JP4049511B2 - Phase synthesis circuit and timing signal generation circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は位相合成回路およびタイミング信号発生回路に関し、特に、複数のLSIチップ間や1つのチップ内における複数の素子や回路ブロック間等の信号伝送を高速に行うためのタイミング信号発生回路に関する。
近年、コンピュータやその他の情報処理機器を構成する部品の性能は大きく向上しており、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体記憶装置やプロセッサ等の性能向上は目を見張るものがある。そして、この半導体記憶装置やプロセッサ等の性能向上に伴って、各部品或いは要素間の信号伝送速度を向上させなければ、システムの性能を向上させることができないという事態になって来ている。具体的に、例えば、DRAMとプロセッサ(論理回路)との間の信号伝送速度のギャップは大きくなる傾向にあり、近年は、この速度ギャップがコンピュータの性能向上の妨げになりつつある。このことは、チップ(LSIチップ)間の信号伝送だけでなく、チップの大型化に伴って、1つのチップ内の素子や回路ブロック間の信号伝送速度においてもそのチップの性能を制限する大きな要因となって来ている。そこで、少ない入力位相数(入力信号の位相の数)による高精度なタイミング信号発生回路の提供が要望されている。
【0002】
【従来の技術】
LSIチップ間の信号伝送を高速化するためには、信号を受信する回路がその信号に対して正確なタイミングで動作することが必要である。このような正確なタイミングを発生させる手法として、DLL(Delay Locked Loop) やPLL(Phase Locked Loop) といった帰還ループの中に位相インターポレータを用いた位相可変タイミング信号発生回路を設けることが提案されている。
【0003】
具体的に、米国特許第5485490号(1996年1月16日発行)では、例えば、12個の異なる位相のクロックから第1の位相(信号)と第2の位相(信号)を選択し、これら選択された2つの信号を位相インターポレータ回路に供給し、制御コードで指定することにより、これら2つの信号の間の位相を有する信号(クロック:タイミング信号)を発生する。すなわち、位相インターポレータ回路は、2つの入力位相(入力信号)の重み付き和に対する増幅回路であり、制御信号に応じて重みを第1の位相(信号)から第2の位相(信号)に移していくことで2つの位相の間の位相を持つクロックを発生させるようになっている。
【0004】
なお、米国特許第5485490号のPLLにおいて、位相インターポレータ回路により発生されたクロックは、基準クロックと比較され、位相が等しくなるように制御信号にフィードバックを与えることで基準クロックにロックされるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のタイミング信号発生回路において、PLL(或いは、DLL)の出力精度は、位相インターポレータの精度により決定される。従って、タイミング信号(クロック)の精度は、ディジタル信号として与えられる制御信号(制御コード)に対する出力位相の直線性および量子化誤差、並びに、ランダムな位相変動(ジッター)等により規定される。
【0006】
そして、前述した従来の位相インターポレータは、高い時間分解能を得るために、例えば、入力信号の位相の数を12相と多くしている。この入力信号の位相数を多くすることは、インターポレーションの間隔を小さくすることができるため直線性を向上させる最も簡単な方法である。
しかしながら、多チャネルの信号伝送等において多数のインターポレータを用いる場合には、多相クロック(例えば、12相のクロック)をチップ内で互いの位相関係を保って分配するのが困難であり、また、位相の異なる多数の入力信号から特定の2つの信号(位相)を選択する回路に関しても、位相誤差の小さなものを実現するのは困難である。さらに、位相インターポレータに入力されるクロック(入力信号)を選択回路や切り替え回路を介して供給することは、出力信号の精度を劣化させるもう一つの要因になる。
【0007】
ところで、位相インターポレータは、一般に入力信号の位相の重み付き和に対する増幅回路となっており、この回路に入力される信号(クロック)は、入力位相の切り替えを行わない限りは完全な周期波形である。しかしながら、位相(入力信号)の切り替えが行われると、完全な周期性からのずれを生じることになる。なお、入力信号の切り替えが行われる場合、たとえその入力信号の位相に対する重みが零であったとしても、容量結合等に起因して入力から位相合成回路の重み付き和への影響があり、この影響のため位相の切り替えを行う境界のところでタイミングの誤差(ジッター)が大きくなるという問題がある。このジッターは、正確なタイミング信号を常に必要とする高速信号伝送用のタイミング信号発生回路にとっては致命的な問題となり得る。
【0008】
本発明は、上述した従来のタイミング信号発生回路が有する課題に鑑み、少ない入力位相数(入力信号の位相の数)による簡単な構成で高精度なタイミング信号発生回路の提供を目的とする。さらに、本発明は、位相誤差やジッターの要因である位相セレクタ回路(入力信号の選択回路)を不要としたタイミング信号発生回路の提供も目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態によれば、異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路であって、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する2つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路が提供される。
また、本発明の第1の形態によれば、異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路であって、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する3つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路も提供される。
さらに、本発明の第1の形態によれば、異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路であって、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における所定数置きの2つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路も提供される。
【0010】
また、本発明の第2の形態によれば、異なる位相の信号を発生する位相信号発生回路と、該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する2つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路が提供される。
さらに、本発明の第2の形態によれば、異なる位相の信号を発生する位相信号発生回路と、該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する3つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路も提供される。
そして、本発明の第2の形態によれば、異なる位相の信号を発生する位相信号発生回路と、該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における所定数置きの2つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路も提供される。
【0014】
図1および図2は本発明に係る位相合成回路(重み付け回路)の原理を説明するための図である。ここで、図1(a)は位相合成回路に使用する入力信号(入力位相:φ1〜φ4)の例を示し、図1(b)および図1(c)は各入力信号に対する重み(正の重み:W1〜W4)を示している。また、図2において、参照符号211〜214は乗算器、また、202は加算器を示している。
【0015】
本発明の位相合成回路は、例えば、タイミング信号発生回路に適用されるが、3つ以上の入力位相(3つ以上の位相の異なる入力信号)を選択回路を経ることなく直接位相合成回路に供給して、重み付き和を生成するようになっている。
すなわち、本発明の位相合成回路(タイミング信号発生回路)は、例えば、図1(a)に示されるように、位相が90度ずれた4つの入力位相φ1,φ2,φ3,φ4を使用し、さらに、図1(b)および図2に示されるように、乗算器211〜214により各入力位相に対してそれぞれ重みW1,W2,W3,W4を与える。さらに、加算器202により、重み付き入力位相(重み付き位相:W1・φ1,W2・φ2,W3・φ3,W4・φ4)の和を取って出力(位相合成された信号)TS(=W1・φ1+W2・φ2+W3・φ3+W4・φ4)を得るようになっている。これにより、入力位相の切り替えに伴う位相の飛び(ジャンプ)や誤差が入り込まないようにして高精度なタイミング信号を発生させることができる。なお、本発明のタイミング信号発生回路は、3つ以上の入力位相を持つため、入力位相の切り替えなしに重みの制御だけで0〜360度の出力位相範囲をカバーすることができる。
【0016】
本発明の位相合成回路(タイミング信号発生回路)は、シングルエンドのクロックでも差動のクロックでも実施可能である。なお、差動の場合、相補の関係にあるクロックを、差動の1位相と考えるか、或いは、互いに180度位相のずれた差動2位相と考えるか、若しくは、180度位相のずれたシングルエンドの2位相と考えるかにより、位相の数の数え方に違いが出る。そこで、本明細書では、異なる重みを付けることのできる重み付け回路の数で入力位相(入力信号)の数を数えることとし、具体的に、例えば、3つの位相とは、位相合成回路でそれぞれ異なる重みを与えることのできる位相が3つあることを意味するものとする。
【0017】
3位相以上の入力を使って0〜360度の出力位相範囲を得られるという効果は、2位相以上の位相入力に対して正負の範囲で変化する重みを付けて和を作ることによっても得ることができる。
図3は図1に示す位相合成回路の原理の変形を説明するための図であり、図3(a)は位相合成に使用する位相(信号φ1,φ2)の例を示し、図3(b)は各位相に対する重み(正負の符号を持った重み:W1,W2)を示している。
【0018】
図3に示されるように、重み付け回路が重みW1,W2に対する符号の付加を行えば、位相合成回路の外部に位相の選択を行う選択回路(セレクタ)を使うことなく全位相(0〜360度)をカバーすることができる。ここで、入力位相数を削減するためには、入力位相相互の位相差ができるだけ広い回路を使用するのが望ましい。そのため、本発明では、従来の位相インターポレータに限定しない位相合成回路を使用する。
【0019】
ところで、従来の位相インターポレータは、選択された2つの入力位相を補間することで出力を得る。インターポレータは、入力位相の重み付き和に対する増幅回路であり、重みを100%第1の位相に与えた状態から100%第2の位相に与えた状態まで連続的に変化させることで位相の補間を行うようになっている。もし、増幅回路が十分高速に動作すれば、出力位相は2つの入力位相の間を補間したものになる。
【0020】
そして、本発明の位相合成回路は、出力の位相が0〜360度をカバーできることから、位相合成回路の出力位相が2つの入力位相の間に入る必要がないことを利用し、インターポレータに限定されない位相合成回路を用いることができる。
図4は図2に示す位相合成回路の原理の変形を説明するための図である。ここで、図4において、参照符号211〜214は乗算器、202は加算器、そして、203は積分回路を示している。
【0021】
本発明の位相合成回路(タイミング信号発生回路)は、図4に示されるように、従来の位相インターポレータでは増幅回路であった部分を積分回路3とした積分型位相合成回路として構成することができる。この積分型位相合成回路は、入力位相(入力信号)φ1〜φ4に対して乗算器211〜214によりそれぞれ重みW1〜W4を与え、この重み付き入力位相(W1・φ1,W2・φ2,W3・φ3,W4・φ4)を加算器202で加算し、この重み付き和(W1・φ1+W2・φ2+W3・φ3+W4・φ4)を積分回路203で積分して位相合成を行い、出力TSを得るようになっている。実際には、個々の入力位相に別々の重みを与えることができる多入力の積分回路により重み付き積分和を得るように構成してもよい。
【0022】
この位相合成の原理の変形の利点は、入力が矩形波だった場合、これに対応する積分波形は三角波となるため、入力位相に対してリニアな重み付けによりリニアな位相変化が得られることであり、さらに、入力位相間の位相差が広くても高いリニアリティが得られることである。
上述したように、本発明のタイミング信号発生方式は、少ない位相数の入力から0〜360度の全位相範囲が得られる利点がある。そのため多数の(例えば、12相)のクロックを相互の位相関係を保ったまま各回路(インターポレータ)に分配する必要がなく、さらに、入力位相を選択する回路が不要なため、その選択回路に伴う位相誤差を避けることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る位相合成回路およびタイミング信号発生回路の各実施例を図面を参照して詳述する。
図5は本発明に係るタイミング信号発生回路の第1実施例を示すブロック図である。図5において、参照符号1は4相クロック発生回路、2はPLL回路、3はレシーバ、4は制御信号発生回路、そして、5は位相合成回路(重み付け回路)を示している。さらに、参照符号11は位相検出器、12はチャージポンプ、131〜135は遅延段、141,142はインバータ、そして、151,152は差動バッファを示している。ここで、本第1実施例は、信号受信回路(レシーバ3)のためのクロックを発生する回路であり、レシーバ3に対してデータと共に伝送されてきたクロック(データクロック)に同期したレシーバ駆動用クロック(タイミング信号)CKを発生するためのタイミング信号発生回路である。
【0024】
図5に示されるように、本第1実施例のタイミング信号発生回路は、PLL回路2を介してチップ外部から供給されるクロックに同期した基準クロックclkを受け取る4相クロック発生回路1、制御信号発生回路4、および、位相合成回路5を備えて構成される。
位相合成回路5の出力信号(タイミング信号)CKは、例えば、レシーバ3に供給され、送られて来たデータの受信を行うようになっている。ここで、レシーバ3は、外部から供給されるデータクロックと内部クロック(タイミング信号発生回路の出力)CKとの位相比較を行い、その位相比較結果に応じた信号を制御信号発生回路4を介して位相合成回路5にフィードバックするようになっている。なお、前述したように、レシーバ3(信号受信回路)は、単なる一例であり、本実施例のタイミング信号発生回路は、他の様々な回路(例えば、ドライバ:信号送信回路)に対しても適用することができる。また、本第1実施例では、PLL回路3の出力(基準クロックclk)はシングルフェーズの信号とされているが差動(相補)信号として構成することもできる。
【0025】
4相クロック発生回路1は、DLLが利用され、遅延段131〜135、位相検出器11、チャージポンプ12、インバータ141,142、および、差動バッファ151,152を備えて構成される。位相検出器11は、遅延段132の出力信号Saをインバータ141で反転した信号/Saと遅延段134の出力信号Sbをインバータ142で反転した信号/Sbとの位相差が180度(π)となるように、すなわち、信号/Sa(Sa)および信号/Sb(Sb)の位相差に応じた制御信号(アップ信号UPおよびダウン信号DOWN)をチャージポンプ12に出力して、その位相差を180度とするためのものである。
【0026】
そして、チャージポンプ12は、位相検出器11からのアップ信号UPおよびダウン信号DOWNに応じた制御電圧Vcを発生して各遅延段131〜135に印加し、信号Saと信号Sbとの位相差を正確に180度となるように制御する。これにより、遅延段132の出力信号Saと遅延段133の出力信号Scとの位相差を正確に90度に設定することができる。ここで、遅延段131および132は、基準クロックclkの波形整形を行うためのものであり、また、遅延段135は、遅延段134の出力に対して適切な負荷を与えるためのものである。
【0027】
図6は図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路1における位相検出器11の一例を示す回路図である。
図6に示されるように、位相検出器11は、2つのラッチ111および112で構成され、遅延段132の反転出力/Saを遅延段134の反転出力/Sbをトリガとするラッチ111で取り込み、さらに、遅延段134の反転出力/Sbを遅延段132の反転出力/Saをトリガとするラッチ112で取り込むようになっている。そして、各ラッチ111および112の出力として、ダウン信号DOWNおよびアップ信号UPを生成し、チャージポンプ12に供給するようになっている。
【0028】
図7は図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路1におけるチャージポンプ12の一例を示す回路図である。
図7に示されるように、チャージポンプ12は、pチャネル型MOSトランジスタ(pMOSトランジスタ)121,122、nチャネル型MOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)123〜126、抵抗127、および、容量128を備え、位相検出器11の出力であるアップ信号UPおよびダウン信号DOWNをトランジスタ123および124の差動対で受けて、制御電圧Vcを出力するようになっている。なお、制御電圧Vcは、全ての遅延段131〜135に印加され、各遅延段の遅延量を制御する。
【0029】
図8は図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路1における遅延段130(131〜135)の一例を示す回路図である。
図8に示されるように、遅延段130は、pMOSトランジスタpMOSトランジスタ1301〜1306、nMOSトランジスタ1307〜1311、差動増幅器1312、および、負荷1313を備えて構成されている。制御電圧Vcは、差動増幅器1312の負入力に印加されると共にトランジスタ1302のゲートに印加され、また、差動増幅器1312の正入力は、トランジスタ1302と並列に設けられたトランジスタ1301のゲートおよびドレインの共通接続ノードに接続されている。ここで、参照符号Vcnはトランジスタ1310,1311のバイアス電圧、V+(V-)は入力信号(前の遅延段(PLL回路)の出力)、そして、out+(out-)は出力信号(後ろの遅延段の入力)である。
【0030】
上述したように、正確に90度の位相差を有する信号SaおよびScは、それぞれ差動バッファ151および152に供給され、互いに90度の位相差を有する4相のクロックφ1〜φ4が出力される。
図9は図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路1における差動バッファ150(151,152)の一例を示す回路図である。
