JPH03108812A - 可変遅延回路 - Google Patents

可変遅延回路

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JPH03108812A
JPH03108812A JP63297997A JP29799788A JPH03108812A JP H03108812 A JPH03108812 A JP H03108812A JP 63297997 A JP63297997 A JP 63297997A JP 29799788 A JP29799788 A JP 29799788A JP H03108812 A JPH03108812 A JP H03108812A
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Laszlo J Dobos
ラスズロ・ジョナス・ドボス
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Tektronix Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遅延回路、特に、高周波信号用可変遅延回路
に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕同期型
ロジック回路では、これら回路が応答するロジック信号
が、クロック信号に同期して同時に状態を変化させる必
要がある。信号経路の違いを考慮して、同期型ロジック
回路に転送するロジック信号を、その回路から離れた位
置で発生した他のロジック信号と同期させるために、ロ
ジック信号を転送する前に、このロジック信号を調整可
能に遅延させる手段(可変遅延回路)を設ける必要が度
々ある。同期型ロジック回路を集積回路で実現したとき
、−緒に用いる可変遅延回路は、付加的なディスクリー
ト部品により費用がかかるのを避けるため、同じ集積回
路内にを実現するのが望ましい。
従来、タップ付遅延線を用いてロジック信号を遅延して
いるが、通常、これら遅延線を集積回路内に実現するこ
とはできない。集積回路形式で実現した典型的な遅延回
路は、カスケード接続されたロジック・ゲートを用いて
いる。これら連続したゲートの各々は、ゲートの単位伝
播時間だけ入力信号を遅延する。かかる遅延回路による
総合遅延は、□カスケード接続のゲートの数と単位伝播
時間との積である。よって、ロジック・ゲートをカスケ
ート接続内に接続したり、切り離ししたりすることによ
り、この総合遅延を調整出来る。かかる遅延回路は、広
範囲にわたって信号遅延を調整出来るが、遅延分解能は
、1個のロジック・ゲートの伝播遅延に制限される。デ
ータ信号の状態変化は、同期クロックの各周期期間中に
狭い時間幅内で生じるので、かかる状態変化は、クロッ
ク周期よりも幾分細かな分解能で同期しなければならな
い。しかし、高速同期型ロジック回路において、ロジッ
ク・ゲートの伝播時間は、回路を制御するクロック信号
周期よりも非常に短くはできないので、ロジック・ゲー
トをカスケード接続した遅延回路は適切でない。
したがって、本発明の目的は、高周波信号に適した高分
解能の可変遅延回路の提供にある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の可変遅
延回路は、可変利得の第1及び第2増幅器を具えており
、各増幅器は、入力端子に応じた出力電流を発生する。
これら2個の増幅器の出力電流を加算して負荷電流とし
、1対の負荷抵抗器に流して遅延回路出力電圧を発生す
る。
遅延すべき電圧入力信号を、入力電圧として第1増幅器
に供給すると共に、入力電圧としてバッファ(固定遅延
手段)にも供給する。なお、このバッファの信号伝播遅
延は、一定である。このバッファの出力を入力電圧とし
て第2増幅器に供給する。
入力信号のロジック状態変化により、比較的短い遅延後
、第1増幅器の出力電流内にロジック状態変化が生じる
し、また、反転バッファの遅延による比較的長い遅延後
、第2増幅器の出力電流内に同様な状態変化が生じる。
第1増幅器の利得が高く、第2増幅器の利得が低いとき
、負荷電流は、実質的に第1増幅器の出力電流で構成さ
れる。よって、遅延回路の出力電圧と共に負荷電流は、
第1増幅器の伝播時間に等しい最小遅延後に、状態を変
化させる(即ち、特定の闇値ロジック・レベルに達する
)。一方、第1増幅器の利得が小さく、第2増幅器の利
得が大きいとき、負荷電流は、実質的に第2増幅器の出
