JP3078902B2 - 同期クロック発生回路 - Google Patents

同期クロック発生回路

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JP3078902B2
JP3078902B2 JP03307742A JP30774291A JP3078902B2 JP 3078902 B2 JP3078902 B2 JP 3078902B2 JP 03307742 A JP03307742 A JP 03307742A JP 30774291 A JP30774291 A JP 30774291A JP 3078902 B2 JP3078902 B2 JP 3078902B2
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真 畠中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基準クロックを外部
からの非同期入力信号に同期させて同期クロックとして
出力する同期クロック発生回路、および外部からの入力
信号特に非同期信号に高精度に同期し、遅延値及びパル
ス幅の設定が可能な遅延パルス発生回路、ならびに入力
信号のレベルを保持するラッチ回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図29は従来の同期クロック発生回路を
示すブロック図である。同図に示すように、非同期のト
リガ信号を入力する非同期信号入力端子2から入力され
た非同期入力信号S2がカウンタ502の一方の入力に
与えられており、カウンタ502の出力である分周イネ
ーブル信号S502が分周器503の制御入力に与えら
れている。また、高周波クロック発生回路501の出力
である高周波クロックS501がカウンタ502の他方
の入力と分周器503の分周入力に与えられており、分
周器503の出力である同期クロックS3が同期クロッ
ク出力端子3に与えられている。
【0003】なお、高周波クロックS501の周波数は
同期クロックS3の周波数に比べて高い周波数であるも
のとする。
【0004】次に動作について説明する。図30は図2
9に示す従来の同期クロック発生回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。カウンタ502は非同期信号入
力端子2からの非同期入力信号S2のトリガを検出する
と高周波クロック発生回路501の出力である高周波ク
ロックS501の立ち上がりエッジのカウントを開始す
る。カウント数が一定数(本実施例では3)に達すると
カウンタ502は分周器503に対して出力している
“H”レベルの分周イネーブル信号S502を“L”レ
ベルに立ち下げる。分周イネーブル信号S502の
“L”レベルへの立ち下がりにより、分周器503は高
周波クロックS501を定められた分周比(本実施例で
は4)で分周をして同期クロックS3として同期クロッ
ク出力端子3に出力する。
【0005】この従来回路では、非同期入力信号S2の
トリガ入力の立ち下がりが図8の破線で示した範囲で変
動しても同期クロックS3は同じタイミングで出てくる
ことになる。すなわち、同期精度は高周波クロックS5
01の周波数が高いほど良くなり、近似的に、 同期精度=高周波クロックS501の周期 ということができる。
【0006】例えば、1nsの同期精度を得たい場合
は、高周波クロックS501の周波数に1GHzを必要
とすることになる。
【0007】一方、図31は従来の遅延パルス発生回路
を示す回路図である。同図に示すように、パルス入力端
子70が抵抗71の一方端に接続されている。また、抵
抗71の他方端が容量72の一方端とバッファ73の入
力に接続されている。さらに、容量72の他方端が接地
されており、バッファ73の出力がパルス出力端子75
に接続されている。
【0008】図32は図31の回路の動作を示すタイミ
ングチャートである。図31の遅延パルス発生回路にお
いては、パルス入力端子70に与えられたパルスS70
は抵抗71,容量72により構成される積分回路を通過
することによってエッジが鈍り、図示のような波形の信
号S74となる。
【0009】この信号S74はバッファ73に入力され
る。そしてバッファ73の閾値により、パルス入力端子
70から入力されるパルスS70に対して遅延した遅延
パルスS75が遅延パルス出力端子75上に現れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図29に示した従来の
同期クロック発生回路は上述のように構成されているの
で、同期精度を上げるために高周波クロックS501の
周波数を高くすることが必要であった。しかしながら、
同期クロック発生回路内部に発生する高周波ノイズの問
題などがあり、高周波クロックS501の周波数を高く
することには限界があり、高い同期精度が得られないと
いう問題点があった。
【0011】一方、図31に示した従来の遅延パルス発
生回路は上述のように構成されていたので、抵抗71,
容量72の値が温度変化などによって変動した場合、遅
延パルスS75の遅延時間が変動するという問題点があ
った。
【0012】また、遅延パルスS75の遅延値の設定は
抵抗71,容量72の値を変化させることで設定しなけ
ればならないが、抵抗71,容量72の取るべき値に制
限があり、遅延パルスS75の遅延幅の制限が大きいと
いう問題点があった。
【0013】さらに、遅延パルスS75のパルス幅の設
定ができないという問題点があった。
【0014】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、まず第1に、高周波クロックを
必要とせず、高い同期精度を有する同期クロック発生回
路を得ることを目的としている。
【0015】また第2に、遅延パルスの遅延時間の変動
が小さく、遅延時間設定の制限がなく、さらに遅延パル
スのパルス幅を設定することができる遅延パルス発生回
路を得ることを目的としている。
【0016】さらに第3に、前記同期クロック発生回路
に用いるのに適したクロック選択回路や、高速なラッチ
動作の実現が容易なフリップフロップ回路を得ることを
も目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明に係る同期クロ
ック発生回路の第1の態様は、基準クロックを複数の反
転遅延素子によって順次反転させ、順次所定時間遅延さ
れた複数の反転クロックと前記基準クロックを含む複数
の非反転クロックとを生成するクロック生成手段と、前
記複数の反転及び非反転クロックの一方のクロックに応
答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを出力
端子から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段と、
隣接した記憶素子の出力端子から出力される信号同士を
比較し、その比較結果としての比較信号を当該隣接した
記憶素子のうちの一方のデータ入力端子に与える比較信
号生成手段と、比較信号生成手段が出力する比較信号に
よって、複数の反転及び非反転クロックの他方のクロッ
クのうちのひとつを選択して同期クロックを導出する選
択手段を備えて構成され、前記複数の反転遅延素子の各
々の出力負荷容量を略同一とするために、当該各々の出
力端子に接続される配線の配線長を略同一とするととも
に、当該配線に接続される前記記憶手段および前記選択
手段の入力段の初段トランジスタサイズを略同一とした
ことを特徴とする。
【0018】この発明に係る同期クロック発生回路の第
2の態様は、基準クロックを複数の反転遅延素子によっ
て順次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転ク
ロックと前記基準クロックを含む複数の非反転クロック
とを生成するクロック生成手段と、前記複数の反転及び
非反転クロックの一方のクロックに応答して、そのデー
タ入力端子に与えられるデータを出力端子から出力する
複数の記憶素子からなる記憶手段と、隣接した記憶素子
の出力端子から出力される信号同士を比較し、その比較
結果としての比較信号を当該隣接した記憶素子のうちの
一方のデータ入力端子に与える比較信号生成手段と、比
較信号生成手段が出力する比較信号によって、複数の反
転及び非反転クロックの他方のクロックのうちの指定さ
れたものを選択するとともに、選択されたものが複数あ
る場合、比較信号を用いて、予め定められた優先順位に
よって複数の反転及び非反転クロックの他方のクロック
のうちの1つを同期クロックとして導出する選択手段と
を備えて構成されている。
【0019】この発明に係る同期クロック発生回路の第
3の態様は、基準クロックを複数の反転遅延素子によっ
て順次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転ク
ロックと前記基準クロックを含む複数の非反転クロック
とを生成するクロック生成手段と、前記非同期入力信号
に応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを
出力端子から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段
と、隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信
号同士を比較し、その比較結果としての比較信号を出力
する比較信号生成手段と、前記比較信号生成手段が出力
する前記比較信号によって、前記複数の反転及び非反転
クロックの一方のクロックのうちのひとつを選択して同
期クロックを導出する選択手段とを備えて構成され、前
記複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一と
するために、当該各々の出力端子に接続される配線の配
線長を略同一とするとともに、当該配線に接続される前
記記憶手段および前記選択手段の入力段の初段トランジ
スタサイズを略同一としたことを特徴とする。
【0020】この発明に係る同期クロック発生回路の第
4の態様は、基準クロックを複数の反転遅延素子によっ
て順次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転ク
ロックと前記基準クロックを含む複数の非反転クロック
とを生成するクロック生成手段と、前記非同期入力信号
に応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを
出力端子から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段
と、隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信
号同士を比較し、その比較結果としての比較信号を出力
する比較信号生成手段と、前記比較信号生成手段が出力
する前記比較信号によって、前記複数の反転及び非反転
クロックの一方のクロックのうちの指定されたものを選
択するとともに、選択されたものが複数ある場合、前記
比較信号を用いて、予め定められた優先順位によって前
記複数の反転及び非反転クロックの前記一方のクロック
のうちの1つを同期クロックとして導出する選択手段と
を備えて構成されている。
【0021】この発明に係る同期クロック発生回路の第
5の態様は、前記第1ないし第4のいずれかの態様の同
期クロック発生回路を複数個備えた同期クロック発生回
路であって、前記複数個の同期クロック発生回路におけ
る前記クロック生成手段は共通化して単一のクロック生
成手段とされ、当該単一のクロック生成手段で生成され
た前記複数の反転及び非反転クロックを用いて、前記複
数個の同期クロック発生回路の各々における前記記憶手
段,前記比較信号生成手段及び前記選択手段により、複
数の非同期入力信号にそれぞれ同期した複数の同期クロ
ックを同時に発生可能としたことを特徴とする。
【0022】この発明に係る同期クロック発生回路の第
6の態様は、直列接続された複数の遅延素子を有し、順
次所定時間遅延された複数の反転および非反転クロック
を発生するクロック発生手段と、前記非同期入力信号と
前記複数の反転および非反転クロックとを受け、受けた
前記複数の反転クロックまたは複数の非反転クロックの
一方の複数のクロック及び前記非同期入力信号に基づい
て、前記複数の反転クロックまたは複数の非反転クロッ
クの他方の複数のクロックのなかから1つのクロックを
選択して、この選択したクロックを前記同期クロックと
して出力する同期クロック出力手段とを備えて構成さ
れ、前記複数の遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一
とするために、当該各々の出力端子に接続される配線の
配線長を略同一とするとともに、当該配線に接続される
前記同期クロック出力手段の入力段の初段トランジスタ
サイズを略同一としたことを特徴とする。
【0023】この発明に係る同期クロック発生回路の第
7の態様は、前記第6の態様において、前記同期クロッ
ク出力手段は、前記非同期入力信号をリセット入力端子
に受け、前記複数の非反転クロックをそれぞれクロック
入力端子に受け、少なくとも前記同期クロック出力があ
るまで所定の値を保つ信号をデータ入力端子に受ける複
数のフリップフロップと、前記複数のフリップフロップ
の出力信号に基づいて前記複数の反転クロックから1つ
のクロックを選択して前記同期クロックとして出力する
クロック選択回路とを備えて構成されている。
【0024】また第8の態様は、前記第6の態様におい
て、前記同期クロック出力手段は、前記非同期入力信号
をリセット入力端子に受け、前記非同期入力信号の遅延
信号をクロック入力端子に受け、前記複数の非反転クロ
ックをそれぞれデータ入力端子に受ける複数のフリップ
フロップと、前記複数のフリップフロップの出力信号に
基づいて前記複数の反転クロックから1つのクロックを
選択して前記同期クロックとして出力するクロック選択
回路とを備えて構成されている。
【0025】この発明に係る同期クロック発生回路の第
9の態様は、反転遅延素子を直列に複数個接続して構成
され、受けた基準クロックを前記反転遅延素子で順次遅
延させた複数の反転クロック及び複数の非反転クロック
を出力するクロック発生手段と、このクロック発生手段
からの基準クロック及び複数の非反転クロックまたは複
数の反転クロックのうちの一方の複数のクロックに対応
して設けられ、それぞれが、クロック入力端子に上記一
方の複数のクロックのうちの対応したクロックを受け、
前記非同期入力信号に基づいて活性化され、データ入力
端子に入力される信号に基づいてクロック入力端子に入
力されたクロックに応じた信号をデータ出力端子から出
力する複数のフリップフロップと、これら複数のフリッ
プフロップのデータ出力端子からの出力に基づいて、前
記クロック発生手段からの基準クロック及び複数の非反
転クロックまたは複数の反転クロックのうちの他方の複
数のクロックのうちから1つのクロックを選択して、こ
の選択したクロックに応じた信号を前記同期クロックと
して出力するとともに、前記選択した1つのクロックに
応じて前記複数のフリップフロップのうちの1つのフリ
ップフロップのデータ入力端子に与える信号のレベルを
変更するとともに残りのフリップフロップのデータ入力
端子に与える信号のレベルを維持し続けるクロック選択
