JP3986358B2 - Serial / parallel converter and semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号に対するデータ信号のスキューを自己補正するシリアル・パラレル変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
クロック信号とデータ信号との伝播時間が異なる場合には、両信号間に、信号の位相のばらつきであるスキューが生じる。そして、その結果としてクロック信号に対するデータ信号のセットアップ時間やホールド時間が、充分満たされなくなるといった問題が生じることがある。また、高速データ伝送などの場合には、誤ったデータの受信につながってしまうという問題が発生しやすい。
【0003】
そこで、上記の問題の解決策として、特開平11−168365号公報には、スキュー補正装置に関する技術が開示されている。このスキュー補正装置は、入力データ信号の遷移を検出した時にパルス信号を供給するための遷移検出器と、前記入カデータ信号を可変の遅延量だけ遅延させた第1の遅延データを生成するための可変ディレイラインと、前記第1の遅延データ信号を固定の遅延量だけさらに遅延させた第2の遅延データ信号を生成するための固定ディレイラインと、前記第2の遅延データ信号の遷移を前記クロック信号の位相と比較するためのフェーズコンパレータと、を備えている。そして、遷移検出器からパルス信号が供給されたことを条件として、フェーズコンパレータは、第2の遅延データ信号の遷移が前記クロック信号の立ち上がりエッジと実質的に同相になるように、可変ディレイラインの遅延量を制御し、第1の遅延データ信号が前記クロック信号とともに出力される。
【0004】
このスキュー補正装置を用いることで、データ信号の遷移があった場合にのみフェーズコンパレータによる可変ディレイラインの制御を有効化することとしたので、セットアップモードのみならず通常動作モードでもクロック信号とデータ信号との間のスキューを補正することができる。したがって、温度上昇等の環境変化に応じたスキュー補正が可能になる。
【0005】
また、特開2000−780277公報には、送信側でジッタが生じても受信側でのクロックの位相ずれを解消し、表示画像を良好にする技術として、シリアルパラレル変換装置、半導体装置、電子機器及びデータ伝送システムに関する技術が開示されている。この技術では、上記問題の解決手段として、送信クロックからシリアル・パラレル変換を行うためのクロックを再生させるとともに、シリアルデータの単位データ列ごとに同期検出ビットを設け、再生クロックと同期をとり、安定したシリアル・パラレル変換を行うことを特徴とする。すなわち、シリアル・パラレル変換部は、所定ビット数の単位データ列を有する第1データ列が、同期期間に続くシリアルデータDA1を、元となるパラレルデータからの変換用クロックCL1に基づいてサンプリングして、単位データ列毎にパラレルデータに変換する。そして、信号生成手段は、シリアルデータDA1とクロックCL1に基づいて同期信号を生成する。なお、シリアルデータは、同期期間内に所定ビットパターンの単位データ列の同期検出用第2データ列を含んでいる。信号生成手段は、第2データ列中の単位データ列を検出して同期信号を生成し、シリアル・パラレル変換部で第1データ列中の単位データ列の先頭位置を検出する。
【0006】
このような構成及び動作により、シリアルパラレル変換部での変換タイミングのずれを解消し、シリアルデータを正確にパラレルデータに変換し、受信側の表示画像を良好にすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特開平11−168365号公報に開示されたスキュー補正装置では、クロックレートとデータレートとが等しい場合は有効となり得るが、1クロックレートに対し多ビットのシリアルデータが存在し、これらシリアルデータをパラレルに変換するようなシステムに使用するには不適当である。
【0008】
また、前記の特開2000−780277公報に開示された技術では、送信側に予め同期検出ビットをデータにコーディングさせておく必要があり、単純なシリアルデータをパラレルデータに変換する場合には適さない。
【0009】
そこで、本発明は上記の問題を解決するために創作したものであり、その目的は、予め同期検出ビットをデータにコーディングさせることなく、データ信号とクロック信号との間でスキューが生じても、クロック信号に対する入力データ信号を自己補正するシリアル・パラレル変換装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【0013】
(1)シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するシリアル・パラレル変換装置であって、
クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、
該複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、
前記ストローブ作成回路が出力した複数のストローブ信号を用いてシリアル伝送データをラッチし、該ラッチしたシリアル伝送データから、該シリアル伝送データと該クロック信号とのスキューの有無を検出し、その結果に応じた制御信号を出力するスキュー検出回路と、
該検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、
該選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、
を備えたことを特徴とする。
【0014】
この構成において、シリアル・パラレル変換装置は、クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、ストローブ作成回路が出力した複数のストローブ信号を用いてシリアル伝送データをラッチし、ラッチしたシリアル伝送データからスキューの有無を検出した結果に応じた制御信号を出力するスキュー検出回路と、検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、を備え、これらによって、シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換する。したがって、シリアルデータをパラレルデータに変換する際にスキューの有無を専用回路で確実に検出し、その検出結果に基づき適切なストローブ信号を選択できるので、データにスキューが生じた場合でも安定したシリアル・パラレル変換を行うことが可能となる。
【0015】
(2)シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するシリアル・パラレル変換装置であって、
クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、
該複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、
前記シリアル伝送データの遷移を検出して、検出信号を出力するエッジ検出回路と、
記ストローブ作成回路が作成したストローブ信号及び該検出信号に基づいて、該シリアル伝送データと該クロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路と、
該検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、
該選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、
を備えたことを特徴とする
【0016】
この構成においては、シリアル・パラレル変換装置は、クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、シリアル伝送データの遷移を検出して、検出信号を出力するエッジ検出回路と、ストローブ作成回路が作成したストローブ信号及び検出信号に基づいて、シリアル伝送データとクロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路と、検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、を備え、これらによって、シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換する。したがって、シリアルデータ中に特定の検出ビットデータを必要とすることなく、シリアル伝送データとクロック信号とのスキューを検出することが可能となる。また、ストローブ信号を制御することで、スキュー検出の分解能を可変にすることが可能となる。なお、シリアル伝送データの遷移の検出とは、シリアル伝送データの立ち上がり又は立ち下がりの検出のことである。
【0017】
(3)前記PLL回路は、電圧制御発振器及び分周器を有し、該分周器の分周比を変更して、該電圧制御発振器の発振周波数の設定を変えることで、スキュー調整分解能が可変であることを特徴とする。
【0018】
この構成において、分周器の分周比を変更して、電圧制御発振器の発振周波数の設定を変えることで、PLL回路は、スキュー調整分解能が可変である。したがって、スキュー自己補正感度を容易に変化させることができることから使用用途に応じてシリアル・パラレル変換精度を向上させることが可能となる。
【0019】
(4)上記(3)において、前記クロック信号の周期をT、前記電圧制御発振器を構成するインバータ素子の段数をM、及び前記分周器の分周比をNとすると、前記スキュー調整分解能は、T/(M・N)であることを特徴とする。
【0020】
この構成において、シリアル・パラレル変換装置のスキュー調整分解能は、クロック信号の周期をT、電圧制御発振器を構成するインバータ素子の段数をM、及び分周器の分周比をNとすると、T/(M・N)である。したがって、PLL回路の分周器の分周比を変化させ、ストローブ作成回路への入力信号周波数を上げることにより、スキュー検出用のストローブ信号の数を増加させることができ、シリアルデータの1ビット当たりに割り当てられるストローブ信号の数を増やすことによって、スキュー検出の分解能を増加させることができ、より精度良くスキューを検出できる。また、適切なストローブを選択できることから、安定したシリアル・パラレル変換回路、及び半導体装置を提供することが可能となる。
【0021】
(5)前記PLL回路は、M段(M:奇数)の素子からなる発振器と、該発振器の出力を1/N分周する分周器と、該1/N分周された信号及び前記クロック信号の位相を比較し、位相差がなくなるように該発振器を制御する制御回路と、を備え、該発振器の各素子は、前記クロック信号に応じた前記タップ出力信号を出力することを特徴とする。
【0022】
この構成においては、PLL回路では、制御回路は1/N分周された信号及び前記クロック信号の位相を比較し、位相差がなくなるように発振器を制御する。また、発振器はM段(M:奇数)の素子からなり、各素子はクロック信号に応じたタップ出力信号を出力する。したがって、PLL回路の発振器における各素子の段数を変化させることで、データストローブ信号数を増減させて、スキュー調整分解能を可変にすることが可能となる。
【0023】
(6)前記スキュー検出回路は、入力されたシリアル伝送データ中の1ビットのみ遷移するシリアルデータパターンに対して、スキュー検出を行うことを特徴とする。
【0024】
この構成において、入力されたシリアル伝送データ中の1ビットのみ遷移するシリアルデータパターンに対して、スキュー検出回路はスキュー検出を行う。したがって、シリアルデータ中に予めスキュー検出ビットをコーディングさせる必要がなく、任意のデータ入力に対し、あるパターンが入力された場合のみ反応して、スキュー検出を行い、同時にスキュー補正を行うことが可能となる。
【0025】
(7)上記(6)において、前記スキュー検出手段は、シリアル伝送データ中の遷移する1ビット及びその前後の1ビットに対して、スキュー検出を行うことを特徴とする。
【0026】
この構成において、シリアル伝送データ中の遷移する1ビット及びその前後の1ビットに対して、スキュー検出手段はスキュー検出を行う。したがって、少ないデータで、確実にスキューを検出することが可能となる。
【0027】
(8)(1)乃至(7)のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成したことを特徴とする。
【0028】
この構成において、半導体装置は、(1)乃至(7)のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成している。したがって、安定してシリアル・パラレル変換を行う半導体装置を提供することが可能となる。
【0029】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置の概略構成を示したブロック図である。シリアル・パラレル変換装置1は、Nビットのシリアル伝送データ(以下、シリアルデータと称する。)を、Nビットのパラレル伝送データ(以下、パラレルデータと称する。)に変換するシリアル・パラレル変換ロジック回路11、シリアル・パラレル変換ロジック回路11にシリアル・パラレル変換を実行させるためのストローブ信号を作成するPLL回路12及びストローブ作成回路13、最適なストローブ信号を選択するためのストローブ選択回路14、並びにデータ信号とクロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路15から構成される。
【0030】
以下に、シリアル・パラレル変換装置における各部の構成・動作等について説明する。まず初めに、PLL(Phase Locked Loop )回路12について説明する。図2は、PLL回路の構成を示したブロック図である。PLL回路12は、一般的なPLL回路の構成であり、位相比較器21、チャージポンプ22、ループフィルタ23、VCO(電圧制御発振器)24、及び分周器25から成る。
【0031】
位相比較器21は、基準信号(fr)と、分周器25からの帰還信号(fp)と、の間の位相差を検出し、VCO24の発振周波数を上昇させる制御信号(UP)、又は下降させる制御信号(DN)を出力する。基準信号(fr)に対して帰還信号(fp)が遅れている時は、位相比較器21から、VCO24の発振周波数を上昇させる制御信号(UP)が位相差に相当する期間出力される。逆に、基準信号(fr)に対して帰還信号(fp)が進んでいる時は、位相比較器21から、VCO24の発振周波数を下降させる制御信号(DN)が位相差に相当する期間出力される。このように、位相比較器21は、入力される2つの信号の位相差をパルス幅変換した信号を出力する。
【0032】
チャージポンプ22は、位相比較器21からの制御信号(UP、DN)をアナログ信号に変換し、ループフィルタ23を通して、その出力信号CPOを制御電圧(Vc)としてVCO24に与える。
【0033】
ループフィルタ23は、抵抗及びコンデンサで構成されたローパスフィルタ回路であり、チャージポンプ22からの出力信号CPOに含まれるスイッチングノイズ等を低減する目的、及びフィードバックループを安定化する目的で用いられる。
【0034】
VCO24の出力信号(fo)は、このPLL回路12の出力信号(fo)として出力されるとともに、分周器25で分周されて帰還信号(fp)として位相比較器21へ入力される。その際、出力信号(fo)は、分周器25で1/Nの周波数へ変換されるので、帰還信号(fp)と出力信号(fo)の周波数の関係は、次式(1)で表される。
fp=fo/N ・・・・・(1)
なお、分周器25は、分周比を変更可能である。
【0035】
PLL回路12は、fr=fpとなるように制御電圧(Vc)を制御するので、出力信号(fo)は、次式(2)のように表される。
fo=N×fr ・・・・・(2)
すなわち、基準信号(fr)に対してN倍の周波数の出力信号(fo)が、PLL回路12から出力されることになる。
次に、VCO24の構成について説明する。図3は、VCO24の概略構成を示した回路図である。本発明のVCO24は、図3(B)に示したように、入力される制御電圧(Vc)に応じて発振周波数が変化するM段(M:奇数)リング発振器31を備えた構成である。本発明では、リング発振器31を構成するM個のインバータ素子の各タップから出力される出力信号phi1〜phi(M)をPLL回路12の出力として利用している。また、出力信号phi1が分周器に入力され、分周されて帰還信号(fp)として位相比較器に帰還される。
【0036】
このように構成することで、PLL回路12の出力となる出力信号phi1〜phi(M)は、基準信号(fr)の分周比(N)倍の周波数となり、基準信号(fr)の周期をTとすると、それぞれの位相がT/(N・M)ずつ遅延した出力信号となる。
【0037】
次に、ストローブ作成回路13について説明する。ストローブ作成回路13は、前記のPLL回路12から出力された出力信号phi1〜phi(M)が入力されて、複数のストローブ信号を作成する。
【0038】
図4は、ストローブ作成回路の概略構成を示した回路図である。ストローブ作成回路13は、Dフリップフロップによる簡単な構成でPLL回路12の出力信号(タップ出力信号)phi1〜phi(M)を用いて、ストローブ信号を作成することができる。例えば、図4に示したように、M個のDフリップフロップd1〜d(M)のクロック入力端子CKに、PLL回路12の出力信号phi1〜phi(M)がそれぞれ入力されるように接続する。また、出力信号phi1をクロック入力端子に入力するDフリップフロップd1のみ、出力端子/Qをデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd1〜d(M−1)の各出力端子Qを、次段のDフリップフロップd2〜d(M)のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd1〜dMの各出力端子Qから出力される信号をストローブ信号stb1〜stb(M)とする。この構成によって、出力信号phi1〜phi(M)を用いて複数のストローブ信号を作成する。また、ストローブ信号を作成するためのストローブ作成回路13への入力信号phi1〜phi(M)の組み合わせについては適宜選択し、出力となる複数のストローブ信号が規則的に作成されるようにしなければならない。
【0039】
次に、スキュー検出回路15について説明する。スキュー検出回路15では、前記のストローブ作成回路13によって作成されたストローブ信号を使用して、シリアル・パラレル変換ロジック回路11へ入力されるシリアルデータをラッチする。このラッチ結果により、スキュー検出回路15では、スキューの有無を判定する。
【0040】
つまり、任意に入力されるシリアルデータパターンの中から、シリアルデータ中の1ビットのみ遷移しているシリアルデータに着目する。そして、スキュー検出回路15は、その遷移1ビットを含む複数ビットをラッチした結果により、スキューの有無を判定する。このようにすることで、シリアルデータ中に予めスキュー検出ビットをコーディングさせる必要がなく、任意のデータ入力に対し、あるパターンが入力された場合のみ反応して、スキュー検出を行い、同時にスキュー補正を行うことができる。
【0041】
また、判定するNビットシリアルデータにおけるビットの組み合わせについては、以下の2パターンのように1ビットのみ遷移しているデータとなる。
D[1:N]=00・・・010・・・00 (3)
D[1:N]=11・・・101・・・11 (4)
いま、上記のスキュー検出データがパターン(3)の時に、遷移している1ビットを含む前後3ビットに対してスキュー検出方法を行うものとする。なお、遷移している1ビットを、以下Xビットと称する。各ビットについてストローブ作成回路13から供給される複数のストローブ信号によりラッチされた結果は、スキューが無い場合、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(000・・0,1・・111・・1,0・・000)となる。
【0042】
一方、データ遅れによってスキューが生じている場合、遷移している1ビットを含む連続した3ビット0,1,0を作成したストローブでラッチした結果は、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(000・・0,0・111・1,1・・000)のようになる。逆に、データ進みによってスキューが生じている場合、ストローブでラッチした結果は、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(000・・1,1・111・0,0・・000)となる。
【0043】
このように、上記のパターン(3)の場合、シリアルデータの遷移している1ビットデータ(Highデータ)を、数本のストローブ信号でラッチした結果は、スキューが存在しない時、すべて“1”(High)となる。これに対して、スキューが存在する場合は、ラッチした結果がすべて“1”にならないことが分かる。つまり、シリアルデータのある1ビットのみ遷移するデータに着目し、複数の規則的に作成されたストローブでラッチした結果により、スキューの有無を判定することができる。
【0044】
同様にして、スキュー検出データがパターン(4)の時、遷移している1ビットを含む前後3ビットについて、ストローブ作成回路13から得られるストローブによってラッチされた結果は、スキューが無い場合、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(111・・1,0・・000・・0,1・・111)となる。
