JPH0365748A - Interface circuit for integrated circuit - Google Patents

Interface circuit for integrated circuit

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JPH0365748A
JPH0365748A JP20188189A JP20188189A JPH0365748A JP H0365748 A JPH0365748 A JP H0365748A JP 20188189 A JP20188189 A JP 20188189A JP 20188189 A JP20188189 A JP 20188189A JP H0365748 A JPH0365748 A JP H0365748A
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JP
Japan
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data
clock signal
buffer
signal
data signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP20188189A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Takahashi
康夫 高橋
Masahiro Yamada
雅弘 山田
Kenichi Tokoro
健一 所
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent a latch miss from being generated by passing a data signal during the low-level period of a clock signal and temporarily holding the data signal in rising to a high level by a second memory cell group. CONSTITUTION:The interface circuit is provided with a buffer 8 for the clock signal to be led into a clock signal terminal 7, and a buffer 3 for the data signal to be led into a data signal terminal 2 and timing signal distributing means 10-13 to hierarchically distribute the clock signals, and a first memory cell group 5 to store the data signal according to the clock signal, which is distributed by the distributing means 10-13, at the first timing and to execute digital processing. Further, the second memory cell group 4 is provided to be connected respectively between the data buffer 3 and a first memory cell group 5, to temporarily hold the data signal from the data buffer 3 according to the clock signal 14 at a second timing, which is earlier than the first timing in a phase, and to deliver the data to the first memory cell 5. Thus, a data proba bility period can be prolonged to the first memory cell group in the next step and the mis latch can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野〉 この発明は、デジタル集積回路を複数接続してシステム
を構成する場合に、集積回路内の配線長や入力容量のば
らつき等による信号遅延時間のば つきを最少にし、集
積回路間のデータの受取りを確実に行うようにした集積
回路のインターフェイス回路にrIA′tJる。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Field of Application) This invention is aimed at solving problems such as variations in wiring length and input capacitance within the integrated circuit when a system is configured by connecting a plurality of digital integrated circuits. The present invention is directed to an integrated circuit interface circuit that minimizes variations in signal delay time due to signal delay and ensures data reception between integrated circuits.

(従来の技術) データ信号をクロック入力によって集積回路内の7リツ
プフロツブに記憶する従来のインターフェイス回路を第
9図に示す。
(Prior Art) FIG. 9 shows a conventional interface circuit that stores data signals in seven lip-flops in an integrated circuit by inputting a clock.

第9図において、1はスタンダードセル、ゲートアレイ
等をレイアウトして構成するデジタル集積回路である。
In FIG. 9, 1 is a digital integrated circuit constructed by laying out standard cells, gate arrays, etc.

この集積回路1は、データ信号端子2からのデータ信号
を入力バッファ3及び遅延素子18の直列接続を介して
フリップフロップ5に記憶し内部処理を行う構成になっ
ている。クロック信号発生器6からのクロック信号は、
クロツク信@端子7を介してバッファ8に人力され、ド
ライブされる。その出力クロック信号は、偶数段のイン
バータ素子10〜13を介してフリップフロップ5に入
力される。
This integrated circuit 1 is configured to store a data signal from a data signal terminal 2 in a flip-flop 5 via a series connection of an input buffer 3 and a delay element 18, and perform internal processing. The clock signal from the clock signal generator 6 is
A clock signal is input to the buffer 8 via the terminal 7 and driven. The output clock signal is input to the flip-flop 5 via the even-numbered stages of inverter elements 10 to 13.

インバータ素子10〜13は、実際には樹枝状に接続さ
れた選択枝路の1つであり、各選択枝路は、それぞれ階
層的なりロック信号を形成して、フリップフロップ等の
内部記憶セルを制御するようになっている。尚、フリッ
プ70ツブ5は、クロックがロウレベルからハイレベル
に立上るタイミングでデータを記憶し、クロックが再度
ロウレベルからハイレベルに変わるまでの間、記憶した
データを出力する。
The inverter elements 10 to 13 are actually one of the selection branches connected in a dendritic manner, and each selection branch forms a hierarchical lock signal to control internal storage cells such as flip-flops. It is meant to be controlled. The flip 70 tube 5 stores data at the timing when the clock rises from low level to high level, and outputs the stored data until the clock changes from low level to high level again.

