JPH1186545A - Dll回路及びそれを利用した半導体記憶装置 - Google Patents
Dll回路及びそれを利用した半導体記憶装置Info
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Abstract
を生成するDLL回路で、可変遅延回路によるジッタを
抑える。 【解決手段】クロックCLKから制御クロックS9を生
成する第1の可変遅延回路2に、DLL回路により生成
される第1の遅延制御信号S12を与える。DLL回路
は、クロックが与えられる第2、第3の可変遅延回路
3,4が直列接続された第1の遅延ループと、クロック
の360°の整数倍のクロックS3が基準クロックとし
て、第1の遅延ループの出力S8が可変クロックとして
与えられる位相比較器の結果信号に従って第1の遅延制
御信号を両クロックの位相差をなくすように生成する遅
延制御回路7とを有する。この第1の遅延制御信号によ
り第1の可変遅延回路の遅延時間が制御され、その出力
の制御クロックは、クロックからα°遅延する。
Description
ロックに対して所定の位相だけ遅延したタイミング信号
を生成するDLL(Delayed Lock Loop)回路及びそれを
利用した半導体記憶装置に関する。
て高速動作を行うシンクロナスDRAM(SDRAM)
等の同期側半導体記憶装置では、例えばクロックの立ち
上がりエッジ(位相は0°)に同期して、或いは立ち上
がりエッジから所定の位相差遅れのタイミングで各内部
回路の動作が行われる。特に、SDRAMの場合は、コ
ラム系の回路をパイプライン構成にし、複数のパイプラ
イン回路間に設けたパイプラインゲートをクロックに同
期した内部制御クロックで開き、メモリセルのデータを
転送し出力する。
上がりエッジに同期するだけでなく、クロックの立ち下
がりにも同期して内部のパイプライン動作を行うこと
で、データの転送レートを上げるDDR(Double Data
Rate) 方式が提案されている。このDDR方式では、例
えば、クロックの立ち上がり(位相差0°)に同期した
内部制御クロックとクロックの立ち下がり(位相差18
0°)に同期した内部制御クロックとで、内部の動作タ
イミングを制御する。或いは、クロックの立ち上がりか
ら90°遅延した内部制御クロックとクロックの立ち下
がりから90°(立ち上がりから位相差270°)遅延
した内部制御クロックとで、内部の動作タイミングを制
御する。更に、変形例としては、クロックの立ち上がり
からA°位相遅延した内部制御クロックとクロックの立
ち下がりからA°位相遅延した内部制御クロックとで、
内部動作タイミングを制御する。
りからA°位相遅れの内部制御クロックと、180°+
A°位相遅れの内部制御クロックとを生成することが必
要になる。基準クロックの立ち上がりから所定の位相遅
れの内部制御クロックを生成する回路として、DLL回
路が知られている。このDLL回路は、基準クロックを
所定位相遅らせた第一のクロックと、その基準クロック
が与えられる可変遅延回路により生成される第二のクロ
ックとの位相を比較する位相比較回路と、位相比較回路
の検出した位相差に応じて可変遅延回路の遅延の程度を
制御する遅延制御回路とを有し、第一のクロックと第二
のクロックの立ち上がりの位相が一致するように制御す
ることで、可変遅延回路の出力に所定位相遅れの内部制
御クロックを生成することができる。
成8(1996)年12月19日に出願された特願平8
−339988に示される通りである。
クロックの立ち上がりから180°を超えて遅延する内
部制御クロックを生成するためには、多数の可変遅延回
路が必要になる。デジタル回路で構成されるDLL回路
では、可変遅延回路は多数のインバータ等のゲート回路
を直列に接続した構成がとられ、それらのインバータの
数を制御することで遅延量が制御される。従って、可変
遅延回路の数が増えることにより、デジタルな遅延時間
の中間値に対して発生するジッタの総数が大きくなる。
される内部制御クロックの位相が大きく変動し、基準と
なる外部クロックに対して正確に所定の位相差をもつ内
部制御クロックの生成が困難になる。ジッタを低減する
為に、可変遅延回路のゲート数を増加することも考えら
れるが、そのような解決方法では集積化の弊害となる。
く、基準のクロックに対して大きな位相差を有するクロ
ックを生成することができるDLL回路を提供すること
にある。
で、基準となる外部クロックから180°を超える位相
差を有するクロックを生成することができるDLL回路
を提供することにある。
路を有する半導体記憶装置を提供することにある。
に、本発明は、クロックを所定時間遅延して制御クロッ
クを生成する第1の可変遅延回路に、DLL回路により
生成される第1の遅延制御信号を与える。DLL回路
は、クロックが与えられる第2の可変遅延回路と第3の
可変遅延回路とが直列接続された第1の遅延ループと、
前記クロックの360°の整数倍のクロックが基準クロ
ックとして、第1の遅延ループの出力が可変クロックと
して与えられる位相比較器と、位相比較器の位相比較結