【0031】
図9に示されるように、差動バッファ151(152)は、それぞれpMOSトランジスタ1501〜1506およびnMOSトランジスタ1507〜1512を備えて構成され、信号Sa(Sc)から180度の位相差を有する信号φ1,φ3(φ2,φ4)を発生する。
このようにして、4相クロック発生回路1で生成された互いに90度の位相差を有する4相クロックφ1〜φ4は、位相合成回路5に供給される。
【0032】
図10は図5に示すタイミング信号発生回路におけるレシーバ3の一例を示す回路図であり、クロック(内部クロックCK)の立ち上がりでデータ入力(in+,in-)の判定を行うものである。ここで、レシーバ3は、データを受信(判定)するのと同様の位相比較器を有し、内部クロックCKとデータクロックとの位相関係を判定し、後述するように、制御信号発生回路(4)および位相合成回路(5)を介して内部クロックCKをフィードバック制御するようになっている。
【0033】
図10に示されるように、レシーバ3は、pMOSトランジスタ301〜304、nMOSトランジスタ305〜309、および、ナンドゲート310,311を備えて構成される。伝送されてきたデータ(差動信号in+,in-)は、差動入力(トランジスタ307および308のゲート)に供給され、内部クロック(タイミング信号発生回路の出力)CKにより駆動(判定)され、ラッチ回路(NANDゲート310,311)を介してデータ(OUT+,OUT-)が出力される。なお、内部クロックCKが低レベル『L』のときは、トランジスタ301,304がオンでトランジスタ309がオフとなって、プリチャージが行われることになる。
【0034】
図11は図5に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路5の一例を示す回路図である。
図11に示されるように、位相合成回路5は、それぞれクロック(入力位相)φ1,φ3、φ2,φ4、φ3,φ1、φ4,φ2が供給された差動対トランジスタ501,502、504,505、507,508、510,511と、重み(重み信号)W1,W2,W3,W4がゲートに供給されたトランジスタ503,506,509,512と、重み信号W1〜W4を発生する重み信号発生回路51と、各差動対トランジスタに共通接続された負荷デバイス12とを備えている。
【0035】
すなわち、制御信号発生回路4からの位相制御コードは、重み信号発生回路51に供給され、この重み信号発生回路51から位相制御コードに対応した重み信号W1〜W4が発生される。これらの重み信号W1,W2,W3,W4は、トランジスタ503,506,509,512の各ゲートに供給され、重み信号に比例した電流が流される。
【0036】
図12は図11に示す制御信号発生回路における重みの与え方を説明するための図である。図12においては、重みW1をゲートに供給するトランジスタ503および差動対トランジスタ501,502を示しているが他の重みW2,W3,W4の与え方も同様である。
ところで、重みW1(W1〜W4)は、例えば、制御コードをディジタル−アナログ変換するD/Aコンバータの出力電流として与えられ、この電流(重み)W1をダイオード接続されたトランジスタ503’に流し、このトランジスタ503’と同じゲート電圧をトランジスタ503に印加することで重みを与える(電流W1を流す)ようになっている。ここで、図12(a)は、トランジスタ503’を重み信号発生回路51に設けた様子を示しているが、例えば、重み信号発生回路51と重みを与えるトランジスタ503(506,509,512)とが離れて接地電圧(Vss)が異なる場合等には、図12(b)に示すように、トランジスタ503’をトランジスタ503に隣接するように設けてもよい。
【0037】
図13は図11に示す位相合成回路5における負荷デバイス52の一例を示す回路図である。
図13に示されるように、位相合成回路5における負荷デバイス52は、容量(MOS容量)521,522、および、pMOSトランジスタ523〜526を備え、差動インピーダンスが高抵抗となるクロスカップルpMOS負荷(523〜526)に積分容量(521,522)を付加した構成とされている。ここで、クロスカップルpMOS負荷は、差動対トランジスタのそれぞれに一定の電流(I1+I2)を流すことになるため、差動信号に対しては高いインピーダンスを示すが同相信号に対しては低いインピーダンスとなり、従って、コモンモードフィードバック回路を設けなくともコモンモード電圧が高レベル或いは低レベルにドリフトするのを防ぐことができる。なお、この負荷デバイス(積分用負荷デバイス)は、等価回路的には4つの入力差動対(差動対トランジスタ)に対して1つだけ設ければよいが、レイアウト上の都合等により、4つの同じサイズの負荷デバイスを並列に接続するように構成してもよい。
【0038】
図14は図5に示すタイミング信号発生回路における制御信号発生回路4の一例を示すブロック回路図である。図14において、参照符号41はアップダウン信号発生回路、42はアップダウン・カウンタ、そして、430〜437はレジスタを示している。なお、参照符号530は、位相合成回路5における重み信号発生回路51(D/Aコンバータ)を示している。
【0039】
本実施例のタイミング信号発生回路は、データと共にレシーバ3に伝送されてきたデータクロックに同期したレシーバ駆動用クロック(内部クロックCK)を作りだすもので、データクロックは内部クロックCKと位相比較器により位相比較が行われる。この位相比較器は、データを受信(判定)するためのものと同じものを使用し、内部クロックCKにより判定回路を駆動することで内部クロックCKとデータクロックとの位相関係(進み遅れ:DD)が判定される。
【0040】
この進み遅れDDは、例えば、8個のレジスタ430〜437に順次格納され、8サイクルクロック分の判定結果DD0〜DD7がアップダウン信号発生回路41に取り込まれる。アップダウン信号発生回路41では、各判定結果DD0〜DD7が『1』と『0』との個数の差からアップ信号(UP)およびダウン信号DOWN)を発生する。
【0041】
すなわち、進み遅れの判定回数の差が2以下のときはアップ信号UPおよびダウン信号DOWNを発行せず、そして、3以上内部位相が進んだ判定が多く出た場合には、内部クロックCKの位相を増加させる(ここでは,遅らせるのを位相増加と定義する)アップ信号UPを発行する。逆に、3以上データクロックが内部クロックCKよりも進んだという判定が多く出た場合には、ダウン信号DOWNを発行する。具体的に、アップダウン信号発生回路41では、[『1』の個数]−[『0』の個数]が8,6,4の場合にはアップ信号UPを出力し、また、[『0』の個数]−[『1』の個数]が8,6,4の場合にはダウン信号DOWNを出力する。なお、[『1』の個数]と[『0』の個数]との差が2,0のときはアップ信号UPおよびダウン信号DOWNの何れも出力しない。
【0042】
このアップ信号UPおよびダウン信号DOWNは、アップダウン・カウンタ42に供給されて制御コード(例えば、6ビット)に変換され、アップダウン・カウンタ42からの制御コードが位相合成回路5の重み信号発生回路51(D/Aコンバータ530)に供給されるようになっている。なお、D/Aコンバータ530は、例えば、ROM等のルックアップ・テーブルとして構成し、供給された制御コードに対応した重み信号(W1〜W4)を出力するようにしてもよい。
【0043】
図15は図14に示す制御信号発生回路におけるアップダウン・カウンタ42の一例を示すブロック回路図である。図15において、参照符号421はシフトレジスタ、422および423はインバータを示している。
図15に示すアップダウン・カウンタ42は、クロックclk’によりシフト制御されるジョンソンカウンタとして構成され、例えば、16ビットのデータb1〜b16の内、初期状態において、半分の8ビット(b1〜b8)が『1』(高レベル“H”)とされ、残り半分の8ビット(b9〜b16)が『0』(低レベル“L”)とされる。そして、アップダウン信号発生回路41からのアップ信号UPが入力された場合には、ビットb16のデータがインバータ422で反転されてビットb1に書き込まれるように右シフトされ、逆に、ダウン信号DOWNが入力された場合には、ビットb1のデータがインバータ423で反転されてビットb16に書き込まれるように左シフトされる。なお、具体的に、図15の例は、ビットb1〜b5までが『1』で、ビットb6〜b16までが『0』の場合が示されている。
【0044】
図16は図15に示すアップダウン・カウンタにおけるシフトレジスタ421に供給するクロック発生回路4210の一例を示す回路図である。
図16に示されるように、シフトレジスタ421で使用されるクロックclk’は、アップ信号UPにより制御されるスイッチ4211、ダウン信号DOWNにより制御されるスイッチ4212、反転されたアップ信号/UPにより制御されるスイッチ4213、反転されたダウン信号/DOWNにより制御されるスイッチ4214、および、インバータ4215,4216により構成することができる。
【0045】
図17は図16に示すクロック発生回路におけるスイッチ4211の構成例を示す回路図である。
図17に示されるように、スイッチ4211は、pMOSトランジスタ42111、nMOSトランジスタ42112、および、インバータ42113よりなるトランスファゲートにより構成され、アップ信号UPが高レベル“H”のときにオン状態となるようになっている。なお、他のスイッチ4212〜4214も同様の構成とされている。
【0046】
図18は図14におけるD/Aコンバータの一例を示す回路図である。
図18に示されるように、D/Aコンバータ530(51)は、相補の制御コードb1,/b1〜b16,/b16をアナログ−ディジタル変換して4つの重み(電流)W1〜W4を出力するようになっている。すなわち、例えば、制御コードb1および/b1は、pMOSトランジスタ5312および5313のゲートに供給され、他の制御コードb2,/b2〜b16,/b16も同様のトランジスタのゲートに供給され、各トランジスタを流れる電流が加算されてトランジスタ5331〜5334を介して重み(電流)W1〜W4として出力される。
【0047】
トランジスタ5311(他の対応するトランジスタも同様)のゲートにはバイアス電圧Vcpが印加され、また、トランジスタ5321〜5324のゲートにもバイアス電圧Vcp' が印加されている。ここで、トランジスタ5321〜5324は、重みW1〜W4に対して所定のバイアス電流を加算して、重みを与える回路の動作を確実なものとするようになっている。なお、制御コードb1,/b1〜b16,/b16による電流を制御して重みW1〜W4を出力するトランジスタ5331〜5334は、さらなる制御コード(重み選択用制御信号)b0,/b0により制御されるようになっている。
【0048】
図19は図18に示すD/Aコンバータで使用する重み選択用制御信号を発生する回路の一例を示す回路図である。
図19に示されるように、重み選択用制御信号b0(/b0)を発生する回路5000は、NANDゲート5001〜5004、インバータ5005〜5007、および、フリップフロップ5008を備えて構成され、制御コードb16,アップ信号UP、ダウン信号DOWN、および、クロックclkから重み選択用制御信号b0を生成するようになっている。
【0049】
図20は本発明に係るタイミング信号発生回路の第2実施例としての位相合成回路の一例を示すブロック回路図である。図20において、参照符号530はD/Aコンバータ、541〜544は重み処理回路、550はプリドライバ、そして、560はミキサおよび出力バッファを示している。
図20に示されるように、位相合成回路(5)は、D/Aコンバータ530、重み処理回路541〜544、プリドライバ550、ミキサおよび出力バッファ560、および、インバータ571,572を備えて構成されている。
【0050】
D/Aコンバータ530には、基準電流Ir、および、複数の制御コード(例えば、相補の18ビットの制御コード:CD0,/CD0〜CD8,/CD8およびCD10,/CD10〜CD18,/CD18)が入力され、これらの制御コードに対応した4つの重み(電流)W1〜W4を出力するようになっている。なお、参照符号TESは、回路をテストする場合に使用するテスト用信号である。ここで、重み処理回路541〜544は、重みW1〜W4を受け取り、この重みW1〜W4に連動したプリドライバ550用の出力(W11〜W41)、並びに、ミキサおよび出力バッファ560用の出力(W12〜W42)を発生するための回路である。
【0051】
プリドライバ550は、異なる入力位相(例えば、互いに90度の位相差を有する4相の入力信号)φ1〜φ4、および、プリドライバ用の重み信号W11〜W41を受け取り、調整された入力位相(異なる位相の入力信号)φW1,/φW1〜φW4,/φW4を出力する。ミキサおよび出力バッファ560は、ミキサおよび出力バッファ用の重み信号W12〜W42、および、プリドライバ550からの調整された入力位相φW1,/φW1〜φW4,/φW4を受け取り、インバータ571,572を介して内部クロック(タイミング信号)CK,/CKを出力するようになっている。
【0052】
図21は図20に示す位相合成回路におけるD/Aコンバータ530の一例を示す回路図である。
図21に示されるように、D/Aコンバータ530は、基準電流Irが流されたpMOSトランジスタ5300と、このトランジスタ5300とカレントミラー接続されたpMOSトランジスタ5301および制御コード(CD0,/CD0)がゲートに供給されたスイッチ用pMOSトランジスタ5302,5303を備えて構成されている。ここで、トランジスタ5301〜5303は、各相補の制御コード(CD0,/CD0;CD1,/CD1;…CD8,/CD8、および、CD10,/CD10;CD11,/CD11;…CD18,/CD18)毎に設けられている。なお、図21において、トランジスタ5300とカレントミラー接続されたpMOSトランジスタ5304は、重み(電流)W1に対してバイアス電流を与えるためのものである。
【0053】
このようにして、D/Aコンバータ530により、制御コードCD0,/CD0〜CD8,/CD8およびCD10,/CD10〜CD18,/CD18をディジタル−アナログ変換した重み(電流)W1〜W4が発生される。
図22は図20に示す位相合成回路におけるプリドライバ550の一例を示すブロック回路図である。
【0054】
図22に示されるように、プリドライバ550は、プリドライバ用の重み信号W11および位相信号φ1,φ3を受け取って調整された入力位相(異なる位相の入力信号)φW1,φW3を出力するプリドライバユニット551と、重み信号W21および位相信号φ1,φ3を受け取って調整された入力位相/φW1,/φW3を出力するプリドライバユニット552と、重み信号W31および位相信号φ2,φ4を受け取って調整された入力位相φW2,φW4を出力するプリドライバユニット553と、重み信号W41および位相信号φ2,φ4を受け取って調整された入力位相/φW2,/φW4を出力するプリドライバユニット554とを備えて構成されている。
【0055】
図23は図22に示すプリドライバにおけるプリドライバユニット(551)の一例を示す回路図である。
図23に示されるように、プリドライバユニット551は、pMOSトランジスタ5511、および、nMOSトランジスタ5512〜5517を備えて構成されている。プリドライバ用の重み信号W11は、トランジスタ5511のゲートに供給され、また、位相信号φ1およびφ3は、トランジスタ5514,5515のゲートおよびトランジスタ5516,5517のゲートに供給されている。そして、トランジスタ5514および5517の共通ソースから調整された入力位相φW1を取り出し、且つ、トランジスタ5515および5516の共通ソースから調整された入力位相φW3を取り出すようになっている。すなわち、調整された入力位相φW1,φW3は、後述するミキサおよび出力バッファにおけるミキサ部(561)に適するようにその振幅および直流レベルが調整されて出力される。なお、他のプリドライバユニット552〜554も、入力および出力信号以外はプリドライバユニット551と同様の構成とされている。
【0056】
図24は図20に示す位相合成回路におけるミキサおよび出力バッファ560の一例を示すブロック回路図である。
図24に示されるように、ミキサおよび出力バッファ560は、ミキサ部561、出力バッファ部562、および、インバータ563,564を備えて構成される。ミキサ部561は、プリドライバ550からの調整された入力位相φW1,/φW1〜φW4,/φW4、および、重み処理回路541〜544からのミキサおよび出力バッファ用の重み信号W12〜W42を受け取り、出力信号trclk,/trclkを出力バッファ部562に供給する。ここで、ミキサ部561は、入力位相φW1,/φW1〜φW4,/φW4に対する重み信号W12〜W42の付加(乗算)およびそれらの加算、並びに、積分処理等を行うものである。
【0057】
図25は図24に示すミキサおよび出力バッファにおけるミキサ部561の一例を示す回路図である。
図25に示されるように、ミキサ部561は、負荷デバイス5610、プリドライバ550からの調整された入力位相φW1およびφW3がゲートに供給された差動対トランジスタ611,612、および、重み処理回路541からのミキサおよび出力バッファ用の重み信号W12がゲートに供給されたトランジスタ613を備えている。なお、トランジスタ613のゲート(重み信号W12)には、トランジスタ614のゲートおよびドライン、並びに、MOS容量615の一端が接続されている。ここで、入力位相φW1,φW3および重み信号W12に対するトランジスタ611〜615の構成は、他の入力位相/φW3,/φW1および重み信号W22、入力位相φW2,φW4および重み信号W32、並びに、入力位相/φW4,/φW2および重み信号W42に対しても同様に設けられている。なお、負荷デバイス5610は、前述した図13の負荷デバイス52と同様の構成とされ、MOS容量5611,5612、および、pMOSトランジスタ5613〜5616を備えて構成されている。
【0058】
図26は図24に示すミキサおよび出力バッファにおける出力バッファ部562の一例を示す回路図であり、遅延が電源電圧に依存しにくいサプライ・インセンスィティブ・バッファ(Supply Insensitive Buffer) 回路と呼ばれるものである。
図26に示されるように、出力バッファ部562は、pMOSトランジスタ5621〜5628、nMOSトランジスタ5651〜5660、および、インバータ5661を備えて構成され、ミキサ部561からの小振幅の入力信号(trclk,/trclk)を増幅して大振幅(Full CMOS振幅)の出力信号とするためのものである。なお、参照符号RSTはリセット信号であり、回路のリセット時にリセット信号RSTを低レベル“L”とするようになっている。
【0059】
図27は図20に示す位相合成回路における重み処理回路541の一例を示す回路図である。
図27に示されるように、重み処理回路541は、pMOSトランジスタ5411,5412、および、nMOSトランジスタ5413,5414を備えて構成され、D/Aコンバータ530からの重み(電流)W1を処理し、プリドライバ部550(図23におけるpMOSトランジスタ5511のゲート入力)に適した重み信号W11(電圧)、および、ミキサおよび出力バッファのミキサ部561(図25におけるトランジスタ613,614および容量615の共通接続ノード)に適した重み信号W12(電流)とするためのものである。
【0060】
