JP2009088600A - Phase shift method and circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単一の遅延時間を有する複数の遅延セルを直列に接続し、その中の任意段数のみを有効にすることで所望の遅延時間を得る位相シフト方法および回路に係り、特に、必要となる遅延セルの全てを直列に接続するのではなく、少ない段数をループ状に接続して繰り返し使うことにより、遅延セル段数の大幅な削減を可能にした位相シフト方法および回路に関するものである。 The present invention relates to a phase shift method and circuit for obtaining a desired delay time by connecting a plurality of delay cells having a single delay time in series and enabling only an arbitrary number of stages, and in particular, is necessary. The present invention relates to a phase shift method and a circuit capable of greatly reducing the number of delay cell stages by connecting a small number of stages in a loop and repeatedly using them instead of connecting all the delay cells in series.
DDRSDRAM(DDR:Double Data Rate)の普及に伴い、DLL(Delay Locked Loop)回路が必要不可欠となっている。DLL回路と呼ばれているが、実質的な目的は、基準クロックに対し90度や270度の位相シフトを行なうための絶対遅延を生成する回路である。 With the spread of DDR SDRAM (DDR: Double Data Rate), a DLL (Delay Locked Loop) circuit has become indispensable. Although called a DLL circuit, a substantial purpose is a circuit that generates an absolute delay for performing a phase shift of 90 degrees or 270 degrees with respect to a reference clock.
位相シフト回路のひとつの構成方法として、単一の遅延時間を持つ複数の遅延セルを直列に接続し、その中の任意段数だけ有効にすることで、所望の遅延時間を得ることができる(例えば、特許文献1の図9参照)。遅延セルの構成は限定するものではないが、例えばCMOSゲート回路でも良い。この位相シフト回路におけるシフト量(遅延時間)が基準クロックを基準とした(例えば)90度の絶対遅延時間となるには、基準クロックの周期Trefと遅延セル1段当たりの遅延時間Tdlの2つがわかれば、(Tref/Tdl)×(90/360)の段数分だけ遅延セルを有効にすれば良い。 As one configuration method of the phase shift circuit, a desired delay time can be obtained by connecting a plurality of delay cells having a single delay time in series and enabling them by an arbitrary number of stages (for example, , See FIG. 9 of Patent Document 1). The configuration of the delay cell is not limited, but may be a CMOS gate circuit, for example. In order for the shift amount (delay time) in this phase shift circuit to be an absolute delay time of 90 degrees with respect to the reference clock (for example), it is only necessary to know the reference clock cycle Tref and the delay time Tdl per delay cell. , (Tref / Tdl) × (90/360) The number of delay cells may be enabled.
しかし、半導体集積回路の中でアナログ的な時間を測定するのは難しいため、位相シフト回路と同じ遅延セルを内部可変遅延として有するDLL回路を基準クロック1周期でロックさせ、ロックした時に使用している遅延段数を「クロック1周期分の時間」として出力するマスターDLL回路を用いてクロック周期を測定する。マスターDLL回路が、例えば遅延セル400段を使ってロックすれば、それを1/4倍した100段の遅延セルを位相シフト回路で有効にすれば、基準クロックの90度分の絶対遅延が得られる。 However, since it is difficult to measure analog time in a semiconductor integrated circuit, a DLL circuit having the same delay cell as the phase shift circuit as an internal variable delay is locked in one cycle of the reference clock, and used when locked. The clock cycle is measured using a master DLL circuit that outputs the number of delay stages as “time for one clock cycle”. If the master DLL circuit is locked using, for example, 400 stages of delay cells, an absolute delay of 90 degrees of the reference clock can be obtained by enabling 100 stages of delay cells multiplied by 1/4 by the phase shift circuit. It is done.