果信号に従って前記の第1の遅延制御信号を、前記両ク
ロックの位相差をなくすように生成する遅延制御回路と
を有する。そして、β°検出回路により生成される第2
の遅延制御信号により、前記第2の可変遅延回路がβ°
の遅延時間を有する。その結果、第2の可変遅延回路に
は、約360°−β°=α°の遅延時間が生成される。
この第1の遅延制御信号により第1の可変遅延回路の遅
延時間が同様に制御されることで、その出力の制御クロ
ックは、クロックからα°遅延する。
位相遅れのデータ出力を行う半導体記憶装置において、
上記のDLL回路によりクロックからα°遅れの制御ク
ロックを生成、その制御クロックを出力回路に与える。
その結果、データ出力は、外部クロックからα°の位相
遅れに制御される。
2つしか利用されていないので、可変遅延回路それぞれ
が有するジッタの2倍のジッタが最大のジッタとなるの
で、制御クロックの位相を正確に制御することができ
る。特に、α°>180°の場合に、ジッタを抑えたD
LL回路として有用である。
α°遅延した制御クロックを生成するDLL回路におい
て、前記第1のクロックが入力され、前記制御クロック
を生成する第1の可変遅延回路と、前記第1のクロック
が入力され、第2の可変遅延回路と第3の可変遅延回路
とが直列に接続された第1の遅延ループと、前記第1の
クロックから360°の整数倍の位相遅れの基準クロッ
クと、前記第1の遅延ループから出力される第1の可変
クロックとの位相を比較し、位相差に応じた第1の位相
比較結果信号を生成する第1の位相比較器と、前記第1
の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロックと前
記第1の可変クロックとの位相を一致させる第1の遅延
制御信号を前記第2の可変遅延回路及び第1の可変遅延
回路に供給する第1の遅延制御回路と、第3の可変遅延
回路に前記第1のクロックのβ°(=360°−α°)
の遅延時間を与える第2の遅延制御信号を生成するβ°
検出回路とを有することを特徴とする。
は、前記第1のクロックが入力され、複数の可変遅延回
路が直列に接続された第2の遅延ループと、前記基準ク
ロックと前記第2の遅延ループから出力される第2の可
変クロックとの位相を比較し、位相差に応じた第2の位
相比較結果信号を生成する第2の位相比較器と、前記第
2の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロックと
前記第2の可変クロックとの位相を一致させる第2の遅
延制御信号を、前記第2の遅延ループを構成する複数の
可変遅延回路にそれぞれ与える第2の遅延制御回路とを
有することを特徴とする。
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。
す回路図である。この原理図には、例としてメモリ装置
の出力回路1の出力のタイミングを制御する内部制御ク
ロックS9を、基準となる外部クロックCLKから(α
−A)°の位相遅れに生成するDLL回路が示されてい
る。尚、位相A°は、出力回路1の遅延時間に対応し、
内部制御クロックS9を外部クロックCLKから(α−
A)°の位相遅れにすることで、出力回路1の出力信号
S10は、外部クロックからα°の位相遅れとなる。
の可変遅延回路2に与えられ、遅延制御信号S12によ
り制御された遅延を有する内部制御クロックS9が出力
される。この遅延制御信号S12は、以下のDLL回路
により生成される。外部クロックCLKを360°また
はその整数倍(m)遅延させたクロックS3が、遅延回
路6により生成され、位相比較及び遅延制御回路7に基
準クロックとして一方の入力に与えられる。更に、外部
クロックCLKを、第2の可変遅延回路3、第3の可変
遅延回路4及びダミー出力回路5からなる遅延ループを
介して遅延させられたクロックS8が、位相比較及び遅
延制御回路7に可変クロックとしてもう一方の入力に与
えられる。これがDLL回路である。
に遅延ループを経由して生成された可変クロックS8の
位相が一致する様に、遅延制御信号S12を生成する。
その遅延制御信号S12により第二の可変遅延回路3の
遅延時間が制御される。更に、第3の可変遅延回路4
は、β(=360×m−α)°の遅延を検出するβ°遅
延制御回路8が生成する遅延制御信号S14でその遅延
時間が制御される。従って、第3の可変遅延回路4は、
β°の遅延時間を有する様に制御される。ダミー出力回
路5は、出力回路1と同じA°の遅延時間を有する回路
である。
ロックS3とS8の位相が一致する様に遅延制御信号S
12を生成する。従って、可変クロックS8は、基準ク
ロックS3と同様に、外部クロックCLKから(360
×m)°遅延する。そして、第3の可変遅延回路4は、
遅延制御信号S14によりβ°の遅延時間を有するの
で、第2の可変遅延回路3は、外部クロックCLKから
α°−A°(=360×m−β−A)°だけ遅延したク
ロックS5を生成する。
行う遅延制御信号S12により、同様の構成の第1の可
変遅延回路2の遅延時間を制御することにより、第1の