回路とを備えて構成され、前記複数の反転遅延素子の各
々の出力負荷容量を略同一とするために、当該各々の出
力端子に接続される配線の配線長を略同一とするととも
に、当該配線に接続される前記フリップフロップおよび
前記クロック選択回路の入力段の初段トランジスタサイ
ズを略同一としたことを特徴とする。
【0026】
【作用】この発明に係る同期クロック発生回路の第1の
態様においては、クロック生成手段によって、基準クロ
ックを複数の反転遅延素子によって順次反転させ、順次
所定時間遅延された複数の反転クロックと前記基準クロ
ックを含む複数の非反転クロックとを生成し、複数の記
憶素子からなる記憶手段によって、前記複数の反転及び
非反転クロックの一方のクロックに応答して、そのデー
タ入力端子に与えられるデータを出力端子から出力し、
比較信号生成手段によって、隣接した記憶素子の出力端
子から出力される信号同士を比較し、その比較結果とし
ての比較信号を当該隣接した記憶素子のうちの一方のデ
ータ入力端子に与え、選択手段によって、比較信号生成
手段が出力する比較信号によって、複数の反転及び非反
転クロックの他方のクロックのうちのひとつを選択して
同期クロックを導出しているので、同期クロックの同期
精度を反転遅延素子2段分の遅延値に等しくすることが
できる。しかも、複数の反転遅延素子の各々の出力端子
に接続される配線の配線長を略同一とするとともに、当
該配線に接続される記憶手段および選択手段の入力段の
初段トランジスタサイズを略同一としたので、複数の反
転遅延素子の各々の出力負荷容量が略同一となる。
【0027】この発明に係る同期クロック発生回路の第
2の態様においては、クロック生成手段によって、基準
クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転させ、
順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記基準
クロックを含む複数の非反転クロックとを生成し、複数
の記憶素子からなる記憶手段によって、前記複数の反転
及び非反転クロックの一方のクロックに応答して、その
データ入力端子に与えられるデータを出力端子から出力
し、比較信号生成手段によって、隣接した記憶素子の出
力端子から出力される信号同士を比較し、その比較結果
としての比較信号を当該隣接した記憶素子のうちの一方
のデータ入力端子に与え、選択手段によって、比較信号
生成手段が出力する比較信号によって、複数の反転及び
非反転クロックの他方のクロックのうちの指定されたも
のを選択するとともに、選択されたものが複数ある場
合、比較信号を用いて、予め定められた優先順位によっ
て複数の反転及び非反転クロックの他方のクロックのう
ちの1つを同期クロックとして導出しているので、同期
クロックの同期精度を反転遅延素子2段分の遅延値に等
しくすることができる。
【0028】この発明に係る同期クロック発生回路の第
3の態様においては、クロック生成手段によって、基準
クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転させ、
順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記基準
クロックを含む複数の非反転クロックとを生成し、複数
の記憶素子からなる記憶手段によって、非同期入力信号
に応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを
出力端子から出力し、比較信号生成手段によって、隣接
した記憶素子の出力端子から出力される信号同士を比較
し、その比較結果としての比較信号を出力し、選択手段
によって、比較信号生成手段が出力する比較信号によっ
て、複数の反転及び非反転クロックの一方のクロックの
うちのひとつを選択して同期クロックを導出しているの
で、同期クロックの同期精度を反転遅延素子2段分の遅
延値に等しくすることができる。しかも、複数の反転遅
延素子の各々の出力端子に接続される配線の配線長を略
同一とするとともに、当該配線に接続される記憶手段お
よび選択手段の入力段の初段トランジスタサイズを略同
一としたので、複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容
量が略同一となる。
【0029】この発明に係る同期クロック発生回路の第
4の態様においては、クロック生成手段によって、基準
クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転させ、
順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記基準
クロックを含む複数の非反転クロックとを生成し、複数
の記憶素子からなる記憶手段によって、非同期入力信号
に応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを
出力端子から出力し、比較信号生成手段によって、隣接
した記憶素子の出力端子から出力される信号同士を比較
し、その比較結果としての比較信号を出力し、選択手段
によって、比較信号生成手段が出力する比較信号によっ
て、複数の反転及び非反転クロックの一方のクロックの
うちの指定されたものを選択するとともに、選択された
ものが複数ある場合、比較信号を用いて、予め定められ
た優先順位によって複数の反転及び非反転クロックの前
記一方のクロックのうちの1つを同期クロックとして導
出しているので、同期クロックの同期精度を反転遅延素
子2段分の遅延値に等しくすることができる。
【0030】この発明に係る同期クロック発生回路の第
5の態様においては、上記第1ないし第4のいずれかの
態様の同期クロック発生回路を複数個備え、該複数個の
同期クロック発生回路におけるクロック生成手段は共通
化して単一のクロック生成手段とし、当該単一のクロッ
ク生成手段で生成された複数の反転及び非反転クロック
を用いて、前記複数個の同期クロック発生回路の各々に
おける記憶手段,比較信号生成手段及び選択手段によ
り、複数の非同期入力信号にそれぞれ同期した複数の同
期クロックを同時に発生可能としたので、同期クロック
の同期精度を反転遅延素子2段分の遅延値に等しくする
ことができるとともに、1つのクロック生成手段からの
共通の反転あるいは非反転クロックに基づき動作して複
数の同期クロックを導出することができる。
【0031】この発明に係る同期クロック発生回路の第
6の態様においては、クロック発生手段によって、直列
接続された複数の遅延素子で、順次所定時間遅延された
複数の反転および非反転クロックを発生し、同期クロッ
ク出力手段によって、非同期入力信号と複数の反転およ
び非反転クロックとを受け、受けた複数の反転クロック
または複数の非反転クロックの一方の複数のクロック及
び非同期入力信号に基づいて、複数の反転クロックまた
は複数の非反転クロックの他方の複数のクロックのなか
から1つのクロックを選択して、この選択したクロック
を同期クロックとして導出しているので、同期クロック
の同期精度を遅延素子2段分の遅延値に等しくすること
ができる。しかも、複数の遅延素子の各々の出力端子に
接続される配線の配線長を略同一とするとともに、当該
配線に接続される同期クロック出力手段の入力段の初段
トランジスタサイズを略同一としたので、複数の遅延素
子の各々の出力負荷容量が略同一となる。
【0032】この発明に係る同期クロック発生回路の第
7の態様においては、前記第6の態様における同期クロ
ック出力手段を、非同期入力信号をリセット入力端子に
受け、複数の非反転クロックをそれぞれクロック入力端
子に受け、少なくとも同期クロック出力があるまで所定
の値を保つ信号をデータ入力端子に受ける複数のフリッ
プフロップと、該複数のフリップフロップの出力信号に
基づいて複数の反転クロックから1つのクロックを選択
して同期クロックとして出力するクロック選択回路とか
ら構成しているので、同期クロック出力手段の構成が簡
単となる。
【0033】また第8の態様においては、前記第6の態
様における同期クロック出力手段を、非同期入力信号を
リセット入力端子に受け、非同期入力信号の遅延信号を
クロック入力端子に受け、複数の非反転クロックをそれ
ぞれデータ入力端子に受ける複数のフリップフロップ
と、該複数のフリップフロップの出力信号に基づいて複
数の反転クロックから1つのクロックを選択して同期ク
ロックとして出力するクロック選択回路とから構成して
いるので、同期クロック出力手段の構成が簡単となる。
【0034】この発明に係る同期クロック発生回路の第
9の態様においては、反転遅延素子を直列に複数個接続
して構成されたクロック発生手段によって、受けた基準
クロックを反転遅延素子で順次遅延させた複数の反転ク
ロック及び複数の非反転クロックを出力し、このクロッ
ク発生手段からの基準クロック及び複数の非反転クロッ
クまたは複数の反転クロックのうちの一方の複数のクロ
ックに対応して設けられた複数のフリップフロップによ
って、それぞれが、クロック入力端子に上記一方の複数
のクロックのうちの対応したクロックを受け、非同期入
力信号に基づいて活性化され、データ入力端子に入力さ
れる信号に基づいてクロック入力端子に入力されたクロ
ックに応じた信号をデータ出力端子から出力し、クロッ
ク選択回路によって、複数のフリップフロップのデータ
出力端子からの出力に基づいて、クロック発生手段から
の基準クロック及び複数の非反転クロックまたは複数の
反転クロックのうちの他方の複数のクロックのうちから
1つのクロックを選択して、この選択したクロックに応
じた信号を同期クロックとして出力するとともに、選択
した1つのクロックに応じて複数のフリップフロップの
うちの1つのフリップフロップのデータ入力端子に与え
る信号のレベルを変更するとともに残りのフリップフロ
ップのデータ入力端子に与える信号のレベルを維持し続
けるので、同期クロックの同期精度を反転遅延素子2段
分の遅延値に等しくすることができる。しかも、複数の
反転遅延素子の各々の出力端子に接続される配線の配線
長を略同一とするとともに、当該配線に接続されるフリ
ップフロップおよびクロック選択回路の入力段の初段ト
ランジスタサイズを略同一としたので、複数の反転遅延
素子の各々の出力負荷容量が略同一となる。
【0035】
【実施例】図1,図2はこの発明に係る同期クロック発
生回路の第1実施例を示す回路図である。これらの図に
示すように、基準クロック入力端子1が遅延クロック生
成回路10内の反転遅延素子101aの入力端子に、反
転遅延素子101aの出力端子が反転遅延素子101b
の入力端子に、というように、基準クロック入力端子1
が反転遅延素子101aないし108bに順次接続され
ている。
【0036】また、基準クロック入力端子1及び反転遅
延素子101bないし108bの出力端子が記憶回路2
0内のDタイプフリップフロップ200ないし208の
負論理のタイミング信号入力端子*Tにそれぞれ接続さ
れている(*TはTバーを示す。なお、図中ではバーは
バー記号により示す。)。
【0037】また、Dタイプフリップフロップ200な
いし208の出力端子Qが比較信号生成手段としての位
相検出回路30内のNAND回路300ないし308そ
れぞれの負論理の入力端子に、Dタイプフリップフロッ
プ201ないし208の出力端子Qが位相検出回路30
内のNAND回路300ないし307それぞれの正論理
の入力端子に接続されている。なお、NAND回路30
8の正論理の入力端子は接地されている。
【0038】さらに、NAND回路300ないし308
の負論理の出力端子はDタイプフリップフロップ200
ないし208のデータ入力端子Dにそれぞれ接続されて
おり、NAND回路300ないし307の出力端子はま
た、クロック選択回路40内のOR回路401ないし4
08の一方の負論理入力端子に接続されている(入力及
び出力がすべて負論理のAND回路は、ド・モルガンの
法則により、OR回路と等価である。)。
【0039】OR回路401ないし408の他方の負論
理入力端子には遅延クロック生成回路10内の反転遅延
素子101aないし108aの出力端子がそれぞれ接続
されており、OR回路401ないし408の負論理の出
力端子は8入力NAND回路411(入力がすべて負論
理のOR回路は、ド・モルガンの法則により、NAND
回路と等価である。)の入力端子に接続されている。ま
た、NAND回路411の出力端子が同期クロック出力
端子3に接続されている。
【0040】さらに、非同期信号入力端子2が記憶回路
20内のDタイプフリップフロップ200ないし208
のリセット入力端子Rにそれぞれ接続されている。
【0041】次に動作について説明する。図3は図1,
図2の回路の動作を示すタイミングチャートである。な
お、図3のタイミングチャートでは、遅延クロック生成
回路10内の反転遅延素子105aないし108bがそ
れぞれ出力する信号S105aないしS108b,記憶
回路20内のDタイプフリップフロップ204ないし2
08それぞれの出力端子Qから出力される信号S204
ないしS208,位相検出回路30内のNAND回路3
04ないし308がそれぞれ出力する信号S304ない
しS308及びクロック選択回路40内のOR回路40
5ないし408がそれぞれ出力する信号S405ないし
S408は省略されている。
【0042】まず、基準クロック入力端子1からは図に
示すような基準クロックS1が入力されており、この基
準クロックS1が反転遅延素子101aないし108b
によって順次反転遅延され、反転遅延素子101aない
し108aからは反転遅延クロックS101aないしS
108aが、反転遅延素子101bないし108bから
は非反転遅延クロックS101bないしS108bがそ
れぞれ出力される。
【0043】また、非同期信号入力端子2から入力され
る非同期入力信号S2が“H”レベルの期間は、各Dタ
イプフリップフロップ200ないし208はリセット状
態で、それぞれの出力端子Qから出力される信号S20
0ないしS208は“L”レベルとなる。
【0044】したがって、各NAND回路300ないし
308の負論理の入力端子および正論理の入力端子にそ
れぞれ与えられる信号のレベルはともに“L”であり、
NAND回路300ないし308の出力端子からは
“H”レベルの信号S300ないしS308が出力さ
れ、これらがDタイプフリップフロップ200ないし2
08のデータ入力端子Dにそれぞれ与えられる。
【0045】今、非同期信号入力端子2から入力される
非同期入力信号S2のレベルが図示のようなタイミング
で“H”から“L”に立ち下がったとすると、記憶回路
20内のDタイプフリップフロップ200ないし208
のリセット信号入力端子Rが“L”レベルになり、リセ
ットが解除される。
【0046】したがって、各Dタイプフリップフロップ
200ないし208はその負論理のタイミング信号入力
端子*Tにそれぞれ入力される基準クロック入力端子1
及び反転遅延素子101bないし108bの出力である
基準クロックS1及び非反転遅延クロックS101bな
いしS108bの立ち下がりで、そのデータ入力端子D
にそれぞれ与えられるNAND回路300ないし308
の出力である信号S300ないしS308をその出力端
子Qから出力する。
【0047】基準クロックS1及び非反転遅延クロック
S101bそれぞれに立ち下がりエッジE0及びE1が
発生したとき、非同期入力信号S2のレベルはまだ
“H”であるので、Dタイプフリップフロップ200及