【0045】
一方、データ遅れによってスキューが生じている場合のラッチ結果は、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(111・・1,1・000・0,0・・111)のようになる。逆に、データ進みによってスキューが生じている場合、ストローブでラッチした結果は、(X−1ビット,Xビット,X+1ビット)=(111・・0,0・000・1,1・・111)となる。
【0046】
このように、上記のパターン(4)の場合も同様に、シリアルデータの遷移している1ビットデータ(Lowデータ)を数本のストローブ信号でラッチした結果は、スキューが存在しない時、すべて“0”(Low)となる。これに対して、スキューが存在する場合は、ラッチした結果がすべて“0”(Low)にならないことが分かる。つまり、シリアルデータのある1ビットのみ遷移するデータに着目し、複数の規則的に作成されたストローブでラッチした結果により、スキューの有無を判定することができる。
【0047】
続いて、ストローブ選択回路14について説明する。ストローブ選択回路14は、MUX(マルチプレクサ)回路等で構成され、スキュー検出回路15の検出結果に基づき、適切なストローブ信号を選択することになる。スキューが存在しない場合、シリアルデータの各ビットデータそれぞれについて、ストローブ信号stb(N)を選択する。一方、データにスキューが発生した場合、すなわち、データが遅れている場合は、ストローブ信号stb(N+1),stb(N+2),・・・を選択する。また、データが進んでいる場合は、ストローブ信号stb(N−1),stb(N−2),・・・を選択する。よって、絶えずシリアルデータの各ビットデータのセンタとなるようなストローブが選択されるようになる。
【0048】
次に、シリアル・パラレル変換装置1の全体の動作について、図5に基づいて説明する。図5は、シリアル・パラレル変換装置における各部の波形のタイミングチャートである。シリアル・パラレル変換装置1において、1クロック周期にNビットシリアルデータが送信される。PLL回路12の入力端子には、基準信号(fr)として、周期Tの矩形波であるクロック信号CLKINを入力する。また、シリアル・パラレル変換ロジック回路11には、図5に示したように、クロック信号CLKINの立ち下がりのタイミングで、Nビットシリアルデータを入力する。PLL回路12は、クロック信号CLKINを分周して、出力信号phi1〜phi(M)を出力する。PLL回路12の出力信号phi1〜phi(M)は、ストローブ作成回路13に入力されて、ストローブ信号stb1〜stb(M)に変換される。そして、シリアル・パラレル変換ロジック回路11に入力したNビットシリアルデータについて、ストローブ信号stb1〜stb (M)でラッチした結果を、スキュー検出回路15へ出力する。
【0049】
スキュー検出回路15では、前記のように、スキューの発生状態を検出して、制御信号をストローブ選択回路14に出力する。ストローブ選択回路14は、制御信号に基づいて、スキューに応じた適切なストローブ信号を選択する。そして、シリアル・パラレル変換ロジック回路11は、クロック信号CLKINとNビットシリアルデータとにスキューが生じても、クロック信号CLKINに対してずれのないNビットシリアルデータを出力する。
【0050】
なお、前記のようにPLL回路12の分周器25は、分周比を変更可能であるので、VCO24の発振周波数の設定を変えることで、スキュー調整分解能が可変である。
【0051】
このように、本発明によってスキューが生じても、クロック信号に対する入力データ信号を自己補正して、安定したシリアル・パラレル変換を行うシリアル・パラレル変換装置を提供することができる。
【0052】
次に、本発明の実施形態について、さらに詳細に説明する。以下、本発明のシリアル・パラレル変換装置において、1クロック周期に7ビットシリアルデータが送信される構成について説明する。図6は、1クロック周期に7ビットシリアルデータが送信されるシリアル・パラレル変換装置の構成を示したブロック図である。シリアル・パラレル変換装置101は、図6に示したように、図1に示したシリアル・パラレル変換装置1と同様の構成であり、シリアル・パラレル変換ロジック回路111、PLL回路112、ストローブ作成回路113、ストローブ選択回路114、及びスキュー検出回路115によって構成される。
【0053】
まず、PLL回路112について説明する。図7は、PLL回路112の構成を示したブロック図、及びVCO124の構成を示した回路図である。PLL回路112は、図2に示したPLL回路12の構成と同様であり、位相比較器121、チャージポンプ122、ループフィルタ123、VCO124、及び分周器125を備えた構成であり、各部の動作は図2に基づいて説明した通りである。なお、本発明のシリアル・パラレル変換装置において、1クロック周期に7ビットシリアルデータが送信される構成であるため、VCO124が備えるリング発振器131の段数M=7とし、また、分周器125の分周比N=2とする。
【0054】
図7(B)に示したように、VCO124が備える7段構成のリング発振器131は、インバータ素子が7段直列に接続されたループ回路であり、各インバータ素子の出力は、出力信号phi1〜phi7となる。また、各インバータ素子には、制御電圧Vcが印加される。
【0055】
次に、ストローブ作成回路113について説明する。図8は、ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1〜stb7を生成する構成を示した回路図である。図9は、ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1′〜stb7′を生成する構成を示した回路図である。図10は、ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1″〜stb7″を生成する構成を示した回路図である。
【0056】
ストローブ作成回路113は、7ビットシリアルデータとクロック信号CLKINとのスキューの有無に応じて適切なストローブ信号を供給するために、ストローブ作成回路113a〜113cで、PLL回路112の出力信号phi1〜phi7から、ストローブ信号stb1〜stb7、ストローブ信号stb1′〜stb7′、及びストローブ信号stb1″〜stb7″をそれぞれ作成する。
【0057】
ストローブ作成回路113aは、図8に示したように、7個のDフリップフロップd11〜d17のクロック入力端子CKに、PLL回路112の出力信号phi1〜phi7が、phi1、phi4、phi7、phi3、phi6、phi2、phi5の順に、それぞれ入力されるように接続する。また、出力信号phi1をクロック入力端子に入力するDフリップフロップd11のみ、出力端子/Qをデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd11〜d16の各出力端子Qを、次段のDフリップフロップd12〜d17のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd11〜d17の各出力端子Qから出力される信号をストローブ信号stb1〜stb7とする。なお、Dフリップフロップd11〜d17の各出力端子Qから出力されるストローブ信号は、stb4、stb3、stb2、stb1、stb7、stb6、stb5の順となる。
【0058】
ストローブ作成回路113bは、図9に示したように、7個のDフリップフロップd21〜d27のクロック入力端子CKに、PLL回路112の出力信号phi1〜phi7を、phi2、phi6、phi3、phi7、phi4、phi1、phi4の順に、それぞれ入力されるように接続する。また、出力信号phi2をクロック入力端子に入力するDフリップフロップd21のみ、出力信号phi5をデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd21〜d26の各出力端子Qを、次段のDフリップフロップd22〜d27のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd21〜d27の各出力端子Qから出力される信号をストローブ信号stb1′〜stb7′とする。なお、Dフリップフロップd21〜d27の各出力端子Qから出力されるストローブ信号は、stb1′〜stb7′の順となる。
【0059】
ストローブ作成回路113cは、図10に示したように、7個のDフリップフロップd31〜d37のクロック入力端子CKに、PLL回路112の出力信号phi1〜phi7を、phi4、phi1、phi5、phi2、phi6、phi3、phi7の順に、それぞれ入力されるように接続する。また、出力信号phi4をクロック入力端子に入力するDフリップフロップd31のみ、出力信号phi7をデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd31〜d36の各出力端子Qを、次段のDフリップフロップd32〜d37のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd31〜d37の各出力端子Qから出力される信号をストローブ信号stb1″〜stb7″とする。なお、Dフリップフロップd31〜d37の各出力端子Qから出力されるストローブ信号は、stb1″〜stb7″の順となる。
【0060】
なお、ストローブ作成回路113a〜113cは、基本的なフリップフロップで構成しているが、タップ出力信号phi1〜phi7からストローブ信号stb1〜stb7、ストローブ信号stb1′〜stb7′、及びストローブ信号stb1″〜stb7″を生成する回路であれば、他の構成であっても良い。
【0061】
次に、ストローブ選択回路114について説明する。図11は、ストローブ選択回路の入出力信号を示した回路図である。ストローブ選択回路114には、入力信号としてストローブ信号stb1〜stb7、ストローブ信号stb1′〜stb7′、及びストローブ信号stb1″〜stb7″が入力される。また、制御信号としてスキュー検出回路115から、制御信号S1〜S9が入力される。さらに、出力信号として、ストローブ信号stb1〜stb7、ストローブ信号stb1′〜stb7′、又はストローブ信号stb1″〜stb7″のいずれかを出力する。
【0062】
ストローブ選択回路114は、MUX(マルチプレクサ)回路等で構成され、スキュー検出回路115の検出結果に基づき、適切なストローブ信号を選択する。すなわち、スキューが存在しない場合、シリアルデータの各ビットデータそれぞれについて、ストローブ信号stb1〜stb7を選択する。一方、データが遅れたためにスキューが発生した場合は、ストローブ信号stb1″〜stb7″を選択する。また、データが進んだためにスキューが発生した場合は、ストローブ信号stb1′〜stb7′を選択する。よって、絶えずシリアルデータの各ビットデータのセンタとなるようなストローブが選択されるようになる。
【0063】
次に、スキュー検出回路115について説明する。図12は、スキュー検出回路の概略構成を示した回路図である。スキュー検出回路115は、シリアルデータ中の1ビットのみ遷移しているパターンについて検出を行うことになる。例えば、7ビットシリアルデータD[1:7]中の1ビットのみ遷移しているD4を含むD3、D4、D5をストローブ作成回路で生成されたstb3〜stb5、stb3′〜stb5′、stb3″〜stb5″の各ストローブ信号をクロック入力とする。
【0064】
この場合、図12に示したように、スキュー検出回路115を構成する9個のDフリップフロップd41〜d49のクロック入力端子CKに、ストローブ作成回路で生成されたstb3〜stb5、stb3′〜stb5′、stb3″〜stb5″の各ストローブ信号を、stb3、stb3′、stb3″、stb4、stb4′、stb4″、stb5、stb5′、stb5″の順に入力する。また、Dフリップフロップd41〜d49の各データ入力端子Dに、シリアルデータ入力を接続する。Dフリップフロップd41〜d49の各出力端子Qからの出力信号を、制御信号S1〜S9として、ストローブ選択回路114に入力する。
【0065】
次に、シリアル・パラレル変換装置101の全体の動作を、図13に基づいて説明する。図13は、シリアル・パラレル変換装置101における各部の入出力信号のタイミングチャートである。図13に示したように、シリアル・パラレル変換装置101に、クロック信号CLKINの立ち下がりのタイミングで7ビットシリアルデータを入力する。
【0066】
前記のように、PLL回路112の分周器125の分周比を1/2とすることにより、VCO124は基準信号frとして入力されるクロック信号CLKINの周波数の2倍で発振するため、VCO124のタップ出力信号phi1〜phi7は、図13に示したタイミングで変動する信号波形となる。
【0067】
この時、クロック信号CLKINを周期Tの矩形波とすると、出力信号phi1は、周期T/2の矩形波となり、クロック信号CLKINの立ち下がりのタイミングで、出力信号phi1は立ち下がる。また、分周器125の分周比N=2であるので、出力信号phi2は、出力信号phi1と同様に周期T/2の矩形波であり、7段のリング発振器(M=7)で構成される1段目のタップ出力であるため、T/14遅れるとともに、出力信号phi1の反転波形となる。同様に、出力信号phi3は、出力信号phi2からT/14遅れるとともに、出力信号phi2の反転波形となる。出力信号phi4〜phi7についても同様であり、図13に示したタイミングで変動する。
【0068】
ストローブ作成回路113に出力信号phi1〜phi7が入力されると、ストローブ作成回路113a〜113cから、ストローブ信号stb1〜stb7、ストローブ信号stb1′〜stb7′、ストローブ信号stb1″〜stb7″が出力される。
【0069】
例えば、ストローブ信号stb1は、周期Tの矩形波であり、7ビットシリアルデータのD1におけるほぼ中央値で立ち上がる。ストローブ信号stb1′は、周期Tであり、ストローブ信号stb1に対してT/14進んでいる。ストローブ信号stb1″は、周期Tであり、ストローブ信号stb1に対してT/14遅れている。
【0070】
他のストローブ信号stb2〜stb7に対する、ストローブ信号stb2′〜stb7′、及びストローブ信号stb2″〜stb7″の関係も同様である。
【0071】
次に、スキュー検出回路115は、以下に示す7ビットシリアルデータについて検出動作を行う。
D[1:7]=“0001000” ・・・(P1)
D[1:7]=“1110111” ・・・(P2)
つまり、シリアルデータ中の1ビットのみ遷移しているパターンについて検出を行うことになる。上記のパターン(P1)及びパターン(P2)の場合、D [1:7]中の1ビットのみ遷移しているD4を含むD3、D4、D5をストローブ作成回路で生成されたストローブ信号stb3〜stb5、ストローブ信号stb3′〜stb5′、ストローブ信号stb3″〜stb5″のそれぞれをクロック入力とする図12に示した構成のラッチ回路でラッチし、その結果によりスキューの有無を判定するよう構成される。
【0072】
まず初めに、スキュー検出回路115では、ストローブ信号stb3〜stb5、ストローブ信号stb3′〜stb5′、ストローブ信号stb3″〜stb5″でパターン(P1)及びパターン(P2)について検出動作を行う。
【0073】
図14は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー無しの場合)である。図15は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン2を検出−スキュー無しの場合)である。図16は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが遅れている>場合)である。図17は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P2)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが遅れている>場合)である。図18は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが進んでいる>場合)である。図19は、本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P2)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが進んでいる>場合)である。
【0074】
スキューが発生していない場合、スキュー検出回路115で、パターン(P1)について検出した結果は、図14に示したように、“000111000”となる。同様に、パターン(P2)について検出した結果は、図15に示したように、“111000111”となる。
【0075】
データが遅れているためにスキューが存在する場合、スキュー検出回路115で、パターン(P1)について検出した結果は、図16に示したように、“000011100”となる。同様に、パターン(P2)について検出した結果は、図17に示したように、“111100011”となる。
【0076】
データが進んでいるためにスキューが存在する場合、スキュー検出回路115で、パターン(P1)について検出した結果は、図18に示したように、“001110000”となる。同様に、パターン(P2)について検出した結果は、図19に示したように、“110001111”となる。
【0077】
そして、これら検出結果は、ストローブ選択回路114へ出力される。図14,図15に示したように、ストローブ選択回路114では、スキューが無い場合の検出結果である“000111000”、又は“111000111”がストローブ選択回路114の入力端子INに入力されると、ストローブ信号stb1〜stb7を選択し、シリアル・パラレル変換ロジック回路111へ、このストローブ信号を供給する。
【0078】
図16,図17に示したように、シリアルデータがクロックCLKINに対して遅れている場合の検出結果“000011100”、又は“111100011”がストローブ選択回路114の入力端子INに入力されると、ストローブ信号stb1″〜stb7″を選択し、シリアル・パラレル変換ロジック回路111へ、このストローブ信号を供給する。
【0079】
図18,図19に示したように、シリアルデータがクロックCLKINに対して進んでいる場合の検出結果“001110000”、又は“110001111”がストローブ選択回路114の入力端子INに入力されると、ストローブ信号stb1′〜stb7′を選択し、シリアル・パラレル変換ロジック回路111へ、このストローブ信号を供給する。
【0080】
他の検出結果の組み合わせについては、最初はすべてストローブ信号stb1〜stb7を選択し、2回目以降の他の検出結果の組み合わせに対しては、現在の出力を維持するようにする。これにより、他のシリアルデータパターンの組み合わせが入力された場合について、検出回路が取り得るすべての検出結果値に対するストローブ選択が可能となり、誤動作は回避される。
【0081】
このように、製造ばらつきや動作温度等の動作環境の影響により、クロック信号CLKINに対してシリアルデータ入力信号にスキューが生じた際でも、あるパターンを自己検出し、規則的に作成されたストローブの中からより適切なストローブを選択することができる。これにより、安定したシリアル・パラレル変換装置を提供することができる。
【0082】
また、上記のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成することで、安定してシリアル・パラレル変換を行う半導体装置を提供することができる。
【0083】
なお、本実施形態においては、シリアルデータの1ビット当たり3本のストローブを使用した実施形態を示したが、PLL回路の分周器の分周比を変化させ、ストローブ作成回路への入力信号周波数を上げることにより、スキュー検出用のストローブ信号の数を増加させることができる。これは、ストローブ作成回路がDフリップフロップを用いた構成となっているため、入力周波数が上がることで、単位時間に遷移するエッジの数が増えることにより、作成されるストローブ信号の数も増やすことができる。
【0084】
上記のように、シリアルデータの1ビット当たりに割り当てられるストローブ信号の数を増やすことによって、スキュー検出(調整)の分解能を増加させることができ、より精度良くスキューを検出できる。また、適切なストローブを選択できることから、安定したシリアル・パラレル変換回路、及び半導体装置を提供することができる。
【0085】
[第2実施形態]
図20は、本発明の第2実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置の概略構成を示したブロック図である。シリアル・パラレル変換装置201は、Nビットシリアルデータを、Nビットのパラレルデータに変換するシリアル・パラレル変換ロジック回路211、シリアル・パラレル変換ロジック回路211にシリアル・パラレル変換を実行させるためのストローブ信号を作成するPLL回路212及びストローブ作成回路であるストローブタイミング発生回路213、最適なストローブ信号を選択するためのストローブ選択回路214、データ信号とクロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路215、並びにシリアルデータの遷移、すなわち、シリアルデータの立ち上がり又は立ち下がりを検出するエッジ検出回路216から構成される。