なお、マスターDLL回路は、通常、一旦ロックした後も温度変動などによる遅延セルの遅延時間変動を常にトラッキングし、クロック1周期当たりの遅延段数を更新するため(例えば、温度が上がって遅延セルの遅延時間が大きくなると、400段→399段→398段と更新していく)、位相シフト回路は「クロック1周期分の段数の1/4の段数を有効にする」という関係を維持していれば、常に90度分の絶対遅延を維持できる。
このDLL回路を利用した位相シフト回路の問題点のひとつとして、セル面積が挙げられる。DDRSDRAMの規格は世代によって異なるが、800Mbpsのデータレート(400MHzクロックの両エッジを使う)も視野に入ってきているため、遅延調整の分解能は数10psが必要と言われている。つまり遅延セル1段当たりが数10psということである。一方、全てのアプリケーションでそのような高速データレートが必要なわけではなく、DDRSDRAMの下限周波数の限界(第一世代では約80MHz)で使われる場合もある。 One of the problems of the phase shift circuit using this DLL circuit is the cell area. Although the DDR SDRAM standard varies from generation to generation, since a data rate of 800 Mbps (using both edges of a 400 MHz clock) is also in the field of view, it is said that the resolution of delay adjustment needs several tens of ps. That is, several stages of delay cells are several tens of ps. On the other hand, not all high-speed data rates are required for all applications, and the application may be used at the lower limit of the DDR SDRAM frequency (about 80 MHz in the first generation).
したがって、位相シフト回路に周波数的な汎用性を持たせようとすると、遅延時間のばらつき(特に遅延時間が最も小さくなる条件)も考慮すれば1000段オーダーの多大な遅延セルを備えておく必要がある。前記した特許文献1では、その段落0068に必要な段数だけ直列に接続して構成することが述べられている。 Therefore, if the phase shift circuit is intended to have general versatility in terms of frequency, it is necessary to provide a large number of delay cells on the order of 1000 stages in consideration of variations in delay time (especially, conditions under which the delay time is minimized). is there. In the above-mentioned Patent Document 1, it is described that the number of stages necessary for the paragraph 0068 is connected in series.
本発明の目的は、少ない数の遅延セルをループ状に接続し、同一の遅延セルを繰り返し使用することにより、遅延セルの段数を大幅に削減できるようにした位相シフト方法および回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a phase shift method and circuit capable of greatly reducing the number of stages of delay cells by connecting a small number of delay cells in a loop and repeatedly using the same delay cells. It is.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明の位相シフト方法は、入力信号の立上り又は立下りのエッジ信号を複数段直列接続の第1の遅延セルの初段に入力し、終段以外の特定の段数目の前記第1の遅延セルが反応した後に前記終段の出力側を初段の入力側に接続することによりループ接続して前記エッジ信号を巡回させ、該巡回が所定回数に達した後に所望段数目の前記第1の遅延セルから出力信号を出力することを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の位相シフト方法において、前記所望段目の第1の遅延セルから出力する前記出力信号を、複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させてから出力することを特徴とする。
請求項3にかかる発明の位相シフト方法は、入力信号の立上りのエッジ信号を前記請求項1の方法で第1のルートで遅延させ、前記入力信号の立下りのエッジ信号を前記請求項1の方法で第2のルートで遅延させ、前記第1のルートで得られた出力信号と前記第2のルートで得られた出力信号から新たな出力信号を生成することを特徴とする。
請求項4にかかる発明の位相シフト方法は、入力信号の立上りのエッジ信号を前記請求項2の方法で第1のルートで遅延させ、前記入力信号の立下りのエッジ信号を前記請求項2の方法で第2のルートで遅延させ、前記第1のルートで得られた出力信号と前記第2のルートで得られた出力信号から新たな出力信号を生成することを特徴とする。
請求項5に記載の発明の位相シフト回路は、入力信号の立上り又は立下りのエッジを検出する第1のエッジ検出回路と、該第1のエッジ検出回路の出力信号を遅延させる複数段直列接続の第1の遅延セルと、該複数段直列接続の第1の遅延セルの内の終段以外の特定の段数目の前記第1の遅延セルの出力信号が変化すると該終段の出力側を初段の入力側に接続してループ接続するループ切替制御回路と、前記複数段直列接続の第1の遅延セルの内の所望段数目の遅延セルの出力信号の同一方向の変化回数を予め設定した所定数だけカウントするとパルスを出力するカウンタとを備え、前記カウンタから出力する前記パルスを出力信号としたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の位相シフト回路において、複数段直列接続の第2の遅延セルと、前記カウンタから出力する前記パルスを前記複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させるセル段数設定回路とを備え、前記複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させた信号を出力信号とすることを特徴とする。
請求項7に記載の発明の位相シフト回路は、第2のエッジ検出回路を備え、入力信号の立上りのエッジ信号を入力する請求項5に記載の位相シフト回路を立上り側の位相シフト部とし、入力信号の立下りのエッジ信号を入力する請求項5に記載の位相シフト回路を立下り側の位相シフト部とし、前記第2のエッジ検出回路は、前記立上り側の位相シフト部でシフトされた信号で出力信号を立ち上げ、前記立下り側の位相シフト部でシフトされた信号で前記出力信号を立ち下げることを特徴とする。
請求項8に記載の位相シフト回路は、第2のエッジ検出回路を備え、入力信号の立上りのエッジ信号を入力する請求項6に記載の位相シフト回路を立上り側の位相シフト部とし、入力信号の立下りのエッジ信号を入力する請求項6に記載の位相シフト回路を立下り側の位相シフト部とし、前記第2のエッジ検出回路は、前記立上り側の位相シフト部でシフトされた信号で出力信号を立ち上げ、前記立下り側の位相シフト部でシフトされた信号で前記出力信号を立ち下げることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a phase shift method according to a first aspect of the present invention is the method of inputting a rising or falling edge signal of an input signal to the first stage of a first delay cell having a plurality of stages connected in series, except for the last stage. After the first delay cell of a specific number of stages has reacted, the edge signal is circulated by connecting the output side of the final stage to the input side of the first stage, and the circulation reaches a predetermined number of times. After that, an output signal is output from the first delay cell of the desired number of stages.
