スイッチ回路により位相の粗調整を行う場合に、内部クロック信号の位相を、遅延段の遅延時間に合わせて均等に変化させることができる。この結果、その後の補間回路による位相調整において、位相比較回数を最小限にすることができる。
【0208】
(3)請求項3記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、前記粗調整により前記内部クロック信号と前記基準クロック信号との位相差が前記遅延段の遅延時間以下になった後に、前記2進カウンタを1ずつ増加または減少して前記微調整を行うことを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、粗調整により内部クロック信号と基準クロック信号との位相差が前記遅延段の遅延時間以下になった後、制御回路は、2進カウンタを1ずつ増加または減少して内部クロック信号の位相の微調整を行う。このため、内部クロック信号の位相調整が確実かつ精度よく行われる。
【0209】
(4)請求項4記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、前記2進カウンタの前記動作を最下位の2ビットまで行った後、該2進カウンタを1ずつ増加または減少して前記微調整を行うことを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、制御回路は、2進カウンタの動作を最下位の2ビットまで行い、内部クロック信号と基準クロック信号との位相がほぼ一致した後、2進カウンタを1ずつ増加または減少して内部クロック信号の位相の微調整を行う。このため、その後の電圧変動、温度変動に対する内部クロック信号の位相の調整が確実かつ精度よく行うことができる。
【0210】
(5)請求項3記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、前記微調整により前記2進カウンタが最大値になり、さらに前記内部クロック信号の位相を同じ方向に調整するときに、前記スイッチ回路を制御し、前記第1クロック信号を、前記第2クロック信号を出力する前記遅延段に隣接する別の前記遅延段から出力することを特徴とする半導体集積回路。
【0211】
この半導体集積回路では、微調整により2進カウンタが最大値になり、さらに内部クロック信号の位相を同じ方向に調整するときに、制御回路は、スイッチ回路を制御し、第1クロック信号を、第2クロック信号を出力する遅延段に隣接する別の遅延段から出力する。このため、第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より進んでいるときには、第1クロック信号の位相は、スイッチ回路により第2クロック信号の位相より遅れる。第1クロック信号の位相が第2クロック信号の位相より遅れているときには、第1クロック信号の位相は、スイッチ回路により第2クロック信号の位相より進む。第2クロック信号は変化しない。内部クロック信号の位相は、2進カウンタが最大値のときには、第1クロック信号と第2クロック信号との位相の関係にかかわらず最も第2クロック信号側にある。このため、内部クロック信号の位相は、スイッチ回路の切り替えにより大きく変化することはない。すなわち、粗調整と微調整との切り替わり目で、内部クロック信号にジッタが発生することを防止できる。
【0212】
(6)請求項3記載の半導体集積回路において、前記制御回路は、前記微調整により前記カウンタが最小値になり、さらに前記内部クロック信号の位相を同じ方向に調整するときに、前記スイッチ回路を制御し、前記第2クロック信号を、前記第1クロック信号を出力する前記遅延段に隣接する別の前記遅延段から出力することを特徴とする半導体集積回路。
【0213】
この半導体集積回路では、微調整により2進カウンタが最小値になり、さらに内部クロック信号の位相を同じ方向に調整するときに、制御回路は、スイッチ回路を制御し、第2クロック信号を第1クロック信号を出力する遅延段に隣接する別の遅延段から出力する。このため、第2クロック信号の位相が第1クロック信号の位相より進んでいるときには、第2クロック信号の位相は、スイッチ回路により第1クロック信号の位相より遅れる。第2クロック信号の位相が第1クロック信号の位相より遅れているときには、第2クロック信号の位相は、スイッチ回路により第1クロック信号の位相より進む。第1クロック信号は変化しない。内部クロック信号の位相は、2進カウンタが最小値のときには、第1クロック信号と第2クロック信号との位相の関係にかかわらず最も第1クロック信号側にある。このため、内部クロック信号の位相は、スイッチ回路の切り替えにより変化することはない。すなわち、粗調整と微調整との切り替わり目で、内部クロック信号にジッタが発生することを防止できる。
【0214】
(7)請求項1記載の半導体集積回路において、前記各遅延段の遅延時間は、前記基準クロック信号の周期に依存せず同一であることを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、各遅延段の遅延時間は、基準クロック信号の周期に依存せず同一であるため、遅延回路に供給される基準クロック信号の周波数が変わった場合にも、各遅延段の遅延時間は所定値に保持される。したがって、基準クロック信号の周波数により粗調整、微調整の調整単位が変動することはなく、粗調整、微調整が確実に行うことができる。
【0215】
(8)請求項2記載の半導体集積回路において、前記補間回路に供給される前記第1クロック信号および前記第2クロック信号の各立ち上がり期間の一部および各立ち下がり期間の一部は、それぞれ互いに重なりを有することを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、補間回路に供給される第1クロック信号および第2クロック信号の各立ち上がり期間の一部および各立ち下がり期間の一部を、それぞれ互いに重ねることで、補間回路を確実に動作させることができる。
【0216】
(9)請求項1記載の半導体集積回路において、前記遅延回路には、独立した電源電圧が供給されていることを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、遅延回路には、独立した電源電圧が供給されているため、他の回路の影響を受けて、遅延回路の各遅延段の遅延時間が変動することを防止することができる。また、遅延回路に低電圧を供給することで、消費電力を低減することができる。
【0217】
(10)請求項1記載の半導体集積回路において、前記位相比較の開始時に、前記基準クロック信号に同期して開始信号を活性化する開始信号発生器を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
【0218】
この半導体集積回路では、位相比較の開始時に、基準クロック信号に同期して開始信号を活性化する開始信号発生器を備えている。このため、位相比較の開始時に、各制御回路を互いに同期させることができ、常に所定の状態から位相比較を開始することができる。
(11)上記(10)記載の半導体集積回路において、前記開始信号発生器は、前記基準クロック信号の立ち下がりに同期して、開始信号を活性化することを特徴とする半導体集積回路。
【0219】
この半導体集積回路では、開始信号発生器は、基準クロック信号の立ち下がりに同期して開始信号を活性化する。このため、基準クロック信号のHレベル期間が開始信号によりマスクされ、ハザードとなることを防止することができ、遅延回路を安定して動作させることができる。
(12)請求項1記載の半導体集積回路において、前記基準クロック信号および前記内部クロック信号の周波数をそれぞれ分周する分周器を備え、前記位相比較回路には、前記各分周器を介して周波数を分周された前記基準クロック信号および前記内部クロック信号が供給されることを特徴とする半導体集積回路。
【0220】
この半導体集積回路では、基準クロック信号および内部クロック信号の周波数をそれぞれ分周する分周器を備えている。位相比較回路には、各分周器を介して周波数を分周された基準クロック信号および内部クロック信号が供給される。このため、高い周波数の基準クロック信号が供給される場合にも、位相比較回路を確実に動作させることができる。また、位相比較の頻度が少なくなるため、消費電力を低減することができる。
【0221】
(13)上記(12)記載の半導体集積回路において、前記位相比較の開始時に、前記基準クロック信号に同期して開始信号を活性化する開始信号発生器を備え、前記各分周器は、前記開始信号の活性化を受けて動作を開始し、所定のクロック数後に、それぞれ分周された前記基準クロック信号および前記内部クロック信号の出力を開始することを特徴とする半導体集積回路。
【0222】
この半導体集積回路では、位相比較の開始時に、基準クロック信号に同期して開始信号を活性化する開始信号発生器を備えている。各分周器は、開始信号の活性化を受けて動作を開始し、所定のクロック数後に、それぞれ分周された基準クロック信号および内部クロック信号の出力を開始する。このため、基準クロック信号が特定の周波数の場合に、位相比較回路に供給される基準クロック信号と内部クロック信号との位相のずれの最大値を小さくすることができる。この結果、粗調整における位相比較の回数を低減することができる。遅延回路の遅延段の段数を低減することができる。
【0223】
(14)上記(13)記載の半導体集積回路において、前記所定のクロック数は、基準クロック信号の周波数に応じて設定可能であることを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、開始信号の活性化を受けてから分周された基準クロック信号および内部クロック信号の出力を開始するまでのクロック数を、基準クロック信号の周波数に応じて設定することで、位相調整に必要な位相比較の回数を低減することができる。
【0224】
(15)上記(13)記載の半導体集積回路において、前記所定のクロック数を設定するモードレジスタを備えたことを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、ウエイトクロック数の設定を行うモードレジスタを備えた。このため、電源の立ち上げ時等にモードレジスタを変更することで、基準クロック信号の周波数に応じたウエイトクロック数の設定を容易に行うことができる。
【0225】
(16)上記(13)記載の半導体集積回路において、前記所定のクロック数を設定するヒューズを備えたことを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、所定のクロック数の設定を行うヒューズを備えた。このため、製造工程において、製品仕様(周波数)に応じてヒューズを溶断することで、所定のクロック数の設定を簡易かつ確実に行うことができる。
【0226】
(17)上記(13)記載の半導体集積回路において、前記所定のクロック数を設定する制御端子を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
この半導体集積回路では、所定のクロック数の設定を行う制御端子を備えた。このため、これ等制御端子を試験端子として使用して、製品の評価を行うことができる。これ等制御端子を電源線VDDまたは接地線VSSに接続することで、所定のクロック数に設定することができる。これ等制御端子を外部端子にすることで、半導体集積回路が搭載されるシステムのクロック周波数に応じて、基板上で所定のクロック数の設定を行うことができる。
【0227】
【発明の効果】
請求項1の半導体集積回路では、内部クロック信号と基準クロック信号との位相比較を常に正しく行うことができ、基準クロック信号の周波数によらず両信号の位相を必ず一致させることができる。
遅延段の遅延時間を所定値に固定することで余分な素子を不要にし、レイアウトサイズを小さくすることができる。この結果、チップサイズを小さくすることができる。
【0228】
補間回路を使用して内部クロック信号の位相の微調整を行ったので、微調整の最小単位を小さくすることができる。すなわち、高い周波数の基準クロック信号が供給される半導体集積回路においても確実に位相調整を行うことができる。
請求項2の半導体集積回路では、内部クロック信号の位相調整を粗調整と微調整とに分けて行うことで、内部クロック信号と基準クロック信号との位相を、少ない位相比較回数で早く一致させることができる。
【0229】
請求項3の半導体集積回路では、位相調整時に、2進カウンタのカウンタ値をリセットまたはセットする必要がないので、2進カウンタの制御を簡単かつ円滑に行うことができる。この結果、制御回路の動作のタイミング余裕を増大することができる。この結果、内部クロック信号にジッタが発生することを防止できる。
請求項4の半導体集積回路では、位相の粗調整における位相比較の回数を低減することができる。
請求項5の半導体集積回路では、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1ないし請求項5に記載の発明の基本原理を示すブロック図である。
【図2】本発明の半導体集積回路の第1の実施形態におけるクロック制御部を示すブロック図である。
【図3】図1の遅延クロック生成部を示すブロック図である。
【図4】図3の遅延段を示す回路図である。
【図5】図3の第1シフトレジスタを示す回路図である。
【図6】図3の第2シフトレジスタを示す回路図である。
【図7】図3の第1スイッチ回路を示す回路図である。
【図8】図3の第2スイッチ回路を示す回路図である。
【図9】図3の遅延段活性化回路を示す回路図である。
【図10】図2の補間回路およびバッファを示す回路図である。
【図11】補間回路の入力波形と出力波形とを示すタイミング図である。
【図12】図2の位相比較部を示すブロック図である。
【図13】図10の第1分周回路および第2分周回路を示すブロック図である。
【図14】図13の分周器を示す回路図である。
【図15】図13の分周器の基本的な動作を示すタイミング図である。
【図16】図13の分周器の基本的な動作を示すタイミング図である。
【図17】図10の位相比較回路を示す回路図である。
【図18】図1のラフ/ファイン制御部を示す回路図である。
【図19】図18の組み合わせ回路の動作を示す制御状態図である。
【図20】図1のラフ制御回路を示すブロック図である。
【図21】図20のラフコントロールを示す回路図である。
【図22】図21の組み合わせ回路の動作を示す制御状態図である。
【図23】図20のラフコントロールの動作の概要を示すタイミング図である。
【図24】図20のラフシフトラッチを示す回路図である。
【図25】図20のシフト方向ラッチを示す回路図である。
【図26】図20のレジスタ選択スイッチを示す回路図である。
【図27】図1のファイン制御部を示すブロック図である。
【図28】図27のファインコントロールを示す回路図である。
【図29】図27のファインコントロールの動作を示す制御状態図である。
【図30】第1の実施形態における位相調整の制御を示すフローチャートである。
【図31】第1の実施形態における位相調整の初期設定およびラフ初期調整の制御を示すフローチャートである。
【図32】第1の実施形態におけるファイン初期調整の制御を示すフローチャートである。
【図33】第1の実施形態におけるファイン初期調整の制御を示すフローチャートである。
【図34】第1の実施形態におけるラフ/ファイン調整の制御を示すフローチャートである。
【図35】第1の実施形態におけるラフ/ファイン調整の制御を示すフローチャートである。
【図36】図1の開始信号発生器の動作を示すタイミング図である。
【図37】図12の位相比較部での各クロック信号の状態を示すタイミング図である。
【図38】第1の実施形態のラフ初期調整時における内部クロック信号ACLK、BCLKの切り替え制御の概要を示す説明図である。
【図39】第1の実施形態のラフ初期調整時における2進カウンタの初期値による内部クロック信号CLKIの変化を示す説明図である。
【図40】第1の実施形態のファイン初期調整の概要を示す説明図である。
【図41】本発明の半導体集積回路の第2の実施形態におけるクロック制御部を示すブロック図である。
【図42】図41の位相比較部を示すブロック図である。
【図43】図42のファイン位相比較回路を示す回路図である。
【図44】図42のラフ位相比較回路を示す回路図である。
【図45】第2の実施形態におけるラフ位相比較回路の動作を示すタイミング図である。
【図46】図41のラフ/ファイン制御部を示す回路図である。
【図47】図41のラフ制御部を示す回路図である。
【図48】図47のラフコントロールを示す回路図である。
【図49】図48の組み合わせ回路の動作を示す制御状態図である。
【図50】第2の実施形態における位相調整の制御を示すフローチャートである。
【図51】本発明の半導体集積回路の第3の実施形態における第1分周回路を示すブロック図である。
【図52】第3の実施形態における位相調整開始時の第1、第2分周器の動作を示すタイミング図である。
【図53】第1、第2シフトレジスタを1つにまとめた例を示す回路図である。
【図54】遅延段の別の例を示す回路図である。
【図55】遅延段の別の例を示す回路図である。
【図56】遅延段の別の例を示す回路図である。
【図57】補間回路の別の例を示す回路図である。
【図58】補間回路の別の例を示す回路図である。
【図59】第1、第2スイッチ回路の別の例を示す回路図である。
【図60】遅延段の別の例を示す回路図である。
【図61】本発明をSDRAMに適用した例を示すブロック図である。
【図62】図61の遅延クロック生成部を示すブロック図である。
【図63】従来の半導体集積回路を示すブロック図である。
【図64】従来のクロック信号の位相調整の制御を示すフローチャートである。
【図65】図64における位相調整時の主要な信号を示すタイミング図である。
【符号の説明】
30 クロック制御部
32 開始信号発生器
34a、34b クロックバッファ
36 遅延クロック生成部
38、40 補間回路
42、44 バッファ
46 位相比較部
48 ラフ/ファイン制御部
50 ラフ制御部
52 ファイン制御部
54 遅延回路
56 遅延段活性化回路
58 第1スイッチ回路
60 第1シフトレジスタ
62 第2スイッチ回路
64 第2シフトレジスタ
82 第1分周回路
84 第2分周回路
86 ダミー出力バッファ
88 ダミー入力バッファ
90 位相比較回路
92 分周器
118 ラフコントロール
120 ラフシフトラッチ
122 シフト方向ラッチ
124 レジスタ選択スイッチ
134 ファインコントロール
136 2進カウンタ
138 最大最小検出器
140 クロック制御部
141 位相比較部
142 ラフ/ファイン制御部
144 ラフ制御部
148 ファイン位相比較回路
150 ラフ位相比較回路
152 ラフコントロール
156 第1分周回路
156a、156b、156c スイッチ
A、B、C、D 制御信号
A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2 制御信号
ABCLK、/ABCLK 内部クロック信号
ACLK、/ACLK、BCLK、/BCLK 内部クロック信号
CNT3、CNT2、CNT1、CNT0 カウンタ信号
CLK、/CLK クロック信号
CLK-K、/CLK-K 内部クロック信号
COMP 比較結果信号
D01、D02、D03、D04 遅延段
D11、D12、D13 遅延段
DICLK 内部クロック信号
FCOMP ファイン比較結果信号
FEN ファインイネーブル信号
MAX 最大信号
MIN 最小信号
RCOMP ラフ比較結果信号
REFCLK 参照クロック信号
REN ラフイネーブル信号
/RESET リセット信号
RLON ラフロックオン信号
RSD ラフシフト方向信号
RSO ラフシフト順番信号
STT 開始信号
TIM タイミング信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock synchronous semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit equipped with a DLL (Delay Locked Loop) circuit that synchronizes an internal clock signal used in an internal circuit with an external clock signal.
[0002]
[Prior art]
As a clock synchronous semiconductor integrated circuit, SDRAM (Synchronous DRAM), DDR-SDRAM (Double Data Rate-Synchronous DRAM), and the like are known. In this type of semiconductor integrated circuit, an internal circuit is operated in synchronization with a clock signal supplied from the outside to input / output data. Generally, a semiconductor integrated circuit includes a plurality of data output terminals. Each output data output from these output terminals has a skew due to the wiring length of the signal lines depending on the circuit layout on the chip. The skew increases relatively as the clock frequency increases. Recently, SDRAMs and DDR-SDRAMs whose operating frequency exceeds 100 MHz have been developed, and the above skew cannot be ignored.
[0003]
In order to reduce such a skew, a semiconductor integrated circuit equipped with a DLL circuit has been developed. The DLL circuit is a circuit that adjusts a predetermined phase of an internal clock signal used in an internal circuit with respect to an external reference clock signal. For example, a basic configuration is disclosed in JP-A-10-112182. Yes.
Further, a DLL circuit including a rough delay circuit having a coarse delay time adjustment unit and a fine delay circuit having a fine delay time adjustment unit has been proposed. In this type of DLL circuit, the accuracy of phase adjustment can be improved, and at the same time, fluctuation (jitter) of the internal clock signal can be reduced.
[0004]
FIG. 63 shows an example of a semiconductor integrated circuit equipped with the DLL circuit proposed by the present applicant. Note that the circuit shown in FIG. 63 is not yet known.
This semiconductor integrated circuit includes an input buffer 1 that outputs an externally taken clock signal CLK as an internal clock signal ICLK, a delayed clock generator 2 that generates an internal clock signal ICLK2 that is delayed from the internal clock signal ICLK for a predetermined time, and a memory The output buffer 3 that outputs the data signal DATA read from the cell or the like as the output data signal DOUT in synchronization with the internal clock signal ICLK2 and the delay clock generator 2 are controlled, and the phase of the internal clock signal ICLK2 is changed to the phase of the clock signal CLK. And a start signal generator 5 that generates a start signal START that synchronizes the operations of the delay clock generation unit 2 and the phase control unit 4.
[0005]
The delay clock generation unit 2 includes a rough variable delay circuit 6 and a fine variable delay circuit 7.
The rough variable delay circuit 6 is configured by cascading a plurality of delay stages (not shown) having a long delay time, and roughly adjusting the delay time according to the number of delay stages connected. Under the control of the rough delay control circuit 13, the rough variable delay circuit 6 increases (shifts up) or decreases (shifts down) the number of delay stages connected.
