JPH0846496A - Circuit and method for time delay and data fetch apparatus - Google Patents

Circuit and method for time delay and data fetch apparatus

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JPH0846496A
JPH0846496A JP10032895A JP10032895A JPH0846496A JP H0846496 A JPH0846496 A JP H0846496A JP 10032895 A JP10032895 A JP 10032895A JP 10032895 A JP10032895 A JP 10032895A JP H0846496 A JPH0846496 A JP H0846496A
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JP
Japan
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time delay
capacitor
circuit
terminal
capacitance
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Pending
Application number
JP10032895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
K Sullivan Steven
スティーブン・ケー・サリバン
J Maccarroll Benjamin
ベンジャミン・ジェー・マックキャロル
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Tektronix Inc
Original Assignee
Tektronix Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a high-speed time delay circuit with which time delay can be digitally set. CONSTITUTION: A 1st gate device 10 has input and output terminals and one of capacitors 20A-20d has 1st and 2nd terminals at least. The value of this capacitor can be digitally set and its 1st terminal is connected to the output terminal of 1st gate device. An accumulator 22 is connected to the 2nd terminal of capacitor, supplies one digital constitutive signal to the capacitor at least and sets the capacity characteristics of this capacitor. Thus, the signal supplied to an input terminal 14 is delayed and propagated to an output terminal 16.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、時間遅延回路及びそれ
を用いる方法、特に、遅延時間をデジタル的に設定可能
な高速時間遅延回路、かかる回路の遅延時間を設定する
方法、及びかかる回路を用いたデータ取込み装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time delay circuit and a method of using the same, and more particularly to a high speed time delay circuit in which the delay time can be set digitally, a method of setting the delay time of such a circuit, and The present invention relates to a data acquisition device used.

【0002】時間遅延回路は、電子工学分野において幅
広いアプリケーションがある。特に、デジタル処理用に
アナログ信号をサンプルする高速高精度データ取込み装
置において、時間遅延回路は有用である。これらアプリ
ケーションには、例えば、オシロスコープ及びデジタイ
ザがある。これらのアプリケーションにおいては、所定
数の時間遅延回路を組み合わせて、一連のストロボ信号
を発生する遅延ラインを形成する。なお、各ストロボ信
号は、アナログ信号のサンプリングをトリガする。理想
的には、遅延ラインが、均一な時間間隔で連続的なスト
ロボ信号を発生するので、サンプル値がアナログ信号を
正確に表す。
Time delay circuits have a wide range of applications in the electronics field. In particular, the time delay circuit is useful in a high speed and high precision data acquisition device that samples an analog signal for digital processing. These applications include, for example, oscilloscopes and digitizers. In these applications, a predetermined number of time delay circuits are combined to form a delay line that produces a series of strobe signals. Note that each strobe signal triggers sampling of the analog signal. Ideally, the delay line produces a continuous strobe signal at uniform time intervals so that the sampled values accurately represent the analog signal.

【0003】しかし、実際には、高速動作する従来の遅
延ラインは、一般的には時間遅延回路間の変動により、
均一な時間間隔で連続的なストロボ信号を適切に発生で
きなかった。これら変動には、例えば、タイミング・エ
ラーがあり、サンプル値が不正確になった。
However, in practice, a conventional delay line that operates at high speed is generally caused by a variation between time delay circuits.
We could not properly generate continuous strobe signals at uniform time intervals. These variations include, for example, timing errors, which led to incorrect sample values.

【0004】この問題に対するアプローチの1つは、デ
ジタル信号処理補正アルゴリズムを用いて、サンプル値
を補正することである。補正アルゴリズムは、取込んだ
サンプル値と共に、特定の遅延ラインに対するタイミン
グ情報を用いて、タイミング・エラーが存在しない状態
で取り込んだ値に近づくようにサンプルの値を計算す
る。しかし、補正アルゴリズムには、大きな制限があ
る。これら制限の1つは、このアルゴリズムが、取込み
スループットを減らす点、即ち、単位時間当たりのサン
プル数が減る点である。さらに、このアルゴリズムは、
一般に、総てのタイミング・エラーを正確に補正できな
い。
One approach to this problem is to use digital signal processing correction algorithms to correct the sample values. The correction algorithm uses the timing information for the particular delay line along with the sample value taken to calculate the value of the sample closer to the value taken in the absence of timing error. However, the correction algorithm has significant limitations. One of these limits is that the algorithm reduces the acquisition throughput, ie the number of samples per unit time. Furthermore, this algorithm
In general, not all timing errors can be corrected accurately.

【0005】他のアプローチでは、遅延ラインにおける
時間遅延回路間の遅延の変動を最小にする。従来の時間
遅延回路は、種々の方法の内、図2に示すように、選択
した数の時間遅延回路TDC1〜TDCnを直列接続
し、各時間遅延回路の出力端にてタップT1〜Tnを設
けることによっても構成できる。クロック信号は、第1
時間遅延回路TDC1のクロック入力端子に供給され、
後続の時間遅延回路TDC1〜TDCnの各々を伝搬す
る。遅延されたクロック信号は、各タップにてストロボ
信号として出力される。クロック信号が伝搬すると、各
時間遅延回路の時間遅延に応じた時間間隔でストロボ信
号が発生する。
Another approach minimizes delay variation between time delay circuits in the delay line. In the conventional time delay circuit, among various methods, as shown in FIG. 2, a selected number of time delay circuits TDC1 to TDCn are connected in series, and taps T1 to Tn are provided at the output terminals of each time delay circuit. It can also be configured by The clock signal is the first
It is supplied to the clock input terminal of the time delay circuit TDC1,
It propagates through each of the subsequent time delay circuits TDC1 to TDCn. The delayed clock signal is output as a strobe signal at each tap. When the clock signal propagates, strobe signals are generated at time intervals according to the time delay of each time delay circuit.

【0006】図2の遅延ラインを構成するのに用いた従
来の時間遅延回路を図3に示す。この時間遅延回路は、
直列結合されたインバータI1及びI2と、一端がこれ
らインバータ間に接続され他端が接地されたコンデンサ
C1とを具えている。図4に示すように、クロック信号
をインバータI1の入力端に供給すると、インバータI
2からΔtだけ遅延して出力端子から出力する。この遅
延は、他の要素もあるが主な要素は、コンデンサC1の
容量と、インバータI1の出力インピーダンスと、イン
バータI2のスイッチングしきい値との関数になる。イ
ンバータI1の出力が「高」になると、コンデンサC1
がその容量に応じた速度で充電し、このインバータの出
力が「低」になると、コンデンサC1はその速度で放電
する。コンデンサC1が充電及び放電を行うと、インバ
ータI2のスイッチングしきい値が交差して、インバー
タI2が出力状態をスイッチする。よって、時間遅延回
路は、遅延したクロック信号を出力する。
A conventional time delay circuit used to construct the delay line of FIG. 2 is shown in FIG. This time delay circuit
It comprises serially coupled inverters I1 and I2 and a capacitor C1 having one end connected between these inverters and the other end grounded. As shown in FIG. 4, when the clock signal is supplied to the input terminal of the inverter I1, the inverter I1
It is delayed from 2 by Δt and output from the output terminal. The main factor of this delay is a function of the capacitance of the capacitor C1, the output impedance of the inverter I1, and the switching threshold of the inverter I2, although there are other factors. When the output of the inverter I1 becomes "high", the capacitor C1
Is charged at a rate according to its capacity, and when the output of this inverter becomes "low", the capacitor C1 is discharged at that rate. When the capacitor C1 charges and discharges, the switching threshold of the inverter I2 crosses and the inverter I2 switches the output state. Therefore, the time delay circuit outputs the delayed clock signal.

【0007】図3に示す時間遅延回路の複数個から構成
された遅延ラインのタイミング・エラーを最小にするに
は、遅延ラインを通してのインバータ及びコンデンサを
理想的に一致させることである。しかし、一般に、仮え
可能だとしても、半導体技術を用いて回路を構成する際
に、高速で高精度のアプリケーションに対して一致した
適切な部品は、技術的にも経済的にも困難である。例え
ば、自己整合ポリシリコン・ゲートCMOSである半導
体技術は、ウェハの異なるダイ上の回路間のみでなく、
単一のダイ上の回路間でも、部品パラメータに影響する
変動に直面する。さらに、アプリケーションがより高速
で、より高精度を要求し続けるので、部品を適切に一致
させるには、より困難になっている。
In order to minimize the timing error of the delay line composed of a plurality of the time delay circuits shown in FIG. 3, the inverter and the capacitor through the delay line are ideally matched. However, in general, even if it is possible, it is technically and economically difficult to appropriately select a suitable component for a high-speed and high-precision application when constructing a circuit using semiconductor technology. . For example, the semiconductor technology, which is self-aligned polysilicon gate CMOS, is used not only between circuits on different dies on a wafer,
Even between circuits on a single die, one encounters variations that affect component parameters. Moreover, as applications continue to demand higher speeds and higher precision, it becomes more difficult to properly match the parts.

