JPS63305611A - クロツク信号供給装置 - Google Patents

クロツク信号供給装置

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JPS63305611A
JPS63305611A JP62141460A JP14146087A JPS63305611A JP S63305611 A JPS63305611 A JP S63305611A JP 62141460 A JP62141460 A JP 62141460A JP 14146087 A JP14146087 A JP 14146087A JP S63305611 A JPS63305611 A JP S63305611A
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phase
clock signal
signal
clock
circuit
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Noboru Masuda
昇 益田
Hiroyuki Itou
以頭 博之
Masakazu Yamamoto
雅一 山本
Tatsuya Saito
達也 斉藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 〔従来の技術〕 従来、大型計算機等のクロック信号は、1つのクロック
信号に対して1本ずつ(差動で送る時には1組ずつ)の
信号経路を介して供給し、それぞれ個々に位相′fAm
するのが一般的であった。また、その位相調整は、オシ
ロスコープ等によって各分配先におけるクロック信号の
波形を観測し規定値に合わせる方法が一般的であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従って、従来の方式ではクロック信号の相数が増えると
それに比例してglIm箇所が増加し、調整に手間がか
かるという難点が有った。また、クロック信号を高速化
すると、立ち上がり時間や立ち下り時間がクロックの周
期に近くなって電圧が充分に立ち上がる前に立ち下がり
が始まることになる。従って、信号振幅が小さくなり、
ノイズマージンが減少したり場合によっては信号自体の
消滅が起きる。特に、クロック源から各分配先までの間
は信号経路が長く、負荷の影響や表皮効果が顕著になっ
て上記のような現象が起きやすい。なお、特開昭61−
39650及び特開昭61−39651にクロック信号
の位相を調整する方法の一例が、また、特開昭62−2
42410に可変遅延回路の一例がそれぞれ開示されて
いるが、この方法だけではパルス幅の変化や信号振幅の
減衰、消滅を防ぐことはできない。
本発明の第1の目的は、クロック信号の位相調整箇所を
減らすことにある6本発明の第2の目的は、クロック源
から各分配先までの間を伝送するべき信号の周波数を下
げることにある6〔問題点を解決するための手段〕 上記第1の目的は、精密に位相調整された信号経路を時
分割により2組以上のクロック信号に共有させて各相の
リファレンスとなる信号を伝送し、位相精度の粗い各相
のクロック信号をこれに合わせることにより達成できる
。上記第2の目的は。
多相のクロック信号の論理和や論理積を取ることによっ
て周波数を逓倍し、クロック信号として使うことにより
達成される。
〔作用〕
精密に位相調整された信号経路を2組以上のクロック信
号に共有させることにより、精密な位相調整を要する箇
所の数を減じることができる。また、各分配先で周波数
を逓倍することにより、クロック源から各分配先までの
間を伝送する信号の周波数を各分配先で必要とするクロ
ック信号の周波数より低く設定することができる。
〔実施例〕
第1図に本発明の一実施例の構成を示す。第1図におい
て、1はクロック源、2は分配先を表す。
10は精密に位相調整された参照信号の通る経路、11
は位相精度の粗いクロック信号の通る経路、12はセレ
クト信号の通る経路である。また、各分配先において、
20は可変遅延回路、21は位相比較回路を表す。25
は本発明によって自動的に位相調整されたクロック信号
、26は可変遅延回路を制御するための制御信号である
。また、クロック源1の中の発振回路3はクロック信号
各相の元となる周波数の高い原クロックを発生する回路
、分周回路4は原クロックを分周して各相のタロツク信
号を生成する回路、セレクト回路5は分周回路4で生成
されたクロック信号各相の内のいずれか1つを選択して
参照信号10として送り出す回路である。セレクト信号
発生器6はクロック信号各相より充分に長い周期のセレ
クト信号12を発生する回路であり、この信号12によ
ってタロツク各相の内のいずれがセレクタ回路5によっ
て選択されるかが決まる。
次に、第1図の回路の動作について説明する。
各分配先2の中では1位相精度の粗いクロック(3号1
1を可変遅延回路20に通すことによって位相調整され
る。そして、その出力が、所望の位相で送られてくる参
照信号10と比較され、その結果を可変遅延回路2oに
フィードバックして精度良く位相調整されることになる
。また、参照信号10としてクロック信号の他の相が送
られている間は、デコーダ回路8からの信号によって位
相比較回路21からの制御信号を止め、可変遅延回路2
0の遅延時間が変化しないようにする。このように構成
すれば、従来はクロック信号の各相について位相調整が
必要であったのが1本実施例では参照信号10について
のみ位相調整すれば済むことになる。なお、第1図の可
変遅延回路20や位相比較回路21の具体的な構成につ
いては、すでに特願昭62−63762 (昭和62年
3月20日出III)に開示した通りである。また、電
源ノイズ等によるダイナミックスキューの影響を避ける
ためには、無調整クロック信号11や参照信号10は差
動信号にして送るのが望ましい、また、−変位相調整が