According to a second aspect of the present invention, in the phase shift method according to the first aspect, the output signal output from the first delay cell at the desired stage is output from a plurality of second delay cells connected in series. It is characterized by outputting after passing through one or more.
According to a third aspect of the present invention, the rising edge signal of the input signal is delayed by the first route by the method of the first aspect, and the falling edge signal of the input signal is delayed by the method of the first aspect. The method delays the second route by the method, and generates a new output signal from the output signal obtained by the first route and the output signal obtained by the second route.
According to a fourth aspect of the present invention, the rising edge signal of the input signal is delayed in the first route by the method of the second aspect, and the falling edge signal of the input signal is delayed by the method of the second aspect. The method delays the second route by the method, and generates a new output signal from the output signal obtained by the first route and the output signal obtained by the second route.
According to a fifth aspect of the present invention, a phase shift circuit includes a first edge detection circuit that detects a rising edge or a falling edge of an input signal, and a multi-stage serial connection that delays an output signal of the first edge detection circuit When the output signal of the first delay cell of a specific number other than the final stage among the first delay cells and the first delay cells connected in series is changed, the output side of the final stage is changed. A loop switching control circuit that is connected to the input side of the first stage and connected in a loop, and the number of changes in the same direction of the output signal of the desired number of delay cells among the first delay cells connected in series are preset. And a counter that outputs a pulse when a predetermined number is counted, and the pulse output from the counter is used as an output signal.
According to a sixth aspect of the present invention, in the phase shift circuit according to the fifth aspect, a second delay cell having a plurality of stages connected in series and a second delay cell having the plurality of stages connected in series with the pulse output from the counter. A cell stage number setting circuit that passes through one or more of the cells, and a signal that passes through one or more of the plurality of second delay cells connected in series is used as an output signal. .
The phase shift circuit of the invention described in claim 7 includes a second edge detection circuit, and inputs the rising edge signal of the input signal. The phase shift circuit according to claim 5 is used as a rising phase shift section, 6. The phase shift circuit according to claim 5, wherein a falling edge signal of an input signal is inputted, and the second edge detection circuit is shifted by the rising phase shift unit. The output signal is raised by a signal, and the output signal is lowered by a signal shifted by the phase shift unit on the falling side.
The phase shift circuit according to
本発明によれば、従来に比べて遅延セルの直列接続段数を大幅に少なくすることができ、セル面積を大幅に縮小できることに加え、この構成により、最低動作周波数の規定は、遅延ループのデューティ維持特性と巡回回数計測の規模のみに依存することになり、対応周波数の下限を考慮した遅延セル面積の増大も抑制される。また、遅延処理は立上りエッジのみを利用して行うので、入力端子に入力されるパルスのデューティを維持して遅延処理し出力端子に出力させることが容易となる。 According to the present invention, it is possible to significantly reduce the number of delay cells connected in series as compared with the prior art, and to significantly reduce the cell area. With this configuration, the minimum operating frequency is defined by the delay loop duty. It depends only on the maintenance characteristics and the scale of the number of times of patrol, and the increase of the delay cell area considering the lower limit of the corresponding frequency is also suppressed. Further, since the delay process is performed using only the rising edge, it becomes easy to perform the delay process while maintaining the duty of the pulse input to the input terminal and to output it to the output terminal.