力電流で構成される。よって、負荷電流及び遅延回路出
力電圧は、バッファ及び第2増幅器の伝播時間の和に等
しい最大遅延後に、状態を変化させる。入力信号の状態
変化に対する遅延回路出力電圧の状態変化に対する遅延
は、第1及び第2増幅器の利得を調整することにより、
例えば、増幅器供給電流を調整することにより、最小及
び最大遅延の間の時間に、高分解能で調整出来る。
本発明の要旨は、特許請求の範囲の欄に指摘しであるが
、本発明の構成、動作方法、利点及び目的は、添付図を
参照した以下の説明より理解出来よう。
〔実施例〕
第1図は、本発明の可変遅延回路の回路図である。この
遅延回路は、差動入力信号を受け、差動出力信号を発生
する。この出力信号は、差動制御信号の振幅に応じて、
入力信号に対して、調整可能に遅延する。
入力信号を、エミッタ結合トランジスタ対Q1、Q2の
ベース間に供給すると共に、固定遅延手段であるバッフ
ァ(12)にも入力として供給する。
このバッファの遅延は、一定(固定)で、FD秒である
。バッファ(12)の差動出力を第2エミツタ結合トラ
ンジスタ対Q3、Q4のベースに供給し、制御信号を第
3トランジスタ対Q5、Q6のベース間に供給する。ト
ランジスタQ5及びQ6のエミッタは、夫々抵抗器R1
及びR2を介して、電流源Ixに接続する。トランジス
タ対Q1、Q2のエミッタをトランジスタQ5のコレク
タに接続し、トランジスタQ3、Q4のエミッタをトラ
ンジスタQ6のコレクタに接続する。トランジスタQ1
及びQ3のコレクタは、ノード(16)に相互接続し、
このノードは、抵抗器R3を介して、電圧源Vccに接
続する。同様に、トランジスタQ2及びQ4のコレクタ
は、ノード(18)に相互接続し、このノード(18)
は、抵抗器R4を介して電圧源Vccに接続する。出力
段(20)は、トランジスタQ7、Q8、マツチングし
た電流源1y、Izを含んでいる。トランジスタQ7の
ベースをノード(18)に接続し、トランジスタQ8の
ベースをノード(16)に接続し、トランジスタQ7及
びQ8のコレクタを電圧源Vccに接続し、電流源Iy
及びIzを介してこれらトランジスタのエミッタを接地
する。トランジスタQ7、Q8のエミッタ間に差動電圧
として出力信号が現れる。
トランジスタQ1、Q2は、差動増幅器Alを構成し、
入力信号を増幅して差動電流出力信号11=IC1−I
C2を発生する。なお、ICI及びIC2は、夫々トラ
ンジスタQ1及びQ2のコレクタ電流である。同様に、
トランジスタQ3、Q4は、差動増幅器A2を構成し、
一定遅延のバッファ(12)の出力信号を増幅して差動
電流出力信号12=TC3−IC,4を発生する。なお
、IC3及びIC4は、夫々トランジスタQ3及びQ4
のコレクタ電流である。電流ICI及び1.C3を組み
合わせて、抵抗器R3を流れる負荷電流ILLとし、電
流IC2及びIC4を組み合わせて、抵抗器R4を流れ
る負荷電流IL2とする。
よって、増幅器A1及びA2は共に、抵抗器R3及びR
4を流れる差動負荷電流IL=IL1−IL2を発生す
る。
マツチングした抵抗器対R3、R4を流れる差動負荷電
流ILは、ノード対(16)及び(18)間にこの差動
負荷電流ILに比例した差動電圧信号VAを発生する。
出力段(20)は、入力信号VAにほぼ等しい振幅の差
動出力信号を発生するエミッタ・フォロア増幅器を具え
ている。
入力信号の状態変化により、第1増幅器の伝播時間に等
しい比較的短い遅延後に、第1増幅器A1の出力電流1
1に状態変化が生じる。また、この入力信号の状態変化
により、バッファ(12)及び増幅器A2の伝播時間の
和に等しい比較的長い遅延後に、第2増幅器A2の出力
電流I2に同様の状態変化が生じる。第1増幅器AIの
利得が高く、第2増幅器A2の利得が低いとき、負荷電
流ILは、実質的に第1増幅器の出力電流11で構成さ
れるので、負荷電流及び遅延回路の出力信号は、第1増
幅器A1の伝播時間にほぼ等しい最小遅延後に、状態を
変化させる(即ち、特定の闇値ロジック・レベルに達す
る)。一方、第1増幅器A1の利得が低く、第2増幅器
A2の利得が高いとき、負荷電流ILは、実質的に第2
増幅器の出力電流I2で構成されるので、負荷電流及び
遅延回路の出力信号は、バッファ及び第2増幅器の伝播
時間の和にほぼ等しい最大遅延後に、その状態を変化さ
せる。トランジスタ対Q5、Q6のベース間の制御信号
は、電流源lxの電流出力の相対比に影響する。この電
流出力は、利得制御電流として、トランジスタ対Q1、