可変遅延回路2の出力クロックS9は、外部クロックC
LKから(α−A)°の位相遅れを有するよう制御され
る。
°遅延し、クロックS8は360°遅延し、β=360
−αとなる。
回路3と第3の可変遅延回路4とは、デジタル遅延回路
で構成される。そして、α°>180°の場合は、β=
360−αであるので、β°<180°となる。DLL
回路の遅延ループ内には第2及び第3の可変遅延回路し
か存在しないのでジッタの合計は最大でも2倍のジッタ
となり小さく抑えられる。従って、原理図のDLL回路
を利用して、遅延制御信号S12により第1の可変遅延
回路2の遅延時間を制御することで、ジッタが少ないよ
り正確な内部制御クロックS9を生成することができ
る。
路を示す図である。この例では、メモリ装置の出力回路
1の出力のタイミングを制御する内部制御クロックS9
を、基準となる外部クロックCLKから(270−A)
°の位相遅れに生成するDLL回路が示されている。即
ち、原理図のα=270°の例である。従って、β=9
0°となる。
により内部に取り込まれ内部クロックS1が生成され
る。この入力バッファ10での遅延をB°とする。内部
クロックS1は、第1の可変遅延回路2に供給され、そ
こで、後述する第1のDLL回路が生成する遅延制御信
号S12で制御された遅延時間分遅延した内部制御クロ
ックS9が生成される。内部制御クロックS9は、外部
クロックCLKより270°(正確には(270−A)
°)位相が遅れたクロックとなる。出力回路1は、位相
がA°の遅延を有し、内部制御クロックS9を与えられ
てから、図示しないメモリセルからの読み出しデータを
出力信号S10として生成する。即ち、出力信号S10
は、外部クロックCLKから270°の位相遅れを有す
る。
制御する遅延制御信号S12は、第2の可変遅延回路3
を含む遅延ループ回路と、第1の位相比較器12、第1
の遅延制御回路13により構成される第1のDLL回路
40により生成される。内部クロックS1は、分周器1
1により例えば4分の1に分周され、その分周されたク
ロックS2が、第2の可変遅延回路3に供給される。第
2の可変遅延回路3も遅延制御信号S12により制御さ
れた遅延時間を有する。第2の可変遅延回路3の出力ク
ロックS5は、更に第3の可変遅延回路4に供給され
る。第3の可変遅延回路4は、90°の位相遅延に制御
され、クロックS6を出力する。クロックS6は、ダミ
ー出力回路5とダミー入力バッファ回路14を経由し
て、可変クロックS8として、第1の位相比較器12に
供給される。
4分の1に分周すると共に、内部クロックS1から36
0°の位相遅れの基準クロックS3を生成する。例え
ば、分周器11が、内部クロックS1の4分の1の周波
数を有し、パルス幅が内部クロックS1の1周期の長さ
を持つクロックS2を生成し、そのクロックS2の反転
クロックが基準クロックS3となる。
図である。外部クロックCLKに対して、クロックS1
は入力バッファ10の遅延であるB°遅れを有する。そ
して、分周器11は、内部クロックS1の4倍の周期で
あり、内部クロックS1の1周期のクロック幅を有する
基準クロックS2を生成する。その結果、図3に示され
る通り、基準クロックS2の反転クロックS3は、その
立ち上がりエッジのタイミングが、内部クロックS2の
立ち上がりエッジのタイミングから、外部クロックCL
Kの360°の位相遅れとなる。即ち、クロックS3は
外部クロックCLKから360°+B°の位相遅れであ
る。
ックS3と可変クロックS8との位相を比較し、その位
相比較結果信号S11を生成する。第1の遅延制御回路
13は、位相比較結果信号S11に従って、両クロック
S3,S8の位相が一致する様に遅延制御信号S12を
生成する。そして、かかる遅延制御信号S12により、
第2の可変遅延回路3の遅延時間が制御される。
14により、外部クロックCLKの90°の位相遅れを
持つように制御される。この遅延制御信号S14は、9
0°遅延制御回路8により生成される。90°遅延制御
回路8は、第2のDLL回路を構成し、基準クロックS
2が与えられる4つの可変遅延回路15〜18と、第2
の位相比較器20と、第2の遅延制御回路19とからな
る。4つの可変遅延回路15〜18は並列に設けられ、
最終段の可変遅延回路18の出力が可変クロックS4と
して第2の位相比較器20に与えられる。更に、クロッ
クS2より360°の位相遅れのクロックS3が、基準
クロックとして第2の位相比較器20の他方の入力とし
て与えられる。
3,S4の位相を比較し、位相比較結果信号S13を生
成する。第2の遅延制御回路19は、位相比較結果信号
S13をもとに、両クロックS3,S4の位相が一致す
る様に遅延制御信号S14を生成する。その結果、4つ
の可変遅延回路15〜18は、それぞれ90°の位相遅
れを有することになる。従って、同様の構成の第3の可
変遅延回路4も、遅延制御信号S14により90°の位
相遅れを有する。
延ループでは合計で360°の遅延を有する様に制御さ
れる。そして、第3の可変遅延回路4が90°の位相遅
れ、ダミー出力回路5がA°、ダミー入力バッファ回路