[0006]
The fine variable delay circuit 7 is configured by cascading a plurality of delay stages (not shown) having a short delay time, and is a circuit for finely adjusting the delay time according to the number of connections of these delay stages. . Under the control of the fine delay control circuit 15, the fine variable delay circuit 7 increases (shifts up) or decreases (shifts down) the number of delay stages connected. The maximum delay time of the fine variable delay circuit 7 is slightly larger than the delay time of one delay stage of the rough variable delay circuit 6.
[0007]
The phase controller 4 includes frequency dividers 8 and 9, a dummy output buffer 10 equivalent to the output buffer 3, a dummy input buffer 11 equivalent to the input buffer 1, a rough phase comparator 12, and a rough delay control circuit 13. A fine phase comparator 14, a fine delay control circuit 15, a stage number setting circuit 16, a stage number detection circuit 17, and a DLL control circuit 18.
[0008]
The frequency divider 8 divides the frequency of the internal clock signal ICLK to generate the internal clock signal / CLK1, and outputs it to the rough phase comparator 12 and the fine phase comparator 14. Here, “/” of the clock signal / CLK1 indicates that the logic is inverted with respect to the clock signal CLK.
The frequency divider 9 divides the frequency of the internal clock signal ICLK2 to generate the internal clock signal ICLK3 and outputs it to the dummy output buffer 10. The frequency dividing ratio of the frequency dividers 8 and 9 is, for example, ¼. By dividing the clock signals ICLK and ICLK2, phase comparison at high frequency is facilitated and power consumption is reduced.
[0009]
The signal output from the dummy output buffer 10 is supplied to the dummy input buffer 11 and output to the rough phase comparator 12 and the fine phase comparator 14 as the internal clock signal DICLK.
The stage number setting circuit 16 has a delay circuit equivalent to one of the delay stages of the rough delay control circuit 6 and a delay circuit equivalent to the fine variable delay circuit 7. The stage number setting circuit 16 always monitors how many stages of the delay stage of the fine variable delay circuit 7 corresponds to the delay time of one stage of the rough variable delay circuit 6, and uses the stage number as a maximum stage number signal J2 for fine delay. This is output to the control circuit 15 and the stage number detection circuit 17. The maximum stage number signal J2 varies depending on the operating voltage of the semiconductor integrated circuit and the ambient temperature.
[0010]
The stage number detection circuit 17 receives the stage number signal J1 and the maximum stage number signal J2 that are the number of stages used by the fine variable delay circuit 7, and when the stage number signal J1 becomes the maximum stage number signal J2, and the stage number signal J1 is the minimum value. Each has a function of outputting an overflow signal OF and an underflow signal UF.
The DLL control circuit 18 receives the phase matching signal SJTR from the rough phase comparator 12, receives the overflow signal OF and the underflow signal UF from the stage number detection circuit 17, and outputs the selection signals S1, S2, the increase signal UP, and the decrease signal DOWN. is doing. The DLL control circuit 18 activates the selection signal S1 when the phase match signal JSTR is inactivated, deactivates the selection signal S2, and deactivates the selection signal S1 when the phase match signal JSTR is activated. Has a function to activate S2. Further, the DLL control circuit 18 outputs a shift-up signal UP to the rough phase comparator 12 when receiving the overflow signal OF and operates underflow signal UF when the fine phase comparator 14 is in operation. , And has a function of outputting a downshift signal DOWN to the rough phase comparator 12.
[0011]
The rough phase comparator 12 is a circuit that receives the activation of the selection signal S1, compares the phases of the internal clock signal / CLK1 and the internal clock signal DICLK, and outputs the comparison result to the rough delay control circuit 13. The rough phase comparator 12 has a function of activating the phase matching signal SJTR when the phases of the internal clock signal DICLK and the internal clock signal / CLK1 match, and the rough variable delay circuit 6 when receiving the upshift signal UP. , A function to shift down the rough variable delay circuit 6 when receiving the downshift signal DOWN, and a reset signal MIN and a set signal MAX when the rough variable delay circuit 6 is shifted up and down, respectively. And a function of outputting.
[0012]
The rough delay control circuit 13 has a function of adjusting the delay time by shifting up and down the rough variable delay circuit 6 based on the comparison result of the rough phase comparator 12. That is, when the phase of the internal clock signal DICLK is advanced with respect to the phase of the internal clock signal / CLK1, the rough delay control circuit 13 increases the number of delay stages connected by 1 to increase the phase of the internal clock signal DICLK. Is delayed with respect to the phase of the internal clock signal / CLK1, the number of delay stages connected is reduced by one.
[0013]
The fine phase comparator 14 is a circuit that receives the activation of the control signal S2, compares the phases of the internal clock signal DICLK and the internal clock signal / CLK1, and outputs the comparison result to the fine delay control circuit 15.
The fine delay control circuit 15 has a function of shifting the fine variable delay circuit 7 up and down and adjusting the delay time based on the comparison result in the fine phase comparator 14. That is, when the phase of the internal clock signal DICLK is advanced with respect to the phase of the internal clock signal / CLK1, the fine delay control circuit 15 increases the number of delay stage connections by one, and the phase of the internal clock signal DICLK. Is delayed with respect to the phase of the internal clock signal / CLK1, the number of delay stages connected is reduced by one. The fine delay control circuit 15 has a function of minimizing the number of delay stages connected to the fine variable delay circuit 7 when receiving the reset signal MIN, and the fine variable delay circuit 7 when receiving the set signal MAX. The number of delay stages connected to the maximum stage number signal J2 and the function of outputting the current number of delay stages of the fine variable delay circuit 7 as the stage number signal J1 are provided.
[0014]
The start signal generator 5 receives the internal clock signal ICLK and outputs a start signal STT. This circuit activates the start signal STT in synchronization with the falling edge of the internal clock signal ICLK when the reset signal / RESET is released. The delay clock generator 2 and the frequency dividers 8 and 9 start to operate in response to activation of the start signal STT.
FIG. 64 is a flowchart showing control of phase adjustment performed by each circuit. The phase adjustment control is started by releasing the reset signal / RESET.
[0015]
First, in step S1, initialization is performed. The stage number setting circuit 16 shown in FIG. 63 obtains how many stages of the fine variable delay circuit 7 the delay time of one delay stage of the rough variable delay circuit 6 corresponds to, and outputs it as the maximum stage number signal J2. . Further, the phase control unit 4 is initialized, and the number of connections of the delay stages of the rough variable delay circuit 6 and the fine variable delay circuit 7 is set to an initial value. The DLL control circuit activates the selection signal S1 and deactivates the selection signal S2.
[0016]
Next, initial adjustment of the rough variable delay circuit 6 is performed in steps S2 to S5.
In step S2, the phase control unit 4 sets the frequency division ratio of the frequency dividers 8 and 9 to 1/4. The frequency divider 8 receives the internal clock signal ICLK and outputs the divided internal clock signal / CLK1. The frequency divider 9 receives the internal clock signal ICLK2 and outputs the divided internal clock signal ICLK3.
[0017]
In step S3, the rough phase comparator 12 compares the phases of the internal clock signal / CLK1 and the internal clock signal DICLK, and outputs the comparison result to the rough delay control circuit 13. At this time, the fine phase comparator 14 is deactivated in response to the deactivation of the selection signal S2.
In step S4, the rough phase comparator 12 activates the phase matching signal SJTR when the phases of the two signals compared by the rough phase comparator 12 match. The DLL control circuit 18 receives the phase match signal SJTR, deactivates the selection signal S1, and activates the selection signal S2. Thereafter, the control proceeds to step S6. If the phases of the two signals compared by the rough phase comparator 12 do not match, the control moves to step S5.
[0018]
In step S5, the rough delay control circuit 13 shifts up or down the rough variable delay circuit 6 according to the comparison result of the rough phase comparator 12, and adjusts the delay time. Thereafter, the control again proceeds to step S3.
Next, in steps S6 to S15, phase adjustment using the rough variable delay circuit 6 and the fine variable delay circuit 7 is performed.
[0019]
First, in step S 6, the fine phase comparator 14 compares the phases of the internal clock signal / CLK 1 and the internal clock signal DICLK and outputs the comparison result to the fine delay control circuit 15. At this time, the rough variable delay circuit 6 is deactivated in response to the deactivation of the selection signal S1.
[0020]
In step S7, when the phases of the two signals compared by the fine phase comparator 14 coincide with each other, the control shifts again to step S6. When the phase of internal clock signal DICLK is ahead of the phase of internal clock signal / CLK1, control proceeds to step S8. When the phase of internal clock signal DICLK is delayed from the phase of internal clock signal / CLK1, control proceeds to step S12.
[0021]
In step S8, the stage number detection circuit 17 compares the stage number signal J1 with the maximum stage number signal J2. When the stage number signal J1 is equal to the maximum stage number signal J2, it is determined that the carry processing is necessary, and the control shifts to step S10. When the stage number signal J1 is smaller than the maximum stage number signal J2, it is determined that the carry-up process is unnecessary, and the control shifts to step S9.
[0022]
In step S9, the fine delay control circuit 15 shifts up the fine variable delay circuit 7 by one stage and delays the phase of the internal clock signal ICLK2.
In step S10, the stage number detection circuit 17 outputs an overflow signal OF. The DLL control circuit 18 receives the overflow signal OF and outputs the upshift signal UP. The rough phase comparator 12 receives the upshift signal UP, shifts up the rough variable delay circuit 6 by one stage, and outputs a reset signal MIN.
[0023]
In step S11, the fine delay control circuit 15 receives the reset signal MIN and sets the number of connections of the delay stages of the fine variable delay circuit 7 to the minimum.
After executing Steps S9 and S11, the control returns to Step S6 again.
On the other hand, in step S12, the stage number detection circuit 17 checks whether or not the stage number signal J1 is the minimum value. When the stage number signal J1 is the minimum value, it is determined that the carry-down process is necessary, and the control shifts to step S14. If the stage number signal J1 is not the minimum value, it is determined that the carry-down process is unnecessary, and the control shifts to step S13.
[0024]
In step S13, the fine delay control circuit 15 shifts down the fine variable delay circuit 7 by one stage and advances the phase of the internal clock signal ICLK2.
In step S14, the stage number detection circuit 17 outputs an underflow signal UF. The DLL control circuit 18 receives the underflow signal UF and outputs a downshift signal DOWN. The rough phase comparator 12 receives the downshift signal DOWN, shifts down the rough variable delay circuit 6 by one stage, and outputs a set signal MAX.
[0025]
In step S15, the fine delay control circuit 15 receives the set signal MAX and sets the number of delay stage connections of the fine variable delay circuit 7 to the maximum.
After executing Steps S13 and S15, the control returns to Step S6 again.
Then, the phase adjustment is repeatedly performed for each delay time of the delay stage of the fine variable delay circuit 7. That is, the phase control unit 4 performs rough phase adjustment by the rough delay control circuit 13 and then performs fine phase adjustment by the fine delay control circuit 15. Then, the phase of the internal clock signal DICLK is matched with the phase of the internal clock signal / CLK1.
[0026]
FIG. 65 shows the timing of main signals at the time of phase adjustment. FIG. 65 shows a state in which phase adjustment is performed and the phases of the internal clock signal / CLK1 and the internal clock signal DICLK match.
The start signal STT is activated in synchronization with the fall of the internal clock signal ICLK after the reset signal / RESET is released and becomes L level (FIG. 65 (a)). The internal clock signal ICLK is output delayed by the delay time T1 of the input buffer 1 shown in FIG. 51 from the rising edge of the clock signal CLK (FIG. 65 (b)). The internal clock signal ICLK is divided by a quarter by the frequency divider 8 and output as an internal clock signal / CLK1 delayed by a delay time T2 of the frequency divider 8 (FIG. 65 (c)). The internal clock signal ICLK2 is output with a delay of the delay time T3 of the delay clock generator 2 from the rising edge of the internal clock signal ICLK (FIG. 65 (d)). The internal clock signal ICLK2 is divided by a quarter by the frequency divider 9, and is output as the internal clock signal ICLK3 delayed by the delay time T2 of the frequency divider 9 (FIG. 65 (e)). The delay times T2 of the frequency dividers 8 and 9 are the same. For this reason, the delay of the internal clock signal ICLK3 with respect to the internal clock signal / CLK1 becomes equal to the delay time T3 of the delay clock generation unit 2 (FIG. 65 (f)). The internal clock signal ICLK3 is output as the internal clock signal DICLK after a delay time T4 between the dummy output buffer 10 and the dummy input buffer 11 (FIG. 65 (g)). The delay time T4 is equal to the sum of the delay times of the input buffer 1 and the output buffer 3.
[0027]
Therefore, in a state where the phases of the internal clock signal / CLK1 and the internal clock signal DICLK coincide with each other, the half cycle of the internal clock signal / CLK1 (= two cycles of the clock signal CLK) is equal to the delay time T3 of the delay clock generator 2. This is the same as the sum of the delay time T4 of the input buffer 1 and the output buffer 3 (FIG. 65 (h)). The total time T3 + T4 is the same as the time when the output data signal DOUT is output after the clock signal CLK is supplied. As a result, the phase of the output data signal DOUT output from the output buffer 3 matches the phase of the clock signal CLK (FIG. 65 (i)).
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the DLL control circuit 18 determines “with carry” and “with carry” in steps S8 and S12 of the flowchart shown in FIG. 64, the phase control unit 4 performs steps S10, S11 and Steps S14 and S15 are executed. At this time, for example, if the internal clock signal ICLK changes during the processing of steps S10 and S11, the delay stage may not be controlled correctly, and the timing of the internal clock signal ICLK2 may be greatly shifted. For this reason, the processes in steps S10 and S11 and the processes in steps S14 and S15 must be performed continuously while the internal clock signal ICLK is at a high level or at a low level. In other words, at the time of carry-up and carry-down, the shift operation of the rough variable delay circuit 6 and the set / reset operation of the fine variable delay circuit 7 are continued while the internal clock signal ICLK is at a high level or at a low level. It is necessary to do it.
[0029]
However, as the frequency of the clock signal CLK increases, the timing margin necessary for such control decreases. In particular, control is becoming difficult in a semiconductor integrated circuit in which the frequency of the clock signal CLK exceeds 100 MHz.
[0030]
In the above-described semiconductor integrated circuit, the stage number setting circuit 16 determines how many stages of the fine variable delay circuit 7 the delay time of one stage of the rough variable delay circuit 6 corresponds to. Since the stage number setting circuit 16 is composed of a circuit equivalent to the delay stage of the rough variable delay circuit 6, it has an error with respect to the delay time of one stage of the actual delay variable delay circuit 6. . Due to this error, jitter may occur in the internal clock signal ICLK2.
[0031]
Further, in the above-described semiconductor integrated circuit, the rough phase comparator 12 and the fine phase comparator 14 compare the clock signals divided by the frequency dividers 8 and 9. However, when a low-frequency clock signal is supplied to the semiconductor integrated circuit, a large number of delay stages of the rough variable delay circuit 6 are required, which increases the circuit scale. When the frequency dividing ratio of the frequency dividers 8 and 9 is lowered to reduce the number of delay stages, the operation of the rough phase comparator 12 and the fine phase comparator 14 is performed when the clock signal CLK having a high frequency is supplied. It becomes unstable. In addition, the frequency of phase comparison increases and power consumption increases.
[0032]
On the other hand, a delay circuit in which a plurality of delay stages having variable delay times are connected in cascade (4 stages (or 8 stages)) and two adjacent clock signals among the clock signals output from each delay stage are received, and an internal clock signal is received. An interpolating circuit that generates a phase comparison circuit, a phase comparison circuit that compares the phase of the internal clock signal with the phase of the external clock signal, and a control circuit that controls the delay circuit and the interpolation circuit based on the comparison result of the phase comparison circuit A phase adjustment circuit is proposed.
[0033]
In this phase adjustment circuit, each delay circuit adjusts the delay time of each delay stage according to the frequency of the external clock signal, and outputs a clock signal whose phase is shifted by 90 degrees (or 45 degrees). The interpolation circuit receives two adjacent clock signals and generates a clock signal having a phase between the clock signals. Then, the phase comparison circuit and the control circuit control the delay circuit and the interpolation circuit so that the phase of the internal clock signal matches the phase of the external clock signal.
[0034]
However, this type of phase adjustment circuit has a problem that the phase can be adjusted only for one period of the external clock signal. In particular, when a high-frequency external clock signal is supplied to the semiconductor integrated circuit, the phase adjustment range becomes narrow. In addition, the delay stage is provided with extra elements such as a CR time constant circuit so that the delay time can be adjusted, and the layout size is large.
[0035]
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can always perform phase comparison correctly without depending on the frequency of a clock signal.
Another object of the present invention is to prevent the occurrence of jitter in the internal clock signal during phase adjustment.
Another object of the present invention is to reduce the number of phase comparisons and reduce the time required for phase comparison.
[0036]
Another object of the present invention is to reduce the layout size of the delay stage by using a delay stage having a fixed delay time.
Another object of the present invention is to reduce power consumption of a circuit necessary for phase comparison.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a block diagram showing the basic principle of a semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 5.
[0038]
In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the reference clock signal supplied to the delay circuit 21 is sequentially transmitted to the cascaded delay stages 21a and 21b having a predetermined delay time. A delayed clock signal is output from each of the delay stages 21a and 21b. The delayed clock signal is not fed back to the preceding delay stage. The switch circuit 22 selects one of the clock signals output from the odd-numbered delay stage 21a in the delay circuit 21 as the first clock signal. The switch circuit 22 selects one of the clock signals output from the even-numbered delay stage 21b adjacent to the delay stage 21a that outputs the first clock signal as the second clock signal. The interpolation circuit 24 generates an internal clock signal having a phase having a transition edge between the transition edge of the first clock signal and the transition edge of the second clock signal in accordance with the ratio information supplied from the control circuit 25. The phase comparison circuit 26 compares the phases of the reference clock signal and the internal clock signal. The control circuit 25 controls the switch circuit 22 based on the comparison result of the phase comparison circuit 26, and switches the delay stage 21a (or 21b) selected by the switch circuit 22.
[0039]
For example, the phase of the first clock signal is advanced from the phase of the second clock signal, and the phase comparison circuit 26 indicates that the phase of the internal clock signal is advanced relative to the phase of the reference clock signal. When shown, the control circuit 25 controls the switch circuit 22 so that the clock signal output from the delay stage 21a (odd-numbered stage) on the downstream side from the present is output as the first clock signal. Similarly, the phase of the first clock signal is ahead of the phase of the second clock signal, and as a result of comparison by the phase comparison circuit 26, the phase of the internal clock signal is delayed from the phase of the reference clock signal. , The control circuit 25 controls the switch circuit 22 so that the clock signal output from the delay stage 21b (even-numbered stage) on the preceding stage from the present is output as the second clock signal. Further, it is confirmed that the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal, and that the phase of the internal clock signal is advanced relative to the phase of the reference clock signal as a result of the comparison by the phase comparison circuit 26. When shown, the control circuit 25 controls the switch circuit 22 so that the clock signal output from the delay stage 21b (even-numbered stage) on the rear stage side from the present is output as the second clock signal. Similarly, the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal, and the phase comparison circuit 26 compares the phase of the internal clock signal with respect to the phase of the reference clock signal. , The control circuit 25 controls the switch circuit 22 so that the clock signal output from the delay stage 21a (odd-numbered stage) on the upstream side from the present is output as the first clock signal.
[0040]
Further, the control circuit 25 gives ratio information to the interpolation circuit 24 based on the comparison result of the phase comparison circuit 26 so that the phase of the internal clock signal matches the phase of the reference clock signal, and the phase of the internal clock signal. Make fine adjustments.
Note that the control circuit 25 may perform control of the switch circuit 22 and control of the interpolation circuit 24 separately or simultaneously. Control by the control circuit 25 is performed until the phase of the internal clock signal matches the phase of the reference clock signal.