Q2のエミッタ及びトランジスタ対Q3、Q4のエミッ
タに転送されるので、増幅器A1及びA2の利得を制御
すると言える。入力信号の状態変化に追従する負荷信号
IL及び遅延回路出力信号の状態変化の遅延は、制御信
号により増幅器利得を調整することにより、最小及び最
大遅延の間の時間に、高分解能で調整出来る。
3個以上の増幅器及び2個以上の遅延バッファを用いた
遅延回路は、1987年11月25日に出願され、名称
が「調整可能な遅延回路」であるエイナー・オー・タラ
の米国特許出願第125023号に開示されている。本
出願の要旨の一部は、1987年8月7日に出願され、
名称が「高速分割縮小命令セット・コンピュータ」であ
るハンスジャーグ・ブレラブの米国特許出願第8400
3号にも開示されている 第2A図は、制御信号が大きく正であるときの、IL、
11及び■2の関係を示す。この第2A図及び第1図を
参照して説明する。制御信号が大きく正であると、トラ
ンジスタQ5がオンで、トランジスタQ6がオフであり
、電流源lxの出力電流のほぼ総ては、トランジスタQ
5を介して増幅器A1に転送され、増幅器A2には電流
が実質的に転送されない。この場合、入力信号が状態変
化すると、増幅器A1の出力電流11は、最小値IMI
N及び最大値IMAXの間で変化するが、増幅器A2の
出力信号I2は、はぼゼロを維持する。よって、大きな
正の制御信号に対して、負荷電流ILは、増幅器A1の
出力電流11に追従し、増幅器A2は、負荷信号IAに
何も寄与しない。
第2E図は、制御信号が大きく負であるときのIL、I
t及びI2の関係を示す。この第2E図及び第1図を参
照して説明する。制御信号が大きく負であると、トラン
ジスタQ6はオンで、トランジスタQ5はオフである。
よって、電流源lxの電流出力のほとんど総ては、トラ
ンジスタQ6を介して増幅器A2に転送され、増幅器A
1には実質的に電流が転送されない。この場合、入力信
号が状態を変化させると、増幅器の出力信号■2は、I
MIN及びIMAXO間で変化するが、増幅器A1の出
力信号11はほぼゼロに留まる。よって、大きな負の制
御信号に対して、負荷電流信号ILは、増幅器A2の出
力信号■に追従し、増幅器A1は、負荷信号ILに何も
寄与しない。
第2B〜第2D図は、中間の制御信号値、即ち、上述の
正及び負の極限値間における遅延回路の動作を示す。各
増幅器の利得を制御するために、制御信号は、増幅器A
1及びA2の間で、電流源lxの電流出力を配分、即ち
、分割する。入力信号が状態を変化させ、制御信号が中
間値であると、増幅器A1及びA2の出力信号■1及び
I2は、IMAX−IMINよりも小さい範囲で変化す
るが、11及びI2の和である負荷電流ILは、IMA
X−IMINの全範囲にわたって常に変化する。
第2B図は、電流源Ixの電流出力の75%が増幅器A
1に向かい、25%が増幅器A2に向かうようにした制
御信号の場合を示す。その結果、増幅器A1の出力電流
■1は、IMINの75%及びIMAXの75%の間で
変化し、増幅器A2の出力電流I2は、IMINの25
%及びTMAXの25%の間で変化する。よって、信号
11及びI2の和である負荷電流信号ILは、jMIN
及びIMAXの間で変化する。
第2C図は、電流源Ixの出力電流の50%が増幅器A
Iに向かい、残りの50%が増幅器A2に向かうように
した制御電流の場合の11、I2及びILを示す。よっ
て、増幅器Alの出力信号11は、IMINの50%及
びIMAXの50%の間で変化し、増幅器A2の出力信
号I2もIMINの50%及びIMAXの50%の間で
変化する。
第2D図は、電流源lxの電流出力の25%が増幅器A
1に向かい、残りの25%が増幅器A2に向かうように
した制御信号の場合のI1.12及びILを示す。その
結果、増幅器A1の出力電流■1は、IMINの25%
及びTMAXの25%の間で変化し、増幅器A2の出力
電流I2は、IMINの75%及びIMAXの75%の
間で変化する。よって、負荷電流信号ILは、IMIN
及びIMAXの間で変化する。
第2A〜第2E図を比較すると、制御信号の値が負荷電
流信号ILの波形に影響していることが判る。第2A〜
第2E図の各々において、この場合、人力信号は、時点
TOにて状態を負から正に変化させる。即ち、立ち上が
り縁遷移が時点TOに生じる。増幅器A1の信号■1は
、時点TOにて、入力信号状態遷移に応答し始め、増幅
器A2の信号I2は、固定遅延バッファ(12)が入力
信号をFD秒だけ遅延させた後の時点(TO+FD)に
