JP4357538B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路装置において、それに含まれるPLL回路の構成例を示すブロック図である。図1に示す半導体集積回路装置(PLL回路)は、位相比較回路PDと、周波数比較回路FDと、チャージポンプ制御回路CP_CTLと、チャージポンプ回路CPと、電圧制御発振回路VCOと、分周回路NDIVと、遅延回路DLYなどによって構成される。電圧制御発振回路VCOは、ディジタル制御信号S_DGとアナログ制御信号S_AGを受け、これに基づいて発振周波数が制御されたクロック信号を生成する。
前述した実施の形態1では、周波数比較回路の誤検出の問題を図7で述べたようにチャージポンプ制御回路内に判定回路を設ける方式によって解決したが、本実施の形態2では、これとは別の方式を用いてこの問題を解決する。
前述した実施の形態1,2では、半導体集積回路装置としてPLL回路を例としたが、本実施の形態3では、実施の形態1で述べた周波数制御方式を利用して論理回路の遅延時間を制御する機能を備えた半導体集積回路装置の一例を示す。図13は、本発明の実施の形態3による半導体集積回路装置において、その構成の一例を示すブロック図である。
本実施の形態4の半導体集積回路装置は、前述した実施の形態3と異なり、実施の形態2で述べた周波数制御方式を利用して論理回路の遅延時間を制御する。図14は、本発明の実施の形態4による半導体集積回路装置において、その構成の一例を示すブロック図である。
前述した実施の形態3では、実施の形態1の周波数制御方式を利用して電源電圧を制御することで論理回路の遅延時間を制御したが、本実施の形態5の半導体集積回路装置は、実施の形態1の周波数制御方式を利用してLSIの基板バイアスを制御することで論理回路の遅延時間を制御する。LSIの基板バイアスを制御すると、例えば特許文献4に記載されているようにMOSトランジスタ等の特性が変化するため、これによって論理回路の遅延時間を制御することが可能となる。
本実施の形態6の半導体集積回路装置は、前述した実施の形態5と異なり、実施の形態2で述べた周波数制御方式を利用してLSIの基板バイアスを制御することで、論理回路の遅延時間を制御するものとなっている。図20は、本発明の実施の形態6による半導体集積回路装置において、その構成の一例を示すブロック図である。
AG_CTL アナログ制御部
BUF バッファ回路
C 容量
CLK_FB フィードバック信号
CLK_REF リファレンス信号
CLKB_REF 反転リファレンス信号
CP チャージポンプ回路
CP_CTL チャージポンプ制御回路
CUNT カウンタ回路
DG_CTL ディジタル制御部
DLY,IV_DLY 遅延回路
DOWN ダウン信号
EN イネーブル信号
FD 周波数比較回路
FF フリップフロップ回路
IV インバータ回路
JGE 判定回路
LOG 論理回路
LS レベルシフト回路
ND NAND回路
NDIV 分周回路
NR NOR回路
OSC リングオシレータ回路
OUT 出力ノード
PD 位相比較回路
PLS パルス信号
R 抵抗
S_AG アナログ制御信号
S_DG ディジタル制御信号
S_RH,S_FH,S_HFD 信号
S_UH,S_UL,S_DL,S_DH 制御信号
SR セットリセットラッチ回路
STP ストップ信号
T トランジスタ
Tn NMOSトランジスタ
Tp PMOSトランジスタ
UP アップ信号
VBB 基板バイアス電圧
VBB_ARE 半導体領域
VCO 電圧制御発振回路
VP,VN バイアス電圧
Vdd 電源電圧
Vss 接地電圧
Claims (5)
- 第1信号と第2信号が入力され、両方の信号の同一エッジ、または一方の信号の立ち上がりエッジと他方の信号の立ち下がりエッジを比較対象として、前記第1信号の連続する2回のエッジの間に前記第2信号のエッジが2回以上現れた時には前記第2信号の周波数の方が高いとして第2比較ノードに第1電位レベルを出力し、前記第2信号の連続する2回のエッジの間に前記第1信号のエッジが2回以上現れた時には前記第1信号の周波数の方が高いとして第1比較ノードに第1電位レベルを出力する第1周波数比較回路と、
