JPH04270404A - Synchronizing circuit and synchronizing system - Google Patents
Synchronizing circuit and synchronizing systemInfo
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- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、デジタル回路の信号
の同期化回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal synchronization circuit for digital circuits.
【0002】0002
【従来の技術】図3は従来の同期化回路の一例である。
ここでは、出力を1サイクルのみ取り出す回路を例とす
る。図において1は同期化回路、2はJKフリップフロ
ップ、3a、3b、3cはDフリップフロップ、4はゲ
ート、5はデータ入力端子、6はデータ出力端子、7は
クロックA端子、8はクロックB端子、データ入力端子
5の信号をイ、JKフリップフロップ2のQ出力信号を
ロ、Dフリップフロップ3a、3b、3cの各Q出力信
号を各々ハ、ニ、ホ、データ出力端子6の信号をヘ、ク
ロックA端子7の信号をA、クロックB端子8の信号を
B、JKフリップフロップ2のK入力端子の信号をヌと
定義し、図4に各信号のタイミングチャートを示す。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a conventional synchronization circuit. Here, we will take as an example a circuit that takes out an output for only one cycle. In the figure, 1 is a synchronization circuit, 2 is a JK flip-flop, 3a, 3b, 3c are D flip-flops, 4 is a gate, 5 is a data input terminal, 6 is a data output terminal, 7 is a clock A terminal, 8 is a clock B The signal at the data input terminal 5 is A, the Q output signal of the JK flip-flop 2 is B, the Q output signals of the D flip-flops 3a, 3b, and 3c are C, D, and E, and the signal at the data output terminal 6 is F. The signal at the clock A terminal 7 is defined as A, the signal at the clock B terminal 8 is defined as B, and the signal at the K input terminal of the JK flip-flop 2 is defined as N. A timing chart of each signal is shown in FIG.
【0003】次に動作について説明する。データ入力端
子5から入力される信号イは、クロックAに同期した1
パルスの信号である。データ出力端子6に出力される信
号ヘは、クロックBに同期した1パルスの信号である。
各信号で“H”をHighレベル(2.0V以上)、“
L”をLowレベル(0.8V以下)と定義する。
0.8V〜2.0Vの領域はメタステーブルと呼ばれ不
定の領域である。信号が“L”から“H”または“H”
から“L”へ変化する際アナログ的に数ナリセコンドの
時間を要する。この際にメタステーブルが存在する。J
Kフリップフロップ2の入力信号又及びDフリップフロ
ップ3a入力信号ロがメタステーブル状態の時、クロッ
クA及びBが入ると各出力信号ロ、ハにリンギングが発
生し、安定するまで数10nsの時間を要する。クロッ
クAとクロックBは位相及び周期の異なる信号である。
Dフリップフロップ3aは、この2種類のクロックが近
接して変化する際に出力信号ハにリンギングを発生する
。Dフリップフロップ3bは、このリンギング後の安定
した信号をラッチする為に設けられている。Dフリップ
フロップ3c及び、ゲート4はデータ出力端子6に1パ
ルス出力する為の微分回路である。Next, the operation will be explained. The signal A input from the data input terminal 5 is 1 synchronized with the clock A.
It is a pulse signal. The signal outputted to the data output terminal 6 is a one-pulse signal synchronized with the clock B. “H” for each signal is High level (2.0V or more), “
"L" is defined as a low level (0.8V or less). The region from 0.8V to 2.0V is called metastable and is an undefined region.The signal changes from "L" to "H" or "H".
In analog terms, it takes several seconds to change from to "L". In this case, metastability exists. J
When the input signal of K flip-flop 2 and the input signal B of D flip-flop 3a are in a metastable state, when clocks A and B are input, ringing occurs in each output signal B and C, and it takes several tens of ns to stabilize. It takes. Clock A and clock B are signals with different phases and periods. The D flip-flop 3a generates ringing in the output signal C when these two types of clocks change closely. The D flip-flop 3b is provided to latch the stable signal after ringing. The D flip-flop 3c and the gate 4 are differentiating circuits for outputting one pulse to the data output terminal 6.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】従来の同期化回路では
、以上の様に構成されているので、フリップフロップ4
個を使用しデータ入力端子5からデータ出力端子6にデ
ータが出力されるまでにクロックBで換算して最小2ク
ロック+αの時間を必要としていた。ここでαは図に示
すように信号ロとハの時間差である。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional synchronization circuit is configured as described above, the flip-flop 4
When data is output from the data input terminal 5 to the data output terminal 6, a minimum time of 2 clocks+α is required in terms of clock B. Here, α is the time difference between signals B and C as shown in the figure.