び201はリセット状態で、その出力端子Qからそれぞ
れ出力される信号S200及びS201のレベルは
“L”となる。
【0048】一方、非反転遅延クロックS102bない
し104bそれぞれに立ち下がりエッジE2ないしE4
が発生したとき、非同期入力信号S2のレベルはすでに
“L”であるので、Dタイプフリップフロップ202及
び204の出力端子Qからそれぞれ出力される信号S2
02及びS204のレベルは、NAND回路302ない
し304の出力信号であるS302ないしS304のレ
ベルと同じ“H”となる。
【0049】したがって、位相検出回路30内のNAN
D回路300ないし303のうち、負論理の入力端子に
“L”,正論理の入力端子に“H”が入力されるNAN
D回路301の出力信号S301のみが“L”レベルに
なり、NAND回路300及び302,303それぞれ
の出力信号S300及びS302,S303は“H”レ
ベルのままである。
【0050】NAND回路300ないし303の出力信
号S300ないしS303はそれぞれクロック選択回路
40内のOR回路401ないし404の一方の入力端子
に与えられているので、OR回路401及び403,4
04の出力信号S401及びS403,S404は”H
“レベルとなり、OR回路402の出力信号はOR回路
402の他方の入力端子に与えられている遅延クロック
生成回路10内の反転遅延素子102aの出力信号S1
02aとなる。
【0051】したがって、NAND回路411の出力か
らは、反転遅延素子102aの出力信号である反転遅延
クロックS102aが反転された信号が出力され、これ
が同期クロックS3として同期クロック出力端子3に与
えられる。
【0052】次に、ふたたび基準クロックS1および非
反転遅延クロックS101bないしS104bにそれぞ
れ立ち下がりエッジE10ないしE14が発生したと
き、Dタイプフリップフロップ200ないし203のリ
セットはすでに解除されているので、Dタイプフリップ
フロップ200ないし203の出力端子Qからそれぞれ
出力される信号S200ないしS203のレベルは、N
AND回路300ないし303の出力信号であるS30
0ないしS303のレベルと同じレベルとなる。
【0053】すなわち、信号S200ないしS203の
レベルは順に“H”,“L”,“H”,“H”となり、
前述したのと同じように、位相検出回路30内のNAN
D回路300ないし303のうち、NAND回路301
の出力信号S301のみが“L”レベルを保持すること
ができ、NAND回路300及び302,303それぞ
れの出力信号S300及びS302,S303は“H”
レベルとなり、クロック選択回路40内のNAND回路
411の出力からは、反転遅延素子102aの出力信号
である反転遅延クロックS102aが反転された信号が
継続的に同期クロックS3として同期クロック出力端子
3に与えられる。
【0054】以上のような構成においては、非同期入力
信号S2の立ち下がりタイミングが図3の破線で示した
範囲で変動しても、各Dタイプフリップフロップ200
ないし208の出力信号S200ないしS208のレベ
ルは変化せず、同期クロックS3は同じタイミングで出
てくることになる。
【0055】したがって、同期精度は、隣り合うDタイ
プフリップフロップに入力される遅延クロックの位相差
と等しくなるので、近似的に、 同期精度=反転遅延素子2段分の遅延値 ということができる。
【0056】反転遅延素子を半導体論理素子で構成すれ
ば、反転遅延素子2段分の遅延値を1ns以下にするこ
とができ、高周波クロックを用いずに高い同期精度を有
する同期クロック発生回路を得ることができる。
【0057】なお、この実施例では、位相検出回路30
内のNAND回路300ないし307の出力端子をそれ
ぞれクロック選択回路40内のOR回路401ないし4
08の一方端子に接続して、OR回路401ないし40
8それぞれの他方端子に接続されている反転遅延素子1
01aないし108aの出力である反転遅延クロックS
101aないしS108aのうち非同期入力信号S2の
立ち下がりトリガに時間的にもっとも近いものを選択し
て同期クロックS3として出力しているが、図4に示す
ように、位相検出回路30内のNAND回路300ない
し307の出力端子とクロック選択回路40内のOR回
路401ないし408の一方端子との接続をかえて、非
同期入力信号S2の立ち下がりトリガに時間的にもっと
も近いものとは異なるタイミング的に所望の反転遅延ク
ロックを選択しても良い。
【0058】次に、反転遅延素子101aないし108
bの出力負荷容量を一定値に合わせ込む実施例について
説明する。
【0059】図5は図1,図2内の基本クロック入力端
子1と、遅延クロック生成回路10に含まれる反転遅延
素子101aないし102bと、クロック選択回路40
に含まれるOR回路401,402と、記憶回路20に
含まれるDタイプフリップフロップ200,201のタ
イミング信号入力端子*Tに接続される初段のインバー
タ210,211とを抜粋して示したものである。
【0060】反転遅延素子101aないし102bの出
力負荷容量を一定値或いは近似値にするために、クロッ
ク選択回路40に含まれるOR回路401,402の入
力端子に接続される初段のトランジスタ(図示せず)サ
イズと、記憶回路20に含まれるDタイプフリップフロ
ップ201,202のタイミング信号入力端子*Tに接
続される初段のインバータ210,211の初段のトラ
ンジスタサイズを同一値或いは近似値とする。また、反
転遅延素子101aないし102bの各出力端子に接続
される配線の配線長を同一値或いは近似値とする。した
がって、出力負荷容量が同一値或いは近似値を有する反
転遅延素子101aないし102bはそれぞれ同一値或
いは近似値の遅延値を有する。
【0061】図6はこのような場合の図5の回路の動作
を示すタイミングチャートである。基準クロック入力端
子1から入力される図示のような基準クロックS1が反
転遅延素子101aないし102bによって順次遅延さ
れ反転遅延クロックS101a,101b及び非反転遅
延クロックS101b,S102bが生成される。
【0062】反転遅延クロックS101a,S102a
及び非反転遅延クロックS101b,S102bそれぞ
れの“H”から“L”への立ち下がりに要する時間をA
とし、“L”から“H”への立ち上がりに要する時間を
Bとすると、非反転遅延クロックS102bは、基準ク
ロックS1に対して立ち上がりが2(A+B)時間遅延
し、立ち下がりが2(B+A)時間遅延する。
【0063】したがって、非反転遅延クロックS102
bの基準クロックS1に対する立ち上がり及び立ち下が
りの遅延値は等しくなり、基準クロックS1と同一デュ
ーティの非反転遅延クロックS102b等の遅延クロッ
クを得ることができる。
【0064】一方、反転遅延素子101aないし102
bがそれぞれ異なる出力負荷容量を有するとすると、反
転遅延素子101aないし102bは異なる遅延値を有
することになる。図7はこのような場合の図5の回路の
動作を示すタイミングチャートである。基準クロック入
力端子1から入力される図示のような基準クロックS1
が反転遅延素子101aないし102bによって順次遅
延され反転遅延クロックS101a,101b及び非反
転遅延クロックS101b,S102bが生成される。
【0065】反転遅延クロックS101a,S102a
それぞれの“H”から“L”への立ち下がりに要する時
間をそれぞれA1 ,A3 、“L”から“H”への立ち上
がりに要する時間をそれぞれB1 ,B3 とし、非反転遅
延クロックS101b,S102bそれぞれの“L”か
ら“H”への立ち上がりに要する時間をそれぞれB2
4 、“H”から“L”への立ち下がりに要する時間を
それぞれA2 ,A4 とすると、非反転遅延クロックS1
02bは、基準クロックS1に対して立ち上がりが(A
1 +B2 +A3 +B4 )時間遅延し、立ち下がりが(B
1 +A2 +B3+A4 ))時間遅延する。
【0066】したがって、非反転遅延クロックS102
bの基準クロックS1に対する立ち上がり及び立ち下が
りの遅延値が異なり、基準クロックS1と異なるデュー
ティの非反転遅延クロックS102b等の遅延クロック
が生成されることになる。
【0067】以上のように、反転遅延素子101aない
し102bの出力負荷容量を一定値或いは近似値に合わ
せ込むことによって、基準クロックS1とデューティが
等しい或いは近い遅延クロックを生成することができ、
同期精度を向上させることができる。
【0068】なお、上記実施例では、反転遅延素子10
1bないし108bから出力される非反転遅延クロック
をDタイプフリップフロップ200ないし208の負論
理のタイミング信号入力端子*Tに与え、これによって
反転遅延素子101aないし108aから出力される反
転遅延クロックを選択していたが、逆に反転遅延素子1
01aないし108aから出力される反転遅延クロック
をDタイプフリップフロップ200ないし208の負論
理のタイミング信号入力端子*Tに与え、これによって
反転遅延素子101bないし108bから出力される非
反転遅延クロックを選択しても良い。
【0069】ここで、図1,図2の回路の若干の不都合
な点について述べる。図8は図1,図2の回路におい
て、基準クロックS1の周期が短くなった場合、或いは
反転遅延素子101aないし108bの1段あたりの遅
延時間が長くなった場合の、動作を示すタイミングチャ
ートである。なお、図8のタイミングチャートでは、遅
延クロック生成回路10内の反転遅延素子103bない
し105b,108b及び101a,103aないし1
06a,108aそれぞれが出力する信号S103bな
いしS105b,S108b及びS101a,S103
aないしS106a,S108a、記憶回路20内のD
タイプフリップフロップ203ないし205,208そ
れぞれの出力端子Qから出力される信号S203ないし
S205,S208、位相検出回路30内のNAND回
路300,302ないし305,307,308がそれ
ぞれ出力する信号S300,S302ないしS305,
S307,S308、クロック選択回路40内のOR回
路401,403ないし406,408がそれぞれ出力
する信号S401,S403ないしS406,S408
は省略されている。
【0070】このような場合、非反転遅延クロックS1
02bないしS108bのうちで、ほぼ同相の非反転遅
延クロックが生成されることがある。例えば、図8のタ
イミングチャートに示すように、非反転遅延クロックS
101bとS106b,S102bとS107bがそれ
に相当する。
【0071】このような状態で、非同期信号入力端子2
から入力される非同期入力信号S2のレベルが図示のよ
うなタイミングで“H”から“L”に立ち下がったとす
ると、基準クロックS1と非反転遅延クロックS101
b,S106bそれぞれの立ち下がりエッジE0,E
1,E6は非同期入力信号S2の立ち下がりの前に発生
しているので、Dタイプフリップフロップ200,20
1,206の出力信号S200,S201,S206は
“L”レベルとなる。
【0072】一方、非反転遅延クロックS102b,S
107bそれぞれの立ち下がりエッジE2,E7は非同
期入力信号S2の立ち下がりの後に発生しているので、
Dタイプフリップフロップ202,207の出力信号S
202,S207は“H”レベルとなる。したがって、
位相検出回路30内のNAND回路301,306の出
力信号S301,S306が“L”レベルになり、クロ
ック選択回路40内のOR回路402,407からそれ
ぞれ反転遅延クロックS102a,S107aが出力さ
れる。したがって、NAND回路411を介して反転遅
延クロックS102a及びS107aの一方或いは両方
が“L”レベルであるときに“H”レベル,反転遅延ク
ロックS102a及びS107aの両方が“H”レベル
であるときに“L”レベルであるような信号が同期クロ
ックS3として同期クロック出力端子3から出力され
る。
【0073】このとき、同期クロックS3としては基準
クロックS1と比較して、1周期内の“H”レベルの期
間が図8に示す斜線部分だけ長く、その“L”レベルの
期間が図8に示す斜線部分だけ短くなり、同期クロック
S3のデューティが基準クロックS1のデューティと異
なる。
【0074】図9はこの発明に係る同期クロック発生回
路の第2実施例を示す回路図であり、図2に示すクロッ
ク選択回路40において、OR回路401ないし408
のうちの2つ以上から反転遅延クロックが出力され、
(多重出力)NAND回路411から基準クロックS1
とデューティの異なる同期クロックS3が出力されない
ようにしたものである。なお、図1に示す遅延クロック
生成回路10,記憶回路20,位相検出回路30はこの
実施例においても同一構成であるので、省略する。
【0075】同図に示すように、図1に示す位相検出回
路30内のNAND回路300ないし307の出力端子
が、図9に示すクロック選択回路41内のOR回路40
1ないし408の一方の入力端子に接続されている。ま
た、このOR回路401ないし408の他方の入力端子
には図1に示す遅延クロック生成回路10内の反転遅延
素子101aないし108aの出力端子がそれぞれ接続
されている。さらに、OR回路401ないし403の出
力端子が3入力NAND回路421の入力端子に、OR
回路404ないし406の出力端子が3入力NAND回
422の入力端子に、OR回路407,408の出力端
子が3入力NAND回路423の入力端子に接続されて
いる。なお、3入力NAND回路423の接続されてい
ない1つの入力端子は電源端子に接続されている。3入
力NAND回路423の代わりに2入力NAND回路を
用いないのは、反転遅延クロックS101aないしS1
08aのうちの1つが選択されて同期クロック出力端子
3から出力されるまでの時間を均一化するためである。
【0076】また、3入力NAND回路421ないし4
23それぞれの出力端子はそれぞれ3入力NAND回路
441ないし443の1つの入力端子に接続されてい
る。3入力NAND回路441ないし443の出力は3
入力NAND回路451の入力端子にそれぞれ接続され
ており、3入力NAND回路451の出力端子が同期ク
ロック出力端子3に接続されている。
【0077】さらに、図1に示す位相検出回路30内の
NAND回路300ないし302の出力端子は、クロッ
ク選択回路41内の3入力AND回路431の入力端子
に、位相検出回路30内のNAND回路303ないし3
05の出力端子は、クロック選択回路41内の3入力A
ND回路431の入力端子にそれぞれ接続されている。
【0078】また、3入力AND回路431の出力端子
が3入力NAND回路442,443それぞれの1つの
入力端子に、3入力AND回路432の出力端子が3入
力NAND回路443の1つの入力端子に接続されてい
る。3入力NAND回路441の接続されていない2つ
の入力端子及び3入力NAND回路442の接続されて
いない1つの入力端子には電源端子が接続されている。
3入力NAND回路441及び442の代わりにそれぞ
れインバータ及び2入力NAND回路を用いないのは、
反転遅延クロックS101ないしS108aのうちの1
つが選択されて同期クロック出力端子3から出力される
までの時間を均一化するためである。
【0079】次に動作について説明する。図10は図
1,図9の回路の動作を示すタイミングチャートであ
る。なお、図10のタイミングチャートでは、遅延クロ
