JPH06291635A - 半導体集積回路の出力遅延方法 - Google Patents

半導体集積回路の出力遅延方法

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JPH06291635A
JPH06291635A JP5077831A JP7783193A JPH06291635A JP H06291635 A JPH06291635 A JP H06291635A JP 5077831 A JP5077831 A JP 5077831A JP 7783193 A JP7783193 A JP 7783193A JP H06291635 A JPH06291635 A JP H06291635A
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JP
Japan
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output
circuit
delay
output circuit
circuits
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Application number
JP5077831A
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English (en)
Inventor
Yasuto Sakaime
康人 境目
Koji Oka
浩二 岡
Hiroyuki Konishi
博之 小西
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各出力回路間で出力のタイミングに十分な遅
延量が与えられない場合でも、VDD,VSSに流れ込
む電流のピーク値を下げ、VDDやVSSレベルの変動
による半導体集積回路内外部へのノイズを低減する。 【構成】 電源VDDまたは接地部VSSに流れ込む電
流のピーク値をより小さくするように各出力回路ごとに
遅延手段を設けるか、または、複数の出力回路からなる
出力回路群ごとに遅延手段を設けるかのいずれかを選択
する場合において、出力回路BF0〜BF8全体に許容さ
れる遅延時間が短く、複数の出力回路からの電流波形の
重なりが大きい場合には、複数の出力回路からなる出力
回路群ごとに遅延手段DY1、DY2を設けることによ
り、出力回路群に分けて出力時間差を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は出力回路を複数有する半
導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、同一の出力回路を複数有する半導
体集積回路において、複数の出力回路からの出力は同一
の制御信号線によって制御されて、全て同時に出力され
ていた。
【0003】図8は出力回路を九つ有する場合の従来の
半導体集積回路の構成の一部分を示す。同図中、BF0
〜BF8は出力回路を示し、O0〜O8は出力回路への入
力信号、P0〜P8は出力回路の出力端子、また、CLは
入力信号O0〜O8をラッチする制御信号をそれぞれ示
す。
【0004】従来の構成では全ての出力回路BF0〜B
8の入力信号O0〜O8を同一制御信号CLにより制御
しているため、出力回路BF0〜BF8の全てのPチャネ
ルトランジスタ、またはNチャネルトランジスタを同時
に駆動することになる。したがって、出力回路BF0
BF8のPチャンネルトランジスタ、Nチャンネルトラ
ンジスタに流れる電流が同時に発生し、発生した電流の
総和が出力回路BF0〜BF8で共有している電源電圧
(以後VDDという)、接地(以後VSSという)に全
て同時に流れ込む。特に、駆動能力の大きなトランジス
タを有する出力回路の場合は、入力信号O0〜O8が同時
にハイレベル(以後“H”という)からローレベル(以
後“L”という)に変化したときには大きな電流がVS
Sに流れ込み、または、“L”から“H”に変化したと
き、大きな電流がVDDに流れ込むので、このような場
合には、VDDやVSSのレベルが一時的に低下、上昇
するという問題がある。
【0005】“L”から“H”に変化して大きな電流が
VDDに流れ込んだときの様子を図9に示す。図中のO
0〜O8は入力信号、CLは制御信号、P0〜P8は出力回
路から出力される信号、I0〜I8は一つの出力回路のP
チャンネルトランジスタ(あるいはNチャンネルトラン
ジスタ)に流れる電流、(a)は各出力回路のI0〜I8
を流れる電流の総和、(b)はVDDレベルの変動を表
す。同図(a)に示すように電流ピークが大きくなる
と、同図(b)のように本来一定でなければならないV
DDのレベルが変動する。
【0006】この問題を解決するために、出力回路それ
ぞれに遅延回路を設け、出力タイミングをずらして制御
を行うという方法が提案されている(特開平3−143
015号公報参照)。
【0007】図10は、この出力回路一つずつに遅延回