図28は本発明に係るタイミング信号発生回路における4相クロック発生回路(図5の参照符号1)の他の例を示す回路図である。
図28に示されるように、位相合成回路5を駆動する本4相クロック発生回路1は、積分容量101,102およびクロスカップルpMOS負荷103〜106で構成される負荷デバイス、差動対トランジスタ107,108およびバイアス電圧Vcnがゲートに印加されたnMOSトランジスタ109と、クロスカップルpMOS負荷161〜164、差動対トランジスタ165,166およびバイアス電圧Vcnがゲートに印加されたnMOSトランジスタ167と、クロックバッファ171,172を備えて構成される。
【0061】
すなわち、図28に示す4相クロック発生回路1は、PLL回路2から供給される差動の基準クロック(clk,/clk)から4象限クロック発生回路により互いに90度の位相差を有する4つの信号(位相)φ1,φ2,φ3,φ4を発生するもので、4象限クロック発生回路(1)は、積分回路を用いた90度位相シフタを用いて入力位相(0度およびその相補の180度)から90度と270度の位相を有する信号φ2,φ4を生成する。ここで、これらの位相(φ1,φ2,φ3,φ4)を差動の4相信号とみなすこととし、位相の数字が増えるのを遅延の増加する方向と定義する。なお、この4相クロックはPLL回路から直接供給することもできる。
【0062】
ところで、前述した位相合成回路(図11に示す位相合成回路5参照(図23に示すプリドライバユニット551および図25に示すミキサ部561参照))は、4つの入力位相(φ1〜φ4)に対してそれぞれ差動対等(トランジスタ501〜503;611〜615)を設け、各位相信号のテイルカレント(Tail Current)をD/Aコンバータ(51;530)から供給する電流(W1〜W4;W11〜W41,W12〜W42)で制御するようになっている。
【0063】
図29は本発明のタイミング信号発生回路における重みの変化の一例を示す図であり、図30は本発明のタイミング信号発生回路における重みの変化の他の例を示す図である。図29(a)および図30(a)は重みW1,W3を示し、図29(b)および図30(b)は重みW2,W4を示している。
位相合成回路5における重みW1〜W4(重み信号発生回路51:D/Aコンバータ530の出力電流)は、例えば、図29(a)および(b)に示されるように変化する。ここで、縦軸Iは電流を示し、また、横軸θは位相合成回路の出力位相を示し、重みW1が最大値Wmaxをとったときの出力位相を位相の原点としている。
【0064】
図29(a)および(b)に示されるように、各重みWn(W1〜W4)は、最高で最大値Wmax、最低で最小値Wminという値をとり、どの出力位相でも非ゼロの値(所定のバイアス電流が含まれる)となっている。すなわち、図18を参照して説明したように、D/Aコンバータ530により発生される重み(電流)W1〜W4には、重みが与えられるトランジスタの動作等を確実なものとするために、トランジスタ5321〜5324による所定(Wmin)のバイアス電流が含まれるようになっている。
【0065】
図29の例では、重みW1とW3は位相が逆転した(180度ずれた)三角波となっており、また、重みW2とW4は、重みW1とW3をそれぞれ90度遅らせた波形となっている。
なお、図30(a)および(b)に示されるように、各重みWn(W1〜W4)は、下半分をクランプした三角波とすることもできる。
【0066】
図31は本発明に係るタイミング信号発生回路の第3実施例としての位相合成回路の一例を示すブロック回路図であり、前述した図11に示す位相合成回路の変形を示すものである。なお、本第3実施例において、負荷デバイス52は図11のものと同様であり、また、差動対5801〜5804はそれぞれ図11におけるトランジスタ501,502〜510,511に対応している。
【0067】
図31に示されるように、本実施例の位相合成回路5は、図11の位相合成回路に対して、pMOSトランジスタ5811〜5814およびnMOSトランジスタ5815〜5818よりなる出力バッファを設けたものである。この出力バッファは、遅延が電源電圧(Vdd)に依存しにくいサプライ・インセンスィティブ・バッファ(Supply Insensitive Buffer) 回路であり、小振幅の信号を増幅して大振幅の信号として出力するもので、前述した図26の出力バッファ部562に対応している。
【0068】
図32は本発明に係るタイミング信号発生回路の第4実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図である。
図32に示されるように、本第4実施例の位相合成回路7100は、2つの入力位相φ1およびφ2を使用するもので、pMOSトランジスタ7101〜7104、nMOSトランジスタ7105〜7116、および、コンパレータ(差動アンプ)7117を備えて構成される。トランジスタ7105,7106、7108,7109、7111,7112、7114,7115はそれぞれ差動対を構成し、トランジスタ7107のゲートに重みW1を与え、トランジスタ7116のゲートに重みW2を与えると共に、トランジスタ7110および7113のゲートに固定の重みW0を与えるようになっている。
【0069】
すなわち、本第4実施例の位相合成回路7100は、例えば、図11に示す位相合成回路5のように4位相(φ1〜φ4:φ1,/φ1〜φ4,/φ4)の入力ではなく、2位相(φ1,φ2:φ1,/φ1,φ2,/φ2)が入力されて正および負の両極性の重みを付けることにより、0〜360度の全位相範囲をカバーする出力を得るようになっている。なお、図11に示す位相合成回路5でも、見方によってはφ1とφ2の2位相を与え、これらに符号付きの重みを付けることで全位相をカバーすると考えることもできるが、図11の位相合成回路では、4位相に異なる重みを付けることも可能なため4位相とみなしている。すなわち、本第4実施例の位相合成回路では、あくまでも制御される重みは2つしかないため2位相と解釈している。ここで、位相信号φ1およびφ2は、90度の位相差であることが好ましいが、位相がずれていれば使用することができる。
【0070】
図32に示されるように、本第4実施例の位相合成回路7100では、固定重みW0が供給された差動対(トランジスタ7108,7109;7111,7112)と、外部から制御される重みW1,W2が供給された差動対(トランジスタ7105,7106;7114,7115)とを有している。ここで、固定重み用差動対と可変重み用差動対は、出力線が互いに逆転しているため、可変重み用差動対に対して固定重み用差動対の方が反対の極性の寄与を与えることになる。なお、可変重みWi(W1,W2)が固定重みW0よりも小さい場合には、実効的な重みWi−W0は負の値を取り、また、可変重み重みWiが固定重みW0よりも大きければ、実効的な重みは正の値を取ることになる。また、出力(OUT)は、コンパレータ7117の出力として与えられる。
【0071】
図33は本発明に係るタイミング信号発生回路の第5実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図である。
図33に示されるように、本第5実施例の位相合成回路7200は、上述した第4実施例と同様に、2つの入力位相φ1およびφ2を使用するもので、pMOSトランジスタ7201〜7204、nMOSトランジスタ7205〜7207および7211〜7213、極性スイッチ7208,7209;7214,7215、並びに、差動アンプ7210を備えて構成される。トランジスタ7205,7206および7211,7112はそれぞれ差動対を構成し、極性スイッチ7208,7209および7214,7215により重み付けを行う差動対の極性を反転させるようになっている。
【0072】
ここで、例えば、制御コードが6ビットの場合、上位2ビットにより極性スイッチ7208,7209と7214,7215との制御を行い、他の4ビットによりD/Aコンバータ(530)による重みの制御を行うようにしてもよい。すなわち、極性スイッチは、重みを制御するディジタル値を符号付きバイナリであらわしておき、その符号ビットを用いて制御する。なお、出力(OUT)は、差動アンプ7210の出力として与えられる。
【0073】
本第5実施例の位相合成回路7200は、従来例のように位相選択回路を用いるものと異なり、差動対に入力されるクロック信号(入力位相φ1,/φ1;φ2,/φ2)は常に一種類の位相だけであるため、差動対の動作が位相選択時に乱されるようなことがない。さらに、位相合成回路がクロック同期回路において使用される場合、位相値はUP信号およびDOWN信号により1ステップづつ変化していくため、位相合成回路内部で重みの極性が変化するときには常に重みの値が零になっているため、位相合成回路内部の動作に極性反転が与える影響も極めて小さいものとなる。
【0074】
図34は本発明に係るタイミング信号発生回路の第6実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図であり、図35は図34に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
図34に示されるように、本第6実施例の位相合成回路は、複数(4つ)の位相合成ユニット7301〜7304およびセレクタ7310を備えて構成される。4つの位相合成ユニット7301,7302,7303,7304は、それぞれ重みW1,W2に基づいて2つの入力位相(φ1,φ2:φ1,/φ1;φ2,/φ2),(φ2,φ3),(φ3,φ4),(φ4,φ1)の合成を行うもので、これら4つの位相合成ユニット7301〜7304の出力は、セレクタ7310を介して出力される。なお、重みW1,W2は、例えば、図35に示されるように変化する。
【0075】
すなわち、制御コードの範囲に応じて位相合成ユニット7301〜7304のうちの1つの出力が選択されて出力される。なお、位相合成ユニット7301と7303、および、位相合成ユニット7302と7304は、完全に逆の位相の信号で動作しているため、出力の極性を交換することにより同一ユニットを使いまわして位相合成回路全体を2つの位相合成ユニットで構成することも可能である。
【0076】
本第6実施例の位相合成回路7300は、各位相合成ユニット7301〜7304には入力位相が切り替えスイッチや選択回路等を経ずに供給されるため、差動対に入る信号は常に同一位相の完全に周期的な信号であり、位相選択に伴う動作の乱れは存在しないことになる。
図36は本発明に係るタイミング信号発生回路の第7実施例としての位相合成回路におけるプリドライバの一例を示す回路図であ、例えば、図11に示す位相合成回路における差動対等(トランジスタ501,502,503)に対して信号(入力位相φ1,φ3および重みW1)を与えるプリドライバの一例を示すものである。
【0077】
ところで、重み付け回路(位相合成回路)において、重み付けを行う差動対を駆動するクロック信号(例えば、入力位相φ1,φ3)は小振幅であれ大振幅であれ一定の振幅であった。すなわち、差動対トランジスタのゲートに供給される入力位相(φ1,φ3)は、重み(例えば、W1)の値に関係なく一定の振幅とされているため、重み付け回路の出力に現れる電流波形が重みに比例してスケールしないという課題がある。さらに、差動対の電流ステアリング(Steering) を適切に行うのに十分な入力電圧よりも大きな入力が入ると、入力変化に対して差動対の出力電流が変化しないデッドタイムが生じる。このデッドタイムの期間、差動対はリニアな動作領域を離れたスイッチング・デバイスとして動作するため、差動対トランジスタのソース電圧の時間変動が生じて、位相合成回路に入力される電流波形が理想的なものでなくなってしまう。さらに、デッドタイムの時間は重みの値に依存して変化するため、位相合成に使われる電流波形が重みの値によりスケーリングしなくなり、制御コード対位相特性の直線性が損なわれることにもなる。
【0078】
本第7実施例のプリドライバ7400は、例えば、図11に示す位相合成回路におけるトランジスタ501,502,503に与える信号(入力位相φ1,φ3および重みW1)を適切なものに処理して供給するためのものである。図36に示されるように、プリドライバ7400は、pMOSトランジスタ7401〜7404およびnMOSトランジスタ7405〜7409を備えて構成される。ここで、このトランジスタ7401〜7409は、例えば、図11の位相合成回路におけるトランジスタ501,502,503に与える信号(入力位相φ1,φ3および重みW1)を処理するために使用され、例えば、4つの差動対(4つの重み)に対しては同様の構成を4つ設けることになる。
【0079】
プリドライバ7400において、入力クロック信号(入力位相φ1,φ3)は、まず重み(W1)に比例したテイルカレント(tail current) のpMOS差動対(トランジスタ7403,7404)を有するレベル変換回路(プリドライバ)に入力される。このレベル変換回路の負荷デバイスは、ダイオード接続された2つのnMOSトランジスタ7405,7406と、これらのトランジスタのソース側に接続されたダイオード接続nMOSトランジスタ7407である。プリドライバのnMOS負荷と位相合成回路の差動対(電流変換回路:トランジスタ501,502)のトランジスタサイズは、差動対が電流を丁度スイッチできるよりも僅かに大きな電圧が発生するようにミラー比が選択される。そして、差動対トランジスタ501および502には、重みW1により処理された位相信号φW1およびφW3が供給される。また、トランジスタ7408には、D/Aコンバータ(530)からの重み(電流)W1が流され、トランジスタ7409を介して処理された重みW12がトランジスタ503のゲートに供給される。
【0080】
このように、本第7実施例のプリドライバ7400によれば、位相合成回路で積分される重み付き差動電流波形が重みに対してより一層比例するようにスケールし、位相対制御コード特性の直線性が改善される。また、電源電圧Vddが変動しても、位相合成回路の差動対に入力される電圧レベルおよびそのコモンモード電圧はほとんど変動しなくなり、電源電圧Vddに対するタイミング変動の少ない回路とすることができる。さらに、重みが小さい位相に関しては入力信号も小さくなるため、容量結合によるノイズも一定比率で小さくなり、小さな重みに対して相対的に容量結合ノイズが大きく見えるといった問題がなくなる。このことも、位相対制御コード特性を改善させることになる。
【0081】
図37は本発明に係るタイミング信号発生回路の第8実施例としての位相合成回路における重み信号発生回路の一例を示す回路図であ、位相が6ビットのディジタル制御信号で指定される場合の例を示している。
図37に示されるように、本第8実施例の重み信号発生回路7500は、pMOSトランジスタ7501〜7503およびインバータ7504で構成される16個の定電流源を備え、6ビットの制御信号の下位4ビット(CB0〜CB3)を16個の制御コード(サモメタコード:Thermometer Code) b1〜b16に変換し、各定電流源の電流を切り替えて相補の制御電流を発生するようになっている。また、制御信号の上位2ビットCB4およびCB5は、直接並びにインバータ7523および7533を介して、それぞれpMOSトランジスタ7521,7522および7531,7532を制御し、相補の制御電流から重み(電流)W1〜W4を発生するようになっている。なお、pMOSトランジスタ7511〜7514は、各重みW1〜W4に対して、制御コードに依存しないバイアス電流(例えば、図29(a)および(b)におけるWminに対応)を与えるためのものである。
【0082】
図38は本発明の位相合成回路に適用する差動対の変形例を示す回路図であり、例えば、図11に示す差動対等(トランジスタ501〜503)の変形例を示すものである。
図38に示されるように、本変形例においては、重みW1はゲートおよびドレインが共通接続(ダイオード接続)されたnMOSトランジスタ7601に流されると共に、抵抗7602を介してトランジスタ503のゲートに供給される。ここで、トランジスタ503のゲートは容量7603を介して低電位電源Vssに接続される。すなわち、差動対のテイルカレント制限用のトランジスタ503のゲート電圧は、ダイオード接続された7601、並びに、抵抗7602および容量7603よりなるフィルタ回路により発生され、これにより、制御コードが変化した場合でも差動対の重み電流を瞬時には変化させずに、例えば、クロック周期程度の時間で変化させるようになっている。すなわち、フィルタ回路の抵抗7602(R)および容量7603(Cg)の時定数をクロック周期程度の時間となるように設定する。なお、他の重みW2〜W4に対する差動対等に関しても同様の構成とされる。
【0083】
この図38に示す変形例によれば、制御信号(制御コード)が位相合成回路のクロックとは非同期的に変化した場合でも、その変化によりタイミング発生回路の出力に大きな位相エラーが発生することがなく、位相合成回路の出力と制御信号を非同期とすることができる利点がある。
上述したように、例えば、LSI間の信号伝送を高速化するには、信号を受信する回路が信号に対して正確なタイミングで動作することが必要である。このような正確なタイミングを発生させる方法としては、前述したようなDLLやPLLといった帰還ループの中に位相インターポレータを用いた位相可変タイミング信号発生回路を設ける手法がある。
【0084】
ところで、差動クロック信号は、その位相差はほぼ正確にπ(180度)とすることができるが、例えば、2組の差動クロック信号(φ1,φ3;φ2,φ4)を位相合成回路の4位相の入力信号として使用する場合には、各組の差動クロック信号の間、具体的に、信号φ1とφ2との間および信号φ3とφ4との間の位相差がπ/2(90度)からずれることがある。すなわち、入力信号自体にずれが存在する可能性がある。
【0085】
図39は位相合成回路に使用する入力信号の位相がずれた場合の問題点を説明するための図であり、図39(a)は2組の差動クロック信号(φ1,φ3;φ2,φ4)を4位相の入力信号として用いた場合において差動クロック信号間(信号φ1,φ3と信号φ2,φ4との間)での位相が所定の値からずれている様子を示し、図39(b)はそのときの位相制御コードと実際の出力位相との関係を示している。
【0086】
例えば、前述した図11に示す位相合成回路は、2組の差動クロック信号(φ1,φ3;φ2,φ4)を位相合成回路の4位相の入力信号とし、位相インターポレータ回路(位相合成回路)によりそれらの入力の重み付きの和を積分とコンパレートを行うことにより重みの値(W1〜W4)に対応した位相のクロックを発生させるようになっている。すなわち、位相インターポレータは、重みを第1の位相から第2の位相に移していくことにより、2つの位相の間の中間位相のクロックを発生させるようになっている。このような位相インターポレータの出力精度は、入力に与える基準位相(入力信号φ1〜φ4の位相)の精度により制限される。
【0087】
従って、例えば、図39(a)に示されるように、入力として用いた差動信号(φ1,φ3;φ2,φ4)の位相差が90度からずれると、図39(b)に示すように、位相対制御コード特性(制御コードに対する実際に出力される信号の位相特性)が直線からずれてしまう。
具体的に、信号の伝送速度が数Gbps、例えば、2.5Gbpsといった高速の場合、受信タイミングの発生回路(タイミング信号発生回路)の誤差は10ps〜20ps(pico second)という極めて小さな値にする必要がある。従って、基準クロック(位相合成回路の入力信号)に用いる差動信号の位相差の理想値(90度)からのずれも時間に換算して10〜20psという小さなものに抑える必要がある。