前記第1信号と前記第2信号が入力され、前記第1周波数比較回路が両方の信号の同一エッジを比較対象とした場合は、一方の信号の立ち上がりエッジと他方の信号の立ち下がりエッジを比較対象とし、前記第1周波数比較回路が一方の信号の立ち上がりエッジと他方の信号の立ち下がりエッジを比較対象とした場合は、両方の信号の同一エッジを比較対象とし、前記第1信号の連続する2回のエッジの間に前記第2信号のエッジが2回以上現れた時には前記第2信号の周波数の方が高いとして第4比較ノードに第1電位レベルを出力し、前記第2信号の連続する2回のエッジの間に前記第1信号のエッジが2回以上現れた時には前記第1信号の周波数の方が高いとして第3比較ノードに第1電位レベルを出力する第2周波数比較回路と、
前記第3比較ノード又は前記第4比較ノードに第1電位レベルが出力される毎に、その後に最初に出力された前記第1比較ノード又は前記第2比較ノードの第1電位レベルのみを伝達する第1制御回路と、
前記第1制御回路によって伝達された前記第1比較ノード又は前記第2比較ノードの第1電位レベルに応じて所望の処理を行う第2制御回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記第1周波数比較回路は、
前記第1信号の立下りに応じて、第1ノードに第2電位レベルを第2ノードに第3電位レベルをラッチし、前記第2信号の立下りに応じて前記第1ノードに第3電位レベルを前記第2ノードに第2電位レベルをラッチする第1セットリセットラッチ回路と、
前記第1ノードの電位レベルを前記第1信号の立下りをクロックトリガとして取り込むことで、前記第1比較ノードに第1電位レベルまたは第4電位レベルを出力する第1フリップフロップ回路と、
前記第2ノードの電位レベルを前記第2信号の立下りをクロックトリガとして取り込むことで、前記第2比較ノードに第1電位レベルまたは第4電位レベルを出力する第2フリップフロップ回路とを備え、
前記第2周波数比較回路は、
前記第1信号の立下りに応じて、第3ノードに第2電位レベルを第4ノードに第3電位レベルをラッチし、前記第2信号の立上りに応じて前記第3ノードに第3電位レベルを前記第4ノードに第2電位レベルをラッチする第2セットリセットラッチ回路と、
前記第3ノードの電位レベルを前記第1信号の立下りをクロックトリガとして取り込むことで、前記第3比較ノードに第1電位レベルまたは第4電位レベルを出力する第3フリップフロップ回路と、
前記第4ノードの電位レベルを前記第2信号の立上りをクロックトリガとして取り込むことで、前記第4比較ノードに第1電位レベルまたは第4電位レベルを出力する第4フリップフロップ回路とを備え、
前記第1制御回路は、前記第3比較ノード又は前記第4比較ノードに第1電位レベルが出力された際に活性状態に遷移し、前記活性状態の間に前記第1比較ノードと前記第2比較ノードの電位レベルを第1制御ノードと第2制御ノードに伝達し、前記第1制御ノード又は前記第2制御ノードに第1電位レベルが伝達された際に不活性状態に遷移し、
前記第2制御回路は、前記第1制御ノードおよび前記第2制御ノードの電位レベルに応じて所望の処理を行うことを特徴とする半導体集積回路装置。 - アナログ制御信号による調整と1ビットのディジタル制御信号による調整によって発振周波数が制御される電圧制御発振回路と、
前記電圧制御発振回路の出力を分周してフィードバック信号を出力する分周回路と、
外部から入力するリファレンス信号と前記フィードバック信号の位相を比較し、その結果を前記ディジタル制御信号として出力する位相比較回路と、
前記リファレンス信号と前記フィードバック信号の周波数を比較する第1および第2周波数比較回路と、