[0041]
In this semiconductor integrated circuit, the number of connections of the delay stages 21a and 21b is determined according to the maximum value (determined at the time of design) of the phase shift between the reference clock signal and the internal clock signal. For this reason, the phase comparison between the internal clock signal and the reference clock signal can always be performed correctly, and the phases of both signals can always be matched.
Since the delay circuit 21 is configured by cascading delay stages 21a and 21b whose delay times are fixed to a predetermined value, there is no need to add an extra element for adjusting the delay time to the delay stage. The layout size of the delay stage can be reduced. As a result, the chip size can be reduced.
[0042]
Since the phase of the internal clock signal is finely adjusted using the interpolation circuit 24, the minimum unit of fine adjustment can be reduced. That is, phase adjustment is reliably performed even in a semiconductor integrated circuit to which a high-frequency reference clock signal is supplied.
According to another aspect of the semiconductor integrated circuit of the present invention, the control circuit 25 controls the switch circuit 22 at the start of the phase comparison, and roughly adjusts the phase of the internal clock signal according to the comparison result of the phase comparison circuit 26. The control circuit 25 gives ratio information to the interpolation circuit 24 according to the comparison result of the phase comparison circuit 26 after the phase difference between the internal clock signal and the reference clock signal becomes equal to or less than the delay time of the delay stages 21a and 21b. Fine-tune the phase of the internal clock signal. By performing the phase adjustment of the internal clock signal separately for the coarse adjustment and the fine adjustment, the phases of the internal clock signal and the reference clock signal can be quickly matched with a small number of phase comparisons.
[0043]
According to another aspect of the semiconductor integrated circuit of the present invention, the control circuit 25 outputs the count value of the binary counter 27 as the ratio information. When the binary counter 27 increases, the interpolation circuit 24 changes the phase of the internal clock signal from the first clock signal side to the second clock signal side. The phase of the internal clock signal is delayed as the binary counter 27 increases when the phase of the first clock signal is ahead of the phase of the second clock signal. The phase of the internal clock signal advances as the binary counter 27 increases when the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal. Further, the interpolation circuit 24 changes the phase of the internal clock signal from the second clock signal side to the first clock signal side when the binary counter 27 is decreased. The phase of the internal clock signal advances with the decrease of the binary counter 27 when the phase of the first clock signal is ahead of the phase of the second clock signal. The phase of the internal clock signal is delayed as the binary counter 27 decreases when the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal. For this reason, for example, when the counter value of the binary counter 27 is at the maximum value, the counter value may be decreased both when the phase of the internal clock signal is advanced and when it is delayed, and the counter value is reset to the minimum value. There is no need. Therefore, the binary counter 27 can be controlled easily and smoothly. As a result, the timing margin for the operation of the control circuit 25 can be increased. As a result, it is possible to prevent jitter from occurring in the internal clock signal.
[0044]
According to another aspect of the semiconductor integrated circuit of the present invention, after the phase difference between the internal clock signal and the reference clock signal becomes equal to or less than the delay time of the delay stages 21a and 21b by rough adjustment, the control circuit 25 further The operation of increasing or decreasing the value of the upper 2 bits is sequentially performed toward the lower side of the binary counter 27 to roughly adjust the phase of the internal clock signal. For this reason, the number of phase comparisons in coarse adjustment can be reduced.
[0045]
In the semiconductor integrated circuit according to the fifth aspect, since the control circuit 25 deactivates at least one of the delay stages 25a and 25b on the rear stage side that is not used, the power consumption can be reduced.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment corresponds to claims 1 to 5.
This semiconductor integrated circuit is formed as a DDR-SDRAM, for example, on a silicon substrate using a CMOS process technology. The DDR-SDRAM has a memory core part and a peripheral circuit part, like a general semiconductor memory. In the memory core portion, a memory cell array having a plurality of memory cells, a sense amplifier, and the like are formed. The DDR-SDRAM has a function of outputting a data signal read from a memory cell in synchronization with a rising edge of a complementary clock signal supplied from the outside.
[0047]
FIG. 2 shows the clock control unit 30 in the DDR-SDRAM.
The clock control unit 30 includes a start signal generator 32, clock buffers 34a and 34b, a delay clock generation unit 36, interpolation circuits 38 and 40, buffers 42 and 44, a phase comparison unit 46, a rough / fine control unit 48, and a rough control unit. 50 and a fine control unit 52.
[0048]
The start signal generator 32 receives the deactivation of the reset signal / RESET generated in the chip when the power is turned on or when the self-refresh mode is released, and sets the start signal STT to the H level at a predetermined timing. Circuit.
The clock buffers 34a and 34b are configured by a current mirror type differential amplifier circuit. The clock buffers 34a and 34b receive the clock signals CLK and / CLK and output internal clock signals CLK-K and / CLK-K, respectively. The clock signals CLK and / CLK correspond to the reference clock signal. The notation “/” of the clock signal / CLK indicates that the logic is opposite to that of the clock signal CLK.
[0049]
The delay clock generation unit 36 includes internal clock signals CLK-K, / CLK-K, control signals A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2 (hereinafter abbreviated as control signals A1-D1, A2-D2). In some cases, the internal clock signals ACLK, / ACLK, BCLK, and / BCLK are output in response to the start signal STT. The internal clock signals ACLK and / ACLK correspond to the first clock signal, and the internal clock signals BCLK and / BCLK correspond to the second clock signal.
[0050]
The interpolation circuit 38 receives the internal clock signals ACLK and BCLK and the counter signals CNT3, CNT2, CNT1, and CNT0 (hereinafter sometimes abbreviated as counter signals CNT3-CNT0) and has a phase between the internal clock signals ACLK and BCLK. The internal clock signal ABCLK is output. Interpolation circuit 40 receives internal clock signals / ACLK, / BCLK and counter signals CNT3-CNT0, and outputs internal clock signal / ABCLK having a phase between internal clock signals / ACLK and / BCLK. The interpolation circuit is generally also called an interpolator.
[0051]
The buffers 42 and 44 are circuits that adjust the signal waveforms of the internal clock signals ABCLK and / ABCLK output from the interpolation circuits 38 and 40, respectively, and output them as the internal clock signals CLKI and / CLKI. Internal clock signals CLKI and / CLKI are supplied to an output buffer (not shown) and used for output control of data signals.
The phase comparator 46 receives the start signal STT and the internal clock signals CLK-K and CLKI, compares the phases of the internal clock signals CLK-K and CLKI, and outputs a comparison result signal COMP and a timing signal TIM.
[0052]
The rough / fine control unit 48 includes a comparison result signal COMP, a timing signal TIM, a maximum signal MAX, a minimum signal MIN from the fine control unit 52, a rough shift order signal RSO, a rough shift direction signal RSD, and a start signal from the rough control unit 50. In response to STT, a rough enable signal REN, a fine enable signal FEN, and a rough lock on signal RLON are output.
[0053]
The rough control unit 50 receives a rough enable signal REN, a rough lock on signal RLON, a maximum signal MAX, a minimum signal MIN, and a start signal STT, and receives a rough shift direction signal RSD, a rough shift order signal RSO, and control signals A1-D1, A2 -D2 is output.
The fine control unit 52 receives the comparison result signal COMP, the fine enable signal FEN, the rough shift order signal RSO, and the start signal STT, and outputs the maximum signal MAX, the minimum signal MIN, and the counter signals CNT3-CNT0. Hereinafter, the value of the counter signals CNT3-CNT0 may be referred to as a counter value.
[0054]
The rough / fine control unit 48, the rough control unit 50, and the fine control unit 52 correspond to a control circuit.
FIG. 3 shows details of the delay clock generator 36.
The delay clock generation unit 36 includes a delay circuit 54, a delay stage activation circuit 56, a first switch circuit 58, a first shift register 60, a second switch circuit 62, and a second shift register 64. The first switch circuit 58 and the second switch circuit 62 correspond to the switch circuit 22 shown in FIG.
[0055]
The delay circuit 54 includes a plurality of delay stages D01, D11, D02, D12, D03,. The first delay stage D01 receives the internal clock signals CLK-K and / CLK-K and the enable signal EN01, and outputs the internal clock signals CLK01 and / CLK01. The next delay stage D02 receives the internal clock signals CLK01 and / CLK01 and the enable signal EN11, and outputs the internal clock signals CLK11 and / CLK11. Similarly, each delay stage D02, D12,... Receives the internal clock signal and enable signal output from the previous stage, and outputs the delayed internal clock signal to the next stage. The delayed internal clock signal is not fed back to the preceding delay stage.
[0056]
The delay stage activation circuit 56 receives enable signals E01, E02, E03,... From the first shift register 60 and receives enable signals E11, E12,. Enable signals EN01, EN11, EN02, EN12, ... are output.
The first switch circuit 58 includes internal clock signals CLK01, / CLK01, CLK02, / CLK02, CLK03, / CLK03,... Output from the odd-numbered delay stages D01, D02, D03,. Are selected according to the selection signals P01, P02, P03,... And output as internal clock signals ACLK, / ACLK.
[0057]
The first shift register 60 receives the control signals A1-D1 and the start signal STT, and outputs enable signals E01, E02, E03,... And selection signals P01, P02, P03,.
The second switch circuit 62 selects any one of the internal clock signals CLK11, / CLK11, CLK12, / CLK12,... Output from the even-numbered delay stages D11, D12,. Are selected according to the signals P11, P12,... And output as internal clock signals BCLK, / BCLK.
[0058]
The second shift register 64 receives the control signal A2-D2 and the start signal STT, and outputs enable signals E11, E12,... And selection signals P11, P12,.
As will be described later, the first switch circuit 58 and the second switch circuit 62 select internal clock signals output from the delay stages adjacent to each other. That is, when the first switch circuit 58 selects the internal clock signals CLK02 and / CLK02 from the delay stage D02 as the internal clock signals ACLK and / ACLK, the second switch circuit 62 receives the internal clock signals from the delay stage D11. The clock signals CLK11, / CLK11 or the internal clock signals CLK12, / CLK12 from the delay stage D12 are selected as the internal clock signals BCLK, / BCLK.
[0059]
FIG. 4 shows details of each delay stage D01, D11,...
The delay stages D01, D11,... Include an inverter 48a, two-input NOR gates 48b and 48c, and CR time constant circuits 48d and 48e. The CR time constant circuits 48d and 48e include, for example, a MOS capacitor CAP1 and a diffused resistor R1 in which the source and drain of an nMOS transistor (hereinafter referred to as nMOS) are connected to the ground line VSS. The delay stages D01, D11,... Are connected to a low-voltage power line (not shown) independent of other circuits. Therefore, the power consumption of the delay stages D01, D11,... Is small, and the output waveform is gentler than when the power supply line VDD is connected. Further, the delay time of the delay stages D01, D11,... Does not fluctuate due to the influence of other circuits. The delay time of each delay stage D01, D11,... Is determined to be a predetermined time depending on the CR time constant circuits 48d and 48e. In this embodiment, the delay stages D01, D11,... Use the same diffused resistor R1 and the same MOS capacitor CAP1, and their delay times are all the same. An input signal IN and an enable signal EN01 are supplied to the input of the NOR gate 48b via the inverter 48a. The output of the NOR gate 48a is connected to the CR time constant circuit 48d. An input signal / IN and an enable signal EN are supplied to the input of the NOR gate 48c via the inverter 48a. The output of the NOR gate 48b is connected to the CR time constant circuit 48e. Output signals / OUT and OUT are output from the CR time constant circuits 48d and 48e. The delay stages D01, D11,... Are activated when the enable signals EN01, EN11,... Are at the H level, and the received clock signals are delayed by a predetermined time and output. For example, in the first delay stage D01, the internal clock signals CLK-K and / CLK-K are supplied as the input signals IN and / IN, the enable signal EN01 is supplied as the enable signal EN, and the output signals / OUT and OUT are internal. Clock signals / CLK01 and CLK01 are output.
[0060]
FIG. 5 shows a main part of the first shift register 60.
The first shift register 60 includes a plurality of control circuits 66 for controlling odd-numbered delay stages D01, D02, D03,... Of the delay circuit 54 shown in FIG. Each control circuit 66 includes a two-input NOR gate 66a, a two-input NAND gate 66b, an inverter 66c, and nMOSs 66d, 66e, 66f, and 66g. The input of the NOR gate 66a is connected to the output of the NAND gate 66b and the output of the inverter 66c included in the adjacent control circuit 66 on the preceding stage (right side in the figure). A selection signal P01 (or P02, P03,...) Is output from the output of the NOR gate 66a. The input of the NAND gate 66b is supplied with the start signal STT and the output of the inverter 66c. The output of the NAND gate 66b is connected to the input of the inverter 66c, the input of the NOR gate 66a, the drain of the nMOS 66d, and the gate of the nMOS 66g provided in the adjacent control circuit on the rear side (left side in the figure). The output of the inverter 66c is connected to the input of the NAND gate 66b, the drain of the nMOS 66f, the gate of the nMOS 66e included in the adjacent front-stage control circuit 66, and the input of the NOR gate 66a included in the adjacent rear-stage control circuit 66. Yes. The output of the inverter 66c is output as an enable signal E01 (or E02, E03,...). The nMOSs 66d and 66e are connected in series, and the source of the nMOS 66e is connected to the ground line VSS. The nMOSs 66f and 66g are connected in series, and the source of the nMOS 66g is connected to the ground line VSS. The gate of the nMOS 66e is connected to the output of the inverter 66c included in the adjacent control circuit 66 on the subsequent stage side. The output of the NAND gate 66b included in the adjacent control circuit 66 on the previous stage side is connected to the gate of the nMOS 66g.
[0061]
Control signals A1 and C1 or control signals B1 and D1 are connected to the gates of the nMOSs 66d and 66f, respectively. That is, control signals A1 and C1 and control signals B1 and D1 are alternately supplied to adjacent control circuits 66.
The operation of the first shift register 60 will be described together with a rough initial adjustment flowchart (step S6 in FIG. 31) described later.
[0062]
FIG. 6 shows a main part of the second shift register 64.
The second shift register 64 is composed of the same circuit as the first shift register 60 shown in FIG. The second shift register 64 includes a plurality of control circuits 66 for controlling even-numbered delay stages D11, D12,... Of the delay circuit 54 shown in FIG. A selection signal P11 (or P12, P13,...) Is output from the NOR gate 66a of each control circuit 66. An enable signal EN11 (or EN12, EN13,...) Is output from the inverter 66c of the control circuit 66. Control signals A 2 and C 2 or control signals B 2 and D 2 are alternately supplied to the gates of the nMOSs 66 d and 66 f of the control circuit 66.
[0063]
The operation of the second shift register 64 will be described together with a rough initial adjustment flowchart (step S6 in FIG. 31) described later.
FIG. 7 shows the main part of the first switch circuit 58.
The first switch circuit 58 includes a switch unit 68 that outputs an internal clock signal ACLK and a switch unit 70 that outputs an internal clock signal / ACLK. Each of the switch sections 68 and 70 includes a pMOS transistor (hereinafter referred to as pMOS) and a CMOS switch 72a in which the source and drain of the nMOS are connected to each other, and an inverter 72b connected to the pMOS in the CMOS switch 72a. The switch 72 is configured. Selection signals P01, P02, P03... Are supplied to the control terminals of the switches 72 of the switch unit 68, respectively. Internal clock signals CLK01, CLK02, CLK03,... Are supplied to input terminals of the switches 72 of the switch unit 68, respectively. The output terminals of the switches 72 of the switch unit 68 are connected to each other and output as the internal clock signal ACLK. Similarly, selection signals P01, P02, P03... Are supplied to the control terminals of the switches 72 of the switch unit 70, respectively. Internal clock signals / CLK01, / CLK02, / CLK03,... Are supplied to the input terminals of the switches 72 of the switch unit 70, respectively. The output terminals of the switches 72 of the switch unit 68 are connected to each other and output as an internal clock signal / ACLK.
[0064]
The first switch circuit 58 generates internal clock signals CLK01, / CLK01, CLK02, / CLK02, which are output from the odd delay stages D01, D02, D03,... According to the selection signals P01, P02, P03. This circuit outputs any one of CLK03, / CLK03, etc. as internal clock signals ACLK, / ACLK.
FIG. 8 shows a main part of the second switch circuit 62.
[0065]
The second switch circuit 62 has the same circuit configuration as the first switch circuit 58. The second switch circuit 62 generates internal clock signals CLK11, / CLK11, CLK12, / CLK12 output from the even-numbered delay stages D11, D12, D13,... According to the selection signals P11, P12, P13. This circuit outputs any one of CLK13, / CLK13... As internal clock signals BCLK, / BCLK.
[0066]
FIG. 9 shows the main part of the delay stage activation circuit 56.
The delay stage activation circuit 56 is configured by arranging two-input NOR gates 56a, 56b, 56c,... In parallel. The NOR gate 56a receives enable signals E01 and E11 and outputs an enable signal EN12. The NOR gate 56b receives enable signals E11 and E02 and outputs an enable signal EN03. Similarly, the inputs of the other NOR gates 56c, 56d,... Are enabled signals E02, E03,... From the first shift register 60 and the enable signals E12, E13,. Are sequentially supplied, and enable signals EN13, EN04,... Are output from the NOR gates 56c, 56d,.
[0067]
FIG. 10 shows details of the interpolation circuits 38 and 40 and the buffers 42 and 44. The interpolation circuits 38 and 40 and the buffers 42 and 44 are the same circuit, and signals used in the interpolation circuit 40 and the buffer 44 are indicated by parentheses in the figure.
The interpolation circuit 38 includes switch circuits 74a, 74b, 74c, and 74d that receive the internal clock signal ACLK, switch circuits 76a, 76b, 76c, and 76d that receive the internal clock signal BCLK, four inverters 78, and resistors R2 and R3. It has. Each switch circuit includes a clocked inverter and an inverter connected to the pMOS of the clocked inverter. Counter signals CNT0, CNT1, CNT2, and CNT3 are supplied to the control terminals of the switch circuits 74a, 74b, 74c, and 74d through an inverter 78, respectively. Counter signals CNT0, CNT1, CNT2, and CNT3 are supplied to the control terminals of the switch circuits 76a, 76b, 76c, and 76d, respectively. The numbers described in each switch circuit indicate the ratio of the gate width of the clocked inverter. That is, the on-resistances of the clocked inverters of the switch circuits 74a, 74b, 74c, and 74d are successively halved. Similarly, the ON resistances of the clocked inverters of the switch circuits 76a, 76b, 76c, and 76d are successively halved. In other words, a variable resistor that changes in accordance with the weighting of the counter signals CNT3-CNT0 is formed by the four switch circuits 74a, 74b, 74c, 74d (or 76a, 76b, 76c, 76d). Currents according to the weights of the counter signals CNT3 to CNT0 flow through the resistors R2 and R3 in accordance with changes in the internal clock signals ACLK and BCLK, respectively. Then, an internal clock signal ABCLK having a phase having a transition edge between the transition edge of the internal clock signal ACLK and the transition edge of the internal clock signal BCLK is generated at a node between the resistors R2 and R3.
[0068]
Buffer 42 has resistors R4 and R5 connected in series and both ends connected to power supply line VDD and ground line VSS, a differential amplifier circuit 80a receiving the voltage between resistors R4 and R5 and internal clock signal ABCLK, And an inverter 80b for shaping an output waveform from the differential amplifier circuit 80a and outputting it as an internal clock signal CLKI.
[0069]
FIG. 11 shows the input waveforms of the internal clock signals ACLK and BCLK supplied to the interpolation circuit 38 and the output waveform of the internal clock signal ABCLK output from the interpolation circuit 38. Here, in order for the interpolation circuit 38 to operate normally, the internal clock signals ACLK and BCLK require a period T1 that overlaps each other. In this embodiment, the gentle signals output from the delay stages D01, D11, D02, D12,... Are selected via the switches 72 of the first and second switch circuits 58 and 62 shown in FIG. The internal clock signals ACLK and BCLK having the overlapping period T1 are generated.