完了した後は制御を止めて可変遅延回路20の遅延時間
が切り替わらないようにすれば、ハザードの影響を避け
ることができる。この場合、位相比較回路21に同日8
願の「位相比較回路」 (発明者 益1)昇、山本雅−
1以頭博之、斉藤達也)に開示したような不感幅付きの
ものを併用すれば。
制御を止めた後に位相が変化してもそれを検知すること
ができる。また、セレクタ回路5やデコーダ回路8の具
体的な構成については、公知である。
第2図は本発明の他の実施例を示したものであり、クロ
ック源1の中の参照信号10を送り出す部分にラッチ回
路7を挿入し、原クロックに同期して参照信号10を送
り出すようにしたものである。これにより1分周回路4
の負荷がクロック信号の各相に対して不均一であっても
、参照信号10として送り出される時には各相の位相差
が等間隔になるようにすることができる。
第3図は本発明の更に他の実施例を示したものであり、
可変遅延回路20の次段に固定遅延回路22を設けたも
のである。可変遅延回路20による遅延時間を最小にし
てもクロック信号各相の位相差より大きくなる場合には
、第3図のように構成して固定遅延回路22の遅延時間
が図の下の方に行くほど順次小さくなるように設定すれ
ばよいなお、固定遅延回路22はゲート回路を直列に何
段か接続することにより実現できる。また、第3図にお
いて、各可変遅延回路20の入力を全て無調整クロック
信号11に直接接続することも可能である。
第4図は本発明の更に他の実施例を示したものであり、
位相精度の粗いクロック信号11を各相毎に別々にクロ
ック源1から供給したものである。
第4図の場合、クロック源1と各分配先2との間に必要
な信号経路の数は増えるが、精密に位相調帖をする必要
のある信号経路は参照信号用の経路10のみである。ク
ロック信号の周期を広い範囲に渡って可変にしたい場合
や、可変幅の大きな可変遅延回路が使えない場合には、
第4図のような構成が有用である。後者の一例としては
、クロック源から末端の分配先までの間を2段階以上に
分けて本発明を適用したい場合、具体的には、クロック
源1から各配線基板上の中継回路までの間に本発明を適
用し、更にその中継回路から配線基板上に搭載された各
LSIまでの間にも本発明を適用したい場合がある。そ
の場合、クロック源1から中継回路までの間には信号本
数が少なくて済む第1図〜第3図等を適用し、中継回路
から各LSIまでの間には可変遅延回路20が小規模で
済む第4図のような構成を適用する。
第5図は、本発明によって得られた位相精度の高い多相
のクロック信号25から、それより周波数の高いクロッ
ク信号28を生成する方法の一例を示したものである。
第5図の25(a)〜(d)に、第1図〜第4図等の実
施例によって得られた位相間隔の等しい4相のクロック
信号25を入力すると、第6図に示すように出力28に
は周期が2倍のクロック信号が得られる。従って、クロ
ック源1から各分配先2までの長い(すなわち高周波信
号の通りにくい)信号経路には低い周波数の信号のみを
送りながら、各分配先2の中ではその何倍かの周波数の
クロック信号を得ることができる。゛なお、その場合、
参照信号10を位相比較回路21に入力する経路上に、
第5図の回路と遅延時間の等価な回路を挿入するのが望
ましい、また、第5図にはNOR回路を使った例を示し
たが、NAND回路や排他的論理和回路を使っても同様
のことか出来るのは言うまでもない、なお、第5図の2
5 (a)〜(d)に入力する4相のクロック信号を従
来の方法で供給すると、位相間隔を等しくするのが難し
く逓倍後のクロック信号の周期性が悪くなる。しかし1
本発明によって供給すると、位相間隔のばらつきは位相
比較誤差程度であり、従って逓倍後の周期性も改善され
る。
次に、ディジタル制御の可変遅延回路の遅延時間切り替
え時に生じるハザードおよびその防止方法について述べ
る。第7図に、ディジタル制御の可変遅延回路の出力波
形の一例を示す。(1)は遅延時間が短い場合、(2)
は長い場合の出力波形であり、この2つの出力の時間差
Δtが切り替え幅となる。ここで、遅延時間が短い(1
)から長い(2)へ切り替えることを考える。その切り
替えが(1)、(2)の両方共がハイレベルの時(すな
わち第7図の時刻A)に行なわれた場合、出力は第7図
(3)に示すように時刻Aの以前には(1)と同じ波形
、以後には(2)と同じ波形となり、パルスの数は変わ
らない0両方共がローレベルの時(すなわち第7図の時
刻B)に切り替えても、(4)に出力波形を示すように
Aの場合とほぼ同様である。しかしながら、時刻Cのよ
うに一方がハイレベルで他方がローレベルの時に切り替
えると、(5)に示すように切り替えの前後に短いパル
スが発生して、全体でのパルスの数が変わる。これが所
謂ハザードであり、誤動作の原因となる。従来のディジ
タル制御型の可変遅延回路では、遅延時間の切り替えを
入呂力信号と無関係に行なっていたためハザードの発生
は避けられず、位相Wa整の完了後は制御を止める等の
方法によってその影響を回避する必要があった。とこる
が、この切り替えが必ず第7図のAまたはBの時刻に行
なわれるようにすれば、ハザードの発生自体を回避する
ことが可能となる。その為の回路構成の一例を第8図に
示す。
この回路は、無調整クロック信号11が入力として加え
られ、出力が調整済みクロック信号25として取り出さ
れる。その間は幾つかのブロック100に分かれ、各ブ
ロック100毎に1ビツトずつ遅延時間の切り替えを行
なう。各ブロック100内には伝播時間の異なる2つの
信号経路を設け、各ビット毎に制御信号110によって
そのいずれかを選択する。各ビット毎に遅延時間切り替
え幅は102のノードを付加された容量素子の大小によ
って異なる。3個あるラッチ回路121゜122.12
3は第7同省の時刻A以外では切り替わらないようにす
るためのものである。ここで、位相比較回路21から制