14がB°の遅れを有するので、第2の可変遅延回路3
は、360°−(90+A+B)°=(270−A−
B)°の位相遅れを有する様に、遅延制御信号S12に
より制御されることが理解される。クロックS2は、外
部クロックCLKからB°遅延しているので、第2の可
変遅延回路3の出力クロックS5は、外部クロックCL
Kから(270−A)°遅れとなる。
御される第1の可変遅延回路2の出力である内部制御ク
ロックS9も、外部クロックCLKから(270−A)
°の位相遅れを有する様に制御される。図3に示される
通り、内部制御クロックS9により出力のタイミングが
制御される出力回路1は、外部クロックCLKから27
0°の位相遅れを持つ出力信号S10を生成する。
可変遅延回路として第2の可変遅延回路3と第3の可変
遅延回路4とを有するのみである。従って、DLL回路
全体の可変遅延回路のデジタル遅延回路のよるジッタの
最大値は、それぞれ可変遅延回路のジッタの2倍とな
る。従って、少ないジッタを有する遅延制御信号S12
を生成することができる。更に、図2のDLL回路で
は、第3の可変遅延回路の遅延量を制御することで、ク
ロックS5を任意の位相にすることができる。
遅延回路、遅延制御回路及び位相比較器の具体的回路例
を示す。
である。可変遅延回路2,3,4,15〜18は同じ回
路構成を有する。遅延制御信号p1〜p(n)によりそ
の遅延時間が選択される。この可変遅延回路は、入力端
子INに印加されるクロックを所定時間遅延させて出力
端子OUTに出力する。この例では、n段の遅延回路と
なり、1段目はNAND711 、712 及びインバータ713
で構成され、2段目は、NAND721 、722 及びインバ
ータ723 で構成され、以下同様にして、n段目はNAN
D761 、762 及び763 で構成される。
1つがHレベルになり、他は全てLレベルになる。そし
て、Hレベルになった遅延制御信号pにより対応するN
AND711 、721 ,...761が1つだけ開かれ、入力IN
に印加されるクロックを通過させる。他のLレベルの遅
延制御信号pにより、対応する他のNAND711 、721
,...761が全て閉じられる。図示される通り、遅延制
御信号p1がHレベルの時はNAND711 が開かれ、入
力端子INから、インバータ701 、NAND711、712
及びインバータ713 を経由して出力端子OUTまでの遅
延経路が形成される。従って、ゲート4段の遅延を有す
る。
D721 が開かれる。ゲート762 の入力は共にHレベルで
あるので、インバータ763 の出力はHレベル、同様にイ
ンバータ753 、743...の出力もHレベルである。従っ
て、NAND722 も開かれた状態である。その結果、入
力端子INから、インバータ701 、ゲート721 〜723 ,
712 、713 を経由して出力端子OUTまでの遅延経路が
形成される。従って、ゲート6段の遅延を有する。
遅延制御信号pが左に移動する度に、遅延経路のゲート
数が2ゲートづつ増加する。これが可変遅延回路のジッ
タの原因である。遅延制御信号p(n)がHレベルの時
は、2+2n段のゲート数の遅延経路となる。
は、遅延制御回路の一部分が示され、説明の都合上、可
変遅延回路の遅延制御信号p1〜p6が示されていると
する。この遅延制御回路には、位相比較器からの位相比
較結果である検出信号A〜Dが与えられ、信号A,Bに
よりHレベルの遅延制御信号pが右側にシフトされ、検
出信号C、DによりHレベルの遅延制御信号pが左側に
シフトされる。
は、NANDゲート612 とインバータ613 からなるラッ
チ回路をそれぞれ有する。また、検出信号A〜Dにより
ラッチ回路612 、613 の状態を強制的に反転させるトラ
ンジスタ614 、615 を有する。トランジスタ616 、617
は、反転の対象外の場合にトランジスタ614、615 によっ
てはラッチ回路が反転されないようにする為に設けられ
る。2段目〜6段目の回路も同様の構成である。これら
のトランジスタは全てNチャネル型である。
態であるとする。他の出力は全てLレベルの状態にあ
る。各段のラッチ回路の状態は、図5にH、Lで示され
る通りである。即ち、1段目から3段目までは、ラッチ
回路は、NAND出力がHレベルでインバータ出力がL
レベルであるのに対して、4段目から6段目では、ラッ
チ回路は、NAND出力がLレベルでインバータ出力が
Hレベルである。従って、グランドに接続されているト
ランジスタは、617 、627 ,637 ,647 ,646 ,656 ,
666 がそれぞれ導通状態にある。即ち、ラッチ状態の境
界の両側にある4段目の回路のトランジスタ647 と3段
目のトランジスタ636 が導通状態にあり、検出信号Bま
たはCによりそのラッチ状態が反転可能な状態になって
いる。
えられると、トランジスタ645 が導通し、インバータ64
3 の出力が強制的にHレベルからLレベルに駆動され
る。その為、NANDゲート642 の出力もLレベルから
Hレベルに切り換えられ、その状態がラッチされる。N
ANDゲート642 の出力がHレベルになることで,NO