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、論理量の削減ができ、出力時間
の短縮できる同期化回路及び同期化方式を得ると共に、
同期化する非同期信号の同期可能周波数にほぼ制約がな
い同期化回路を得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a synchronization circuit and a synchronization method that can reduce the amount of logic and shorten the output time.
The object of the present invention is to obtain a synchronization circuit that has almost no restrictions on the synchronizable frequency of asynchronous signals to be synchronized.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係る同期化回
路は以下の要素を有するものである。
(a) 2相フロックを供給するクロック手段、(b
) 非同期信号をラッチするラッチ手段、(c)
2相フロックを入力し、ラッチされた非同期信号が安定
した時点でラッチするシフトレジスタ。[Means for Solving the Problems] A synchronization circuit according to the present invention has the following elements. (a) clock means for supplying a two-phase flock, (b
) latching means for latching the asynchronous signal; (c)
A shift register that inputs a two-phase flock and latches it when the latched asynchronous signal becomes stable.
【0007】また、この発明に係る同期化方式は以下の
工程を有するものである。
(a) 同時にオンとならず所定時間ずれてオンする
2相クロックを供給するクロック工程、(b) 2相
クロックの一方のクロックで非同期信号からの信号をラ
ッチする第一のラッチ工程、(c) 2相クロックの
他方のクロックで第一のラッチ工程からの信号をラッチ
する第二のラッチ工程。Further, the synchronization method according to the present invention has the following steps. (a) A clock step that supplies two-phase clocks that do not turn on at the same time but turn on with a predetermined time lag; (b) a first latching step that latches a signal from an asynchronous signal with one of the two-phase clocks; (c) ) A second latching step that latches the signal from the first latching step with the other clock of the two-phase clock.
【0008】[0008]
【作用】この発明における同期化回路はシフトレジスタ
を2ケのDラッチで構成し、ここに2相クロックの各ク
ロックを供給し、クロックの差を利用してリンギングの
ない安定した信号を得ることにより使用論理量を削減す
るとともに、安定した出力を得るまでの時間を1クロッ
ク短縮する。[Operation] The synchronization circuit in this invention consists of a shift register consisting of two D latches, which supplies each clock of the two-phase clock to the synchronization circuit, and obtains a stable signal without ringing by using the difference between the clocks. This reduces the amount of logic used and shortens the time required to obtain stable output by one clock.
【0009】また、この発明における同期化方式は、第
一のラッチ工程と第二のラッチ工程が、クロック工程に
より供給された2相クロックにより動作するため、リン
ギングの発生を2相クロック2つのクロックの間に発生
させるようにすることにより、安定した出力信号をラッ
チする。Furthermore, in the synchronization method according to the present invention, since the first latch process and the second latch process are operated by two-phase clocks supplied by the clock process, ringing can be prevented from occurring by using two two-phase clocks. A stable output signal is latched.