ック生成回路10内の反転遅延素子103bないし10
5b,108b及び101aないし108aそれぞれが
出力する信号S103bないしS105b,S108b
及びS101aないしS108a、記憶回路20内のD
タイプフリップフロップ203ないし205,208そ
れぞれの出力端子Qから出力される信号S203ないし
S205,S208、位相検出回路30内のNAND回
路300,302ないし305,307,308がそれ
ぞれ出力する信号S300,S302ないしS305,
S307,S308、クロック選択回路40内のOR回
路401ないし408がそれぞれ出力する信号S401
ないしS408は省略されている。
【0080】まず、基準クロック入力端子1からは図に
示すような基準クロックS1が入力されており、この基
準クロックS1が反転遅延素子101aないし108b
によって順次反転遅延され、反転遅延素子101aない
し108aからは反転遅延クロックS101aないしS
108aが、反転遅延素子101bないし108bから
は非反転遅延クロックS101bないしS108bがそ
れぞれ出力される。
【0081】また、非同期信号入力端子2から入力され
る非同期入力信号S2が“H”レベルの期間は、各Dタ
イプフリップフロップ200ないし208はリセット状
態で、それぞれの出力端子Qから出力される信号は
“L”レベルとなる。
【0082】したがって、各NAND回路300ないし
308の負論理の入力端子および正論理の入力端子にそ
れぞれ与えられる信号のレベルはともに“L”であり、
NAND回路300ないし308の出力端子からは
“H”レベルの信号S300ないしS308が出力さ
れ、これらがDタイプフリップフロップ200ないし2
08のデータ入力端子Dにそれぞれ与えられる。
【0083】今、非同期信号入力端子2から入力される
非同期入力信号S2のレベルが図示のようなタイミング
で“H”から“L”に立ち下がったとすると、記憶回路
20内のDタイプフリップフロップ200ないし208
のリセット信号入力端子Rが“L”レベルになり、リセ
ットが解除される。
【0084】したがって、各Dタイプフリップフロップ
200ないし208はその負論理のタイミング信号入力
端子*Tにそれぞれ入力される基準クロック入力端子1
及び反転遅延素子101bないし108bの出力である
基準クロックS1及び非反転遅延クロックS101bな
いしS108bの立ち下がりで、そのデータ入力端子D
にそれぞれ与えられるNAND回路300ないし308
の出力である信号S300ないしS308をその出力端
子Qから出力する。
【0085】基準クロックS1,非反転遅延クロックS
101b,S106bそれぞれに立ち下がりエッジE
0,E1,E6が発生したとき、非同期入力信号S2の
レベルはまだ“H”であるので、Dタイプフリップフロ
ップ200,201,206はリセット状態で、その出
力端子Qからそれぞれ出力される信号S200,S20
1,S206のレベルは“L”となる。
【0086】一方、非反転遅延クロックS102b,S
107bそれぞれに立ち下がりエッジE2,E7が発生
したとき、非同期入力信号S2はすでに“H”レベルで
あるので、Dタイプフリップフロップ202,207の
出力端子Qからそれぞれ出力される信号S202及びS
207は、NAND回路302ないし307の出力信号
であるS302ないしS307のレベルと同じ“H”レ
ベルとなる。
【0087】したがって、位相検出回路30内のNAN
D回路301,306のみが、その負論理の入力端子に
“L”レベル,正論理の入力端子に“H”レベルが入力
され、NAND回路301,306それぞれの出力信号
S301,S306のみが“L”レベルとなる。NAN
D回路300ないし307の出力信号S300ないしS
307はそれぞれクロック選択回路40内のOR回路4
01ないし408の一方の入力端子に与えられているの
で、OR回路401,403及び404ないし406及
び408の出力信号S401,S403及びS404な
いしS406及びS408は“H”レベルとなり、OR
回路402,407の出力信号S402,S407はそ
れぞれOR回路402,407の他方の入力端子に与え
られている遅延クロック生成回路10内の反転遅延素子
102a,107aの出力信号である反転遅延クロック
S103a,S107aとなる。
【0088】したがって、3入力NAND回路421か
らはAND回路402の出力である反転遅延クロック1
02aの反転信号が、3入力NAND回路422からは
“L”レベルが、3入力NAND回路423からはAN
D回路407の出力である反転遅延クロック107aが
反転された信号が出力される。
【0089】また、位相検出回路30内のNAND回路
300,301,302の出力S300,S302,S
303の出力レベルはそれぞれ“H”,“L”,“H”
であるので、クロック選択回路40内の3入力AND回
路431の出力S431は“L”レベルとなる。同じよ
うに、位相検出回路30内のNAND回路303,30
4,305の出力S303,S304,S305の出力
はすべて“H”レベルであるので、クロック選択回路4
0内の3入力AND回路432の出力S432は“H”
レベルとなる。
【0090】3入力AND回路431の出力信号が
“L”レベルであることから、3入力NAND回路44
2,443の出力信号S442,S443は“H”レベ
ルとなり、3入力NAND回路451からは結局OR回
路402の出力である反転遅延クロックS102が反転
された信号が、同期クロックS3として同期クロック出
力端子3から出力される。
【0091】以上のように、図1,図9に示す回路構成
では、クロック選択回路40内のOR回路401ないし
408を、OR回路401ないし403の第1グルー
プ,OR回路404ないし406の第2グループ及びO
R回路407,408の第3グループに分け、第1グル
ープうちの1つのOR回路から反転遅延クロックが出力
された場合に、第2グループ,第3グループのOR回路
から出力される反転遅延クロックが同期クロックS3と
して同期クロック出力端子から出力されることを防止
し、第1グループのOR回路401ないし403から反
転遅延クロックが出力されず、第2グループのうちの1
つのOR回路から反転遅延クロックが出力された場合
に、第3グループのOR回路から出力される反転遅延ク
ロックが同期クロックS3として同期クロック出力端子
から出力されることを防止し、同期クロックS3が基準
クロックS1と同じデューティとなるようにしている。
【0092】なお、図11に示すクロック選択回路42
のように、OR回路401ないし408をOR回路40
1ないし404の第1グループ,OR回路405ないし
408の第2グループに分け、第1グループうちの1つ
のOR回路から反転遅延クロックが出力された場合に、
第2グループのOR回路から出力される反転遅延クロッ
クが同期クロックS3として同期クロック出力端子から
出力されることを防止しても同様の効果を奏する。
【0093】このように、同一グループに属するOR回
路の数はいくつにしても良いが、基準クロックS1の周
期および各反転遅延素子101aないし108bの遅延
時間を考慮して、同一グループ内の複数のOR回路から
反転遅延クロックが出力されないようにする必要があ
る。
【0094】また、図1に示した遅延クロック生成回路
10内の反転遅延素子101aないし108b、記憶回
路20内のDタイプフリップフロップ200ないし20
8および位相検出回路30内のNAND回路300ない
し307の接続を図12に示すように接続しても上記第
1,第2実施例と同様の効果がある。つまり、基準クロ
ック入力端子1をDタイプフリップフロップ200のデ
ータ信号入力端子Dに接続し、非同期信号入力端子2を
バッファを介してDタイプフリップフロップ200ない
し208の負論理のタイミング信号入力端子*Tに接続
し、さらに反転遅延素子101b,102b,103
b,104b,105b,106b,107b,108
bの各々の出力を各々Dタイプフリップフロップ201
ないし208のデータ信号入力端子Dに接続している。
その他の構成は図1に示した回路の構成と同様である。
【0095】以下、図1に示した回路の動作と相違する
点のみを図13にに示すタイミングチャートを用いて説
明する。バッファを介した非同期入力信号S2bの立ち
下がりエッジS2bの発生により、Dタイプフリップフ
ロップ200ないし208は、その時点のデータ入力端
子Dへの信号S1およびS101bないしS108bを
保持して出力端子Qより出力する。そのため、非同期入
力信号S2bの立ち下がりエッジES2bの発生時点に
おいては、信号S200ないしS203は各々“L”,
“L”,“H”,“H”となる。その結果、この時点で
信号S300ないしS303は各々“H”,“L”,
“H”,“H”となる。そして図3に示したのと同様、
信号S301の“L”により反転遅延クロックS102
aが選択され、信号S402となり、これが同期クロッ
クS3として出力される。なお、この実施例においては
タイミング信号入力端子*Tにはバッファを介した非同
期入力信号S2bが入力されているので、図3に示した
ように基準クロックS1の立ち下がりエッジE10に応
答して信号S200は立ち上がらない。
【0096】非同期入力信号S2の立ち上がりエッジE
S22に応答してDタイプフリップフロップ200ない
し208全てがリセットされる。そのためこの時点で信
号S202,S203は“L”になる。信号S202の
“L”に応答して信号S301は“L”となり、信号S
402のクロックはストップされる。そして、次の非同
期入力信号S2(バッファを介した非同期入力信号S2
b)の立ち下がりエッジの到着待ちとなる。このような
構成にしても図3に示したのと同様の同期クロックS3
が得られる。
【0097】図14はこの発明に係る同期クロック発生
回路の第3実施例を示す回路図である。この実施例は、
図1,図2において示した同期クロック発生回路を複数
個使用して同期クロック発生回路Xを構成することによ
り、複数の非同期入力信号に対し、複数の同期クロック
出力を得るものである。同図に示すように遅延クロック
生成回路10が共通化されて一つだけになっている。n
個の記憶回路20a〜20n、n個の位相検出回路30
a〜30nおよびn個のクロック選択回路40a〜40
nが設けらている。各記憶回路、各位相検出回路の構成
は図1に示した記憶回路20、位相検出回路30に等し
く、各クロック選択回路の構成は図2に示したクロック
選択回路40の構成に等しい。記憶回路20a,位相検
出回路30aおよびクロック選択回路40aの組、記憶
回路20b,位相検出回路30bおよびクロック選択回
路40bの組、…記憶回路20n,位相検出回路30n
およびクロック選択回路40nの組の各々が、図1およ
び図2の記憶回路20、位相検出回路30およびクロッ
ク選択回路40に各々対応する。
【0098】次に動作について図15を用いて説明す
る。図15は図14に示した回路の動作を説明するため
のタイミングチャートである。基準クロック入力端子1
に図15に示すような基準クロックS1が、非同期信号
入力端子2a〜2nの各々に図15に示すような非同期
信号S2a〜S2nが入力されると、図1、図2で説明
した動作により同期信号出力端子3a〜3nには図15
に示すようなn個の同期クロックS3a〜S3nが出力
される。遅延クロック生成回路10を共通にして一つに
しているため、遅延クロック生成回路10から生成され
る共通の遅延クロックを用いて複数の同期クロックS3
a〜S3nを発生させることができる。そのため、遅延
クロック生成回路10を複数用いて複数の同期クロック
を発生させる場合に比し、遅延クロック生成回路間のば
らつき(例えば遅延クロック生成回路10内部の遅延素
子の遅延値のばらつき)による遅延クロックのデューテ
ィー変化等を抑制するこができる。
【0099】また、遅延クロック生成回路10の共通化
により、複数の遅延クロック生成回路を用いた場合に比
べて回路規模が縮小し、集積化し場合に半導体集積回路
のサイズを小さくすることができる。この様なサイズの
縮小により、記憶回路20a〜20n,位相検出回路3
0a〜30n,クロック選択回路40a〜40nを小さ
い面積上に形成することで、遅延時間のばらつき抑制お
よびコストダウンを図れる。特に遅延時間のばらつき抑
制は図15に示す同期クロックS3a〜S3n間の遅延
時間T3a〜T3nのばらつき抑制となり、複数の同期クロ
ック発生回路の各々が発生する同期クロックのばらつき
を防止することができる。
【0100】また、図1,図2の同期クロック発生回路
においては、非同期信号入力端子2に第1番目の非同期
入力信号S2が入力されるとこれに応答して第1の同期
クロックS3が出力され、第2番目の非同期信号S2が
入力されると、同期クロック出力端子3からは第1の同
期クロックS3に代わり、第2番目の非同期入力信号S
2に対応する第2の同期クロックS3が出力され、第1
の同期クロックS3を保持できない。上記のような構成
にすると非同期入力信号S2aに対しては同期クロック
S3aが、非同期入力信号S2bに対しては同期クロッ
クS3bが、というように、複数の非同期入力信号に対
応した同期クロックを各々の同期クロック出力端子3a
〜3nに保持できる。
【0101】図16はこの発明に係る同期クロック発生
回路の第4実施例を示す回路図である。図17は図16
に示した回路の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。この実施例においては図14に示した実施例
に分配器60を新たに設けている。分配器60には非同
期信号入力端子2から複数の非同期信号が入力される。
分配器60はこの信号を図17に示すように入力順に各
々の非同期入力信号S2a〜S2nに分配する。分配さ
れた信号の各々は同期クロック発生回路Xの非同期信号
入力端子2a〜2nに入力される。その後の動作は図1
4に示した回路の動作と同様である。このような構成に
よれば、非同期信号入力端子が一つの場合においても図
14に示した実施例と同様の効果が得られる。
【0102】図18は前述した同期クロック発生回路を
用いた、この発明に係る遅延パルス発生回路の第1実施
例を示すブロック図である。同図に示すように、基準ク
ロック入力端子1が同期クロック発生回路Xの一方の入
力端子に接続されている。また、非同期信号入力端子2
が同期クロック発生回路Xの他方の入力端子とパルス発
生回路5のリセット信号入力端子9に接続されている。
さらに、同期クロック発生回路Xの出力である同期クロ
ックS3がパルス発生回路5に与えられている。また、
パルスセット・リセット値入力端子7,パルスセット・
リセット値クロック入力端子8がパルス発生回路5に接
続されている。
【0103】図18に示す同期クロック発生回路Xの構
成を図1,図2に示した同期クロック発生回路と同様の
構成にする。この場合の同期クロック発生回路Xの動作
は図1,図2に関して説明した動作(図3参照)と同様
である。
【0104】図19は図18に示すパルス発生回路5の
詳細を示すブロック図である。同図に示すように、同期
クロック入力端子3がカウンタ50のカウント入力端子
に接続されている。また、リセット信号入力端子9がカ
ウンタ50のリセット入力端子Rに接続されている。さ
らに、パルスセット・リセット値入力端子7,パルスセ
ット・リセット値クロック入力端子8がそれぞれ、シフ