【0086】
以下に、シリアル・パラレル変換装置201における各部の構成・動作等について説明する。まず初めに、PLL(Phase Locked Loop )回路12について説明する。図21は、本発明の第2実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置のPLL回路の概略構成を示したブロック図である。PLL回路212は、位相比較器221、チャージポンプ222、ループフィルタ223、VCO(電圧制御発振器)224、及び分周比Nの分周器225から成る。PLL回路212の各部は、前記の図2に示した一般的なPLL回路12と同様に動作する。
【0087】
次に、VCO224の構成について説明する。本発明のVCO224は、図21に示したように、入力される制御電圧(Vc)に応じて発振周波数が変化するM段(M:奇数)リング発振器231を備えた構成である。本発明では、リング発振器231を構成するM個のインバータ素子の各タップから出力されるタップ出力信号PS1〜PS(M)をPLL回路212の出力として利用している。また、タップ出力信号PS1が分周器225に入力され、分周されて帰還信号(fp)として位相比較器221に帰還される。
【0088】
このように構成することで、PLL回路212の出力となるタップ出力信号PS1〜PS(M)は、基準信号(fr)の分周比(N)倍の周波数となり、基準信号(fr)の周期をTとすると、それぞれの位相がT/(N・M)ずつ遅延した出力信号となる。
【0089】
次に、ストローブタイミング発生回路213について説明する。ストローブタイミング発生回路213は、PLL回路212から出力されたタップ出力信号PS1〜PS(M)が入力されると、複数のストローブ信号を出力する。すなわち、ストローブ選択回路214に対して第1のデータストローブ信号PST1〜PST(R)を出力する。また、スキュー検出回路215に対して、スキュー調整分解能に応じた第2のデータストローブ信号DPST1〜DPST(R)を出力する。
【0090】
エッジ検出回路216は、シリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsを出力する。図22は、エッジ検出回路の概略構成を示した回路図の一例である。エッジ検出回路216は、一例として図22に示したように、ANDゲート221と奇数個(図では5個)のNOTゲートチェーン222とによる微分回路である。この微分回路を構成するANDゲート221により、シリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出することができる。また、このANDゲート221の代わりにNORゲートを用いれば、立下りエッジを検出することができる。
【0091】
スキュー検出回路215は、シリアルデータDsの立ち上がりエッジ検出信号EDDsを、ストローブタイミング発生回路213からの第2のデータストローブ信号DPSTでラッチし、その結果としてスキュー検出信号SDを出力する。スキュー検出回路215の具体的な構成を図23に示す。図23は、スキュー検出回路の概略構成を示した回路図である。スキュー検出回路215は、R個のDフリップフロップd231−1〜d231−Rを備えている。各Dフリップフロップd231−1〜d231−Rのデータ入力端子Dに、シリアルデータの立ち上がりエッジ検出信号EDDsが入力される。また、各Dフリップフロップd231−1〜d231−Rのクロック入力端子CKに、ストローブタイミング発生回路213で生成された第2のデータストローブ信号DPST1〜DPST(R)を、各々入力する。そして、Dフリップフロップd231−1〜d231−Rの各出力端子Qからの出力信号を、スキュー検出信号SDとして、ストローブ選択回路214へ入力する。
【0092】
ストローブ選択回路214は、MUX等で構成される。また、ストローブ選択回路214は、スキュー検出信号SDが供給されると、スキュー検出信号SDの組み合わせ、すなわちスキューの発生状態に応じて、適切なデータストローブを選択し、シリアル・パラレル変換回路211へストローブ信号を供給する。
【0093】
シリアル・パラレル変換回路211は、ストローブ選択回路214から出力された最適なデータストローブ信号により、シリアルデータをパラレルデータへと変換する。
【0094】
ここで、本発明の第2実施形態におけるシリアルデータDsとクロックCKとのスキュー検出動作について、図24に基づいて説明する。図24は、シリアルデータDsとクロックCKとのスキュー検出動作を説明するためのタイミングチャートである。図24(A)はクロックCKとシリアルデータDs間にスキューが無い場合、図24(B)はクロックCKに対してシリアルデータDsが遅れている場合、図24(C)はクロックCKに対してシリアルデータDsが進んでいる場合を示している。以下の説明では、エッジ検出回路216でシリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号からスキュー検出を行う場合について説明する。
【0095】
シリアルデータDsがエッジ検出回路216に入力されると、図24に示したようにシリアルデータの立ち上がりエッジが検出される。すなわち、エッジ検出回路216では、シリアルデータDsがANDゲート221の一方のポートへ、また、奇数段のNOTゲートチェーン222を通ってANDゲート221の他方のポートへ入力されることで、Dsの立ち上がりエッジを検出する。なお、検出パルス幅は、奇数個のNOTゲートチェーンの数を増減することで制御できる。
【0096】
スキュー検出回路215は、検出されたエッジ検出信号EDDsをストローブタイミング発生回路213で生成されたデータストローブ信号DPSTでラッチする。そして、その結果をストローブ選択回路214へ検出信号SDとして出力する。この時、スキュー検出回路215はスキューに応じたスキュー検出信号SDを出力する。すなわち、クロックCKとシリアルデータDs間にスキューが無い場合は、例えば図24(A)に示したようにSD[2:0]=[0 1 0]を出力する。また、クロックCKに対してシリアルデータDsが遅れている場合は、例えば図24(B)に示したようにSD[2:0]=[0 0 1]を出力する。さらに、クロックCKに対してシリアルデータDsが進んでいる場合は、例えば図24(C)に示したようにSD[2:0]=[1 0 0]を出力する。なお、図24には、検出分解能(スキュー調整分解能)Rを3bitとして示している。
【0097】
ストローブ選択回路214には、ストローブタイミング発生回路213で作成された第1のデータストローブ信号PSTが供給されており、エッジ検出信号EDDsをラッチした結果の組み合わせ、すなわちスキュー検出信号SDに対応したストローブ信号を選択して出力するMUXの構成とする。そして、ストローブ選択回路214は、最適なストローブ信号STを選択して、シリアル・パラレル変換回路211へ供給する。シリアル・パラレル変換回路211は、この最適なストローブ信号STによって、シリアルデータをパラレルデータに変換する。
【0098】
次に、本発明の第2実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置の構成について、具体例を挙げて説明する。図25は、シリアルデータの入力タイミング図である。シリアルデータ伝送では、通常図25に示したようにクロック1周期中に所定のビットデータ(図では7ビットデータ)がマッピングされ伝送されている。以下に、シリアル・パラレル変換装置が、7ビットのシリアルデータをパラレルデータに変換し、スキュー調整分解能を3bitとした場合について説明する。まず、シリアル・パラレル変換装置の構成について説明する。図26は、シリアル・パラレル変換装置の具体例の構成を示した回路図である。図26に示したように、シリアル・パラレル変換装置301は、Nビットシリアルデータを、Nビットのパラレルデータに変換するシリアル・パラレル変換ロジック回路311、シリアル・パラレル変換ロジック回路311にシリアル・パラレル変換を実行させるためのストローブ信号を作成するPLL回路312及びストローブ作成回路であるストローブタイミング発生回路313、最適なストローブ信号を選択するためのストローブ選択回路314、データ信号とクロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路315、並びにシリアルデータの遷移(立ち上がり又は立ち下がり)を検出するエッジ検出回路316から構成される。
【0099】
図27は、PLL回路312の構成を示したブロック図である。PLL回路312は、図21に示したPLL回路212において、分周器225の分周比をN=2、VCO224のリングオシレータ231の段数をM=7とした構成である。すなわち、位相比較器321、チャージポンプ322、ループフィルタ323、VCO324、及び分周器325を備えた構成であり、各部の動作は図2に基づいて説明した通りである。
【0100】
VCO324が備える7段構成のリング発振器331は、インバータ素子が7段直列に接続されたループ回路であり、各インバータ素子の出力は、タップ出力信号PS1〜PS7となる。また、各インバータ素子には、ループフィルタ323の出力である制御電圧Vcが印加される。
【0101】
次に、ストローブタイミング発生回路313について説明する。図28は、PST発生回路の構成を示した回路図である。図29は、DPST発生回路の構成を示した回路図である。第1データストローブ信号PSTを発生させるPST発生回路313aは、図28に示したように、14個のDフリップフロップd321〜d334を備えている。また、奇数番号のDフリップフロップはクロック入力端子CKがハイアクティブであり、偶数番号のDフリップフロップはクロック入力端子CKがローアクティブである。さらに、Dフリップフロップd321〜d327及びDフリップフロップd328〜d334のクロック入力端子CKに、PLL回路312のタップ出力信号PS1〜PS7が、この順にそれぞれ入力されるように接続されている。また、Dフリップフロップd321のみ、出力端子/Qをデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd321〜d333の各出力端子Qを、次段のDフリップフロップd322〜d334のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd321〜d334の各出力端子Qから出力される信号を第1データストローブ信号PST1〜PST14とする。
【0102】
第2データストローブ信号DPSTを発生させるDPST発生回路313bは、図29に示したように、4個のDフリップフロップd341〜d344を備えた構成である。また、Dフリップフロップd343はクロック入力端子CKがローアクティブであり、それ以外のDフリップフロップはクロック入力端子CKがハイアクティブである。4個のDフリップフロップd341〜d344のクロック入力端子CKに、PLL回路112の出力信号から選択したPS1、PS6、PS5、PS4がこの順に、それぞれ入力されるように接続する。また、Dフリップフロップd321は、出力端子/Qをデータ入力端子Dに接続する。さらに、Dフリップフロップd341,d342の各出力端子Q及びd343の出力端子/Qを、次段のDフリップフロップd342〜d344のデータ入力端子Dに、それぞれ接続する。そして、Dフリップフロップd342の出力端子Q、及びDフリップフロップd343,344の出力端子/Qから出力される信号を第2ストローブ信号DPST3〜DPST1とする。
【0103】
なお、図29に示したDPST発生回路313bの入力信号の組み合わせは、シリアルデータビット中のD1についてスキューの有無を判定することを意図し、PS1、PS4、PS5、PS6を用い、第2データストローブ信号DPST1〜DPST3が得られる組み合わせとなっている。つまり、スキューを検出するシリアルデータビットを自由に設定し、設定したビットの位置に対応させたDPST信号を作成することは、入力信号の組み合わせ(PS信号の組み合わせ)を変えることで容易にできる。
【0104】
このようにストローブタイミング発生回路313中のDPST発生回路、及びPST発生回路は図28、29に示したように、Dフリップフロップで構成した回路に、タップ出力信号PS1〜PS7を入力することで、容易に第1データストローブ信号PST1〜PST14、第2データストローブ信号DPST1〜DPST3を作成できる。また、タップ出力信号PS1〜PS7の組み合わせにより、様々なバリエーションの第1データストローブ信号PST、第2データストローブ信号DPSTを作成できる。
【0105】
次に、エッジ検出回路316は、図22に基づいて説明した構成であり、説明を省略する。
【0106】
続いて、スキュー検出回路315の構成を説明する。図30は、スキュー検出回路の構成を示した回路図である。スキュー検出回路315は、3個のDフリップフロップd351〜d353を備えた構成である。各Dフリップフロップd351〜d353は、クロック入力端子CKがハイアクティブである。また、各Dフリップフロップd351〜d353のクロック入力端子CKに、ストローブタイミング発生回路313から出力された第2データストローブ信号DPST1〜DPST3がこの順に、それぞれ入力されるように接続する。また、Dフリップフロップd351〜d353のデータ入力端子Dに、エッジ検出回路316から出力されたエッジ検出信号EDDsが入力されるように接続する。そして、Dフリップフロップd351〜d353の各出力端子Qをストローブ選択回路314のセレクト端子Sに接続して、スキュー検出信号SD1〜SD3が入力されるようにする。
【0107】
次に、ストローブ選択回路314の構成を説明する。図31は、ストローブ選択回路の構成を示した回路図である。ストローブ選択回路314はMUXで構成されており、セレクト信号Sに応じて第1データストローブ信号PST1〜PST14から選択した信号をストローブ信号ST1〜ST7として出力する。
【0108】
次に、シリアル・パラレル変換回路311の構成を説明する。図32は、ストローブ選択回路の構成を示した回路図である。シリアル・パラレル変換回路311は、7個のDフリップフロップd361〜d367を備えた構成である。各Dフリップフロップd361〜d367は、クロック入力端子CKがハイアクティブである。また、各Dフリップフロップd361〜d367のクロック入力端子CKに、ストローブ選択回路314から出力されたストローブ信号ST1〜ST7がこの順に、それぞれ入力されるように接続する。また、Dフリップフロップd361〜d367のデータ入力端子Dに、シリアルデータDsが入力されるように接続する。そして、Dフリップフロップd361〜d367の各出力端子Qから出力された信号D1〜D7がパラレルデータである。
【0109】
次に、上記のような構成のシリアル・パラレル変換装置301において、実際にクロックCKとシリアルデータDsとの間にスキューが存在する場合の一連の動作について、スキューの状態を3パターンに分けて、スキュー検出、ストローブ選択、シリアル・パラレル変換動作について、更に詳しく説明する。図33は、本発明のシリアル・パラレル変換装置において、シリアルデータDsとクロックCKとの間にスキューが存在しない場合の動作タイミング図である。
【0110】
シリアル・パラレル変換装置301へ入力される7bitシリアルデータDsは、図33に示したように入力タイミングD1,D4,D7においてハイレベルであるデータである。また、クロック信号CKの立ち上がりタイミングは、シリアルデータDsの入力タイミングD1における立ち上がりタイミングと略同時である。よって、クロックCKとシリアルデータDsとにはスキューが存在しない。この場合におけるシリアル・パラレル変換装置301の各部における一連の動作は、次の通りである。すなわち、エッジ検出回路316によってシリアルデータDsの立ち上がりエッジが検出され、シリアルデータDsの立ち上がりタイミングと略同時に、エッジ検出信号EDDsが出力される。続いて、にエッジ検出信号EDDsが、ストローブタイミング発生回路313中のDPST発生回路により規則的に発生させた第2データストローブ信号DPST1〜DPST3によってラッチされる。
【0111】
図33に示したように、ラッチした結果スキュー検出信号SD1〜SD3= [0 1 0]が検出される。このスキュー検出信号SDがデータストローブ選択回路314へ供給され、第1データストローブ信号PST1〜PST14により、このSD信号に応じたストローブ信号ST1〜ST7を選択し、シリアル・パラレル変換回路へと出力されDsをパラレルデータへと変換する。
【0112】
ここで、データストローブ選択回路214のセレクト端子Sにスキュー検出信号SD1〜SD3=[0 1 0]が供給されたとき、すなわちスキューが存在しない場合、選択されるストローブは図33中に示す第1データストローブ信号PST2、PST4、PST6、PST8、PST10、PST12、PST14となるようにMUXを構成する。これにより、シリアル・パラレル変換回路211へストローブ信号STとして、ST1=PST2、ST2=PST4、ST3=PST6、ST4=PST8、ST5=PST10、ST6=PST12、ST7=PST14を出力し、このストローブ信号ST1〜ST7を使ってシリアル・パラレル変換動作が行われる。
【0113】
このストローブ信号ST1〜ST7は、図33に示したように、シリアルデータ各ビットD1〜D7のデータのセンターに位置しており、シリアル・パラレル変換回路において安定したシリアル・パラレル変換を行うことができる。
【0114】
次に、第2のパターンとして、シリアルデータDsとクロックCKとの間にスキューが存在し、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れている場合について、図34に基づいて説明する。図34は、本発明のシリアル・パラレル変換装置において、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れている場合の動作タイミング図である。
【0115】
シリアル・パラレル変換装置301へ入力される7bitシリアルデータDsは、図34に示したように入力タイミングD1,D4,D7においてハイレベルであるデータである。また、クロック信号CKの立ち上がりタイミングは、シリアルデータDsの入力タイミングD1における立ち上がりタイミングより早く、入力タイミングD7’である。よって、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れており、クロックCKとシリアルデータDsとにはスキューが存在する。この場合におけるシリアル・パラレル変換装置301の各部における一連の動作は、次の通りである。シリアル・パラレル変換装置301において、エッジ検出回路316でシリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsをスキュー検出回路315へ出力する。エッジ検出信号EDDsは、スキュー検出回路315においてストローブタイミング発生回路313中のDPST発生回路にてタップ出力信号PS1〜PS7により作られた第2データストローブ信号DPST1〜DPST3でラッチされる。
【0116】
ラッチした結果、スキュー検出信号SD1〜SD3=[0 0 1]が検出される。このスキュー検出信号SDがデータストローブ選択回路314へ供給され、第1データストローブ信号PST1〜PST14より、このスキュー検出信号SDに応じたストローブ信号ST1〜ST7を選択し、シリアル・パラレル変換回路311へと出力され、シリアルデータDsをパラレルデータPDへと変換する。この時、データストローブ選択回路314は、セレクト信号Sに応じて第1データストローブ信号PST1〜PST14より選択し出力されるものである。なお、第1データストローブ信号PST1〜PST14は、ストローブタイミング発生回路313中のPST発生回路で作成されたものである。
【0117】
このデータストローブ選択回路314のセレクト端子Sにスキュー検出信号SD1〜SD3=[0 0 1]が供給されたとき、以下のような第1データストローブ信号が選択されるようにMUXを構成する。すなわち、PST3、PST5、PST7、PST9、PST11、PST13、PST1である。これにより、シリアル・パラレル変換回路311へストローブ信号STとして、ST1=PST3、ST2=PST5、ST3=PST7、ST4=PST9、ST5=PST11、ST6=PST13、ST7=PST1をシリアル・パラレル変換回路311へ出力する。
【0118】
このようにして選択されたストローブ信号ST1〜ST7は、クロックCKに対しシリアルデータDsにスキューが存在し、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れていても、シリアルデータの各ビットD1〜D7におけるデータのセンターに位置している。すなわち、スキューが存在してもシリアルデータビットのセンター位置でストローブできることになることから、シリアル・パラレル変換回路311において安定したシリアル・パラレル変換を行うことができることになる。
