JP4945616B2 - ディジタルインターフェースを有する半導体装置 - Google Patents
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Description
これを回避するため特許文献1、2に示すような従来技術がある。
データの逆符号を送信するためにジッタが低減できていた。
また、自動遅延調整回路機構によりジッタ低減するための遅延量の設定が可能なため、ケーブル長など装置毎に異なる状態の伝送線路であっても自動的に遅延量を調整できるので、装置依存のない汎用インターフェースを持つLSIを提供することができる。
遅延制御回路12と遅延可変回路13の組合せで図2の様な遅延ΔTiに対応した制御を行う。
波形301は時刻T0以前の入力データパターンが連続したLであり、その後、Hが時刻T6まで続いた波形である。ここで、点線で示した時刻T0〜T5はジッタ調整回路機能を有する入力回路100に入力されたデータのサイクルを示す。なお、対象としている範囲で連続したデータパターンをL*と表すと、波形301のデータパターン(...LLLLHHH...)は(L*H*)と記述できる。
波形302は、時刻T0以前がLであり、1サイクルのみHとなり、その後時刻T2以降はLとなる。このデータパターンは(L*HL*)と表せる。
ここでレシーバ10の遅延時間は無視できるものとして書いてある。203−1〜203−3はクロック信号210を遅延可変回路13と遅延制御回路12で入力データパターンに従った遅延量を持つ遅延クロック信号であり、ラッチ11は該信号203−1〜203−3に従いデータをラッチする。
(1)L*H*L*入力(波形302)に対して
この入力データに対するレシーバ10の出力波形は200−1である。T0サイクル(T0〜T1)におけるレシーバ出力200−1に対して、遅延制御回路12は遅延可変回路13に対してk×ΔT1早めるように機能し、ラッチ11は該可変遅延のクロック信号203−1で取り込む。ここで、kは0.5などの適切な定数である。またこの203−1には、実線と点線があるが、実線は対象データサイクルで確定された信号であり、点線は未確定の信号を意味する。この様に動作することで、T0サイクルでHのデータを取る再に安定したセットアップ、ホールド時間を確保することができる。
(2)(L*HHL*)入力(波形303)に対して
この入力データに対するレシーバ出力10の出力波形は200−2である。T1サイクル(T1〜T2)おける波形レシーバ出力200−2に対して、遅延制御回路12は遅延可変回路13に対してk×ΔT2早めるように機能し、ラッチ11は該可変遅延のクロック信号203−2で取り込む。この様に動作することで、T1サイクルで安定してHのデータを取る際に、安定したホールド時間を確保することができる。
同様に入力データがL*HHHL*のへ記304に対しては、T2サイクル(T2〜T3)でラッチ11の取り込みタイミングを遅延可変回路13を用いてk×ΔT3早める様に動作する。この様に動作することで、T2サイクルでHのデータを取る際に、安定したホールド時間を確保することができる。
このように、遅延制御回路12と遅延可変回路13が動作すればジッタ調整回路機能を有する入力回路100は(L*H)や(H*L)の様な前サイクルのデータに関わらずデータを取り込めることになり、これらの入力データに対してジッタを低減できることになる。
遅延制御回路12には、レシーバ出力信号200、同期出力信号201が入力される。そして、内部処理された後、遅延制御信号202を出力する。
図6は、時刻T0、T1、T2...という、データ転送のサイクル毎のレシーバに入力される入力波形を示しており、実線310は時刻T0での立上り波形、波線311は時刻T0での立下がり波形を示している。これらの波形は1サイクル後の時刻T1でも完全にH状態になっておらず、時刻T1、T2、T3、T4の電圧を立上り波形310に対して、w1、w2、w3、w4とする。同様に立下がり波形311に対してはu1、u2、u3、u4とする。この図では切替えから4サイクル後にほぼ信号振幅に充電されることを表しているが、系によりこれより長い場合も短い場合もある。これらの場合は、ui、wiの状態数が異なることになるが、本発明の本質的な動作は同じである。
a)初期値(データ転送前の状態)
v(t) = Vol or Voh (t < 0) ・・・・・ (1)
ここで、Volは伝送線路に接続されているドライバのL状態出力電圧であり、VohはH状態出力電圧である。入力波形v(t)はv(Tn-1)に、Volからw1の、ないしは、Vohからu1の信号振幅が重畳されるので、
b)nサイクル目の入力電圧v(t)
v(t) = v(Tn-1) + Q'n-1u(t - Tn-1) v0(t - Tn-1)
(Tn-1< t ≦ Tn) ・・・・・(2)