トレジスタ51のデータ入力端子D,クロック入力端子
CLKに接続されている。
【0105】カウンタ50の出力端子は一致検出回路5
2,53の一方の入力端子に接続されている。一致検出
回路52,53の他方の入力端子にはシフトレジスタ5
1内のセット値レジスタ51a,リセット値レジスタ5
1bの出力端子がそれぞれ接続されている。また、一致
検出回路52,53の出力端子がそれぞれセレクタ5
4,55のセレクト入力端子Sに接続されている。セレ
クタ54,55の出力端子はそれぞれ、Dフリップフロ
ップ56,57のデータ入力端子Dに接続されている。
Dフリップフロップ56,57の出力端子Qはそれぞれ
セレクタ54,55の入力端子0に接続されている。セ
レクタ54,55の入力端子1は電源端子に接続されて
いる。また、同期クロック入力端子3がDフリップフロ
ップ56,57の負論理のトリガ信号入力端子*Tに接
続されている。さらに、Dフリップフロップ56,57
のリセット入力端子Rにはリセット信号入力端子9が接
続されている。Dフリップフロップ56の出力端子Qは
AND回路58の一方の入力端子に、Dフリップフロッ
プ57の出力端子Qは反転されて、AND回路58の他
方の入力端子に接続されている。さらに、AND回路5
8の出力端子が遅延パルス出力端子6に接続されてい
る。
【0106】次に、図19に示したパルス発生回路5の
動作について説明する。図20は図19のパルス発生回
路5の動作を示すタイミングチャートである。まず、パ
ルスセット・リセット値入力端子7からパルスセット
値,パルスリセット値がシフトレジスタ51のデータ入
力端子Dに対してシリアルデータとして入力される。シ
フトレジスタ51はそのクロック入力端子CLKに与え
られる、パルスセット・リセット値クロック入力端子8
から入力されるクロックによってパルスセット値,パル
スリセット値をシフトし、パラレルデータとしてそれぞ
れセット値レジスタ51a,リセット値レジスタ51b
に設定する。
【0107】説明を簡単にするために、今、シフトレジ
スタ51内のセット値レジスタ51aに“3”,リセッ
ト値レジスタ51bに“5”(ともに10進数)が予め
設定されていると仮定する。
【0108】リセット信号入力端子9から与えられるリ
セット信号S9が“H”レベルの間はカウンタ50,D
フリップフロップ56,57はリセット状態で、カウン
タ50のカウント値は0,Dフリップフロップ56,5
7の出力端子Qからそれぞれ出力される信号S56,S
57は“L”レベルとなっている。次に、リセット信号
S9が“L”レベルになり、カウンタ50,Dフリップ
フロップ56,57のリセットが解除される。このと
き、同期クロック出力端子3から同期クロックS3が入
力されると、カウンタ50はこの同期クロックS3のカ
ウントを開始する。このカウント値は一致検出回路5
2,53に与えられ、一致検出回路52,53はそれぞ
れ、セット値レジスタ51a,リセット値レジスタ51
bに予め設定されているセット値,リセット値とカウン
タ50のカウント値が一致したとき、その出力端子から
“H”レベルの信号を発生する。セット値レジスタ51
a,リセット値レジスタ51bにはそれぞれ“3”,
“5”が設定されているので、一致検出回路52の出力
S52はカウンタ50のカウント値が“3”のとき
“H”レベルに、一致検出回路53の出力S53はカウ
ンタ50のカウント値が“5”の時“H”レベルにな
る。
【0109】セレクタ54,55はそれぞれ、そのセッ
ト入力端子Sに与えられる一致検出回路52,53の出
力S52,S53が“H”レベルのとき入力端子1に与
えられる信号、すなわち“H”レベルを出力端子から出
力し、S52,S53が“L”レベルのとき入力端子0
に与えられる信号を出力端子から出力する。
【0110】したがって、Dフリップフロップ56の出
力端子Qから出力される信号S56は、図示するよう
に、リセット入力端子9から与えられるリセット信号S
9が“H”レベルのとき、及びリセット信号S9が
“L”レベルになってからカウンタ50のカウント値が
“3”になった直後の同期クロックS3の立ち下がりま
で“L”レベルとなる。また、カウンタ50のカウント
値が“3”になった直後の同期クロックS3の立ち下が
りから再びリセット信号S9が“H”レベルになるまで
“H”レベルとなる。同じように、Dフリップフロップ
57の出力端子Qから出力される信号S57は、図示す
るように、リセット入力端子9から与えられるリセット
信号S9が“H”レベルのとき、及びリセット信号S9
が“L”レベルになってからカウンタ50のカウント値
が“5”になった前後の同期クロックS3の立ち下がり
まで“L”レベルとなる。また、カウンタ50のカウン
ト値が“5”になった直後の同期クロックS3の立ち下
がりから再びリセット信号S9が“H”レベルになるま
で“H”レベルとなる。
【0111】AND回路58からは信号S56が“H”
レベル,信号S57が“L”レベルのとき“H”レベル
である信号が出力されるので、遅延パルス出力端子6か
らは図示するような、遅延パルスS6が出力される。
【0112】図3(図1,図2に示した同期クロック発
生回路の動作タイミングチャート),図20にそれぞれ
示した同期クロック発生回路X(図1,図2に示した回
路により構成されている),パルス発生回路5の動作を
考慮して、図18に示した遅延パルス発生回路の動作に
ついて説明する。図21は図18に示した遅延パルス発
生回路の動作を示すタイミングチャートである。基準ク
ロックS1から生成される同期クロックS3は、非同期
信号S2が“H”レベルの期間は“L”レベルで、非同
期信号S2が“L”レベルになると、非同期信号S2に
高精度に同期する。
【0113】遅延パルス出力端子6から出力される遅延
パルスS6は、同期クロックS3の立ち下がりに同期し
て、パルスセット・リセット値入力端子7から入力され
るパルスセット値によって、例えばこの同期クロックS
3のパルスの3発目でセットされ(“H”レベルにな
り)、パルスセット・リセット値入力端子7から入力さ
れるパルスリセット値によって、例えば同期クロックS
3のパルスの5発目でリセットされる。(“L”レベル
になる。)遅延パルスS6のエッジ精度は同期クロック
S3と等しいので、非常に高精度な遅延パルスを得るこ
とができる。
【0114】また、パルスセット・リセット値入力端子
6から入力されるパルスセット値及びパルスリセット値
を変更するだけで、非同期信号S2に対する遅延パルス
S6のセットタイミング(すなわち非同期信号S2に対
する遅延値)及びリセットタイミング(すなわちセット
タイミングからの遅延パルスS6のパルス幅)それぞれ
をコントロールすることができる。
【0115】以上説明したように、図18に示した遅延
パルス発生回路の第1実施例によれば、同期クロック発
生回路Xによって、非同期信号S2の立ち下がりに高精
度に同期した同期クロックS3を発生する。また、パル
ス発生回路5によって、非同期信号S2の立ち下がりか
らパルスセット・リセット値入力端子7より入力された
パルスセット値と同じ同期クロックS3のパルス数分だ
け遅延された後に遅延パルスS6のパルスセットが行わ
れ、パルスセット・リセット値入力端子7より入力され
たパルスリセット値と同じ同期クロックS3のパルス数
分だけ遅延された後に遅延パルスS6のパルスリセット
が行われる。
【0116】しかし、図18に示す遅延パルス発生回路
では、図21に示すタイミングチャートの、非同期信号
S2に同期した同期クロックS3が非同期信号S2の次
の立上がりエッジE20で停止してしまう。したがっ
て、この非同期信号S2の立上がりエッジE20より時
間的に後に遅延パルスS6のセット或いはリセットを行
うこと、すなわち非同期信号S2の立上がりエッジE2
0より後のタイミングまで遅延パルスS6を遅延させた
り、非同期信号S2の立上がりエッジE20より前のタ
イミングで遅延パルスS6の前縁を形成しても、その後
縁を非同期信号S2の立上がりエッジE20より後に設
定することがができなかった。
【0117】図22はこのような問題を解決するための
もので、この発明による遅延パルス発生回路の第2実施
例を示すブロック図である。同図に示すように、非同期
信号入力端子2が非同期信号分配回路60に接続されて
いる。また、非同期信号分配手段60の第1,第2のの
出力端子がそれぞれ同期クロック発生回路Xa,Xbの
一方の入力端子に接続されている。同期クロック発生回
路Xa,Xbの他方の入力端子には基準クロック入力端
子1が接続されている。同期クロック発生回路Xa,X
bの出力端子はそれぞれ、パルス発生回路5a,5bの
入力端子に接続されている。パルス発生回路5a,5b
それぞれのパルスセット・リセット値入力端子7a.7
bにはパルスセット・リセット値入力端子7が接続され
ている。また、パルス発生回路5a,5bそれぞれのパ
ルスセット・リセット値クロック入力端子8a.8bに
はパルスセット・リセット値クロック入力端子8が接続
されている。さらに、非同期信号分配回路60の出力S
60a,S60bがパルス発生回路5a,5bそれぞれ
のリセット信号入力端子9に接続されている。
【0118】パルス発生回路5a,5bの出力端子はO
R回路63の入力端子に接続されており、OR回路63
の出力端子が遅延パルス出力端子6に接続されている。
なお、同期クロック発生回路Xa,Xb及びパルス発生
回路5a,5bはそれぞれ図18に示す同期クロック発
生回路X,パルス発生回路5と同じ構成である。
【0119】図23は図22に示す遅延パルス発生回路
の動作を示すタイミングチャートである。非同期信号入
力端子2から入力される非同期信号S2は非同期信号分
配回路60によって、そのパルスの奇数発目と偶数発目
に分配され、それぞれ信号S60a,S60bとして、
同期クロック発生回路Xa,Xbに与えられる。同期ク
ロック発生回路Xa,Xbはそれぞれ独自に、非同期信
号分配回路60のパルスの奇数発目と偶数発目に高精度
に同期した同期クロックS3a,S3bを発生する。
【0120】パルス発生回路5aは、パルスセット・リ
セット値入力端子7aから入力されるパルスセット値に
よって、同期クロックS3aの例えば3発目でセットさ
れ、パルスセット・リセット値入力端子7aから入力さ
れるパルスリセット値によって、例えば5発目でリセッ
トされる遅延パルスS5aを発生する。同様に、パルス
発生回路5bは、パルスセット・リセット値入力端子7
bから入力されるパルスセット値に対応して、同期クロ
ックS3bの例えば3発目でセットされ、パルスセット
・リセット値入力端子8aから入力されるパルスリセッ
ト値に対応して、例えば5発目でリセットされる遅延パ
ルスS5bを発生する。
【0121】遅延パルス5a,5bはそれぞれOR回路
63にあたえられているので、OR回路63からは図示
するような遅延パルスS6が出力される。
【0122】この実施例では、同期クロックS3a,S
3bが、非同期信号S2の2周期にわたって出力される
ため、遅延パルスのセットあるいはそのリセットのタイ
ミングを第1の実施例と比較して約2倍にまで大きく設
定することができる。
【0123】なお、図22では非同期信号S2を非同期
信号分配回路60によって2つに分配する例を示した
が、非同期信号S2をn個に分配すれば、遅延パルスの
遅延量あるいはそのリセットを第1の実施例と比較して
約n倍にまで大きく設定することができる。
【0124】また、同期クロック発生回路は、非同期信
号S2などの入力信号のエッジに同期して同期クロック
S3を発生するものであれば、図1,図2に示す構成に
限る必要はない。また、同期クロック発生回路Xa,X
bを図16中の同期クロック発生回路Xに置換しても同
様の効果を奏する。
【0125】さらに、パルス発生回路は、非同期信号S
2などの入力信号のエッジに同期して、同期クロックS
3のパルスをカウントし、そのカウント数が予め定めら
れた値になったときに遅延パルスをセットし、カウント
数が別の予め定められた値になったときに遅延パルスを
リセットするものであれば、図19に示す構成に限る必
要はない。
【0126】次に、図1,図2に示した同期クロック発
生回路のDタイプフリップフロップ200〜208とし
て用いるのに適したラッチ回路について述べる。まず図
24にこの発明に係るラッチ回路の背景となる一般的な
リセット付きラッチ回路を示す。
【0127】同図に示すように、入力信号端子100が
トランスミッションゲートにより構成される読み込み用
ゲート500の入力端子に接続されており、読み込み用
ゲート500の出力信号線とトランスミッションゲート
により構成されるラッチ用ゲート700の出力信号線が
接続されて、NAND回路800の一方の入力端子に接
続されている。
【0128】また、読み込み用ゲート500のNチャネ
ルゲート及びラッチ用ゲート700のPチャネルゲート
にはコントロール信号端子2000が接続されている。
【0129】コントロール信号端子2000はインバー
タ600の入力端子に接続されており、このインバータ
600の出力が読み込み用ゲート500のPチャネルゲ
ート及びラッチ用ゲート700のNチャネルゲートに与
えられている。
【0130】また、リセット入力端子3000がNAN
D回路800の他方の入力端子に接続されており、NA
ND回路800の出力がインバータ900の入力に与え
られている。
【0131】さらに、インバータ900の出力がラッチ
出力端子400とラッチ用ゲート700の入力に与えら
れている。
【0132】なお、ラッチ用ゲート700,NAND回
路800及びインバータ900は正帰還ループ1000
を構成している。
【0133】図25はこの発明に係るラッチ回路の背景
となる一般的なリセット付きマスタ・スレーブフリップ
フロップを示す回路図である。
【0134】同図に示すように、入力信号端子100が
トランスミッションゲートにより構成されるマスタ側読
み込み用ゲート500mの入力端子に接続されており、
マスタ側読み込み用ゲート500mの出力信号線とトラ
ンスミッションゲートにより構成されるマスタ側ラッチ
用ゲート700mの出力信号線とが接続されて、マスタ
側NAND回路800mの一方の入力端子に接続されて
いる。
【0135】また、マスタ側読み込み用ゲート500m
のNチャネルゲートとマスタ側ラッチ用ゲート700m
のPチャネルゲートにはコントロール信号端子2000
が接続されている。
【0136】コントロール信号端子2000はマスタ側
インバータ600mの入力端子に接続されており、この
マスタ側インバータ600mの出力がマスタ側読み込み
用ゲート500mのPチャネルゲートとマスタ側ラッチ
用ゲート700mのNチャネルゲートに与えられてい
る。
【0137】また、リセット入力端子3000がマスタ
側NAND回路800mの他方の入力端子に接続されて
おり、マスタ側NAND回路800mの出力がマスタ側
インバータ900mの入力に与えられている。
【0138】さらに、マスタ側インバータ900mの出
力がマスタ側ラッチ用ゲート700mの入力とトランス
ミッションゲートにより構成されるスレーブ側読み込み
用ゲート500sの入力に与えられている。
【0139】また、スレーブ側読み込み用ゲート500
sの出力信号線とトランスミッションゲートにより構成
されるスレーブ側ラッチ用ゲート700sの出力信号線
とが接続されて、スレーブ側NAND回路800sの一
方の入力端子に接続されている。
【0140】また、スレーブ側読み込み用ゲート500