【0119】
次に、第3のパターンとして、シリアルデータDsとクロックCKとの間にスキューが存在し、クロックCKに対しシリアルデータDsが進んでいる場合について、図35に基づいて説明する。図35は、本発明のシリアル・パラレル変換装置において、クロックCKに対しシリアルデータDsが進んでいる場合の動作タイミング図である。
【0120】
シリアル・パラレル変換装置301へ入力される7bitシリアルデータDsは、図35に示したように入力タイミングD1,D4,D7においてハイレベルであるデータである。また、クロック信号CKの立ち上がりタイミングは、シリアルデータDsの入力タイミングD1における立ち上がりタイミングより遅く、入力タイミングD1の中頃である。よって、クロックCKに対しシリアルデータDsが進んでおり、クロックCKとシリアルデータDsとにはスキューが存在する。この場合におけるシリアル・パラレル変換装置301の各部における一連の動作は、次の通りである。シリアル・パラレル変換装置301において、エッジ検出回路316でシリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsをスキュー検出回路315へ出力する。エッジ検出信号EDDsは、スキュー検出回路315においてストローブタイミング発生回路313中のDPST発生回路にてタップ出力信号PS1〜PS7により作られた第2データストローブ信号DPST1〜DPST3でラッチされる。
【0121】
ラッチした結果、スキュー検出信号SD1〜SD3=[1 0 0]が検出される。このスキュー検出信号SDがストローブ選択回路314へ供給され、第1データストローブ信号PST1〜PST14より、このスキュー検出信号SDに応じたストローブ信号ST1〜ST7を選択し、シリアル・パラレル変換回路311へと出力されシリアルデータDsをパラレルデータPDへと変換する。この時、データストローブ選択回路314はセレクト信号Sに応じて第1データストローブ信号PST1〜PST14より選択し、出力されるものである。
【0122】
このストローブ選択回路314のセレクト端子Sにスキュー検出信号SD= [1 0 0]が供給されたとき、以下のような第1データストローブ信号を選択するようにMUXを構成すると良い。すなわち、第1データストローブ信号PTS1、PST3、PST5、PST7、PST9、PST11、PST13となるようにMUXを構成する。これにより、シリアル・パラレル変換回路311へストローブ信号STとして、ST1=PST1、ST2=PST3、ST3=PST5、ST4=PST7、ST5=PST9、ST6=PST11、ST7=PST13の各ストローブ信号をシリアル・パラレル変換回路311へ出力する。
【0123】
このようにして選択されたストローブ信号ST1〜ST7は、クロックCKに対しシリアルデータDsにスキューが存在し、クロックCKに対しシリアルデータDsが進んでいても、シリアルデータの各ビットD1〜D7におけるデータのセンターに位置している。すなわち、スキューが存在してもシリアルデータビットのセンター位置でストローブできることになることから、シリアル・パラレル変換回路311において、安定したシリアル・パラレル変換を行うことができる。
【0124】
このように、シリアルデータDsの立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsが得られ、エッジ検出信号EDDsを第2データストローブ信号DPST1〜DPST3でラッチすることでスキューを検出し、スキュー検出信号SDの組み合わせに応じて、つまりスキューの状態によりデータストローブ選択回路314において第1データストローブ信号PST1〜PST15よりシリアル・パラレル変換回路311に最適なストローブ信号ST1〜ST7を選択し出力するようにしたものである。
【0125】
よって、クロックCKに対しシリアルデータDsにスキューが存在しても、そのスキューを検出し、最適なストローブを選択してシリアル・パラレル変換回路311へ供給することができる。また、安定した高速シリアルデータ受信が可能なシリアル・パラレル変換装置を提供することができる。
【0126】
次に、上記の実施形態では、スキュー調整分解能を3bitとしたが、ストローブタイミング発生回路313の構成を変えることで、更に調整分解能を上げることができる。以下にその詳細を図20及び図36に基づいて説明する。図36は、シリアル・パラレル変換装置の各部の入出力波形のタイミングチャートである。スキュー調整分解能を向上させるためには、第2データストローブ信号DPSTをさらに高分解能にする構成とすることで、スキュー検出精度の向上が図れる。
【0127】
シリアル・パラレル変換装置201において、エッジ検出回路216により立ち上がりエッジが検出され、エッジ検出信号EDDsが出力される。次に、エッジ検出信号EDDsがストローブタイミング発生回路213により規則的に発生させた第2データストローブ信号DPST1〜DPST(R)でラッチする。スキューが無い場合、ラッチした結果スキュー検出信号SD1〜SD(X)=[・・・ 0 0 1 0 0 ・・・]が検出される。このスキュー検出信号SDがストローブ選択回路214へ供給され、第1データストローブ信号PST1〜PST(X)より、このスキュー検出信号SDに応じたストローブ信号ST1〜ST7を選択し、シリアル・パラレル変換回路211へと出力されシリアルデータDsをパラレルデータPDへと変換する。
【0128】
次に、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れている場合、同様に立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsを出力する。検出信号EDDsを第2データストローブ信号DPST1〜DPST(R)でラッチする。スキュー検出信号SD1〜SD(X)=[・・・ 0 0 0 1 0]が得られ、このスキュー検出信号SDに応じて、第1データストローブ信号PST1〜PST(X)よりストローブ選択回路214で最適なストローブが選ばれ、ストローブ信号ST1〜ST7としてシリアル・パラレル変換回路211へ出力する。
【0129】
さらに、クロックCKに対し、シリアルデータDsが進んでいる場合、同様に立ち上がりエッジを検出し、エッジ検出信号EDDsが得られる。エッジ検出信号EDDsを第2データストローブ信号DPST1〜DPST(R)でラッチすることで、スキュー検出信号SD1〜SD(R)=[0 1 0 0 0 ・・・]が得られ、このスキュー検出信号SDに応じ、第1データストローブ信号PST1〜PST(X)よりストローブ選択回路214で最適なストローブ信号が選ばれ、ストローブ信号ST1〜ST7として出力される。このストローブ信号ST1〜ST7でシリアル・パラレル変換が行われる。
【0130】
また、スキューを検出するための第2データストローブ信号DPSTは、PLL212からのタップ出力信号PSにより規則的に作成されるため、VCO224を構成するリングオシレータ231の段数を制御することでタップ出力信号PSを増加させ、第2データストローブ信号DPSTを発生させるバリエーションを増やすことができる。したがって、単位シリアルデータ中のPS遷移回数が増えることから、より多くの第2データストローブ信号DPST、第1データストローブ信号PSTを作成することができるため、更に分解能を向上できる。また、分周比を上げることによっても同様に、第2データストローブ信号DPST、第1データストローブ信号PSTを発生させるバリエーションを増やすことができる。よって、更に分解能を高めたスキュー検出・調整が可能となる。つまり、エッジ検出信号EDDsをより多くの第2データストローブ信号DPSTで高分解能に検出することで、より細かにスキューを検出することが可能となり、スキューが存在しても常に安定したストローブをシリアル・パラレル変換回路311へ供給できるものである。
【0131】
このように、スキュー分解能を可変にでき、より高い分解能でスキューを検出し、検出信号に応じたシリアル・パラレル変換用ストローブを選択することによりスキューによりクロックとシリアルデータのタイミングにずれが生じても、適切なシリアル・パラレル変換用のストローブを選択できることから、安定した高速シリアルデータ受信装置を提供することができる。
【0132】
ここで、上記の実施形態では、シリアルデータ中のデータD1に着目した例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。もちろん、シリアルデータ中(D1〜D7)のどのビットに対して着目して、シリアル・パラレル変換を行ってもよい。また、本発明では、シリアルデータ中のあるビットにフォーカスし、そのビットの遷移を検出し、この検出信号からスキューの状態を特定することから、シリアルデータ中に特定の検出ビットを必要しない。
【0133】
また、上記の実施形態では、シリアルデータ中のある1ビットについての遷移を検出し、検出結果に応じて全ビット共通してストローブを選択するようにした例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、各ビットそれぞれの遷移を検出し、ビットごとに最適なストローブを選択するようにすればシリアルデータ中のビットごとに生じるスキューにも対応でき、より高精度な高速シリアルデータ受信システムを構成できる。
【0134】
また、上記のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成することで、安定してシリアル・パラレル変換を行う半導体装置を提供することができる。
【0135】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0137】
(1)シリアル・パラレル変換装置は、スキュー検出回路で、ストローブ作成回路が出力した複数のストローブ信号を用いてシリアル伝送データをラッチし、ラッチしたシリアル伝送データからスキューの有無を検出した結果に応じた制御信号を出力するので、スキューの有無を専用回路で確実に検出することができる。
【0138】
(2)スキュー検出回路は、ストローブ作成回路が作成したストローブ信号と、エッジ検出回路がシリアル伝送データの遷移を検出して出力した検出信号と、に基づいてシリアル伝送データとクロック信号とのスキューを検出する。これにより、シリアルデータ中に特定の検出ビットデータを必要とすることなく、シリアル伝送データとクロック信号とのスキューを検出できる。また、ストローブ信号を制御することで、スキュー検出の分解能を可変にできる。
【0139】
(3)分周器の分周比を変更して、電圧制御発振器の発振周波数の設定を変えることで、PLL回路は、スキュー調整分解能が可変であるため、スキュー自己補正感度を容易に変化させることができることから使用用途に応じてシリアル・パラレル変換精度を向上させることができる。
【0140】
(4)シリアル・パラレル変換装置のスキュー調整分解能は、クロック信号の周期をT、電圧制御発振器を構成するインバータ素子の段数をM、及び分周器の分周比をNとすると、T/(M・N)であるため、PLL回路の分周器の分周比を変化させ、ストローブ作成回路への入力信号周波数を上げることにより、スキュー検出用のストローブ信号の数を増加させることができ、シリアルデータの1ビット当たりに割り当てられるストローブ信号の数を増やすことによって、スキュー検出の分解能を増加させることができ、より精度良くスキューを検出できる。また、適切なストローブを選択できることから、安定したシリアル・パラレル変換回路、及び半導体装置を提供することができる。
【0141】
(5)PLL回路では、制御回路は1/N分周された信号及び前記クロック信号の位相を比較し、位相差がなくなるように発振器を制御する。また、発振器はM段(M:奇数)の素子からなり、各素子はクロック信号に応じたタップ出力信号を出力する。これにより、PLL回路の発振器における各素子の段数を変化させることで、データストローブ信号数を増減させて、スキュー調整分解能を可変にできる。
【0142】
(6)入力されたシリアル伝送データ中の1ビットのみ遷移するシリアルデータパターンに対して、スキュー検出回路はスキュー検出を行うので、シリアルデータ中に予めスキュー検出ビットをコーディングさせる必要がなく、任意のデータ入力に対し、あるパターンが入力された場合のみ反応して、スキュー検出を行い、同時にスキュー補正を行うことができる。
【0143】
(7)シリアル伝送データ中の遷移する1ビット及びその前後の1ビットに対して、スキュー検出手段はスキュー検出を行うので、少ないデータで、確実にスキューを検出することができる。
【0144】
(8)半導体装置は、(1)乃至(7)のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成しているため、安定してシリアル・パラレル変換を行う半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置の概略構成を示したブロック図である。
【図2】PLL回路の構成を示したブロック図である。
【図3】VCO24の概略構成を示した回路図である。
【図4】ストローブ作成回路の概略構成を示した回路図である。
【図5】シリアル・パラレル変換装置における各部の波形のタイミングチャートである。
【図6】1クロック周期に7ビットシリアルデータが送信されるシリアル・パラレル変換装置の構成を示したブロック図である。
【図7】PLL回路112の構成を示したブロック図、及びVCO124の構成を示した回路図である。
【図8】ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1〜stb7を生成する構成を示した回路図である。
【図9】ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1′〜stb7′を生成する構成を示した回路図である。
【図10】ストローブ作成回路におけるストローブ信号stb1″〜stb7″を生成する構成を示した回路図である。
【図11】ストローブ選択回路の入出力信号を示した回路図である。
【図12】スキュー検出回路の概略構成を示した回路図である。
【図13】シリアル・パラレル変換装置101における各部の入出力信号のタイミングチャートである。
【図14】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー無しの場合)。
【図15】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P2)を検出−スキュー無しの場合)である。
【図16】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが遅れている>場合)である。
【図17】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P2)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが遅れている>場合)である。
【図18】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P1)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが進んでいる>場合)である。
【図19】本発明の7ビットシリアルデータ入力時の実施形態におけるスキュー検出動作及び、ストローブ選択概要図(パターン(P2)を検出−スキュー有り<CLKINに対しデータが進んでいる>場合)である。
【図20】本発明の第2実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置の概略構成を示したブロック図である。
【図21】本発明の第2実施形態に係るシリアル・パラレル変換装置のPLL回路の概略構成を示したブロック図である。
【図22】エッジ検出回路の概略構成を示した回路図の一例である。
【図23】スキュー検出回路の概略構成を示した回路図である。
【図24】シリアルデータDsとクロックCKとのスキュー検出動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図25】シリアルデータの入力タイミング図である。
【図26】シリアル・パラレル変換装置の具体例の構成を示した回路図である。
【図27】PLL回路312の構成を示したブロック図である。
【図28】PST発生回路の構成を示した回路図である。
【図29】DPST発生回路の構成を示した回路図である。
【図30】スキュー検出回路の構成を示した回路図である。
【図31】ストローブ選択回路の構成を示した回路図である。
【図32】ストローブ選択回路の構成を示した回路図である。
【図33】本発明のシリアル・パラレル変換装置において、シリアルデータDsとクロックCKとの間にスキューが存在しない場合の動作タイミング図である。
【図34】本発明のシリアル・パラレル変換装置において、クロックCKに対しシリアルデータDsが遅れている場合の動作タイミング図である。
【図35】本発明のシリアル・パラレル変換装置において、クロックCKに対しシリアルデータDsが進んでいる場合の動作タイミング図である。
【図36】シリアル・パラレル変換装置の各部の入出力波形のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1,101,201,301−シリアル・パラレル変換装置
11,111,211,311−(シリアル・パラレル変換)ロジック回路
12,112,212,312−PLL回路
13,113,213,313−ストローブ作成回路
14,114,214,314−ストローブ選択回路
15,115,215,315−スキュー検出回路
216,316−エッジ検出回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a serial / parallel converter that self-corrects a skew of a data signal with respect to a clock signal.
[0002]
[Prior art]
When the propagation times of the clock signal and the data signal are different, a skew that is a variation in the phase of the signal occurs between the two signals. As a result, there may occur a problem that the setup time and hold time of the data signal with respect to the clock signal are not sufficiently satisfied. Further, in the case of high-speed data transmission, there is a tendency that erroneous data reception occurs.
[0003]
Therefore, as a solution to the above problem, Japanese Patent Laid-Open No. 11-168365 discloses a technique related to a skew correction apparatus. The skew correction apparatus includes a transition detector for supplying a pulse signal when a transition of an input data signal is detected, and first delay data obtained by delaying the input data signal by a variable delay amount. A variable delay line, a fixed delay line for generating a second delayed data signal obtained by further delaying the first delayed data signal by a fixed delay amount, and transition of the second delayed data signal to the clock A phase comparator for comparing with the phase of the signal. Then, on the condition that the pulse signal is supplied from the transition detector, the phase comparator is configured so that the transition of the second delayed data signal is substantially in phase with the rising edge of the clock signal. A delay amount is controlled, and a first delayed data signal is output together with the clock signal.