御信号26によって遅延時間の増加又は短縮の指令が来
ると、制御回路50は各ビット毎の制御信号110を切
り替えるが、この切り替えのタイミングは101や10
2のノードを通る信号とは無関係に行なわれる。これが
左端のラッチ回路121を通ることによって。
111のノードに現われる電圧は103のノードがロー
レベルの半周期しか変化しないことになる。
更に、2段目のラッチ回路122によって112のノー
ドに現われる電圧は102のノードがローレベルの時に
のみ変化するが、102と103は互いに逆極性である
ために111と112が共に変化し得る時間は短く、従
って112が変化し得るのは102のノードがローレベ
ルになった直後の短い時間のみである。これを何段かの
ゲート回路を通して遅らせれば、103のノードがハイ
レベルの時にしか113のノードの電圧が変化しないよ
うにすることが出来る。従って、114゜115のノー
ドの電圧が変化し得るのは103のノードがローレベル
になった直後のある一瞬であり、入力信号の1周期ごと
に一意的に決まる。そして、その瞬間に101,102
の両方がハイレベルになるようにしておけば、必ず第7
図Aの時刻に切り替わることになり、ハザードの発生を
防ぐことが出来る。なお、第7図Bの時刻に切り替わる
ように構成することもできるが、その場合には114と
115が同時にハイレベルにならないようにする必要が
ある。また、第8図には101と102の経路を切り替
える部分をNOR回路で構成した例を示したが、この部
分をNANDI5回路で構成する場合には、Bの時刻に
切り替えるようにするか、または、Aの時刻に切り替え
て114と115が同時にローレベルにならないように
する必要がある。なお、第8図には容量素子の付加によ
って遅延時間を変化させる例を示したが、切り替え幅を
大きくしたい時にはゲート段数を変えることによって変
化させた方が波形の劣化等を避けることが出来る。また
、位相m整完了後に可変遅延回路21の制御を停止する
ことによりハザードの影響を回避する方法と、第8図の
回路によりハザード発生を回避する方法を併用すれば、
更に確実にハザードの影響を防止することが出来る。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば高速のクロック信号
を位相精度良く伝送することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図はそれぞれ本発明の一実施例を示す構
成図、第5図は第1図乃至第4図に付加して機能を追加
するための回路の構成図、第6図説 は第5図の回路の動作を特明するための動作波形図、第
7図は番秦噌可変遅延回路の動作を説明するだめの動作
波形図、第8図は可変遅延回路の改良例を示す回路図で
ある。 1・・・クロック源、2・・・分配先比較回路、10・
・・参照信号、11・・・無調整クロック信号、12・
・・セレクト信号、20・・・可変遅延回路、21・・
・位相比較回路、22・・・固定遅延回路、25・・・
調整済クロツ篤3 圀 一−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−;’−″′″−−−−−J第5 旧 第6図 第 7 凪

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、クロック源から少なくとも2カ所以上の分配先に少
    なくとも2相以上のクロック信号を供給するクロック信
    号供給装置において、上記少なくとも2相以上のクロッ
    ク信号の位相を調整する第1の手段と、上記少なくとも
    2相以上のクロック信号を時分割によって伝送する第2
    の手段と、上記第1の手段によって位相調整されたクロ
    ック信号と上記第2の手段によって供給された信号の位
    相を比較する第3の手段とを備え、上記第3の手段の比
    較結果を上記第1の手段にフィードバックしたことを特
    徴とするクロック信号供給装置。 2、上記第1の手段は可変遅延回路を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項のクロック信号供給装置。 3、上記可変遅延回路はディジタル信号によって制御さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第2項のクロック
    信号供給装置。 4、上記ディジタル信号によって制御される可変遅延回
    路は、その遅延時間の切り換えが、入力信号若しくは入
    力信号をある一定の時間だけ遅らせた信号に同期して行
    なわれることを特徴とする特許請求の範囲第3項のクロ
    ック信号供給装置。 5、上記少なくとも2相以上のクロック信号から、論理
    和若しくは論理積等、若しくはその組み合わせによって
    新たなクロック信号を生成する手段を備えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、または
    、第4項のクロック信号供給装置。 6、上記少なくとも2相以上のクロック信号は、遅延回
    路等によって1相のクロック信号から生成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第
    4項、または、第5項のクロック信号供給装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6292408B1 (en) 1997-02-07 2001-09-18 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device and a semiconductor integrated circuit

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