【0008】均一な間隔で且つ高速に連続的なストロボ
信号を発生する他のアプローチは、遅延ラインの各時間
遅延回路にて、時間遅延を調整可能にすることである。
かかる時間遅延回路の1つを図5に示す。この時間遅延
回路は、図3の回路とほぼ同じであるが、図3の固定コ
ンデンサC1を電圧制御コンデンサに置換してある。こ
の電圧制御コンデンサは、電界効果トランジスタQ1を
用い、そのドレイン及びソースを互いに結合し、そのゲ
ートに可変アナログ電圧入力Vgを供給することで実現
できる。回路遅延を制御するには、トランジスタQ1か
ら所望の容量が得られるようなゲート電圧にVgを選択
的に設定する。すなわち、その容量を所望遅延に対応さ
せる。この時間遅延回路を用いて遅延ラインを構成する
と、各回路の遅延を個別に調整して、連続した遅延回路
のストロボ信号間を均一にできる。電界効果トランジス
タを用いて実現した非線形電圧制御コンデンサによる時
間遅延回路は、共に本願出願人に譲渡された米国特許第
5144525号「高速値発生を含むアナログ取込みシ
ステム」と、米国特許出願第08/824434号(特
開平6−28884号に対応)「高速サンプル及びホー
ルド信号発生器」に開示されている。
Another approach to generate a continuous strobe signal at uniform intervals and at high speed is to make the time delay adjustable in each time delay circuit of the delay line.
One of such time delay circuits is shown in FIG. This time delay circuit is almost the same as the circuit of FIG. 3, but the fixed capacitor C1 of FIG. 3 is replaced with a voltage control capacitor. This voltage controlled capacitor can be realized using a field effect transistor Q1, whose drain and source are coupled together and whose gate is supplied with a variable analog voltage input Vg. In order to control the circuit delay, Vg is selectively set to a gate voltage such that a desired capacitance can be obtained from the transistor Q1. That is, the capacity is made to correspond to the desired delay. If a delay line is constructed using this time delay circuit, the delay of each circuit can be adjusted individually and the strobe signals of successive delay circuits can be made uniform. A time delay circuit using a non-linear voltage control capacitor realized by using field effect transistors is disclosed in US Pat. (Corresponding to Japanese Patent Laid-Open No. 6-28884) "High-speed sample and hold signal generator".

【0009】これら時間遅延回路は、時間遅延が調整可
能であるが、これらには大幅な制限がある。例えば、M
OSトランジスタを用いて実現した電圧調整コンデンサ
は、バイアス電圧の非線形関数である。よって、特に、
求める容量がゲート電圧に非常に敏感な容量範囲内の場
合、時間遅延回路の遅延を調整するのに必要な特定の容
量を得るのが難しい。また、そうでないとしても、調子
は良くない。さらに、遅延ラインの各時間遅延回路は、
その遅延を調整するのに、異なるアナログ電圧を供給す
る必要がある。これら電圧を供給することにより、望ま
しくない結果になる傾向がある。例えば、時間遅延回路
を集積回路で実現する場合、ダイ領域の望ましくない程
の領域を、各時間遅延回路への種々のゲート電圧を供給
する回路に用いなければならない。この回路としては、
例えば、デジタル・アナログ変換器及び関連した金属相
互接続部がある。
These time delay circuits have adjustable time delays, but they have significant limitations. For example, M
The voltage adjustment capacitor realized using the OS transistor is a non-linear function of the bias voltage. So, in particular,
When the required capacitance is within the capacitance range that is very sensitive to the gate voltage, it is difficult to obtain the specific capacitance required to adjust the delay of the time delay circuit. Also, if not, the situation is not good. Furthermore, each time delay circuit of the delay line is
Different analog voltages need to be supplied to adjust the delay. Supplying these voltages tends to have undesirable consequences. For example, if the time delay circuit is implemented in an integrated circuit, an undesired area of the die area must be used for the circuits that provide different gate voltages to each time delay circuit. For this circuit,
For example, digital-to-analog converters and associated metal interconnects.

【0010】各時間遅延回路で時間遅延を調整可能にす
る他の時間遅延回路を図6に示す。この時間遅延回路
は、図3の回路とほぼ同じであるが、図3の固定コンデ
ンサC1の代わりに、電界効果トランジスタQcを用い
た複数のコンデンサで置換している。各トランジスタの
ドレイン及びソースを互いに結合すると共に接地する。
各トランジスタのゲートを複数の線形スイッチSWの1
個に結合し、各スイッチSWは、nチャンネル・トラン
ジスタ及びpチャンネル・トランジスタで構成する。各
スイッチを用いて、関連したトランジスタが与えるコン
デンサを時間遅延回路に選択的に接続したり非接続にす
る。これらスイッチは、トランジスタをインバータに並
列接続する。トランジスタによる全体的な容量、即ち、
この回路の対応遅延は、適当な数のトランジスタを接続
することにより調整される。このようにスイッチする電
界効果トランジスタを用いて実現した複数のコンデンサ
による時間遅延回路は、本願出願人に譲渡されたコガン
らによる米国特許第5051630号「電源電圧及び半
導体処理変動の特性を補償する精密遅延発生器」に開示
されている。
FIG. 6 shows another time delay circuit which makes it possible to adjust the time delay in each time delay circuit. This time delay circuit is almost the same as the circuit of FIG. 3, but instead of the fixed capacitor C1 of FIG. 3, it is replaced with a plurality of capacitors using field effect transistors Qc. The drain and source of each transistor are coupled together and grounded.
The gate of each transistor is set to one of a plurality of linear switches SW.
Each switch SW is composed of an n-channel transistor and a p-channel transistor. Each switch is used to selectively connect or disconnect the capacitor provided by the associated transistor to the time delay circuit. These switches connect the transistor in parallel with the inverter. The overall capacitance of the transistor, ie
The corresponding delay of this circuit is adjusted by connecting the appropriate number of transistors. A time delay circuit using a plurality of capacitors realized by using field-effect transistors that switch in this way is disclosed in U.S. Pat. No. 5,051,630 by Kogan et al. Delay Generator ".

【0011】この時間遅延回路は、時間遅延が調整可能
であるが、高速アプリケーションにおいて大幅な制限が
ある。例えば、スイッチ及びそれに関連して誘導された
抵抗及び浮遊容量が、時間遅延回路の速度を制限する。
よって、この型式の時間遅延回路は、一般的には、高速
アプリケーションには良好に適さない。
This time delay circuit has an adjustable time delay, but has a significant limitation in high speed applications. For example, switches and their associated induced resistances and stray capacitances limit the speed of time delay circuits.
Thus, this type of time delay circuit is generally not well suited for high speed applications.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】よって、改良した時間
遅延回路及びその利用方法が必要である。特に、時間遅
延がデジタル的に設定可能で、かかる回路の遅延を正確
に設定(構成)できる方法が必要である。
Accordingly, there is a need for an improved time delay circuit and method of utilizing the same. In particular, there is a need for a method in which the time delay can be set digitally and the delay of such a circuit can be set (configured) accurately.

【0013】したがって、本発明の目的の1つは、新規
で改良された時間遅延回路及びその使用方法の提供にあ
る。本発明の他の目的は、時間遅延をデジタル的に設定
(構成)可能な高速時間遅延回路の提供にある。本発明
の更に他の目的は、デジタル的に設定可能な高速時間遅
延回路の遅延を精密に調整できる方法の提供にある。本
発明の別の目的は、時間遅延回路に使用して時間遅延を
行うために夫々選択可能な容量のコンデンサをデジタル
的に構成できる回路及び方法の提供にある。本発明の更
に別の目的は、アナログ電圧ではなくデジタル構成信号
を用いて容量を選択し、電界効果トランジスタを用いて
実現した電圧制御コンデンサのアナログ調整に一般的に
関連した困難さを克服した回路及び方法の提供にある。
本発明の他の目的は、1個以上のデジタル的に設定され
るコンデンサの容量を選択し、独立の線形スイッチを用
いない回路及び方法の提供にある。本発明の別の目的
は、半導体寸法がスケール(拡大/縮小)された選択可
能なコンデンサにより、容量をほぼ2進重み付けで選択
できる回路及び方法の提供にある。
Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a new and improved time delay circuit and method of using the same. Another object of the present invention is to provide a high-speed time delay circuit capable of digitally setting (configuring) a time delay. Still another object of the present invention is to provide a method capable of precisely adjusting the delay of a digitally settable high-speed time delay circuit. Another object of the present invention is to provide a circuit and a method capable of digitally constructing capacitors each having a selectable capacitance for use in a time delay circuit to provide a time delay. Yet another object of the present invention is a circuit that uses digital configuration signals rather than analog voltage to select capacitance to overcome the difficulties commonly associated with analog regulation of voltage controlled capacitors implemented using field effect transistors. And the provision of a method.
Another object of the present invention is to provide a circuit and method that selects the capacitance of one or more digitally set capacitors and does not use independent linear switches. Another object of the present invention is to provide a circuit and method in which the capacitance can be approximately binary weighted with selectable capacitors whose semiconductor dimensions are scaled.