路を設けた場合の構成を示す。図中のBF0〜BF8、O
0〜O8、P0〜P8は前述の回路例と同様である。CL 0
〜CL8は入力信号O0〜O8をラッチする制御信号、D
Yは制御信号CL0を遅延させてCL1〜CL8を生成す
る遅延回路であり、各出力回路ごとに設けられて全部で
八つある。
【0008】同図において、出力回路BF0の制御信号
CL0は遅延回路DYを介して、出力回路BF1の制御信
号CL1となっている。以下同様にして、それぞれの遅
延回路を介してそれぞれ一定の遅延差を持ったCL2
CL8が、各出力回路BF2〜BF8へ、出力回路の制御
信号として入力される。
【0009】また、O0〜O8の入力信号は、制御信号C
0〜CL8が論理値1から論理値0に移ると、出力回路
にラッチされ、出力回路の出力端子P0〜P8に出力され
る。その際、制御信号CL0〜CL8はそれぞれ一定の遅
延差を持っているため、O0〜O8がそれぞれラッチされ
るタイミングに時間差が与えられる。したがって、P0
からP8の出力のタイミングに、それぞれ時間差を与え
て出力することができる。
【0010】この構成では、入力信号O0〜O8を出力回
路に取り込むタイミングに時間差が与えられ、出力回路
BF0〜BF8のPチャンネルトランジスタ、Nチャンネ
ルトランジスタを各出力回路間で時間差を持たせて駆動
させることができるので、出力回路BF0〜BF8のPチ
ャンネルトランジスタ,Nチャンネルトランジスタに流
れる電流の同時発生(重なり)を減少させることがで
き、入力信号O0〜O8が同時に“H”から“L”に、ま
たは、“L”から“H”に変化したときでも、VDD,
VSSに流れ込む電流のピーク値を少なくし、VDD,
VSSの変動を抑えている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各出力回路ごとに遅延回路を設けておいても、VDDや
VSSに流れ込む電流ピーク値を充分に抑えることがで
きない場合もある。特に半導体集積回路全体として遅延
できる時間の最大値が限られており、VDDやVSSに
流れ込む複数の電流の波形が密になって波形同士の重な
りが大きくなる場合には、従来のように各回路ごとに遅
延回路を設けて均等に遅延することが最善の方法とは言
えなくなる。すなわち、従来の方法であっても総電流の
ピーク値を充分に下げることができない。
【0012】なお、全体の遅延時間を十分にとれば、波
形同士の重なりを小さくできるので、従来の各出力回路
ごとに遅延回路を設ける方法であっても電流ピークを抑
えることができるが、現実には全体の遅延差が大きくな
りすぎると半導体集積回路のシステム上支障を来すこと
になるので、全体の遅延時間の最大値は限られている。
【0013】本発明はこのような問題に着目し、回路全
体の遅延時間に制限があり各出力回路間で出力のタイミ
ングに十分な遅延量が与えられない場合でも、VDDや
VSSレベルの変動による半導体集積回路内部へのノイ
ズを減少させる出力遅延方法を提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、半導体集積回路の電源または接地部に流れ
込む電流のピーク値をより小さくするように各出力回路
ごとに遅延手段を設けるか複数の出力回路からなる出力
回路群ごとに遅延手段を設けるかのいずれかを選択する
場合において、半導体集積回路を構成する複数の出力回
路全体に許容される遅延時間が短く、複数の出力回路か
らの出力波形の重なりが大きい場合には、複数の出力回
路からなる出力回路群ごとに遅延手段を設けることによ
り出力回路群に分けて出力時間差を与えるものである。
【0015】
【作用】本発明は上記の方法により、半導体集積回路に
与えられた条件に応じて、出力電流のピーク値をより小
さくすることができ、VDD,VSSに流れ込む電流の
ピーク値を抑えることができる。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
【0017】本発明では半導体集積回路を構成する複数
の出力回路に遅延回路を設定する場合において、半導体
集積回路全体に許容される遅延時間の最大値や出力波形
の幅等に応じて、遅延回路を各出力回路ごとに設けるか
群単位ごとに設けるかを選択し、特に、回路全体に許容
される遅延時間が短く各出力ごとに遅延しても波形同士
の重なりが大きい場合には、複数の出力回路をいくつか
の群に分け、この群ごとに遅延回路を設けて群単位で出
力遅延を行う。
【0018】この群単位で出力遅延を行うことについて
の効果を図1を用いて説明する。図1(a)は、一つの
出力回路からの出力波形を示す。説明を簡単にするた
め、この出力波形は二等辺三角形とし、また高さをh,
幅(底辺の長さ)をwとする。図1(b)は、出力回路
を群単位に分けて遅延した場合の出力結果を示す。ここ
で回路全体に許容される最大遅延時間をtとし、出力数
はイ〜ヘの六つとする。また、同図の場合には群が二つ
で、波形イ〜ハで一つの群を作っており、波形ニ〜ヘで