遅延素子18は、フリップフロップ5より後段のフリッ
プフロップ(図示略〉にデータを受渡すときフリップフ
ロップ5との間でレーシングが起きないように、フリッ
プフロップ5に入力するデータ信号を遅延している。ま
た、クロック信号は、通常反転クロックではデユーティ
−のばらつき(±15%)を考慮しなければならないた
め、同相クロックでの受渡しが行われる。インバータ素
子10〜13が偶数段(4個)であるのはこの理由によ
る。
The delay element 18 delays the data signal input to the flip-flop 5 so that racing does not occur between the flip-flop 5 and the flip-flop 5 when data is transferred to a subsequent flip-flop (not shown). In addition, the clock signal is normally delivered using an in-phase clock because it is necessary to take into account duty variations (±15%) with an inverted clock.The inverter elements 10 to 13 are arranged in even stages (four). This is because of this reason.

上記において、クロック信号のクロックレートが数Ml
−12〜数十MHzと高く、又、IC間での電源電圧差
、温度差、製造上のばらつき等により遅延時間に差があ
った場合、クロック入力よりデータ出力までの時間にば
らつきを生ずる場合が多く、一般にデータの確定してい
る時間が短くなる。
In the above, the clock rate of the clock signal is several Ml
- If the frequency is high (12 to several tens of MHz), and if there is a difference in delay time due to differences in power supply voltage, temperature, manufacturing variations, etc. between ICs, variations in the time from clock input to data output may occur. In general, the amount of time that data is available is shortened.

今、配線の引回し、入力容量のばらつき等を考慮した場
合、データ信号端子2に導かれるデータ信号のデータ確
定期間と、クロック信号端子7に導かれるクロック信号
とのタイミング関係が、第10図に示すように、クロッ
ク信号のクロックレート7 Q n5ecに対し、デー
タの確定期間が±7nsecと短くなった条件で考える
。このような場合、フリップフロップ5へのデータ信号
の受渡しは、第11図のように、クロック信号に対しさ
らにデータの確定期間が短くなる。
Now, taking into consideration the wiring layout, variations in input capacitance, etc., the timing relationship between the data determination period of the data signal guided to the data signal terminal 2 and the clock signal guided to the clock signal terminal 7 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, let us consider a condition in which the data determination period is as short as ±7 nsec with respect to the clock rate of the clock signal 7 Q n5ec. In such a case, when the data signal is transferred to the flip-flop 5, the data determination period becomes shorter than the clock signal, as shown in FIG.

第11図は、集積回路に入力する前のデータ信号及びク
ロック信号と、入力後のデータ信号及びクロック信号の
タイミングチャートを示す。(a)は入力前、即ちクロ
ック信号端子7におけるクロック信号、(b)はデータ
信号端子2におけるデータ信号、(C)はインバータ素
子13から出力するクロック信号、(d)は遅延素子1
8から出力するデータ信号を表す。これによれば、フリ
ップフロップ5へ入力づるデータ信号及びクロック信号
は、(C) 、 (d)のタイミングチャートに示すよ
うに、セットアツプタイムの余裕が2.  l 3 n
5ec、ホールドタイムの余裕が1.66nsecとな
ってしまう。
FIG. 11 shows a timing chart of the data signal and clock signal before being input into the integrated circuit, and the data signal and clock signal after being input. (a) is the clock signal before input, that is, at the clock signal terminal 7; (b) is the data signal at the data signal terminal 2; (C) is the clock signal output from the inverter element 13; (d) is the clock signal at the delay element 1.
represents the data signal output from 8. According to this, the data signal and clock signal input to the flip-flop 5 have a setup time margin of 2.5 mm, as shown in the timing charts (C) and (d). l 3 n
5ec, the hold time margin is 1.66nsec.

上記セットアツプ及びホールドタイムの余裕は次の第1
2図によって求めた。第12図は第9図に示す各素子(
入カバッフ?3.遅延素子18及び入力バッファ8)の
遅延量(単位n5ec )を仮想配線長を用いて計詐し
たものである。ここに、LHはロウレベルからハイレベ
ルへの変化を示し、HLはハイレベルからロウレベルへ
の変化を示す。また、kは、電源電圧1周囲温度、製造
ばらつき等による遅延時間のばらつき幅を表づ定数であ
り、スタンダードセル、ゲートアレイの場合は、0.4
〜2.23程度の値をとる。通常ICを設計する際、k
の、値はIC内部で一定とする。尚、ばらつき幅には標
準を1で表す。
The above set-up and hold time margins are as follows:
It was determined from Figure 2. Figure 12 shows each element shown in Figure 9 (
Iruka buff? 3. The delay amount (unit: n5ec) of the delay element 18 and input buffer 8) is calculated using the virtual wiring length. Here, LH indicates a change from low level to high level, and HL indicates a change from high level to low level. In addition, k is a constant representing the variation width of delay time due to power supply voltage, ambient temperature, manufacturing variation, etc., and in the case of standard cells and gate arrays, it is 0.4
It takes a value of ~2.23. Usually when designing an IC, k
The value of is constant inside the IC. In addition, the standard is expressed as 1 for the variation width.