【0014】本発明の他の目的は、コンデンサ間の容量
差が所定の非常に小さな増分値であり、非常に小さな遅
延差を設定できる少なくとも2個のコンデンサを与える
回路及び方法の提供にある。本発明の別の目的は、タッ
プ付き遅延ラインを構成且つ設定して、特に、精密デー
タ取込み及び測定機器に使用でき、時間間隔が均一な連
続ストロボ信号を発生できる回路及び方法の提供にあ
る。本発明の更に別の目的は、比較的に多くの集積回路
で実現した際に、全体的なダイ領域が比較的小さく、消
費電力、特に、連続的な電力がが比較的に小さい回路の
提供にある。
It is another object of the present invention to provide a circuit and method that provides at least two capacitors in which the capacitance difference between the capacitors is a predetermined very small increment and a very small delay difference can be set. Another object of the present invention is to provide a circuit and method for constructing and setting a tapped delay line that can be used especially in precision data acquisition and measurement equipment to generate continuous strobe signals with uniform time intervals. Yet another object of the present invention is to provide a circuit which, when implemented on a relatively large number of integrated circuits, has a relatively small overall die area and consumes relatively little power, especially continuous power. It is in.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、後述の(i)
及び(ii)を具えた時間遅延回路を設けることにより
上述の必要性を満足する。すなわち、(i)は、第1及
び第2ゲート装置、好適にはインバータであり、この第
1ゲート装置の出力端は、この第2ゲート装置の入力端
に共通ノードで結合されている。(ii)は、デジタル
的に構成された複数のコンデンサである。各コンデンサ
は、好適には、電界効果トランジスタを用いて構成され
る。1個以上のかかるトランジスタのゲートは複数の構
成ラインの1個に接続されており、その対応ドレイン及
びソースは、互いに結合されると共に、共通ノードに結
合される。代わりに、1個以上のこのトランジスタのゲ
ートを共通ノードに結合する一方、その対応するドレイ
ン及びソースを互いに結合すると共に、複数の構成ライ
ンの1個に結合する。この構成ラインは、デジタル蓄積
装置内に蓄積され、これにより供給される各デジタル構
成信号を伝送する。デジタル構成信号は、各デジタル設
定(構成)されたコンデンサの容量特性を設定する。コ
ンデンサは、共通ノードにて、第1ゲート装置の容量的
な負荷になる。
The present invention will be described in detail in (i) below.
The above need is met by providing a time delay circuit comprising (ii) and (ii). That is, (i) is a first and a second gate device, preferably an inverter, the output end of which is coupled to the input end of this second gate device at a common node. (Ii) is a plurality of digitally configured capacitors. Each capacitor is preferably constructed using field effect transistors. The gates of one or more such transistors are connected to one of a plurality of component lines, the corresponding drains and sources of which are coupled to each other and to a common node. Instead, the gates of one or more of the transistors are coupled to a common node while their corresponding drains and sources are coupled to each other and to one of the plurality of component lines. This configuration line carries each digital configuration signal stored in and provided by the digital storage device. The digital configuration signal sets the capacitance characteristics of each digitally set (configured) capacitor. The capacitor becomes a capacitive load on the first gate device at the common node.

【0016】特にデジタル的に構成したコンデンサの容
量特性は、他のコンデンサと同じがまたほぼ同じであ
る。あるの観点では、コンデンサの半導体寸法はスケー
ルされているので、ほぼ2進の重み付け容量となる。他
の観点では、少なくとも2個のコンデンサの特性は、こ
れら2個の容量差が所定の極めて小さい増分値である。
この場合、遅延差が非常に小さくなる。
Particularly, the capacitance characteristic of a digitally configured capacitor is the same as that of the other capacitors, but is almost the same. In one aspect, the semiconductor dimensions of the capacitor are scaled, resulting in a near binary weighted capacitance. In another aspect, the characteristic of the at least two capacitors is a predetermined very small increment by which the capacitance difference between the two capacitors is predetermined.
In this case, the delay difference becomes very small.

【0017】時間遅延回路の共通ノードに設けられた容
量負荷は、回路の対応する遅延を構成する。より限定的
には、この負荷を構成するには、回路の実際の遅延を特
徴付け、デジタル構成信号を適切に選択して回路の容量
特性を変化させ、この選択した信号を蓄積装置に蓄積
し、選択した信号を構成ラインに及ぶコンデンサに供給
する。構成において適切な精度を得るために、この処理
を繰り返す。コンデンサが2進重み付け容量特性なら
ば、デジタル構成信号は、設定可能な容量の2進エンコ
ードにほぼ対応する。
The capacitive load provided at the common node of the time delay circuit constitutes the corresponding delay of the circuit. More specifically, configuring this load involves characterizing the actual delay of the circuit, selecting the digital configuration signal appropriately to change the capacitive characteristics of the circuit, and storing this selected signal in a storage device. , Supply the selected signal to capacitors across the configuration line. This process is repeated to obtain the appropriate accuracy in the configuration. If the capacitor is a binary weighted capacitive characteristic, the digital configuration signal corresponds approximately to a binary encoding of the settable capacitance.

【0018】[0018]

【実施例】図1は、本発明の時間遅延回路の好適実施例
のブロック図である。本発明の時間遅延回路は、第1ゲ
ート装置10と、第2ゲート装置12と、入力端子14
と、出力端子16と、共通ノード18と、複数のデジタ
ル構成(デジタル的に設定される)コンデンサ20と、
蓄積装置(選択回路)22と、複数の構成ライン24と
を具えている。第1及び第2ゲート装置10及び12
は、好ましくは、CMOSインバータで実現されてお
り、pチャンネル・トランジスタ28及び32の各ソー
スが電圧電源Vddに接続され、nチャンネル・トランジ
スタ30及び34の各ソースが電圧電源Vssに接続され
る。第1及び第2ゲート装置10及び12の各トランジ
スタのゲートを相互結合して、各装置10及び12の入
力端を形成する。第1及び第2ゲート装置10及び12
の各トランジスタのドレインは、相互結合して、装置1
0及び12の夫々の出力端を形成する。第1ゲート装置
10及び第2ゲート装置12は、図示の如くCMOSイ
ンバータとして実現されているが、第1又は第2ゲート
装置10又は12のいずれかは、本発明の要旨から離れ
ても実現できる点に留意されたい。例えば、装置10及
び12の一方又は両方をバッファとして実現してもよ
く、これらバッファは、関心のあるアプリケーションに
は適するものである。
1 is a block diagram of a preferred embodiment of the time delay circuit of the present invention. The time delay circuit of the present invention includes a first gate device 10, a second gate device 12, and an input terminal 14.
An output terminal 16, a common node 18, a plurality of digitally configured (digitally set) capacitors 20,
It comprises a storage device (selection circuit) 22 and a plurality of component lines 24. First and second gate devices 10 and 12
Are preferably implemented in CMOS inverters, with the sources of p-channel transistors 28 and 32 connected to voltage source Vdd and the sources of n-channel transistors 30 and 34 connected to voltage source Vss. The gates of each transistor of the first and second gate devices 10 and 12 are interconnected to form the input of each device 10 and 12. First and second gate devices 10 and 12
The drains of each transistor of the
Form 0 and 12 outputs, respectively. The first gate device 10 and the second gate device 12 are realized as CMOS inverters as shown, but either the first or second gate device 10 or 12 can be realized without departing from the spirit of the present invention. Please note that. For example, one or both of devices 10 and 12 may be implemented as buffers, which buffers are suitable for the application of interest.