【0010】0010
【実施例】実施例1.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
において、1は同期化回路、10はクロックAのマスタ
ークロック端子、11はクロックBのマスタークロック
端子、12a、12b、12cはSRL(シフトレジス
タ)、13a、13bはDラッチ、4a、4bはゲート
である。その他2、5、6、7、8は従来の同期化回路
と同一もしくは同等の働きをするものである。SRL1
2a、12b、12cは、2個のDラッチ13a、13
bで構成されている。SRL12aは、この発明に係る
同期化回路のラッチ手段の一例である。SRL12bの
Dラッチ13aのクロック入力Tには、クロックBのマ
スタクロック端子11が接続され、Dラッチ13bのク
ロック入力Tには、クロックBのスレーブクロック端子
8が接続されており、これらは2相クロックの一例であ
る。同様に、JKフリップフロップ2のDラッチのクロ
ック入力Tには、それぞれクロックAのマスタクロック
端子10、クロックAのスレーブクロック端子7が接続
されている。Dフリップフロップ3a、3cは、SRL
12b、12cで代用される。JKフリップフロップ2
は、SRL12aとゲート4aで代用される。[Example] Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
, 1 is a synchronization circuit, 10 is a master clock terminal for clock A, 11 is a master clock terminal for clock B, 12a, 12b, 12c are SRLs (shift registers), 13a, 13b are D latches, and 4a, 4b are gates. It is. The other synchronization circuits 2, 5, 6, 7, and 8 function the same as or equivalent to conventional synchronization circuits. SRL1
2a, 12b, 12c are two D latches 13a, 13
It is composed of b. The SRL 12a is an example of the latch means of the synchronization circuit according to the present invention. The master clock terminal 11 of the clock B is connected to the clock input T of the D latch 13a of the SRL 12b, and the slave clock terminal 8 of the clock B is connected to the clock input T of the D latch 13b. This is an example of a clock. Similarly, the clock input T of the D latch of the JK flip-flop 2 is connected to the master clock terminal 10 of the clock A and the slave clock terminal 7 of the clock A, respectively. D flip-flops 3a and 3c are SRL
12b and 12c are substituted. JK flip flop 2
is substituted by the SRL 12a and the gate 4a.
【0011】図2に同期化回路のタイミングチャートを
示す。信号イ、ロ、ハ、ヘ、ヌは従来と同等のものであ
る。信号AMはクロックAのマスタークロックの信号、
信号BMクロックBのマスタクロックの信号、信号AS
はクロックAのスレーブクロックの信号、信号BSはク
ロックBのスレーブクロックの信号、信号ルはDフリッ
プフロップ3a内のDラッチ13aの出力信号である。FIG. 2 shows a timing chart of the synchronization circuit. Signals A, B, H, H, and N are the same as before. Signal AM is the master clock signal of clock A,
Master clock signal of signal BM clock B, signal AS
is a slave clock signal of clock A, signal BS is a slave clock signal of clock B, and signal L is an output signal of D latch 13a in D flip-flop 3a.
【0012】次に動作について説明する。まず、JKフ
リップフロップ2により非同期信号イから信号ロをラッ
チ生成する。次に、Dフリップフロップ3a(あるいは
SRL12b)は、Dラッチ13a、13bで構成され
ており、Dラッチ13aは、この発明の同期化方式の第
一のラッチ工程を実行し、Dラッチ13bは第二のラッ
チ工程を実行する。すなわち、Dラッチ13aの入力信
号ロがメタステーブルの場合、出力信号ルにリンギング
が発生する。しかし、信号ルは、Dラッチ13bが動作
するまでには以上に述べるように2相クロックが作用し
安定するのでDラッチ13bの出力信号ハは安定した出
力となる。Dラッチの動作は、クロックが“H”の間、
入力データと同じものを出力し、“L”の間は“H”か
ら“L”に変化した時の入力データを保持する。この為
SRL12へ供給される2相クロックのクロックBの条
件として、以下の2つの条件が必要となる。
1. クロックBのマスタクロックBMとクロックB
のスレーブクロックBSが同時に“H”にならないこと
。
2. 上記マスタとスレーブのクロックの間隔がDラ
ッチ13aの出力のリンギングが安定する時間以上であ
ること。
この2つの条件があることにより、Dラッチ13bが動
作するまでにリンギングはなくなりDラッチ13aの信
号ルは、安定していることになる。図2においてβは2
相クロックのオンになるまでの時間差を示しβ>リンギ
ング時間となるような2相クロックを供給すればよい。
なお、Dフリップフロップ3c及び、ゲート4bは従来
と同等の微分回路である。Next, the operation will be explained. First, the JK flip-flop 2 latches and generates the signal B from the asynchronous signal A. Next, the D flip-flop 3a (or SRL 12b) is composed of D latches 13a and 13b, and the D latch 13a executes the first latch step of the synchronization method of the present invention, and the D latch 13b executes the first latch step of the synchronization method of the present invention. Execute the second latching process. That is, when the input signal L of the D latch 13a is metastable, ringing occurs in the output signal L. However, the signal L is stabilized by the action of the two-phase clock as described above before the D latch 13b operates, so the output signal H of the D latch 13b becomes a stable output. The D latch operates while the clock is “H”.