【0088】
そのため、基準クロックとして使用する4位相の入力信号(2組の差動信号)は、互いの位相差を正確に90度となるようにして発生させるだけでなく、発生させた信号をその位相差を保って位相インターポレータまで伝送することが必要になる。しかしながら、多チャンネルの信号伝送回路では、基準クロックは多数の送受信回路を駆動するため、クロック入力回路の入力容量による遅延があり、また、その遅延は各配線(各基準クロック)毎に異なるため、例えば、時間に換算して10〜20psという位相差を保って伝送することは非常に困難である。
【0089】
そこで、以下に説明する本発明の第2の形態は、高い精度を持つ位相合成回路を実現するために、入力クロックの発生および伝送時の位相誤差によらず正確な位相差を持つ基準クロックを発生させて正確な位相インターポレートを行うためのものである。
図40は本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の原理を説明するための図であり、図41は図40に示すタイミング信号発生回路を概略的に示すブロック図である。図41において、参照符号801は入力信号処理回路を示し、802は位相合成回路(位相インターポレータ)を示している。
【0090】
図40に示されるように、n個の信号の位相をf1,f2,…,fnとし、各隣接する信号の位相差をそれぞれd1,d2,…,dnとする。従って、d1=f2−f1,d2=f3−f2,d3=f4−f3,…,dn=f1−fn+2πとなる。
図41に示されるように、本発明の第2の形態は、n個の入力信号(f1〜fn)を入力信号処理回路801で処理してn個の信号(F1〜Fn)を生成し、この処理された信号(F1〜Fn)を位相合成回路802へ供給するようになっている。
【0091】
すなわち、本発明の第2の形態の原理において、例えば、f1とf2、f2とf3、…の組を合成し、それぞれの中間位相を作る。従って、(f1+f2)/2,(f2+f3)/2,…の位相に一定の位相シフトが加算されたものが合成される。ここで、誤差diが互いに独立であれば、中間位相は2つの位相を平均したものであるから、誤差の分散は2-0.5倍に小さくなり、その結果、誤差が約30%小さくなる。さらに、本発明の第2の形態の原理では、例えば、f1〜f3、f2〜f4、…の組を合成し、同様にそれぞれの中間位相を作ると、(f1+f2+f3)/3,(f2+f3+f4)/3,…の位相に一定の位相シフトが加算されたものが合成され、誤差をさらに小さくすることができる。
【0092】
以上において、中間位相の生成としては、隣接する2つの信号(f1,f2、f2,f3、…)或いは3つの信号(f1,f2,f3、f2,f3,f4、…)に限定されず、例えば、所定数置きの2つの信号(f1,f3、f2,f4、…)或いは3つの信号(f1,f3,f5、f2,f4,f6、…)、さらには、2つ或いは3つに限定されずに、任意のk個の信号を合成して中間位相(信号F1,F2,…)を合成することもできる。
【0093】
ここで、各信号の位相の間に特定の関係がある場合にはさらに顕著な誤差低減効果を得ることができる。
図42は本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の一動作原理を説明するための図であり、図43は図42に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第9実施例を概略的に示すブロック回路図である。図43において、参照符号801は4つの入力信号処理部811〜814を有する入力信号処理回路を示し、また、802は位相合成回路を示している。ここで、各入力信号処理部811〜814は、それぞれ2入力の等重みのインターポレータとして構成することができる。
【0094】
図42および図43に示されるように、本第9実施例のタイミング信号発生回路は、互いの位相差が90度付近にある2組の差動信号(f1,f3;f2,f4)を入力信号として使用する。これらの信号f1〜f4は、4位相信号と考えてもよいが、差動であるため1つおきの位相は、それぞれ180度の位相差である。すなわち、信号f1と信号f3とでは位相が180度だけ異なっており、また、信号f2と信号f4とでは位相が180度だけ異なっている。ここで、図42に示されるように、一方の組の差動信号(入力信号)f1(f3)と他方の組の差動信号f2(f4)との位相差が90度よりも小さかった場合を考える。なお、信号f1〜f4は、例えば、図5および図9に示される信号φ1〜φ4に対応する。
【0095】
図43に示されるように、入力信号f1〜f4は、それぞれ入力信号処理回路801の各入力信号処理部811〜814に供給され、基準信号(新たな入力信号)F1〜F4として出力され、位相合成回路802へ供給される。
すなわち、信号f1,f3および信号f2,f4が差動信号(相補信号)の場合には、差動信号ペア(f1,f3),(f2,f4)を等しい重みで合成して新しい差動信号対(F1,F3)を出力する。さらに、もとの差動信号ペアの一方の極性を取り替えたもの(f2,f4),(f3,f1)を等しい重みで合成して得られた差動信号対(F2,F4)も出力する。すなわち、F1〜F4は、位相合成による一定オフセット位相を除いて考えると、各入力信号処理部811〜814により、
F1=(f1+f2)/2
F2=(f2+f3)/2
F3=(f3+f4)/2
F4=(f4+f1−2π)/2
となるように処理される。ただし、0<f1<f2<f3<f4<2πとなるように位相角を定義する。
【0096】
ところで、Fiに関して、隣接する位相の差を求めると、Fi+1 −Fi=(fi+2 −fi)/2=90度となる。なぜなら、fiとfi+2 は、差動対の関係で180度(π)の位相差があるためである。具体的に、F2−F1=(f2+f3)/2−(f1+f2)/2=(f3−f1)/2=90度となり、また、F3−F2=(f3+f4)/2−(f2+f3)/2=(f4−f3)/2=90度となる。
【0097】
従って、差動信号間の位相差(例えば、信号f1と信号f2との位相差)が正確に90度でない場合でも、合成された信号の位相差(例えば,信号F1とF2との位相差)は90度となっており、クロック発生や分配によるタイミング誤差の影響を受けないことがわかる。本第9実施例では、この正確に90度の位相差を有する信号F1〜F4を位相合成回路802へ供給して所定の位相制御された出力信号を得るようになっている。
【0098】
図44は図43に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図であり、前述した図11の位相合成回路5に相当する。また、図45は図44に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
図44に示されるように、位相合成回路(可変重みインターポレータ)802には、それぞれ入力信号処理部811〜814により処理された信号(入力位相)F1〜F4が供給される。この位相合成回路802は、信号F1,F3、F2,F4、F3,F1、F4,F2が供給された差動対トランジスタ821,822、824,825、827,828、830,831と、重み(重み信号)W1,W2,W3,W4がゲートに供給されたトランジスタ823,826,829,832と、各差動対トランジスタに共通接続された負荷デバイス833と、出力バッファ834とを備えている。ここで、出力バッファ834は負荷デバイス833の両端における小振幅の信号レベルを大振幅(Full CMOS振幅)の出力信号に変換するためのものであり、図44の回路では、遅延が電源電圧に依存しにくいサプライ・インセンスィティブ・バッファ回路(図31参照)として構成されている。なお、図44では、重み信号発生回路等の構成は省略されている。
【0099】
位相合成回路802の動作は、例えば、前述した図11に示す位相合成回路5と同様であり、重み信号W1,W2,W3,W4は、トランジスタ823,826,829,832の各ゲートに供給され、図45に示すように変化させることで、例えば、全体で6ビットの位相精度を得るようになっている。このように、本回路では、入力信号が2組の差動信号と少ない信号線数であるが、可変重みインターポレータ(位相合成回路)802の入力信号は高い相対位相精度を有し、また、可変重みインターポレータ802の直線性が優れていることから高精度のタイミング信号の発生が可能である。
【0100】
図46は図42に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第10実施例を概略的に示すブロック回路図であり、図47は図46に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図である。図46において、参照符号841〜844は重み処理部を示している。
図46に示されるように、本第10実施例のタイミング信号発生回路における位相合成回路802は、各重み(W1〜W4)と全ての入力位相(信号F1〜F4)が供給された4つの重み処理部841〜844を備えて構成される。
【0101】
図47に示されるように、各重み処理部(841)は、負荷を構成するpMOSトランジスタ8401〜8404、および、nMOSトランジスタ8405〜8413を備える。トランジスタ8405,8406および8408,8409はそれぞれ差動対を構成し、信号F1〜F4により重み(W1)の重み付けを行い、トランジスタ8411および8412を介して負荷デバイス833に接続される。ここで、重み処理部は、4つの重みW1〜W4に対して4つ(841〜844)設けられ、それぞれ負荷デバイス833に接続されて合成され、出力バッファ834を介してタイミング信号が出力される。なお、図46に示す第10実施例においても、図44の回路と同様に、出力バッファとしてサプライ・インセンスィティブ・バッファ回路834を使用するようになっている。
【0102】
このように、本第10実施例では、固定重みインターポレータ(重み処理部841〜844)の出力を直接可変重みインターポレータ802に入力することで、コンパレータによるCMOSフル振幅レベルへの変換を省き、より一層の高速化および低消費電力化を図るようになっている。
前述したように、差動信号(差動クロック信号)は、その信号の相補的な変化および差動信号を伝送する配線の結合等によりその位相差はほぼ正確に180度を保ことができ、従って、例えば、2組の差動信号の間(例えば,f1,f2)で位相がずれたとしても、上述のように処理した信号(例えば、F1=(f1+f2)/2,F2=(f2+f3)/2)では、その位相差を所定の値(例えば、90度:180度/2)にすることができる。これは、2組の差動信号だけでなく、例えば、3組の差動信号(f1,f4;f2,f5;f3,f6)の場合も同様であり、後述するように、F1=(f1+f2+f3)/3,F2=(f2+f3+f4)/3,F3=(f3+f4+f5)/3というように処理することで、信号F1とF2の間の位相差、および、信号F2とF3の間の位相差等を正確に60度(180度/3)とすることができる。
【0103】
図48は本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の他の動作原理を説明するための図であり、図49は図48に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第11実施例を概略的に示すブロック回路図である。図49において、参照符号901は6つの入力信号処理部911〜916を有する入力信号処理回路を示し、また、902は位相合成回路を示している。ここで、各入力信号処理部911〜916は、それぞれ3入力の等重みのインターポレータとして構成することができる。
【0104】
図48および図49に示されるように、本第11実施例のタイミング信号発生回路は、互いの位相差が60度付近にある3組の差動信号(f1,f4;f2,f5;f3,f6)を入力信号として使用する。これらの信号f1〜f6は、6位相信号と考えてもよいが、差動であるため2つおきの位相は、それぞれ180度の位相差である。すなわち、信号f1と信号f4とでは位相が180度だけ異なっており、また、信号f2と信号f5とでは位相が180度だけ異なっており、そして、信号f3と信号f6とでは位相が180度だけ異なっている。
【0105】
ここで、図49に示されるように、3組の差動信号(f1,f4;f2,f5;f3,f6)は、例えば、PLL回路903によりチップ外部から供給されるクロックclkに同期した信号を発生し、それをDLL部961〜963、位相検出器904、および、チャージポンプ905を使用して位相分割し、バッファ971〜973を介して、位相が120度ずつ異なる3組の差動信号(f1,f4;f2,f5;f3,f6)を入力信号処理回路901へ供給するようになっている。
【0106】
ところで、上記入力信号(3組の差動信号f1,f4;f2,f5;f3,f6)は、例えば、他の様々な回路を駆動するためにも使用され、そのために入力回路の入力容量や配線容量等による遅延のために、それらの位相差が正確に120度となっていないことがあり得る。なお、各差動信号(差動クロック信号)は、その信号の相補的な変化および差動信号を伝送する配線の結合等によりその位相差はほぼ正確に180度を保ことができる。
【0107】
そこで、本第11実施例では、図42を参照して説明した2組の差動信号(f1,f3;f2,f4)の場合と同様に、以下のように処理して新たな信号F1〜F6を発生し、これらの信号F1〜F6を用いてタイミング信号を発生する。
すなわち、図49に示されるように、F1〜F6は、位相合成による一定オフセット位相を除いて考えると、各入力信号処理部911〜916により、
F1=(f1+f2+f3)/3
F2=(f2+f3+f4)/3
F3=(f3+f4+f5)/3
F4=(f4+f5+f6)/3
F5=(f5+f6+f1+2π)/3
F6=(f6+f1+f2+4π)/3
というように処理することで、信号F1とF2の間の位相差,信号F2とF3の間の位相差、および、信号F3とF4の間の位相差をそれぞれ正確に60度(180度/3)とすることができる。なお、本発明に係る第2の形態は、2組の差動信号(f1,f3;f2,f4)および3組の差動信号(f1,f4;f2,f5;f3,f6)だけでなく、さらに多数組の差動信号に対しても、同様の処理を行うことができる。さらに、前述したように、各信号の位相の間に特定の関係がない場合であっても、例えば、f1とf2、f2とf3、…の組を合成し、それぞれの中間位相を作る(F1=(f1+f2)/2,F2=(f2+f3)/2,…)ことにより、各信号の誤差を低減することが可能である。
【0108】
図50は図49に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図であり、図51は図50に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
図50に示されるように、位相合成回路(可変重みインターポレータ)902には、それぞれ入力信号処理部911〜916により処理された信号(入力位相)F1〜F6が供給される。この位相合成回路902は、信号F1,F4、F2,F5、F3,F6を反転するスイッチ921,922,923と、これらスイッチ921〜923の出力が供給された差動対トランジスタ9201,9202、9204,9205、9207,9208と、重み(重み信号)W1,W2,W3がゲートに供給されたトランジスタ9203,9206,9209と、各差動対トランジスタに共通接続された負荷デバイス9210と、出力バッファ9211とを備えている。
【0109】
ここで、重みW1〜W3(電流:図12(a)参照)は、例えば、位相制御コードから重みを生成する重み信号発生回路(D/Aコンバータ:51,530)の出力として得られるものであり、例えば、2ビットの極性制御信号と4ビットの重み制御信号から成る位相制御コードにより発生される。すなわち、図51に示されるように、例えば、重みW1は位相が90度〜270度の範囲で反転され、重みW2は位相が150度〜330度の範囲で反転され、そして、重みW3は位相が210度〜390(30)度の範囲で反転される。また、信号F1,F4、F2,F5、F3,F6は、スイッチ921,922,923により各差動対に入力される差動信号の極性を切り替えるようになっている。
【0110】
そして、重みW1〜W3によりテイルカレント(Tail Current)が制御された差動対(9201,9202、9204,9205、9207,9208)の電流を負荷デバイス9210で積分し、得られた差動信号のゼロクロスを検出することで出力を得るようになっている。なお、位相合成回路902の負荷デバイス9210は、例えば、差動インピーダンスが高抵抗となるクロスカップルpMOS負荷に積分容量を付加したものである。このクロスカップルpMOS負荷は、前述したように、差動信号に対しては高いインピーダンスを示すが同相信号に対しては低いインピーダンスとなり、特に、コモンモードフィードバック回路を設けなくともコモンモード電圧が高レベル或いは低レベルにドリフトすることがない。この負荷デバイス9210に出力バッファ(コンパレータ)9211を接続して、小振幅の信号から大振幅(Full CMOS振幅)の出力信号に変換する。図50の回路において、出力バッファ9211は、例えば、遅延が電源電圧に依存しにくいサプライ・インセンスィティブ・バッファ回路が使用される。このように、図50に示す位相合成回路は、少ない入力位相数による簡単な構成で高精度なタイミング信号発生回路を構成することができる。
【0111】
図52は図49に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の他の例を示す回路図であり、図53は図52に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
図52に示されるように、位相合成回路(可変重みインターポレータ)902は、信号F1,F4、F2,F5、…、F6,F3が供給された差動対トランジスタ9301,9302、9304,9305、…、9316,9317と、重み(重み信号)W1,W2,…,W6がゲートに供給されたトランジスタ9303,9306,…,9318と、各差動対トランジスタに共通接続された負荷デバイス9210と、出力バッファ9211とを備えている。すなわち、図52に示す位相合成回路は、図50の位相合成回路におけるスイッチ921〜923を設けて信号F1,F4、F2,F5、F3,F6の極性を制御することなく、各信号をそれぞれの差動対に供給するようになっている。なお、各重みW1〜W6は、図53に示されるように変化する。
【0112】
すなわち、図52に示す位相合成回路では、3位相入力ではなく6位相入力となっており、例えば、6ビットのコードで図53に示すように変化する重みW1〜W6を与えることにより、差動対への入力信号の極性反転を不要にしている。この図52に示す位相合成回路は、図50の位相合成回路よりも入力位相数は増加することになるが、極性反転に伴う入力信号の乱れがなくなるためより一層高精度のタイミング信号の発生が可能となる。
【0113】
このように、本発明の第2の形態によれば、高精度のタイミング信号を、基準信号の発生および配送する場合の位相誤差の影響を受けずに発生することが可能になる。
付記 本発明は以下の特徴を有する。
(付記1) 3つ以上の異なる位相の入力信号をもとにして制御信号で位相制御された周期的タイミング波形を合成する位相合成回路であって、