【0019】第1ゲート装置10の入力端を入力端子1
4に接続し、その出力端を共通ノード18に接続して、
このノードを介して第2ゲート装置12の入力端にも結
合する。第2ゲート装置12の出力端は、出力端子16
に結合する。よって、入力端子14が受けたクロック又
は他の信号は、第1ゲート装置10に供給され、これを
伝搬してその出力端に現れ、そこから共通ノード18を
介して第2ゲート装置12の入力端に供給される。第2
ゲート装置12の入力端に受けたクロック又は他の信号
は、この装置12を介してその出力端に伝搬し、出力端
子16に現れる。
The input terminal of the first gate device 10 is connected to the input terminal 1
4 and connect its output to the common node 18,
It is also coupled to the input terminal of the second gate device 12 via this node. The output terminal of the second gate device 12 has an output terminal 16
Bind to. Thus, the clock or other signal received by the input terminal 14 is supplied to the first gate device 10, propagates through it and appears at its output, from which the input of the second gate device 12 via the common node 18. Supplied on the edge. Second
A clock or other signal received at the input of gate device 12 propagates through this device 12 to its output and appears at output terminal 16.

【0020】デジタル的に構成されたコンデンサ20
は、第1及び第2端子21A及び21Bを具え、これら
端子により、複数のコンデンサ20が共通ノード18及
び構成ライン24に接続されている。好適には、コンデ
ンサ20の各々は、nチャンネル電界効果トランジスタ
20A、20B、20C及び20Dを用いて実現する。
図7に示す第1実施例の場合、各コンデンサ20の第1
端子21Aは、トランジスタ20A〜20Dの各ゲート
で構成され、第2端子21Bは、トランジスタ20A〜
20Dの夫々の相互接続されたソース及びドレインで構
成される。図8の第2実施例の場合、各コンデンサ20
の第1端子21Aは、トランジスタ20A〜20Dの各
々の相互接続されたソース及びドレインで構成され、第
2端子21Bは、トランジスタ20A〜20Dの各々の
ゲートで構成される。この第2実施例の利点の1つは、
トランジスタ20A〜20Dの夫々のソース及びドレイ
ンが共用されるので、ダイ領域を小さくできる。nチャ
ンネル電界効果トランジスタを用いてコンデンサ20を
図示の如く実現したが、本発明の要旨から逸脱すること
なく、pチャンネル電界効果トランジスタ又は他のデジ
タル的に構成された素子を用いてコンデンサ20を実現
してもよい。さらに、4個のコンデンサ20を図示した
が、本発明の要旨を逸脱することなく、これよりも多い
又は少ない数のコンデンサ20を用いてもよい点に留意
されたい。
Digitally configured capacitor 20
Comprises first and second terminals 21A and 21B by which a plurality of capacitors 20 are connected to the common node 18 and the configuration line 24. Preferably, each capacitor 20 is implemented using n-channel field effect transistors 20A, 20B, 20C and 20D.
In the case of the first embodiment shown in FIG. 7, the first of each capacitor 20
The terminal 21A is composed of the gates of the transistors 20A to 20D, and the second terminal 21B is the transistor 20A to 20D.
20D of each interconnected source and drain. In the case of the second embodiment of FIG. 8, each capacitor 20
The first terminal 21A is composed of the interconnected sources and drains of the transistors 20A to 20D, and the second terminal 21B is composed of the gates of the transistors 20A to 20D. One of the advantages of this second embodiment is that
Since the source and drain of each of the transistors 20A to 20D are shared, the die area can be reduced. Although the capacitor 20 has been implemented using n-channel field effect transistors as shown, the capacitor 20 may be implemented using p-channel field effect transistors or other digitally configured elements without departing from the spirit of the invention. You may. Further, although four capacitors 20 are shown, it should be noted that more or less capacitors 20 may be used without departing from the spirit of the invention.

【0021】蓄積装置22は、構成ライン24に結合し
ており、デジタル構成信号を蓄積し、これら信号を各構
成ライン24に供給し、更に、その構成ラインに関連し
たコンデンサ20に供給する。蓄積装置22は、制御バ
ス26に結合しており、このバスから、デジタル構成信
号に対応する信号を蓄積装置が受ける。このバスは、本
発明の要旨から逸脱することなく、1本以上のラインで
よい。蓄積装置22は、好適には、レジスタ、ラッチ、
フリップ・フロップ、ランダム・アクセス・メモリ又は
他のデジタル蓄積素子を用いて実現できる。時間遅延回
路を集積回路で実現した場合、好ましくは、ダイ領域が
比較的に小さくてよく、消費電力が比較的少なくなるよ
うに、蓄積装置20を構成する。
The storage device 22 is coupled to the configuration line 24 and stores the digital configuration signals, provides these signals to each configuration line 24, and further to the capacitors 20 associated with that configuration line. The storage device 22 is coupled to a control bus 26 from which the storage device receives signals corresponding to digital configuration signals. This bus may be one or more lines without departing from the spirit of the invention. The storage device 22 is preferably a register, a latch,
It can be implemented using flip-flops, random access memory or other digital storage elements. When the time delay circuit is implemented as an integrated circuit, the storage device 20 is preferably configured so that the die area may be relatively small and the power consumption may be relatively small.

【0022】構成ライン24は、蓄積装置22が供給す
る各デジタル構成信号を各コンデンサ20に伝送する。
各デジタル構成信号は、ロジック「高」又はロジック
「低」である。後述の如く、デジタル構成信号は、各コ
ンデンサ20をほぼ固定した容量特性に設定(構成)す
る。このような動作において、デジタル構成信号は、時
間遅延回路を設定(構成)する。これは、共通ノード1
8での所定の容量負荷が所望の時間遅延に対応するため
である。
Configuration line 24 conveys each digital configuration signal provided by storage device 22 to each capacitor 20.
Each digital configuration signal is logic "high" or logic "low". As will be described later, the digital configuration signal sets (configures) each capacitor 20 to have substantially fixed capacitance characteristics. In such operation, the digital configuration signal sets (configures) the time delay circuit. This is common node 1
This is because the predetermined capacitive load at 8 corresponds to the desired time delay.

【0023】各トランジスタ20A〜20Dの対応する
ゲート及びチャンネルは、各コンデンサ20のプレート
を形成する一方、ゲート及びチャンネル間の酸化層がコ
ンデンサの誘電体層を形成する。色々なファクタがある
が、特定のトランジスタ20A〜20Dの大きさ、半導
体工程のパラメータ(ドーピング密度、トランジスタの
ゲート酸化物層の厚さなど)、バイアス電圧により各コ
ンデンサ20の利用可能な容量特性が決まる。
The corresponding gate and channel of each transistor 20A-20D form the plate of each capacitor 20, while the oxide layer between the gate and channel forms the dielectric layer of the capacitor. Although there are various factors, the usable capacitance characteristic of each capacitor 20 depends on the size of the specific transistors 20A to 20D, the parameters of the semiconductor process (doping density, the thickness of the gate oxide layer of the transistor, etc.) and the bias voltage. Decided.

【0024】図7に示す如き電界効果トランジスタを用
いて実現したコンデンサ20の容量特性は、反転及びデ
プレッション・バイアス領域に対して、ほぼモデル化さ
れており次のようになる。
The capacitance characteristic of the capacitor 20 realized by using the field effect transistor as shown in FIG. 7 is almost modeled for the inversion and depletion bias regions and is as follows.

【数1】 (1)CGSD は、ゲートとソース及びドレインの容量
(後述する重なった容量を除く)であり、次のようにな
る。
[Equation 1] (1) CGSD is the capacitance of the gate, the source and the drain (excluding the overlapping capacitance described later), and is as follows.

【数2】 及び[Equation 2] as well as

【数3】 なお、 W=チャンネルの幅 L=チャンネルの長さ εox=酸化ゲートの誘電率 Tox=酸化ゲートの厚さ(Equation 3) Note that W = channel width L = channel length εox = dielectric constant of oxide gate Tox = thickness of oxide gate

【0025】(2)CGBは、ゲートとバルク(基板:サ
ブストレート)の容量であり、次のようになる。
(2) CGB is a gate and bulk (substrate: substrate) capacitance, and is as follows.

【数4】 及びVGS<VT において、[Equation 4] And VGS <VT,

【数5】 なお、 D=サブストレートへのデプレッションの厚さ εB =サブストレートの誘電率(Equation 5) Where D = thickness of depletion on the substrate εB = dielectric constant of the substrate

【0026】(3)CGSO は、ゲート及びソースの重な
った容量であり、次のようになる。
(3) CGSO is the capacitance in which the gate and the source overlap, and is as follows.