It outputs the same data as the input data, and holds the input data when changing from "H" to "L" while it is "L". Therefore, the following two conditions are required as conditions for clock B, which is a two-phase clock, to be supplied to the SRL 12. 1. Master clock BM of clock B and clock B
The slave clock BS of both devices must not become “H” at the same time. 2. The interval between the master and slave clocks is longer than the time required for the ringing of the output of the D latch 13a to become stable. Due to these two conditions, ringing disappears and the signal of the D latch 13a becomes stable by the time the D latch 13b operates. In Figure 2, β is 2
It is sufficient to supply two-phase clocks that indicate the time difference until the phase clocks turn on and satisfy β>ringing time. Note that the D flip-flop 3c and the gate 4b are differentiating circuits equivalent to the conventional ones.
【0013】上記回路ではデータ入力端子5からデータ
出力端子6まで、クロックBのスレーブクロック換算で
1クロック+αとなる。従来に対して1クロック分の節
約となる。In the above circuit, from the data input terminal 5 to the data output terminal 6, the clock B is converted to a slave clock by 1 clock + α. This saves one clock compared to the conventional method.
【0014】またこの発明の同期化回路をLSI等に利
用した場合、SRL1個当りの論理量とDフリップフロ
ップ1個の論理量は同等なのでフリップフロップの段数
が従来の4段から3段に減少したことによる論理量の節
約が見込まれる。Furthermore, when the synchronization circuit of the present invention is used in an LSI or the like, the logical amount per SRL and the logical amount per D flip-flop are equivalent, so the number of flip-flop stages is reduced from the conventional four stages to three stages. It is expected that the amount of logic will be saved by doing this.
【0015】なお、本発明の同期化回路であるが、デー
タ出力端子6に安定した出力を出すためのデータ入力端
子5の周波数制限は、ほぼ無である。強いて言うならば
JKフリップフロップ2内部の1段目のDラッチの動作
限界周波数が、最大周波数となる。逆に最小周波数の制
限はない。In the synchronization circuit of the present invention, there is almost no frequency restriction on the data input terminal 5 in order to output a stable output to the data output terminal 6. In other words, the operating limit frequency of the first stage D latch inside the JK flip-flop 2 is the maximum frequency. Conversely, there is no minimum frequency limit.
【0016】以上のように、上記実施例では2相クロッ
クを用いたSRL(シフトレジスタ)の3段連結により
、異なる位相及び異なる周期の非同期信号を安定した出
力で同期化する同期化回路及び同期化方式、またそのと
きの非同期信号を同期化する可能周波数にほぼ制約がな
いことを特長とする同期化回路を説明した。As described above, in the above embodiment, the synchronization circuit and synchronization circuit synchronizes asynchronous signals of different phases and different periods with stable output by connecting three stages of SRLs (shift registers) using two-phase clocks. A synchronization circuit has been described which is characterized by having almost no restrictions on the synchronization method and the frequency at which asynchronous signals can be synchronized.
【0017】実施例2.
なお、上記実施例では、SRLを使用したが、従来同期
化回路のDフリップフロップ3aにクロックBの反転ク
ロックを入力することで出力までの時間を1クロック短
縮することが可能となる。ただし、論理量の面では従来
の同期化回路と同等で節約できない。Example 2. Although SRL is used in the above embodiment, by inputting an inverted clock of clock B to the D flip-flop 3a of the conventional synchronization circuit, it is possible to shorten the time until output by one clock. However, in terms of logic amount, it is equivalent to the conventional synchronization circuit and cannot be saved.
【0018】実施例3.
また、上記実施例では安定した1パルス分の出力を得る
為の回路であったが安定した出力レベルの保持のみ必要
な場合は、微分化回路3c及び4bを削除することによ
り、実現可能である。すなわち、SRL12Cは削除し
てもよい。Example 3. Furthermore, in the above embodiment, the circuit was designed to obtain a stable output for one pulse, but if it is only necessary to maintain a stable output level, it can be realized by removing the differentiating circuits 3c and 4b. . That is, SRL12C may be deleted.