前記位相比較回路と前記第1および前記2周波数比較回路の出力に基づいて、前記アナログ制御信号の電圧を大きく上げるための第1制御信号、小さく上げるための第2制御信号、大きく下げるための第3制御信号、および小さく下げるための第4制御信号を出力するチャージポンプ制御回路と、
前記第1〜前記第4制御信号に基づいて、第1出力ノードに生成される前記アナログ制御信号の電圧を変化させるチャージポンプ回路とを備え、
前記第1周波数比較回路は、前記リファレンス信号と前記フィードバック信号の同一エッジ、または前記リファレンス信号および前記フィードバック信号の一方の立ち上がりエッジと他方の信号の立ち下がりエッジを比較対象として、前記リファレンス信号の連続する2回のエッジの間に前記フィードバック信号のエッジが2回以上現れた時には前記フィードバック信号の周波数の方が高いとして第2比較ノードに第1電位レベルを出力し、前記フィードバック信号の連続する2回のエッジの間に前記リファレンス信号のエッジが2回以上現れた時には前記リファレンス信号の周波数の方が高いとして第1比較ノードに第1電位レベルを出力し、
前記第2周波数比較回路は、前記第1周波数比較回路が前記リファレンス信号と前記フィードバック信号の同一エッジを比較対象とした場合は、一方の立ち上がりエッジと他方の立ち下がりエッジを比較対象とし、前記第1周波数比較回路が前記リファレンス信号および前記フィードバック信号の一方の立ち上がりエッジと他方の立ち下がりエッジを比較対象とした場合は、同一エッジを比較対象とし、前記リファレンス信号の連続する2回のエッジの間に前記フィードバック信号のエッジが2回以上現れた時には前記フィードバック信号の周波数の方が高いとして第4比較ノードに第1電位レベルを出力し、前記フィードバック信号の連続する2回のエッジの間に前記リファレンス信号のエッジが2回以上現れた時には前記リファレンス信号の周波数の方が高いとして第3比較ノードに第1電位レベルを出力し、
前記チャージポンプ制御回路は、前記第3比較ノード又は前記第4比較ノードに第1電位レベルが出力される毎に、その後に最初に出力された前記第1比較ノード又は前記第2比較ノードの第1電位レベルのみを前記第1制御信号又は前記第3制御信号として出力することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項3記載の半導体集積回路装置において、
前記チャージポンプ回路は、
高電位側の電源と前記第1出力ノードの間に直列に挿入された第1〜第3トランジスタと、
低電位側の電源と前記第1出力ノードの間に直列に挿入された第4〜第6トランジスタと、
前記第1出力ノードを介して充放電される電荷を蓄える容量素子とを備え、
前記第1および前記第2トランジスタは、前記第1および前記第2トランジスタが同時にオンとなる時間が前記第1または前記第2トランジスタがそれぞれ個別にオンとなる時間より短くなるように制御され、
前記第4および前記第5トランジスタは、前記第4および前記第5トランジスタが同時にオンとなる時間が前記第4または前記第5トランジスタがそれぞれ個別にオンとなる時間より短くなるように制御され、
前記第3トランジスタは、前記第2制御信号を受けてオンとなり、
前記第6トランジスタは、前記第4制御信号を受けてオンとなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項3記載の半導体集積回路装置において、
前記チャージポンプ制御回路は、更に、前記第3比較ノード又は前記第4比較ノードに第1電位レベルが出力されてから前記第1比較ノード又は前記第2比較ノードに第1電位レベルが出力されるまでの第1期間では前記位相比較回路の出力に基づいて前記第2制御信号および前記第4制御信号を出力し、前記第1比較ノード又は前記第2比較ノードに第1電位レベルが出力されてから前記第3比較ノード又は前記第4比較ノードに第1電位レベルが出力されるまでの第2期間では前記第2制御信号および前記第4制御信号の出力を休止することを特徴とする半導体集積回路装置。
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