前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生手段と、
前記各入力信号に対して正または負の一方の極性の前記重みをそれぞれ与える重み付け手段とを具備することを特徴とする位相合成回路。(請求項1)
(付記2) 2つ以上の異なる位相の入力信号をもとにして制御信号で位相制御された周期的タイミング波形を合成する位相合成回路であって、
前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生手段と、
前記各入力信号に対して正負両方の極性を取り得る前記重みをそれぞれ与える重み付け手段とを具備することを特徴とする位相合成回路。(請求項2)
(付記3) 付記2に記載の位相合成回路において、前記重み付け手段は、前記各入力信号に対して正または負の一方の極性の可変の重みを与える手段と、該重み付けられた後に前記重みの極性を反転する手段とを具備することを特徴とする位相合成回路。(請求項3)
(付記4) 付記1または2に記載の位相合成回路において、該位相合成回路は、さらに、前記重み付けが行われた入力信号の和を積分する積分手段を具備することを特徴とする位相合成回路。
(付記5) 付記1または2に記載の位相合成回路において、前記制御信号は、ディジタルの制御コードとして供給され、前記重み信号発生手段は、該制御コードをディジタル−アナログ変換して重みを信号を発生することを特徴とする位相合成回路。
(付記6) 付記5に記載の位相合成回路において、前記重み信号は、電流信号であることを特徴とする位相合成回路。
(付記7) 付記1または2に記載の位相合成回路において、前記異なる位相の入力信号は、直接に前記重み付け手段に供給されることを特徴とする位相合成回路。
(付記8) 付記1または2に記載の位相合成回路において、前記重み付け手段は、前記重みと共に増減する出力振幅をもつプリドライバと、該プリドライバにより駆動される重み付き信号発生回路とを備えていることを特徴とする位相合成回路。
(付記9) 付記1または2に記載の位相合成回路において、前記制御信号が変化した場合、該制御信号に対応して生成される重みが変化するのに要する時間を、該位相合成回路の入力信号の周期と同程度にしたことを特徴とする位相合成回路。
(付記10) 付記1に記載の位相合成回路において、該位相合成回路は、2つの異なる位相信号が供給された複数の位相合成ユニットと、該複数の位相合成ユニットの出力のいずれかを選択するセレクタとを具備することを特徴とする位相合成回路。
(付記11) 付記1または2に記載の位相合成回路において、前記入力信号を、複数の位相を持つ第1の入力信号の組から、当該第1の入力信号を合成して得られた複数の位相を持つ第2の入力信号の組として構成することを特徴とする位相合成回路。(請求項4)
(付記12) 付記11に記載の位相合成回路において、前記第1の入力信号の組を、差動信号の集合で構成し、且つ、前記第2の入力信号の組を、該複数の位相を持つ第1の入力信号の等しい重み付け合成により合成することを特徴とする位相合成回路。(請求項5)
(付記13) 付記12に記載の位相合成回路において、前記第1の入力信号の組を、隣接する複数の信号の等しい重み付け合成を行って、前記第2の入力信号の組を合成するようにしたことを特徴とする位相合成回路。
(付記14) 付記12に記載の位相合成回路において、前記第1の入力信号の組は互いの位相差がほぼ90度前後である2組の差動信号であり、当該2組の差動信号を等しい重みで合成することにより、2組の差動信号である前記第2の入力信号の組を発生することを特徴とする位相合成回路。
(付記15) 付記12に記載の位相合成回路において、前記第1の入力信号の組は互いの位相差がほぼ60度前後である3組の差動信号であり、当該3組の差動信号を等しい重みで合成することにより、3組の差動信号である前記第2の入力信号の組を発生することを特徴とする位相合成回路。
(付記16) 3つ以上の異なる位相信号を発生する位相信号発生手段と、
該位相信号発生手段からの位相信号をもとにして制御信号で位相制御された周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、
前記制御信号を発生する制御信号発生手段とを備え、
前記位相合成回路は、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生手段と、前記各位相信号に対して正または負の一方の極性の前記重みをそれぞれ与える重み付け手段とを具備することを特徴とするタイミング信号発生回路。(請求項6)
(付記17) 2つ以上の異なる位相信号を発生する位相信号発生手段と、
該位相信号発生手段からの位相信号をもとにして制御信号で位相制御された周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、
前記制御信号を発生する制御信号発生手段とを備え、
前記位相合成回路は、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生手段と、前記各位相信号に対して正負両方の極性を取り得る前記重みをそれぞれ与える重み付け手段とを具備することを特徴とするタイミング信号発生回路。(請求項7)
(付記18) 付記17に記載のタイミング信号発生回路において、前記重み付け手段は、前記各位相信号に対して正または負の一方の極性の可変の重みを与える手段と、該重み付けられた後に前記重みの極性を反転する手段とを具備することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記19) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記位相合成回路は、さらに、前記重み付けが行われた入力信号の和を積分する積分手段を備えていることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記20) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記制御信号発生手段は、所定ビットの制御コードを発生し、前記重み信号発生手段は、該制御信号発生手段からの制御コードをディジタル−アナログ変換して重みを信号を発生することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記21) 付記20に記載のタイミング信号発生回路において、前記重み信号は、電流信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記22) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記異なる位相信号は、直接に前記重み付け手段に供給されることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記23) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記重み付け手段は、前記重みと共に増減する出力振幅をもつプリドライバと、該プリドライバにより駆動される重み付き信号発生回路とを備えていることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記24) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記制御信号が変化した場合、該制御信号に対応して生成される重みが変化するのに要する時間を、前記位相合成回路の位相信号の周期と同程度にしたことを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記25) 付記16に記載のタイミング信号発生回路において、前記位相合成回路は、2つの異なる位相信号が供給された複数の位相合成ユニットと、該複数の位相合成ユニットの出力のいずれかを選択するセレクタとを具備することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記26) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記位相信号発生手段は、位相が互いに90度異なる4相の位相信号を発生することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記27) 付記26に記載のタイミング信号発生回路において、前記位相信号発生手段は、DLLを用いた4相クロック発生回路であることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記28) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、該タイミング信号発生回路は、半導体集積回路装置における内部クロックを発生し、且つ、前記制御信号発生手段は、外部から供給される外部クロックと前記内部クロックとの位相のずれに応じた制御信号を発生することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記29) 付記28に記載のタイミング信号発生回路において、前記制御信号発生手段は、前記外部クロックと前記内部クロックとの位相のずれが所定の値よりも大きい場合にだけ前記制御コードを変化させることを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記30) 付記16または17に記載のタイミング信号発生回路において、前記入力信号を、複数の位相を持つ第1の入力信号の組から、当該第1の入力信号を合成して得られた複数の位相を持つ第2の入力信号の組として構成することを特徴とするタイミング信号発生回路。(請求項8)
(付記31) 付記30に記載のタイミング信号発生回路において、前記第1の入力信号の組を、差動信号の集合で構成し、且つ、前記第2の入力信号の組を、該複数の位相を持つ第1の入力信号の等しい重み付け合成により合成することを特徴とするタイミング信号発生回路。(請求項9)
(付記32) 付記31に記載のタイミング信号発生回路において、前記第1の入力信号の組を、隣接する複数の信号の等しい重み付け合成を行って、前記第2の入力信号の組を合成するようにしたことを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記33) 付記31に記載のタイミング信号発生回路において、前記第1の入力信号の組は互いの位相差がほぼ90度前後である2組の差動信号であり、当該2組の差動信号を等しい重みで合成することにより、2組の差動信号である前記第2の入力信号の組を発生することを特徴とするタイミング信号発生回路。
(付記34) 付記31に記載のタイミング信号発生回路において、前記第1の入力信号の組は互いの位相差がほぼ60度前後である3組の差動信号であり、当該3組の差動信号を等しい重みで合成することにより、3組の差動信号である前記第2の入力信号の組を発生することを特徴とするタイミング信号発生回路。
【0114】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、少ない入力位相数による簡単な構成で高精度なタイミング信号発生回路を提供することができる。さらに、本発明によれば、位相誤差やジッターの要因である位相セレクタ回路を不要とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る位相合成回路の原理を説明するための図(その1)である。
【図2】本発明に係る位相合成回路の原理を説明するための図(その2)である。
【図3】図1の変形を説明するための図である。
【図4】図2の変形を説明するための図である。
【図5】本発明に係るタイミング信号発生回路の第1実施例を示すブロック図である。
【図6】図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路における位相検出器の一例を示す回路図である。
【図7】図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路におけるチャージポンプの一例を示す回路図である。
【図8】図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路における遅延段の一例を示す回路図である。
【図9】図5に示すタイミング信号発生回路の4相クロック発生回路における差動バッファの一例を示す回路図である。
【図10】図5に示すタイミング信号発生回路におけるレシーバの一例を示す回路図である。
【図11】図5に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図12】図11に示す制御信号発生回路における重みの与え方を説明するための図である。
【図13】図11に示す位相合成回路における負荷デバイスの一例を示す回路図である。
【図14】図5に示すタイミング信号発生回路における制御信号発生回路の一例を示すブロック回路図である。
【図15】図14に示す制御信号発生回路におけるアップダウン・カウンタの一例を示すブロック回路図である。
【図16】図15に示すアップダウン・カウンタにおけるシフトレジスタに供給するクロック発生回路の一例を示す回路図である。
【図17】図16に示すクロック発生回路におけるスイッチの構成例を示す回路図である。
【図18】図14におけるD/Aコンバータの一例を示す回路図である。
【図19】図18に示すD/Aコンバータで使用する重み選択用制御信号を発生する回路の一例を示す回路図である。
【図20】本発明に係るタイミング信号発生回路の第2実施例としての位相合成回路の一例を示すブロック回路図である。
【図21】図20に示す位相合成回路におけるD/Aコンバータの一例を示す回路図である。
【図22】図20に示す位相合成回路におけるプリドライバの一例を示すブロック回路図である。
【図23】図22に示すプリドライバにおけるプリドライバユニットの一例を示す回路図である。
【図24】図20に示す位相合成回路におけるミキサおよび出力バッファの一例を示すブロック回路図である。
【図25】図24に示すミキサおよび出力バッファにおけるミキサ部の一例を示す回路図である。
【図26】図24に示すミキサおよび出力バッファにおける出力バッファ部の一例を示す回路図である。
【図27】図20に示す位相合成回路における重み処理回路の一例を示す回路図である。
【図28】本発明に係るタイミング信号発生回路における4相クロック発生回路の他の例を示す回路図である。
【図29】本発明のタイミング信号発生回路における重みの変化の一例を示す図である。
【図30】本発明のタイミング信号発生回路における重みの変化の他の例を示す図である。
【図31】本発明に係るタイミング信号発生回路の第3実施例としての位相合成回路の一例を示すブロック回路図である。
【図32】本発明に係るタイミング信号発生回路の第4実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図33】本発明に係るタイミング信号発生回路の第5実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図34】本発明に係るタイミング信号発生回路の第6実施例としての位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図35】図34に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
【図36】本発明に係るタイミング信号発生回路の第7実施例としての位相合成回路におけるプリドライバの一例を示す回路図である。
【図37】本発明に係るタイミング信号発生回路の第8実施例としての位相合成回路における重み信号発生回路の一例を示す回路図である。
【図38】本発明の位相合成回路に適用する差動対の変形例を示す回路図である。
【図39】位相合成回路に使用する入力信号の位相がずれた場合の問題点を説明するための図である。
【図40】本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の原理を説明するための図である。
【図41】図40に示すタイミング信号発生回路を概略的に示すブロック図である。
【図42】本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の一動作原理を説明するための図である。
【図43】図42に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第9実施例を概略的に示すブロック回路図である。
【図44】図43に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図45】図44に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
【図46】図42に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第10実施例を概略的に示すブロック回路図である。
【図47】図46に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図48】本発明の第2の形態としてのタイミング信号発生回路の他の動作原理を説明するための図である。
【図49】図48に示す動作原理を適用したタイミング信号発生回路の第11実施例を概略的に示すブロック回路図である。
【図50】図49に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の一例を示す回路図である。
【図51】図50に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
【図52】図49に示すタイミング信号発生回路における位相合成回路の他の例を示す回路図である。
【図53】図52に示す位相合成回路における重みの変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…4相クロック発生回路
2…PLL回路
3…レシーバ
4…制御信号発生回路
5,7100,7200,7300,802,902…位相合成回路
11…位相検出器
12…チャージポンプ
41…アップダウン信号発生回路
42…アップダウン・カウンタ(ジョンソンカウンタ)
51,7500…重み信号発生回路
52…負荷デバイス
130;131〜135…遅延段
150;151,152…差動バッファ
530…D/Aコンバータ
541〜544…重み処理回路
550,7400…プリドライバ
551〜554…プリドライバユニット
560…ミキサおよび出力バッファ
561…ミキサ部
562…出力バッファ部
W1〜W4,W1〜W6…重み
φ1〜φ4,f1〜f4,f1〜f6…入力位相(入力信号,位相信号)
F1〜F4,F1〜F6…処理された信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase synthesis circuit and a timing signal generation circuit, and more particularly to a timing signal generation circuit for performing high-speed signal transmission between a plurality of LSI chips or between a plurality of elements and circuit blocks in one chip.