[0070]
For example, when the counter value is “zero”, only the switch circuits 74a, 74b, 74c, and 74d to which the internal clock signal ACLK shown in FIG. 10 is supplied operate, and the switch circuits 76a and 76b to which the internal clock BCLK is supplied. , 76c and 76d do not operate. For this reason, the internal clock signal ABCLK has substantially the same phase as the internal clock signal ACLK (FIG. 11 (a)). When the counter value is “8” in decimal, among the switch circuits to which the internal clock signal ACLK is supplied, the switch circuits 74a, 74b and 74c operate, and among the switch circuits to which the internal clock BCLK is supplied, the switch circuit Only 76d operates. Therefore, the internal clock signal ABCLK has a phase substantially in the middle of the internal clock signals ACLK and BCLK. (FIG. 11 (b)). Similarly, the phase of the internal clock signal ABCLK is changed to 16 ways by changing the counter value.
[0071]
FIG. 12 shows details of the phase comparison unit 46.
The phase comparison unit 46 includes a first frequency divider 82, a second frequency divider 84, a dummy output buffer 86, a dummy input buffer 88, and a phase comparison circuit 90.
The first frequency dividing circuit 82 receives the internal clock signal CLK-K and the start signal STT, and outputs a reference clock signal REFCLK obtained by frequency division to the phase comparison circuit 90. The second frequency divider 84 receives the internal clock signal CLKI and the start signal STT, and outputs a clock signal obtained by dividing the frequency. The clock signal divided by the second frequency dividing circuit 84 is transmitted to the dummy output buffer 86 and the dummy input buffer 88 and output to the phase comparison circuit 90 as the internal clock signal DICLK.
[0072]
The phase comparison circuit 90 is a circuit that compares the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK and outputs a comparison result signal COMP and a timing signal TIM.
FIG. 13 shows a first frequency dividing circuit 82 and a second frequency dividing circuit 84.
The first frequency divider 82 and the second frequency divider 84 are configured by connecting two frequency dividers 92 in series, and are circuits that divide the frequency of the clock signal by a quarter.
[0073]
The first frequency dividing circuit 82 receives the internal clock signal CLK-K at the input terminal IN of the preceding frequency divider 92 and outputs the reference clock signal REFCLK from the output terminal OUT of the subsequent frequency divider 92. The output terminal OUT of the first-stage frequency divider 92 is connected to the input terminal IN of the second-stage frequency divider 92. The start signal STT is supplied to the control terminal STT1 and the control terminal STT2 of the subsequent divider 92, and the control terminal STT2 of the previous divider 92 and the control terminal STT1 of the subsequent divider 92 are Power supply line VDD is connected.
[0074]
The second frequency dividing circuit 84 receives the internal clock signal CLKI at the input terminal IN of the previous frequency divider 92 and outputs the internal clock signal DICLK from the output terminal OUT of the subsequent frequency divider 92. The output terminal OUT of the first-stage frequency divider 92 is connected to the input terminal IN of the second-stage frequency divider 92. The start signal STT is supplied to the control terminal STT1 of each frequency divider 92, and the power supply line VDD is connected to the control terminal STT2.
[0075]
FIG. 14 shows details of the frequency divider 92.
The frequency divider 92 transmits the state of the first latch circuit to the second latch 98 in synchronization with the rising edge of the clock signal supplied from the input terminal and the first latch 94 composed of the three-input NAND gates 92a and 92b. A second latch 96 comprising a four-input NAND gate 92c and a two-input NAND gate 92d, three-input NAND gates 92e and 92f, and a second latch 96 in synchronization with the fall of the clock signal supplied from the input terminal. The two-input NAND gates 92g and 92h that transmit the state of the signal to the first latch 94, the inverter 92i that supplies the NAND gates 92g and 92h with the inverted logic of the clock signal, and the series that controls the output of the divided clock signal PMOS 92j and nMOS 92k, 92l connected to each other, an output latch 98 comprising two-input NAND gates 92m, 92n, and inverters 92o, 92p And an output circuit 100 consisting of 92q.
[0076]
The output (node N2) of the NAND gate 92a is connected to the inputs of the NAND gates 92b and 92c. The output (node N3) of the NAND gate 92b is connected to the inputs of the NAND gates 92a and 92d and the gate of the nMOS 92k. The output (node N0) of the NAND gate 92c is connected to the input of the NAND gate 92e and the gate of the pMOS 92j. The output (node N1) of the NAND gate 92d is connected to the input of the NAND gate 92f. The output of the NAND gate 92e (node N7) is connected to the inputs of the NAND gates 92f and 92g. The output (node N8) of the NAND gate 92f is connected to the inputs of the NAND gates 92e and 92h. The output (node N5) of the NAND gate 92g is connected to the input of the NAND gate 92b. The output (node N6) of the NAND gate 92h is connected to the input of the NAND gate 92a. An output (node N4) of the inverter 92i is connected to inputs of NAND gates 92g and 92h. The output of the NAND gate 92m is connected to the input of the NAND gate 92n. The output of the NAND gate 92n is connected to the input of the NAND gate 92m and the drains of the transistors 92j and 92k. The output of the NAND gate 92n is output as an output signal OUT via the inverters 92o and 92p and as an output signal / OUT via the inverter 92q.
[0077]
The input terminal IN is connected to the gates of NAND gates 92c and 92d, an inverter 92i, and an nMOS 92l. The control terminal STT1 is connected to NAND gates 92b, 92c, 92e, and 92m. The control terminal STT2 is connected to NAND gates 92a, 92c, 92f, and 92n. The sources of the transistors 92j and 92l are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively.
[0078]
15 and 16 show a basic operation of the frequency divider 92. FIG.
FIG. 15 shows the operation when the control terminal STT2 is fixed at the H level.
In the initial state, NAND gate 92d and inverter 92i shown in FIG. 14 are activated, and a clock signal supplied from input terminal IN is transmitted to nodes N1 and N4. When the H level is supplied to the control terminal STT1, the NAND gates 92d and 92f are activated, and the node N1 becomes the L level in synchronization with the rising edge of the clock signal. Due to the L level of the node N1, the node N8 becomes the H level and the node N7 becomes the L level (FIG. 15 (a)).
[0079]
The NAND gate 92h is activated by the H level of the node N8, and the node N6 becomes L level in synchronization with the fall of the clock signal. Due to the L level of the node N6, the node N2 becomes the H level and the node N3 becomes the L level (FIG. 15 (b)).
The NAND gate 92c is activated by the H level of the node N2, and the node N0 becomes L level in synchronization with the rising edge of the clock signal. Due to the L level of the node N0, the node N7 becomes the H level and the node N8 becomes the L level (FIG. 15 (c)).
[0080]
Further, the transistor 92j is turned on by the L level of the node N0, and the node N9 becomes the H level. (FIG. 15 (d)).
The NAND gate 92g is activated by the H level of the node N7, and the node N5 becomes L level in synchronization with the fall of the clock signal. Due to the L level of the node N5, the node N3 becomes the H level and the node N2 becomes the L level (FIG. 15 (e)).
[0081]
Thereafter, the above-described operation is repeated, and a clock signal obtained by dividing the frequency of the supplied clock signal by half is generated at the node N9 which is an output node.
FIG. 16 shows the operation when the control terminal STT1 is fixed at the H level.
In the initial state, NAND gate 92d and inverter 92i shown in FIG. 14 are activated, and a clock signal supplied from input terminal IN is transmitted to nodes N4 and N6. When the H level is supplied to the control terminal STT2, the NAND gate 92c is activated, and the node N0 becomes L level in synchronization with the rising edge of the clock signal. Due to the L level of the node N0, the node N7 becomes the L level and the node N8 becomes the H level (FIG. 16 (a)).
[0082]
The NAND gate 92g is activated by the H level of the node N8, and the node N5 becomes L level in synchronization with the fall of the clock signal. Due to the L level of the node N5, the node N3 becomes the H level and the node N2 becomes the L level (FIG. 16 (b)). The transistor 92k is turned on by the H level of the node N3.
The NAND gate 92d is activated by the H level of the node N3, and the node N1 becomes L level in synchronization with the rising edge of the clock signal. Due to the L level of the node N1, the node N8 becomes the H level and the node N7 becomes the L level (FIG. 16 (c)).
[0083]
Further, the transistor 92l is turned on in synchronization with the rising edge of the clock signal, and the node N9 becomes L level (FIG. 16 (d)).
The NAND gate 92h is activated by the H level of the node N8, and the node N6 becomes L level in synchronization with the fall of the clock signal. Due to the L level of the node N6, the node N2 becomes the H level and the node N3 becomes the L level (FIG. 16 (e)).
[0084]
Thereafter, the above-described operation is repeated, and a clock signal obtained by dividing the frequency of the supplied clock signal by half is generated at the node N9 which is an output node.
As described above, by controlling the control signal STT1, a divided signal starting from the rising edge is generated, and by controlling the control signal STT2, a divided signal starting from the falling edge is generated.
[0085]
FIG. 17 shows details of the phase comparison circuit 90.
The phase comparison circuit 90 includes a pulse generation circuit 102, flip-flops 104 and 106, and a timing generation circuit 108.
The pulse generation circuit 102 includes a 2-input NAND gate 102a that receives the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK, a delay circuit 102b connected to the output of the NAND gate 102a, an output of the NAND gate 102a, and an output of the delay circuit 102b. And a two-input NOR gate 102c. The delay circuit 102b is configured by connecting a MOS capacitor between three inverters. The pulse generation circuit 102 is a circuit that generates an H pulse when both the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK become H level.
[0086]
The flip-flop 104 is configured by mutually feeding back the outputs of the two-input NAND gates 104a and 104b. An internal clock signal DICLK and a reference clock signal REFCLK are supplied to inputs of the NAND gates 104a and 104b. The flip-flop 104 is a circuit that changes the output of the clock signal DICLK, REFCLK that rises earlier to L level.
[0087]
The flip-flop 106 includes two-input NAND gates 106a and 106b whose outputs are fed back to each other, and two-input NAND gates 106c and 106d connected to the inputs of the NAND gates 106a and 106b. The output of the pulse generation circuit 102 is connected to one input of the NAND gates 106c and 106d. The other inputs of the NAND gates 106c and 106d are connected to the outputs of the NAND gates 104a and 104b, respectively. The comparison result signal COMP is output from the output of the NAND gate 106b. The flip-flop 106 sets the comparison result signal COMP to the H level when the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, and the phase of the internal clock signal DICLK is behind the phase of the reference clock signal REFCLK. Sometimes the comparison result signal COMP is set to L level.
[0088]
The timing generation circuit 108 includes a delay circuit 108a composed of a NAND gate and an inverter, a two-input NAND gate 108b receiving the reference clock signal REFCLK and the delay circuit 108a, and an inverter 108c connected in series to the output of the NAND gate 108b. , 108d. A timing signal TIM is output from the output of the inverter 108d. The timing generation circuit 108 is a circuit that generates a timing signal TIM that rises with a delay of the delay time of the delay circuit 108 from the rise of the reference clock signal REFCLK.
[0089]
FIG. 18 shows details of the rough / fine control unit 48.
The rough / fine control unit 48 includes a NAND gate and an inverter, a combinational circuit 110 that activates the rough enable signal REN or the fine enable signal FEN, a shift direction holding circuit 112 that holds information of the rough shift direction signal RSD, an EOR A circuit 114 and a lock-on generation circuit 116 that outputs a rough lock-on signal RLON are provided.
[0090]
The combinational circuit 110 is a circuit that activates the rough enable signal REN or the fine enable signal FEN in accordance with the control state diagram shown in FIG. For example, the combinational circuit 110 activates the fine enable signal FEN in synchronization with the timing signal TIM when the rough lock on signal RLON is at the L level. The combinational circuit 110 activates the rough enable signal REN in synchronization with the timing signal TIM when the rough lock on signal RLON, the rough shift order signal RSO, the maximum signal MAX, and the comparison result signal COMP are all at the H level.
[0091]
The shift direction holding circuit 112 holds CMOS switches 112a and 112b in which the pMOS and nMOS sources and drains are connected to each other and latches 112c and 112d in which the inputs and outputs of the two inverters are connected to each other in series. And an inverter 112e for controlling the CMOS switches 112a and 112b. The CMOS switches 112a and 112b are controlled by a timing signal TIM. The shift direction holding circuit 112 is a circuit that takes in and holds the rough shift direction signal RSD in synchronization with the rising edge of the timing signal TIM.
[0092]
The EOR circuit 114 is a circuit that compares the current rough shift direction signal RSD and the state of the rough shift direction signal RSD one clock before output from the shift direction holding circuit 112.
The lock-on generation circuit 116 is connected to a flip-flop obtained by feeding back the outputs of the two 2-input NOR gates 116a and 116b, an inverter train 116c connected to the input of the NOR gate 116b, and an output of the NOR gate 116b. And an inverter row 116d. The output of the EOR circuit 114 is connected to the input of the NOR gate 116a, and the start signal STT is supplied to the input of the inverter row 116c via two inverters. A rough lock on signal RLON is output from the output of the inverter train 116d.
[0093]
FIG. 20 shows details of the rough control unit 50.
The rough control unit 50 includes a rough control 118, a rough shift latch 120, a shift direction latch 122, and a register selection switch 124. The rough control 118 receives the rough lock on signal RLON, the rough shift order signal RSO, the rough enable signal REN, the comparison result signal COMP, the maximum signal MAX, and the minimum signal MIN, and performs the shift operation of the first and second shift registers 60 and 64. The shift notification signal SINF for generating the H pulse and the control signals A, B, C, and D of the original signals for shift control of the first and second shift registers 60 and 64 are output.
[0094]
The rough shift latch 120 receives the start signal STT and the shift notification signal SINF, and outputs a rough shift order signal RSO.
The shift direction latch 122 receives the start signal STT and the control signals A, B, C, and D, and outputs a rough shift direction signal RSD.
The register selection switch 124 outputs the control signals A, B, C, and D as the control signals A1, B1, C1, and D1 or the control signals A2, B2, C2, and D2 according to the level of the rough shift order signal RSO. .
[0095]
FIG. 21 shows details of the rough control 118.
The rough control 118 includes a combinational circuit 126 composed of NAND gates and inverters, a frequency dividing circuit 128, a control circuit 130 that generates control signals A, B, C, and D, and control signals A, B, C, and D. And a four-input OR circuit 132 that generates a shift notification signal SINF in response to any one of the H levels.
[0096]
The combination circuit 126 is a circuit that activates the advance signal FW or the delay signal BW in accordance with the control state diagram shown in FIG. For example, the combinational circuit 126 activates the advance signal FW when both the rough lock on signal RLON and the comparison result signal COMP are at L level. The combinational circuit 126 activates the delay signal BW when the rough lock on signal RLON, the rough shift order signal RSO, the maximum signal MAX, and the comparison result signal COMP are all at the H level. The combinational circuit 126 deactivates both the advance signal FW and the delay signal BW when the rough lock on signal RLON and the rough shift order signal RSO are at the H level, the maximum signal MAX, and the minimum signal MIN are at the L level.
[0097]
The frequency divider circuit 128 is configured by cascading two stages of flip-flop circuits in which eight 2-input NAND gates are combined. The frequency dividing circuit 128 is a circuit that divides the frequency of the rough enable signal REN by half and alternately outputs a pulse signal of the same H period as the rough enable signal REN to the node N10 and the node N11.
The control circuit 130 includes AND circuits 130a, 130b, 130c, and 130d in which two-input NAND gates and three inverters are connected in cascade. The AND circuit 130a receives the pulse signal of the node N10 and the delay signal BW and outputs a control signal D. The AND circuit 130b receives the pulse signal of the node N11 and the delay signal BW, and outputs a control signal C. The AND circuit 130c receives the pulse signal of the node N10 and the advance signal FW, and outputs a control signal B. The AND circuit 130d receives the pulse signal of the node N11 and the advance signal FW, and outputs a control signal A.
[0098]
FIG. 23 shows an outline of the operation timing of the rough control 118.
First, the case where the rough enable signal REN is held at the L level will be described.
The frequency dividing circuit 128 of the rough control 118 shown in FIG. 21 receives the L level of the rough enable signal REN and sets the nodes N10 and N11 to the L level (FIG. 23 (a)). The control circuit 130 receives the nodes N10 and N11 at the L level and sets the control signals A, B, C, and D to the L level (FIG. 23 (b)). That is, when the rough enable signal REN is at the L level, the control signals A, B, C, and D are at the L level regardless of the levels of the advance signal FW and the delay signal BW.
[0099]
Next, a case where the rough enable signal REN generates a clock pulse will be described.
The frequency dividing circuit 128 alternately outputs a clock signal obtained by dividing the rough enable signal REN by half to the nodes N10 and N11 (FIG. 23 (c)). The control circuit 130 outputs H pulse control signals A, B, C, and D according to the clock signals of the nodes N10 and N11 and the levels of the advance signal FW and the delay signal BW from the combinational circuit 126. That is, the control circuit 130 sets the control signal A to the H level in synchronization with the clock signal of the node N11 and the synchronization signal to the clock signal of the node N10 when the advance signal FW is at the H level and the delay signal BW is at the L level. The control signal B is set to the H level (FIG. 23 (d)). The control circuit 130 sets the control signal C to H level in synchronization with the clock signal of the node N11 and the control signal in synchronization with the clock signal of the node N10 when the advance signal FW is L level and the delay signal BW is H level. D is set to the H level (FIG. 23 (e)).
[0100]
The OR circuit 132 receives the H level of the control signals A, B, C, and D and sets the shift notification signal SINF to the H level (FIG. 23 (f)).
FIG. 24 shows details of the rough shift latch 120.
Rough shift latch 120 includes CMOS switches 120a and 120b in which pMOS and nMOS sources and drains are connected to each other, and latches 120c and 120d in which inverters and inputs and outputs of two-input NAND gates are connected to each other in series. A connected holding unit, an inverter 120e for controlling the CMOS switches 120a and 120b, an inverter 120f for feeding back the output of the holding unit to an input, and an inverter row 120g for controlling a 2-input NAND gate are provided. A rough shift order signal RSO is output from the output of the holding unit. The CMOS switches 120a and 120b are controlled by a shift notification signal SINF. A start signal STT is supplied to the input of the inverter train 120g. The rough shift latch 120 is a circuit that alternately changes the rough shift order signal RSO to the H level and the L level in synchronization with the rising edge of the shift notification signal SINF.
[0101]
FIG. 25 shows details of the shift direction latch 122.
The shift direction latch 122 includes a flip-flop circuit that feeds back the outputs of the two-input NAND gates 122a and 122b, and two-input NOR gates 122c and 122d connected to the respective inputs of the flip-flop circuit. ing. Control signals C and D are supplied to the input of the NOR gate 122c. Control signals A and B are supplied to the input of the NOR gate 122d. A rough shift direction signal RSD is output from the output of the NOR gate 122b. The shift direction latch 122 sets the rough shift direction signal RSD to L level when the control signals C and D become H level, and sets the rough shift direction signal RSD to H level when the control signals A and B become H level. It is a circuit to make.
[0102]
FIG. 26 shows details of the register selection switch 124.
The register selection switch 124 includes eight AND circuits each including a two-input NAND gate and an inverter, and an inverter. The register selection switch 124 outputs control signals A, B, C, and D as control signals A1, B1, C1, and D1 when the rough shift order signal RSO is at the H level, and controls when the rough shift order signal RSO is at the L level. This circuit outputs signals A, B, C, and D as control signals A2, B2, C2, and D2.
[0103]
FIG. 27 shows the fine control unit 52.
The fine control unit 52 includes a fine control 134, a binary counter 136, and a maximum / minimum detector 138.
The fine control 134 receives the rough shift order signal RSO, the comparison result signal COMP, and the fine enable signal FEN, and outputs a count up signal UP and a count down signal DOWN.