図1に本発明の実施例の位相シフト回路の構成を示す。Aは入力クロックの立上りエッジ側の位相シフト部、Bは同クロックの立下りエッジ側の位相シフト部を示す。11はクロックが入力する入力端子、12は遅延処理されたクロックの出力端子、13A,13B,14はD型のフリップフロップ、15A,15Bは入力セレクタ、16A,16Bは単一の遅延時間の遅延セル、17A,17Bはループ切替制御回路、18A,18Bはカウンタ、19A,19Bは単一の遅延時間の遅延セル、20A,20Bはアンドゲート、21A,21Bは出力セレクタ、22はセル段数設定回路、23はループ巡回回数設定回路である。 FIG. 1 shows the configuration of a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. A represents a phase shift unit on the rising edge side of the input clock, and B represents a phase shift unit on the falling edge side of the clock. 11 is an input terminal for inputting a clock, 12 is an output terminal for a delayed clock, 13A, 13B and 14 are D-type flip-flops, 15A and 15B are input selectors, and 16A and 16B are delays of a single delay time. Cells, 17A and 17B are loop switching control circuits, 18A and 18B are counters, 19A and 19B are delay cells having a single delay time, 20A and 20B are AND gates, 21A and 21B are output selectors, and 22 is a cell stage number setting circuit. , 23 is a loop cycle number setting circuit.
ループ切替制御回路17Aは、8段直列接続の遅延セル16Aの内の所定(図1では4段分)の遅延セルの出力に立上りエッジが現れると、それを検知して入力セレクタ15Aの入力側をループ側に切り替えるが、カウンタ18Aが設定した値をカウントした時は、入力セレクタ15Aをフリップフロップ13A側に切り替え、同時にフリップフロップ13Aをリセットする。ループ切替制御回路17Bも同様である。
The loop
セル段数設定回路22は、立上りエッジ側の位相シフト部Aの8個のアンドゲート20Aおよび立下りエッジ側の位相シフト部Bの8個のアンドゲート20Bの内の同じ段数目の1つのアンドゲートにH信号を与え、これにより当該アンドゲートのみのゲートを開く。なお、アンドゲート20Aの内、初段から7段までのいずれかがゲートを開くときは出力セレクタ21Aは遅延セル19A側の入力側を選択し、終段のアンドゲート20Aのみがゲートを開くときは当該終段のアンドゲート20Aの側の入力側を選択する。出力セレクタ21Bも同様である。この結果、カウンタ18A,18Bから出力されるパルスが、当該アンドゲート20A,20Bと1段以上の遅延セル19A,19Bまたは全く遅延セルを通過せず、フリップフロッ14のクロック端子、又はリセット端子に入力される。
The cell stage
ループ巡回回数設定回路23は、カウンタ18A,18Bに同じプリセット値を与える。このカウンタ18A,18Bは当該プリセット値までカウントアップされると、前記したようにループ切替制御回路17A,17Bに制御信号を与えると同時に、アンドゲート20A,20Bにパルスを出力する。
The loop circulation
本実施例は、複数段直列接続の遅延セルをループ状に接続してそのループで信号を巡回させて遅延時間を生成する点に特徴をもち、図1では入力セレクタ15Aとカウンタ18Aの間および入力セレクタ15Bとカウンタ18Bの間で、各々8段の遅延セル16A,16Bによりループが構成されるようにしている。また、カウンタ18Aと出力セレクタ21Aの間およびカウンタ18Bと出力セレクタ21Bの間で、前記ループ段数よりも1段少ない段数(図では7段)の遅延セル19A,19Bがそれぞれ接続され、これらを合わせて位相シフト回路としての遅延時間を生成することになる。例えば100段分の遅延時間が必要な場合は、立上りエッジ側のシフト部Aでは、入力信号が前段で8段の遅延セル16Aのループを12周した後に、後段の余りの4段の遅延セル19Aを通って出力されれば、合計で100段になる。立下りエッジ側のシフト部Bでも同様である。同じ要領でどのような段数指定にも対応可能である。この段数指定は、ループ巡回回数設定回路23とセル段数設定回路22により行われる。
This embodiment is characterized in that a plurality of stages of serially connected delay cells are connected in a loop, and a signal is circulated in the loop to generate a delay time. In FIG. 1, between the
さて、初期状態では、入力端子11からクロックを受けるフリップフロップ13Aは、一旦リセットされてクロックの立上りエッジを待っている状態(Q=L)である。その後段の入力セレクタ15Aはフリップフロップ13Aの出力Qを選択している状態である。遅延セル16Aは、正転型である(反転インバータではない)ので、ループを形成する全ての遅延セル16Aの出力がLになっている。