ここで、v(Tn-1)はnサイクル目の開始時刻(Tn-1)での入力電圧であり、Q'n-1は(nー1)サイクルとnサイクルのデータQの微分である。遷移がある場合は{+1、 -1]を取り、前者が立上り後者が立下がりを意味する。また、遷移がない場合は"0"となる。そして、v0(t)は、単パルス入力L*H*に対する立上りパルスの電圧関数である。また、u(t)はユニット関数でその定義は、
c)
u(t) = 1 (t ≧ 0)
= 0 (t < 0) ・・・・・(3)
である。
切替えの電圧振幅は同じであるため、u1→w4、u2→w3、u3→w2、u4→w1と状態遷移する。その逆も同じ組合せで、w4→u1、w3→u2、w2→u3、w1→u4と状態遷移する。
d)
ΔT1 = Q'n ( u1 + w1 )
ΔT2 = Q'n ( u2 + w2 )
ΔT3 = Q'n ( u3 + w3 )
ΔT4 = Q'n ( u4 + w4 )= 0 ・・・・・(4)
となる。この演算を行うのが遅延選択回路122である。ここで、Q'nはラッチ124で保持されたXOR回路123の出力信号125で実現されており、また、括弧()内のデータは電圧保持回路121の出力信号126で実現されている。これらの出力信号125と出力信号126の積を取ることで遅延制御信号202を生成できる。
構成の差は、第1の実施例では、遅延される量がラッチ11のクロックであったが、本実施例ではデータ信号を遅延させることにある。構成は、差動コンパレータ10の出力信号200は、遅延可変回路13'を介して、ラッチ11に入力され同期化される。遅延可変回路13'は、遅延制御回路12で制御され、遅延制御回路12は第1の実施例である、図5のように動作する。そのため、遅延制御信号202は、データ信号20の入力データのパターンに応じて遅延調整量を遅延可変回路13'に伝える。
LSI500、501に電源投入シーケンス601後.初期化シーケンス602が動作する。このシーケンスではリセット信号による回路リセットやDLL調整用のクロック入力、LSI内の各レジスタの設定などを行う。これは各LSIの仕様による。
ジッタ位相調整ステップ603に対応した波形を図10bに示す。
入力されたDQ信号351のDQS信号に対応する立上りと立下がり時の位相差ΔT1r、ΔT1fを測定する。簡単のため、レシーバ100の出力信号は鈍っている入力波形351で代表させた。この測定は、図9には書いていない可変遅延素子の段数をインクリメント或いはデクリメントすることで2つの波形の位相を比較し、その比較結果が同じになるまで1サイクルパルス入力を繰り返すことで為される。
更に、DQ信号のレシーバ100の立下がりからの可変遅延回路の遅延量を調整し、DQS信号用のレシーバ100aの別のサイクルの立上り信号と位相比較することで、遅延時間差ΔT1fが求まる。
e)
ΔT1=ΔT1f−ΔT1r ・・・・・(5)
なぜならば、ΔT1rは(L*H)に対するDQ信号の入力回路100とDQS信号の入力回路100aの遅延時間差であり、これをL*HLの立下がりのΔT1fが伝送線路15のデータ依存性を持つ遅延量を含んでいるからである。
また、DRAM32はデータ(DQ)信号36を用いてここには記載されていないメモリコントローラとデータの読み書きを行っている。
また、データ信号36に対してレシーバをC/A信号38と同じくデジッタ入力回路型にすることでデータ信号の高速化にも好適である。
波形301は時刻T0以前の入力データパターンが連続したLであり、その後、Hが時刻T6まで続いた波形である。ここで、点線で示した時刻T0〜T5はジッタ調整回路機能を有する入力回路101に入力されたデータのサイクルを示す。なお、波形301のデータパターンを(L*H*)と記述するのは、実施例1で示した方式に従う。以下同様に、波形302等のデータパターンは、(L*HL*)等と表せる。
波形301乃至305に関する説明は、上述の第5の実施例の場合と同じである。
図16で101は、本発明のジッタ調整回路機能を有する入力回路であり、伝送線路に接続されたデータ信号20とクロック信号(Φ)210を入力とし、データ信号20はクロック信号210で同期を取られ出力信号201として出力される。
11…ラッチ、
12…制御回路、
13,13' …遅延可変回路、
14,14a…ドライバ、
15,15a…配線、
16…レシーバ、
17…可変電圧源
18…切替えスイッチ
20,20a…データ信号、
30…メモリモジュール、
31…制御・アドレス信号レジスタ、
32…DRAM、
35、38…制御・アドレス信号、
36…データ(DQ)信号、
37…ストローブ(DQS)信号、
100,100',100a…ジッタ調整回路機能を有する入力回路(デスキュー・レシーバ)、
101、102…ジッタ調整回路機能を有する入力回路(デスキュー・レシーバ)、
122…遅延選択回路、
123…XOR回路、
124…ラッチ、