[0104]
The binary counter 136 increases the built-in counter when it receives the count-up signal UP, and decreases the built-in counter when it receives the count-down signal DOWN. The binary counter 136 is configured as a 4-bit counter, and outputs the value of each bit as count signals CNT3-CNT0. Here, the count signal CNT3 corresponds to the upper bits.
[0105]
The maximum / minimum detector 138 outputs a maximum signal MAX when the counter value reaches the maximum (all bits are at the H level), and outputs a minimum signal MIN when the counter value reaches the minimum (zero). It is.
FIG. 28 shows details of the fine control 134.
The fine control 134 includes a combinational circuit composed of a NAND gate and an inverter. The fine control 134 is a circuit that outputs a count-up signal UP and a count-down signal DOWN in accordance with the control state diagram shown in FIG. For example, the count up signal UP and the count down signal DOWN are both deactivated when the fine enable signal FEN is at L level. The count up signal UP is when the fine enable signal FEN, the rough shift order signal RSO, and the comparison result signal COMP are at the H level, and when the fine enable signal FEN is at the H level, the rough shift order signal RSO, and the comparison result signal COMP is at the L level. Activated. The countdown signal DOWN is when the fine enable signal FEN and the rough shift order signal RSO are H level and the comparison result signal COMP is L level, and when the fine enable signal FEN and the comparison result signal COMP are H level and the rough shift order signal RSO is L level. Sometimes activated.
[0106]
In the semiconductor integrated circuit described above, the phase of the internal clock signal CLKI is adjusted as described below.
FIG. 30 is a flowchart showing the phase adjustment control performed by each circuit described above. The phase adjustment control is started by releasing the reset signal / RESET. After the initial setting (FIG. 31), rough initial adjustment (FIG. 31), fine initial adjustment (FIGS. 32 and 33), and rough / fine adjustment (FIG. 34). , 35) are sequentially performed. Rough initial adjustment and fine initial adjustment correspond to coarse adjustment, and rough / fine adjustment corresponds to fine adjustment.
[0107]
(A) Initial setting (FIG. 31)
First, in step S1, the first and second shift registers 60 and 64, the rough / fine control unit 48, and the rough control unit of the delay clock generation unit 36 to which the start signal STT is supplied as shown in FIGS. 50 rough shift latches 120, the binary counter 136 of the fine control unit 52, and the first and second frequency dividing circuits 82 and 84 of the phase comparison unit 46 are initialized.
[0108]
FIG. 36 shows the operation of the start signal generator 32.
After receiving the inactivation of the reset signal / RESET, the start signal generator 32 sets the start signal STT to the H level in synchronization with the falling edge of the internal clock signal CLK-K. For this reason, at the start of phase comparison, the delay clock generation unit 36, the phase comparison unit 46, and the like start operation in synchronization with each other, and phase comparison is always started from a predetermined state. Further, for example, in the first frequency dividing circuit 82, the H level period of the internal clock signal CLK-K is masked by the start signal STT, preventing a hazard and preventing malfunction at the start of phase comparison. .
[0109]
The deactivation of the reset signal / RESET is performed in response to a DLL start signal, a DLL reset release signal, a power-on completion detection signal, etc. from a mode register built in the semiconductor integrated circuit.
The first shift register 60 (FIG. 5) and the second shift register (FIG. 6) are activated in response to the H level of the start signal STT, and control signals A1, B1, C1, D1 and control signals A2, B2, respectively. , C2, D2 can be accepted. The binary counter 136 (FIG. 27) of the fine control unit 52 receives the H level of the start signal STT and sets the counter to the central value C (3: 0) = (1,0,0,0).
[0110]
The rough / fine control unit 48 (FIG. 18) sets the rough lock on signal RLON to L level by initialization. The rough shift latch 120 sets the rough shift order signal RSO to L level by initialization.
The first and second frequency dividers 82 and 84 (FIG. 13) activate each frequency divider 92 in response to the H level of the start signal STT.
[0111]
FIG. 37 shows the timing of each clock signal in the phase comparator 46.
After receiving the internal clock signal CLK-K, the first frequency dividing circuit 82 starts outputting the reference clock signal REFCLK with five clocks. The second frequency divider 84 receives the internal clock signal CLKI and outputs a signal divided by 3 clocks. FIG. 37 shows a case where the delay time setting in the delay clock generator 36 is minimum. The signal output from the second frequency dividing circuit 84 is supplied to the dummy output buffer 86 and the dummy input buffer 88, and the internal clock signal DICLK delayed by the delay time T5 is generated. Then, the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK are compared.
[0112]
By performing the operations of the first and second frequency dividers 82 and 84 in synchronization with the start signal STT, the phase adjustment is always started with a predetermined phase difference.
Next, in step S2, the delay stage is initialized. The delay clock generation unit 36 shown in FIG. 2 generates internal clock signals BCLK and / BCLK using, for example, internal clock signals CLK13 and / CLK13 output from the delay stage D13, and outputs the internal clock signals from the delay stage D03. The internal clock signals ACLK and / ACLK are generated using the clock signals CLK03 and / CLK03. The initial setting of the delay stage is performed in accordance with the initial value (L level) of the rough shift order signal RSO. Here, the L level of the rough shift order signal RSO indicates that the phase of the internal clock signal ACLK is slower than the phase of the internal clock signal BCLK. Although not specifically shown as a circuit, the initial setting of the delay stage may be performed by controlling the control signals A1-D1 and A2-D2, and an initial circuit is provided to force the first and second shifts. The values of the registers 60 and 62 may be set.
[0113]
(B) Rough initial setting (FIG. 31)
First, in step S3, the phase comparison circuit 90 shown in FIG. 12 compares the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK. When the phase of internal clock signal DICLK is ahead of the phase of reference clock signal REFCLK, comparison result signal COMP is set to the H level. Thereafter, the internal clock signal DICLK is controlled to be delayed by the H level of the comparison result signal COMP. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the comparison result signal COMP is set to the L level. Thereafter, the control of advancing the phase of the internal clock signal DICLK is performed according to the L level of the comparison result signal COMP.
[0114]
In step S4, the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 uses the EOR circuit 114 to determine the information (previous shift direction) held in the shift direction holding circuit 112 and the current shift direction. Compare for a match.
In step S5, when the comparison results in the shift direction match (the shift direction is the same), the control proceeds to step S6. If the comparison result is inconsistent (shift direction is changed), it is determined that the phase of the internal clock signal DICLK has approached the phase of the reference clock signal REFCLK, and the rough initial adjustment is completed, so the control shifts to step S9. Since the determination of the completion of rough initial adjustment is easily performed by a simple latch circuit (shift direction holding circuit 112), the circuit scale is reduced.
[0115]
The EOR circuit 114 of the rough / fine control unit 48 outputs an H level when the comparison result does not match. Since correct comparison cannot be performed immediately after the start of phase adjustment, the control is forcibly shifted to step S6.
In step S6, the rough control 118 shown in FIG. 21 performs control to switch the delay stage. The delay stage is controlled according to the control state diagram shown in FIG. 22 and the timing diagram shown in FIG. During rough initial adjustment, the rough lock on signal RLON is at L level. Therefore, the rough control 118 sets the advance signal FW to the H level and the control signals A and B to the H level when the comparison result signal COMP is at the L level. The rough control 118 sets the delay signal BW to H level and the control signals C and D to H level when the comparison result signal COMP is at H level.
[0116]
The shift register selection circuit 124 shown in FIG. 26 outputs the control signals A, B, C, and D as the control signals A1, B1, C2, and D2 when the rough shift order signal RSO is at the L level, and the rough shift order signal RSO is When the signal is at the H level, control signals A, B, C, and D are output as control signals A2, B2, C1, and D1.
FIG. 38A shows an outline of switching control of these signals when the phase of the internal clock signal ACLK is ahead of the phase of the internal clock signal BCLK.
[0117]
As a result of the phase comparison, when the comparison result signal COMP becomes H level, the internal clock signal ACLK is changed to ACLK ′ and the phase is advanced. That is, the advance signal BW is set to H level, the control signals C and D are set to H level, and the control signals C1 and D1 are set to H level according to the H level of the rough shift order signal RSO.
The first shift register 60 shown in FIG. 5 receives the control signals C1 and D1, sets the selection signal P03 to L level, sets the selection signal P04 to H level, and sets the enable signal E03 to L level. That is, the output node of the inverter 66c of the control circuit 66 outputting the selection signal P03 is forcibly changed to L level by the H level of the control signal D1, and the enable signal E03 is changed from H level to L level. Due to this L level, the output of the NAND gate 66b becomes H level, the selection signal P03 becomes L level, and the output (selection signal P04) of the NOR gate 66a of the adjacent control circuit 66 (left side in the figure) becomes H level. .
[0118]
In response to the L level of the enable signal E03, the delay stage activation circuit 56 shown in FIG. 9 changes the enable signal EN04 from the L level to the H level. The first switch circuit 58 shown in FIG. 7 is switched by the H level of the selection signal P04, and a new internal clock signal ACLK ′ is generated using the output of the delay stage D04.
Here, when the phase is delayed, the activation of the even-numbered selection signal (P04, etc.) is performed when the control signal D1 becomes H level. Similarly, the activation of the odd-numbered selection signal (P03, etc.) is performed when the control signal C1 becomes H level.
[0119]
On the other hand, when the comparison result signal COMP becomes L level as a result of the phase comparison, the internal clock signal BCLK is changed to BCLK ′ and the phase is delayed. That is, the advance signal FW is set to H level, the control signals A and B are set to H level, and the control signals A2 and B2 are set to H level by the H level of the rough shift order signal RSO.
The second shift register 64 shown in FIG. 6 receives the control signals A2 and B2, sets the selection signal P13 to L level, sets the selection signal P12 to H level, and sets the enable signal E12 to H level. That is, according to the H level of the control signal A2, the output node of the NAND gate 66b of the control circuit 66 outputting the selection signal P12 is forcibly changed to the L level, and the selection signal P12 is changed from the L level to the H level. When the output of the inverter 66c changes to the H level, the enable signal E12 changes from the L level to the H level, and the output (selection signal P13) of the NOR gate 66a of the adjacent control circuit 66 (left side in the figure) changes to the L level. .
[0120]
The delay stage activation circuit 56 shown in FIG. 9 changes the enable signal EN13 from the H level to the L level according to the H level of the enable signal E12. In response to the L level of the enable signal EN13, the delay stage D13 is deactivated. The second switch circuit 62 shown in FIG. 8 is switched by the H level of the selection signal P12, and a new internal clock signal BCLK ′ is generated using the output of the delay stage D12.
[0121]
Here, when the phase is advanced, the activation of the even-numbered selection signal (P12 or the like) is performed when the control signal A2 becomes H level. Similarly, the activation of the odd-numbered selection signal (P13 or the like) is performed when the control signal B2 becomes H level.
FIG. 38B shows an outline of switching control of these signals when the phase of the internal clock signal ACLK is delayed from the phase of the internal clock signal BCLK at the time of rough initial adjustment.
[0122]
After the above initial setting, as shown in FIG. 38A, the internal clock signals BCLK and ACLK are generated using the outputs of the delay stages D11 and D02, respectively.
As a result of the phase comparison, when the comparison result signal COMP becomes H level, control for changing the internal clock signal BCLK to BCLK ′ is performed. That is, the advance signal BW is set to the H level, the control signals C and D are set to the H level, and the control signals C2 and D2 are set to the H level according to the L level of the rough shift order signal RSO. Similarly to the description of FIG. 38A described above, the second shift register 64 operates, the second switch circuit 62 is switched, and a new internal clock signal BCLK ′ is generated using the output of the delay stage D13. Is done.
[0123]
On the other hand, when the comparison result signal COMP becomes L level as a result of the phase comparison, control for changing the internal clock signal ACLK to ACLK ′ is performed. That is, the advance signal FW is set to H level, the control signals A and B are set to H level, and the control signals A1 and B1 are set to H level by the L level of the rough shift order signal RSO. Similarly to the description of FIG. 38A described above, the first shift register 60 operates, the first switch circuit 58 is switched, and a new internal clock signal ACLK ′ is generated using the output of the delay stage D02. Is done.
[0124]
When the shift direction is reversed by switching the delay stage, the shift direction latch 122 shown in FIG. 25 inverts the level of the rough shift direction signal RSD.
FIG. 39 shows changes in the internal clock signal CLKI due to switching between the internal clock signals ACLK and BCLK. 39A shows the case where the initial value of the binary counter 136 is set to “8” in the center employed in the present embodiment. FIG. 39B shows the case where the initial value of the binary counter 136 is shifted from the center. The case of 4 ″ is shown.
[0125]
The interpolation circuits 38 and 40 shown in FIG. 10 output the internal clock signal ACLK as the internal clock signal CLKI when the counter value is minimum (zero), and when the counter value is maximum (decimal number 15), The internal clock signal BCLK is output as the internal clock signal CLKI. Therefore, as the counter value increases, the phase of the internal clock signal CLKI always changes from the odd delay stages D01, D02, D03 toward the even delay stages D11, D12. Therefore, when the counter value is set to the center value, as shown in FIG. 39A, the phase of the internal clock signal CLKI changes evenly when the delay stage is switched. For this reason, in fine initial adjustment after rough initial adjustment, the range of phase adjustment by the interpolation circuits 38 and 40 is set within a predetermined range, and the number of phase comparisons can be reduced. On the other hand, when the counter value is shifted from the central value, as shown in FIG. 39B, the position of the internal clock signal CLKI does not change evenly when the delay stage is switched. For this reason, the number of phase comparisons increases in fine initial adjustment.
[0126]
In step S7, the rough shift latch 120 shown in FIG. 24 receives the shift notification signal SINF output from the rough control 118, inverts the rough shift order signal RSO, and the phases of the internal clock signals ACLK and BCLK are reversed. Is communicated to each circuit.
[0127]
In step S8, the shift direction holding circuit 112 of the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 holds the current value of the rough shift direction signal RSD. Thereafter, the control again proceeds to step S3.
On the other hand, in step S9, the shift direction holding circuit 112 of the rough / fine control unit 48 holds the current value of the rough shift direction signal RSD.
[0128]
Next, in step S10, the lock-on generation circuit 116 of the rough / fine control unit 48 receives the H level output from the EOR circuit 114 and sets the rough lock-on signal RLON to the H level.
The rough initial adjustment is thus completed, and then fine initial adjustment is performed.
(C) Fine initial adjustment (FIGS. 32 and 33)
First, in step S12, control is divided according to the level of the rough shift order signal RSO. If the rough shift order signal RSO is at the H level, the control proceeds to step S13. If the rough shift order signal RSO is at the L level, the control proceeds to step S22. That is, steps S13 to S21 are fine initial adjustment performed when the phase of the internal clock signal ACLK is ahead of the internal clock signal BCLK. Steps S22 to S30 are fine initial adjustments performed when the phase of the internal clock signal ACLK is delayed from the internal clock signal BCLK.
[0129]
In step S13, the phase comparison circuit 90 shown in FIG. 12 compares the phases of the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the control proceeds to step S14 in order to advance the phase of the internal clock signal DICLK. If the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, the control shifts to step S15 in order to delay the phase of the internal clock signal DICLK.
[0130]
In step S14, the values of the upper 2 bits CNT3 and CNT2 of the binary counter are set to “−1”, and the count value is set to “4” in decimal.
In step S15, the upper two bits CNT3 and CNT2 of the binary counter are incremented by "+1", and the count value is decremented by "12".
Similarly, in steps S16 to S18 and steps S19 to S21, the value of the next upper 2 bits of the binary counter is set to “−1” or “+1” according to the phase comparison result.
[0131]
On the other hand, in step S22, the phase comparison circuit 90 shown in FIG. 12 compares the phases of the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the control proceeds to step S23 in order to advance the phase of the internal clock signal DICLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, the control shifts to step S24 in order to delay the phase of the internal clock signal DICLK.
[0132]
In step S23, the upper two bits CNT3 and CNT2 of the binary counter are incremented by "+1", and the count value is decremented by "12".
In step S24, the values of the upper 2 bits CNT3 and CNT2 of the binary counter are set to “−1”, and the count value is set to “4” in decimal.
Similarly, in steps S25 to S27 and steps S28 to S30, the value of the next upper 2 bits of the binary counter is “+1” or “−1” according to the phase comparison result.
[0133]
FIG. 40A shows an outline of fine initial adjustment when the phase of the internal clock signal ACLK is advanced earlier than the phase of the internal clock signal BCLK. The count value of the binary counter 136 is determined sequentially from the upper bits according to the comparison result in the phase comparison circuit 90. Then, the phase of the internal clock signal CLKI changes according to the counter value.
[0134]
FIG. 40B shows an outline of fine initial adjustment when the phase of the internal clock signal ACLK is delayed from the phase of the internal clock signal BCLK. The count value of the binary counter 136 is sequentially determined from the upper bits in accordance with the comparison result in the phase comparison circuit 90, as in FIG. Then, the phase of the internal clock signal CLKI changes according to the counter value.
[0135]
In this way, since the phase of the internal clock signal ABCLK is changed rapidly, the number of phase comparisons in the fine initial adjustment is minimized. Further, the phase adjustment is performed earlier than in the case where the fine adjustment is performed immediately after the rough initial adjustment.
After executing Steps S20 and S21 or Steps S29 and S30, the control shifts to rough / fine adjustment.
[0136]
(C) Rough / Fine adjustment (FIGS. 34 and 35)
First, in step S32, the level of the rough shift order signal RSO is compared. If the rough shift order signal RSO is at the H level, the control proceeds to step S33. If the rough shift order signal RSO is at the L level, the control proceeds to step S44. That is, steps S33 to S43 are a control flow of rough / fine adjustment performed when the phase of the internal clock signal ACLK is ahead of the internal clock signal BCLK. Steps S44 to S55 are a control flow of rough / fine adjustment performed when the phase of the internal clock signal ACLK is delayed from the internal clock signal BCLK.
[0137]
In step S33, the phase comparison circuit 90 shown in FIG. 12 compares the phases of the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the control proceeds to step S34 in order to advance the phase of the internal clock signal DICLK. If the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, the control shifts to step S35 in order to delay the phase of the internal clock signal DICLK.
[0138]
In step S34, the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 monitors the level of the minimum signal MIN. When the minimum signal MIN is at the L level, the rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 does not fall down even if the phase of the internal clock signal DICLK is advanced. Then, as shown in the control state diagram (A) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the fine enable signal FEN, and the control proceeds to step S36. The rough / fine control unit 48 determines that when the phase of the internal clock signal DICLK is advanced when the minimum signal MIN is at the H level, the binary counter 136 is lowered. Then, as shown in the control state diagram (D) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the rough enable signal REN and shifts the control to step S37.
[0139]
In step S36, the fine control 134 shown in FIG. 28 receives the fine enable signal FEN and activates the countdown signal DOWN as shown in the control state diagram (A) of FIG. The binary counter 136 receives the countdown signal DOWN, decrements the counter value “−1”, and outputs it as counter signals CNT3 to CNT0. The interpolation circuits 38 and 40 shown in FIG. 10 advance the phases of the internal clock signals CLKI and / CLKI in accordance with the counter signals CNT3-CNT0.
[0140]
In the rough / fine adjustment, by shifting the 4-bit counter value one by one, the phase adjustment can be performed accurately with respect to a phase shift due to a temperature variation or the like.
In step S37, the rough control 118 shown in FIG. 21 receives the rough enable signal REN, activates the advance signal FW as shown in the control state diagram (D) of FIG. 22, and controls the control signals A, B and The shift notification signal SINF is activated (FIGS. 23 (c) (d) (g)). The shift register selection circuit 124 shown in FIG. 26 receives the control signals A and B and activates the control signals A2 and B2. The second shift register 64 shown in FIG. 3 receives selection signals P11, P12,... And enable signals E11, E12,. Shift one. The second switch circuit 62 receives the newly activated selection signal (for example, P11), and shifts the even-numbered delay stage to be selected to the previous stage (for example, D11). Then, the delay circuit 54 outputs internal clock signals BCLK and / BCLK whose phases are advanced from those of the internal clock signals ACLK and / ACLK. The delay stage activation circuit 56 deactivates an enable signal (for example, E12) supplied to an even-numbered delay stage (for example, D12), and reduces power consumed by the delay circuit.