第9図の回路の場合、k=2.23としたときのLH及
びIILは、それぞれLHは12.91 n5ec、 
MLは15.32nsecとなり、セットアツプタイム
は、7− (15,32−14,45)−6,13ns
ec。
In the case of the circuit shown in Figure 9, when k=2.23, LH and IIL are respectively 12.91 n5ec,
ML is 15.32nsec, and setup time is 7-(15,32-14,45)-6,13ns
ec.

ホールドタイムは7−(14,45−12,91)=5
.46nsecとなる。ここで、フリップフロップ5に
関してロウレベルLのセットアツプタイム及びホールド
タイムは、所定の入力特性より、それぞれ1 、8 n
5ec、 1 、7 n5ecとなり、k=2゜23の
ときは、それぞれ略4.0nsec、 3.8nsec
となる。従って、セットアツプタイム余裕は、6.13
−4.0=2.13、ホールドタイム余裕は、5.64
−3.8−1.66となる。
Hold time is 7-(14,45-12,91)=5
.. It becomes 46 nsec. Here, the set-up time and hold time of the low level L regarding the flip-flop 5 are 1 and 8 n, respectively, based on predetermined input characteristics.
5ec, 1, 7 n5ec, and when k = 2°23, approximately 4.0nsec and 3.8nsec, respectively.
becomes. Therefore, the setup time margin is 6.13
-4.0=2.13, hold time margin is 5.64
-3.8-1.66.

また、実際にIC内部のレイアウトを行うと、設計時に
用いた仮想配線長とレイアウト後の実配線長に差が生じ
るため、設計時の遅延時間と変ゎってくる。特にスタン
ダードヒル、ゲートアレイ等自動配置を行うものは差が
生じやづい。
Furthermore, when the internal layout of the IC is actually performed, there is a difference between the virtual wiring length used at the time of design and the actual wiring length after layout, resulting in a delay time different from that at the time of design. Differences tend to occur especially when automatic placement is performed, such as standard hills and gate arrays.

例えば遅延素子18は実配線長が仮想配線長より短くな
る場合が多く、k=1における仮想配線長の遅延時間4
.21 (Lll) 、 4.20(HL)nsecに
対して、最も配線が短くなった場合の遅延時間は略2 
(LH/HL)nsecとなる。よって、ホールドタイ
ムが得られなくなり、ラッチミスを起こづ。
For example, in the delay element 18, the actual wire length is often shorter than the virtual wire length, and the delay time of the virtual wire length when k=1 is 4.
.. 21 (Lll), 4.20 (HL) nsec, the delay time when the wiring is the shortest is approximately 2
(LH/HL) nsec. Therefore, hold time cannot be obtained and latch errors occur.

このような問題を無くすため、スタンダードセル、ゲー
トアレイには専用の遅延素子を用意したものもあるが、
回路規模が大きく、例えば略3nsecの遅延のために
、1ビツトの信号あたり20グリツドを要してしまう。
In order to eliminate such problems, some standard cells and gate arrays are equipped with dedicated delay elements.
The circuit scale is large, and 20 grids are required for each 1-bit signal due to a delay of approximately 3 nsec, for example.

また、遅延素子18は、近時のIC微細加工技術の発達
により、1素子あたりの遅延が短くなる傾向にあり、回
路規模は大きなものになる。回路規模は、配線上の大き
さを表すグリッドで表す。第9図で用いた各素子をグリ
ッド数で表ηと、クロック分配用インバータは3グリツ
ド、遅延用インバータは2グリツド、フリップフロップ
は7グリツドどなる。遅延素子18は、インバータ6個
にて構成するが、この場合は12グリツドが必要になる
。従って、データ信号が多い場合は、遅延素子18によ
り回路が大規模化すると共に、消費電力の面で不利にな
る。
Further, with the recent development of IC microfabrication technology, the delay element 18 tends to have a shorter delay per element, and the circuit scale becomes larger. The circuit scale is represented by a grid representing the size on the wiring. The number of grids for each element used in FIG. 9 is expressed as η.The clock distribution inverter has 3 grids, the delay inverter has 2 grids, and the flip-flop has 7 grids. The delay element 18 is composed of six inverters, but in this case, 12 grids are required. Therefore, when there are many data signals, the delay element 18 increases the size of the circuit and is disadvantageous in terms of power consumption.