[0004]
By using this skew correction device, the control of the variable delay line by the phase comparator is enabled only when there is a transition of the data signal, so the clock signal and the data signal can be used not only in the setup mode but also in the normal operation mode. Can be corrected. Therefore, skew correction according to environmental changes such as temperature rise becomes possible.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-780277 discloses a serial / parallel conversion device, a semiconductor device, and an electronic device as a technique for eliminating a clock phase shift on the receiving side and improving a display image even when jitter occurs on the transmitting side. And a technique related to a data transmission system is disclosed. In this technology, as a solution to the above problem, a clock for serial / parallel conversion is regenerated from the transmission clock, and a synchronization detection bit is provided for each unit data string of serial data to synchronize with the regenerated clock for stable operation. The serial-parallel conversion is performed. That is, the serial / parallel conversion unit samples the serial data DA1 following the synchronization period from the first data string having a unit data string of a predetermined number of bits based on the conversion clock CL1 from the original parallel data. The unit data string is converted into parallel data. The signal generating means generates a synchronization signal based on the serial data DA1 and the clock CL1. The serial data includes a second data string for synchronization detection of a unit data string having a predetermined bit pattern within the synchronization period. The signal generating means detects the unit data string in the second data string to generate a synchronization signal, and the serial / parallel converter detects the head position of the unit data string in the first data string.
[0006]
With such a configuration and operation, it is possible to eliminate a shift in conversion timing in the serial / parallel conversion unit, accurately convert serial data into parallel data, and improve the display image on the receiving side.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the skew correction apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-168365, it can be effective when the clock rate and the data rate are equal, but multi-bit serial data exists for one clock rate, and these serial data Is not suitable for use in a system that converts the signal to parallel.
[0008]
In addition, the technique disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 2000-780277 requires the transmission side to code the synchronization detection bit in advance in the data, which is not suitable for converting simple serial data into parallel data. .
[0009]
Therefore, the present invention was created to solve the above problem, and its purpose is to pre-code the synchronization detection bit in the data without causing a skew between the data signal and the clock signal. To provide a serial / parallel converter for self-correcting an input data signal with respect to a clock signal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
[0013]
  (1)A serial / parallel converter for converting serial transmission data into parallel transmission data,
  A PLL circuit that divides the clock signal and outputs a plurality of tap output signals;
  A strobe generation circuit for generating a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals;
The serial transmission data is latched using a plurality of strobe signals output from the strobe generation circuit, and from the latched serial transmission data,Skew between the serial transmission data and the clock signalPresence ofDetectAnd output a control signal according to the result.A skew detection circuit that
  A strobe selection circuit for selecting a strobe signal according to the detected skew;
  A logic circuit for converting serial transmission data into parallel transmission data by the selected strobe signal;
  It is provided with.
[0014]
  In this configuration, the serial / parallel converter isA PLL circuit that divides the clock signal and outputs a plurality of tap output signals; a strobe generation circuit that generates a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals;The serial transmission data is latched using a plurality of strobe signals output from the strobe generation circuit, and a control signal corresponding to the result of detecting the presence or absence of skew from the latched serial transmission data is output.A skew detection circuit; a strobe selection circuit that selects a strobe signal according to the detected skew; and a logic circuit that converts serial transmission data into parallel transmission data using the selected strobe signal. Convert to parallel transmission data. Therefore,When converting serial data to parallel dataReliable detection of skew with dedicated circuitIn addition, since an appropriate strobe signal can be selected based on the detection result, stable serial / parallel conversion is performed even when data has a skew.It becomes possible.
[0015]
  (2) A serial / parallel converter for converting serial transmission data into parallel transmission data,
  A PLL circuit that divides the clock signal and outputs a plurality of tap output signals;
  A strobe generation circuit for generating a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals;
  Edge detection circuit for detecting a transition of the serial transmission data and outputting a detection signalWhen,
  in frontA skew between the serial transmission data and the clock signal is detected based on the strobe signal generated by the strobe generation circuit and the detection signal.A skew detection circuit;
  A strobe selection circuit for selecting a strobe signal according to the detected skew;
  A logic circuit for converting serial transmission data into parallel transmission data by the selected strobe signal;
  It is characterized by having.
[0016]
  In this configuration,The serial-parallel converter includes a PLL circuit that divides a clock signal and outputs a plurality of tap output signals, and a strobe generation circuit that generates a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals, An edge detection circuit that detects a transition of serial transmission data and outputs a detection signal, and a skew detection that detects a skew between the serial transmission data and the clock signal based on the strobe signal and the detection signal created by the strobe creation circuit Circuit, a strobe selection circuit that selects a strobe signal according to the detected skew, and a logic circuit that converts serial transmission data into parallel transmission data using the selected strobe signal, and thereby serial transmission data is transmitted in parallel Convert to data.Therefore, the skew between the serial transmission data and the clock signal can be detected without requiring specific detection bit data in the serial data. Further, by controlling the strobe signal, the resolution of skew detection can be made variable. Note that the detection of the transition of serial transmission data refers to the detection of rising or falling of serial transmission data.
[0017]
  (3)The PLL circuit includes a voltage controlled oscillator and a frequency divider, and the skew adjustment resolution is variable by changing the division ratio of the frequency divider and changing the oscillation frequency setting of the voltage controlled oscillator. It is characterized by that.
[0018]
In this configuration, the skew adjustment resolution of the PLL circuit is variable by changing the division ratio of the frequency divider and changing the oscillation frequency setting of the voltage controlled oscillator. Therefore, since the skew self-correction sensitivity can be easily changed, the serial / parallel conversion accuracy can be improved according to the intended use.
[0019]
  (4)the above(3), T is the period of the clock signal, M is the number of stages of the inverter elements constituting the voltage controlled oscillator, and N is the frequency division ratio of the frequency divider, the skew adjustment resolution is T / (M · N ).
[0020]
In this configuration, the skew adjustment resolution of the serial / parallel converter is as follows: T / is the period of the clock signal, M is the number of stages of the inverter elements constituting the voltage controlled oscillator, and N is the frequency division ratio of the frequency divider. (M · N). Therefore, the number of strobe signals for skew detection can be increased by changing the frequency division ratio of the frequency divider of the PLL circuit and increasing the input signal frequency to the strobe generation circuit. By increasing the number of strobe signals assigned to the signal, the resolution of skew detection can be increased, and the skew can be detected with higher accuracy. Further, since an appropriate strobe can be selected, it is possible to provide a stable serial / parallel conversion circuit and a semiconductor device.
[0021]
  (5)The PLL circuit includes an oscillator composed of M-stage (M: odd number) elements, a frequency divider that divides the output of the oscillator by 1 / N, the 1 / N frequency-divided signal, and the phase of the clock signal. And a control circuit for controlling the oscillator so as to eliminate the phase difference, and each element of the oscillator outputs the tap output signal corresponding to the clock signal.
[0022]
In this configuration, in the PLL circuit, the control circuit compares the phase of the 1 / N frequency-divided signal and the clock signal, and controls the oscillator so that the phase difference is eliminated. The oscillator is composed of M-stage (M: odd) elements, and each element outputs a tap output signal corresponding to the clock signal. Therefore, by changing the number of stages of each element in the oscillator of the PLL circuit, the number of data strobe signals can be increased or decreased to make the skew adjustment resolution variable.
[0023]
  (6)The skew detection circuit performs skew detection on a serial data pattern in which only one bit in input serial transmission data transitions.
[0024]
In this configuration, the skew detection circuit performs skew detection on a serial data pattern in which only one bit in the input serial transmission data transitions. Therefore, it is not necessary to code the skew detection bit in the serial data in advance, and it is possible to react only when a certain pattern is input to any data input, to perform skew detection and simultaneously perform skew correction. Become.
[0025]
  (7)the above(6)In the above, the skew detection means is characterized in that it performs skew detection on one bit that transitions in the serial transmission data and one bit before and after the bit.
[0026]
In this configuration, the skew detection means performs skew detection for one bit that transitions in the serial transmission data and one bit before and after the bit. Therefore, the skew can be reliably detected with a small amount of data.
[0027]
  (8)(1) to(7)The serial-parallel conversion device according to any one of the above is formed on a semiconductor substrate.
[0028]
  In this configuration, the semiconductor device includes (1) to (1).(7)The serial-parallel converter described in any of the above is formed on a semiconductor substrate. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device that performs serial / parallel conversion stably.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a serial / parallel converter according to a first embodiment of the present invention. The serial / parallel conversion device 1 converts N-bit serial transmission data (hereinafter referred to as serial data) into N-bit parallel transmission data (hereinafter referred to as parallel data). A PLL circuit 12 and a strobe generation circuit 13 for generating a strobe signal for causing the serial / parallel conversion logic circuit 11 to execute serial / parallel conversion, a strobe selection circuit 14 for selecting an optimum strobe signal, and a data signal The skew detection circuit 15 is configured to detect a skew with the clock signal.
[0030]
The configuration and operation of each part in the serial / parallel converter will be described below. First, the PLL (Phase Locked Loop) circuit 12 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the PLL circuit. The PLL circuit 12 has a general PLL circuit configuration, and includes a phase comparator 21, a charge pump 22, a loop filter 23, a VCO (voltage controlled oscillator) 24, and a frequency divider 25.
[0031]
The phase comparator 21 detects a phase difference between the reference signal (fr) and the feedback signal (fp) from the frequency divider 25, and increases or decreases the control signal (UP) that increases the oscillation frequency of the VCO 24. The control signal (DN) to be output is output. When the feedback signal (fp) is delayed with respect to the reference signal (fr), the phase comparator 21 outputs a control signal (UP) that increases the oscillation frequency of the VCO 24 for a period corresponding to the phase difference. Conversely, when the feedback signal (fp) is advanced with respect to the reference signal (fr), the phase comparator 21 outputs a control signal (DN) for decreasing the oscillation frequency of the VCO 24 for a period corresponding to the phase difference. The Thus, the phase comparator 21 outputs a signal obtained by performing pulse width conversion on the phase difference between two input signals.
[0032]
The charge pump 22 converts the control signal (UP, DN) from the phase comparator 21 into an analog signal, and applies the output signal CPO to the VCO 24 through the loop filter 23 as the control voltage (Vc).
[0033]
The loop filter 23 is a low-pass filter circuit composed of a resistor and a capacitor, and is used for the purpose of reducing switching noise included in the output signal CPO from the charge pump 22 and the purpose of stabilizing the feedback loop.
[0034]
The output signal (fo) of the VCO 24 is output as the output signal (fo) of the PLL circuit 12, and is divided by the frequency divider 25 and input to the phase comparator 21 as a feedback signal (fp). At that time, since the output signal (fo) is converted to a frequency of 1 / N by the frequency divider 25, the relationship between the frequency of the feedback signal (fp) and the output signal (fo) is expressed by the following equation (1). Is done.
fp = fo / N (1)
The frequency divider 25 can change the frequency division ratio.
[0035]
Since the PLL circuit 12 controls the control voltage (Vc) so that fr = fp, the output signal (fo) is expressed by the following equation (2).
fo = N × fr (2)
That is, an output signal (fo) having a frequency N times that of the reference signal (fr) is output from the PLL circuit 12.
Next, the configuration of the VCO 24 will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the VCO 24. As shown in FIG. 3B, the VCO 24 of the present invention has a configuration including an M-stage (M: odd number) ring oscillator 31 whose oscillation frequency changes according to an input control voltage (Vc). In the present invention, the output signals phi 1 to phi (M) output from the taps of the M inverter elements constituting the ring oscillator 31 are used as the output of the PLL circuit 12. Further, the output signal phi1 is input to the frequency divider, frequency-divided, and fed back to the phase comparator as a feedback signal (fp).
[0036]
With this configuration, the output signals phi1 to phi (M) that are the outputs of the PLL circuit 12 have a frequency that is a frequency division ratio (N) times the reference signal (fr), and the period of the reference signal (fr) is changed. Assuming T, each phase is an output signal delayed by T / (N · M).
[0037]
Next, the strobe creation circuit 13 will be described. The strobe generation circuit 13 receives the output signals phi1 to phi (M) output from the PLL circuit 12 and generates a plurality of strobe signals.
[0038]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the strobe generation circuit. The strobe generation circuit 13 can generate a strobe signal using the output signals (tap output signals) phi1 to phi (M) of the PLL circuit 12 with a simple configuration using a D flip-flop. For example, as shown in FIG. 4, the output signals phi1 to phi (M) of the PLL circuit 12 are connected to the clock input terminals CK of M D flip-flops d1 to d (M), respectively. . Further, only the D flip-flop d1 that inputs the output signal phi1 to the clock input terminal connects the output terminal / Q to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d1 to d (M-1) are connected to the data input terminals D of the D flip-flops d2 to d (M) at the next stage, respectively. The signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d1 to dM are set as strobe signals stb1 to stb (M). With this configuration, a plurality of strobe signals are created using the output signals phi1 to phi (M). Further, the combination of the input signals phi1 to phi (M) to the strobe generation circuit 13 for generating the strobe signal must be appropriately selected so that a plurality of strobe signals to be output are regularly generated. .
[0039]
Next, the skew detection circuit 15 will be described. The skew detection circuit 15 uses the strobe signal generated by the strobe generation circuit 13 to latch serial data input to the serial / parallel conversion logic circuit 11. Based on the latch result, the skew detection circuit 15 determines the presence or absence of skew.
[0040]
That is, attention is focused on serial data in which only one bit in the serial data is changed from the serial data pattern that is arbitrarily input. Then, the skew detection circuit 15 determines the presence or absence of skew based on the result of latching a plurality of bits including one transition bit. In this way, it is not necessary to code the skew detection bit in the serial data in advance, and it reacts only when a certain pattern is input to any data input, and performs skew detection and simultaneously performs skew correction. It can be carried out.
[0041]
Further, the bit combination in the N-bit serial data to be determined is data in which only one bit is changed as in the following two patterns.
D [1: N] = 00 ... 010 ... 00 (3)
D [1: N] = 11 ... 101 ... 11 (4)
Now, when the skew detection data is the pattern (3), it is assumed that the skew detection method is performed on the three bits before and after the transition including one bit. In addition, 1 bit which is changing is hereinafter referred to as X bit. The result latched by the plurality of strobe signals supplied from the strobe generation circuit 13 for each bit is (X-1 bit, X bit, X + 1 bit) = (000... 0, 1. ········ 000).
[0042]
On the other hand, when the skew is caused by the data delay, the result of latching with the strobe that created the continuous 3 bits 0, 1, 0 including the transitioning 1 bit is (X-1 bit, X bit, X + 1 bit) ) = (000..0,0.111.1,1, .. 000). On the other hand, when the skew is caused by the data advance, the result of latching with the strobe is (X-1 bit, X bit, X + 1 bit) = (000..1,1.111.0,0..000) It becomes.
[0043]
As described above, in the case of the above pattern (3), the result of latching 1-bit data (High data) in which serial data is transitioned with several strobe signals is all “1” when there is no skew. (High). On the other hand, when there is a skew, it can be seen that the latched results do not all become “1”. That is, paying attention to data in which only one bit of serial data changes, the presence or absence of skew can be determined based on the result of latching with a plurality of regularly created strobes.
[0044]
Similarly, when the skew detection data is the pattern (4), the result of latching by the strobe obtained from the strobe generation circuit 13 for the three bits before and after the transitioning one bit is (X −1 bit, X bit, X + 1 bit) = (111... 1, 0... 000... 0, 1... 111).
[0045]
On the other hand, when the skew is caused by the data delay, the latch result is (X-1 bit, X bit, X + 1 bit) = (111... 1, 1,000 .0, 0.. 111). . On the other hand, when the skew is caused by the data advance, the result of latching with the strobe is (X−1 bit, X bit, X + 1 bit) = (111 · 0,0000 · 1,1, ·· 111) It becomes.
[0046]
As described above, in the case of the pattern (4) as well, the result of latching 1-bit data (Low data) in which serial data is transitioned with several strobe signals is all “ 0 "(Low). On the other hand, when there is a skew, it can be seen that the latched results are not all “0” (Low). That is, paying attention to data in which only one bit of serial data changes, the presence or absence of skew can be determined based on the result of latching with a plurality of regularly created strobes.
[0047]
Next, the strobe selection circuit 14 will be described. The strobe selection circuit 14 is configured by a MUX (multiplexer) circuit or the like, and selects an appropriate strobe signal based on the detection result of the skew detection circuit 15. When there is no skew, the strobe signal stb (N) is selected for each bit data of the serial data. On the other hand, when the data is skewed, that is, when the data is delayed, the strobe signals stb (N + 1), stb (N + 2),... Are selected. When the data is advanced, the strobe signals stb (N-1), stb (N-2),... Are selected. Therefore, a strobe that constantly becomes the center of each bit data of the serial data is selected.