【数6】 なお、COLは、組立レイアウト及び工程に関連した単位
長当たりのほぼ一定した重なり容量である。
(Equation 6) It should be noted that COL is a substantially constant overlapping capacity per unit length related to the assembly layout and process.

【0027】(4)CGDO は、ゲート及びドレインの重
なり容量であり、次のようになる。
(4) CGDO is the overlapping capacitance of the gate and drain, and is as follows.

【数7】 よって、重なり容量は、トランジスタのバイアスに依存
しない一方、ゲートとソース及びドレインとの容量並び
にゲート及びバルク容量は、バイアスに依存する。
(Equation 7) Thus, the overlapping capacitance does not depend on the bias of the transistor, while the gate-source and drain capacitance and the gate-bulk capacitance depend on the bias.

【0028】図8に示す電界効果トランジスタを用いて
実現したコンデンサ20の容量Cは、反転及びデプレッ
ション領域におけるトランジスタ・バイアスに対して、
ほぼ特徴付けられ、次のようになる。
The capacitance C of the capacitor 20 realized by using the field effect transistor shown in FIG. 8 is as follows with respect to the transistor bias in the inversion and depletion regions.
It is almost characterized and is as follows.

【数8】 なお、 (1)CGDO 、CGSO 及びCGSD は、上述と同じであ
る。 (2)CDBは、ドレイン及びバルクの容量であり、次の
ようになる。
(Equation 8) Note that (1) CGDO, CGSO and CGSD are the same as above. (2) CDB is the capacitance of the drain and the bulk, and is as follows.

【数9】 なお、 q=電子の電荷 NB =バルク・ドーピング濃度 ΦT =ドーピング濃度に関連した電圧 VDB=ドレイン及びバルク間の電圧 (3)CSBは、ソース及びバルクの容量であり、次のよ
うになる。
[Equation 9] Note that q = electron charge NB = bulk doping concentration ΦT = voltage related to doping concentration VDB = voltage between drain and bulk (3) CSB is the capacitance of the source and the bulk, and is as follows.

【数10】 なお、 VSB=ソース及びバルク間の電圧[Equation 10] Note that VSB = voltage between source and bulk

【0029】よって、上述の式で説明したように、電界
効果トランジスタを用いて実現したコンデンサは、一般
に、バイアスを受ける容量特性である。好ましくは、こ
れら容量特性を用いて、デジタル構成信号のロジック
「高」及び「低」用の電圧レベルを選択する。典型的に
は、ロジック「高」及び「低」の電圧レベルは、電源電
圧Vdd及びVssの値である。
Therefore, as described in the above equation, the capacitor realized by using the field effect transistor generally has a capacitance characteristic of being biased. Preferably, these capacitance characteristics are used to select the voltage levels for the logic "high" and "low" of the digital configuration signal. Typically, the logic "high" and "low" voltage levels are the values of the supply voltages Vdd and Vss.

【0030】図9〜図12を参照して、コンデンサ20
の典型的な容量特性を説明する。図9及び図10におい
て、これら容量特性は、図7に示すように、ノード18
及び夫々の構成ライン24に接続されたnチャンネル電
界効果トランジスタを用いて実現したコンデンサ20に
対応する。図9は、デジタル構成信号がロジック「低」
(即ち、Vss)であり、ノード18の電圧が0から5V
に切り替わった際に得られた高容量特性を示す。図10
は、デジタル構成信号がロジック「高」(即ち、Vdd)
で、ノード18の電圧が0から5Vに切り替わった際に
得られる低容量特性を示す。図11及び図12におい
て、容量特性は、図8に示す如く、ノード18及び各構
成ライン24に接続されたnチャンネル電界効果トラン
ジスタを用いて実現したコンデンサ20に対応する。図
11は、デジタル構成信号がロジック「低」(即ち、V
ss)であり、ノード18の電圧が0から5Vに切り替わ
った際に得られた低容量特性を示す。図12は、デジタ
ル構成信号がロジック「高」(即ち、Vdd)で、ノード
18の電圧が0から5Vに切り替わった際に得られる高
容量特性を示す。
Referring to FIGS. 9 to 12, capacitor 20
The typical capacitance characteristics of In FIG. 9 and FIG. 10, these capacitance characteristics are as shown in FIG.
And the capacitors 20 realized using n-channel field effect transistors connected to their respective configuration lines 24. FIG. 9 shows that the digital configuration signal is logic "low".
(That is, Vss), and the voltage of the node 18 is 0 to 5V
The high-capacity characteristics obtained by switching to are shown. Figure 10
The digital configuration signal is a logic "high" (ie, Vdd).
Shows the low capacitance characteristic obtained when the voltage of the node 18 is switched from 0V to 5V. 11 and 12, the capacitance characteristic corresponds to the capacitor 20 realized by using the n-channel field effect transistor connected to the node 18 and each constituent line 24, as shown in FIG. FIG. 11 shows that the digital configuration signal is a logic "low" (ie, V
ss), which shows the low capacitance characteristic obtained when the voltage of the node 18 is switched from 0 to 5V. FIG. 12 illustrates the high capacitance characteristics obtained when the digital configuration signal is a logic "high" (ie, Vdd) and the voltage at node 18 switches from 0 to 5V.

【0031】時間遅延回路を構成するには、総てのコン
デンサ20が、同じ又はほぼ同じの利用可能な容量特性
である必要はない。この回路の1つの観点では、コンデ
ンサ20は、スケールされた半導体寸法であるので、実
質的に2進重み付けされた容量特性となる。上述の如
く、トランジスタ20A〜20Dの各々の容量特性は、
部分的には、ゲート領域の関数である。よって、トラン
ジスタ20A〜20Dのゲート領域をスケールして、選
択した異なる容量特性のコンデンサ20を得る。例え
ば、トランジスタ20Aの領域をXとすると、トランジ
スタ20Bの領域を2Xとし、トランジスタ20Cの領
域を4Xとし、トランジスタ20Dの領域を8Xとして
もよい。よって、MOSコンデンサの容量は、各ゲート
領域に実質的に比例するので、トランジスタ20A〜2
0Dでの各容量の関係は、ほぼ1:2:4:8になる。
これらの容量において、トランジスタ20Aの容量を
「1C」とすると、コンデンサ20の総合容量は、ほぼ
0Cから15Cの間の範囲にわたって、1Cにほぼ等し
いステップで増減できる。すなわち、容量は、ほぼ2進
重み付け関係となり、時間遅延の構成は、デジタル構成
信号を、共通ノード18に接続された所望の総合容量特
性にエンコードされる2進値に設定するものとなる。
To construct a time delay circuit, not all capacitors 20 need to have the same or nearly the same available capacitance characteristics. In one aspect of this circuit, the capacitor 20 is a scaled semiconductor dimension, which results in a substantially binary weighted capacitive characteristic. As described above, the capacitance characteristic of each of the transistors 20A to 20D is
In part, it is a function of the gate area. Therefore, the gate regions of the transistors 20A to 20D are scaled to obtain the selected capacitors 20 having different capacitance characteristics. For example, assuming that the region of the transistor 20A is X, the region of the transistor 20B may be 2X, the region of the transistor 20C may be 4X, and the region of the transistor 20D may be 8X. Therefore, since the capacitance of the MOS capacitor is substantially proportional to each gate region, the transistors 20A to 20A
The relationship of each capacitance at 0D is approximately 1: 2: 4: 8.
In these capacitances, if the capacitance of the transistor 20A is "1C", the total capacitance of the capacitor 20 can be increased or decreased in steps substantially equal to 1C over a range between approximately 0C and 15C. That is, the capacitances are approximately binary weighted and the time delay configuration sets the digital configuration signal to a binary value that is encoded into the desired overall capacitance characteristic connected to the common node 18.

【0032】他の観点では、少なくとも2個のコンデン
サ20の容量特性には、所定のごくわずかな差がある。
このわずかな差は、例えば、ほぼ同じ長さであるがわず
かに異なる幅を有するか、又はほぼ同じ幅であるがわず
かに異なる長さを有するトランジスタを構成して、達成
する。この小さな差を与えることにより、得られる容量
に小さな差が生じるので、行う時間遅延にも小さな変化
が生じる。
From another point of view, the capacitance characteristics of at least two capacitors 20 have a predetermined slight difference.
This slight difference is achieved, for example, by configuring transistors with approximately the same length but slightly different widths or with approximately the same width but slightly different lengths. By giving this small difference, a small difference occurs in the obtained capacitance, and therefore, a small change also occurs in the time delay to be performed.