In recent years, the performance of components constituting computers and other information processing devices has been greatly improved. For example, the performance improvement of semiconductor storage devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and processors is remarkable. As the performance of the semiconductor memory device, processor, etc. is improved, the performance of the system cannot be improved unless the signal transmission speed between components or elements is improved. Specifically, for example, a gap in signal transmission speed between a DRAM and a processor (logic circuit) tends to increase. In recent years, this speed gap has been hindering improvement in computer performance. This is a major factor that limits not only the signal transmission between chips (LSI chips) but also the performance of the chip in terms of signal transmission speed between elements and circuit blocks in one chip as the chip becomes larger. It has become. Therefore, it is desired to provide a highly accurate timing signal generation circuit with a small number of input phases (number of phases of input signals).
[0002]
[Prior art]
In order to increase the speed of signal transmission between LSI chips, it is necessary for a circuit that receives a signal to operate at an accurate timing with respect to the signal. As a technique for generating such accurate timing, it is proposed to provide a phase variable timing signal generation circuit using a phase interpolator in a feedback loop such as DLL (Delay Locked Loop) and PLL (Phase Locked Loop). ing.
[0003]
Specifically, in US Pat. No. 5,485,490 (issued on January 16, 1996), for example, a first phase (signal) and a second phase (signal) are selected from 12 different phase clocks, and these are selected. The two selected signals are supplied to a phase interpolator circuit and designated by a control code, thereby generating a signal (clock: timing signal) having a phase between these two signals. That is, the phase interpolator circuit is an amplifier circuit for a weighted sum of two input phases (input signals), and the weight is changed from the first phase (signal) to the second phase (signal) according to the control signal. By shifting, a clock having a phase between two phases is generated.
[0004]
In the PLL of US Pat. No. 5,485,490, the clock generated by the phase interpolator circuit is compared with the reference clock, and is fed back to the control signal so that the phase is equal, so that it is locked to the reference clock. It has become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional timing signal generation circuit, the output accuracy of the PLL (or DLL) is determined by the accuracy of the phase interpolator. Therefore, the accuracy of the timing signal (clock) is defined by the linearity and quantization error of the output phase with respect to the control signal (control code) given as a digital signal, random phase fluctuation (jitter), and the like.
[0006]
The conventional phase interpolator described above increases, for example, the number of phases of the input signal to 12 phases in order to obtain high time resolution. Increasing the number of phases of the input signal is the simplest method for improving linearity because the interval of interpolation can be reduced.
However, when a large number of interpolators are used in multi-channel signal transmission or the like, it is difficult to distribute a multi-phase clock (for example, a 12-phase clock) while maintaining the mutual phase relationship in the chip. In addition, it is difficult to realize a circuit that selects two specific signals (phases) from a large number of input signals having different phases, with a small phase error. Furthermore, supplying a clock (input signal) input to the phase interpolator via a selection circuit or a switching circuit is another factor that degrades the accuracy of the output signal.
[0007]
By the way, the phase interpolator is generally an amplifier circuit for the weighted sum of the phases of the input signal, and the signal (clock) input to this circuit is a complete periodic waveform unless the input phase is switched. It is. However, when the phase (input signal) is switched, a deviation from complete periodicity occurs. When the input signal is switched, even if the weight for the phase of the input signal is zero, there is an influence on the weighted sum of the phase synthesis circuit due to capacitive coupling, etc. There is a problem that the timing error (jitter) becomes large at the boundary where the phase is switched due to the influence. This jitter can be a fatal problem for a timing signal generation circuit for high-speed signal transmission that always requires an accurate timing signal.
[0008]
An object of the present invention is to provide a highly accurate timing signal generation circuit with a simple configuration with a small number of input phases (number of phases of an input signal) in view of the problems of the above-described conventional timing signal generation circuit. Another object of the present invention is to provide a timing signal generation circuit that eliminates the need for a phase selector circuit (input signal selection circuit) that causes phase errors and jitter.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals having different phases, the input having the different phases. An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the signal, generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight according to the control signal, and the intermediate A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to a phase signal, and a synthesis circuit that synthesizes each of the weighted intermediate phase signals.The plurality of input signals are two adjacent input signals in the input signals having different phases.A phase synthesizing circuit is provided.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a phase synthesis circuit for synthesizing a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals having different phases, wherein the different phase An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the input signals, generates an intermediate phase signal of the selected input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight according to the control signal, A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal; and a synthesis circuit that synthesizes each of the weighted intermediate phase signals, and the plurality of input signals are: There is also provided a phase synthesizing circuit characterized by three adjacent input signals in the different phase input signals.
Furthermore, according to the first aspect of the present invention, there is provided a phase synthesis circuit for synthesizing a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals having different phases, wherein the different phase An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the input signals, generates an intermediate phase signal of the selected input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight according to the control signal, A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal; and a synthesis circuit that synthesizes each of the weighted intermediate phase signals, and the plurality of input signals are: There is also provided a phase synthesizing circuit characterized by two input signals every predetermined number of the input signals of different phases.
[0010]
In addition, according to the second aspect of the present invention, control is performed based on a control signal based on a phase signal generation circuit that generates signals having different phases and input signals having different phases from the phase signal generation circuit. A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform that is generated, and a control signal generation circuit that generates the control signal, wherein the phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals of different phases An input signal processing circuit that generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight corresponding to the control signal, and positive or negative with respect to the intermediate phase signal A weighting circuit that gives the weight of negative polarity, and a combining circuit that combines the weighted signals of the intermediate phase.The plurality of input signals are two adjacent input signals in the input signals having different phases.A timing signal generating circuit is provided.
Furthermore, according to the second aspect of the present invention, control is performed based on a control signal based on a phase signal generation circuit that generates a signal having a different phase and an input signal having a different phase from the phase signal generation circuit. A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform that is generated, and a control signal generation circuit that generates the control signal, wherein the phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals of different phases An input signal processing circuit that generates an intermediate phase signal of the selected input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight according to the control signal, and a positive or negative signal with respect to the intermediate phase signal. A weighting circuit that gives the weight of negative polarity, and a combining circuit that synthesizes each of the weighted signals of the intermediate phase, and the plurality of input signals are the input signals of the different phases. That the timing signal generating circuit, which is a neighboring three input signals that are also provided.
Then, according to the second aspect of the present invention, control is performed based on the control signal based on the phase signal generation circuit that generates signals of different phases and the input signals of different phases from the phase signal generation circuit. A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform that is generated, and a control signal generation circuit that generates the control signal, wherein the phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals of different phases An input signal processing circuit that generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, a weight signal generation circuit that generates a weight corresponding to the control signal, and positive or negative with respect to the intermediate phase signal A weighting circuit that gives the weight of negative polarity, and a combining circuit that synthesizes each of the weighted signals of the intermediate phase, and the plurality of input signals are the input signals of the different phases. Timing signal generating circuit, characterized in that that a two input signals of every predetermined number is also provided.
[0014]
1 and 2 are diagrams for explaining the principle of a phase synthesis circuit (weighting circuit) according to the present invention. Here, FIG. 1A shows an example of input signals (input phases: φ1 to φ4) used in the phase synthesis circuit, and FIGS. 1B and 1C show weights (positive) for each input signal. Weights: W1 to W4). In FIG. 2,
[0015]
The phase synthesis circuit of the present invention is applied to, for example, a timing signal generation circuit, and directly supplies three or more input phases (three or more input signals having different phases) to the phase synthesis circuit without going through a selection circuit. Thus, a weighted sum is generated.
That is, the phase synthesis circuit (timing signal generation circuit) of the present invention uses, for example, four input phases φ1, φ2, φ3, and φ4 that are 90 degrees out of phase as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 1B and FIG. 2, the
[0016]
The phase synthesis circuit (timing signal generation circuit) of the present invention can be implemented with either a single-ended clock or a differential clock. In the case of differential, a complementary clock is considered as one differential phase, or two differential phases that are 180 degrees out of phase with each other, or a single phase that is 180 degrees out of phase. There is a difference in how to count the number of phases depending on whether it is considered as two phases at the end. Therefore, in this specification, the number of input phases (input signals) is counted by the number of weighting circuits that can be given different weights. Specifically, for example, the three phases differ from each other in the phase synthesis circuit. It means that there are three phases that can be weighted.
[0017]
The effect that an output phase range of 0 to 360 degrees can be obtained by using inputs of three phases or more can also be obtained by making a sum by assigning weights that change in positive and negative ranges to phase inputs of two phases or more. Can do.
FIG. 3 is a diagram for explaining a modification of the principle of the phase synthesis circuit shown in FIG. 1. FIG. 3A shows an example of phases (signals φ1, φ2) used for phase synthesis, and FIG. ) Indicates the weights for each phase (weights with positive and negative signs: W1, W2).
[0018]
As shown in FIG. 3, when the weighting circuit adds a code to the weights W1 and W2, all phases (0 to 360 degrees) are used without using a selection circuit (selector) for selecting a phase outside the phase synthesis circuit. ) Can be covered. Here, in order to reduce the number of input phases, it is desirable to use a circuit in which the phase difference between the input phases is as wide as possible. Therefore, the present invention uses a phase synthesis circuit that is not limited to a conventional phase interpolator.
[0019]
By the way, the conventional phase interpolator obtains an output by interpolating two selected input phases. The interpolator is an amplifying circuit for the weighted sum of the input phases, and the phase of the phase is changed by continuously changing the weight from 100% to the first phase to 100% to the second phase. Interpolation is performed. If the amplifier circuit operates sufficiently fast, the output phase is an interpolation between the two input phases.
[0020]
Since the phase synthesis circuit of the present invention can cover the output phase from 0 to 360 degrees, the fact that the output phase of the phase synthesis circuit does not need to fall between the two input phases can be used as an interpolator. A non-limiting phase synthesis circuit can be used.
FIG. 4 is a diagram for explaining a modification of the principle of the phase synthesis circuit shown in FIG. In FIG. 4,
[0021]
As shown in FIG. 4, the phase synthesis circuit (timing signal generation circuit) of the present invention is configured as an integration type phase synthesis circuit in which the
[0022]
The advantage of this principle of phase synthesis is that if the input is a square wave, the corresponding integrated waveform is a triangular wave, so that a linear phase change can be obtained by linear weighting with respect to the input phase. Furthermore, high linearity can be obtained even if the phase difference between the input phases is wide.
As described above, the timing signal generation method of the present invention has an advantage that the entire phase range of 0 to 360 degrees can be obtained from an input with a small number of phases. Therefore, it is not necessary to distribute a large number of clocks (for example, 12 phases) to each circuit (interpolator) while maintaining the mutual phase relationship, and further, a circuit for selecting an input phase is unnecessary, and the selection circuit Can be avoided.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a phase synthesis circuit and a timing signal generation circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention. In FIG. 5,
[0024]
As shown in FIG. 5, the timing signal generation circuit according to the first embodiment includes a four-phase
The output signal (timing signal) CK of the
[0025]
The four-phase
[0026]
The
[0027]
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 6, the
[0028]
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 7, the
[0029]
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the delay stage 130 (131 to 135) in the four-phase
As shown in FIG. 8, the
[0030]
As described above, signals Sa and Sc having a phase difference of exactly 90 degrees are supplied to
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of the differential buffer 150 (151 and 152) in the four-phase
[0031]
As shown in FIG. 9, the differential buffer 151 (152) includes
In this way, the four-phase clocks φ1 to φ4 having a phase difference of 90 degrees generated by the four-phase
[0032]
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the
[0033]
As shown in FIG. 10, the
[0034]
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 11, the
[0035]
That is, the phase control code from the control
[0036]
FIG. 12 is a diagram for explaining how weights are given in the control signal generation circuit shown in FIG. FIG. 12 shows the
By the way, the weight W1 (W1 to W4) is given as, for example, an output current of a D / A converter that converts a control code from digital to analog, and this current (weight) W1 is supplied to a diode-connected
[0037]
FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 13, the
[0038]
FIG. 14 is a block circuit diagram showing an example of the control
[0039]
The timing signal generation circuit of this embodiment generates a receiver driving clock (internal clock CK) synchronized with the data clock transmitted to the
[0040]
The advance / delay DD is sequentially stored in, for example, eight
[0041]
That is, when the difference in the number of advance / delay determinations is 2 or less, the up signal UP and the down signal DOWN are not issued, and when there are many determinations that the internal phase has advanced 3 or more, the phase of the internal clock CK Up signal UP is issued (here, delaying is defined as phase increase). On the contrary, when there are many determinations that the data clock has advanced more than the internal clock CK by 3 or more, the down signal DOWN is issued. Specifically, the up / down signal generation circuit 41 outputs an up signal UP when [number of “1”] − [number of “0”] is 8, 6 or 4, and [0] Number]-[number of “1”] is 8, 6 or 4, the down signal DOWN is output. When the difference between [number of “1”] and [number of “0”] is 2, 0, neither the up signal UP nor the down signal DOWN is output.
[0042]
The up signal UP and the down signal DOWN are supplied to the up / down
[0043]
FIG. 15 is a block circuit diagram showing an example of the up / down counter 42 in the control signal generating circuit shown in FIG. In FIG. 15,
The up / down counter 42 shown in FIG. 15 is configured as a Johnson counter that is shift-controlled by the clock clk ′. For example, among the 16-bit data b1 to b16, half of the 8 bits (b1 to b8) in the initial state. Is set to “1” (high level “H”), and the remaining
[0044]
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 16, the clock clk ′ used in the
[0045]
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of the
As shown in FIG. 17, the
[0046]
FIG. 18 is a circuit diagram showing an example of the D / A converter in FIG.
As shown in FIG. 18, the D / A converter 530 (51) converts the complementary control codes b1, / b1 to b16, / b16 from analog to digital and outputs four weights (currents) W1 to W4. It is like that. That is, for example, the control codes b1 and / b1 are supplied to the gates of the
[0047]
The bias voltage Vcp is applied to the gate of the transistor 5311 (the same applies to other corresponding transistors), and the bias voltage Vcp ′ is also applied to the gates of the
[0048]
FIG. 19 is a circuit diagram showing an example of a circuit for generating a weight selection control signal used in the D / A converter shown in FIG.
As shown in FIG. 19, a
[0049]
FIG. 20 is a block circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a second embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention. In FIG. 20,
As shown in FIG. 20, the phase synthesis circuit (5) includes a D /
[0050]
The D /
[0051]
The pre-driver 550 receives different input phases (for example, four-phase input signals having a phase difference of 90 degrees from each other) φ1 to φ4 and pre-driver weight signals W11 to W41, and adjusts the adjusted input phases (different Phase input signal) φW1, / φW1 to φW4, / φW4 are output. Mixer and
[0052]
21 is a circuit diagram showing an example of the D /
As shown in FIG. 21, the D /
[0053]
In this way, the D /
FIG. 22 is a block circuit diagram showing an example of the pre-driver 550 in the phase synthesis circuit shown in FIG.
[0054]
As shown in FIG. 22, the pre-driver 550 receives the pre-driver weight signal W11 and the phase signals φ1 and φ3, and outputs the adjusted input phases (input signals having different phases) φW1 and φW3. 551,
[0055]
FIG. 23 is a circuit diagram showing an example of a pre-driver unit (551) in the pre-driver shown in FIG.