[0048]
Next, the overall operation of the serial / parallel converter 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a waveform timing chart of each part in the serial / parallel converter. In the serial / parallel converter 1, N-bit serial data is transmitted in one clock cycle. A clock signal CLKIN that is a rectangular wave with a period T is input to the input terminal of the PLL circuit 12 as a reference signal (fr). Further, as shown in FIG. 5, the N-bit serial data is input to the serial / parallel conversion logic circuit 11 at the falling timing of the clock signal CLKIN. The PLL circuit 12 divides the clock signal CLKIN and outputs output signals phi1 to phi (M). The output signals phi1 to phi (M) of the PLL circuit 12 are input to the strobe generation circuit 13 and converted into strobe signals stb1 to stb (M). Then, the result of latching the N-bit serial data input to the serial / parallel conversion logic circuit 11 with the strobe signals stb 1 to stb (M) is output to the skew detection circuit 15.
[0049]
As described above, the skew detection circuit 15 detects the occurrence of skew and outputs a control signal to the strobe selection circuit 14. The strobe selection circuit 14 selects an appropriate strobe signal corresponding to the skew based on the control signal. The serial / parallel conversion logic circuit 11 outputs N-bit serial data that is not shifted from the clock signal CLKIN even if a skew occurs between the clock signal CLKIN and the N-bit serial data.
[0050]
Since the frequency divider 25 of the PLL circuit 12 can change the frequency division ratio as described above, the skew adjustment resolution can be changed by changing the setting of the oscillation frequency of the VCO 24.
[0051]
As described above, it is possible to provide a serial-to-parallel conversion device that performs stable serial-to-parallel conversion by self-correcting an input data signal with respect to a clock signal even when a skew occurs due to the present invention.
[0052]
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, a configuration in which 7-bit serial data is transmitted in one clock cycle in the serial-parallel converter of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a serial / parallel converter in which 7-bit serial data is transmitted in one clock cycle. As shown in FIG. 6, the serial / parallel conversion device 101 has the same configuration as the serial / parallel conversion device 1 shown in FIG. 1, and includes a serial / parallel conversion logic circuit 111, a PLL circuit 112, and a strobe generation circuit 113. , A strobe selection circuit 114, and a skew detection circuit 115.
[0053]
First, the PLL circuit 112 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the PLL circuit 112 and a circuit diagram showing the configuration of the VCO 124. The PLL circuit 112 has the same configuration as that of the PLL circuit 12 shown in FIG. 2, and includes a phase comparator 121, a charge pump 122, a loop filter 123, a VCO 124, and a frequency divider 125. Is as described with reference to FIG. Since the serial-parallel converter of the present invention is configured to transmit 7-bit serial data in one clock cycle, the number of stages M of the ring oscillator 131 provided in the VCO 124 is set to 7 and the frequency divider 125 is divided. The circumferential ratio N = 2.
[0054]
As shown in FIG. 7B, the seven-stage ring oscillator 131 included in the VCO 124 is a loop circuit in which seven inverter elements are connected in series, and the output of each inverter element is output signals phi1 to phi7. It becomes. A control voltage Vc is applied to each inverter element.
[0055]
Next, the strobe creation circuit 113 will be described. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 to stb7 in the strobe generation circuit. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 ′ to stb7 ′ in the strobe generating circuit. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 ″ to stb7 ″ in the strobe generation circuit.
[0056]
The strobe generation circuit 113 uses the strobe generation circuits 113a to 113c from the output signals phi1 to phi7 of the PLL circuit 112 to supply an appropriate strobe signal according to the presence or absence of skew between the 7-bit serial data and the clock signal CLKIN. Strobe signals stb1 to stb7, strobe signals stb1 'to stb7', and strobe signals stb1 "to stb7", respectively.
[0057]
As shown in FIG. 8, the strobe generation circuit 113a receives the output signals phi1 to phi7 of the PLL circuit 112 at the clock input terminals CK of the seven D flip-flops d11 to d17, and phi1, phi4, phi7, phi3, phi6. , Phi2, and phi5 are connected so as to be input in this order. Further, only the D flip-flop d11 that inputs the output signal phi1 to the clock input terminal connects the output terminal / Q to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d11 to d16 are connected to the data input terminals D of the next-stage D flip-flops d12 to d17, respectively. The signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d11 to d17 are referred to as strobe signals stb1 to stb7. Note that the strobe signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d11 to d17 are in the order of stb4, stb3, stb2, stb1, stb7, stb6, and stb5.
[0058]
As shown in FIG. 9, the strobe generation circuit 113b outputs the output signals phi1 to phi7 of the PLL circuit 112 to the clock input terminals CK of the seven D flip-flops d21 to d27, and phi2, phi6, phi3, phi7, phi4. , Phi1, and phi4 are connected so as to be input in this order. Further, only the D flip-flop d21 that inputs the output signal phi2 to the clock input terminal connects the output signal phi5 to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d21 to d26 are connected to the data input terminals D of the D flip-flops d22 to d27 at the next stage, respectively. The signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d21 to d27 are referred to as strobe signals stb1 ′ to stb7 ′. Note that the strobe signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d21 to d27 are in the order of stb1 ′ to stb7 ′.
[0059]
As shown in FIG. 10, the strobe generation circuit 113c outputs the output signals phi1 to phi7 of the PLL circuit 112 to the clock input terminals CK of the seven D flip-flops d31 to d37, phi4, phi1, phi5, phi2, phi6. , Phi3, and phi7, so that they are input in this order. Further, only the D flip-flop d31 that inputs the output signal phi4 to the clock input terminal connects the output signal phi7 to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d31 to d36 are connected to the data input terminals D of the next-stage D flip-flops d32 to d37, respectively. The signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d31 to d37 are referred to as strobe signals stb1 "to stb7". Note that the strobe signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d31 to d37 are in the order of stb1 "to stb7".
[0060]
The strobe generation circuits 113a to 113c are configured by basic flip-flops. However, the strobe signals stb1 to stb7, the strobe signals stb1 ′ to stb7 ′, and the strobe signals stb1 ″ to stb7 are formed from the basic flip-flops. Other configurations may be used as long as the circuit generates ″.
[0061]
Next, the strobe selection circuit 114 will be described. FIG. 11 is a circuit diagram showing input / output signals of the strobe selection circuit. The strobe selection circuit 114 receives as input signals strobe signals stb1 to stb7, strobe signals stb1 'to stb7', and strobe signals stb1 "to stb7". Control signals S1 to S9 are input from the skew detection circuit 115 as control signals. Further, any one of strobe signals stb1 to stb7, strobe signals stb1 ′ to stb7 ′, or strobe signals stb1 ″ to stb7 ″ is output as an output signal.
[0062]
The strobe selection circuit 114 is configured by a MUX (multiplexer) circuit or the like, and selects an appropriate strobe signal based on the detection result of the skew detection circuit 115. That is, when there is no skew, the strobe signals stb1 to stb7 are selected for each bit data of the serial data. On the other hand, when the skew occurs because the data is delayed, the strobe signals stb1 "to stb7" are selected. Further, when a skew occurs due to the advance of data, the strobe signals stb1 ′ to stb7 ′ are selected. Therefore, a strobe that constantly becomes the center of each bit data of the serial data is selected.
[0063]
Next, the skew detection circuit 115 will be described. FIG. 12 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the skew detection circuit. The skew detection circuit 115 detects a pattern in which only one bit in the serial data is transitioned. For example, stb3 to stb5, stb3 ′ to stb5 ′, stb3 ″ to D3, D4, and D5 including D4 that is transiting only one bit in the 7-bit serial data D [1: 7] are generated by the strobe generation circuit. Each strobe signal of stb5 ″ is used as a clock input.
[0064]
In this case, as shown in FIG. 12, stb3 to stb5 and stb3 ′ to stb5 ′ generated by the strobe generation circuit are connected to the clock input terminals CK of the nine D flip-flops d41 to d49 constituting the skew detection circuit 115. , Stb3 ″ to stb5 ″ are input in the order of stb3, stb3 ′, stb3 ″, stb4, stb4 ′, stb4 ″, stb5, stb5 ′, stb5 ″. Also, each of the D flip-flops d41 to d49. A serial data input is connected to the data input terminal D. Output signals from the output terminals Q of the D flip-flops d41 to d49 are input to the strobe selection circuit 114 as control signals S1 to S9.
[0065]
Next, the overall operation of the serial / parallel converter 101 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a timing chart of input / output signals of each unit in the serial / parallel converter 101. As shown in FIG. 13, 7-bit serial data is input to the serial / parallel converter 101 at the falling timing of the clock signal CLKIN.
[0066]
As described above, by setting the frequency dividing ratio of the frequency divider 125 of the PLL circuit 112 to 1/2, the VCO 124 oscillates at twice the frequency of the clock signal CLKIN input as the reference signal fr. The tap output signals phi1 to phi7 have signal waveforms that change at the timing shown in FIG.
[0067]
At this time, if the clock signal CLKIN is a rectangular wave with a period T, the output signal phi1 becomes a rectangular wave with a period T / 2, and the output signal phi1 falls at the falling timing of the clock signal CLKIN. Further, since the frequency division ratio N = 2 of the frequency divider 125, the output signal phi2 is a rectangular wave having a period T / 2 as in the case of the output signal phi1, and is composed of a seven-stage ring oscillator (M = 7). Since this is the first-stage tap output, it is delayed by T / 14 and becomes the inverted waveform of the output signal phi1. Similarly, the output signal phi3 is delayed by T / 14 from the output signal phi2 and has an inverted waveform of the output signal phi2. The same applies to the output signals phi4 to phi7, and fluctuates at the timing shown in FIG.
[0068]
When the output signals phi1 to phi7 are input to the strobe generation circuit 113, the strobe signals stb1 to stb7, the strobe signals stb1 ′ to stb7 ′, and the strobe signals stb1 ″ to stb7 ″ are output from the strobe generation circuits 113a to 113c.
[0069]
For example, the strobe signal stb1 is a rectangular wave with a period T, and rises at approximately the center value at D1 of 7-bit serial data. The strobe signal stb1 ′ has a period T and is advanced by T / 14 with respect to the strobe signal stb1. The strobe signal stb1 ″ has a period T and is delayed by T / 14 with respect to the strobe signal stb1.
[0070]
The relationship between the strobe signals stb2 ′ to stb7 ′ and the strobe signals stb2 ″ to stb7 ″ with respect to the other strobe signals stb2 to stb7 is the same.
[0071]
Next, the skew detection circuit 115 performs a detection operation on the following 7-bit serial data.
D [1: 7] = “0001000” (P1)
D [1: 7] = “1110111” (P2)
That is, the detection is performed for the pattern in which only one bit is changed in the serial data. In the case of the above pattern (P1) and pattern (P2), strobe signals stb3 to stb5 generated by the strobe generation circuit including D3, D4, and D5 including D4 in which only one bit in D [1: 7] is transitioned. The strobe signals stb3 ′ to stb5 ′ and the strobe signals stb3 ″ to stb5 ″ are latched by the latch circuit having the configuration shown in FIG. 12 and the result is determined based on the result.
[0072]
First, the skew detection circuit 115 performs a detection operation on the pattern (P1) and the pattern (P2) using the strobe signals stb3 to stb5, the strobe signals stb3 ′ to stb5 ′, and the strobe signals stb3 ″ to stb5 ″.
[0073]
FIG. 14 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram (when pattern (P1) is detected without skew) in the embodiment of the present invention when 7-bit serial data is input. FIG. 15 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram (when pattern 2 is detected without skew) in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention. FIG. 16 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram (pattern (P1) is detected and skew is present <data is delayed with respect to CLKIN>) in the embodiment of the present invention when 7-bit serial data is input. . FIG. 17 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram (when pattern (P2) is detected-skew <data is delayed with respect to CLKIN>) in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention. . FIG. 18 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram in the embodiment of the present invention when 7-bit serial data is input (detection of pattern (P1)-with skew <when data is advanced with respect to CLKIN>). . FIG. 19 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention (when pattern (P2) is detected and skew is present <data is advanced with respect to CLKIN>). .
[0074]
When there is no skew, the result of detection of the pattern (P1) by the skew detection circuit 115 is “000111000” as shown in FIG. Similarly, the result detected for the pattern (P2) is “111000111” as shown in FIG.
[0075]
When there is a skew because of data delay, the result of detection of the pattern (P1) by the skew detection circuit 115 is “0000011100” as shown in FIG. Similarly, the result detected for the pattern (P2) is “111100011” as shown in FIG.
[0076]
When there is a skew because data advances, the result of detection of the pattern (P1) by the skew detection circuit 115 is “001110000” as shown in FIG. Similarly, the result detected for the pattern (P2) is “110001111” as shown in FIG.
[0077]
These detection results are output to the strobe selection circuit 114. As shown in FIGS. 14 and 15, in the strobe selection circuit 114, if “000111000” or “111000111”, which is a detection result when there is no skew, is input to the input terminal IN of the strobe selection circuit 114, The signals stb1 to stb7 are selected and this strobe signal is supplied to the serial / parallel conversion logic circuit 111.
[0078]
As shown in FIGS. 16 and 17, when the detection result “000011100” or “111100011” when the serial data is delayed with respect to the clock CLKIN is input to the input terminal IN of the strobe selection circuit 114, the strobe The signals stb 1 ″ to stb 7 ″ are selected and this strobe signal is supplied to the serial / parallel conversion logic circuit 111.
[0079]
As shown in FIGS. 18 and 19, when the detection result “001110000” or “110001111” when the serial data is advanced with respect to the clock CLKIN is input to the input terminal IN of the strobe selection circuit 114, the strobe The signals stb 1 ′ to stb 7 ′ are selected and this strobe signal is supplied to the serial / parallel conversion logic circuit 111.
[0080]
For other combinations of detection results, the strobe signals stb1 to stb7 are initially selected, and the current output is maintained for other combinations of detection results after the second time. As a result, when a combination of other serial data patterns is input, strobe selection can be performed for all detection result values that the detection circuit can take, and malfunctions can be avoided.
[0081]
In this way, even when the serial data input signal is skewed with respect to the clock signal CLKIN due to the influence of the operating environment such as manufacturing variation and operating temperature, a certain pattern is self-detected and the strobe of the regularly created strobe A more appropriate strobe can be selected from the inside. Thereby, a stable serial / parallel converter can be provided.
[0082]
Further, by forming the serial / parallel conversion device on a semiconductor substrate, it is possible to provide a semiconductor device that performs serial / parallel conversion stably.
[0083]
In the present embodiment, an embodiment using three strobes per bit of serial data is shown. However, the frequency ratio of the input signal to the strobe generating circuit is changed by changing the frequency division ratio of the frequency divider of the PLL circuit. By increasing, the number of strobe signals for skew detection can be increased. This is because the strobe generation circuit has a configuration using D flip-flops, so that the number of strobe signals to be generated increases as the number of edges that transition in unit time increases as the input frequency increases. Can do.
[0084]
As described above, by increasing the number of strobe signals allocated per bit of serial data, the resolution of skew detection (adjustment) can be increased, and the skew can be detected with higher accuracy. In addition, since an appropriate strobe can be selected, a stable serial / parallel conversion circuit and a semiconductor device can be provided.
[0085]
[Second Embodiment]
FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration of the serial-parallel converter according to the second embodiment of the present invention. The serial-parallel converter 201 is a serial-parallel conversion logic circuit 211 that converts N-bit serial data into N-bit parallel data, and a strobe signal for causing the serial-parallel conversion logic circuit 211 to perform serial-parallel conversion. A PLL circuit 212 to be created, a strobe timing generation circuit 213 which is a strobe creation circuit, a strobe selection circuit 214 for selecting an optimum strobe signal, a skew detection circuit 215 for detecting a skew between a data signal and a clock signal, and serial data , That is, an edge detection circuit 216 that detects the rise or fall of serial data.
[0086]
The configuration and operation of each unit in the serial / parallel converter 201 will be described below. First, the PLL (Phase Locked Loop) circuit 12 will be described. FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of a PLL circuit of the serial / parallel converter according to the second embodiment of the present invention. The PLL circuit 212 includes a phase comparator 221, a charge pump 222, a loop filter 223, a VCO (voltage controlled oscillator) 224, and a frequency divider N225. Each part of the PLL circuit 212 operates in the same manner as the general PLL circuit 12 shown in FIG.
[0087]
Next, the configuration of the VCO 224 will be described. As shown in FIG. 21, the VCO 224 of the present invention is configured to include an M-stage (M: odd number) ring oscillator 231 whose oscillation frequency changes according to an input control voltage (Vc). In the present invention, tap output signals PS <b> 1 to PS (M) output from each tap of the M inverter elements constituting the ring oscillator 231 are used as the output of the PLL circuit 212. Further, the tap output signal PS1 is input to the frequency divider 225, frequency-divided, and fed back to the phase comparator 221 as a feedback signal (fp).
[0088]
With this configuration, the tap output signals PS1 to PS (M) that are output from the PLL circuit 212 have a frequency that is a frequency division ratio (N) times the reference signal (fr), and the period of the reference signal (fr). If T is T, each phase is an output signal delayed by T / (N · M).