【0033】2つの観点について説明したが、本発明の
要旨から逸脱することなく、2進重み付け及び小さな差
の観点を組み合わせてもよいことに留意されたい。コン
デンサ20は、これら観点から上述した以外に、本発明
の要旨を逸脱することのない同じ又はほぼ同じ容量特性
を含む他の関連した容量特性を有しているかもしれない
点に留意されたい。
Although two aspects have been described, it should be noted that the aspects of binary weighting and small difference may be combined without departing from the spirit of the invention. It should be noted that capacitor 20 may have other related capacitive characteristics other than those described above in these respects, including the same or nearly the same capacitive characteristics without departing from the spirit of the invention.

【0034】動作において、クロック信号を入力端子1
4に供給し、出力端子16から出力する。遅延は、コン
デンサ20の総合容量特性と、第1ゲート装置10の出
力インピーダンスと、第2ゲート装置12のスイッチン
グしきい値との関数である。第1ゲート装置10の出力
信号が「高」のとき、コンデンサ20は各容量特性に関
連した速度で充電する。また、第1ゲート装置10の出
力信号が「低」のとき、これらコンデンサは各容量特性
に関連した速度で放電する。コンデンサ20が充放電す
ると、第2ゲート装置12のスイッチングしきい値と交
差して、装置12が出力状態を切り替える。よって、時
間遅延回路は、遅延したクロック信号を出力する。
In operation, the clock signal is applied to the input terminal 1
4 and outputs from the output terminal 16. The delay is a function of the overall capacitance characteristic of the capacitor 20, the output impedance of the first gate device 10 and the switching threshold of the second gate device 12. When the output signal of the first gating device 10 is "high", the capacitor 20 charges at a rate associated with each capacitive characteristic. Also, when the output signal of the first gate device 10 is "low", these capacitors discharge at a rate associated with each capacitance characteristic. When the capacitor 20 is charged and discharged, the switching threshold of the second gate device 12 is crossed and the device 12 switches the output state. Therefore, the time delay circuit outputs the delayed clock signal.

【0035】上述の如く、デジタル構成信号を所定の
「高」及び「低」ロジック組合せに駆動することによ
り、コンデンサ20の総合容量特性を設定する。コンデ
ンサ20の各々毎にデジタル構成信号を決定するので、
総てのコンデンサ20の対応する容量特性は、この回路
を伝搬するクロック信号の所望遅延に対応する所定の総
合容量特性を合わせたものになる。クロック信号の立下
り縁において、好適にはCMOSインバータで実現され
た第1ゲート装置10は、共通ノード18に立ち上がり
縁を与えるので、コンデンサ20が充電する。このクロ
ック縁に関して、第2ゲート装置のスイッチングしきい
値を考慮して、所望遅延に対応する充電速度になるよう
に、コンデンサ20に供給されたデジタル構成信号の組
合せを設定する。次に、クロック信号の立上り縁にて、
第1ゲート装置10は、共通ノード18に立下り縁を供
給して、コンデンサ20が放電する。デジタル構成信号
は、コンデンサの充電用に設定された値から変化しな
い。しかし、ノード18の電圧が放電期間中は「低」な
ので、コンデンサ20の総合容量特性が変化する。それ
にもかかわらず、従来知られているように、第1ゲート
装置のトランジスタ28及び30の寸法をスケールさせ
ることにより、コンデンサ20が放電して、クロック立
下り縁に対応する遅延にほぼ等しい量だけクロックの立
上り縁が遅延する。
As mentioned above, driving the digital configuration signal into a predetermined "high" and "low" logic combination sets the overall capacitance characteristic of the capacitor 20. Since the digital configuration signal is determined for each of the capacitors 20,
The corresponding capacitance characteristics of all capacitors 20 are the sum of the predetermined total capacitance characteristics corresponding to the desired delay of the clock signal propagating through this circuit. On the falling edge of the clock signal, the first gate device 10, which is preferably implemented with a CMOS inverter, provides the rising edge on the common node 18, so that the capacitor 20 charges. With respect to this clock edge, the switching threshold of the second gating device is taken into account to set the combination of the digital configuration signals supplied to the capacitor 20 so that the charging rate corresponds to the desired delay. Next, at the rising edge of the clock signal,
The first gating device 10 supplies the falling edge to the common node 18 to discharge the capacitor 20. The digital configuration signal does not change from the value set for charging the capacitor. However, since the voltage of the node 18 is "low" during the discharging period, the total capacitance characteristic of the capacitor 20 changes. Nevertheless, as is known in the art, scaling the dimensions of the transistors 28 and 30 of the first gate device causes the capacitor 20 to discharge by an amount approximately equal to the delay corresponding to the clock falling edge. The rising edge of the clock is delayed.

【0036】図13〜図16において、例えば、入力端
子14が受けたクロック信号縁300は、0及び5Vの
間で遷移し、出力端子16での出力縁302として発生
するように可変時間だけ遅延する。図13は、3個のコ
ンデンサ20を用い、これらコンデンサを図7に示す如
きnチャンネル電界効果トランジスタを用いて実現した
際に、デジタル構成信号の種々の組合せに対応する8つ
の遅延量を示している。図14は、時間軸を拡大して、
これら遅延を詳細に示している。図15は、3個のコン
デンサ20を用い、これらコンデンサを図8に示す如き
nチャンネル電界効果トランジスタを用いて実現した際
に、デジタル構成信号の種々の組合せに対応する8つの
遅延量を示している。図16は、時間軸を拡大して、こ
れら遅延を詳細に示している。これら2組の図におい
て、増分遅延(遅延の変化単位)は、それぞれ約0.0
03ns(ナノ秒)及び0.007nsである。
13-16, for example, the clock signal edge 300 received by input terminal 14 transitions between 0 and 5V and is delayed by a variable time to occur as output edge 302 at output terminal 16. To do. FIG. 13 shows eight delay amounts corresponding to various combinations of digital configuration signals when three capacitors 20 are used and these capacitors are realized by using an n-channel field effect transistor as shown in FIG. There is. In FIG. 14, the time axis is expanded,
These delays are shown in detail. FIG. 15 shows eight delay amounts corresponding to various combinations of digital configuration signals when three capacitors 20 are used and these capacitors are realized by using an n-channel field effect transistor as shown in FIG. There is. FIG. 16 shows these delays in detail by expanding the time axis. In these two sets of figures, the incremental delay (unit of change in delay) is about 0.0 each.
03 ns (nanosecond) and 0.007 ns.

【0037】時間遅延回路は、所定の時間遅延を行うよ
うに構成されている。より特定的には、デジタル構成信
号の選択した組合せに対する回路の遅延を特徴付け、回
路のコンデンサ20の容量特性を変化するように適切な
デジタル構成信号を選択し、この選択した信号を蓄積装
置22に蓄積し、選択したデジタル構成信号をコンデン
サ20に供給して、時間遅延回路を構成(設定)する。
デジタル構成信号は、好適には、時間遅延回路の外部で
選択するので、各回路の蓄積装置22は、回路に関連し
た制御バス26を介して、選択したデジタル構成信号に
対応する信号を受ける。蓄積装置22は、関連したコン
デンサ20に供給するために、デジタル構成信号を各構
成ライン24に与える。特に、この構成において最適な
精度を得るために、上述の構成過程を繰り返してもよ
い。好ましくは、関連したコンデンサ20が与えるコン
デンサ負荷が、容量の回路範囲の中間又はその近傍であ
り、各コンデンサ20の容量特性を特徴づける際に、時
間遅延の特性付けを初めに行うので、デジタル構成信号
の適切な選択により、任意特定の遅延が実質的に得られ
る。
The time delay circuit is configured to perform a predetermined time delay. More specifically, it characterizes the delay of the circuit for a selected combination of digital configuration signals, selects the appropriate digital configuration signal to change the capacitance characteristic of the capacitor 20 of the circuit, and stores the selected signal in the storage device 22. And the selected digital configuration signal is supplied to the capacitor 20 to configure (set) the time delay circuit.
The digital configuration signal is preferably selected external to the time delay circuit so that the storage device 22 of each circuit receives the signal corresponding to the selected digital configuration signal via the control bus 26 associated with the circuit. The storage device 22 provides a digital configuration signal on each configuration line 24 to supply the associated capacitor 20. In particular, the above construction process may be repeated in order to obtain optimum accuracy in this construction. Preferably, the capacitor load provided by the associated capacitors 20 is at or near the middle of the circuit range of capacitance, and when characterizing the capacitance characteristics of each capacitor 20, time delay characterization is performed first, so that a digital configuration is provided. With proper selection of signals, virtually any particular delay is obtained.