Rゲート641 の出力p4はLレベルになり、代わってイ
ンバータ643 の出力のLレベルへの変化によりNORゲ
ート651 の出力p5がHレベルに切り換えられる。その
結果、Hレベルの遅延制御信号はp4からp5にシフト
する。図6で説明した通り、Hレベルの遅延制御信号p
が左側にシフトすることで、可変遅延回路の遅延経路が
長くなり遅延時間は長くなるように制御される。
られると、上記の同様の動作により、3段目のラッチ回
路のNANDゲート632 の出力がLレベルに強制的に切
り換えられ、インバータ633の出力はHレベルに切り
換わる。その結果、出力p3がHレベルになる。これに
より、可変遅延回路の遅延経路が短くなり遅延時間は短
くなるように制御される。
ると、今度は、検出信号AまたはDによりHレベルの出
力がそれぞれ右側または左側にシフト制御される。即
ち、検出信号A,BはHレベルの出力を右側にシフト制
御し、検出信号C、DはHレベルの出力を左側にシフト
制御する。更に、検出信号A,Dは、奇数番目の出力p
1,p3,p5がHレベルの状態の時にシフト制御し、
検出信号B、Cは偶数番目の出力p2,p4,p6がH
レベルの時にシフト制御する。
この位相比較器には、可変クロックVariCLKと基
準クロックRefCLKのクロックの位相の関係を検出
する位相検出部51を有する。この位相検出部51は、
NANDゲート501 、502 及び503 、504 からなるラッ
チ回路を2つ有し、基準クロックRefCLKに対して
可変クロックVariCLKの位相が、(1)一定時間
以上進んでいる場合、(2)一定時間内程度の位相差の
関係にある場合、及び(3)一定時間以上遅れている場
合を検出する。検出出力n1〜n4の組み合わせにより
上記3つの状態が検出される。
Dゲート505 、遅延回路506 、NORゲート507 からな
り、2つのクロックRefCLKとVariCLKが共
にHレベルになる時にサンプリング信号をノードn9に
出力する。サンプリングラッチ回路部53は、サンプリ
ング信号n9により、検出出力n1〜n4をサンプリン
グゲート508 〜511 によりサンプリングし、NAND51
2 、513 及び514 、515 からなるラッチ回路でラッチす
る。従って、サンプリング時の検出出力n1〜n4がノ
ードn5〜n8にそれぞれラッチされる。
ップ構成であり、両クロックVariCLK、RefC
LKが共にHレベルになる時をNANDゲート520 で検
出し、その検出パルスn10を2分の1分周して、逆相
のパルス信号n11とn12とを生成する。デコード部
55は、サンプリングラッチされたノードn5〜n8の
信号をデコードして、可変クロックVariCLKがレ
ファレンスクロックRefCLKより進んでいる時はダ
イオード536 の出力をHレベルにし、両クロックの位相
が一致している時はダイオード536 と540 の出力を共に
Lレベルにし、更に可変クロックVariCLKがレフ
ァレンスクロックRefCLKより遅れている時はダイ
オード540 の出力をHレベルにする。出力回路部56
は、デコード部55の出力に応じて、逆相パルス信号n
11とn12に応答して、検出信号A〜Dを出力する。
検出信号A〜Dは、既に説明した通り遅延制御回路の状
態を制御する。
ート図である。この図では、可変クロックVariCL
Kが基準クロックRefCLKより進んでいる状態、両
クロックの位相が一致している状態、そして可変クロッ
クVariCLKが基準クロックRefCLKより遅れ
る状態を順に示している。即ち、サンプリングパルスn
9がS1,S2の時は、可変クロックVariCLKが
進んでいるので、それが検出され、パルスn12に応答
して検出信号CがHレベルで出力され、またパルスn1
1に応答して検出信号DがHレベルで出力される。サン
プリングパルスがS3の時は、位相が一致して検出信号
A〜Dは全てLレベルとなる。更に、サンプリングパル
スS4,S5,S6の時は、可変クロックVariCL
Kが遅れているので、それが検出され、パルスn11に
応答して検出信号Bが或いはパルスn12に応答して検
出信号AがそれぞれHレベルになる。
は、可変クロックVariCLKが進んでいるので、両
クロックVariCLK、RefCLKが共にLレベル
の状態から、可変クロックVariCLKが先にHレベ
ルになり、ノードn2がLレベル、ノードn1がHレベ
ルでラッチされる。NAND及びインバータ500 は、可
変クロックVariCLKを一定時間遅らせる遅延エレ
メントであり、NAND503 、504 でも同様にノードn
3=Hレベル、ノードn4=Hレベルがラッチされる。
そこで、サンプリング発生部52にて、両クロックVa
riCLK、RefCLKが共にHレベルになるタイミ
ングから、遅延回路506 の遅延時間分の幅を持つサンプ
リングパルスn9が生成され、位相比較部51でのラッ
チ状態がサンプリングされ、ラッチ部53でそのラッチ
状態がラッチされる。即ち、ノードn1〜n4の状態が
ノードn5〜n8に転送される。
fCLKが共にHレベルになるタイミングでパルスn1