一つの群を作っているとし、これらの互いの群の重なり
を幅wで表すと(2/3)wになるとする。すなわち、
波形の2/3が重なり合っている。
【0019】このような六つの波形を合成すると図1
(b’)のようになる。すなわち、点Aおよび点Cは
3.5hの高さになり、点Bは4hの高さになるので、
総電流のピークは点Bになる。
【0020】一方、図1(c)は、イ〜ヘの各出力を均
等に遅延した場合の波形を示す。この場合においても、
回路全体として遅延可能な最大値は同じくtであるの
で、tの範囲内で各出力を均等に遅延する必要がある。
図1(b)の場合と比べると、波形イ、ヘの位置は同じ
であるが、波形ロ〜ホについては、各波形のピークが中
心に寄っている。すなわち、これらの波形を合成すると
図1(c’)のようになり図1(b’)の場合よりも中
心(点B)が高くなることになる。図1(c’)に合成
結果を示すが、波形のピークが図1(b’)の場合より
も高くなっていることがわかる。
【0021】すなわち、従来のように各出力回路を均等
に遅延することは、必ずしも電流ピークを小さくするこ
とにはならず、特に各出力波形の数が多く波形同士の重
なりが大きくなった場合には、群単位で出力遅延を行っ
た方が電流ピークを小さくすることができる。
【0022】図2は複数の出力回路を群単位に分けて遅
延回路を設けた場合のブロック図である。図中のBF0
〜BF8は九つの出力回路であり、BF0〜BF4の五つ
の回路で一つの群を作り、回路BF5,BF6の二つで、
またBF7,BF8の二つでそれぞれ群を作っている。O
0〜O8は出力回路BF0〜BF8への入力信号、P0〜P8
は出力回路BF0〜BF8の出力端子、CL0〜CL2は入
力信号O0〜O8をラッチする制御信号である。また、D
1,DY2は制御信号CL0,CL1を遅延させる遅延回
路であり、回路全体に許容される最大遅延時間の4.5
×10-9秒のうち、DY1で2.7×10-9秒、DY2
1.8×10-9秒遅延している。制御信号CL0はそのま
ま出力回路BF0〜BF4の制御信号となり、また遅延回
路DY1を介して出力回路BF5,BF6の制御信号CL1
となる。さらにCL1は遅延回路DY 2を介して出力回路
BF7,BF8の制御信号CL2となる。
【0023】図3は出力回路BF0〜BF8のいずれか一
つのブロック内の回路構成を示す。出力回路BFは、D
フリップフロップ回路1とPチャネルMOSトランジス
タ2、NチャネルMOSトランジスタ3で構成されてい
る。したがって出力回路BF 0〜BF8のそれぞれは、P
チャンネルトランジスタとNチャンネルトランジスタを
有しており、またVDD、VSSを共有している。
【0024】以上の構成についてその動作を説明する。
制御信号CL0が論理値1から論理値0に移ると、まず
入力信号O0〜O4が出力回路BF0〜BF4に取り込ま
れ、P 0〜P4の出力端子に出力される。次に、遅延回路
DY1により制御信号CL0が遅延した信号CL1が論理
値1から0に移り、入力信号O5,O6が出力回路B
5,BF6に取り込まれ、出力端子P5,P6に出力され
る。同様に、遅延回路DY2により制御信号CL1が遅延
した信号CL2が論理値1から0に移り、入力信号O7
8が出力端子P7,P8に出力される。
【0025】図4は入力信号O0〜O8が“L”から
“H”に変化したときのVDDレベルの変化の様子を示
す。CL0〜CL8は出力回路に入力される制御信号、P
0〜P8は出力回路から出力される信号、I0〜I8は一つ
の出力回路のPチャンネルトランジスタ、Nチャンネル
トランジスタに流れる電流、(a)は各出力回路のI0
〜I8を流れる電流の総和、(b)はVDDレベルの変
動を表す。図9(a)のVDDに流れ込む電流の波形と
比べると、ピーク値が減少していることがわかる。
【0026】このように、O0〜O8が出力されるタイミ
ングを、O0〜O4,O5〜O6,O7〜O8の3グループに
分けることにより、各出力回路内のPチャンネルトラン
ジスタ,Nチャンネルトランジスタに流れる電流が3グ
ループに分かれて同時発生する。したがって、各出力回
路で共有するVDD,VSSに流れ込む電流のピークは
三つに分散されるので、全体のピーク値は小さくなり、
VDD,VSSレベルの変動を抑えることができる。
【0027】特に、出力を制御する各制御信号に、遅延
差を十分に与えられず、波形同士の重なりが大きくなる
場合に有効であり、従来例の回路のように各出力を一つ
ずつ遅延させて出力させる場合より、電流のピークを下
げることができる。したがって、VDDやVSSに流れ
込む電流のピーク値を下げることが可能となり、VD
D,VSSレベルの変動によるノイズを低減することが
できる。
【0028】図5〜図7は実際にシミュレーションを行
った結果を示す。条件は、出力回路数が九つ、全体の遅
延時間が4.5×10-9秒、一つの出力回路からの出力
波形の幅が15×10-9秒としている。また、群の分け
方は五つ、二つ、二つであり、2.7×10-9秒と、1.