【0038】図17において、本発明による時間遅延回
路を複数個用いたタップ付き遅延ラインを示す。時間遅
延回路36は、各結合ノード38にて直列に結合されて
いる。また、各結合ノード38には、複数のタップ40
の1個が結合しているが、かかるタップの各々は、時間
遅延回路36の1個に関連している。遅延ラインは、第
1遅延回路36αの入力端子として作用するクロック入
力端子42を具えている。また、この遅延ラインは、最
終時間遅延回路36Ωの出力端子として作用するクロッ
ク出力端子44を有している。さらに、遅延ラインは、
時間遅延回路36の1個に夫々関連した制御バス26の
各々に結合したマスタ制御バス46を具えている。図示
の如く、マスタ制御バス46は多数ライン・バスで構成
されるが、本発明の要旨を逸脱することなく、マスタ制
御バス46はこの構成であっても他の構成でもよい点に
留意されたい。
FIG. 17 shows a tapped delay line using a plurality of time delay circuits according to the present invention. The time delay circuit 36 is coupled in series at each coupling node 38. Further, each coupling node 38 has a plurality of taps 40.
, Each of which is associated with one of the time delay circuits 36. The delay line comprises a clock input terminal 42 which acts as an input terminal for the first delay circuit 36α. The delay line also has a clock output terminal 44 which acts as the output terminal of the final time delay circuit 36Ω. In addition, the delay line
A master control bus 46 is coupled to each of the control buses 26 associated with one of the time delay circuits 36, respectively. As shown, the master control bus 46 comprises a multi-line bus, but it should be noted that the master control bus 46 may have this configuration or another configuration without departing from the spirit of the present invention. .

【0039】動作において、クロック信号は、クロック
入力端子42に入力されると、各時間遅延回路36を介
して伝搬し、最後には、遅延ラインの所定の全体的な時
間遅延特性後に、クロック出力端子44に到達する。ク
ロック信号が遅延ラインを伝搬すると、各時間遅延回路
36内で時間遅延される。このクロック信号の型式は、
各タップ40にて、ストロボ信号となる。好ましくは、
連続したストロボ信号が均一な時間間隔で発生するの
で、上述の如く、好ましくは、時間遅延回路36の各時
間遅延が等しい。図示した遅延ラインは直列構造で、各
時間遅延回路の時間遅延は、好ましくはほぼ同じである
が、本発明の要旨を逸脱することなく、遅延ラインを並
列構造にしてもよい点に留意されたい。かかる並列構造
を用いると、時間遅延回路は、並列にクロック信号を受
け、等しくない遅延を行う。任意の1個の時間遅延回路
の遅延は、隣接した時間遅延回路の遅延よりも、ほぼ均
一な所定増分(所定時間)だけ長いか短い。
In operation, when the clock signal is input to the clock input terminal 42, it propagates through each time delay circuit 36 and finally, after a predetermined overall time delay characteristic of the delay line, the clock output. The terminal 44 is reached. When the clock signal propagates through the delay line, it is delayed in each time delay circuit 36. The type of this clock signal is
A strobe signal is generated at each tap 40. Preferably,
Since the continuous strobe signals are generated at uniform time intervals, the time delays of the time delay circuit 36 are preferably equal, as described above. It should be noted that the illustrated delay line has a serial structure, and the time delays of the respective time delay circuits are preferably substantially the same, but the delay lines may have a parallel structure without departing from the gist of the present invention. . With such a parallel structure, the time delay circuit receives the clock signals in parallel and provides unequal delays. The delay of any one time delay circuit is longer or shorter than the delay of an adjacent time delay circuit by a substantially uniform predetermined increment (predetermined time).

【0040】各時間遅延回路の遅延を特徴付け、各時間
遅延回路36に関連したコンデンサ20を設定して、か
かる回路の各々の遅延、即ち、遅延ラインを構成して、
タップ40におけるストロボ間の時間間隔を均一にす
る。適切な結果が得られるまで、これら2つの過程を繰
り返し実行する。
Characterizing the delay of each time delay circuit, setting the capacitor 20 associated with each time delay circuit 36 to configure the delay, or delay line, of each such circuit,
The time interval between strobes at the tap 40 is made uniform. These two steps are repeated until the proper result is obtained.

【0041】時間遅延回路36の時間遅延を特徴付ける
1つのアプローチは、既知のパラメータの正弦波をクロ
ック入力端子42に供給し、比較的長い時間、即ち、そ
の波形の比較的多い周期期間にわたって、タップ40を
介した正弦波のデータを取り込むことである。このよう
にすると、デジタル構成信号は、好ましく設定されるの
で、各回路の容量負荷は、中間範囲又はその近傍とな
る。少なくとも2乗曲線に合うようにして、各タップ4
0にて得たサンプル間の位相角を求める。これら位相角
から、また正弦波周波数の知識を基にして、各時間遅延
回路36に関連した時間遅延を求める。さらに、関連寸
法及びそのバイアスが既知なので、コンデンサ20の各
々の容量特性を推測できる。
One approach to characterize the time delay of the time delay circuit 36 is to provide a sine wave of known parameter to the clock input terminal 42 and tap it for a relatively long time, ie, a relatively large period period of its waveform. 40 to capture the sine wave data. In this way, the digital configuration signal is preferably set so that the capacitive load of each circuit is in or near the intermediate range. Each tap 4 to fit at least the square curve
The phase angle between the samples obtained at 0 is calculated. From these phase angles and based on knowledge of the sinusoidal frequency, the time delay associated with each time delay circuit 36 is determined. Moreover, since the relevant dimensions and their biases are known, the capacitance characteristics of each of the capacitors 20 can be inferred.

【0042】実際の時間遅延を求めることにより、各時
間遅延回路36に関連したコンデンサ20を変更して、
かかる回路の各々の時間遅延を変更し、時間遅延間の不
均一性を改良できる。時間遅延を、所定値、例えば、サ
ンプルすべき求めるアナログ信号の周波数から得た値に
実質的に等しくできる。
By determining the actual time delay, the capacitors 20 associated with each time delay circuit 36 are changed to
The time delay of each such circuit can be modified to improve the non-uniformity between the time delays. The time delay can be substantially equal to a predetermined value, for example a value derived from the frequency of the desired analog signal to be sampled.

【0043】本発明の要旨を逸脱することなく、遅延ラ
インの各時間遅延回路46の時間遅延を他のアプローチ
でも達成できる。例えば、時間遅延回路36を特徴付け
るのは、1個の時間遅延回路を特徴付けて近似できる。
この特徴付けにより、デジタル構成信号と、この回路に
供給されるバイアス電圧との各組合せに関連した増分遅
延(単位遅延量)を決定できる。この特徴付けられた時
間遅延回路の増分遅延は、一般に、他の時間遅延回路の
増分遅延と等価ではないが、この遅延は、一般に、特に
繰り返し過程を用いた際に、この遅延は、遅延ラインの
構成の可能になるのと十分に等価になる。よって、1個
の時間遅延回路を特徴付けることにより、総ての時間遅
延回路36を構成する基本となる。総合遅延を所定値に
するような位相拘束ループに遅延ラインを適合させると
きには、これらの構成アプローチを用いることができ
る。
The time delay of each time delay circuit 46 of the delay line can be achieved with other approaches without departing from the spirit of the invention. For example, characterizing the time delay circuit 36 can characterize and approximate a single time delay circuit.
This characterization allows the incremental delay (unit delay amount) associated with each combination of the digital configuration signal and the bias voltage supplied to the circuit to be determined. The incremental delay of this characterized time delay circuit is generally not equivalent to the incremental delay of other time delay circuits, but this delay is generally the delay line, especially when using an iterative process. Is sufficiently equivalent to the possible configuration of. Therefore, by characterizing one time delay circuit, it becomes the basis for configuring all the time delay circuits 36. These construction approaches can be used when adapting the delay line to a phase-locked loop that brings the total delay to a predetermined value.

【0044】上述は、時間遅延回路及びその構成方法に
関して、本発明の好適実施例を対象に説明した。しか
し、本発明の要旨を逸脱することなく、回路又は方法、
又はその両方に関して、多くの変更、変形が可能なこと
が理解できよう。よって、上述の用語及び記述は、単に
本発明の説明のためであり、説明且つ図示した機能と等
価なものを除くものではない。
The foregoing has been described with respect to a preferred embodiment of the present invention with respect to a time delay circuit and a method of constructing the same. However, without departing from the scope of the present invention, a circuit or method,
It will be appreciated that many modifications and variations are possible in both or both. Therefore, the above terms and descriptions are merely for the purpose of illustrating the invention and do not exclude equivalents to the functions illustrated and illustrated.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述の如く、本発明の時間遅延回路に
は、種々の顕著な効果がある。例えば、本発明による回
路の遅延時間は、デジタル的に構成(設定)できるの
で、容量のアナログ調整に関連した困難さを克服でき
る。さらに、この回路は、高速動作が可能であり、回路
自体が2進技法を用いるように構成される。これら及び
他の重要な効果は、当業者には明らかであろう。
As described above, the time delay circuit of the present invention has various remarkable effects. For example, the delay time of the circuit according to the invention can be configured (set) digitally, thus overcoming the difficulties associated with analog adjustment of capacitance. Furthermore, the circuit is capable of high speed operation and is itself configured to use binary techniques. These and other important effects will be apparent to those of skill in the art.