【0019】実施例4.
また、上記実施例では、SRL12a、12b、12c
を3段連結したのに対し、実施例3.で述べたようにS
RL12a、12bだけでもよいが、SRL12aは、
従来例で示したJKフリップフロップ2でもよい。すな
わち1段目は信号口を発生させる手段があればよく、こ
の意味では非同期信号をラッチする1段目のラッチ手段
があればよいことになるExample 4. Further, in the above embodiment, the SRLs 12a, 12b, 12c
Embodiment 3. was connected in three stages. As mentioned in S.
Only RL12a and 12b may be used, but SRL12a is
The JK flip-flop 2 shown in the conventional example may also be used. In other words, the first stage only needs to have a means to generate a signal port, and in this sense, it is sufficient to have a first stage latch means to latch the asynchronous signal.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば同期化
回路をシフトレジスタにより構成したので、出力までの
1クロック分の時間短縮及びフリップフロップ1個分の
論理量の節約ができる効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the synchronization circuit is constituted by a shift register, it is possible to shorten the time until output by one clock and save the logical amount equivalent to one flip-flop. be.
【図1】この発明の一実施例による同期化回路を示す論
理図。FIG. 1 is a logic diagram showing a synchronization circuit according to one embodiment of the invention.
【図2】図1のタイミングチャート図。FIG. 2 is a timing chart diagram of FIG. 1;
【図3】従来の同期化回路を示す論理図。FIG. 3 is a logic diagram showing a conventional synchronization circuit.
【図4】従来のタイミングチャート図。FIG. 4 is a conventional timing chart.
1 同期化回路 2 JKフリップフロップ 3a、3c Dフリップフロップ 4a、4b ゲート 5 データ入力端子 6 データ出力端子 AS クロックAスレーブクロック BS クロックBスレーブクロック AM クロックAマスタクロック BM クロックBマスタクロック 12a、12b、12c SRL 13a、13b Dラッチ 1 Synchronization circuit 2 JK flip flop 3a, 3c D flip-flop 4a, 4b Gate 5 Data input terminal 6 Data output terminal AS Clock A slave clock BS Clock B slave clock AM Clock A master clock BM Clock B master clock 12a, 12b, 12c SRL 13a, 13b D latch
Claims (2)
2相クロックを供給するクロック手段、(b)
非同期信号をラッチするラッチ手段、(c) ラッチ
手段からの信号及びクロック手段からの2相信号を入力
し、ラッチ手段からの信号が安定した状態で、ラッチ手
段からの信号をラッチして出力するシフトレジスタ。Claim 1: A synchronization circuit (a) having the following elements:
(b) clock means for providing a two-phase clock;
A latch means for latching an asynchronous signal, (c) inputting the signal from the latch means and the two-phase signal from the clock means, and latching and outputting the signal from the latch means when the signal from the latch means is stable. shift register.
所定の期間ずれてオンになり、しかも同時にオンに
ならない2相クロックを供給するクロック工程、(b)
非同期信号をラッチした信号を2相クロックのうち
の一方のクロックでラッチする第一のラッチ工程、(c
) 第一のラッチ工程からの信号を2相クロックのう
ちの他方のクロックでラッチする第二のラッチ工程。Claim 2: A synchronization method (a) comprising the following steps:
(b) a clock step for supplying two-phase clocks that are turned on at predetermined intervals and not turned on at the same time; (b)
A first latching step of latching the asynchronous signal with one of the two-phase clocks, (c
) A second latching process that latches the signal from the first latching process with the other of the two-phase clocks.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016528A JPH04270404A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Synchronizing circuit and synchronizing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016528A JPH04270404A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Synchronizing circuit and synchronizing system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04270404A true JPH04270404A (en) | 1992-09-25 |
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ID=11918771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3016528A Pending JPH04270404A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Synchronizing circuit and synchronizing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04270404A (en) |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3016528A patent/JPH04270404A/en active Pending
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