0が生成される。分周回路部54は、NAND524 、52
5 のラッチ回路とNAND528 、529 のラッチ回路とが
ゲート526 、527 及びゲート530 、531 で結合され、そ
れらのゲートは、パルスn10の反転、非反転パルスで
開かれる。従って、パルスn10が2分の1に分周され
る。
H、L、H、Lレベルの状態により、インバータ536 の
出力がHレベルに、インバータ540 の出力がLレベルに
なる。従って、パルスn12に応答して、インバータ53
6 のHレベルがNAND543、インバータ544 を介し
て、検出信号CをHレベルにする。検出信号CのHレベ
ルにより、シフトレジスタのHレベルの出力は左側にシ
フトし、可変遅延回路の遅延経路が長くなる。その結
果、可変クロックVariCLKは遅れる方向に制御さ
れる。
に、可変クロックVariCLKが進んでいることが、
位相比較部51で検出され、パルスn11に応答して検
出信号DがHレベルになる。従って、同様に遅延制御回
路の遅延制御信号であるHレベル出力は左側に移動し、
可変遅延回路の遅延経路はより長くなる。
パルスS3が出力されるタイミングでは、両クロックV
ariCLKとRefCLKとはほとんど位相が一致す
る。遅延エレメント505 での遅延時間以内の位相ずれを
有する場合は、可変クロックVariCLKがわずかに
進んでいる時は、 n1=H、n2=L、n3=L、n4=H n5=H、n6=L、n7=L、n8=H となる。この状態が図7に示されている。また、遅延エ
レメント505 での遅延時間以内の位相ずれを有する場合
で、可変クロックVariCLKがわずかに遅れている
時は、 n1=L、n2=H、n3=H、n4=L n5=L、n6=H、n7=H、n8=L となる。
デコードされ、両インバータ536 、540 の出力が共にL
レベルとなり、検出出力A〜DはすべてLレベルとな
る。その結果、遅延制御回路の状態は変化せず、可変遅
延回路の遅延時間の変化しない。
この場合は、可変クロックVariCLKが遅れてい
る。従って、位相比較部51のラッチ状態は、 n1=L、n2=H、n3=L、n4=H となり、その結果、サンプリングされたラッチ部53で
も、 n5=L、n6=H、n7=L、n8=H となる。この状態がデコーダ部55でデコードされ、イ
ンバータ536 はLレベル出力、インバータ540 はHレベ
ル出力になる。従って、パルスn11とn12に応答し
て、検出信号BとAとがそれぞれHレベルとなる。その
結果、遅延制御回路の遅延制御信号pが右方向にシフト
し、可変遅延回路の遅延経路を短くして遅延時間を短く
する。そのため、可変クロックVariCLKが進む方
向に制御される。
る。この例は、外部クロックCLKより90°位相遅れ
の内部制御クロックS29を生成するDLL回路の例で
ある。外部クロックCLKが入力バッファ10により取
り込まれ、内部クロックS1が生成される。従って、内
部クロックS1は入力バッファ回路10の遅延B°だけ
遅れている。この内部クロックS1は、第4の可変遅延
回路01で遅延され、内部制御クロックS29が生成さ
れる。内部制御クロックS29は、正確には、外部クロ
ックCLKから(90−A)°遅れたタイミングを有す
る。A°は、出力回路1の遅延時間に相当する。
02、ダミー出力回路103、ダミー入力バッファ10
4からなる遅延ループと、第3の位相比較器105及び
第3の遅延制御回路106で構成される。上記の可変遅
延回路、遅延制御回路、位相比較器は、図4〜7で示し
た回路と同じである。位相比較器105に入力される基
準クロックS35は、内部クロックS1を分周器113
で分周したクロックS2を90°遅延させたクロックで
あり、可変クロックS28は、遅延ループの出力であ
る。
延回路107〜110、第4の位相比較器111、第4
の遅延制御回路112で構成される。この構成は、図2
で示した90°DDL回路8と同じである。分周器11
3により分周され、360°位相遅れのクロックS3が
基準クロックとして第4の位相比較器111に与えら
れ、クロックS2を4つの可変遅延回路107〜110
で遅延させたクロックS24が可変クロックとして与え
られる。従って、第4の遅延制御回路112が、両クロ
ックS3,S24の位相を合わせるように遅延制御信号
S34を生成すれば、1つの可変遅延回路107〜11
0は、それぞれ90°の位相遅延を有することになる。
このクロックS2から90°(外部クロックから90°
+B°)遅延したクロックS35が、第3の位相比較器
105の基準クロックとして与えられる。
クCLKから(90+B)°遅延したクロックS35と
可変クロックS28とを比較し、位相比較結果信号S3
1を生成する。第3の遅延制御回路106は、位相比較
結果信号S31に従い、両クロックの位相が一致するよ
うに遅延制御信号S32を生成し、第5及び第4の可変
遅延回路の遅延を制御する。その結果、第5の可変遅延
回路102の出力S25は、外部クロックCLKから
(90−A)°の位相遅れとなる。同様に、内部制御ク