[0141]
Here, the switching of the delay stage is performed when the count value of the binary counter 136 is the minimum value (zero). For this reason, as shown in FIG. 39A, the phase of the internal clock signal CLKI does not change by switching the delay stage. In other words, jitter does not occur in the internal clock signal CLKI due to switching of the delay stage.
In step S38, the rough shift latch 120 shown in FIG. 24 receives the shift notification signal SINF and inverts the level of the rough shift order signal RSO.
[0142]
In step S39, the fine control 134 shown in FIG. 27 activates the count-up signal UP. In response to the count-up signal UP, the binary counter 136 increases the counter value by one.
In the rough / fine adjustment, the phase adjustment unit of the internal clock signal CLKI is one unit of the binary counter 136 even if the delay stage is switched. For this reason, even when the phase comparison result momentarily deviates due to the generation of noise, the phase of the internal clock signal CLKI does not change following it. That is, it is not easily affected by noise.
[0143]
On the other hand, in step S35, the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 monitors the level of the maximum signal MAX. The rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 is not incremented even if the phase of the internal clock signal DICLK is delayed when the maximum signal MAX is at the L level. Then, as shown in the control state diagram (A) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the fine enable signal FEN and shifts the control to step S40. The rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 is incremented when the phase of the internal clock signal DICLK is delayed when the maximum signal MAX is at the H level. Then, as shown in the control state diagram (C) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the rough enable signal REN and shifts the control to step S41.
[0144]
In step S40, the fine control 134 shown in FIG. 28 receives the fine enable signal FEN and activates the count-up signal UP as shown in the control state diagram (B) of FIG. In response to the count-up signal UP, the binary counter 136 increments the counter value by “+1” and outputs it as counter signals CNT3-CNT0. The interpolation circuits 38 and 40 shown in FIG. 10 delay the phases of the internal clock signals CLKI and / CLKI according to the counter signals CNT3-CNT0.
[0145]
In step S41, the rough control 118 shown in FIG. 21 receives the rough enable signal REN, activates the delay signal BW as shown in the control state diagram (C) of FIG. 22, and controls the control signals C, D and The shift notification signal SINF is activated (FIGS. 23 (e) (f)). The shift register selection circuit 124 shown in FIG. 26 receives the control signals C and D and activates the control signals C1 and D1. The first shift register 60 shown in FIG. 3 receives the control signals C1, D1, and activates selection signals P01, P02,... And enable signals E01, E02,. Shift one. The first switch circuit 58 receives the newly activated selection signal (for example, P03) and shifts the odd-numbered delay stage to be selected to the next stage (for example, D03). Then, the delay circuit 54 outputs internal clock signals ACLK and / ACLK that are later in phase than the internal clock signals BCLK and / BCLK.
[0146]
Here, switching of the delay stage is performed when the count value of the binary counter 136 is the maximum value (decimal number “16”). For this reason, as shown in FIG. 39A, the phase of the internal clock signal CLKI does not change by switching the delay stage. That is, as in step S37, no jitter occurs in the internal clock signal CLKI by switching the delay stage.
[0147]
In step S42, the same control as in step S38 described above is performed, and the level of the rough shift order signal RSO is inverted.
In step S43, the fine control 134 shown in FIG. 27 activates the countdown signal DOWN. The binary counter 136 receives the countdown signal DOWN and decrements the counter value by one.
[0148]
After executing Steps S36, S39, S40, and S43, the control returns to Step S32.
On the other hand, in steps S44 to S54, the control for advancing the phase of the internal clock signal DICLK and the control for delaying are performed in reverse to the above-described steps S33 to S43. First, in step S44, the phase comparison circuit 90 shown in FIG. 12 compares the phases of the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK. If the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, control proceeds to step S45 in order to advance the phase of the internal clock signal DICLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the control shifts to step S46 in order to delay the phase of the internal clock signal DICLK.
[0149]
In step S45, the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 monitors the level of the maximum signal MAX. The rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 is not incremented even if the phase of the internal clock signal DICLK is advanced when the maximum signal MAX is at the L level. Then, as shown in the control state diagram (F) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the fine enable signal FEN, and the control proceeds to step S47. The rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 is incremented when the phase of the internal clock signal DICLK is delayed when the maximum signal MAX is at the H level. Then, as shown in the control state diagram (G) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the rough enable signal REN and shifts the control to step S48.
[0150]
In step S47, the same control as in step S40 described above is performed, and the count value of the binary counter 136 is incremented by "+1".
In step S48, the rough control 118 shown in FIG. 21 receives the rough enable signal REN and activates the advance signal FW as shown in the control state diagram (G) of FIG. The shift notification signal SINF is activated (FIGS. 23 (c) (d) (g)). The shift register selection circuit 124 shown in FIG. 26 receives the control signals A and B and activates the control signals A1 and B1. 3 receives selection signals P01, P02,... And enable signals E01, E02,. Shift one. The first switch circuit 58 receives the newly activated selection signal (for example, P01) and shifts the odd-numbered delay stage to be selected to the previous stage side (for example, D01). Then, the delay circuit 54 outputs internal clock signals ACLK and / BCLK that are advanced in phase from the internal clock signals BCLK and / BCLK. The delay stage activation circuit 56 deactivates an enable signal (for example, E02) supplied to an odd-numbered delay stage (for example, D02), and reduces power consumed by the delay circuit.
[0151]
In step S49, the same control as in step S38 described above is performed, and the level of the rough shift order signal RSO is inverted.
In step S50, the same control as in step S43 described above is performed, and the count value of the binary counter 136 is "-1".
On the other hand, in step S46, the rough / fine control unit 48 shown in FIG. 18 monitors the level of the minimum signal MIN. When the minimum signal MIN is at the L level, the rough / fine control unit 48 determines that the binary counter 136 is not lowered even if the phase of the internal clock signal DICLK is delayed. Then, as shown in the control state diagram (F) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the fine enable signal FEN, and the control proceeds to step S51. The rough / fine control unit 48 determines that when the phase of the internal clock signal DICLK is delayed when the minimum signal MIN is at the H level, the binary counter 136 is lowered. Then, as shown in the control state diagram (J) of FIG. 19, the rough / fine control unit 48 activates the rough enable signal REN and shifts the control to step S52.
[0152]
In step S51, the same control as in step S36 described above is performed, and the count value of the binary counter 136 is set to "-1."
In step S52, the rough control 118 shown in FIG. 21 receives the rough enable signal REN and activates the delay signal BW as shown in the control state diagram (J) of FIG. The shift notification signal SINF is activated (FIGS. 23 (e) (f)). The shift register selection circuit 124 shown in FIG. 26 receives the control signals C and D and activates the control signals C2 and D2. The second shift register 64 shown in FIG. 3 receives selection signals P11, P12,... And enable signals E11, E12,. Shift one. The second switch circuit 62 receives the newly activated selection signal (for example, P13) and shifts the even-numbered delay stage to be selected to the next stage side (for example, D13). Then, the delay circuit 54 outputs internal clock signals BCLK and / BCLK that are later in phase than the internal clock signals ACLK and / ACLK.
[0153]
In step S53, the same control as in step S38 described above is performed, and the level of the rough shift order signal RSO is inverted.
In step S54, the same control as in step S39 described above is performed, and the count value of the binary counter 136 is incremented by "+1".
After executing Steps S47, S50, S51, and S54, the control proceeds to Step S55.
[0154]
In step S55, the level of the rough shift order signal RSO is compared. When the rough shift order signal RSO is at the L level, the control again proceeds to step S44. If the rough shift order signal RSO is at the H level, the control proceeds to step S33.
As described above, steps S32 to S55 are repeatedly executed to perform rough / fine adjustment. Then, the phase of the internal clock signal CLKI is matched with the phase of the clock signal CLK.
[0155]
In the semiconductor integrated circuit configured as described above, the phase adjustment is performed in three stages of rough initial adjustment, fine initial adjustment (coarse adjustment), and rough / fine adjustment (fine adjustment), so that the internal clock signal DICLK And the reference clock signal REFCLK can be matched quickly with a small number of phase comparisons.
Since the delay circuit 54 is configured by cascading delay stages D01, D11,... With the delay time fixed to a predetermined value, the delay circuit 54 can be configured simply. Generally, the delay stages D01, D11,... Are often composed of a CR time constant circuit having a large layout size. In the present invention, by fixing the delay times of the delay stages D01, D11,..., Unnecessary elements are not required and the layout size is reduced. As a result, the chip size can be reduced.
[0156]
Since the phase is finely adjusted using the interpolation circuits 38 and 40, the minimum unit of the fine adjustment can be reduced according to the system of the interpolation circuits 38 and 40. That is, phase adjustment can be reliably performed even in a semiconductor integrated circuit to which high frequency clock signals CLK and / CLK are supplied.
Since the delay stage activation circuit 56 inactivates unused delay stages, the power consumption can be reduced.
[0157]
Since independent power lines are connected to the delay stages D01, D11,..., It is possible to prevent the delay times of the delay stages D01, D11,. . In addition, since the independent power supply line has a low voltage, the power consumption of the delay stages D01, D11,... Can be reduced, and its output waveform is made more gradual than when the power supply line VDD is connected. be able to.
[0158]
Since the period T1 overlapping the internal clock signals ACLK and BCLK is provided, the interpolation circuit 38 can be operated normally and reliably.
The start signal STT is activated in synchronization with the falling edge of the internal clock signal CLK-K. Therefore, when the phase comparison is started, the operations of the delay clock generation unit 36, the phase comparison unit 46, and the like can be started in synchronization with each other, and the phase comparison can always be started from a predetermined state. Further, it is possible to prevent the H level period of the internal clock signal CLK-K or the like from being masked by the start signal STT and causing a hazard, thereby preventing a malfunction at the start of the phase comparison.
[0159]
Using the first and second frequency dividers 82 and 84, the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK frequency-divided by a quarter were compared in phase. Therefore, even when high-frequency clock signals CLK and / CLK are supplied, the phase comparison circuit 90 can be reliably operated. Further, since the frequency of phase comparison is reduced, power consumption can be reduced. Furthermore, the power consumption can be further reduced by further reducing the frequency of phase comparison after the end of steps S20 and S21 in FIG. 32, or after a predetermined number of clocks after the rough lock on signal RLON becomes H level. it can.
[0160]
At the start of the phase comparison, the first frequency dividing circuit 82 and the second frequency dividing circuit 84 are operated in synchronization with the start signal STT, and the internal clock signal and the reference clock signal REFCLK frequency-divided after a predetermined number of clocks are output. Therefore, when the frequencies of the clock signals CLK and / CLK are in a specific range, the maximum value of the phase shift between the internal clock signal and the reference clock signal REFCLK supplied to the phase comparison circuit 90 is reduced at the start of phase comparison. can do. As a result, the number of phase comparisons in coarse adjustment can be reduced. In general, a semiconductor integrated circuit has a range of operating frequency determined by a product, and therefore, a sufficient effect can be obtained by applying the present invention.
[0161]
Since the determination of the completion of the rough initial adjustment is made by a simple latch circuit (shift direction holding circuit 112), the circuit scale can be reduced.
In the rough initial adjustment, the counter value of the binary counter 136 is set to the center value, so that the phase of the internal clock signal CLKI can be changed evenly when the delay stage is switched. For this reason, in the fine initial adjustment after the rough initial adjustment, the range of phase adjustment by the interpolation circuits 38 and 40 is set within a predetermined range, and the number of phase comparisons can be minimized.
[0162]
In the fine initial adjustment, the phase of the internal clock signal ABCLK is changed rapidly, so that the number of phase comparisons in the fine initial adjustment can be minimized. In addition, phase adjustment can be performed faster than when fine adjustment is performed immediately after rough initial adjustment.
In rough / fine adjustment, when the counter value increases, the phase of the internal clock signal CLKI is always directed from the odd delay stages D01, D02,... To the even delay stages D11, D12,. When the counter value decreases, the phase of the internal clock signal CLKI always changes from the odd delay stages D01, D02, ... to the even delay stages D11, D12, ... I let you. Therefore, it is not necessary to reset or set the counter value even when the counter value becomes maximum or minimum, and it is only necessary to switch the delay stage delay stage D01 D11,. For this reason, as shown in FIG. 39A, the phase of the internal clock signal CLKI does not change by switching the delay stage. As a result, it is possible to prevent jitter from occurring in the internal clock signal due to switching of the delay stage.
[0163]
In rough / fine adjustment, control was performed to shift the 4-bit counter value one by one. For this reason, even when the phase comparison result deviates momentarily due to the generation of noise, it is possible to prevent the phase of the internal clock signal CLKI from changing following it. That is, it is not easily affected by noise.
In addition, phase adjustment can be performed accurately with respect to phase shift due to temperature fluctuation, voltage fluctuation, and the like. The phases of the internal clock signals ACLK and BCLK are equally divided into 16, and the internal clock signals ABCLK having 16 types of phases can be generated by the interpolation circuits 38 and 40.
[0164]
Next, a second embodiment of the semiconductor integrated circuit of the present invention will be described. This embodiment corresponds to claims 1 to 5. The same circuits as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these circuits is omitted.
FIG. 41 shows the clock control unit 140 mounted on the DDR-SDRAM. The clock control unit 140 of this embodiment is different from the first embodiment in a phase comparison unit 141, a rough / fine control unit 142, and a rough control unit 144.
[0165]
The phase comparator 141 receives the internal clock signals CLKI and CLK-K and the start signal STT, and outputs a fine comparison result signal FCOMP, a rough phase comparison signal RCOMP, and a timing signal TIM. The rough / fine control unit 142 receives the rough comparison result signal COMP, the timing signal TIM, the maximum signal MAX, the minimum signal MIN, the rough shift order signal RSO, and the start signal STT, and receives the rough enable signal REN, the fine enable signal FEN, and the rough signal. The lock-on signal RLON is output. The rough control unit 144 receives the rough enable signal REN, the rough lock on signal RLON, the maximum signal MAX, the minimum signal MIN, and the start signal STT, and outputs the rough shift order signal RSO and the control signals A1-D1 and A2-D2. ing.
[0166]
FIG. 42 shows details of the phase comparison unit 141.
The phase comparator 141 includes the same first frequency divider 82, second frequency divider 84, dummy output buffer 86, and dummy input buffer 88 as those in the first embodiment, a fine phase comparator 148, and a rough phase comparator. 150. The fine phase comparison circuit 148 compares the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK, and outputs a fine comparison result signal FCOMP. The rough phase comparison circuit 150 compares the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK, and outputs a rough comparison result signal RCOMP and a timing signal TIM.
[0167]
FIG. 43 shows details of the fine phase comparison circuit 148.
The fine phase comparison circuit 148 is a circuit obtained by removing the timing generation circuit 108 from the phase comparison circuit 90 of the first embodiment. The fine phase comparison circuit 148 outputs the sampling signal SMPL from the output of the NOR gate 102c of the pulse generation circuit 102, and outputs the fine comparison result signal FCOMP from the output of the NAND gate 106b of the flip-flop 106.
[0168]
FIG. 44 shows details of the rough phase comparison circuit 150.
Rough phase comparison circuit 150 is connected to the inputs of flip-flop circuits 150a, 150b, 150c, and 150d, each of two input NAND gates, two-input AND circuit 150e, and flip-flop circuits 150c and 150d. It consists of input NAND gates 150f, 150g, 150h, and 150i, and a timing generation circuit 150j. The timing generation circuit 150j is a circuit in which the delay circuit 108a of the timing generation circuit 108 of the first embodiment is replaced with a CR time constant circuit 150k. The CR time constant circuit 150k has a delay time that is the same as or slightly larger than the delay times of the delay stages D01, D11, D02, D12,... Shown in FIG. The timing generation circuit 150j receives the internal clock signal DICLK and the reference clock signal REFCLK delayed by the CR time constant circuit 150k by the NAND gate 108b, and outputs the timing signal TIM.
[0169]
The reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK are supplied to the input of the flip-flop circuit 150a. Output nodes N21 and N22 of the flip-flop circuit 150a are connected to one input of NAND gates 150f and 150g, respectively. The input of the flip-flop circuit 150b is supplied with the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK delayed by the CR time constant circuit 150k of the timing generation circuit 150j. The output nodes N23 and N24 of the flip-flop circuit 150b are respectively connected to one input of NAND gates 150h and 150i.
[0170]
A sampling signal SMPL is supplied to the other input of the NAND gates 150f to 150i. The flip-flop circuits 150c and 150d output comparison result signals CP5 and CP6 and comparison result signals CP7 and CP8, respectively. The AND circuit 150e receives the comparison result signals CP5 and CP8 and outputs a rough lock on signal RLON.
FIG. 45 shows the operation timing of the rough phase comparison circuit 150.
[0171]
When the phase of internal clock signal DICLK is ahead of the phase of reference clock signal REFCLK, flip-flop circuits 150a and 150b shown in FIG. 44 both operate in synchronization with internal clock signal DICLK. For this reason, substantially the same signal is output to the nodes N21 and N23 and the nodes N22 and N24 (FIG. 45 (a)). Here, since the internal clock signal DICLK is supplied to the input of the flip-flop circuit 150b via the CR time constant circuit 150k, the signal waveforms are slightly different. The flip-flop circuits 150c and 150d take in the signals of the nodes N21 to N24 in synchronization with the sampling signal SMPL and output them as comparison result signals CP5 to CP8, respectively (FIG. 45 (b)).
[0172]
When the difference between the phase of the internal clock signal DICLK and the phase of the reference clock signal REFCLK is smaller than the delay time of the CR time constant circuit 150k, the flip-flop circuit 150a operates in synchronization with the internal clock signal DICLK. The circuit 150b operates in synchronization with the reference clock signal REFCLK. For this reason, signals having opposite phases are output to the nodes N21 and N23 and the nodes N22 and N24 (FIG. 45 (c)). The flip-flop circuits 150c and 150d take in the signals of the nodes N21 to N24 in synchronization with the sampling signal SMPL and output them as comparison result signals CP5 to CP8, respectively (FIG. 45 (d)).
[0173]
When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the flip-flop circuits 150a and 150b both operate in synchronization with the reference clock signal REFCLK. Therefore, substantially the same signal is output to the nodes N21 and N23 and the nodes N22 and N24 (FIG. 45 (e)). The flip-flop circuits 150c and 150d take in the signals of the nodes N21 to N24 in synchronization with the sampling signal SMPL and output them as comparison result signals CP5 to CP8, respectively (FIG. 45 (f)).
[0174]
Further, the rough phase comparison circuit 150 has a phase in rough initial adjustment described later when the phase difference becomes smaller than the delay time of the CR time constant circuit 150k and the comparison result signals CP5 and CP8 both become H level. Judge that they match. Then, the rough lock on signal RLON is activated (FIG. 45 (g)). As described above, since the phase match determination at the time of rough initial adjustment is performed by the independent rough phase comparison circuit 150, the shift direction of the internal clock signal ACLK (or / BCLK) is changed unlike the first embodiment. No need to reverse. As a result, rough initial adjustment can be performed at high speed.
[0175]
FIG. 46 shows details of the rough / fine control unit 142. The rough / fine control unit 142 is the same circuit as the combinational circuit 110 of the rough / fine control unit 48 of the first embodiment.
FIG. 47 shows details of the rough control unit 144.
The rough control unit 144 includes a rough control 152, a rough shift latch 120, and a register selection switch 124. The rough shift latch 120 and the register selection switch 124 are the same circuit as in the first embodiment. In this embodiment, the shift direction latch 122 of the first embodiment is not mounted.
[0176]
FIG. 48 shows details of the rough control 152.