sのPチャネルゲートとスレーブ側ラッチ用ゲート70
0sのNチャネルゲートにはコントロール信号端子20
00が接続されている。
【0141】コントロール信号端子2000はスレーブ
側インバータ600sの入力端子に接続されており、こ
のスレーブ側インバータ600sの出力がスレーブ側読
み込み用ゲート500sのNチャネルゲートとスレーブ
側ラッチ用ゲート700sのPチャネルゲートに与えら
れている。
【0142】また、リセット入力端子3000がスレー
ブ側NAND回路800sの他方の入力端子に接続され
ており、スレーブ側NAND回路800sの出力がスレ
ーブ側インバータ900sの入力に与えられている。
【0143】さらに、スレーブ側インバータ900sの
出力がスレーブ側ラッチ用ゲート700sの入力とラッ
チ出力端子400に与えられている。
【0144】なお、マスタ側ラッチ用ゲート700m,
マスタ側NAND回路800m及びマスタ側インバータ
900mはマスタ正帰還ループ1000mを、スレーブ
側ラッチ用ゲート700s,スレーブ側NAND回路8
00s及びスレーブ側インバータ900sはスレーブ正
帰還ループを1000sを構成しており、マスタ側読み
込み用ゲート500m,マスタ側インバータ600m及
びマスタ正帰還ループ1000mはマスタラッチ回路1
100を、スレーブ側読み込み用ゲート500s,スレ
ーブ側インバータ600s及びスレーブ正帰還ループ1
000sはスレーブラッチ回路1200を構成してい
る。
【0145】次に動作について説明する。
【0146】なお、図24のリセット付きラッチ回路は
図25のリセット付きマスタ・スレーブフリップフロッ
プ内のマスタラッチ回路1100と同一の回路構成であ
るので、以下図25のリセット付きマスタ・スレーブフ
リップフロップについて説明する。また、マスタラッチ
回路1100とスレーブラッチ回路1200の回路構成
はほぼ同一であるので、主にマスタラッチ回路1100
について説明するが、スレーブラッチ回路1200もタ
イミングが異なるだけで同様の動作を行う。
【0147】コントロール信号端子2000に与えられ
るコントロール信号が“H”レベルのとき、マスタ側読
み込み用ゲート500m及びスレーブ側ラッチ用ゲート
700sがイネーブル状態になり、マスタ側ラッチ用ゲ
ート700mおよびスレーブ側読み込み用ゲート500
sがディスエーブル状態になる。
【0148】また、リセット信号端子3000に与えら
れるリセット信号のレベルは“H”であるとする。
【0149】このとき、入力信号端子100に与えられ
るデータはマスタ側読み込み用ゲート500m及びマス
タ側NAND回路800mを介してマスタ側インバータ
900mから出力されている。
【0150】なお、スレーブラッチ回路1200ではコ
ントロール信号が“H”になる以前に入力信号端子10
0から与えられたデータがスレーブ正帰還ループ100
0s内にラッチされている。
【0151】次に、コントロール信号端子2000に与
えられるコントロール信号が反転して“L”レベルにな
ると、マスタ側読み込み用ゲート500m及びスレーブ
側ラッチ用ゲートが700sがディスエーブル状態にな
り、マスタ側ラッチ用ゲート700m及びスレーブ側読
み込み用ゲート500sがイネーブル状態となる。
【0152】この状態で、マスタラッチ回路1100で
はコントロール信号端子2000の出力が“L”になる
以前のマスタ側インバータ900mの出力信号をマスタ
正帰還ループ1000m内にラッチしている。
【0153】スレーブラッチ回路1200では、マスタ
正帰還ループ1000mによってラッチされている信
号、つまりマスタ側インバータ900mの出力信号をス
レーブ側読み込み用ゲート500s,スレーブ側NAN
D回路800s及びスレーブ側インバータ900sを介
してラッチ出力端子400より出力している。
【0154】従来のリセット付きマスタ・スレーブフリ
ップフロップでは、マスタ側読み込み用ゲート500m
に入力される信号がマスタ側インバータ900mから出
力され、マスタ側インバータ900mの出力信号がスレ
ーブ側読み込み用ゲート500sに入力されてラッチ出
力端子400から出力されるまでの伝播遅延時間を短く
するため、マスタ側読み込み用ゲート500m及びスレ
ーブ側読み込み用ゲート500sのトランジスタサイズ
を大きくし、また、このことによって半導体集積回路な
どのチップサイズが大きくならないように、マスタ側ラ
ッチ用ゲート700m及びスレーブ側ラッチ用ゲート7
00sのトランジスタサイズを小さく設定している。
【0155】このため、マスタ側読み込み用ゲート50
0mとマスタ側ラッチ用ゲート700mとの出力インピ
ーダンスの間には、 (マスタ側読み込み用ゲート500mの出力インピーダ
ンス)<(マスタ側ラッチ用ゲート700mの出力イン
ピーダンス) の関係が成り立ち、スレーブ側読み込み用ゲート500
sとスレーブ側ラッチ用ゲート700sとの出力インピ
ーダンスの間には、 (スレーブ側読み込み用ゲート500sの出力インピー
ダンス)<(スレーブ側ラッチ用ゲート700sの出力
インピーダンス) の関係が成り立つ。
【0156】このため、入力信号端子100に“H”を
与え、リセット入力端子3000から与えられるリセッ
ト信号の解除とコントロール信号端子2000から与え
られるコントロール信号の“H”から“L”への遷移が
ほぼ同時に発生し、マスタ側読み込み用ゲート500m
とマスタ側ラッチ用ゲート700mとが瞬時的に同時に
イネーブル状態になると、マスタ側読み込み用ゲート5
00mの出力信号線とマスタ側ラッチ用ゲート700m
の出力信号線との接続点1300mでマスタ側読み込み
用ゲート500mの出力とそれとは逆極性のマスタ側ラ
ッチ用ゲート700mの出力とが衝突する。
【0157】ここで、マスタ側ラッチ用ゲート700m
の出力インピーダンスがマスタ側読み込み用ゲート50
0mの出力インピーダンスより大きいので、マスタ側ラ
ッチ用ゲート700mは、接続点1300mの電位を
“H”に変化させる能力が小さく、接続点1300mの
電位が長期間中間電位を保持してしまう。
【0158】したがって、リセット信号の解除とコント
ロール信号の“H”から“L”への遷移の間には十分な
リカバリタイムを設けることが規定されていた。標準ロ
ジックである74HCシリーズの規格値は5nsであ
る。
【0159】図26はこのようなリセット付きマスタ・
スレーブフリップフロップの一応用例を示すDタイプフ
リップフロップを使用した回路図であり、このDタイプ
フリップフロップが図1に示したDフリップフロップ2
00〜208に従来使用されている。
【0160】各Dタイプフリプフロップ25aないし2
5eが図25のリセット付きマスタ・スレーブフリップ
フロップに、クロック端子24が図25のコントロール
信号端子2000に、リセット端子23が図25のリセ
ット入力端子3000に、各Dタイプフリプフロップ2
5aないし25eのデータ入力端子Dが図25の入力信
号端子100に、データ出力端子Qが図25のラッチ出
力端子400に相当している。
【0161】クロック端子24から与えられるクロック
信号が遅延素子26a,26b,26c,26d及び2
6eによって遅延される。クロック端子24から与えら
れるクロック信号そのものがDタイプフリップフロップ
25aのクロック入力端子Tに、遅延素子26aの出力
がDタイプフリップフロップ25bのクロック入力端子
Tに、遅延素子26bの出力がDタイプフリップフロッ
プ25cのクロック入力端子Tに、遅延素子26cの出
力がDタイプフリップフロップ25dのクロック入力端
子Tに、遅延素子26dの出力がDタイプフリップフロ
ップ25eのクロック入力端子Tに与えられている。
【0162】また、リセット端子23がDタイプフリッ
プフロップ25aないし25eのリセット端子Rに接続
されている。
【0163】初期状態では、リセット端子23から与え
られるリセット信号が“L”レベルであり、Dタイプフ
リップフロップ25aないし25eはリセット状態とな
っている。
【0164】クロック端子24には、クロック信号が入
力されており、遅延素子26aないし26eにより、遅
延クロックが生成されて、位相の異なる遅延クロックが
各フリップフロップ25aないし25eのクロック入力
端子Tに入力されている。
【0165】リセット端子23を“L”レベルから
“H”レベルに変化させることにより、リセットが解除
され、Dタイプフリップフロップ25aないし25eの
出力は、リセット解除時に時間的に最も近接してクロッ
ク信号の立ち下がり入力されたDタイプフリップフロッ
プのデータ出力端子Qががまず“H”レベルになり、こ
れによりリセット信号解除時にクロック信号の立ち下が
りがどの遅延素子間に相当して発生したかを検出するこ
とができる。
【0166】このような仕様においては、リセット信号
の解除とクロック信号の“H”から“L”への遷移との
近接あるいは同時発生が任意のDタイプフリップフロッ
プにおいて発生し得る。
【0167】従来のトランジスタサイズを有するリセッ
ト付きマスタ・スレーブフリップフロップにおいて、リ
セット信号の解除とコントロール信号の“H”から
“L”への遷移が接近して入力された場合には、コント
ロール信号端子2000へ与えられる信号の“H”から
“L”への遷移からラッチ出力端子400への信号出力
までの伝播遅延時間が長くなってしまう。
【0168】図27は図25のリセット付きマスタ・ス
レーブフリップフロップのシミュレーション結果を示す
タイミングチャートである。
【0169】入力信号端子100に“H”が与えられた
状態で、リセット信号の解除とコントロール信号の
“H”から“L”への遷移とが接近して入力されたた
め、マスタラッチ回路1100内の正帰還ループ100
0mを構成するマスタ側NAND回路800m,マスタ
側インバータ900m,マスタ側ラッチ用ゲート700
mそれぞれの出力の電位Ve,Vf,Vdが、閾値電圧
付近の中間電圧2.0Vないし2.5Vとなる期間が長
く存在する。このことが、コントロール信号端子200
0からのコントロール信号の“H”から“L”への遷移
から、ラッチ出力端子400からのラッチ信号の出力ま
での伝播遅延を長くする原因になっている。
【0170】従来のラッチ回路は以上のようの構成され
ているので、リセット信号の解除とコントロール信号の
“H”から“L”への遷移が時間的に近接して発生した
場合、コントロール信号の遷移からラッチ信号の出力ま
での伝播遅延時間が長くなり、高速なラッチ動作を実現
することが困難であるという問題点がある。そのため、
このラッチ回路を用いたマスタ・スレーブフリップフロ
ップを応用したDタイプフリップフロップを図1に示し
たDタイプフリップフロップ200ないし208に使用
すると、高速な同期クロック発生動作ができないという
問題点がある。この問題点を解決するため、この発明で
は以下に示すようにラッチ回路に改良を加える。
【0171】図24は前述したようにこの発明に係るラ
ッチ回路の背景となる一般的なリセット付きラッチ回路
を示す回路図、図25は前述したようにこの発明に係る
ラッチ回路の背景となる一般的なリセット付きマスタ・
スレーブフリップフロップを示す回路図である。
【0172】図24及び図25の回路の説明はすでに行
ったので、ここでは説明は省略する。
【0173】この実施例においては、図24の回路で
は、読み込み用ゲート500とラッチ用ゲート700と
の出力インピーダンスの間に、従来と異なり (読み込み用ゲート500の出力インピーダンス)>
(ラッチ用ゲート700の出力インピーダンス) の関係が成り立つように設定する。また、図25の回路
では、マスタ側読み込み用ゲート500mとマスタ側ラ
ッチ用ゲート700mとの出力インピーダンスの間には (マスタ側読み込み用ゲート500mの出力インピーダ
ンス)>(マスタ側ラッチ用ゲート700mの出力イン
ピーダンス) の関係が成り立ち、スレーブ側読み込み用ゲート500
sとスレーブ側ラッチ用ゲート700sとの出力インピ
ーダンスの間には、従来と同様 (スレーブ側読み込み用ゲート500sの出力インピー
ダンス)<(スレーブ側ラッチ用ゲート700sの出力
インピーダンス) の関係が成り立つように設定する。
【0174】なお、図24のリセット付きラッチ回路は
図25のリセット付きマスタ・スレーブフリップフロッ
プ内のマスタラッチ回路1100と同一の回路構成であ
るので、以下図25のリセット付きマスタ・スレーブフ
リップフロップについて説明する。
【0175】マスタ側読み込み用ゲート500mの出力
インピーダンスは、マスタ側読み込み用ゲート500m
の入力端子に接続されている入力信号端子1に入力信号
を与えるドライバのトランジスタサイズ及びマスタ側読
み込み用ゲート500mのトランジスタサイズによって
決定され、マスタ側ラッチ用ゲート700mの出力イン
ピーダンスは、マスタ側インバータ900mのトランジ
スタサイズ及びマスタ側ラッチ用ゲート700mのトラ
ンジスタサイズによって決定される。
【0176】同様に、スレーブ側読み込み用ゲート50
0sの出力インピーダンスは、スレーブ側読み込み用ゲ
ート500sの入力に接続されているマスタ側インバー
タ900mのトランジスタサイズ及びスレーブ側読み込
み用ゲート500sのトランジスタサイズによって決定
され、スレーブ側ラッチ用ゲート700sの出力インピ
ーダンスは、スレーブ側インバータ900sのトランジ
スタサイズ及びスレーブ側ラッチ用ゲート700sのト
ランジスタサイズによって決定される。
【0177】上記のように出力インピーダンスを設定す
ることによって、マスタ側ラッチ用ゲート700mとマ
スタ側読み込み用ゲート500mが瞬時的に同時にイネ
ーブル状態になったとき、マスタ側ラッチ用ゲート70
0mの出力電位がマスタ側読み込み用ゲート500mの
出力電位に対して優位になり、マスタ側ラッチ用ゲート
700mとマスタ側読み込み用ゲート500mとの出力
信号線の接続点1300mの電位が中間電位になること
を防止できる。
【0178】図28はこのような条件下でのリセット付
きマスタ・スレーブフリップフロップの回路シュミレー
ション結果を示すタイミングチャートである。
【0179】まず、初期状態では、リセット入力端子3
000から与えられるリセット信号のレベルは“L”、
コントロール信号端子2000から与えられるコントロ
ール信号のレベルは“H”であり、また入力信号端子1
00から与えられる入力信号のレベルは“H”に固定し
てあるものとする。
【0180】このとき、リセット付きマスタ・スレーブ
フリップフロップはリセット状態にあり、ラッチ出力端
子400から出力されるラッチ出力信号の電位Vcは
“L”である。
【0181】また、マスタ側読み込み用ゲート500m
はイネーブル状態、マスタ側ラッチ用ゲート700mは
ディスエーブル状態にあるので、マスタ側読み込み用ゲ
ート500mとマスタ側ラッチ用ゲート700mとの出
力信号の接続点1300mの電位Vdは“H”、マスタ
側インバータ900mの出力の電位Vfは“L”であ
る。
【0182】次に、動作が開始されると、まず、リセッ
ト入力端子3000から与えられるリセット信号の電位
Vaが“L”から“H”になり、これとともにマスタ側
NAND回路800mから出力される信号の電位Veが
“H”から“L”に、マスタ側インバータ900mから
出力される信号の電位Vfが“L”から“H”に向けて
変化し始める。
【0183】ここでリセット信号の電位Vaの“L”か