125…ラッチ124で保持されたXOR回路123の出力信号(Q'n)、
126…電圧保持回路121の出力信号、
200…レシーバ出力信号、
201…同期出力信号、
202…遅延制御信号、
203…遅延されたクロック信号、
210…クロック信号(φ)、
301〜305…伝送線路により鈍った波形、
310…立上り波形、
311…立下り波形、
320…バイナリデータの例、
321…伝送線路により鈍った波形、
322…レシーバで復調されたジッタの含むデータ、
350,360,370…自動遅延調整用の送信バイナリデータ、
351,361,371…自動遅延調整用の入力波形、
500…送信LSI、
501…受信LSI、
601〜607…自動遅延調整シーケンス、
1301…データ幅、
1301〜1308…コンパレータ10からの出力信号、
DQ…データ信号、
DQS…データストローブ信号、
VREF0…参照電圧、
VREF1…参照電圧、
VOL…ドライバのL出力電圧、
VOH…ドライバのH出力電圧、
u1〜u4…遅延可変回路13の内部状態、
w1〜w4…遅延可変回路13の内部状態、
ΔT1〜ΔT4…データパターンに応じた遅延調整量。
Claims (4)
- ディジタルデータを受信するレシーバ回路を有する半導体装置であって、
前記レシーバ回路は、入力された前記ディジタルデータを基準電圧と比較しバイナリデータを出力する第1および第2の差動コンパレータと、前記第2の差動コンパレータの基準電圧を設定する可変電圧源と、前記ディジタルデータを所定の時間保持し出力するラッチと、前記第1および第2の差動コンパレータからの出力信号のどちらかを選択し前記ラッチに伝送する切替えスイッチと、前記第1の差動コンパレータからの出力信号と前記ラッチの出力信号に基づき参照電圧を決定すると共に、入力された前記ディジタルデータが所定パルス以下の連続する第1レベルから第2レベルに変化するデータサイクル領域では前記第2の差動コンパレータの出力を選択し、入力された前記ディジタルデータが前記所定パルスより大きい連続する第1レベルから第2レベルに変化するデータサイクル領域では前記第1の差動コンパレータの出力を選択するよう前記切り替えスイッチを制御する制御回路とからなり、
前記可変電圧源は、前記制御回路からの前記所定パルス以下の連続する第1レベルのパルス数に対応した制御信号に基づいて、前記第2の差動コンパレータに対する参照電圧を決定し、決定された前記参照電圧に応じて前記所定パルス以下の連続する第1のレベルのパルス数に反比例して前記第2の差動コンパレータの出力信号の遅延量が小さくなるよう遅延され、遅延された前記第2の差動コンパレータの出力信号は前記切替えスイッチを介して、前記ラッチに対してデータ信号として取り込まれることを特徴とする半導体装置。 - 遅延量情報に対応して前記ラッチへ信号を送る遅延可変回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記差動コンパレータからの出力信号と前記ラッチの出力信号に基づき前記遅延可変回路へ供給する遅延量を前記遅延量情報として出力し、
前記ラッチは、前記遅延制御回路からの前記遅延量情報に基づき、前記遅延可変回路により出力される遅延されたクロック信号をトリガとして前記差動コンパレータの出力を取り込むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - ディジタルデータを受信するレシーバ回路を有する半導体装置であって、
前記レシーバ回路は、入力された前記ディジタルデータを基準となる参照電圧と比較しバイナリデータを出力する差動コンパレータと、前記差動コンパレータの参照電圧を設定する可変電圧源と、前記ディジタルデータを所定の時間保持し出力するラッチと、
前記差動コンパレータからの出力信号に基づき参照電圧を決定する参照電圧制御回路からなり、
前記可変電圧源は、前記参照電圧制御回路の制御に基づいて、入力された前記ディジタルデータが所定パルス以下の連続する第1のレベルから第2レベルに変化するデータサイクル領域において前記第1のレベルのパルス数に応じて前記の差動コンパレータに対する参照電圧を変更して出力し、出力された前記参照電圧に応じて前記コンパレータの出力信号タイミングが前記所定パルス以下の連続する第1のレベルのパルス数によらずほぼ一定となるように調整されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3の半導体装置において、前記参照電圧制御回路は、データパターンの履歴に対応した内部状態を有し、各状態に応じて参照電圧を制御し、
各状態における参照電圧は、前記コンパレータの入力信号がデータサイクルの中心の時刻にとる電圧値に近くなるように設定されていることを特徴とする半導体装置。
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