(発明が解決しようとする課題) 一般に、IC間でのデータの受渡しは、電源電圧差0周
囲部度差、製造上のばらつき等によって各信号の遅延時
間に差があり、クロックレートに対するデータ確立期間
が短くなる。特にスタンダードセルあるいはゲートアレ
ー等の基本セルをレイアウトして構築するシステムは、
設計時に用いた仮想配線長と実際の配線長とに差を生じ
るため、遅延素子等の遅延時間が変わってくる。このよ
うな場合、IC内部のフリップフロップ等のホールドタ
イムが得られなくなり、ラッチミスを生ずるという問題
があった。
(Problem to be Solved by the Invention) In general, when data is transferred between ICs, there are differences in the delay time of each signal due to power supply voltage differences, ambient temperature differences, manufacturing variations, etc. The period becomes shorter. In particular, systems that are constructed by laying out basic cells such as standard cells or gate arrays,
Since there is a difference between the virtual wiring length used at the time of design and the actual wiring length, the delay time of delay elements etc. will change. In such a case, there is a problem in that the hold time of a flip-flop or the like inside the IC cannot be obtained, resulting in a latch error.

この発明は上記問題点を除去し、IC内部の記憶セルに
ミスラッチ無くデータを記憶するようにした集積回路の
インターフェイス回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an interface circuit for an integrated circuit which eliminates the above-mentioned problems and stores data in memory cells within an IC without mislatching.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、クロック信号端子に導入されるクロック信
号のバッファと、データ信号端子に導入されるデータ信
号のバッファと、上記クロック信号を階層的に分配づる
タイミング信号分配手段と、上記分配手段にて分配され
た第1のタイミングのクロック信号によって上記データ
信号を記憶しデジタル処理するための第1の記憶セル群
と、上記データバッファと上記第1の記憶セル群の間に
それぞれ接続し、上記第1のタイミングより位相的に早
い第2のタイミングのクロック信号によって上記データ
バッファからのデータ信号を1時期ホールドしそのデー
タを上記第1の記憶セル群に受は渡す第2の記憶セル群
とを具備することを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a buffer for a clock signal introduced into a clock signal terminal, a buffer for a data signal introduced into a data signal terminal, and a hierarchical structure for the clock signal. a first storage cell group for storing and digitally processing the data signal according to the first timing clock signal distributed by the distribution means; the data buffer; A clock signal having a second timing that is earlier in phase than the first timing is used to hold the data signal from the data buffer for one period and store the data in the first memory cell group. It is characterized by comprising a second memory cell group for passing the receiver to the cell group.

(作用) この発明による第2の記憶セル群は、データ信号端子の
データ信号をクロック信号のロウレベル期間に通過し、
ハイレベルへの立上りで一時期ホールドするので、次段
の第1の記憶セル群に対してはデータ確率期間を長くす
ることができ、ミスラッチが無くなる。
(Operation) The second memory cell group according to the present invention passes the data signal of the data signal terminal during the low level period of the clock signal,
Since it is held for a period of time when it rises to a high level, the data probability period can be made longer for the first storage cell group in the next stage, and mislatches are eliminated.

(実施例〉 以下、実施例により詳細に説明する。(Example> Hereinafter, it will be explained in detail using examples.

第1図はこの発明に係る集積回路のインターフェイス回
路の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an interface circuit of an integrated circuit according to the present invention.

第1図において、筆9図と同一の要素には共通の符号を
付す。本実施例のデジタル集積回路1は、データ信号2
を入力バッファ3でバッファ増幅し、増幅したデータ信
号をトランスペアレントラッチ4を介してフリップフロ
ップ5に記憶り゛る。トランスペアレントラッチ4は、
クロックがロウレベルのときに入力を通過し、クロック
がロウレベルからハイレベルになる立上りのタイミング
で入力を記憶する。そして、データを記憶しているクロ
ックのハイレベルの間はデータを出力している。
In FIG. 1, the same elements as in FIG. 9 are given the same reference numerals. The digital integrated circuit 1 of this embodiment has a data signal 2
is buffer-amplified by an input buffer 3, and the amplified data signal is stored in a flip-flop 5 via a transparent latch 4. Transparent latch 4 is
It passes through the input when the clock is at low level, and stores the input at the rising timing when the clock goes from low level to high level. Data is output while the clock storing data is at a high level.

クロック信号はクロック信号発生器6よりクロック信号
端子7に供給される。端子7からのクロツク信号は、入
力バッファ8でバッファ増幅され、インバータ素子10
〜13を介してフリップフロップ5に入力される。
A clock signal is supplied from a clock signal generator 6 to a clock signal terminal 7. The clock signal from terminal 7 is buffered and amplified by input buffer 8, and then sent to inverter element 10.
.about.13 to the flip-flop 5.