ら“H”への変化とほぼ同時にコントロール信号端子2
000から与えられるコントロール信号の電位Vbが
“H”から“L”へ変化したとすると、マスタ側読み込
み用ゲート500mはイネーブル状態からデイスエーブ
ル状態に、マスタ側ラッチ用ゲート700mはディスエ
ーブル状態からイネーブル状態に変化し始める。
【0184】これにより、初期状態のマスタ側インバー
タ900mの出力信号の電位Vf、つまり“L”がマス
タ側ラッチ用ゲート700mを介してマスタ側読み込み
用ゲート500mの出力信号線とマスタ側ラッチ用ゲー
ト700mの出力信号線との接続点1300mに伝わ
る。
【0185】この接続点1300mでは、マスタ側ラッ
チ用ゲート700mを介して供給されるマスタ側インバ
ータ900mの出力である“L”レベルとマスタ側読み
込み用ゲート500mを介して供給される入力信号端子
100に入力された“H”レベルとが衝突し、接続点1
300mの電位Vdは中間電位となる。
【0186】その後、マスタ側読み込み用ゲート500
mの出力である“H”レベルがマスタ側インバータ90
0mの出力にまで達し、マスタ側ラッチ用ゲート700
mを介して接続点1300mの電位Vdは“H”にな
る。
【0187】ここで、マスタ側ラッチ用ゲート700m
の出力インピーダンスがマスタ側読み込み用ゲート50
0mの出力インピーダンスより大きいと、マスタ側ラッ
チ用ゲート700mは、接続点1300mの電位Vdを
“H“に変化させる能力が小さくなり、従来技術で説明
したように、マスタ側読み込み用ゲート500mがディ
スエーブル状態になった後もマスタ正帰還ループ100
0m内の電位Vd,Ve及びVfがすべて長期間中間電
位を保持してしまう。
【0188】この実施例では、マスタ側ラッチ用ゲート
700mの出力インピーダンスをマスタ側読み込み用ゲ
ート500mの出力インピーダンスより小さくしたた
め、マスタ側インバータ900mの出力信号の電位Vf
が“H”になるのに要する時間を早くすることができ、
結果的に、マスタ正帰還ループ1000m内の各電位V
d,Ve及びVfのレベルの確定が早くなる。
【0189】以上のように、この実施例においては、マ
スタ側ラッチゲート用700mの出力インピーダンスを
マスタ側読み込み用ゲート500mの出力インピーダン
スより小さくしたため、マスタ側ラッチ用ゲート700
mの出力信号とそれとは逆極性のマスタ側読み込み用ゲ
ート500mの出力信号がマスタ側ラッチゲート用70
0mの出力信号線とマスタ側読み込み用ゲート500m
の出力信号線の接続点1300mで衝突したとき、マス
タ側ラッチゲート用700mの出力信号のレベルが接続
点1300mの電位となり、これによってコントロール
信号の遷移からラッチ信号の出力までの伝播遅延時間を
短縮することができる。
【0190】スレーブ側読み込み用ゲート500sの出
力インピーダンスがスレーブ側ラッチ用ゲート700s
の出力インピーダンスより小さく設定されているのは、
スレーブ側読み込み用ゲート500sおよびスレーブ側
ラッチ用ゲート700sが同時にイネーブル状態となっ
た時にマスタラッチ回路1100のラッチデータをラッ
チ出力端子400から短い伝播遅延時間によって出力す
るためである。
【0191】このことと前述のマスタ側読み込み用ゲー
ト500mとマスタ側ラッチ用ゲート700mとの出力
インピーダンスの関係との相乗効果によって、リセット
信号の解除と、コントロール信号が接近して入力された
時のラッチ出力の伝搬遅延時間を短くすることができ
る。この実施例におけるラッチ回路を用いたマスタ・ス
レーブフリップフロップを応用したDフリップフロップ
を図1,図2の同期クロック発生回路に使用すると高速
な同期クロック発生が達成できる。
【0192】なお、この実施例ではリセット付きマスタ
・スレーブフリップフロップを示したが、セット付きマ
スタ・スレーブフリップフロップ,リセット或いはセッ
ト付きJ−Kフリップフロップ,リセット或いはセット
付きTフリップフロップ或いは他のラッチ回路でも同様
の効果を奏する。
【0193】
【発明の効果】請求項1に記載の同期クロック発生回路
によれば、基準クロックを複数の反転遅延素子によって
順次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転クロ
ックと前記基準クロックを含む複数の非反転クロックと
を生成するクロック生成手段と、前記複数の反転及び非
反転クロックの一方のクロックに応答して、そのデータ
入力端子に与えられるデータを出力端子から出力する複
数の記憶素子からなる記憶手段と、隣接した記憶素子の
出力端子から出力される信号同士を比較し、その比較結
果としての比較信号を当該隣接した記憶素子のうちの一
方のデータ入力端子に与える比較信号生成手段と、該比
較信号生成手段が出力する比較信号によって、複数の反
転及び非反転クロックの他方のクロックのうちのひとつ
を選択して同期クロックを導出する選択手段とを設けた
ので、高周波クロック発生回路を必要とせずに高精度の
同期クロックを生成することができるという効果があ
る。また、複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容量を
略同一としたので、基準クロックとデューティが略等し
い反転および非反転クロックを生成することができ、同
期精度を向上させることができるという効果がある。
【0194】請求項2に記載の同期クロック発生回路に
よれば、基準クロックを複数の反転遅延素子によって順
次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転クロッ
クと前記基準クロックを含む複数の非反転クロックとを
生成するクロック生成手段と、前記複数の反転及び非反
転クロックの一方のクロックに応答して、そのデータ入
力端子に与えられるデータを出力端子から出力する複数
の記憶素子からなる記憶手段と、隣接した記憶素子の出
力端子から出力される信号同士を比較し、その比較結果
としての比較信号を当該隣接した記憶素子のうちの一方
のデータ入力端子に与える比較信号生成手段と、該比較
信号生成手段が出力する比較信号によって、複数の反転
及び非反転クロックの他方のクロックのうちの指定され
たものを選択するとともに、選択されたものが複数ある
場合、比較信号を用いて、予め定められた優先順位によ
って複数の反転及び非反転クロックの他方のクロックの
うちの1つを同期クロックとして導出する選択手段とを
設けたので、高周波クロック発生回路を必要とせずに高
精度の同期クロックを生成することができ、また指定さ
れた複数の反転あるいは非反転クロックが同期クロック
として多重出力されるのを防ぐことにより同期クロック
のデューティを基準クロックのデューティと等しくする
ことができるという効果がある。
【0195】請求項3に記載の同期クロック発生回路に
よれば、基準クロックを複数の反転遅延素子によって順
次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転クロッ
クと前記基準クロックを含む複数の非反転クロックとを
生成するクロック生成手段と、非同記入力信号に応答し
て、そのデータ入力端子に与えられるデータを出力端子
から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段と、隣接
した記憶素子の出力端子から出力される信号同士を比較
し、その比較結果として比較信号を出力する比較信号生
成手段と、該比較信号生成手段が出力する比較信号によ
って、複数の反転及び非反転クロックの一方のクロック
のうちのひとつを選択して同期クロックを導出する選択
手段とを設けたので、高周波クロック発生回路を必要と
せずに高精度の同期クロックを生成することができると
いう効果がある。また、複数の反転遅延素子の各々の出
力負荷容量を略同一としたので、基準クロックとデュー
ティが略等しい反転および非反転クロックを生成するこ
とができ、同期精度を向上させることができるという効
果がある。
【0196】請求項4に記載の同期クロック発生回路に
よれば、基準クロックを複数の反転遅延素子によって順
次反転させ、順次所定時間遅延された複数の反転クロッ
クと前記基準クロックを含む複数の非反転クロックとを
生成するクロック生成手段と、非同期入力信号に応答し
て、そのデータ入力端子に与えられるデータを出力端子
から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段と、隣接
した記憶素子の出力端子から出力される信号同士を比較
し、その比較結果としての比較信号を出力する比較信号
生成手段と、該比較信号生成手段が出力する比較信号に
よって、複数の反転及び非反転クロックの一方のクロッ
クのうちの指定されたものを選択するとともに、選択さ
れたものが複数ある場合、比較信号を用いて、予め定め
られた優先順位によって複数の反転及び非反転クロック
の一方のクロックのうちの1つを同期クロックとして導
出する選択手段とを設けたので、高周波クロック発生回
路を必要とせずに高精度の同期クロックを生成すること
ができ、また指定された複数の反転あるいは非反転クロ
ックが同期クロックとして多重出力されるのを防ぐこと
により同期クロックのデューティを基準クロックのデュ
ーティと等しくすることができるという効果がある。
【0197】請求項5に記載の同期クロック発生回路に
よれば、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の同
期クロック発生回路を複数個備え、前記複数個の同期ク
ロック発生回路における前記クロック生成手段は共通化
して単一のクロック生成手段とし、当該単一のクロック
生成手段で生成された前記複数の反転及び非反転クロッ
クを用いて、前記複数個の同期クロック発生回路の各々
における前記記憶手段,前記比較信号生成手段及び前記
選択手段により、複数の非同期入力信号にそれぞれ同期
した複数の同期クロックを同時に発生可能としたので、
高周波クロック発生回路を必要とせずに高精度の同期ク
ロックを生成することができるとともに、発生される複
数の同期クロック間のバラツキを抑制することができる
という効果がある。また、同期クロックの同期精度を反
転遅延素子2段分の遅延値に等しくすることができると
ともに、1つのクロック生成手段からの共通の反転ある
いは非反転クロックに基づき動作して複数の同期クロッ
クを導出することができるという効果がある。
【0198】請求項6に記載の同期クロック発生回路に
よれば、直列接続された複数の遅延素子を有し、順次所
定時間遅延された複数の反転および非反転クロックを発
生するクロック発生手段と、前記非同期入力信号と前記
複数の反転および非反転クロックとを受け、受けた前記
複数の反転クロックまたは複数の非反転クロックの一方
の複数のクロック及び前記非同期入力信号に基づいて、
前記複数の反転クロックまたは複数の非反転クロックの
他方の複数のクロックのなかから1つのクロックを選択
して、この選択したクロックを前記同期クロックとして
出力する同期クロック出力手段とを設けたので、高周波
クロック発生回路を必要とせずに高精度の同期クロック
を生成することができるという効果がある。また、同期
クロックの同期精度を反転遅延素子2段分の遅延値に等
しくすることができるという効果がある。また、複数の
遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一としたので、そ
れぞれデューティが略等しい反転および非反転クロック
を生成することができ、同期精度を向上させることがで
きるという効果がある。
【0199】請求項7に記載の同期クロック発生回路に
よれば、請求項6における前記同期クロック出力手段
は、前記非同期入力信号をリセット入力端子に受け、前
記複数の非反転クロックをそれぞれクロック入力端子に
受け、少なくとも前記同期クロック出力があるまで所定
の値を保つ信号をデータ入力端子に受ける複数のフリッ
プフロップと、前記複数のフリップフロップの出力信号
に基づいて前記複数の反転クロックから1つのクロック
を選択して前記同期クロックとして出力するクロック選
択回路とを備えているので、同期クロック出力手段の構
成が簡単で済むという効果がある。
【0200】また請求項8に記載の同期クロック発生回
路によれば、請求項6における前記同期クロック出力手
段は、前記非同期入力信号をリセット入力端子に受け、
前記非同期入力信号の遅延信号をクロック入力端子に受
け、前記複数の非反転クロックをそれぞれデータ入力端
子に受ける複数のフリップフロップと、前記複数のフリ
ップフロップの出力信号に基づいて前記複数の反転クロ
ックから1つのクロックを選択して前記同期クロックと
して出力するクロック選択回路とを備えているので、同
期クロック出力手段の構成が簡単で済むという効果があ
る。
【0201】請求項9に記載の同期クロック発生回路に
おいては、反転遅延素子を直列に複数個接続して構成さ
れ、受けた基準クロックを前記反転遅延素子で順次遅延
させた複数の反転クロック及び複数の非反転クロックを
出力するクロック発生手段と、このクロック発生手段か
らの基準クロック及び複数の非反転クロックまたは複数
の反転クロックのうちの一方の複数のクロックに対応し
て設けられ、それぞれが、クロック入力端子に上記一方
の複数のクロックのうちの対応したクロックを受け、前
記非同期入力信号に基づいて活性化され、データ入力端
子に入力される信号に基づいてクロック入力端子に入力
されたクロックに応じた信号をデータ出力端子から出力
する複数のフリップフロップと、これら複数のフリップ
フロップのデータ出力端子からの出力に基づいて、前記
クロック発生手段からの基準クロック及び複数の非反転
クロックまたは複数の反転クロックのうちの他方の複数
のクロックのうちから1つのクロックを選択して、この
選択したクロックに応じた信号を前記同期クロックとし
て出力するとともに、前記選択した1つのクロックに応
じて前記複数のフリップフロップのうちの1つのフリッ
プフロップのデータ入力端子に与える信号のレベルを変
更するとともに残りのフリップフロップのデータ入力端
子に与える信号のレベルを維持し続けるクロック選択回
路とを設けたので、高周波クロック発生回路を必要とせ
ずに高精度の同期クロックを生成することができるとい
う効果がある。また、同期クロックの同期精度を反転遅
延素子2段分の遅延値に等しくすることができるという
効果がある。また、複数の反転遅延素子の各々の出力負
荷容量を略同一としたので、基準クロックとデューティ
が略等しい反転および非反転クロックを生成することが
でき、同期精度を向上させることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る同期クロック発生回路の第1実
施例を示す回路図である。
【図2】この発明に係る同期クロック発生回路の第1実
施例を示す回路図である。
【図3】図1,図2の回路の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図4】図1,図2に示す回路の変形例を示す回路図で
ある。
【図5】図1,図2の回路の抜粋を示す回路図である。
【図6】図5の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図7】図5の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図8】図1,図2の回路のある条件の下での動作を示