ロックS29も、外部クロックCLKから(90−A)
°の位相遅れとなり、出力回路1の出力S30は、外部
クロックCLKから90°の位相遅れとなる。
遅延回路107〜110の出力を適宜選択することで、
内部制御クロックS29の遅延を、90°、180°、
270°、360°にすることができる。また、可変遅
延回路107〜110を介さずにクロックS2を第3の
位相比較器の基準クロックとすることで、位相差0°の
内部制御クロックS29を生成することができる。
9の出力を第3の位相比較器105の基準クロックとし
て使用すると、外部クロックCLKから(270−A)
°遅延した内部制御クロックS29を生成することがで
きる。但し、その場合は、DLL回路内に、第5の可変
遅延回路102に加えて、3つの可変遅延回路107,
108,109を有することになる。それぞれの可変遅
延回路がジッタを有し、DLL回路の合計のジッタは、
最大で1つの可変遅延回路の4倍になる。可変遅延回路
は、図4に示した例では、2段のゲート毎の遅延時間の
分解能を有する。従って、その中間の遅延特性が要求さ
れる時に、2段のゲートの遅延時間分のジッタが発生す
る。従って、DLL回路内に可変遅延回路が多く存在す
ると、それらのジッタが相乗されて、トータルでは大き
なジッタとなる。かかるジッタは、内部制御クロックS
29のタイミングの誤差となるので、できるだけ小さく
することが望まれる。
180°を超える270°であるが、その内部には、2
つの可変遅延回路3,4が設けられるだけであり、図8
のDLL回路と同等のジッタのレベルである。
DRAMに適用された場合の具体例を示す図である。こ
の例では、コラム系の回路20がパイプライン構成され
る。共通のアドレス端子Addから行アドレスとコラム
アドレスとが供給されるが、最初の外部クロックCLK
に同期して供給された行アドレスは、行アドレスバッフ
ァ23に取り込まれ、増幅され、行デコーダ24に供給
される。行デコーダ24により選択されたワード線WL
が駆動され、メモリセル26が選択される。メモリセル
26のデータはビット線BL,/BLの一方に出力さ
れ、他方のレファレンス電圧と共に、センスアンプ27
で増幅される。ここまでが、行アドレス側の回路の動作
である。
LKに同期してアドレス端子Addに供給され、コラム
アドレスバッファ28で増幅される。そのアドレス信号
はコラムデコーダ29でデコードされ、センスアンプ2
7のうち選択されたセンスアンプがデータバス線対D
B,/DBに接続される。そして、データバス線対D
B,/DBのデータが、データバスアンプ30で更に増
幅される。コラム系の回路20のうち、ここまでの回路
が例えば初段のパイプライン回路に対応する。
バッファ10で増幅されてから、内部クロック生成回路
であるDLL(Delayed Lock Loop 、デレイド・ロック
・ループ) 回路22に与えられる。DLL回路22で
は、外部クロックに対して出力回路1の遅延時間A°に
相当する時間だけ進んだ位相を有する内部クロックi−
clkが生成される。このDLL回路は、例えば図8で
説明した構成である。内部クロックi−clkは、パイ
プラインゲート13に供給され、内部クロックi−cl
kに同期してパイプラインゲート13が開かれる。
は、第二段のパイプライン回路に対応し、データバス選
択等の所定の制御動作が行われる。そして、更にパイプ
ラインゲート15が制御クロックiーclk2に同期し
て開かれ、データバスコントロール回路31の出力信号
が出力回路1に与えられる。そして、出力回路1から読
み出しデータがデータ出力端子DQに出力される。
DLL回路34と図8で示したDLL回路33に与えら
れる。それぞれのDLL回路から、外部クロックCLK
から(270−A)°遅れの制御クロックS9と、(9
0−A)°遅れの制御クロックS29とが生成される。
チャート図である。この図に示される通り、外部クロッ
クCLKに対して、制御クロックS9とS29が生成さ
れる。そして、クロック合成回路35により、両クロッ
クS9,S29の立ち上がりエッジを有する2倍の周波
数の制御クロックi−clk2が生成される。この制御
クロックi−clk2により、パイプラインゲート15
が開かれて、読み出しデータが出力回路1からDQ端子
に出力される。図10に示される通り、制御クロックS
9とS29を生成することで、出力回路1からの出力の
レートを外部クロックCLKの2倍にすることができ
る。
準となるクロックから180°以上の位相遅れを有する
クロックを生成する為のDLL回路において、180°
以上の遅延を生成する複数の可変遅延回路を使用せず
に、第2の可変遅延回路と第3の可変遅延回路とで所望
のクロックを生成することができる。従って、DLL回
路のデジタル可変遅延回路内のジッタの合計を少なくす
ることができ、より正確な位相遅れを有する制御クロッ
クを生成することができる。
ある。
る。
の具体例を示す図である。
ある。
Claims (9)
- 【請求項1】第1のクロックから所定の位相α°遅延し
た制御クロックを生成するDLL回路において、 前記第1のクロックが入力され、前記制御クロックを生