上記トランスペアレントラッチ4へのクロック信号は、
入力バッファ8からのクロック信号(第2のタイミング
)が入力されている。
The clock signal to the transparent latch 4 is
A clock signal (second timing) from the input buffer 8 is input.

尚、インバータ素子10〜13は、実際には、第2図に
示すように、樹枝状に接続され、クロック信号を階屑的
にフリップフロップ5等の記憶セルに供給する。
Incidentally, the inverter elements 10 to 13 are actually connected in a dendritic manner as shown in FIG. 2, and supply clock signals to memory cells such as the flip-flop 5 in a stepwise manner.

このような構成によれば、データ信号端子2より入力さ
れたデータ信号は、バッファ3を介してトランスペアレ
ントラッチ4に入力される。トランスペアレントラッチ
4は、バッファ8からのクロック信号の立上りのタイミ
ングで入力したデー信号を記憶し、クロックがハイレベ
ルの期間そのデータ信号を出力する。フリップ70ツブ
5は、トランスペアレントラッチ4の出力を、クロック
信号の立上りのタイミングで記憶する。
According to this configuration, the data signal input from the data signal terminal 2 is input to the transparent latch 4 via the buffer 3. The transparent latch 4 stores the data signal input at the rising edge of the clock signal from the buffer 8, and outputs the data signal while the clock is at a high level. The flip 70 tube 5 stores the output of the transparent latch 4 at the timing of the rising edge of the clock signal.

今、クロック信号とデータ信号の関係が第10図に示す
ようなタイミングで各端子2.7に供給された場合のト
ランスペアレントラッチ4とフリップフロップ5の動作
を説明する。
Now, the operation of the transparent latch 4 and the flip-flop 5 will be described when the relationship between the clock signal and the data signal is supplied to each terminal 2.7 at the timing shown in FIG.

第3図に第1図の構成における各素子の遅延量(単位n
5ec )を仮想配線長を用いて示す。この図で、トラ
ンスペアレントラッチ4の出力期間遅延量は、同ラッチ
4がデータ信号を出力している期間の終了時期の遅れで
あり、クロック信号の81遅延時間に関係している。
Figure 3 shows the delay amount (unit: n) of each element in the configuration of Figure 1.
5ec) is shown using virtual wiring length. In this figure, the output period delay amount of the transparent latch 4 is the delay in the end of the period during which the transparent latch 4 outputs the data signal, and is related to the 81 delay time of the clock signal.

各素子の遅延量が第3図であるとき、データ信号がトラ
ンスペアレントラッチ4及びフリップフロップ5に記憶
されるタイミングは、第4図及び第5図のようになる。
When the delay amount of each element is as shown in FIG. 3, the timing at which the data signal is stored in the transparent latch 4 and flip-flop 5 is as shown in FIGS. 4 and 5.

第4図はばらつき幅kが0.4の場合であり、(a) 
、 (b)は各端子3.2におけるクロック信号及びデ
ータ信号を示す。(C)はトランスペアレントラッチ4
に入力するクロック信号を示し、(d)は同ラッチ4へ
入力するデータ信号を、(e)はフリップ70ツブ(F
F)5へ入力するクロック信号を、(f)はフリップフ
ロップ(FF)5へ入力するデータ信号をそれぞれ示す
。また、第5図はkが2.23の場合であり、各信号(
a)〜(f)は第4図と同じである。
Figure 4 shows the case where the variation width k is 0.4, and (a)
, (b) shows the clock and data signals at each terminal 3.2. (C) is transparent latch 4
(d) shows the data signal input to the latch 4, and (e) shows the clock signal input to the latch 4.
(f) shows a clock signal input to the flip-flop (FF) 5, and (f) shows a data signal input to the flip-flop (FF) 5, respectively. In addition, Fig. 5 shows the case where k is 2.23, and each signal (
a) to (f) are the same as in FIG.