The rough control 152 includes a combinational circuit 154, a frequency dividing circuit 128, a control circuit 130, and an OR circuit 132. The frequency dividing circuit 128, the control circuit 130, and the OR circuit 132 are the same circuits as those in the first embodiment.
The combinational circuit 154 is different from the combinational circuit 126 of the first embodiment shown in FIG. 21 in the following points. That is, in the combinational circuit 126, the logic of the comparison result signal COMP is supplied to the 3-input NAND gate and the 2-input NAND gate preceding the NAND gate that outputs the advance signal FW and the delay signal BW. In the combinational circuit 154, the logic of the fine comparison result signal FCOMP is supplied to the 3-input NAND gate, and the comparison result signals CP5 and CP7 and the comparison result signals CP6 and CP8 are respectively supplied to the 2-input NAND gate via the AND circuit. Is supplied.
[0177]
FIG. 49 shows a control state diagram of the operation of the combinational circuit 154.
For example, the combinational circuit 154 activates the delay signal BW when the rough lock on signal RLON is at L level and the comparison result signals CP5 and CP7 are at H level, and the rough lock on signal RLON is at L level and the comparison result signal CP6, When CP8 is at H level, the advance signal FW is activated. The combinational circuit 154 activates the delay signal BW when the rough lock on signal RLON, the rough shift order signal RSO, the maximum signal MAX, and the fine comparison result signal FCOMP are all at the H level. The combination circuit 154 deactivates both the advance signal FW and the delay signal BW when the rough lock on signal RLON and the rough shift order signal RSO are at the H level, the maximum signal MAX, and the minimum signal are at the L level.
[0178]
In the semiconductor integrated circuit described above, the phase of the internal clock signal CLKI is adjusted as described below.
FIG. 50 is a flowchart showing control of phase adjustment performed by each circuit described above. The phase adjustment control is started by releasing the reset signal / RESET, and initial setting, rough initial adjustment, fine initial adjustment, and rough / fine adjustment are sequentially performed.
[0179]
Since the control flow of initial setting, fine initial adjustment, and rough / fine adjustment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
In rough initial adjustment, in step S61, the rough phase comparison circuit 150 shown in FIG. 42 compares the phases of the reference clock signal REFCLK and the internal clock signal DICLK. When the phase of the internal clock signal DICLK is ahead of the phase of the reference clock signal REFCLK, the rough comparison result signal FCOMP is set to the H level. Thereafter, the internal clock signal DICLK is controlled to be delayed by the H level of the rough comparison result signal FCOMP. When the phase of the internal clock signal DICLK is delayed from the phase of the reference clock signal REFCLK, the rough comparison result signal FCOMP is set to the L level. Thereafter, control for advancing the internal clock signal DICLK is performed according to the L level of the rough comparison result signal FCOMP. Further, when the phase of the internal clock signal DICLK matches the phase of the reference clock signal REFCLK, the rough lock on signal RLON is set to the H level.
[0180]
If the rough lock on signal RLON is at H level in step S62, the control shifts to fine adjustment. If the rough lock on signal RLON is at the L level, the control proceeds to step S63.
In step S63, the rough control 152 shown in FIG. 48 performs control to switch delay stages. The delay stage is controlled in accordance with the control state diagram shown in FIG.
[0181]
The inversion of the rough shift order signal RSO in step S64 and the shift direction latch in step S65 are controlled in the same manner as in steps S7 and S8 of the first embodiment. Thereafter, the control again proceeds to step S61.
After the rough initial adjustment, fine initial adjustment and rough / fine adjustment are performed, and the phase of the internal clock signal CLKI is matched with the phase of the clock signal CLK.
[0182]
Also in the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained. Further, in this embodiment, the phase comparison circuit 146 includes the fine phase comparison circuit 148 and the rough phase comparison circuit 150, and the determination of phase matching in the rough initial adjustment and the determination of phase matching in the fine initial adjustment are separately performed. The control circuit was used. For this reason, rough initial adjustment can be performed efficiently and at high speed.
[0183]
Next, a third embodiment of the semiconductor integrated circuit of the present invention will be described. This embodiment corresponds to claims 1 to 5. The same circuits as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these circuits is omitted.
In this embodiment, compared with the first embodiment, only the first frequency dividing circuit 156 is different, and the other configurations are the same. In addition, this embodiment can provide a remarkable effect when applied to a semiconductor integrated circuit that operates at a lower frequency than the first embodiment.
[0184]
FIG. 51 shows the first frequency dividing circuit 156.
The first frequency dividing circuit 156 includes two frequency dividers 92 that are the same as those in the first embodiment. In the previous-stage frequency divider 92, the internal clock signal CLK-K is supplied to the input terminal IN, the start signal STT is supplied to the control terminal STT1, and the power supply line VDD is connected to the control terminal STT2. Switches 156a, 156b, and 156c are connected to the input terminal IN and the control terminals STT1 and STT2 of the frequency divider 92 at the subsequent stage, respectively. The switch 156a is an element that connects one of the output terminals OUT and / OUT of the frequency divider 92 in the previous stage to the input terminal IN. The switch 156b is an element that supplies the H level of the power supply line VDD or the start signal STT to the control terminal STT1. The switch 156 is an element that supplies the H level of the power supply line VDD or the start signal STT to the control terminal STT2. Each switch 156a, 156b, 156c is formed of a CMOS switch. The switches 156a, 156b, and 156c are switched by setting a mode register that sets an operation mode of the semiconductor integrated circuit to a predetermined value.
[0185]
In the present embodiment, the output terminal / OUT of the previous frequency divider 92 is connected to the input terminal IN of the subsequent frequency divider 92, and the control terminal STT1 and the control terminal STT2 of the subsequent frequency divider 92 are The start signal STT and the H level of the power supply line VDD are supplied.
FIG. 52 shows the operation timing of the first frequency divider 156 and the second frequency divider 84 (FIG. 13) at the start of phase adjustment.
[0186]
In this embodiment, the reference clock REFCLK output from the first frequency divider 156 starts to be output in 4 clocks after receiving the internal clock signal CLKI. Therefore, the phase difference T6 between the internal clock signal DICLK and the reference clock REFCLK at the start of phase adjustment is smaller than the phase difference T7 when the reference clock REFCLK is output with 5 clocks. Therefore, when the operating frequency is low, the number of phase comparisons required for rough initial adjustment can be reduced by reducing the number of clocks until the output of the reference clock REFCLK is started. Further, by reducing the phase difference between the internal clock signal DICLK and the reference clock REFCLK at the start of phase adjustment (for example, T7 → T6), the number of delay stages activated in the delay circuit 54 shown in FIG. The power consumption can be reduced.
[0187]
In the first embodiment described above, the shift operations of the odd-numbered delay stages D01, D02,... And the even-numbered delay stages D11, D12,. The example performed by the shift registers 60 and 64 has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, as shown in FIG. 53, the shift operation of the delay stages D01, D11, D02, D12,... May be performed by one shift register 160.
[0188]
The shift register 160 includes the same control circuit 66 as the first shift register 60. In the shift register 160, one input of the NOR gate 66a is connected to the output of the NAND gate 66b of the adjacent control circuit 66 (left side in the figure), and the enable signals EN11, EN02,. This is different from the first shift register 60 in that it is output via the first shift register 60.
[0189]
Hereinafter, the operation of the shift register 160 will be briefly described. For example, in the initial state, it is assumed that the selection signals P02 and P12 are set to H level and the enable signal E03 and subsequent levels are set to L level. In this case, the internal clock signals ACLK and BCLK are generated from the outputs of the delay stages D02 and D12, respectively.
As a result of the phase comparison, when the phase needs to be delayed, the control signals C and D are activated. In response to the control signal C, the nMOS 66f of the control circuit 66 outputting the selection signal P12 is turned on, and the output of the inverter 66c is forcibly set to the L level. Due to the L level, the enable signal E03 and the selection signal P03 become H level, and the output of the NAND gate 66b becomes H level. The selection signal P02 becomes L level due to the H level of the NAND gate 66b. As a result, the phase of the internal clock signal ACLK is delayed as shown in FIG. The enable signals EN11, EN02,... Are directly supplied to the delay stages D11, D02,.
[0190]
On the other hand, when the phase needs to be advanced as a result of the phase comparison, the control signals A and B are activated. In response to the control signal B, the nMOS 66d of the control circuit 66 outputting the selection signal P02 is turned on, and the output of the NAND gate 66b is forcibly set to the L level. With this L level, the selection signal P11 becomes H level, and the output of the inverter 66c becomes H level. The enable signal E03 and the selection signal P12 become L level due to the H level of the inverter 66c. As a result, as shown in FIG. 38A, the phase of the internal clock signal BCLK is delayed.
[0191]
Since the control signal AD output from the rough control 118 shown in FIG. 20 can be directly supplied to the shift register 160, the register selection switch 124 (FIG. 26) of the first embodiment is not necessary. Further, since the enable signals EN11, EN02,... Of the shift register 160 can be directly supplied to the delay stages D11, D02,..., The delay stage activation circuit 56 (FIG. 9) is not necessary. .
[0192]
In the first embodiment described above, the example in which the delay stages D01, D11, D02, D12,... Are configured using the CR time constant circuits 48d and 48e as shown in FIG. The present invention is not limited to such an embodiment. Any delay stage may be used as long as it outputs a clock signal having a gentle waveform in order to operate the interpolation circuits 38 and 40 normally. Hereinafter, another configuration example of the delay stage will be shown.
[0193]
The delay stage 162 shown in FIG. 54 includes a differential amplifier circuit that receives input signals IN and / IN and generates output signals OUT and / OUT. The differential amplifier circuit includes a constant current source such as a current mirror circuit and an nMOS, and the enable signal EN is connected to the gate of the nMOS connected to the ground line VSS.
The delay stage 164 shown in FIG. 55 is configured by arranging two CR time constant circuits 164a in series.
[0194]
The delay stage 166 shown in FIG. 56 includes two OR circuits (negative logic AND circuits) 166a composed of CMOS and pMOSs 166b, 166c, nMOSs 166d, 166e connected to a power supply terminal (not shown) of the OR circuit 166a. And constant voltage sources 166f and 166g connected to the gates of the pMOSs 166b and 166c and the gates of the nMOSs 166d and 166e, respectively. Each of the transistors 166b to 166e acts as a resistor, and makes the output waveform of the OR circuit 166a gentle.
[0195]
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 10, the interpolation circuit 38 is formed by using clocked inverters having different gate widths, and the phase ABCLK according to the weighting of the counter signals CNT3-CNT0 is generated. An example was given. The present invention is not limited to such an embodiment. Hereinafter, another configuration example of the interpolation circuit will be shown.
The interpolator 168 shown in FIG. 57 is connected in series to the constant current source 168a, four nMOSs 168b, 168c, 168d, 168e having different gate widths for extracting the current supplied from the constant current source 168a, and the source side of each transistor. The four nMOSs 168f are provided with two sets, and further, a differential amplifier 168i including two differential amplifiers 168g and 168h whose outputs are connected to each other is provided. The numbers described in the nMOSs 168b, 168c, 168d, and 168e indicate the ratio of the gate width. Counter signals CNT3-CNT0 are supplied to the gates of the nMOSs 168e, 168d, 168c, 168b, respectively. A constant voltage signal VC is supplied to the gate of the nMOS 168f. The nodes V1 and V2 connected to the constant current source 168a are connected to the gates of the nMOSs connected to the ground line VSS in the differential amplifier circuits 168g and 168h, respectively.
[0196]
The output of the differential amplifying unit 168i is connected to buffers 170a and 170b made of a differential amplifier circuit. Internal clock signals CLKI and / CLKI are output from the outputs of the buffers 170a and 170b.
In the interpolation circuit 168, the voltages at the nodes V1 and V2 change according to the weighting of the counter signals CNT3 to CNT0, and the amplification capabilities of the differential amplifier circuits 168g and 168h change, so that the internal clock signals ACLK and BCLK (or / An internal clock signal CLKI (or / CLKI) having a phase between ACLK and / BCLK) is generated.
[0197]
The interpolator 168 can be used in combination with the delay stage 162 shown in FIG. 54 to stably generate the internal clock signals CLKI and / CLKI having a constant duty ratio.
The interpolation circuit 172 shown in FIG. 58 includes two sets of four CMOS switches 170a, 172b, 172c, and 172d having different gate widths and outputs connected to each other. The numbers described in the CMOS switches 170a, 172b, 172c, and 172d indicate the ratio of the gate width. The CMOS switches 170a, 172b, 172c, and 172d supplied with the internal clock ACLK are controlled by counter signals CNT3-CNT0. The CMOS switches 170a, 172b, 172c, and 172d to which the internal clock BCLK is supplied are controlled by the inversion logic of the counter signals CNT3-CNT0 through the inverter. The internal clock signal ABCLK output from the interpolation circuit 172 is supplied to the buffer 42 (or 44).
[0198]
In the interpolation circuit 172, the CMOS switches 170a, 172b, 172c, and 172d act as variable resistors according to the weighting of the counter signals CNT3-CNT0, so that the internal clock signals ACLK, BCLK (or / ACLK, / BCLK) An internal clock signal ABCLK (or / ABCLK) having a phase at is generated. The internal clock signal ABCLK (or / ABCLK) is supplied to the buffer 42 (or 44) and output as the internal clock signal CLKI (or / CLKI).
[0199]
In the above-described first embodiment, the example in which the binary counter 136 is configured with 4 bits has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the binary counter 136 may be configured with 6 bits or 8 bits in accordance with the phase adjustment accuracy of the interpolation circuits 38 and 40.
In the first embodiment described above, as shown in FIGS. 7 and 8, the first and second switch circuits 58 and 62 are constituted by the CMOS switch 72a, and the clock signal having a gentle waveform generated in the delay stage. An example in which is transmitted to the interpolation circuits 38 and 40 has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, as shown in FIG. 59, the switch circuit 174 may be configured by a clocked inverter 174a, and a clock signal having a gentle waveform may be generated by the switch circuit 174. In this case, as shown in FIG. 60, the delay stage 176 can be formed by a simple OR circuit or the like.
[0200]
In the first embodiment described above, the example applied to the DDR-SDRAM to which the complementary clock signals CLK and / CLK are supplied has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to an SDRAM to which only the clock signal CLK is supplied. 61 and 62 show an SDRAM clock control unit 178 and a delayed clock generation unit 180 to which the present invention is applied.
[0201]
In FIG. 61, only the clock buffer 34a, the interpolation circuit 38, and the buffer 42 relating to the clock signal CLK are formed in the SDRAM. The delay clock generation unit 180 outputs only the internal clock signals ACLK and BCLK.
62, each delay stage D01, D11, D02, D12,... Of the delay circuit 182 outputs only the internal clock signals CLK01, CLK11, CLK02,. The first switch circuit 184 outputs any of the internal clock signals CLK01, CLK02,... As the internal clock signal ACLK. The second switch circuit 186 outputs any of the internal clock signals CLK11, CLK12,... As the internal clock signal BCLK.
[0202]
In the first embodiment described above, the example in which the present invention is applied to the DDR-SDRAM has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a semiconductor memory such as DRAM or SRAM. Furthermore, the present invention may be applied to a system LSI incorporating a DRAM memory core.
In the third embodiment described above, the first frequency dividing circuit 156 includes the switches 156a, 156b, and 156c formed by CMOS switches, and the switches 156a, 156b, and 156c are switched by setting the mode register to a predetermined value. An example to do was described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the switch of the first frequency dividing circuit 156 may be composed of a fuse such as polysilicon, and the switch may be switched by blowing the fuse. In this case, the output timing of the reference clock REFCLK can be set in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit. In general, semiconductor integrated circuits are shipped with different product names for each operating frequency. Further, the frequency characteristics of the semiconductor integrated circuit vary to some extent depending on the position of the chip in the wafer and the manufacturing lot. Therefore, in the manufacturing process, the fuse is blown according to the operating frequency of the product, and the output timing of the reference clock REFCLK is set, so that the optimum output timing of the reference clock REFCLK is set according to each semiconductor integrated circuit be able to. As a result, the delay stage activation circuit 56 can be effectively operated to reduce power consumption.
[0203]
Further, an extraction portion such as a pad for controlling the switch may be formed on the chip. In this case, the product can be evaluated by using these pads as test terminals before shipping the product. When the product is shipped, by connecting the pad to the power supply line VDD or the ground line VSS with a bonding wire or the like, it is possible to obtain the same effect as when the switch is configured with a fuse. Further, by connecting the pad and the external terminal when the product is shipped, the output timing of the reference clock REFCLK can be set on the substrate in accordance with the clock frequency of the system in which the semiconductor integrated circuit is mounted.
[0204]
In the above description, as shown in FIG. 12, the dummy output buffer 86 and the dummy input buffer 88 have been used as dummy circuits. However, by using only the dummy input buffer 88, it is possible to match the timing of the clock signal CLK. Alternatively, by using only the dummy input buffer 88 and adding a delay circuit for the latch circuit to the reference clock signal REFCLK, an internal clock signal that is slower by the latch circuit can be generated from the clock signal CLK.
[0205]
In the above-described third embodiment, the example in which the first frequency dividing circuit 156 includes the switches 156a, 156b, and 156c has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the second frequency dividing circuit 84 may be provided with a switch.
The invention described in the above embodiments is organized and the following items are disclosed.
[0206]
(1) In the semiconductor integrated circuit according to claim 2, when the phase of the reference clock signal and the internal clock signal is reversed, the control circuit determines that the comparison result is equal to or less than the delay time of the delay stage. A semiconductor integrated circuit.
In this semiconductor integrated circuit, the control circuit determines that the phase difference between the internal clock signal and the reference clock signal is equal to or less than the delay time of the delay stage based on the phase inversion between the internal clock signal and the reference clock signal. To do. Then, fine adjustment by the interpolation circuit is started. The determination of phase inversion can be easily performed with a simple circuit such as a latch, and the circuit scale can be reduced.
[0207]
(2) The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the control circuit sets the binary counter to a median value at the start of phase comparison.
In this semiconductor integrated circuit, the control circuit sets the binary counter to the median value at the start of the phase comparison. For this reason, when coarse adjustment of the phase is performed by the switch circuit, the phase of the internal clock signal can be changed uniformly according to the delay time of the delay stage. As a result, the number of phase comparisons can be minimized in the subsequent phase adjustment by the interpolation circuit.
[0208]
(3) In the semiconductor integrated circuit according to (3), the control circuit is configured such that the phase difference between the internal clock signal and the reference clock signal becomes equal to or less than a delay time of the delay stage by the coarse adjustment. A semiconductor integrated circuit, wherein the fine adjustment is performed by incrementing or decrementing a decimal counter by one.
In this semiconductor integrated circuit, after the phase difference between the internal clock signal and the reference clock signal becomes less than or equal to the delay time of the delay stage due to coarse adjustment, the control circuit increases or decreases the binary counter by 1 to increase the internal clock. Fine-tune the signal phase. For this reason, the phase adjustment of the internal clock signal is performed reliably and accurately.
[0209]
(4) In the semiconductor integrated circuit according to (4), the control circuit performs the operation of the binary counter up to the least significant 2 bits, and then increments or decrements the binary counter one by one. A semiconductor integrated circuit characterized by performing adjustment.
In this semiconductor integrated circuit, the control circuit performs the operation of the binary counter up to the least significant 2 bits, and after the phases of the internal clock signal and the reference clock signal substantially coincide, the binary counter is incremented or decremented by one. Finely adjust the phase of the internal clock signal. For this reason, it is possible to reliably and accurately adjust the phase of the internal clock signal with respect to the subsequent voltage fluctuation and temperature fluctuation.
[0210]
(5) In the semiconductor integrated circuit according to claim 3, when the control circuit has the binary counter attains a maximum value by the fine adjustment and further adjusts the phase of the internal clock signal in the same direction, the switch A semiconductor integrated circuit which controls a circuit and outputs the first clock signal from another delay stage adjacent to the delay stage which outputs the second clock signal.