成する第1の可変遅延回路と、 前記第1のクロックが入力され、第2の可変遅延回路と
第3の可変遅延回路とが直列に接続された第1の遅延ル
ープと、 前記第1のクロックから360°の整数倍の位相遅れの
基準クロックと、前記第1の遅延ループから出力される
第1の可変クロックとの位相を比較し、位相差に応じた
第1の位相比較結果信号を生成する第1の位相比較器
と、 前記第1の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロ
ックと前記第1の可変クロックとの位相を一致させる第
1の遅延制御信号を前記第2の可変遅延回路及び第1の
可変遅延回路に供給する第1の遅延制御回路と、 第3の可変遅延回路に前記第1のクロックのβ°(=3
60°−α°)の遅延時間を与える第2の遅延制御信号
を生成するβ°検出回路とを有することを特徴とするD
LL回路。 - 【請求項2】請求項1において、 前記β°検出回路は、 前記第1のクロックが入力され、複数の可変遅延回路が
直列に接続された第2の遅延ループと、 前記基準クロックと前記第2の遅延ループから出力され
る第2の可変クロックとの位相を比較し、位相差に応じ
た第2の位相比較結果信号を生成する第2の位相比較器
と、 前記第2の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロ
ックと前記第2の可変クロックとの位相を一致させる第
2の遅延制御信号を、前記第2の遅延ループを構成する
複数の可変遅延回路にそれぞれ与える第2の遅延制御回
路とを有することを特徴とするDLL回路。 - 【請求項3】請求項2または3において、 前記β°が180°を超えることを特徴とするDDL回
路。 - 【請求項4】請求項2または3において、 前記可変遅延回路は、複数の論理ゲートを直列接続して
構成され、前記遅延制御信号により、前記論理ゲートの
段数が可変設定されることを特徴とするDLL回路。 - 【請求項5】請求項2または3において、 更に、外部クロックが供給され、前記第1のクロックを
出力する入力バッファと、 前記第1の可変遅延回路が生成する前記制御クロックが
供給され、該制御クロックのタイミングで所定の出力を
生成する出力回路と、 前記第1の遅延ループ内に設けられ、前記入力バッファ
と同等の遅延時間を有するダミー入力バッファ及び前記
出力回路と同等の遅延時間を有するダミー出力回路とを
有することを特徴とするDLL回路。 - 【請求項6】外部クロックから所定の位相α°遅延した
データ出力を生成する半導体記憶装置において、 制御クロックを供給され、前記データ出力を生成する出
力回路と、 前記外部クロックが供給され、第1のクロックを出力す
る入力バッファと、 前記第1のクロックが入力され、第1の遅延制御信号に
より制御され、前記制御クロックを生成する第1の可変
遅延回路と、 前記第1の遅延制御信号を生成するDLL回路とを有
し、 前記DLL回路は、 前記第1のクロックが入力され、第2の可変遅延回路と
第3の可変遅延回路とが直列に接続された第1の遅延ル
ープと、 前記第1のクロックから360°の整数倍の位相遅れの
基準クロックと、前記第1の遅延ループから出力される
第1の可変クロックとの位相を比較し、位相差に応じた
第1の位相比較結果信号を生成する第1の位相比較器
と、 前記第1の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロ
ックと前記第1の可変クロックとの位相を一致させる前
記第1の遅延制御信号を前記第2の可変遅延回路及び第
1の可変遅延回路に供給する第1の遅延制御回路と、 第3の可変遅延回路に前記第1のクロックのβ°(=3
60°−α°)の遅延時間を与える第2の遅延制御信号
を生成するβ°検出回路とを有することを特徴とする半
導体記憶装置。 - 【請求項7】請求項6において、 前記β°検出回路は、 前記第1のクロックが入力され、複数の可変遅延回路が
直列に接続された第2の遅延ループと、 前記基準クロックと前記第2の遅延ループから出力され
る第2の可変クロックとの位相を比較し、位相差に応じ
た第2の位相比較結果信号を生成する第2の位相比較器
と、 前記第2の位相比較結果信号を供給され、前記基準クロ
ックと前記第2の可変クロックとの位相を一致させる第
2の遅延制御信号を、前記第2の遅延ループを構成する
複数の可変遅延回路にそれぞれ与える第2の遅延制御回
路とを有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項8】請求項6または7において、 前記β°が180°を超えることを特徴とする半導体記
憶装置。 - 【請求項9】請求項6または7において、 前記第1の遅延ループ内に設けられ、前記入力バッファ
と同等の遅延時間を有するダミー入力バッファ及び前記
出力回路と同等の遅延時間を有するダミー出力回路とを
有することを特徴とする半導体記憶装置。
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