Now, in the initial state, the flip-
この状態で、入力端子11がクロックの立上りエッジを受けると、フリップフロップ13Aの出力QがHに変わり、それがセレクタ15Aを通って遅延セル16Aに伝わり、遅延セル16Aの出力が順次Hに変わっていく。ただし、このループは、電圧制御発振器のような自己発振機能を備えていないので、ループ接続されたとしても、このままではLかHで全てのノードが固定されてしまい、後段のカウンタ18Aをカウントアップさせることができなくなる。
In this state, when the
そこで、立上りエッジと同様に立下りエッジも意図的に入れてやる必要がある。入力端子11の立上りエッジを受けたHの信号が遅延セル16Aを伝わっていくが、半分の4段目まできたところで、ループ切替制御回路17Aがそれを検知して、入力セレクタ15Aの入力側をフリップフロップ13Aの側からループ側に切り替え、このとき同時にフリップフロップ13Aをリセットする。入力セレクタ15Aの入力側がループ側に切り替わった時には、まだ8段目の遅延セル16Aの出力はLなので、今度はこの立下りエッジが遅延セル16Aを伝わっていくことになるが、しばらくすると、立上りエッジがループされて戻ってくるため、結果として、立上りエッジと立下りエッジがこのループをぐるぐる巡回し、その巡回回数分をカウンタ18Aがカウントする。
Therefore, it is necessary to intentionally insert the falling edge as well as the rising edge. The H signal that has received the rising edge of the
カウンタ18Aは、ループ巡回回数設定回路23によって予めプリセットされたカウント値に達すると、その旨をループ切替制御回路17Aに通知し、これによりループ切替制御回路17Aは入力セレクタ15Aの入力側をフリップフロップ13Aの側に切り替え、且つこのフリップフロップ13Aのリセットを解除して、遅延セル16Aのループとフリップフロップ13Aは初期状態となり、次のクロックの立上りエッジを待つ。
When the
それと同時にカウンタ18Aは、後段のアンドゲート20Aに立上りエッジ(正確には出力段のフリップフロップ14のクロックとして十分なH幅を持ったパルス)を流し、ゲートを開いているアンドゲート20Aを介して所定段数の遅延セル19Aを経由して又は遅延セル19Aを経由せず、出力セレクタ21Aからフリップフロップ14のクロック端子に入力する。これにより、フリップフロップ14はその出力QをHにして、入力端子11に入力したクロックの立上りエッジに基づく一連の位相シフト動作が完了する。
At the same time, the
入力端子11に入力されるクロックの立下りエッジは、フリップフロップ13Bに入力し、前記した立上りエッジ側の位相シフト部Aと同様に、立下り側の位相シフト部Bにおいて、同様に遅延を受け、出力セレクタ21Bからフリップフロップ14のリセット信号として入力され、フリップフロップ14の出力QをLにする。これにより、フリップフロップ14の出力Qからは、入力端子11に入力したクロックと同じパルス幅で且つ所定の遅延を受けたパルスが出力端子12に出力する。
The falling edge of the clock input to the
位相シフト回路のような遅延セルの多段接続が必要な回路におけるデューティ維持の最大の難題は、遅延セル1段分のTdlh(立上り遅延)とTdhl(立下り遅延)の差が遅延段数分だけ累積されてしまう点をどのように解決するかである。従来のように遅延セルを1列に並べただけの構成ではTdlhとTdhlの差が直接デューティ維持に響いてしまい、使用条件による変動も大きくなってしまうのだが、本実施例の構成では入力クロックの立上りエッジと立下りエッジが共に、遅延セルを通っている時にはTdlhだけが位相シフト時間に関係しているため、デューティ崩れの累積は全く心配ない。 The biggest difficulty in maintaining duty in a circuit that requires multistage connection of delay cells such as a phase shift circuit is that the difference between Tdlh (rising delay) and Tdhl (falling delay) for one delay cell is accumulated by the number of delay stages. It is how to solve the point that is done. In the conventional configuration in which the delay cells are arranged in a single row, the difference between Tdlh and Tdhl directly affects the maintenance of the duty, and the fluctuation due to use conditions increases. However, in the configuration of this embodiment, the input clock When both the rising edge and falling edge are passing through the delay cell, only Tdlh is related to the phase shift time, so there is no concern about the accumulation of duty collapse.
