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JP4468279B2 - Variable delay circuit and semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Variable delay circuit and semiconductor integrated circuit device Download PDF

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JP4468279B2 JP2005294447A JP2005294447A JP4468279B2 JP 4468279 B2 JP4468279 B2 JP 4468279B2 JP 2005294447 A JP2005294447 A JP 2005294447A JP 2005294447 A JP2005294447 A JP 2005294447A JP 4468279 B2 JP4468279 B2 JP 4468279B2
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Description

本発明は、可変遅延回路及びそれを利用したDLL回路(Delayed Locked Loop Circuit)並びにDLL回路を有する半導体集積回路装置に関する。   The present invention relates to a variable delay circuit, a DLL circuit (Delayed Locked Loop Circuit) using the variable delay circuit, and a semiconductor integrated circuit device having the DLL circuit.

近年、半導体集積回路装置は高速化及び高集積化が進み、クロック信号に対しても、位相の同期したクロック信号を所定の回路へ供給することが必要になってきている。具体的には、例えば、シンクロナスDRAM(SDRAM)においては、DLL(Delay Locked Loop)回路を使用して外部クロック信号に位相同期した信号を複数の出力バッファ回路に対して供給するようになっている。DLL回路が高い周波数に対応するためには、精度の高いディジタルDLL回路が必要となる。この要求を満足させるためには、DLL回路を構成する可変遅延回路が高い精度を有することが必要となる。   2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuit devices have been increased in speed and integration, and it has become necessary to supply a clock signal whose phase is synchronized to a predetermined circuit with respect to the clock signal. Specifically, for example, in a synchronous DRAM (SDRAM), a signal synchronized in phase with an external clock signal is supplied to a plurality of output buffer circuits using a DLL (Delay Locked Loop) circuit. Yes. In order for the DLL circuit to cope with a high frequency, a highly accurate digital DLL circuit is required. In order to satisfy this requirement, the variable delay circuit constituting the DLL circuit needs to have high accuracy.

図45に従来の可変遅延回路を示す。この回路は、直列接続された例えば10個の遅延素子(以下、ゲートと称する)G1〜G10を有している。各ゲートの遅延時間はtdである。各ゲートの入力は、それぞれスイッチSW1〜SW10を介して入力ノードINに動作可能に接続されており、またゲートG10の出力は出力ノードOUTに接続されている。   FIG. 45 shows a conventional variable delay circuit. This circuit has, for example, 10 delay elements (hereinafter referred to as gates) G1 to G10 connected in series. The delay time of each gate is td. The input of each gate is operatively connected to the input node IN via the switches SW1 to SW10, respectively, and the output of the gate G10 is connected to the output node OUT.

これらのスイッチSW1〜SW10の開閉は図示しない制御回路により制御される。制御回路は必要とする遅延時間に合わせて複数のスイッチSW1〜SW10のうちの1つを閉じる。図示する例では、スイッチSW7だけが閉じている。従って、入力ノードINにおける信号はゲート4段分、すなわち4tdだけ遅延されて、出力ノードOUTから出力される。そして、スイッチSW1〜SW10を適宜選択することにより、この可変遅延回路はtdから10tdまでの遅延時間を得ることができる。   Opening and closing of these switches SW1 to SW10 is controlled by a control circuit (not shown). The control circuit closes one of the switches SW1 to SW10 according to the required delay time. In the illustrated example, only the switch SW7 is closed. Therefore, the signal at the input node IN is delayed by 4 gates, that is, 4td, and output from the output node OUT. Then, by appropriately selecting the switches SW1 to SW10, this variable delay circuit can obtain a delay time from td to 10td.

図45に示すような従来の可変遅延回路は、単位遅延時間tdの倍数の遅延時間を得ることができる。しかしながら、このような回路構成では、例えば2.5tdのような、単位遅延時間より小さい刻み(ステップ)の遅延時間を得ることはできない。換言すれば、従来の可変遅延回路は精度が低いものであった。   The conventional variable delay circuit as shown in FIG. 45 can obtain a delay time that is a multiple of the unit delay time td. However, with such a circuit configuration, a delay time in steps (steps) smaller than the unit delay time, such as 2.5 td, cannot be obtained. In other words, the conventional variable delay circuit has low accuracy.