例えばkが0.4の場合、バッファ3の遅延量より、ト
ランスペアレントラッチ4へのデータ入力(第4図d)
は、最大0.92+0.64の時間、データ確定期間が
短くなる。一方、クロック信号(第4図C〉は、バッフ
ァ8によって0.78遅延される。このようなデータ確
定期間とクロック信号とのタイミングは、セットアツプ
タイムの余裕が5 、9 Q n5ec、ホールドタイ
ムの余裕が6.18nSeCであり、仮想配線長と実配
線長との差による遅延時間誤差2 (LH/HL) n
5ecと比較しても、データ信号は、トランスペアレン
トラッチ4に確実にラッチされる。
For example, when k is 0.4, the data input to the transparent latch 4 is determined by the delay amount of the buffer 3 (Fig. 4 d).
In this case, the data determination period is shortened by a maximum of 0.92+0.64. On the other hand, the clock signal (FIG. 4C) is delayed by 0.78 by the buffer 8. The timing between the data confirmation period and the clock signal is such that the setup time margin is 5,9 Q n5ec, the hold time is The margin is 6.18 nSeC, and the delay time error 2 (LH/HL) n due to the difference between the virtual wire length and the actual wire length
Even when compared with 5ec, the data signal is reliably latched in the transparent latch 4.

しかして、トランスペアレントラッチ4は、クロック信
号がロウレベルのときは入力をスルーする。従って、フ
リップフロップ5は、0.92+0.66だけ遅れたデ
ータ信号を入力することができ、トランスペアレントラ
ッチ4がデータを記憶しそれを出力する以前にデータ信
号を記憶可能になっている。さて、フリップフロップ5
は、トランスペアレントラッチ4の出力(第4図f)を
、インバータ素子10〜13によって遅延されたクロッ
ク信号(第4図e)にて記憶する。この場合のクロック
信号の遅延時間は、0.78+1.82となる。これら
の値よりフリップフロップ5のセットアツプタイムの余
裕を求めると7.46となる。
Therefore, the transparent latch 4 passes the input when the clock signal is at a low level. Therefore, the flip-flop 5 can input a data signal delayed by 0.92+0.66, and can store the data signal before the transparent latch 4 stores and outputs the data. Now, flip flop 5
stores the output of the transparent latch 4 (FIG. 4f) as a clock signal delayed by the inverter elements 10 to 13 (FIG. 4e). The delay time of the clock signal in this case is 0.78+1.82. From these values, the margin for the setup time of the flip-flop 5 is determined to be 7.46.

また、ホールドタイムの余裕は、トランスペアレントラ
ッチ4がデータ信号を出力する期間がクロック信号のハ
イレベル期間であるので、同ハイレベル期間、そのデユ
ーティ−のばらつき10.5、トランスペアレントラッ
チ4の出力期間遅延量0゜94及びに−0,4のときの
最少ホールドタイムとから計算により求めて、22.1
6となる。
In addition, since the period during which the transparent latch 4 outputs the data signal is the high level period of the clock signal, the hold time margin is the same high level period, the duty variation is 10.5, and the output period of the transparent latch 4 is delayed. Calculated from the minimum hold time when the amount is 0°94 and -0.4, 22.1
It becomes 6.

kが2.23の場合も、トランスペアレントラッチ4へ
のクロック入力(第5図C)の遅延時間4.37、デー
タ人力(第5図d)の遅延時間5゜11.3.57より
、トランスペアレントラッチ4のセットアツプタイム余
裕は0.91になり、ホールドタイムの余裕は2.41
になる。また、フリップフロップ5へのクロック入力(
第5図e)の遅延時間は4.37+10.17となり、
データ人力(第5図f)の遅延時間は3.66となる。
Even when k is 2.23, the delay time of the clock input to the transparent latch 4 (Fig. 5 C) is 4.37, and the delay time of the data input (Fig. 5 d) is 5°11.3.57. The setup time margin of latch 4 is 0.91, and the hold time margin is 2.41.
become. Also, the clock input to flip-flop 5 (
The delay time in Figure 5e) is 4.37+10.17,
The delay time of data manual input (FIG. 5f) is 3.66.

これらの値よりフリップフロップ5のセットアツプタイ
ムの余裕は、13.87になる。また、ホールドタイム
の余裕は、デユーティ−ばらつき10.5を考慮したク
ロック信号のハイレベル期間、トランスペアレントラッ
チ4の出力期間遅延量5゜22及びに=2.23のとき
の最小ホールドタイムより、11.17となる。
From these values, the setup time margin for flip-flop 5 is 13.87. In addition, the hold time margin is 11 from the minimum hold time when the high level period of the clock signal takes into account the duty variation of 10.5, the delay amount of the output period of the transparent latch 4 is 5°22, and 2.23. It becomes .17.