As shown in FIG. 23, the
[0056]
FIG. 24 is a block circuit diagram showing an example of the mixer and
As shown in FIG. 24, the mixer and
[0057]
FIG. 25 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 25, the
[0058]
FIG. 26 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 26, the
[0059]
FIG. 27 is a circuit diagram showing an example of the
As shown in FIG. 27, the
[0060]
FIG. 28 is a circuit diagram showing another example of the four-phase clock generation circuit (
As shown in FIG. 28, the four-phase
[0061]
That is, the four-phase
[0062]
By the way, the above-described phase synthesis circuit (see the
[0063]
FIG. 29 is a diagram showing an example of a change in weight in the timing signal generation circuit of the present invention, and FIG. 30 is a diagram showing another example of a change in weight in the timing signal generation circuit of the present invention. FIGS. 29A and 30A show the weights W1 and W3, and FIGS. 29B and 30B show the weights W2 and W4.
The weights W1 to W4 (weight signal generation circuit 51: output current of the D / A converter 530) in the
[0064]
As shown in FIGS. 29A and 29B, each of the weights Wn (W1 to W4) takes a maximum value Wmax and a minimum value Wmin, and a non-zero value ( A predetermined bias current is included). That is, as described with reference to FIG. 18, the weights (currents) W1 to W4 generated by the D /
[0065]
In the example of FIG. 29, the weights W1 and W3 are triangular waves whose phases are reversed (shifted by 180 degrees), and the weights W2 and W4 are waveforms obtained by delaying the weights W1 and W3 by 90 degrees, respectively. .
As shown in FIGS. 30A and 30B, each of the weights Wn (W1 to W4) can be a triangular wave with the lower half clamped.
[0066]
FIG. 31 is a block circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a third embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention, and shows a modification of the phase synthesis circuit shown in FIG. In the third embodiment, the
[0067]
As shown in FIG. 31, the
[0068]
FIG. 32 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a fourth embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention.
As shown in FIG. 32, the
[0069]
That is, the
[0070]
As shown in FIG. 32, in the
[0071]
FIG. 33 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a fifth embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention.
As shown in FIG. 33, the
[0072]
Here, for example, when the control code is 6 bits, the polarity switches 7208, 7209 and 7214, 7215 are controlled by the upper 2 bits, and the weight is controlled by the D / A converter (530) by the other 4 bits. You may do it. In other words, the polarity switch represents a digital value for controlling the weight as a signed binary value, and controls it using the sign bit. Note that the output (OUT) is given as the output of the
[0073]
The
[0074]
FIG. 34 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a sixth embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention, and FIG. 35 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG. is there.
As shown in FIG. 34, the phase synthesis circuit according to the sixth embodiment includes a plurality (four) of
[0075]
That is, one output of the
[0076]
In the
FIG. 36 is a circuit diagram showing an example of a pre-driver in the phase synthesis circuit as the seventh embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention. 502, 503) shows an example of a pre-driver that gives signals (input phases φ1, φ3 and weight W1).
[0077]
By the way, in the weighting circuit (phase synthesis circuit), the clock signals (for example, input phases φ1 and φ3) for driving the differential pair for weighting have a constant amplitude regardless of whether the amplitude is small or large. That is, the input phase (φ1, φ3) supplied to the gates of the differential pair transistors has a constant amplitude regardless of the value of the weight (for example, W1), so that the current waveform that appears at the output of the weighting circuit is There is a problem of not scaling in proportion to the weight. Further, when an input larger than an input voltage sufficient to appropriately perform current steering of the differential pair is input, a dead time in which the output current of the differential pair does not change with respect to the input change occurs. During this dead time, the differential pair operates as a switching device away from the linear operating region, so the time variation of the source voltage of the differential pair transistor occurs, and the current waveform input to the phase synthesis circuit is ideal. It is no longer a typical thing. Furthermore, since the dead time varies depending on the weight value, the current waveform used for phase synthesis does not scale with the weight value, and the linearity of the control code versus phase characteristic is also impaired.
[0078]
The
[0079]
In the pre-driver 7400, the input clock signal (input phase φ1, φ3) is first converted into a level conversion circuit (pre-driver) having a tail current pMOS differential pair (
[0080]
Thus, according to the
[0081]
FIG. 37 is a circuit diagram showing an example of a weight signal generation circuit in a phase synthesis circuit as an eighth embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention, in which the phase is designated by a 6-bit digital control signal. Is shown.
As shown in FIG. 37, the weight
[0082]
38 is a circuit diagram showing a modification of the differential pair applied to the phase synthesis circuit of the present invention. For example, a modification of the differential pair or the like (
As shown in FIG. 38, in this modification, the weight W1 is supplied to the gate of the
[0083]
According to the modification shown in FIG. 38, even when the control signal (control code) changes asynchronously with the clock of the phase synthesis circuit, the change may cause a large phase error in the output of the timing generation circuit. There is also an advantage that the output of the phase synthesis circuit and the control signal can be made asynchronous.
As described above, for example, in order to speed up signal transmission between LSIs, it is necessary that a circuit that receives a signal operates at an accurate timing with respect to the signal. As a method for generating such an accurate timing, there is a method of providing a phase variable timing signal generation circuit using a phase interpolator in a feedback loop such as DLL or PLL as described above.
[0084]
By the way, the phase difference of the differential clock signal can be almost exactly π (180 degrees). For example, two differential clock signals (φ1, φ3; φ2, φ4) When used as a four-phase input signal, the phase difference between each pair of differential clock signals, specifically between the signals φ1 and φ2 and between the signals φ3 and φ4 is π / 2 (90 Degree). That is, there may be a shift in the input signal itself.
[0085]
FIG. 39 is a diagram for explaining a problem when the phase of the input signal used in the phase synthesis circuit is shifted. FIG. 39A shows two sets of differential clock signals (φ1, φ3; φ2, φ4). ) As a four-phase input signal, the phase between the differential clock signals (between the signals φ1, φ3 and the signals φ2, φ4) is shifted from a predetermined value, as shown in FIG. ) Shows the relationship between the phase control code at that time and the actual output phase.
[0086]
For example, in the phase synthesis circuit shown in FIG. 11 described above, two sets of differential clock signals (φ1, φ3; φ2, φ4) are used as the four-phase input signals of the phase synthesis circuit, and a phase interpolator circuit (phase synthesis circuit). ), A clock having a phase corresponding to the weight values (W1 to W4) is generated by integrating and comparing the weighted sum of these inputs. In other words, the phase interpolator generates a clock having an intermediate phase between two phases by shifting the weight from the first phase to the second phase. The output accuracy of such a phase interpolator is limited by the accuracy of the reference phase (phase of the input signals φ1 to φ4) given to the input.
[0087]
Therefore, for example, as shown in FIG. 39A, when the phase difference of the differential signals (φ1, φ3; φ2, φ4) used as the input is shifted from 90 degrees, as shown in FIG. The phase vs. control code characteristic (the phase characteristic of the actually output signal with respect to the control code) deviates from the straight line.
Specifically, when the signal transmission speed is as high as several Gbps, for example, 2.5 Gbps, the error of the reception timing generation circuit (timing signal generation circuit) needs to be an extremely small value of 10 ps to 20 ps (pico second). There is. Therefore, the deviation from the ideal value (90 degrees) of the phase difference of the differential signal used for the reference clock (input signal of the phase synthesis circuit) must be suppressed to a small value of 10 to 20 ps in terms of time.
[0088]
Therefore, the four-phase input signals (two sets of differential signals) used as the reference clock are not only generated so that the phase difference between them is exactly 90 degrees, but also the generated signals are converted to the phase difference. It is necessary to transmit to the phase interpolator while maintaining However, in a multi-channel signal transmission circuit, since the reference clock drives a large number of transmission / reception circuits, there is a delay due to the input capacity of the clock input circuit, and the delay differs for each wiring (each reference clock). For example, it is very difficult to transmit while maintaining a phase difference of 10 to 20 ps in terms of time.
[0089]
Therefore, in the second embodiment of the present invention described below, in order to realize a phase synthesizing circuit with high accuracy, a reference clock having an accurate phase difference regardless of a phase error during generation and transmission of an input clock is used. This is for generating accurate phase interpolation.
FIG. 40 is a diagram for explaining the principle of the timing signal generating circuit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 41 is a block diagram schematically showing the timing signal generating circuit shown in FIG. In FIG. 41,
[0090]
As shown in FIG. 40, the phases of n signals are f1, f2,..., Fn, and the phase differences between adjacent signals are d1, d2,. Therefore, d1 = f2-f1, d2 = f3-f2, d3 = f4-f3,... Dn = f1-fn + 2π.
As shown in FIG. 41, the second embodiment of the present invention processes n input signals (f1 to fn) by an input
[0091]
That is, in the principle of the second embodiment of the present invention, for example, a set of f1 and f2, f2 and f3,... Therefore, a combination of a phase of (f1 + f2) / 2, (f2 + f3) / 2,... With a constant phase shift is synthesized. Here, if the errors di are independent of each other, since the intermediate phase is an average of the two phases, the error variance is 2-0.5As a result, the error is reduced by about 30%. Further, according to the principle of the second embodiment of the present invention, for example, when the pairs of f1 to f3, f2 to f4,... Are combined and the respective intermediate phases are similarly formed, (f1 + f2 + f3) / 3, A phase obtained by adding a certain phase shift to the
[0092]
In the above, the generation of the intermediate phase is not limited to two adjacent signals (f1, f2, f2, f3,...) Or three signals (f1, f2, f3, f2, f3, f4,...) For example, two signals (f1, f3, f2, f4,...) Every predetermined number or three signals (f1, f3, f5, f2, f4, f6,...), And further limited to two or three. Alternatively, intermediate phases (signals F1, F2,...) Can be combined by combining arbitrary k signals.
[0093]
Here, when there is a specific relationship between the phases of the signals, a more remarkable error reduction effect can be obtained.
FIG. 42 is a diagram for explaining one operating principle of the timing signal generating circuit as the second mode of the present invention, and FIG. 43 is a ninth embodiment of the timing signal generating circuit to which the operating principle shown in FIG. 42 is applied. FIG. 43,
[0094]
As shown in FIGS. 42 and 43, the timing signal generating circuit of the ninth embodiment inputs two sets of differential signals (f1, f3; f2, f4) having a phase difference of about 90 degrees. Use as a signal. These signals f1 to f4 may be considered as four-phase signals, but since they are differential, every other phase is a phase difference of 180 degrees. That is, the signal f1 and the signal f3 are different in phase by 180 degrees, and the signal f2 and the signal f4 are different in phase by 180 degrees. Here, as shown in FIG. 42, when the phase difference between one set of differential signals (input signals) f1 (f3) and the other set of differential signals f2 (f4) is smaller than 90 degrees. think of. The signals f1 to f4 correspond to the signals φ1 to φ4 shown in FIGS. 5 and 9, for example.
[0095]
As shown in FIG. 43, the input signals f1 to f4 are respectively supplied to the input
That is, when the signals f1 and f3 and the signals f2 and f4 are differential signals (complementary signals), the differential signal pairs (f1, f3) and (f2, f4) are synthesized with equal weights to obtain a new differential signal. The pair (F1, F3) is output. Further, a differential signal pair (F2, F4) obtained by synthesizing (f2, f4), (f3, f1) with one weight of the original differential signal pair replaced with equal weight is also output. . That is, F1 to F4 are considered by the input
F1 = (f1 + f2) / 2
F2 = (f2 + f3) / 2
F3 = (f3 + f4) / 2
F4 = (f4 + f1-2π) / 2
To be processed. However, the phase angle is defined so that 0 <f1 <f2 <f3 <f4 <2π.
[0096]
By the way, when the difference between adjacent phases is calculated for Fi, Fi + 1−Fi = (fi + 2−fi) / 2 = 90 degrees. This is because fi and fi + 2 have a phase difference of 180 degrees (π) due to the differential pair. Specifically, F2-F1 = (f2 + f3) / 2- (f1 + f2) / 2 = (f3-f1) / 2 = 90 degrees, and F3-F2 = (f3 + f4) / 2- (f2 + f3) / 2 = (F4-f3) / 2 = 90 degrees.
[0097]
Therefore, even if the phase difference between the differential signals (for example, the phase difference between the signal f1 and the signal f2) is not exactly 90 degrees, the phase difference between the combined signals (for example, the phase difference between the signals F1 and F2). Is 90 degrees, and it can be seen that it is not affected by timing errors due to clock generation or distribution. In the ninth embodiment, signals F1 to F4 having a phase difference of exactly 90 degrees are supplied to the
[0098]
44 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 43, and corresponds to the
As shown in FIG. 44, the phase synthesis circuit (variable weight interpolator) 802 is supplied with signals (input phases) F1 to F4 processed by the input
[0099]
The operation of the
[0100]
46 is a block circuit diagram schematically showing a tenth embodiment of the timing signal generating circuit to which the operation principle shown in FIG. 42 is applied, and FIG. 47 is an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generating circuit shown in FIG. FIG. In FIG. 46,
As shown in FIG. 46, the
[0101]
As shown in FIG. 47, each weight processing unit (841) includes
[0102]
As described above, in the tenth embodiment, the output of the fixed weight interpolator (
As described above, the differential signal (differential clock signal) can maintain a phase difference of 180 degrees almost accurately due to the complementary change of the signal and the coupling of wiring for transmitting the differential signal. Therefore, for example, even if the phase is shifted between two sets of differential signals (for example, f1, f2), the signals processed as described above (for example, F1 = (f1 + f2) / 2, F2 = (f2 + f3) / 2), the phase difference can be set to a predetermined value (for example, 90 degrees: 180 degrees / 2). This is the same for not only two sets of differential signals but also three sets of differential signals (f1, f4; f2, f5; f3, f6), for example, and as will be described later, F1 = (f1 + f2 + f3). ) / 3, F2 = (f2 + f3 + f4) / 3, F3 = (f3 + f4 + f5) / 3, the phase difference between the signals F1 and F2, the phase difference between the signals F2 and F3, etc. It can be precisely 60 degrees (180 degrees / 3).
[0103]
FIG. 48 is a diagram for explaining another operation principle of the timing signal generation circuit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 49 is an eleventh embodiment of the timing signal generation circuit to which the operation principle shown in FIG. 48 is applied. It is a block circuit diagram showing an example roughly. 49,
[0104]
As shown in FIG. 48 and FIG. 49, the timing signal generating circuit of the eleventh embodiment has three sets of differential signals (f1, f4; f2, f5; f3, the phase difference of which is around 60 degrees). f6) is used as the input signal. These signals f1 to f6 may be considered as six-phase signals, but since they are differential, every second phase is a phase difference of 180 degrees. That is, the signal f1 and the signal f4 are different in phase by 180 degrees, the signal f2 and the signal f5 are different in phase by 180 degrees, and the signal f3 and the signal f6 are only 180 degrees in phase. Is different.
[0105]
Here, as shown in FIG. 49, three sets of differential signals (f1, f4; f2, f5; f3, f6) are signals synchronized with a clock clk supplied from the outside of the chip by the
[0106]
By the way, the input signals (three sets of differential signals f1, f4; f2, f5; f3, f6) are also used for driving various other circuits, for example. Due to delays due to wiring capacitance or the like, the phase difference between them may not be exactly 120 degrees. Note that the phase difference of each differential signal (differential clock signal) can be maintained at 180 degrees almost accurately due to complementary changes in the signal and coupling of wiring for transmitting the differential signal.
[0107]
Therefore, in the eleventh embodiment, as in the case of the two sets of differential signals (f1, f3; f2, f4) described with reference to FIG. F6 is generated, and a timing signal is generated using these signals F1 to F6.