また、SDRAMのような半導体装置においてその動作周波数が遅い場合には、通常のディジタルDLL回路で対応できる。ディジタルDLL回路は、外部入力クロック信号から位相同期した内部出力クロック信号を生成することで、SDRAM内部のクロック配線等による遅れの影響を取り除いて、外部入力クロック信号に同期してデータを外部に出力できる。ところが、100MHzを超える動作速度のSDRAMに搭載されるディジタルDLL回路は、極めて高い精度の遅延制御を行えることが必要である。   Further, when the operating frequency of a semiconductor device such as SDRAM is slow, it can be dealt with by a normal digital DLL circuit. The digital DLL circuit generates an internal output clock signal that is phase-synchronized with the external input clock signal, eliminates the influence of delay caused by the clock wiring in the SDRAM, and outputs the data in synchronization with the external input clock signal. it can. However, a digital DLL circuit mounted on an SDRAM having an operation speed exceeding 100 MHz needs to be able to perform delay control with extremely high accuracy.

前述したように、ディジタルDLL回路は論理ゲートの組み合わせからなる単位遅延回路を複数個直列に接続した遅延回路を有する。通常、単位遅延回路の遅延量は最小で200ps程度である。100MHzを超える動作速度に対応するためには、それ200ps以下の遅延量を制御できる高精度なディジタルDLLが必要となる。原理的には、200ps以下の遅延量の単位遅延回路を使用することで、遅延制御の精度を向上させることができる。   As described above, the digital DLL circuit has a delay circuit in which a plurality of unit delay circuits composed of combinations of logic gates are connected in series. Usually, the unit delay circuit has a minimum delay amount of about 200 ps. In order to cope with an operation speed exceeding 100 MHz, a highly accurate digital DLL capable of controlling a delay amount of 200 ps or less is required. In principle, the accuracy of delay control can be improved by using a unit delay circuit having a delay amount of 200 ps or less.

しかしながら、200ps以下の遅延量の単位遅延回路を使用する構成では、ある程度の遅延量を確保するには多数の単位遅延回路が必要となり、回路規模が増大してしまう。したがって、本発明は、高い精度で遅延時間を制御できる可変遅延回路を提供することを目的とする。   However, in a configuration using a unit delay circuit with a delay amount of 200 ps or less, a large number of unit delay circuits are required to secure a certain amount of delay, and the circuit scale increases. Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable delay circuit capable of controlling the delay time with high accuracy.

また、本発明は回路規模を大きく増大させることなく高精度でスムースな遅延制御が行える構成を提供することを目的とする。更に、本発明は上記の遅延制御を用いた回路及び半導体集積回路装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a configuration capable of performing highly accurate and smooth delay control without greatly increasing the circuit scale. Furthermore, an object of the present invention is to provide a circuit and a semiconductor integrated circuit device using the above delay control.

上記課題を解決するため、第1の発明は、入力クロック信号を遅延させる第1のDLL回路(実施例の第1のDLL回路3に相当)と、第1のDLL回路よりも高い精度で遅延を制御できる第2のDLL回路(実施例の第2のDLL回路10に相当)とを有し、第1及び第2のDLL回路の位相比較を独立に動作させ、かつ第2のDLL回路の遅延量制御を第1のDLL回路の動作に従属させることで、入力クロック信号に対し所定の位相関係を有する出力クロック信号を出力するように第1及び第2のDLL回路で遅延を与えることを特徴とする半導体集積回路装置である。異なる遅延量を制御できる2つのDLL回路を用いることによって、所定の位相関係を得るために、第1のDLL回路で比較的ラフな位相制御を行い、第2のDLL回路でより高精度な位相制御を行うことができ、回路規模を大きく増大させることなく高精度な遅延制御が行える。特に、第2のDLL回路の動作を第1のDLL回路の動作に従属させるため、第1のDLL回路と第2のDLL回路間の桁上げ桁下げ動作をスムースに行える。 In order to solve the above-described problem, the first invention is a first DLL circuit (corresponding to the first DLL circuit 3 of the embodiment) for delaying an input clock signal, and a delay with higher accuracy than the first DLL circuit. A second DLL circuit (corresponding to the second DLL circuit 10 of the embodiment) that can control the phase of the first and second DLL circuits independently, and the second DLL circuit By making the delay amount control dependent on the operation of the first DLL circuit, the first and second DLL circuits are delayed so as to output an output clock signal having a predetermined phase relationship with respect to the input clock signal. A semiconductor integrated circuit device is characterized. In order to obtain a predetermined phase relationship by using two DLL circuits that can control different delay amounts, relatively rough phase control is performed in the first DLL circuit, and more accurate phase is controlled in the second DLL circuit. Control can be performed, and highly accurate delay control can be performed without significantly increasing the circuit scale. In particular, since the operation of the second DLL circuit is subordinate to the operation of the first DLL circuit, the carry-over operation between the first DLL circuit and the second DLL circuit can be performed smoothly.