[0089]
Next, the strobe timing generation circuit 213 will be described. When the tap output signals PS1 to PS (M) output from the PLL circuit 212 are input, the strobe timing generation circuit 213 outputs a plurality of strobe signals. That is, the first data strobe signals PST1 to PST (R) are output to the strobe selection circuit 214. Also, second data strobe signals DPST1 to DPST (R) corresponding to the skew adjustment resolution are output to the skew detection circuit 215.
[0090]
The edge detection circuit 216 detects a rising edge of the serial data Ds and outputs an edge detection signal EDDs. FIG. 22 is an example of a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the edge detection circuit. As an example, the edge detection circuit 216 is a differentiation circuit including an AND gate 221 and an odd number of NOT gate chains 222 (five in the figure). The rising edge of the serial data Ds can be detected by the AND gate 221 constituting this differentiation circuit. Further, if a NOR gate is used instead of the AND gate 221, a falling edge can be detected.
[0091]
The skew detection circuit 215 latches the rising edge detection signal EDDs of the serial data Ds with the second data strobe signal DPST from the strobe timing generation circuit 213, and outputs the skew detection signal SD as a result. A specific configuration of the skew detection circuit 215 is shown in FIG. FIG. 23 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the skew detection circuit. The skew detection circuit 215 includes R D flip-flops d231-1 to d231-R. The rising edge detection signal EDDs of serial data is input to the data input terminals D of the D flip-flops d231-1 to d231-R. The second data strobe signals DPST1 to DPST (R) generated by the strobe timing generation circuit 213 are input to the clock input terminals CK of the D flip-flops d231-1 to d231-R, respectively. The output signals from the output terminals Q of the D flip-flops d231-1 to d231-R are input to the strobe selection circuit 214 as the skew detection signal SD.
[0092]
The strobe selection circuit 214 is configured by MUX or the like. Further, when the skew detection signal SD is supplied, the strobe selection circuit 214 selects an appropriate data strobe according to the combination of the skew detection signals SD, that is, the state of occurrence of the skew, and supplies the strobe to the serial / parallel conversion circuit 211. Supply signal.
[0093]
The serial / parallel conversion circuit 211 converts serial data into parallel data using the optimum data strobe signal output from the strobe selection circuit 214.
[0094]
Here, the skew detection operation between the serial data Ds and the clock CK in the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a timing chart for explaining a skew detection operation between the serial data Ds and the clock CK. 24A shows a case where there is no skew between the clock CK and the serial data Ds, FIG. 24B shows a case where the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK, and FIG. This shows a case where the serial data Ds is advanced. In the following description, a case where the edge detection circuit 216 detects the rising edge of the serial data Ds and performs skew detection from the edge detection signal will be described.
[0095]
When the serial data Ds is input to the edge detection circuit 216, the rising edge of the serial data is detected as shown in FIG. That is, in the edge detection circuit 216, the serial data Ds is input to one port of the AND gate 221 and also to the other port of the AND gate 221 through the odd-numbered NOT gate chain 222. Detect edges. The detection pulse width can be controlled by increasing / decreasing the number of odd-numbered NOT gate chains.
[0096]
The skew detection circuit 215 latches the detected edge detection signal EDDs with the data strobe signal DPST generated by the strobe timing generation circuit 213. The result is output to the strobe selection circuit 214 as a detection signal SD. At this time, the skew detection circuit 215 outputs a skew detection signal SD corresponding to the skew. That is, when there is no skew between the clock CK and the serial data Ds, SD [2: 0] = [0 1 0] is output, for example, as shown in FIG. When the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK, for example, SD [2: 0] = [0 0 1] is output as shown in FIG. Further, when the serial data Ds is advanced with respect to the clock CK, SD [2: 0] = [1 0 0] is output as shown in FIG. 24C, for example. In FIG. 24, the detection resolution (skew adjustment resolution) R is shown as 3 bits.
[0097]
The strobe selection circuit 214 is supplied with the first data strobe signal PST generated by the strobe timing generation circuit 213, and a combination of results obtained by latching the edge detection signal EDDs, that is, a strobe signal corresponding to the skew detection signal SD. It is set as the structure of the MUX which selects and outputs. Then, the strobe selection circuit 214 selects the optimum strobe signal ST and supplies it to the serial / parallel conversion circuit 211. The serial / parallel conversion circuit 211 converts serial data into parallel data by the optimum strobe signal ST.
[0098]
Next, the configuration of the serial / parallel converter according to the second embodiment of the present invention will be described with a specific example. FIG. 25 is a timing chart of serial data input. In serial data transmission, as shown in FIG. 25, predetermined bit data (7-bit data in the figure) is normally mapped and transmitted during one clock cycle. The case where the serial / parallel converter converts 7-bit serial data into parallel data and sets the skew adjustment resolution to 3 bits will be described below. First, the configuration of the serial / parallel converter will be described. FIG. 26 is a circuit diagram showing the configuration of a specific example of the serial / parallel converter. As shown in FIG. 26, the serial / parallel converter 301 converts the serial / parallel conversion logic circuit 311 into serial / parallel conversion logic circuit 311 which converts N-bit serial data into N-bit parallel data. PLL circuit 312 for generating a strobe signal for executing the operation, a strobe timing generation circuit 313 which is a strobe generation circuit, a strobe selection circuit 314 for selecting an optimal strobe signal, and a skew between a data signal and a clock signal are detected. It is composed of a skew detection circuit 315 and an edge detection circuit 316 that detects a transition (rise or fall) of serial data.
[0099]
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of the PLL circuit 312. In the PLL circuit 312 shown in FIG. 21, the frequency dividing ratio of the frequency divider 225 is N = 2, and the number of stages of the ring oscillator 231 of the VCO 224 is M = 7. That is, the configuration includes a phase comparator 321, a charge pump 322, a loop filter 323, a VCO 324, and a frequency divider 325, and the operation of each unit is as described with reference to FIG.
[0100]
The ring oscillator 331 having a seven-stage configuration included in the VCO 324 is a loop circuit in which seven stages of inverter elements are connected in series, and outputs of the inverter elements are tap output signals PS1 to PS7. Further, a control voltage Vc that is an output of the loop filter 323 is applied to each inverter element.
[0101]
Next, the strobe timing generation circuit 313 will be described. FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of the PST generation circuit. FIG. 29 is a circuit diagram showing a configuration of a DPST generation circuit. As shown in FIG. 28, the PST generating circuit 313a that generates the first data strobe signal PST includes 14 D flip-flops d321 to d334. The odd-numbered D flip-flop has the clock input terminal CK high active, and the even-numbered D flip-flop has the clock input terminal CK low active. Further, tap output signals PS1 to PS7 of the PLL circuit 312 are connected to clock input terminals CK of the D flip-flops d321 to d327 and D flip-flops d328 to d334, respectively, in this order. Further, only the D flip-flop d321 connects the output terminal / Q to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d321 to d333 are connected to the data input terminals D of the next D flip-flops d322 to d334, respectively. The signals output from the output terminals Q of the D flip-flops d321 to d334 are referred to as first data strobe signals PST1 to PST14.
[0102]
The DPST generation circuit 313b that generates the second data strobe signal DPST has a configuration including four D flip-flops d341 to d344 as shown in FIG. In the D flip-flop d343, the clock input terminal CK is active low, and in the other D flip-flops, the clock input terminal CK is active high. PS1, PS6, PS5 and PS4 selected from the output signal of the PLL circuit 112 are connected to the clock input terminals CK of the four D flip-flops d341 to d344, respectively, in this order. The D flip-flop d321 connects the output terminal / Q to the data input terminal D. Further, the output terminals Q of the D flip-flops d341 and d342 and the output terminal / Q of d343 are connected to the data input terminals D of the D flip-flops d342 to d344 in the next stage, respectively. The signals output from the output terminal Q of the D flip-flop d342 and the output terminals / Q of the D flip-flops d343 and 344 are referred to as second strobe signals DPST3 to DPST1.
[0103]
Note that the combination of input signals of the DPST generation circuit 313b shown in FIG. 29 is intended to determine the presence or absence of skew for D1 in the serial data bit, and the second data strobe is used using PS1, PS4, PS5, and PS6. The signal DPST1 to DPST3 are obtained in combination. That is, it is possible to easily set a serial data bit for detecting a skew and create a DPST signal corresponding to the set bit position by changing a combination of input signals (a combination of PS signals).
[0104]
As shown in FIGS. 28 and 29, the DPST generation circuit and the PST generation circuit in the strobe timing generation circuit 313 input the tap output signals PS1 to PS7 to the circuit constituted by the D flip-flops as described above. The first data strobe signals PST1 to PST14 and the second data strobe signals DPST1 to DPST3 can be easily created. Further, various variations of the first data strobe signal PST and the second data strobe signal DPST can be created by combining the tap output signals PS1 to PS7.
[0105]
Next, the edge detection circuit 316 has the configuration described based on FIG.
[0106]
Next, the configuration of the skew detection circuit 315 will be described. FIG. 30 is a circuit diagram showing a configuration of the skew detection circuit. The skew detection circuit 315 has three D flip-flops d351 to d353. In each of the D flip-flops d351 to d353, the clock input terminal CK is high active. Further, the second data strobe signals DPST1 to DPST3 output from the strobe timing generation circuit 313 are connected to the clock input terminals CK of the D flip-flops d351 to d353, respectively, in this order. In addition, the edge detection signal EDDs output from the edge detection circuit 316 is connected to the data input terminals D of the D flip-flops d351 to d353. The output terminals Q of the D flip-flops d351 to d353 are connected to the select terminal S of the strobe selection circuit 314 so that the skew detection signals SD1 to SD3 are input.
[0107]
Next, the configuration of the strobe selection circuit 314 will be described. FIG. 31 is a circuit diagram showing the configuration of the strobe selection circuit. The strobe selection circuit 314 includes a MUX, and outputs signals selected from the first data strobe signals PST1 to PST14 according to the select signal S as strobe signals ST1 to ST7.
[0108]
Next, the configuration of the serial / parallel conversion circuit 311 will be described. FIG. 32 is a circuit diagram showing the configuration of the strobe selection circuit. The serial / parallel conversion circuit 311 includes seven D flip-flops d361 to d367. In each of the D flip-flops d361 to d367, the clock input terminal CK is high active. The strobe signals ST1 to ST7 output from the strobe selection circuit 314 are connected to the clock input terminals CK of the D flip-flops d361 to d367, respectively, in this order. In addition, the serial data Ds is connected to the data input terminals D of the D flip-flops d361 to d367. The signals D1 to D7 output from the output terminals Q of the D flip-flops d361 to d367 are parallel data.
[0109]
Next, in the serial / parallel conversion device 301 having the above-described configuration, the skew state is divided into three patterns for a series of operations when a skew is actually present between the clock CK and the serial data Ds. The skew detection, strobe selection, and serial / parallel conversion operations will be described in more detail. FIG. 33 is an operation timing chart when there is no skew between the serial data Ds and the clock CK in the serial-to-parallel converter of the present invention.
[0110]
The 7-bit serial data Ds input to the serial / parallel converter 301 is data that is at a high level at the input timings D1, D4, and D7 as shown in FIG. The rising timing of the clock signal CK is substantially the same as the rising timing at the input timing D1 of the serial data Ds. Therefore, there is no skew between the clock CK and the serial data Ds. A series of operations in each part of the serial / parallel converter 301 in this case is as follows. That is, the edge detection circuit 316 detects the rising edge of the serial data Ds, and the edge detection signal EDDs is output substantially simultaneously with the rising timing of the serial data Ds. Subsequently, the edge detection signal EDDs is latched by the second data strobe signals DPST1 to DPST3 regularly generated by the DPST generation circuit in the strobe timing generation circuit 313.
[0111]
As shown in FIG. 33, skew detection signals SD1 to SD3 = [0 1 0] are detected as a result of latching. The skew detection signal SD is supplied to the data strobe selection circuit 314. The strobe signals ST1 to ST7 corresponding to the SD signal are selected by the first data strobe signals PST1 to PST14, and output to the serial / parallel conversion circuit. Is converted to parallel data.
[0112]
Here, when the skew detection signals SD1 to SD3 = [0 1 0] are supplied to the select terminal S of the data strobe selection circuit 214, that is, when there is no skew, the selected strobe is the first strobe shown in FIG. The MUX is configured to be the data strobe signals PST2, PST4, PST6, PST8, PST10, PST12, and PST14. As a result, ST1 = PST2, ST2 = PST4, ST3 = PST6, ST4 = PST8, ST5 = PST10, ST6 = PST12, ST7 = PST14 are output to the serial / parallel conversion circuit 211 as the strobe signal ST. A serial / parallel conversion operation is performed using .about.ST7.
[0113]
As shown in FIG. 33, the strobe signals ST1 to ST7 are located at the data center of each bit D1 to D7 of the serial data, and stable serial / parallel conversion can be performed in the serial / parallel conversion circuit. .
[0114]
Next, as a second pattern, a case where there is a skew between the serial data Ds and the clock CK and the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK will be described with reference to FIG. FIG. 34 is an operation timing chart when the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK in the serial-parallel converter of the present invention.
[0115]
The 7-bit serial data Ds input to the serial / parallel converter 301 is data at a high level at the input timings D1, D4, and D7 as shown in FIG. The rising timing of the clock signal CK is input timing D7 'earlier than the rising timing at the input timing D1 of the serial data Ds. Therefore, the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK, and there is a skew between the clock CK and the serial data Ds. A series of operations in each part of the serial / parallel converter 301 in this case is as follows. In the serial / parallel converter 301, the edge detection circuit 316 detects the rising edge of the serial data Ds and outputs an edge detection signal EDDs to the skew detection circuit 315. The edge detection signal EDDs is latched in the skew detection circuit 315 by the second data strobe signals DPST1 to DPST3 generated by the tap output signals PS1 to PS7 in the DPST generation circuit in the strobe timing generation circuit 313.
[0116]
As a result of latching, skew detection signals SD1 to SD3 = [0 0 1] are detected. The skew detection signal SD is supplied to the data strobe selection circuit 314. Strobe signals ST1 to ST7 corresponding to the skew detection signal SD are selected from the first data strobe signals PST1 to PST14, and the serial / parallel conversion circuit 311 is selected. The serial data Ds is output and converted into parallel data PD. At this time, the data strobe selection circuit 314 is selected and output from the first data strobe signals PST1 to PST14 according to the select signal S. The first data strobe signals PST1 to PST14 are generated by the PST generation circuit in the strobe timing generation circuit 313.
[0117]
When the skew detection signals SD1 to SD3 = [0 0 1] are supplied to the select terminal S of the data strobe selection circuit 314, the MUX is configured such that the following first data strobe signal is selected. That is, PST3, PST5, PST7, PST9, PST11, PST13, and PST1. As a result, ST1 = PST3, ST2 = PST5, ST3 = PST7, ST4 = PST9, ST5 = PST11, ST6 = PST13, ST7 = PST1 to the serial / parallel conversion circuit 311 as the strobe signal ST to the serial / parallel conversion circuit 311. Output.
[0118]
In the strobe signals ST1 to ST7 selected in this way, even if there is a skew in the serial data Ds with respect to the clock CK and the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK, the data in each bit D1 to D7 of the serial data Located in the center. In other words, even if there is a skew, it is possible to perform strobe at the center position of the serial data bit, so that the serial / parallel conversion circuit 311 can perform stable serial / parallel conversion.
[0119]
Next, as a third pattern, a case where there is a skew between the serial data Ds and the clock CK and the serial data Ds is advanced with respect to the clock CK will be described with reference to FIG. FIG. 35 is an operation timing chart when the serial data Ds advances with respect to the clock CK in the serial-parallel converter of the present invention.
[0120]
The 7-bit serial data Ds input to the serial / parallel converter 301 is data that is at a high level at the input timings D1, D4, and D7 as shown in FIG. The rising timing of the clock signal CK is later than the rising timing at the input timing D1 of the serial data Ds, and is in the middle of the input timing D1. Therefore, the serial data Ds is advanced with respect to the clock CK, and there is a skew between the clock CK and the serial data Ds. A series of operations in each part of the serial / parallel converter 301 in this case is as follows. In the serial / parallel converter 301, the edge detection circuit 316 detects the rising edge of the serial data Ds and outputs an edge detection signal EDDs to the skew detection circuit 315. The edge detection signal EDDs is latched in the skew detection circuit 315 by the second data strobe signals DPST1 to DPST3 generated by the tap output signals PS1 to PS7 in the DPST generation circuit in the strobe timing generation circuit 313.
[0121]
As a result of latching, skew detection signals SD1 to SD3 = [1 0 0] are detected. The skew detection signal SD is supplied to the strobe selection circuit 314. Strobe signals ST1 to ST7 corresponding to the skew detection signal SD are selected from the first data strobe signals PST1 to PST14 and output to the serial / parallel conversion circuit 311. The serial data Ds is converted into parallel data PD. At this time, the data strobe selection circuit 314 is selected from the first data strobe signals PST1 to PST14 according to the select signal S and is output.