もちろん、本実施例の位相シフト回路においても、デューティ崩れが全くないわけではない。出力側のフリップフロップ14では、出力Qのクロックの立上りエッジは出力セレクタ21Aの出力信号の立上りエッジからQ出力の立上りエッジまでの遅延、立下りエッジは出力セレクタ21Bの出力信号の立下りエッジからQ出力の立下りエッジの遅延を含めて生成されており、デューティ崩れの原因となり得る。しかしながら、これらの部分は、入力周波数や位相シフト量などの条件に依存しない固定的なデューティ崩れであり、遅延時間調整などで比較的容易に調整することができるため、あまり問題にならない。このように、本実施例の位相シフト回路では、入力端子11に入力されるクロックのデューティを維持して出力端子12に出力させることが容易であるという特徴をもつ。
Of course, even in the phase shift circuit of this embodiment, there is no loss of duty. In the flip-
なお、本実施例の位相シフト回路では、立上りエッジ側の位相シフト部Aと立下りエッジ側の位相シフト部Bとで遅延ラインが分かれているが、これは柔軟な(幅広い)シフト量に対応するには不可避な構成である。例えば、入力端子11に入力するクロックのH/Lの幅が50/50のクロックでかつ270度の位相シフトをしたい場合は、遅延ループが立上りエッジのシフト動作を行なっている最中に立下りエッジが入力されてしまうので、立上り側と立下り側で異なる遅延ラインが必要となるのである。回路内で立上りエッジ、立下りエッジが干渉しない、例えば、90度シフト限定の位相シフト回路であれば、入出力部を工夫することにより、遅延セル16A,19Aを遅延セル16B,19Bと共通にすることもできる。
In the phase shift circuit of this embodiment, the delay line is divided into the phase shift section A on the rising edge side and the phase shift section B on the falling edge side. This corresponds to a flexible (wide) shift amount. This is an inevitable configuration. For example, when the H / L width of the clock input to the
また、ループさせる遅延セル16A,16Bの段数は8段に限られるものではない。この段数は、遅延ループの周辺回路、具体的にはカウンタ18A,18Bと、ループ切替制御回路17A,17Bが正常に動作できるぎりぎりの少ない段数に設定されることが好ましく、偶数段である必要もない。
Further, the number of
また、ループへの立下りエッジの投入タイミングは、遅延セル16A,16Bの段数のちょうど半分の4段目出力が立ち上がった時を契機にしているが、これも「半分」という点に限定はなく、終段以外のいずれかの遅延セルの出力が立ち上がった時を契機にすればよい。通常、回路を立上りエッジが通る時間Tdlhと立下りエッジが通る時間Tdhlはイコールではないため、遅延セル16A,16Bのループ回路において、立上りエッジと立下りエッジのループを放っておくと、H幅かL幅どちらかが徐々に狭くなり、ついにはパルスがなくなってしまう。従って、対応すべきループ回数だけ立上りエッジと立下りエッジが回っても信号がなくならないような、最適点に立下りエッジが投入されるべきである。
Further, the timing of the falling edge input to the loop is triggered when the output of the fourth stage, which is exactly half the number of stages of the
この最適点は、入力セレクタ15A,15Bを含めた遅延ループのデューティ維持特性(TdlhとTdhlの時間差)、カウンタ18A,18Bが正常動作するHパルス幅、ループ切替制御回路17A,17Bが入力セレクタ15A,15Bを切り替えるために必要な遅延時間などを総合的に考慮して決定されることになり、それ以外の縛りはない。
The optimum points are the duty maintaining characteristics of the delay loop including the
さらに、現在主流のプロセスにおいては、何の工夫もない論理ゲートを組み合わせただけの遅延セル(しかも正転なので最低2段のインバータを通る)では、あらゆる条件下で数10ps以内の遅延時間を保証することは難しいため、論理ゲート段数の切り替えだけでは刻めない時間差(分解能)を、例えばインバータ出力にぶら下げた容量値を切り替えるなどして実現しており、「微調整部」、「ファイン調整部」などと呼ばれている。 Furthermore, in the current mainstream process, a delay cell that combines only unconventional logic gates (and forwards through at least two stages of inverters because of normal rotation) guarantees a delay time of several tens of ps under all conditions. Because it is difficult to do so, we have realized a time difference (resolution) that cannot be engraved only by switching the number of logic gate stages, for example, by switching the capacitance value hung on the inverter output. And so on.