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

【図1】本発明によりデジタル的に構成される複数のコ
ンデンサを含む時間遅延回路の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a time delay circuit including a plurality of digitally configured capacitors according to the present invention.

【図2】複数の直列結合された時間遅延回路から構成さ
れた従来の遅延ラインのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional delay line composed of a plurality of serially coupled time delay circuits.

【図3】従来の時間遅延回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional time delay circuit.

【図4】図3に示す従来の時間遅延回路の動作を説明す
る波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram illustrating an operation of the conventional time delay circuit shown in FIG.

【図5】電界効果トランジスタを用いて実現した電圧制
御コンデンサを含む従来の別の時間遅延回路の回路図で
ある。
FIG. 5 is a circuit diagram of another conventional time delay circuit including a voltage control capacitor realized by using a field effect transistor.

【図6】電界効果トランジスタを用いて実現した複数の
切替可能に接続されたコンデンサを含む従来の更に他の
時間遅延回路の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of still another conventional time delay circuit including a plurality of switchably connected capacitors realized by using field effect transistors.

【図7】図1のデジタル的に構成されたコンデンサの第
1実施例の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a first embodiment of the digitally configured capacitor of FIG.

【図8】図1のデジタル的に構成されたコンデンサの第
2実施例の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a second embodiment of the digitally configured capacitor of FIG.

【図9】図7に示す電界効果トランジスタを用いて実現
したコンデンサの高容量特性を示す図である。
9 is a diagram showing a high capacity characteristic of a capacitor realized by using the field effect transistor shown in FIG.

【図10】図7に示す電界効果トランジスタを用いて実
現したコンデンサの低容量特性を示す図である。
10 is a diagram showing a low capacitance characteristic of a capacitor realized by using the field effect transistor shown in FIG.

【図11】図8に示す電界効果トランジスタを用いて実
現したコンデンサの低容量特性を示す図である。
11 is a diagram showing low capacitance characteristics of a capacitor realized by using the field effect transistor shown in FIG.

【図12】図8に示す電界効果トランジスタを用いて実
現したコンデンサの高容量特性を示す図である。
12 is a diagram showing a high capacity characteristic of a capacitor realized using the field effect transistor shown in FIG.

【図13】図7に示すように実現したコンデンサを用い
て、クロック信号の縁を遅延させる際の増分を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing increments in delaying edges of a clock signal using a capacitor realized as shown in FIG. 7.

【図14】図13に示す増分遅延の詳細を示す図であ
る。
FIG. 14 illustrates details of the incremental delay shown in FIG.

【図15】図8に示すように実現したコンデンサを用い
て、クロック信号の縁を遅延させる際の増分を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram showing increments in delaying edges of a clock signal using a capacitor realized as shown in FIG.

【図16】図15に示す増分遅延の詳細を示す図であ
る。
16 is a diagram showing details of the incremental delay shown in FIG. 15. FIG.

【図17】本発明により複数の時間遅延回路を用いたタ
ップ付き遅延ラインのブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram of a tapped delay line using a plurality of time delay circuits according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 第1ゲート装置 12 第2ゲート装置 14 入力端子 16 出力端子 18 共通ノード 20 コンデンサ 22 蓄積装置(選択回路) 24 構成ライン 26 制御バス 10 First Gate Device 12 Second Gate Device 14 Input Terminal 16 Output Terminal 18 Common Node 20 Capacitor 22 Storage Device (Selection Circuit) 24 Configuration Line 26 Control Bus

フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン・ジェー・マックキャロル アメリカ合衆国オレゴン州97229 ポート ランド ノース・ウェスト アンドリュ ー・プレイス 1736Front Page Continuation (72) Inventor Benjamin J. McCarroll Oregon, USA 97229 Portland North West Andrew Place 1736

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力端及び出力端を有する第1ゲート装
置と、 夫々第1端子及び第2端子を有し、上記第1端子が上記
第1ゲート装置の出力端に接続された少なくとも1個の
デジタル的に設定可能なコンデンサと、 上記コンデンサの第2端子に結合され、少なくとも1つ
のデジタル構成信号を上記コンデンサに供給して、上記
コンデンサの容量特性を設定する選択回路とを具え、 上記入力端に供給された信号を遅延させて伝搬させるこ
とを特徴とする時間遅延回路。
1. A first gate device having an input end and an output end, and at least one first gate device having a first terminal and a second terminal, respectively, the first terminal being connected to the output end of the first gate device. A digitally settable capacitor, and a selection circuit coupled to the second terminal of the capacitor for supplying at least one digital configuration signal to the capacitor to set the capacitance characteristic of the capacitor. A time delay circuit characterized by delaying and propagating a signal supplied to an end.
【請求項2】 信号を所定量だけ遅延させる方法であっ
て、 上記信号を第1ゲート装置の入力端に供給し、 デジタル的に設定可能な複数のコンデンサを上記第1ゲ
ート装置の出力端に接続し、 総合容量特性を変化するように上記コンデンサを各容量
特性に設定し、遅延を変化させることを特徴とする時間
遅延方法。
2. A method of delaying a signal by a predetermined amount, the signal being supplied to an input of a first gate device, and a plurality of digitally settable capacitors being provided to an output of the first gate device. A time delay method characterized in that the capacitors are connected to each other so that the total capacitance characteristic is changed, and the respective capacitance characteristics are set to change the delay.
【請求項3】 夫々入力端及び出力端を有する複数の第
1ゲート装置と、 夫々入力端及び出力端を有する複数の第2ゲート装置
と、 夫々第1端子及び第2端子を有し、デジタル的に設定可
能な複数のコンデンサと、 夫々上記第1ゲート装置の1個の出力端、上記第2ゲー
ト装置の1個の入力端、及び上記コンデンサの第1端子
に接続された複数の共通ノードと、 上記コンデンサの少なくとも1個の第2端子に結合さ
れ、上記コンデンサの少なくとも1個の容量特性を設定
するように、上記コンデンサの少なくとも1個に少なく
とも1つのデジタル構成信号を供給する選択回路とを具
えたデータ取込み装置。
3. A plurality of first gate devices each having an input terminal and an output terminal, a plurality of second gate devices each having an input terminal and an output terminal, a first terminal and a second terminal respectively, and a digital circuit. And a plurality of common nodes connected to one output terminal of the first gate device, one input terminal of the second gate device, and a first terminal of the capacitor, respectively. And a selection circuit coupled to at least one second terminal of the capacitor for providing at least one digital configuration signal to at least one of the capacitors so as to set at least one capacitance characteristic of the capacitor. Data acquisition device equipped with.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124858A (en) * 2000-08-10 2002-04-26 Nec Corp Delay circuit and delay method
JP2002135086A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Asahi Kasei Microsystems Kk Oscillator
US7109775B2 (en) 2003-05-13 2006-09-19 Fujitsu Limted Delay circuit having reduced power supply voltage dependency
JP2010045569A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Toppan Printing Co Ltd Delay pulse generation circuit and semiconductor memory device
JP2010273186A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Renesas Electronics Corp Delay circuit
JP2014039262A (en) * 2012-08-20 2014-02-27 Tektronix Inc Initial phase variable ring oscillator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124858A (en) * 2000-08-10 2002-04-26 Nec Corp Delay circuit and delay method
JP2002135086A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Asahi Kasei Microsystems Kk Oscillator
US7109775B2 (en) 2003-05-13 2006-09-19 Fujitsu Limted Delay circuit having reduced power supply voltage dependency
US7352223B2 (en) 2003-05-13 2008-04-01 Fujitsu Limited Delay circuit having a capacitor and having reduced power supply voltage dependency
JP2010045569A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Toppan Printing Co Ltd Delay pulse generation circuit and semiconductor memory device
JP2010273186A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Renesas Electronics Corp Delay circuit
JP2014039262A (en) * 2012-08-20 2014-02-27 Tektronix Inc Initial phase variable ring oscillator

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