て、入力信号の遷移に応答し始める。第2A図に示すよ
うに、制御信号が大きく正のとき、時点TO後に、負荷
電流ILがや、速に立ち上がる。第2E図の如く、制御
信号が大きく負のとき、負荷電流ILは、同様に迅速に
立ち上がるが、時点(TO+FD)から開始する。第2
B〜第2D図の如く、制御信号の中間値では、11が立
ち上がり始めたときの時点TOにて、負荷電流信号IL
が立ち上がり始めるが、信号I2が立ち上がりを完了す
る時点Txまで、この立ち上がりは完了しない。よって
、制御信号の中間値では、負荷電流信号の波形は、IM
INからIMAXに進むにつれ、時点TO及びTxの間
で、「伸びる」。さらに、増幅器Alが第2B図のよう
に、負荷信号ILの発生を支配するならば、負荷電流I
Lは、IMTNからIMAXへの変化の開始にて急であ
り、この変化の終わりに向かって平らになる。逆に、第
2D図に示すように、増幅器A2が負荷信号ILの発生
を支配するならば、負荷信号ILは、その変化の初めが
比較的平らであり、変化の終わりで急になる。増幅器A
1及びA2が負荷信号ILの発生に等しく寄与する第2
C図において、負荷信号ILは、IMINからIMAX
への変化の中間でゑ、激に立ち上がり、その変化の初め
及び終わりでは急激でない。
値IMIN及びIMAXの間の負荷電流信号ILの変化
は、電圧VMIN及びVMAXO間の差動電圧信号VA
に対応する変化を生じさせる。エミツタ・フォロア出力
段(20)は、信号VAを利得1で増幅して、遅延回路
出力電圧信号を供給する。制御信号の値は、負荷電流信
号ILの波形に影響するので、信号VA及び出力信号の
波形は同様に影響される。VMIN及びVMAX間の差
動電圧闇値は、出力信号を第10シツク状態から第20
シツク状態へ変化させる交差点となる。この出力信号を
受ける外部回路は、例えば、闇値未満の電圧をロジック
0レベルとして、また、この闇値より大きい電圧をロジ
ックルベルとして、出力信号を適切に判断する。制御信
号を用いて、入力信号の遷移に応じて、出力を迅速に立
ち上げるか、遅く立ち上げるので、この制御信号は、出
力信号が闇値と交差する時、即ち、出力信号がロジック
Oからロジック1になる時を決める。
第・3A〜第3E図は、種々の制御信号値に対して、出
力信号がVMN IからVMAXに立ち上がる状態を表
しており、時点TOにおける入力信号の立ち上がり縁と
、差動電圧閾値VTH未満からこの閾値VTH以上への
出力信号の対応遷移との間の遅延を示している。第3A
〜第3E図は、制御信号の値に応じて、第2A〜第2E
図に夫々対応する。
第1、第2A及び第3A図を参照して説明する。
制御信号が大きく正のとき、時点TOにおける入力信号
の立ち上がり縁に応答して、負荷信号TLは初めに急激
に立ち上がる。負荷信号ILに正比例する出力信号も、
時点To後に短時間に鋭く立ち上がり、時点T1にて、
閾値VTHと交差する。
次に、第1、第2B及び第3B図を参照する。制御信号
が、電流源Ixの電流出力の75%を増幅器A1に向け
、残りの25%を増幅器A2に向けたとき、負荷信号I
Lは、その応答の初めから少したった時に急激に立ち上
がり、その応答の終わりに向かって平坦になる。ILに
比例する出力信号は・時点T1の後の時点T2にて、閾
値VTHと交差する。再び、第1、第20及び第3C図
を参照する。制御信号が、電流源■Xの電流出力の50
%を増幅器A1に向け、残りの50%を増幅器A2に向
けたとき、負荷信号ILは、時点T2以後の時点T3に
て闇値VTRと交差する。第2D及び第3D図は、制御
信号が、電流源Ixの電流出力の25%を増幅器A1に
向け、残りの25%を増幅器A2に向けた場合を示す。
負荷信号IL及び出力信号は、その応答の初めは緩やか
に立ち上がり、その応答の終わりに向かって急激になる
ので、時点T3以後の時点T4にて、出力信号は闇値V
TRと交差する。最後に、第2E及び第3E図を参照す
る。制御信号は、大きく負であり、負荷信号IL及び出
力信号を比較的遅い時点(T。
+FD)にて、非常に鋭く立ち上がらせる。出力信号は
、時点T4以後のT5にて、閾値VT)1と交差する。
第2A〜第2E図及び第3A〜第3E図は、入力信号が
負から正に変化したときの回路動作を表している。入力
信号が正から負への場合、即ち、立下り縁遷移の場合、
出力信号は、VMAXがらVMINへ遷移する。ここで
、制御信号は、入力信号の立下り縁に応じて、出力信号
が早く立ち下がるか、遅く立ち下がるかを決める。入力