この点について、本実施例で対象としている遅延セルは、粗いステップを刻むための「粗調整部」、「コース調整部」に当たることになる。微調整部は、通常は粗調整部とは別に設けられており面積も大きくはないため図1の構成には含めていないが、必要ならば特定の段の遅延セル16Aを図2に示すようにな微調整部をもつ遅延セル16A1に置き換えればよい。他の遅延セル16B,19A,19Bについても同様である。図2において、INV1,INV2はインバータ、SW11〜SW1N,SW21〜SW2Nはスイッチ、C11〜C1N,C21〜C2Nは容量である。スイッチSW11〜SW1N,SW21〜SW2Nの1以上を選択的にオンさせることで、遅延時間の微調整が可能となる。
In this regard, the delay cell that is the subject of the present embodiment corresponds to a “coarse adjustment unit” and a “course adjustment unit” for engraving rough steps. The fine adjustment unit is usually provided separately from the coarse adjustment unit and is not included in the configuration of FIG. 1 because the area is not large, but if necessary, a
なお、当然ながら、プロセス進化により、遅延セルの段数の切り替えだけで数10psの分解能を達成できる可能性は十分にあるので、そういう意味で微調整部は必須の構成ではない。 Of course, there is a possibility that a resolution of several tens of ps can be achieved only by switching the number of stages of delay cells due to process evolution, and in this sense, the fine adjustment unit is not an essential configuration.
図3は遅延セル16A,19Aを遅延セル16B,19Bと共通にした本発明の別の実施例の位相シフト回路の構成を示す図である。14’は出力側のフリップフロップ、24はフリップフロップ13A,13Bの出力を入力して入力セレクタ15Aに入力させるオア回路、25は入力クロックの立上りエッジを検出してリセット信号を生成するリセット制御回路である。ここでは、図1における立下り側位相シフト部B(だだし、フリップフロップ13Bを除く)を削除している。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a phase shift circuit according to another embodiment of the present invention in which the
入力端子11に入力するクロックの立上りエッジではフリップフロップ13Aの出力がHになり、立下がりエッジではフリップフロップ13BがHになって、いずれの場合もオア回路24の出力がHになり、遅延素子16Aのループの動作が開始し、位相シフトが行われる。すなわち、入力クロックの立上りエッジ、立下りエッジの一方が到来すれば、遅延処理が行われる。ただ、ループ動作(指定されたループ回数)が完了しないうちに入力端子11に逆のエッジが来ると誤動作を起こすので、位相シフト量には制限がある。出力側のフリップフロップ14’は、反転Q出力がD入力に接続されるシンプルな2分周回路(T型フリップフロップ)を構成している。なお、出力信号DOUTの論理が入力信号DINと合うように、フリップフロップ14’のリセットには注意が必要であり、ここでは、リセット制御回路25で入力クロックをモニタし、回路が必ず入力クロックの立上りエッジから動き始めるようにしている。その他は、図1の位相シフト回路と同じである。
At the rising edge of the clock input to the
11:入力端子
12:出力端子
13A,13B,14、14’:フリップフロップ
15A,15B:入力セレクタ
16A,16B:遅延セル
17A,17B:ループ切替制御回路
18A,18B:カウンタ
19A,19B:遅延セル
20A,20B:アンドゲート
21A、21B:出力セレクタ
22:セル段数設定回路
23:ループ巡回回数設定回路
24:オア回路
25:リセット制御回路
11: Input terminal 12:
Claims (8)
前記所望段目の第1の遅延セルから出力する前記出力信号を、複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させてから出力することを特徴とする位相シフト方法。 The phase shifting method according to claim 1, wherein
The phase shift method, wherein the output signal output from the first delay cell at the desired stage is output after passing through one or more of the plurality of second delay cells connected in series.