[0122]
The MUX may be configured to select the following first data strobe signal when the skew detection signal SD = [1 0 0] is supplied to the select terminal S of the strobe selection circuit 314. That is, the MUX is configured to be the first data strobe signals PTS1, PST3, PST5, PST7, PST9, PST11, and PST13. Thus, the strobe signals ST1 = PST1, ST2 = PST3, ST3 = PST5, ST4 = PST7, ST5 = PST9, ST6 = PST11, ST7 = PST13 are supplied to the serial / parallel conversion circuit 311 as the strobe signal ST. The data is output to the conversion circuit 311.
[0123]
In the strobe signals ST1 to ST7 selected in this way, even if there is a skew in the serial data Ds with respect to the clock CK and the serial data Ds is advanced with respect to the clock CK, the data in each bit D1 to D7 of the serial data Located in the center. In other words, even if there is a skew, strobe can be performed at the center position of the serial data bit, so that the serial / parallel conversion circuit 311 can perform stable serial / parallel conversion.
[0124]
In this way, the rising edge of the serial data Ds is detected, the edge detection signal EDDs is obtained, the skew is detected by latching the edge detection signal EDDs with the second data strobe signals DPST1 to DPST3, and the skew detection signal SD According to the combination, that is, according to the skew state, the data strobe selection circuit 314 selects and outputs the optimum strobe signals ST1 to ST7 to the serial / parallel conversion circuit 311 from the first data strobe signals PST1 to PST15. .
[0125]
Therefore, even if there is a skew in the serial data Ds with respect to the clock CK, the skew can be detected, and an optimum strobe can be selected and supplied to the serial / parallel conversion circuit 311. Also, it is possible to provide a serial / parallel converter capable of receiving stable high-speed serial data.
[0126]
Next, in the above embodiment, the skew adjustment resolution is 3 bits, but the adjustment resolution can be further increased by changing the configuration of the strobe timing generation circuit 313. Details will be described below with reference to FIGS. FIG. 36 is a timing chart of input / output waveforms of each part of the serial / parallel converter. In order to improve the skew adjustment resolution, the skew detection accuracy can be improved by adopting a configuration in which the second data strobe signal DPST has a higher resolution.
[0127]
In the serial / parallel converter 201, the edge detection circuit 216 detects a rising edge and outputs an edge detection signal EDDs. Next, the edge detection signal EDDs is latched by the second data strobe signals DPST1 to DPST (R) regularly generated by the strobe timing generation circuit 213. When there is no skew, as a result of latching, skew detection signals SD1 to SD (X) = [... 0 0 1 0 0. The skew detection signal SD is supplied to the strobe selection circuit 214, and the strobe signals ST1 to ST7 corresponding to the skew detection signal SD are selected from the first data strobe signals PST1 to PST (X), and the serial / parallel conversion circuit 211 is selected. The serial data Ds is converted into parallel data PD.
[0128]
Next, when the serial data Ds is delayed with respect to the clock CK, the rising edge is similarly detected and the edge detection signal EDDs is output. The detection signal EDDs is latched by the second data strobe signals DPST1 to DPST (R). Skew detection signals SD1 to SD (X) = [... 0 0 0 1 0] are obtained, and the strobe selection circuit 214 uses the first data strobe signals PST1 to PST (X) in response to the skew detection signals SD. The optimum strobe is selected and output to the serial / parallel conversion circuit 211 as the strobe signals ST1 to ST7.
[0129]
Further, when the serial data Ds is advanced with respect to the clock CK, the rising edge is similarly detected, and the edge detection signal EDDs is obtained. By latching the edge detection signal EDDs with the second data strobe signals DPST1 to DPST (R), skew detection signals SD1 to SD (R) = [0 1 0 0 0...] Are obtained. According to SD, an optimum strobe signal is selected by the strobe selection circuit 214 from the first data strobe signals PST1 to PST (X), and is output as the strobe signals ST1 to ST7. Serial / parallel conversion is performed by the strobe signals ST1 to ST7.
[0130]
Further, since the second data strobe signal DPST for detecting the skew is regularly generated by the tap output signal PS from the PLL 212, the tap output signal PS is controlled by controlling the number of stages of the ring oscillator 231 constituting the VCO 224. And the number of variations for generating the second data strobe signal DPST can be increased. Accordingly, since the number of PS transitions in the unit serial data is increased, more second data strobe signals DPST and first data strobe signals PST can be generated, so that the resolution can be further improved. Similarly, by increasing the frequency division ratio, it is possible to increase variations for generating the second data strobe signal DPST and the first data strobe signal PST. Therefore, skew detection / adjustment with higher resolution is possible. In other words, by detecting the edge detection signal EDDs with a larger number of second data strobe signals DPST with high resolution, it becomes possible to detect the skew more finely, and even if there is a skew, a stable strobe is always detected. This can be supplied to the parallel conversion circuit 311.
[0131]
In this way, the skew resolution can be made variable. Even if the skew is detected at a higher resolution and the timing of the clock and the serial data is shifted due to the skew by selecting the strobe for serial / parallel conversion according to the detected signal, Since an appropriate serial / parallel conversion strobe can be selected, a stable high-speed serial data receiving apparatus can be provided.
[0132]
Here, in the above embodiment, the example in which the data D1 in the serial data is focused has been described, but the present invention is not limited to this. Of course, the serial / parallel conversion may be performed by paying attention to any bit in the serial data (D1 to D7). Further, in the present invention, since a certain bit in the serial data is focused, a transition of the bit is detected, and a skew state is specified from this detection signal, a specific detection bit is not required in the serial data.
[0133]
In the above embodiment, an example has been described in which a transition for one bit in serial data is detected, and a strobe is selected in common for all bits according to the detection result. It is not limited. For example, if the transition of each bit is detected and the optimum strobe is selected for each bit, it is possible to cope with the skew generated for each bit in the serial data, and it is possible to construct a high-accuracy high-speed serial data receiving system. .
[0134]
Further, by forming the serial / parallel conversion device on a semiconductor substrate, it is possible to provide a semiconductor device that performs serial / parallel conversion stably.
[0135]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0137]
  (1)The serial-to-parallel converter uses a skew detection circuit to latch serial transmission data using a plurality of strobe signals output from the strobe generation circuit, and to detect the presence or absence of skew from the latched serial transmission data. Therefore, the presence or absence of skew can be reliably detected by a dedicated circuit.
[0138]
  (2)The skew detection circuit detects a skew between the serial transmission data and the clock signal based on the strobe signal generated by the strobe generation circuit and the detection signal output by the edge detection circuit detecting the transition of the serial transmission data. As a result, the skew between the serial transmission data and the clock signal can be detected without requiring specific detection bit data in the serial data. Further, the resolution of skew detection can be made variable by controlling the strobe signal.
[0139]
  (3)By changing the division ratio of the frequency divider and changing the setting of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, the PLL circuit can change the skew self-correction sensitivity easily because the skew adjustment resolution is variable. Therefore, the serial / parallel conversion accuracy can be improved according to the intended use.
[0140]
  (4)The skew adjustment resolution of the serial-to-parallel converter is T / (M · N, where T is the period of the clock signal, M is the number of stages of the inverter elements constituting the voltage controlled oscillator, and N is the frequency division ratio of the frequency divider. Therefore, the number of strobe signals for skew detection can be increased by changing the frequency division ratio of the frequency divider of the PLL circuit and increasing the input signal frequency to the strobe generation circuit. By increasing the number of strobe signals allocated per bit, it is possible to increase the resolution of skew detection and to detect skew more accurately. In addition, since an appropriate strobe can be selected, a stable serial / parallel conversion circuit and a semiconductor device can be provided.
[0141]
  (5)In the PLL circuit, the control circuit compares the phase of the 1 / N frequency-divided signal and the clock signal, and controls the oscillator so that the phase difference is eliminated. The oscillator is composed of M-stage (M: odd) elements, and each element outputs a tap output signal corresponding to the clock signal. Thus, by changing the number of stages of each element in the oscillator of the PLL circuit, the number of data strobe signals can be increased or decreased, and the skew adjustment resolution can be made variable.
[0142]
  (6)Since the skew detection circuit performs skew detection on the serial data pattern in which only one bit in the input serial transmission data transitions, it is not necessary to code the skew detection bit in the serial data in advance, and any data input can be performed. On the other hand, it is possible to react only when a certain pattern is input, detect skew, and simultaneously perform skew correction.
[0143]
  (7)Since the skew detection means detects skew with respect to 1 bit that transits in the serial transmission data and 1 bit before and after that, the skew can be reliably detected with a small amount of data.
[0144]
  (8)The semiconductor device includes (1) to (1)(7)Since the serial-parallel conversion device according to any one of the above is formed on a semiconductor substrate, a semiconductor device that stably performs serial-parallel conversion can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a serial / parallel converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit.
3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a VCO 24. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a strobe generation circuit.
FIG. 5 is a timing chart of waveforms at various parts in the serial / parallel converter.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a serial / parallel converter in which 7-bit serial data is transmitted in one clock cycle.
7 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit 112 and a circuit diagram showing a configuration of a VCO 124. FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 to stb7 in a strobe generating circuit.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 ′ to stb7 ′ in the strobe generating circuit.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration for generating strobe signals stb1 ″ to stb7 ″ in the strobe generation circuit.
FIG. 11 is a circuit diagram showing input / output signals of a strobe selection circuit.
FIG. 12 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a skew detection circuit.
13 is a timing chart of input / output signals of each unit in the serial / parallel converter 101. FIG.
FIG. 14 is a schematic diagram of skew detection operation and strobe selection in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention (when pattern (P1) is detected without skew).
FIG. 15 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention (when pattern (P2) is detected without skew).
FIG. 16 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram (pattern (P1) is detected and skew is present <data is delayed with respect to CLKIN>) in the embodiment when 7-bit serial data is input according to the present invention; .
FIG. 17 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram in the embodiment when inputting 7-bit serial data according to the present invention (detecting pattern (P2) —with skew <when data is delayed with respect to CLKIN>); .
FIG. 18 is a skew detection operation and strobe selection schematic diagram in the embodiment of the present invention when inputting 7-bit serial data according to the present invention (pattern (P1) is detected and skew is present <data is advanced with respect to CLKIN>). .
FIG. 19 is a skew detection operation and a strobe selection schematic diagram (pattern (P2) is detected and skew is present <data is advanced with respect to CLKIN>) in the embodiment of the present invention when 7-bit serial data is input; .
FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration of a serial / parallel converter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of a PLL circuit of a serial / parallel converter according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 22 is an example of a circuit diagram illustrating a schematic configuration of an edge detection circuit;
FIG. 23 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a skew detection circuit.
FIG. 24 is a timing chart for explaining a skew detection operation between serial data Ds and a clock CK.
FIG. 25 is a timing chart of serial data input.
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a specific example of a serial / parallel converter.
27 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit 312. FIG.
FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of a PST generation circuit.
FIG. 29 is a circuit diagram showing a configuration of a DPST generation circuit.
FIG. 30 is a circuit diagram illustrating a configuration of a skew detection circuit.
FIG. 31 is a circuit diagram showing a configuration of a strobe selection circuit.
FIG. 32 is a circuit diagram showing a configuration of a strobe selection circuit.
FIG. 33 is an operation timing chart when there is no skew between the serial data Ds and the clock CK in the serial-parallel converter of the present invention.
FIG. 34 is an operation timing chart when serial data Ds is delayed with respect to clock CK in the serial-to-parallel converter of the present invention.
FIG. 35 is an operation timing chart when serial data Ds is advanced with respect to clock CK in the serial-parallel converter of the present invention.
FIG. 36 is a timing chart of input / output waveforms of each part of the serial-parallel converter.
[Explanation of symbols]
1,101,201,301-serial / parallel converter
11, 111, 211, 311- (serial / parallel conversion) logic circuit
12, 112, 212, 312-PLL circuit
13,113,213,313-strobe generation circuit
14, 114, 214, 314-Strobe selection circuit
15,115,215,315-skew detection circuit
216, 316-edge detection circuit

Claims (8)

シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するシリアル・パラレル変換装置であって、
クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、
該複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、
前記ストローブ作成回路が出力した複数のストローブ信号を用いてシリアル伝送データをラッチし、該ラッチしたシリアル伝送データから、該シリアル伝送データと該クロック信号とのスキューの有無を検出し、その結果に応じた制御信号を出力するスキュー検出回路と、
該検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、
該選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、
を備えたことを特徴とするシリアル・パラレル変換装置。
A serial / parallel converter for converting serial transmission data into parallel transmission data,
A PLL circuit that divides the clock signal and outputs a plurality of tap output signals;
A strobe generation circuit for generating a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals;
The serial transmission data is latched using a plurality of strobe signals output from the strobe generation circuit, and the presence / absence of skew between the serial transmission data and the clock signal is detected from the latched serial transmission data, and according to the result A skew detection circuit that outputs a control signal ;
A strobe selection circuit for selecting a strobe signal according to the detected skew;
A logic circuit for converting serial transmission data into parallel transmission data by the selected strobe signal;
A serial-parallel converter characterized by comprising:
シリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するシリアル・パラレル変換装置であって、
クロック信号を分周して複数のタップ出力信号を出力するPLL回路と、
該複数のタップ出力信号を用いて、位相が異なった複数のストローブ信号を作成するストローブ作成回路と、
前記シリアル伝送データの遷移を検出して、検出信号を出力するエッジ検出回路と、
記ストローブ作成回路が作成したストローブ信号及び該検出信号に基づいて、該シリアル伝送データと該クロック信号とのスキューを検出するスキュー検出回路と、
該検出したスキューに応じたストローブ信号を選択するストローブ選択回路と、
該選択したストローブ信号によってシリアル伝送データをパラレル伝送データに変換するロジック回路と、
を備えたことを特徴とするシリアル・パラレル変換装置。
A serial / parallel converter for converting serial transmission data into parallel transmission data,
A PLL circuit that divides the clock signal and outputs a plurality of tap output signals;
A strobe generation circuit for generating a plurality of strobe signals having different phases using the plurality of tap output signals;
An edge detection circuit for detecting a transition of the serial transmission data and outputting a detection signal ;
Based on the previous SL strobe signal and the detection signal strobe generation circuit creates a skew detection circuit for detecting a skew between the serial transmission data and the clock signal,
A strobe selection circuit for selecting a strobe signal according to the detected skew;
A logic circuit for converting serial transmission data into parallel transmission data by the selected strobe signal;
A serial-parallel converter characterized by comprising:
前記PLL回路は、電圧制御発振器及び分周器を有し、該分周器の分周比を変更して、該電圧制御発振器の発振周波数の設定を変えることで、スキュー調整分解能が可変であることを特徴とする請求項1または2に記載のシリアル・パラレル変換装置。The PLL circuit includes a voltage controlled oscillator and a frequency divider, and the skew adjustment resolution is variable by changing the division ratio of the frequency divider and changing the oscillation frequency setting of the voltage controlled oscillator. The serial-parallel converter according to claim 1 or 2 , wherein 前記クロック信号の周期をT、前記電圧制御発振器を構成するインバータ素子の段数をM、及び前記分周器の分周比をNとすると、前記スキュー調整分解能は、T/(M・N)であることを特徴とする請求項に記載のシリアル・パラレル変換装置。When the period of the clock signal is T, the number of stages of the inverter elements constituting the voltage controlled oscillator is M, and the frequency division ratio of the frequency divider is N, the skew adjustment resolution is T / (M · N). The serial / parallel converter according to claim 3 , wherein the serial / parallel converter is provided. 前記PLL回路は、M段(M:奇数)の素子からなる発振器と、該発振器の出力を1/N分周する分周器と、該1/N分周された信号及び前記クロック信号の位相を比較し、位相差がなくなるように該発振器を制御する制御回路と、を備え、該発振器の各素子は、前記クロック信号に応じた前記タップ出力信号を出力することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置。The PLL circuit includes an oscillator composed of M-stage (M: odd number) elements, a frequency divider that divides the output of the oscillator by 1 / N, the 1 / N frequency-divided signal, and the phase of the clock signal. And a control circuit that controls the oscillator so as to eliminate a phase difference, and each element of the oscillator outputs the tap output signal corresponding to the clock signal. The serial-parallel converter in any one of 4 thru | or 4 . 前記スキュー検出回路は、入力されたシリアル伝送データ中の1ビットのみ遷移するシリアルデータパターンに対して、スキュー検出を行うことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置。The skew detection circuit, to the serial data pattern transition only 1 bit serial transmission in data input, serial-parallel conversion according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the skew detection apparatus. 前記スキュー検出手段は、シリアル伝送データ中の遷移する1ビット及びその前後の1ビットに対して、スキュー検出を行うことを特徴とする請求項に記載のシリアル・パラレル変換装置。The serial / parallel converter according to claim 6 , wherein the skew detection unit performs skew detection on one bit that transitions and one bit before and after the bit in serial transmission data. 請求項1乃至のいずれかに記載のシリアル・パラレル変換装置を半導体基板上に形成したことを特徴とする半導体装置。Wherein a formation of the serial-parallel converter according to the semiconductor substrate to any one of claims 1 to 7.
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