[0211]
In this semiconductor integrated circuit, when the binary counter becomes the maximum value by fine adjustment, and when the phase of the internal clock signal is adjusted in the same direction, the control circuit controls the switch circuit to change the first clock signal to the first clock signal. Output from another delay stage adjacent to the delay stage that outputs the two clock signals. For this reason, when the phase of the first clock signal is ahead of the phase of the second clock signal, the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal by the switch circuit. When the phase of the first clock signal is delayed from the phase of the second clock signal, the phase of the first clock signal is advanced from the phase of the second clock signal by the switch circuit. The second clock signal does not change. When the binary counter has the maximum value, the phase of the internal clock signal is closest to the second clock signal regardless of the phase relationship between the first clock signal and the second clock signal. For this reason, the phase of the internal clock signal does not change greatly due to switching of the switch circuit. That is, it is possible to prevent jitter from occurring in the internal clock signal at the time of switching between coarse adjustment and fine adjustment.
[0212]
(6) In the semiconductor integrated circuit according to claim 3, when the control circuit sets the counter to the minimum value by the fine adjustment and further adjusts the phase of the internal clock signal in the same direction, A semiconductor integrated circuit that controls and outputs the second clock signal from another delay stage adjacent to the delay stage that outputs the first clock signal.
[0213]
In this semiconductor integrated circuit, when the binary counter is set to the minimum value by fine adjustment and the phase of the internal clock signal is adjusted in the same direction, the control circuit controls the switch circuit to change the second clock signal to the first value. Output from another delay stage adjacent to the delay stage that outputs the clock signal. For this reason, when the phase of the second clock signal is ahead of the phase of the first clock signal, the phase of the second clock signal is delayed from the phase of the first clock signal by the switch circuit. When the phase of the second clock signal is delayed from the phase of the first clock signal, the phase of the second clock signal is advanced from the phase of the first clock signal by the switch circuit. The first clock signal does not change. When the binary counter is at the minimum value, the phase of the internal clock signal is closest to the first clock signal regardless of the phase relationship between the first clock signal and the second clock signal. For this reason, the phase of the internal clock signal does not change due to switching of the switch circuit. That is, it is possible to prevent jitter from occurring in the internal clock signal at the time of switching between coarse adjustment and fine adjustment.
[0214]
(7) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the delay time of each delay stage is the same regardless of the period of the reference clock signal.
In this semiconductor integrated circuit, the delay time of each delay stage is the same regardless of the period of the reference clock signal, so even when the frequency of the reference clock signal supplied to the delay circuit is changed, The delay time is held at a predetermined value. Therefore, the coarse adjustment and fine adjustment units do not vary depending on the frequency of the reference clock signal, and the coarse adjustment and fine adjustment can be reliably performed.
[0215]
(8) The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein a part of each rising period and a part of each falling period of the first clock signal and the second clock signal supplied to the interpolation circuit are A semiconductor integrated circuit characterized by having an overlap.
In this semiconductor integrated circuit, a part of each rising period and a part of each falling period of the first clock signal and the second clock signal supplied to the interpolation circuit are overlapped with each other, so that the interpolation circuit operates reliably. Can be made.
[0216]
(9) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein an independent power supply voltage is supplied to the delay circuit.
In this semiconductor integrated circuit, since an independent power supply voltage is supplied to the delay circuit, it is possible to prevent the delay time of each delay stage of the delay circuit from fluctuating due to the influence of other circuits. . In addition, power consumption can be reduced by supplying a low voltage to the delay circuit.
[0217]
(10) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a start signal generator that activates a start signal in synchronization with the reference clock signal at the start of the phase comparison.
[0218]
This semiconductor integrated circuit includes a start signal generator that activates a start signal in synchronization with a reference clock signal at the start of phase comparison. For this reason, at the start of the phase comparison, the control circuits can be synchronized with each other, and the phase comparison can always be started from a predetermined state.
(11) The semiconductor integrated circuit according to (10), wherein the start signal generator activates the start signal in synchronization with a fall of the reference clock signal.
[0219]
In this semiconductor integrated circuit, the start signal generator activates the start signal in synchronization with the fall of the reference clock signal. Therefore, it is possible to prevent the H level period of the reference clock signal from being masked by the start signal and causing a hazard, and the delay circuit can be stably operated.
(12) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a frequency divider that divides the frequencies of the reference clock signal and the internal clock signal, and the phase comparison circuit includes the frequency dividers. A semiconductor integrated circuit, wherein the reference clock signal and the internal clock signal whose frequency are divided are supplied.
[0220]
This semiconductor integrated circuit includes a frequency divider that divides the frequencies of the reference clock signal and the internal clock signal. The phase comparison circuit is supplied with a reference clock signal and an internal clock signal whose frequency is divided through each frequency divider. Therefore, even when a high-frequency reference clock signal is supplied, the phase comparison circuit can be reliably operated. Further, since the frequency of phase comparison is reduced, power consumption can be reduced.
[0221]
(13) The semiconductor integrated circuit according to (12), further including a start signal generator that activates a start signal in synchronization with the reference clock signal at the start of the phase comparison. A semiconductor integrated circuit, which starts operating upon activation of a start signal and starts outputting the divided reference clock signal and internal clock signal after a predetermined number of clocks.
[0222]
This semiconductor integrated circuit includes a start signal generator that activates a start signal in synchronization with a reference clock signal at the start of phase comparison. Each frequency divider starts operation upon activation of the start signal, and starts outputting the divided reference clock signal and internal clock signal after a predetermined number of clocks. Therefore, when the reference clock signal has a specific frequency, the maximum value of the phase shift between the reference clock signal supplied to the phase comparison circuit and the internal clock signal can be reduced. As a result, the number of phase comparisons in coarse adjustment can be reduced. The number of delay stages of the delay circuit can be reduced.
[0223]
(14) The semiconductor integrated circuit according to (13), wherein the predetermined number of clocks can be set according to a frequency of a reference clock signal.
In this semiconductor integrated circuit, by setting the number of clocks from the activation of the start signal to the start of output of the divided reference clock signal and internal clock signal according to the frequency of the reference clock signal, The number of phase comparisons necessary for phase adjustment can be reduced.
[0224]
(15) The semiconductor integrated circuit according to (13), further comprising a mode register for setting the predetermined number of clocks.
This semiconductor integrated circuit includes a mode register for setting the number of wait clocks. For this reason, the number of wait clocks can be easily set according to the frequency of the reference clock signal by changing the mode register at the time of power-on or the like.
[0225]
(16) The semiconductor integrated circuit according to (13), further comprising a fuse for setting the predetermined number of clocks.
This semiconductor integrated circuit includes a fuse for setting a predetermined number of clocks. For this reason, in the manufacturing process, the predetermined number of clocks can be set easily and reliably by blowing the fuse according to the product specification (frequency).
[0226]
(17) The semiconductor integrated circuit according to (13), further comprising a control terminal for setting the predetermined number of clocks.
This semiconductor integrated circuit includes a control terminal for setting a predetermined number of clocks. For this reason, the product can be evaluated using these control terminals as test terminals. By connecting these control terminals to the power supply line VDD or the ground line VSS, a predetermined number of clocks can be set. By using these control terminals as external terminals, a predetermined number of clocks can be set on the substrate in accordance with the clock frequency of the system in which the semiconductor integrated circuit is mounted.
[0227]
【The invention's effect】
In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the phase comparison between the internal clock signal and the reference clock signal can always be performed correctly, and the phases of both signals can always be matched regardless of the frequency of the reference clock signal.
By fixing the delay time of the delay stage to a predetermined value, unnecessary elements are not required and the layout size can be reduced. As a result, the chip size can be reduced.
[0228]
Since the phase of the internal clock signal is finely adjusted using the interpolation circuit, the minimum unit of fine adjustment can be reduced. That is, phase adjustment can be reliably performed even in a semiconductor integrated circuit to which a high-frequency reference clock signal is supplied.
According to another aspect of the semiconductor integrated circuit of the present invention, the phase of the internal clock signal is divided into coarse adjustment and fine adjustment so that the phases of the internal clock signal and the reference clock signal can be matched quickly with a small number of phase comparisons. Can do.
[0229]
In the semiconductor integrated circuit according to the third aspect, since it is not necessary to reset or set the counter value of the binary counter at the time of phase adjustment, the control of the binary counter can be performed easily and smoothly. As a result, the timing margin for the operation of the control circuit can be increased. As a result, it is possible to prevent jitter from occurring in the internal clock signal.
In the semiconductor integrated circuit of the fourth aspect, the number of phase comparisons in the coarse phase adjustment can be reduced.
In the semiconductor integrated circuit according to the fifth aspect, power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the basic principle of the invention according to claims 1 to 5;
FIG. 2 is a block diagram showing a clock control unit in the first embodiment of the semiconductor integrated circuit of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a delay clock generation unit in FIG. 1;
4 is a circuit diagram showing the delay stage of FIG. 3;
FIG. 5 is a circuit diagram showing a first shift register of FIG. 3;
6 is a circuit diagram showing a second shift register of FIG. 3. FIG.
7 is a circuit diagram showing a first switch circuit of FIG. 3; FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second switch circuit of FIG. 3;
FIG. 9 is a circuit diagram showing the delay stage activation circuit of FIG. 3;
10 is a circuit diagram showing the interpolation circuit and buffer of FIG. 2. FIG.
FIG. 11 is a timing chart showing an input waveform and an output waveform of the interpolation circuit.
12 is a block diagram showing a phase comparison unit in FIG. 2. FIG.
13 is a block diagram showing a first divider circuit and a second divider circuit of FIG.
14 is a circuit diagram showing the frequency divider of FIG.
FIG. 15 is a timing chart showing the basic operation of the frequency divider of FIG. 13;
16 is a timing chart showing the basic operation of the frequency divider of FIG.
17 is a circuit diagram showing the phase comparison circuit of FIG. 10;
FIG. 18 is a circuit diagram showing the rough / fine control unit of FIG. 1;
FIG. 19 is a control state diagram showing the operation of the combinational circuit of FIG. 18;
20 is a block diagram showing the rough control circuit of FIG. 1. FIG.
FIG. 21 is a circuit diagram showing rough control of FIG. 20;
22 is a control state diagram showing an operation of the combinational circuit of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a timing chart showing an outline of the rough control operation of FIG. 20;
24 is a circuit diagram showing the rough shift latch of FIG. 20. FIG.
25 is a circuit diagram showing the shift direction latch of FIG. 20;
26 is a circuit diagram showing the register selection switch of FIG. 20;
FIG. 27 is a block diagram illustrating a fine control unit in FIG. 1;
28 is a circuit diagram showing the fine control of FIG. 27. FIG.
29 is a control state diagram showing the fine control operation of FIG. 27. FIG.
FIG. 30 is a flowchart showing phase adjustment control in the first embodiment;
FIG. 31 is a flowchart showing initial setting of phase adjustment and control of rough initial adjustment in the first embodiment.
FIG. 32 is a flowchart showing fine initial adjustment control in the first embodiment;
FIG. 33 is a flowchart showing fine initial adjustment control in the first embodiment;
FIG. 34 is a flowchart showing rough / fine adjustment control in the first embodiment;
FIG. 35 is a flowchart showing rough / fine adjustment control in the first embodiment;
FIG. 36 is a timing diagram showing the operation of the start signal generator of FIG. 1;
FIG. 37 is a timing chart showing states of clock signals in the phase comparison unit of FIG.
FIG. 38 is an explanatory diagram illustrating an overview of switching control of internal clock signals ACLK and BCLK during rough initial adjustment according to the first embodiment;
FIG. 39 is an explanatory diagram showing a change in the internal clock signal CLKI according to the initial value of the binary counter at the time of rough initial adjustment according to the first embodiment;
FIG. 40 is an explanatory diagram showing an outline of fine initial adjustment according to the first embodiment;
FIG. 41 is a block diagram showing a clock control unit in the second embodiment of the semiconductor integrated circuit of the present invention;
42 is a block diagram showing a phase comparison unit in FIG. 41. FIG.
43 is a circuit diagram showing the fine phase comparison circuit of FIG. 42. FIG.
44 is a circuit diagram showing the rough phase comparison circuit of FIG. 42. FIG.
FIG. 45 is a timing chart showing the operation of the rough phase comparison circuit in the second embodiment.
46 is a circuit diagram showing the rough / fine control unit of FIG. 41. FIG.
47 is a circuit diagram showing the rough control unit of FIG. 41. FIG.
48 is a circuit diagram showing the rough control of FIG. 47. FIG.
49 is a control state diagram showing the operation of the combinational circuit of FIG. 48. FIG.
FIG. 50 is a flowchart showing control of phase adjustment in the second embodiment.
FIG. 51 is a block diagram showing a first divider circuit in the third embodiment of the semiconductor integrated circuit according to the present invention;
FIG. 52 is a timing chart showing the operation of the first and second frequency dividers at the start of phase adjustment in the third embodiment.
FIG. 53 is a circuit diagram showing an example in which the first and second shift registers are combined into one;
FIG. 54 is a circuit diagram showing another example of a delay stage.
FIG. 55 is a circuit diagram showing another example of a delay stage.
FIG. 56 is a circuit diagram showing another example of a delay stage.
FIG. 57 is a circuit diagram showing another example of an interpolation circuit.
FIG. 58 is a circuit diagram showing another example of an interpolation circuit.
FIG. 59 is a circuit diagram showing another example of the first and second switch circuits.
FIG. 60 is a circuit diagram showing another example of a delay stage.
FIG. 61 is a block diagram showing an example in which the present invention is applied to SDRAM.
62 is a block diagram showing a delay clock generation unit in FIG. 61. FIG.
FIG. 63 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit.
FIG. 64 is a flowchart showing control of phase adjustment of a conventional clock signal.
65 is a timing chart showing main signals at the time of phase adjustment in FIG. 64. FIG.
[Explanation of symbols]
30 Clock controller
32 Start signal generator
34a, 34b clock buffer
36 Delay clock generator
38, 40 Interpolation circuit
42, 44 buffers
46 Phase comparator
48 Rough / Fine Control
50 rough control section
52 Fine control unit
54 Delay circuit
56 Delay Stage Activation Circuit
58 First switch circuit
60 First shift register
62 Second switch circuit
64 Second shift register
82 First frequency divider
84 Second divider circuit
86 Dummy output buffer
88 Dummy input buffer
90 Phase comparison circuit
92 divider
118 rough control
120 rough shift latch
122 Shift direction latch
124 Register selection switch
134 Fine Control
136 Binary counter
138 Maximum and minimum detector
140 Clock controller
141 Phase comparison unit
142 Rough / Fine Control Unit
144 Rough control unit
148 Fine phase comparator
150 Rough Phase Comparison Circuit
152 rough control
156 First frequency divider
156a, 156b, 156c switch
A, B, C, D control signals
A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2 control signals
ABCLK, / ABCLK internal clock signal
ACLK, / ACLK, BCLK, / BCLK Internal clock signal
CNT3, CNT2, CNT1, CNT0 counter signal
CLK, / CLK clock signal
CLK-K, / CLK-K internal clock signal
COMP Comparison result signal
D01, D02, D03, D04 Delay stage
D11, D12, D13 Delay stage
DICLK Internal clock signal
FCOMP Fine comparison result signal
FEN Fine enable signal
MAX maximum signal
MIN Minimum signal
RCOMP Rough comparison result signal
REFCLK reference clock signal
REN Rough enable signal
/ RESET Reset signal
RLON Rough lock on signal
RSD Rough shift direction signal
RSO rough shift order signal
STT start signal
TIM timing signal

Claims (5)

所定の遅延時間を有する遅延段が縦続接続され、基準クロック信号を受けて前記各遅延段からそれぞれ遅延したクロック信号を出力する遅延回路と、
前記遅延回路における奇数段目の前記遅延段から出力される前記クロック信号のいずれかを第1クロック信号として選択し、前記第1クロック信号を出力する前記遅延段に隣接する偶数段目の前記遅延段から出力される前記クロック信号の一方を第2クロック信号として選択するスイッチ回路と、
前記第1クロック信号の遷移エッジと前記第2クロック信号の遷移エッジとの間に遷移エッジを有する位相の内部クロック信号を、比率情報に応じて生成する補間回路と、
前記基準クロック信号の位相と、前記内部クロック信号の位相とを比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の比較結果に基づいて、前記スイッチ回路が選択する前記遅延段の切り替えを行うとともに、前記補間回路に前記比率情報を与えて、前記基準クロックと前記内部クロック信号との位相を一致させる制御を行う制御回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。
A delay circuit having a predetermined delay time cascaded, receiving a reference clock signal and outputting a delayed clock signal from each of the delay stages; and
One of the clock signals output from the odd-numbered delay stages in the delay circuit is selected as the first clock signal, and the even-numbered delay adjacent to the delay stage that outputs the first clock signal A switch circuit that selects one of the clock signals output from the stage as a second clock signal;
An interpolation circuit for generating an internal clock signal having a phase having a transition edge between a transition edge of the first clock signal and a transition edge of the second clock signal according to ratio information;
A phase comparison circuit that compares the phase of the reference clock signal with the phase of the internal clock signal;
Based on the comparison result of the phase comparison circuit, the switching of the delay stage selected by the switch circuit is performed, and the ratio information is given to the interpolation circuit to match the phases of the reference clock and the internal clock signal. A semiconductor integrated circuit comprising a control circuit for performing control.
請求項1記載の半導体集積回路において、
前記制御回路は、
位相比較の開始時に、前記位相比較回路の比較結果に応じて前記スイッチ回路を制御し、前記内部クロック信号の位相を粗調整し、
前記基準クロックと前記内部クロック信号との位相差が前記遅延段の遅延時間以下になった後に、前記位相比較回路の比較結果に応じて前記補間回路に前記比率情報を与え、前記内部クロック信号の位相を微調整することを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The control circuit includes:
At the start of phase comparison, the switch circuit is controlled according to the comparison result of the phase comparison circuit, and the phase of the internal clock signal is roughly adjusted,
After the phase difference between the reference clock and the internal clock signal is equal to or less than the delay time of the delay stage, the ratio information is given to the interpolation circuit according to the comparison result of the phase comparison circuit, and the internal clock signal A semiconductor integrated circuit characterized by finely adjusting a phase.
請求項2記載の半導体集積回路において、
前記制御回路は、2進カウンタのカウント値を前記比率情報として出力し、
前記補間回路は、前記2進カウンタの増加時に、前記内部クロック信号の位相を前記第1クロック信号側から前記第2クロック信号側に変化させ、前記2進カウンタの減少時に、前記内部クロック信号の位相を前記第2クロック信号側から前記第1クロック信号側に変化させることを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 2.
The control circuit outputs a count value of a binary counter as the ratio information,
The interpolation circuit changes the phase of the internal clock signal from the first clock signal side to the second clock signal side when the binary counter is increased, and when the binary counter is decreased, A semiconductor integrated circuit, wherein a phase is changed from the second clock signal side to the first clock signal side.
請求項3記載の半導体集積回路において、
前記制御回路は、前記粗調整により前記基準クロックと前記内部クロック信号との位相差が前記遅延段の遅延時間以下になった後に、前記比較結果に応じて前記2進カウンタの上位側の2ビットの値を増加または減少する動作を、下位側に向けて順次行うことを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 3.
After the phase difference between the reference clock and the internal clock signal becomes less than or equal to the delay time of the delay stage by the coarse adjustment, the control circuit determines the upper 2 bits of the binary counter according to the comparison result. A semiconductor integrated circuit characterized by sequentially performing an operation of increasing or decreasing the value toward the lower side.
請求項1記載の半導体集積回路において、
前記制御回路は、使用していない後段側の前記遅延段の少なくとも一つを非活性化することを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the control circuit deactivates at least one of the delay stages on the rear stage side that is not used.
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