第6図に上記したセットアツプタイム及びホールドタイ
ムの余裕をまとめて示す。kが2.23のときのトラン
スペアレントラッチ4のセットアツプタイム及びホール
ドタイムの余裕が0.91゜2.41であり、仮想配線
長と実配線長との違いによる遅延時間誤差に対して少な
い。しかし、トランスペアレントラッチ4のクロック入
力及びデータ入力の遅延時間は、配線14.15のみに
よって決まるため、上記遅延時間誤差は第9図の回路に
比べ少なくなる。
FIG. 6 shows the above-mentioned set-up time and hold time margins together. When k is 2.23, the margin of set-up time and hold time of the transparent latch 4 is 0.91°2.41, which is small compared to the delay time error caused by the difference between the virtual wire length and the actual wire length. However, since the delay time of the clock input and data input of the transparent latch 4 is determined only by the wiring lines 14 and 15, the delay time error is smaller than in the circuit of FIG. 9.

以上により、クロック分配用のインバータ素子10〜1
3間を接続する配線長がIC内部レイアウトによって仮
想配線長と変わり、遅延時間に誤差を生じても、フリッ
プフロップ5のラッチミスは生じないことがわかる。
As described above, inverter elements 10 to 1 for clock distribution
It can be seen that a latch error of the flip-flop 5 does not occur even if the length of the wiring connecting between the two is different from the virtual wiring length depending on the IC internal layout and an error occurs in the delay time.

また、回路規模としては、トランスペアレントラッチ4
のグリッド数は5であり、遅延素子18のグリッド数に
比べ略半分で済む。
In addition, as for the circuit scale, transparent latch 4
The number of grids is five, which is approximately half the number of grids of the delay element 18.

次に他の実施例を説明する。Next, another embodiment will be described.

第7図はこの発明に係るインターフェース回路の他の実
施例を示す。尚、第1図の実施例と共通する要素には同
一の符号を付す。
FIG. 7 shows another embodiment of the interface circuit according to the invention. Incidentally, elements common to those in the embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第7図において、データ信号はNビットで構成され、デ
ータ信号端子2N〜21より導入されるデータ信号をそ
れぞれフリップフロップ5N〜51に記憶するようにな
っている。これに対応してバッファ8からトランスペア
レントラッチ4N〜41をυlll1するクロック信号
は、ドライブ用バッファ17を介して各トランスペアレ
ントラッチ4N〜41に入力される。データバッファ3
N〜31とトランスペアレントラッチ4N〜41間に接
続されたバッファ16N〜161は、上記バッファ17
によって遅延されるクロック信号の遅延時間に、データ
信号を合せるための遅延素子である。
In FIG. 7, the data signal is composed of N bits, and data signals introduced from data signal terminals 2N-21 are stored in flip-flops 5N-51, respectively. Correspondingly, a clock signal for driving the transparent latches 4N to 41 from the buffer 8 is inputted to each of the transparent latches 4N to 41 via the drive buffer 17. data buffer 3
The buffers 16N-161 connected between the transparent latches 4N-41 and the buffers 17
This is a delay element for matching the data signal to the delay time of the clock signal delayed by the clock signal.

このような構成のインターフェース回路は、駆動能力の
大きいバッファ17にてトランスペアレントラッチ4N
〜41にクロック信号を与えることで、データ信号のビ
ット数が増えてもバッファ8の出力波形に与える影響を
小さくしている。また、トランスペアレントラッチ4N
〜41には、フリップフロップ5N〜51を制御づるク
ロック信号より位相的に早いクロック信号が入力され、
第1図の回路と同様に、仮想配線長と実配線長の違いに
よる遅延時間誤差を生じても、フリップフロップ5N〜
51にラッチミス無くデータ信号を記憶することができ
る。また、回路規模も例えば8ビツトデータ入力を想定
しても、バッファ17はグリッド数で7.バッファ16
は3であり、第9図と比べ増大することはない。
The interface circuit with such a configuration uses a transparent latch 4N using a buffer 17 with a large driving capacity.
By providing a clock signal to 41, even if the number of bits of the data signal increases, the effect on the output waveform of the buffer 8 is reduced. Also, transparent latch 4N
~41 is input with a clock signal that is earlier in phase than the clock signal that controls the flip-flops 5N~51,
Similar to the circuit shown in Figure 1, even if a delay time error occurs due to the difference between the virtual wiring length and the actual wiring length, the flip-flops 5N~
51, data signals can be stored without latch errors. Furthermore, even if we assume that 8-bit data is input, the buffer 17 will have a grid size of 7. buffer 16
is 3, which does not increase compared to FIG.

第8図はさらに他の実施例を示す。FIG. 8 shows yet another embodiment.

本実施例は、バッファ8からのクロック信号をインバー
タ19を介してトランスペアレントラッチ4N〜41に
供給する。
In this embodiment, the clock signal from the buffer 8 is supplied to the transparent latches 4N to 41 via the inverter 19.