8×10-9秒の遅延回路を一つずつ設けている。図5は
群単位で分けた場合のシミュレーション結果、図6は遅
延回路を設けない構成のシミュレーション結果、また、
図6は各出力回路ごとに遅延回路を設けた構成のシミュ
レーション結果をそれぞれ示す。これらのシミュレーシ
ョンの結果、図7の回路例では図5の回路例の電流のピ
ーク値より14%小さくなり、図4の本発明の回路例で
は図5の回路例よりも電流ピークが34%小さくなっ
た。
【0029】なお、以上の実施例では出力回路を群単位
に分けて遅延回路を設けた方がよい場合のみを示した
が、全体の遅延時間を充分に取ることができ、波形同士
の重ねあわせが少ない場合等には、出力回路ごとに遅延
回路を設けた方が総電流ピークが小さくなる。
【0030】したがって、全遅延時間、出力波形の幅、
出力波形の数(出力回路の数)の違いに応じて遅延回路
を群単位に設けるか各出力回路ごとに設けるかを選択す
ることによって、出力回路からの総電流ピークを小さく
することができ、VDDやVSSの変動を最小限に抑え
ることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明は複数の出力回路を有する半導体
集積回路の、出力回路の数、出力波形、出力回路全体に
許容される遅延時間に応じて、遅延回路を群単位で設け
るか、各出力回路単位で設けるかを選択するため、VD
D,VSSに流れ込む電流のピーク値を抑えることがで
き、出力時における一時的なVDD,VSSの変動を抑
えて半導体集積回路内外部のノイズを低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】遅延回路を群単位ごとと各出力回路ごとに設け
た場合の比較図
【図2】本発明の一実施例の出力回路群のブロック図
【図3】出力回路のブロック内回路図
【図4】図1の実施例のVDDへの影響を示すタイミン
グ図
【図5】群単位ごとに遅延回路を設けた回路例における
シミュレーション波形図
【図6】遅延回路を設けない回路例におけるシミュレー
ション波形図
【図7】各出力回路ごとに遅延回路を設けた回路例にお
けるシミュレーション波形図
【図8】従来の遅延回路を設けない出力回路のブロック
【図9】図7の回路のVDDへの影響を示すタイミング
【図10】従来の出力回路ごとに遅延回路を設けた場合
のブロック図
【符号の説明】
BF0〜BF8 出力回路 DY,DY1,DY2 遅延回路 O0〜O8 入力信号 P0〜P8 出力端子 CL,CL0〜CL8 制御信号 I0〜I8 電流 1 Dフリップフロップ回路 2 PチャネルMOSトランジスタ 3 NチャネルMOSトランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の出力回路が共有している電源また
    は接地部に流れ込む電流のピーク値をより小さくするよ
    うに各出力回路ごとに遅延手段を設けるか複数の出力回
    路からなる出力回路群ごとに遅延手段を設けるかのいず
    れかを選択する半導体集積回路の出力遅延方法であっ
    て、半導体集積回路を構成する複数の出力回路全体に許
    容される遅延時間が短く前記複数の出力回路からの出力
    波形の重なりが大きい場合には、前記複数の出力回路か
    らなる出力回路群ごとに遅延手段を設けることにより前
    記出力回路群に分けて出力時間差を与えることを特徴と
    する半導体集積回路の出力遅延方法。
JP5077831A 1993-04-05 1993-04-05 半導体集積回路の出力遅延方法 Pending JPH06291635A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100475316B1 (ko) * 1997-09-04 2005-03-10 실리콘 이미지, 인크.(델라웨어주 법인) 피크 주파수들에서의 감소된 전자기 간섭을 위한 다수의동기화된 신호들의 제어 가능 딜레이들
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