That is, as shown in FIG. 49, F1 to F6 are considered by the input
F1 = (f1 + f2 + f3) / 3
F2 = (f2 + f3 + f4) / 3
F3 = (f3 + f4 + f5) / 3
F4 = (f4 + f5 + f6) / 3
F5 = (f5 + f6 + f1 + 2π) / 3
F6 = (f6 + f1 + f2 + 4π) / 3
Thus, the phase difference between the signals F1 and F2, the phase difference between the signals F2 and F3, and the phase difference between the signals F3 and F4 are each accurately 60 degrees (180 degrees / 3). ). The second embodiment of the present invention is not limited to two sets of differential signals (f1, f3; f2, f4) and three sets of differential signals (f1, f4; f2, f5; f3, f6). Further, the same processing can be performed for a large number of sets of differential signals. Further, as described above, even if there is no specific relationship between the phases of the signals, for example, a pair of f1 and f2, f2 and f3,... = (F1 + f2) / 2, F2 = (f2 + f3) / 2, ...), it is possible to reduce the error of each signal.
[0108]
FIG. 50 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 49, and FIG. 51 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG.
As shown in FIG. 50, signals (input phases) F1 to F6 processed by the input
[0109]
Here, the weights W1 to W3 (current: see FIG. 12A) are obtained, for example, as outputs of weight signal generation circuits (D / A converters: 51, 530) that generate weights from the phase control code. For example, it is generated by a phase control code comprising a 2-bit polarity control signal and a 4-bit weight control signal. That is, as shown in FIG. 51, for example, the weight W1 is inverted in the range of 90 to 270 degrees, the weight W2 is inverted in the range of 150 to 330 degrees, and the weight W3 is the phase. Is inverted in the range of 210 degrees to 390 (30) degrees. In addition, the signals F1, F4, F2, F5, F3, and F6 are configured to switch the polarities of the differential signals input to the respective differential pairs by the
[0110]
Then, the current of the differential pair (9201, 9202, 9204, 9205, 9207, 9208) whose tail current is controlled by the weights W1 to W3 is integrated by the
[0111]
FIG. 52 is a circuit diagram showing another example of the phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 49, and FIG. 53 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG.
As shown in FIG. 52, the phase synthesis circuit (variable weight interpolator) 902 includes
[0112]
That is, the phase synthesis circuit shown in FIG. 52 has 6 phase inputs instead of 3 phase inputs. For example, by giving weights W1 to W6 that change as shown in FIG. The polarity inversion of the input signal to the pair is unnecessary. The phase synthesis circuit shown in FIG. 52 has a larger number of input phases than the phase synthesis circuit shown in FIG. 50. However, since the disturbance of the input signal due to the polarity inversion is eliminated, a more accurate timing signal can be generated. It becomes possible.
[0113]
As described above, according to the second aspect of the present invention, it is possible to generate a highly accurate timing signal without being affected by the phase error when generating and delivering the reference signal.
Additional Notes The present invention has the following features.
(Appendix 1) A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform that is phase-controlled with a control signal based on input signals of three or more different phases,
Weight signal generating means for generating a weight according to the control signal;
And a weighting means for giving the weight of one of the positive and negative polarities to each of the input signals. (Claim 1)
(Appendix 2) A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform that is phase-controlled with a control signal based on input signals of two or more different phases,
Weight signal generating means for generating a weight according to the control signal;
A phase synthesizing circuit comprising weighting means for giving the weights capable of taking both positive and negative polarities for each input signal. (Claim 2)
(Supplementary note 3) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary Note 4) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary Note 5) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary note 6) The phase synthesis circuit according to
(Additional remark 7) The phase synthetic | combination circuit of
(Supplementary Note 8) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary Note 9) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary note 10) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary Note 11) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary note 12) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary note 13) In the phase synthesis circuit according to
(Supplementary note 14) In the phase synthesizing circuit according to
(Supplementary note 15) In the phase synthesizing circuit according to
(Supplementary Note 16) Phase signal generating means for generating three or more different phase signals;
A phase synthesis circuit for synthesizing a periodic timing waveform whose phase is controlled by a control signal based on the phase signal from the phase signal generating means;
Control signal generating means for generating the control signal,
The phase synthesizing circuit includes weight signal generating means for generating a weight according to the control signal, and weighting means for respectively giving the weight of one of positive and negative polarities to each phase signal. A characteristic timing signal generation circuit. (Claim 6)
(Supplementary Note 17) Phase signal generating means for generating two or more different phase signals;
A phase synthesis circuit for synthesizing a periodic timing waveform whose phase is controlled by a control signal based on the phase signal from the phase signal generating means;
Control signal generating means for generating the control signal,
The phase synthesizing circuit includes weight signal generating means for generating a weight corresponding to the control signal, and weighting means for giving the weight capable of taking both positive and negative polarities for each phase signal. A timing signal generating circuit. (Claim 7)
(Supplementary note 18) In the timing signal generating circuit according to supplementary note 17, the weighting means includes means for giving a variable weight of positive or negative polarity to each phase signal, and the weight after the weighting. And a means for inverting the polarity of the timing signal generating circuit.
(Supplementary note 19) The timing signal generating circuit according to
(Supplementary Note 20) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary note 21) The timing signal generation circuit according to supplementary note 20, wherein the weight signal is a current signal.
(Supplementary note 22) The timing signal generation circuit according to
(Supplementary Note 23) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary Note 24) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary note 25) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary note 26) The timing signal generating circuit according to
(Supplementary note 27) The timing signal generation circuit according to supplementary note 26, wherein the phase signal generation means is a four-phase clock generation circuit using a DLL.
(Supplementary Note 28) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary note 29) In the timing signal generation circuit according to supplementary note 28, the control signal generation means changes the control code only when a phase shift between the external clock and the internal clock is larger than a predetermined value. A timing signal generating circuit.
(Supplementary Note 30) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary note 31) In the timing signal generation circuit according to
(Supplementary Note 32) In the timing signal generation circuit according to Supplementary Note 31, the first input signal set is subjected to equal weighting synthesis of a plurality of adjacent signals to synthesize the second input signal set. A timing signal generation circuit characterized by that.
(Supplementary note 33) In the timing signal generation circuit according to supplementary note 31, the first input signal set is two sets of differential signals having a phase difference of about 90 degrees, and the two sets of differential signals A timing signal generating circuit characterized in that two sets of second input signals, which are two sets of differential signals, are generated by combining signals with equal weights.
(Additional remark 34) In the timing signal generating circuit according to additional remark 31, the first input signal set is three sets of differential signals having a phase difference of about 60 degrees, and the three sets of differential signals. A timing signal generating circuit characterized in that a set of the second input signals, which are three sets of differential signals, is generated by combining signals with equal weights.
[0114]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a highly accurate timing signal generation circuit with a simple configuration with a small number of input phases. Furthermore, according to the present invention, a phase selector circuit that is a cause of phase error and jitter can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram (part 1) for explaining the principle of a phase synthesis circuit according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram (part 2) for explaining the principle of the phase synthesis circuit according to the present invention;
FIG. 3 is a diagram for explaining a modification of FIG. 1;
4 is a diagram for explaining a modification of FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of a timing signal generating circuit according to the present invention.
6 is a circuit diagram showing an example of a phase detector in the four-phase clock generation circuit of the timing signal generation circuit shown in FIG. 5. FIG.
7 is a circuit diagram showing an example of a charge pump in the four-phase clock generation circuit of the timing signal generation circuit shown in FIG. 5. FIG.
8 is a circuit diagram showing an example of a delay stage in the four-phase clock generation circuit of the timing signal generation circuit shown in FIG. 5. FIG.
9 is a circuit diagram showing an example of a differential buffer in the four-phase clock generation circuit of the timing signal generation circuit shown in FIG. 5;
10 is a circuit diagram showing an example of a receiver in the timing signal generation circuit shown in FIG. 5;
11 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 5. FIG.
12 is a diagram for explaining how to give weights in the control signal generation circuit shown in FIG. 11; FIG.
13 is a circuit diagram showing an example of a load device in the phase synthesis circuit shown in FIG. 11. FIG.
14 is a block circuit diagram showing an example of a control signal generation circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 5. FIG.
15 is a block circuit diagram showing an example of an up / down counter in the control signal generating circuit shown in FIG. 14;
16 is a circuit diagram showing an example of a clock generation circuit supplied to a shift register in the up / down counter shown in FIG. 15;
17 is a circuit diagram showing a configuration example of a switch in the clock generation circuit shown in FIG. 16;
18 is a circuit diagram showing an example of the D / A converter in FIG. 14. FIG.
19 is a circuit diagram showing an example of a circuit that generates a weight selection control signal used in the D / A converter shown in FIG. 18;
FIG. 20 is a block circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a second embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention;
21 is a circuit diagram showing an example of a D / A converter in the phase synthesis circuit shown in FIG. 20;
22 is a block circuit diagram showing an example of a pre-driver in the phase synthesis circuit shown in FIG.
23 is a circuit diagram showing an example of a pre-driver unit in the pre-driver shown in FIG.
24 is a block circuit diagram showing an example of a mixer and an output buffer in the phase synthesis circuit shown in FIG.
25 is a circuit diagram showing an example of a mixer section in the mixer and output buffer shown in FIG. 24. FIG.
26 is a circuit diagram showing an example of an output buffer unit in the mixer and the output buffer shown in FIG. 24. FIG.
27 is a circuit diagram showing an example of a weight processing circuit in the phase synthesis circuit shown in FIG. 20;
FIG. 28 is a circuit diagram showing another example of a four-phase clock generation circuit in the timing signal generation circuit according to the present invention.
FIG. 29 is a diagram showing an example of a change in weight in the timing signal generation circuit of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing another example of a change in weight in the timing signal generation circuit of the present invention.
FIG. 31 is a block circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a third embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention;
FIG. 32 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a fourth embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention;
FIG. 33 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a fifth embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention;
FIG. 34 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit as a sixth embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention;
35 is a diagram illustrating an example of a change in weight in the phase synthesis circuit illustrated in FIG. 34;
FIG. 36 is a circuit diagram showing an example of a pre-driver in the phase synthesis circuit as the seventh embodiment of the timing signal generating circuit according to the present invention;
FIG. 37 is a circuit diagram showing an example of a weight signal generation circuit in the phase synthesis circuit as the eighth embodiment of the timing signal generation circuit according to the present invention;
FIG. 38 is a circuit diagram showing a modification of the differential pair applied to the phase synthesis circuit of the present invention.
FIG. 39 is a diagram for explaining a problem when the phase of the input signal used in the phase synthesis circuit is shifted.
FIG. 40 is a diagram for explaining the principle of the timing signal generation circuit according to the second embodiment of the present invention;
41 is a block diagram schematically showing a timing signal generation circuit shown in FIG. 40. FIG.
FIG. 42 is a diagram for explaining an operation principle of a timing signal generation circuit according to a second embodiment of the present invention;
43 is a block circuit diagram schematically showing a ninth embodiment of a timing signal generating circuit to which the operating principle shown in FIG. 42 is applied. FIG.
44 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 43. FIG.
45 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG. 44;
FIG. 46 is a block circuit diagram schematically showing a tenth embodiment of a timing signal generating circuit to which the operation principle shown in FIG. 42 is applied.
47 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 46. FIG.
FIG. 48 is a diagram for explaining another operation principle of the timing signal generation circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 49 is a block circuit diagram schematically showing an eleventh embodiment of the timing signal generating circuit to which the operation principle shown in FIG. 48 is applied.
50 is a circuit diagram showing an example of a phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 49. FIG.
51 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG. 50. FIG.
52 is a circuit diagram showing another example of the phase synthesis circuit in the timing signal generation circuit shown in FIG. 49. FIG.
53 is a diagram showing an example of a change in weight in the phase synthesis circuit shown in FIG. 52;
[Explanation of symbols]
1 ... 4 phase clock generator
2 ... PLL circuit
3 ... Receiver
4. Control signal generation circuit
5, 7100, 7200, 7300, 802, 902... Phase synthesis circuit
11 ... Phase detector
12 ... Charge pump
41. Up / down signal generation circuit
42 ... Up / down counter (Johnson counter)
51,7500... Weight signal generation circuit
52 ... Load device
130; 131-135 ... delay stages
150; 151, 152 ... differential buffer
530 ... D / A converter
541-544 ... Weight processing circuit
550, 7400 ... Pre-driver
551-554 ... Pre-driver unit
560 ... Mixer and output buffer
561: Mixer section
562... Output buffer section
W1-W4, W1-W6 ... Weight
φ1 to φ4, f1 to f4, f1 to f6 ... Input phase (input signal, phase signal)
F1 to F4, F1 to F6 ... processed signals
Claims (8)
前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、
前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、
前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、
重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する2つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路。A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals of different phases,
An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the input signals of different phases and generates a signal of an intermediate phase of the selected input signals;
A weight signal generation circuit for generating a weight according to the control signal;
A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal;
A combination circuit for combining each of the weighted signals of the intermediate phase , wherein the plurality of input signals are two adjacent input signals in the input signals of different phases .
前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、
前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、
前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、
重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する3つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路。 A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals of different phases,
An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the input signals of different phases and generates a signal of an intermediate phase of the selected plurality of input signals;
A weight signal generation circuit for generating a weight according to the control signal;
A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal;
A synthesis circuit for synthesizing each of the weighted intermediate phase signals, wherein the plurality of input signals are adjacent three input signals in the different phase input signals. circuit.
前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、
前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、
前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、
重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における所定数置きの2つの入力信号であることを特徴とする位相合成回路。 A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals of different phases,
An input signal processing circuit that selects a plurality of input signals from the input signals of different phases and generates a signal of an intermediate phase of the selected plurality of input signals;
A weight signal generation circuit for generating a weight according to the control signal;
A weighting circuit that gives the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal;
And a weighting circuit for synthesizing each of the weighted intermediate phase signals, wherein the plurality of input signals are two input signals every predetermined number of the input signals having different phases. Phase synthesis circuit.
該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、
前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、
前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する2つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路。A phase signal generation circuit for generating signals of different phases;
A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals having different phases from the phase signal generation circuit;
A control signal generation circuit for generating the control signal,
The phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals having different phases, generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, and a weight corresponding to the control signal A weighting signal generating circuit for generating the intermediate phase signal, a weighting circuit for giving the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal, and a synthesis circuit for synthesizing each of the weighted intermediate phase signals. The timing signal generation circuit , wherein the plurality of input signals are two adjacent input signals in the input signals having different phases .
該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、
前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、
前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における隣接する3つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路。 A phase signal generation circuit for generating signals of different phases;
A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals of different phases from the phase signal generation circuit;
A control signal generation circuit for generating the control signal,
The phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals of different phases, generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, and a weight corresponding to the control signal A weighting signal generating circuit for generating the intermediate phase signal, a weighting circuit for giving the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal, and a synthesis circuit for synthesizing each of the weighted intermediate phase signals. The timing signal generating circuit , wherein the plurality of input signals are three adjacent input signals in the input signals having different phases.
該位相信号発生回路からの異なる位相の入力信号をもとにして、制御信号に基づいて制御される周期的なタイミング波形を合成する位相合成回路と、
前記制御信号を発生する制御信号発生回路と、を備え、
前記位相合成回路は、前記異なる位相の入力信号から複数の入力信号を選択し、選択された前記複数の入力信号の中間位相の信号を生成する入力信号処理回路と、前記制御信号に応じた重みを発生する重み信号発生回路と、前記中間位相の信号に対して、正または負の極性の前記重みを与える重み付け回路と、重み付けされた前記中間位相の信号それぞれを合成する合成回路と、を具備し、前記複数の入力信号は、前記異なる位相の入力信号における所定数置きの2つの入力信号であることを特徴とするタイミング信号発生回路。 A phase signal generation circuit for generating signals of different phases;
A phase synthesis circuit that synthesizes a periodic timing waveform controlled based on a control signal based on input signals of different phases from the phase signal generation circuit;
A control signal generation circuit for generating the control signal,
The phase synthesis circuit selects a plurality of input signals from the input signals of different phases, generates an intermediate phase signal of the selected plurality of input signals, and a weight corresponding to the control signal A weighting signal generating circuit for generating the intermediate phase signal, a weighting circuit for giving the weight of positive or negative polarity to the intermediate phase signal, and a synthesis circuit for synthesizing each of the weighted intermediate phase signals. The timing signal generation circuit , wherein the plurality of input signals are two input signals every predetermined number of the input signals having different phases.
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