このように構成しても、入力データが多ビットの場合に
、バッファ8の出力波形が影響されることはない。また
、インバータ索子19は、ノンインバータタイプのバッ
ファより遅延時間が短いため、データバッファ3N〜3
1とトランスペアレントラッチ4N〜41の間に遅延用
バッファを入れる必要がない。
Even with this configuration, the output waveform of the buffer 8 is not affected when the input data is multi-bit. In addition, since the inverter cable 19 has a shorter delay time than a non-inverter type buffer, the data buffers 3N to 3
There is no need to insert a delay buffer between 1 and the transparent latches 4N to 41.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、スタンダードセ
ル、ゲートアレイ等の基本セルをレイアウトによって構
成するICにおいて、仮想配線長と実配線長との違いに
よる遅延時間誤差を抑え、正確な入力データを記憶する
ことができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in an IC in which basic cells such as standard cells and gate arrays are configured by layout, delay time errors due to the difference between virtual wiring length and actual wiring length can be suppressed, Accurate input data can be memorized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に係る集積回路のインターフェイス回
路の一実施例を示づ構成図、第2図は上記実施例を詳述
づる回路図、第3図は各素子の遅延量を説明するための
説明図、第4図及び第5図(よ上記実施例の動作を示づ
タイムチ1?−ト、第6図は上記実施例によって改善さ
れるセットアツプタイム及びホールドタイムの余裕を示
す説明図、第7図はこの発明の他の実施例を示す構成図
、第8図はさらに他の実施例を示ず構成図、第9図は従
来のインターフェース回路を示す構成図、第10図は上
記従来回路に入力するりロックとデータとのタイミング
を示すタイムチャート、第11図は同従来回路の動作を
示すタイムチャート、第12図は従来回路における各素
子の遅延量を示す説明図である。 1・・・デジタル集積回路、2・・・データ信号端子、
3・・・データバッファ、4・・・トランスペアレント
ラッチ、5・・・フリップ70ツブ、6・・・クロック
信号発生器、7・・・クロック信号端子、8,9・・・
りOツク用バッファ、10〜13.19・・・インバー
タ素子。 第1図 第2図
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of an interface circuit of an integrated circuit according to the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram detailing the above embodiment, and Fig. 3 is a diagram for explaining the amount of delay of each element. FIGS. 4 and 5 are time charts showing the operation of the above embodiment, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing margins of set-up time and hold time improved by the above embodiment. , FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment, FIG. 9 is a block diagram showing a conventional interface circuit, and FIG. 10 is a block diagram showing the above-mentioned interface circuit. FIG. 11 is a time chart showing the timing of input lock and data to the conventional circuit, FIG. 11 is a time chart showing the operation of the conventional circuit, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing the amount of delay of each element in the conventional circuit. 1... Digital integrated circuit, 2... Data signal terminal,
3... Data buffer, 4... Transparent latch, 5... Flip 70 tube, 6... Clock signal generator, 7... Clock signal terminal, 8, 9...
10 to 13.19... Inverter element. Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 クロック信号端子に導入されるクロック信号をドライブ
するバッファと、 データ信号端子に導入されるデータ信号をドライブする
バッファと、 上記クロック信号を階層的に分配するタイミング信号分
配手段と、 上記分配手段にて分配された第1のタイミングのクロッ
ク信号によつて上記データ信号を記憶しデジタル処理す
るための第1の記憶セル群と、上記データバッファと上
記第1の記憶セル群の間にそれぞれ接続し、上記第1の
タイミングより位相的に早い第2のタイミングのクロッ
ク信号によって上記データバッファからのデータ信号を
1時期ホールドしそのデータを上記第1の記憶セル群に
受渡す第2の記憶セル群とを具備することを特徴とする
集積回路のインターフェイス回路。
[Claims] A buffer for driving a clock signal introduced into a clock signal terminal, a buffer for driving a data signal introduced into a data signal terminal, and a timing signal distribution means for hierarchically distributing the clock signal. , a first storage cell group for storing and digitally processing the data signal according to the clock signal of the first timing distributed by the distribution means, the data buffer and the first storage cell group; a clock signal having a second timing that is earlier in phase than the first timing to hold the data signal from the data buffer for one period and transfer the data to the first memory cell group; 1. An interface circuit for an integrated circuit, comprising: two memory cell groups.
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US8907711B2 (en) 2011-02-09 2014-12-09 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Integrated circuit having latch circuits and using delay circuits to fetch data bits in synchronization with clock signals

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