信号の立下り縁と、閾値VTH以上からVTH未満への
出力信号の遷移との間の遅延は、入力信号の立ち上がり
縁と、閾値VT)(未満からVTH以上への出力信号の
遷移との間の遅延時間に対応する。例えば、第2B及び
第3B図の場合のように、制御信号により、電流源Ix
の電流出力の約75%が増幅器A1に向かい、残りの約
25%が増幅器A2に向かうと、T2−Toの遅延時間
が、入力信号の立下り縁と、出力信号がVTH以上から
VTH未満に変化する時点との間に生じる。
第1、第2A〜第2E及び第3〜第3E図を参照する。
IL倍信号、IMIN及びIMAX間の連続的に増加す
る遷移となり、利用可能な遅延時間の連続的な遷移を確
立し、出力信号がある期間、闇値電圧VTR及びその近
傍に留まる曖昧な状態を避ける。IL倍信号遷移が、I
MIN及びIMAXの間で連続的に増加するのを確実に
するため、増幅器A2が入力信号の状態変化に応答し始
めた後まで、増幅器A1は入力信号の状態変化に対する
応答を完了してはならない。増幅器A2がその応答を開
始する前に、増幅器AIがその応答を完了すると、IL
倍信号、IMIN及びIMAXの間の中間レベルまで増
幅器A1の出力■1に追従し、増幅器A2がその応答を
開始するまで、その中間レベルに留まる。この場合、出
力信号は、増幅器A1の応答期間中、及び増幅器A2の
応答期間中、急速に立ち上がるが、その間の中間期間は
、非常にゆっくりと立ち上がる。さらに、出力信号がそ
の中間期間中、閾値VTHの近傍にあると、回路のノイ
ズにより、出力信号は、その期間の任意の時点にVTH
と交差出来るので、回路の「遅延時間」が予測不能にな
る。よって、増幅器A1の信号伝播時間は、固定遅延バ
ッファ(12)の信号伝播時間であるFD秒よりも長く
なければならないので、増幅器A1の応答が完了する前
に、増幅器A2の応答を開始出来る。さらに、固定遅延
バッファ(12)の信号伝播時間FD秒は、入力信号の
立ち上がり時間よりも短くなければならない。本明細書
で用いる素子の「信号伝播時間」とは、その出力の10
%から90%までの立ち上がり時間である。
入力信号及び出力信号の状態変化を、負から正、又は正
から負として示したが、正及び負電圧が夫々表す高及び
低ロジック・レベルは、単なる説明のためであり、本発
明の回路の適切な動作にとって本質的でないことが理解
できよう。例えば、第1電圧が表す第10シツク・レベ
ルから第2正電圧が表す第20シツク・レベルへの入力
信号状態における正の変化は、所定時間後、第3正電圧
から第4正電圧への状態変化として、出力信号に現れる
。出力信号を判断する回路は、第3及び第4正電圧間の
闇値電圧を用い、ロジック1及びロジック0間の遷移を
検出する。閾値差をゼロ電圧差とする必然性はない。
〔発明の効果〕
したがって、本発明によれば、制御信号を調整すること
により、時点TOでの人力信号の状態変化に応答して、
出力信号が状態を変化させる(即ち、VTHと交差する
)時点をT1及びT5の任意の値に調整出来る。よって
、制御信号を調整出来る分解能のみで制限される高精度
の分解能で、入力及び出力信号の状態変化間の遅延を調
整出来る。本発明の遅延回路は、わずかな受動回路素子
、即ち、4個の抵抗器のみを必要とし、コンデンサを必
要としないので、広い回路領域を必要とせずに、効果的
に集積回路化ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の可変遅延回路の好適実施例の回路図、
第2A〜第2EE及び第3A〜第3E図は第1図の回路
の動作を説明するためのタイミング図である。 (12)は遅延手段、(20)は出力段、A1は第1可
変利得増幅手段、A2は第2可変利得増幅手段である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入力信号の状態変化に応答して、遅延した状態変化の遅
    延信号を発生する遅延手段と、 上記入力信号を受け、第1信号を出力する第1可変利得
    増幅手段と、 上記遅延信号を受け、第2信号を出力する第2可変利得
    増幅手段と、 上記第1及び第2信号を組み合わせて、上記入力信号に
    対して遅延した出力信号を出力する出力段とを具えた可
    変遅延回路。
JP63297997A 1987-11-25 1988-11-25 可変遅延回路 Pending JPH03108812A (ja)

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