すタイミングチャートである。
【図9】この発明に係る同期クロック発生回路の第2実
施例を示す回路図である。
【図10】図1,図9の回路の動作を示すタイミングチ
ャートである。
【図11】この発明に係る同期クロック発生回路の第3
実施例を示す回路図である。
【図12】図1に示す回路の変形例を示す回路図であ
る。
【図13】図1,図12の回路の動作を示すタイミング
チャートである。
【図14】この発明に係る同期クロック発生回路の第3
実施例を示す回路図である。
【図15】図14の回路の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図16】この発明に係る同期クロック発生回路の第4
実施例を示す回路図である。
【図17】図16の回路の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図18】遅延パルス発生回路の一例を示す回路図であ
る。
【図19】図18に示すパルス発生回路の詳細を示すブ
ロック図である。
【図20】図19のパルス発生回路の動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図21】図18に示した遅延パルス発生回路の動作を
示すタイミングチャートである。
【図22】遅延パルス発生回路の他の一例を示す回路図
である。
【図23】図22に示す遅延パルス発生回路の動作を示
すタイミングチャートである。
【図24】リセット付きラッチ回路を示す回路図であ
る。
【図25】リセット付きマスタ・スレーブフリップフロ
ップを示す回路図である。
【図26】従来のリセット付きマスタ・スレーブフリッ
プフロップの一応用例を示すDフリップフロップを使用
した回路図である。
【図27】従来のリセット付きマスタ・スレーブフリッ
プフロップのシミュレーション結果を示すタイミングチ
ャートである。
【図28】リセット付きマスタ・スレーブフリップフロ
ップのマスタラッチ回路のシミュレーション結果を示す
タイミングチャートである。
【図29】従来の同期クロック発生回路を示す回路図で
ある。
【図30】図29で示した回路の動作を示すタイミング
チャートである。
【図31】従来の遅延パルス発生回路を示す回路図であ
る。
【図32】図31の回路の動作を示すタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
1 基準クロック入力端子 2,2a〜2n 非同期信号入力端子 3,3a〜3n 同期クロック出力端子 6 遅延パルス出力端子 7,7a,7b パルスセット・リセット値入力端子 8,8a,8b パルスセット・リセット値クロック
入力端子 9 リセット信号入力端子 10 遅延クロック生成回路 20,20a〜20n 記憶回路 30,30a〜30n 位相検出回路 40,40a〜40n,41,42 クロック選択回
路 X 同期クロック発生回路 101a〜108b 反転遅延素子 200〜208 Dタイプフリップフロップ 210,211 Dタイプフリップフロップ200,
201のタイミング信号入力端子*Tに接続される初段
のインバータ 300〜308 NAND回路 401〜408 OR回路 411 NAND回路 S3 同期クロック 100 入力信号端子 2000 コントロール信号端子 3000 リセット入力端子 400 ラッチ出力端子 500 読み込み用ゲート 600,900 インバータ 1000 正帰還ループ 800 NAND回路 1100 マスタラッチ回路 1200 スレーブラッチ回路 1000m マスタ正帰還ループ 1000s スレーブ正帰還ループ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−209267 (32)優先日 平成3年8月21日(1991.8.21) (33)優先権主張国 日本(JP) 前置審査 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 3/037 H03K 5/13 H03K 5/159

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 基準クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転さ
    せ、順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記
    基準クロックを含む複数の非反転クロックとを生成する
    クロック生成手段と、 前記複数の反転及び非反転クロックの一方のクロックに
    応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを出
    力端子から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段
    と、 隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信号同
    士を比較し、その比較結果としての比較信号を当該隣接
    した前記記憶素子のうちの一方の前記データ入力端子に
    与える比較信号生成手段と、 前記比較信号生成手段が出力する前記比較信号によっ
    て、前記複数の反転及び非反転クロックの他方のクロッ
    クのうちのひとつを選択して同期クロックを導出する選
    択手段とを備え、 前記複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一
    とするために、当該各々の出力端子に接続される配線の
    配線長を略同一とするとともに、当該配線に接続される
    前記記憶手段および前記選択手段の入力段の初段トラン
    ジスタサイズを略同一としたことを特徴とする同期クロ
    ック発生回路。
  2. 【請求項2】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 基準クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転さ
    せ、順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記
    基準クロックを含む複数の非反転クロックとを生成する
    クロック生成手段と、 前記複数の反転及び非反転クロックの一方のクロックに
    応答して、そのデータ入力端子に与えられるデータを出
    力端子から出力する複数の記憶素子からなる記憶手段
    と、 隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信号同
    士を比較し、その比較結果としての比較信号を当該隣接
    した前記記憶素子のうちの一方の前記データ入力端子に
    与える比較信号生成手段と、 前記比較信号生成手段が出力する前記比較信号によっ
    て、前記複数の反転及び非反転クロックの他方のクロッ
    クのうちの指定されたものを選択するとともに、選択さ
    れたものが複数ある場合、前記比較信号を用いて、予め
    定められた優先順位によって前記複数の反転及び非反転
    クロックの前記他方のクロックのうちの1つを同期クロ
    ックとして導出する選択手段とを備えた同期クロック発
    生回路。
  3. 【請求項3】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 基準クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転さ
    せ、順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記
    基準クロックを含む複数の非反転クロックとを生成する
    クロック生成手段と、 前記非同期入力信号に応答して、そのデータ入力端子に
    与えられるデータを出力端子から出力する複数の記憶素
    子からなる記憶手段と、 隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信号同
    士を比較し、その比較結果としての比較信号を出力する
    比較信号生成手段と、 前記比較信号生成手段が出力する前記比較信号によっ
    て、前記複数の反転及び非反転クロックの一方のクロッ
    クのうちのひとつを選択して同期クロックを導出する選
    択手段とを備え、 前記複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一
    とするために、当該各々の出力端子に接続される配線の
    配線長を略同一とするとともに、当該配線に接続される
    前記記憶手段および前記選択手段の入力段の初段トラン
    ジスタサイズを略同一としたことを特徴とする同期クロ
    ック発生回路。
  4. 【請求項4】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 基準クロックを複数の反転遅延素子によって順次反転さ
    せ、順次所定時間遅延された複数の反転クロックと前記
    基準クロックを含む複数の非反転クロックとを生成する
    クロック生成手段と、 前記非同期入力信号に応答して、そのデータ入力端子に
    与えられるデータを出力端子から出力する複数の記憶素
    子からなる記憶手段と、 隣接した前記記憶素子の出力端子から出力される信号同
    士を比較し、その比較結果としての比較信号を出力する
    比較信号生成手段と、 前記比較信号生成手段が出力する前記比較信号によっ
    て、前記複数の反転及び非反転クロックの一方のクロッ
    クのうちの指定されたものを選択するとともに、選択さ
    れたものが複数ある場合、前記比較信号を用いて、予め
    定められた優先順位によって前記複数の反転及び非反転
    クロックの前記一方のクロックのうちの1つを同期クロ
    ックとして導出する選択手段とを備えた同期クロック発
    生回路。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
    載の同期クロック発生回路を複数個備えた同期クロック
    発生回路であって、 前記複数個の同期クロック発生回路における前記クロッ
    ク生成手段は共通化して単一のクロック生成手段とさ
    れ、 当該単一のクロック生成手段で生成された前記複数の反
    転及び非反転クロックを用いて、前記複数個の同期クロ
    ック発生回路の各々における前記記憶手段,前記比較信
    号生成手段及び前記選択手段により、複数の非同期入力
    信号にそれぞれ同期した複数の同期クロックを同時に発
    生可能としたことを特徴とする同期クロック発生回路。
  6. 【請求項6】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 直列接続された複数の遅延素子を有し、順次所定時間遅
    延された複数の反転および非反転クロックを発生するク
    ロック発生手段と、 前記非同期入力信号と前記複数の反転および非反転クロ
    ックとを受け、受けた前記複数の反転クロックまたは複
    数の非反転クロックの一方の複数のクロック及び前記非
    同期入力信号に基づいて、前記複数の反転クロックまた
    は複数の非反転クロックの他方の複数のクロックのなか
    から1つのクロックを選択して、この選択したクロック
    を前記同期クロックとして出力する同期クロック出力手
    段とを備え、 前記複数の遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一とす
    るために、当該各々の出力端子に接続される配線の配線
    長を略同一とするとともに、当該配線に接続される前記
    同期クロック出力手段の入力段の初段トランジスタサイ
    ズを略同一としたことを特徴とする同期クロック発生回
    路。
  7. 【請求項7】 前記同期クロック出力手段は、前記非同
    期入力信号をリセット入力端子に受け、前記複数の非反
    転クロックをそれぞれクロック入力端子に受け、少なく
    とも前記同期クロック出力があるまで所定の値を保つ信
    号をデータ入力端子に受ける複数のフリップフロップ
    と、 前記複数のフリップフロップの出力信号に基づいて前記
    複数の反転クロックから1つのクロックを選択して前記
    同期クロックとして出力するクロック選択回路とを備え
    る、請求項6記載の同期クロック発生回路。
  8. 【請求項8】 前記同期クロック出力手段は、 前記非同期入力信号をリセット入力端子に受け、前記非
    同期入力信号の遅延信号をクロック入力端子に受け、前
    記複数の非反転クロックをそれぞれデータ入力端子に受
    ける複数のフリップフロップと、 前記複数のフリップフロップの出力信号に基づいて前記
    複数の反転クロックから1つのクロックを選択して前記
    同期クロックとして出力するクロック選択回路とを備え
    る、請求項6記載の同期クロック発生回路。
  9. 【請求項9】 非同期入力信号に同期した同期クロック
    を発生する同期クロック発生回路であって、 反転遅延素子を直列に複数個接続して構成され、受けた
    基準クロックを前記反転遅延素子で順次遅延させた複数
    の反転クロック及び複数の非反転クロックを出力するク
    ロック発生手段と、 このクロック発生手段からの基準クロック及び複数の非
    反転クロックまたは複数の反転クロックのうちの一方の
    複数のクロックに対応して設けられ、それぞれが、クロ
    ック入力端子に上記一方の複数のクロックのうちの対応
    したクロックを受け、前記非同期入力信号に基づいて活
    性化され、データ入力端子に入力される信号に基づいて
    クロック入力端子に入力されたクロックに応じた信号を
    データ出力端子から出力する複数のフリップフロップ
    と、 これら複数のフリップフロップのデータ出力端子からの
    出力に基づいて、前記クロック発生手段からの基準クロ
    ック及び複数の非反転クロックまたは複数の反転クロッ
    クのうちの他方の複数のクロックのうちから1つのクロ
    ックを選択して、この選択したクロックに応じた信号を
    前記同期クロックとして出力するとともに、前記選択し
    た1つのクロックに応じて前記複数のフリップフロップ
    のうちの1つのフリップフロップのデータ入力端子に与
    える信号のレベルを変更するとともに残りのフリップフ
    ロップのデータ入力端子に与える信号のレベルを維持し
    続けるクロック選択回路を備え、 前記複数の反転遅延素子の各々の出力負荷容量を略同一
    とするために、当該各々の出力端子に接続される配線の
    配線長を略同一とするとともに、当該配線に接続される
    前記フリップフロップおよび前記クロック選択回路の入
    力段の初段トランジスタサイズを略同一としたことを特
    徴とする同期クロック発生回路
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