該第1のエッジ検出回路の出力信号を遅延させる複数段直列接続の第1の遅延セルと、
該複数段直列接続の第1の遅延セルの内の終段以外の特定の段数目の前記第1の遅延セルの出力信号が変化すると該終段の出力側を初段の入力側に接続してループ接続するループ切替制御回路と、
前記複数段直列接続の第1の遅延セルの内の所望段数目の遅延セルの出力信号の同一方向の変化回数を予め設定した所定数だけカウントするとパルスを出力するカウンタとを備え、
前記カウンタから出力する前記パルスを出力信号としたことを特徴とする位相シフト回路。 A first edge detection circuit for detecting a rising or falling edge of an input signal;
A first delay cell having a plurality of stages connected in series for delaying an output signal of the first edge detection circuit;
When the output signal of the first delay cell of a specific number other than the final stage among the first delay cells connected in series is changed, the output side of the final stage is connected to the input side of the first stage. A loop switching control circuit for loop connection;
A counter that outputs a pulse when the number of changes in the same direction of the output signal of the delay cell of the desired number of delay cells among the first delay cells connected in series is counted by a predetermined number,
A phase shift circuit characterized in that the pulse output from the counter is an output signal.
複数段直列接続の第2の遅延セルと、
前記カウンタから出力する前記パルスを前記複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させるセル段数設定回路とを備え、
前記複数段直列接続の第2の遅延セルの内の1つ以上を経由させた信号を出力信号とすることを特徴とする位相シフト回路。 The phase shift circuit according to claim 5, wherein
A second delay cell connected in multiple stages in series;
A cell stage number setting circuit for passing the pulse output from the counter via one or more of the second delay cells connected in series in the plurality of stages,
A phase shift circuit characterized in that a signal passed through one or more of the plurality of second delay cells connected in series is used as an output signal.
入力信号の立上りのエッジ信号を入力する請求項5に記載の位相シフト回路を立上り側の位相シフト部とし、入力信号の立下りのエッジ信号を入力する請求項5に記載の位相シフト回路を立下り側の位相シフト部とし、
前記第2のエッジ検出回路は、前記立上り側の位相シフト部でシフトされた信号で出力信号を立ち上げ、前記立下り側の位相シフト部でシフトされた信号で前記出力信号を立ち下げることを特徴とする位相シフト回路。 A second edge detection circuit;
The phase shift circuit according to claim 5 for inputting a rising edge signal of the input signal is used as a phase shift unit on the rising side, and the phase shift circuit according to claim 5 is input for inputting a falling edge signal of the input signal. As the downstream phase shift unit,
The second edge detection circuit raises an output signal with a signal shifted by the rising-side phase shift unit, and drops the output signal with a signal shifted by the falling-side phase shift unit. A characteristic phase shift circuit.
入力信号の立上りのエッジ信号を入力する請求項6に記載の位相シフト回路を立上り側の位相シフト部とし、入力信号の立下りのエッジ信号を入力する請求項6に記載の位相シフト回路を立下り側の位相シフト部とし、
前記第2のエッジ検出回路は、前記立上り側の位相シフト部でシフトされた信号で出力信号を立ち上げ、前記立下り側の位相シフト部でシフトされた信号で前記出力信号を立ち下げることを特徴とする位相シフト回路。 A second edge detection circuit;
The phase shift circuit according to claim 6 for inputting a rising edge signal of the input signal is used as a phase shift unit on the rising side, and the falling edge signal of the input signal is input. As the downstream phase shift unit,
The second edge detection circuit raises an output signal with a signal shifted by the rising-side phase shift unit, and drops the output signal with a signal shifted by the falling-side phase shift unit. A characteristic phase shift circuit.
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