の発明は、第の発明において、第2のDLL回路は第1のDLL回路がその遅延量を制御している時は第1のDLL回路からリセット信号を受けてリセットされており、第1のDLL回路で位相比較する前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との位相が合っている時は第2のDLL回路は遅延量を制御できる状態にあることを特徴とする半導体集積回路装置である。上記従属関係を具体的に規定したものである。 In a second aspect based on the first aspect , the second DLL circuit is reset by receiving a reset signal from the first DLL circuit when the first DLL circuit controls the delay amount. A semiconductor integrated circuit device wherein the second DLL circuit is in a state in which a delay amount can be controlled when the phase of the input clock signal and phase of the output clock signal to be phase-compared by the first DLL circuit are matched. It is. The above dependency is specifically defined.

の発明は、第の発明において、前記第2のDLL回路は遅延回路(高精度遅延回路12に相当)を有し、前記第2のDLL回路の遅延量の所定値は、遅延回路が制御できる遅延量の範囲の中心であることを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延量の設定の一例を規定したもので、中心から遅延量が増える方向及び減る方向に制御することで、第1及び第2のDLL回路の階層間のスムースな遅延制御が行える。 According to a third invention, in the first invention, the second DLL circuit has a delay circuit (corresponding to the high-precision delay circuit 12), and the predetermined value of the delay amount of the second DLL circuit is a delay circuit Is a center of the range of delay amount that can be controlled. An example of setting the delay amount of the second DLL circuit is defined, and smooth delay control between the layers of the first and second DLL circuits is performed by controlling the delay amount to increase and decrease from the center. Can be done.

の発明は、第の発明において、第1及び第2のDLL回路はそれぞれ、入力クロック信号が通る第1の経路(遅延回路33と高精度遅延回路12を含む経路)と第1の経路と位相比較をするための第2の経路(ダミー遅延回路34及び高精度ダミー遅延回路14を含む経路)があり、第2の経路は第2のDLL回路がリセットされている時の遅延量と同一の遅延量を有するダミー回路(実施例中のダミー回路43)を有することを特徴とする半導体集積回路装置である。ダミー回路を設けることで第1の経路中と同一の遅延量としている。 In a fourth aspect based on the second aspect , each of the first and second DLL circuits includes a first path (a path including the delay circuit 33 and the high-accuracy delay circuit 12) and a first path through which the input clock signal passes. There is a second path (path including the dummy delay circuit 34 and the high-precision dummy delay circuit 14) for phase comparison with the path, and the second path is a delay amount when the second DLL circuit is reset And a dummy circuit (dummy circuit 43 in the embodiment) having the same delay amount. By providing a dummy circuit, the delay amount is the same as that in the first path.

の発明は、第の発明において、第2のDLL回路は遅延量が異なる第1及び第2の遅延素子を有し、第2の遅延素子は第1の遅延素子よりも遅延量が多く、第1及び第2の遅延量の差を第2のDLL回路の精度とすることを特徴とする半導体集積回路装置である。遅延量を与える実施の一形態を規定したものである。 In a fifth aspect based on the first aspect , the second DLL circuit includes first and second delay elements having different delay amounts, and the second delay element has a delay amount that is greater than that of the first delay element. In many cases, the semiconductor integrated circuit device is characterized in that the difference between the first and second delay amounts is made the accuracy of the second DLL circuit. An embodiment for providing a delay amount is defined.

の発明は、第の発明のいずれかの発明おいて、第1のDLL回路は、入力クロック信号から得られる第1のクロック信号(S3)を第3の遅延素子(遅延回路423)で遅延させた信号と出力クロック信号から得られる第2のクロック信号(S3)との位相比較を行い、及び第1のクロック信号と第2のクロック信号を第4の遅延素子(遅延回路430)で遅延させた信号との位相比較を行い、入力クロック信号と出力クロック信号との位相比較結果を出力することを特徴とする半導体集積回路装置である。これにより、第1のDLL回路での位相比較結果が±tdの範囲内にあるかどうかを判断できる。 According to a sixth invention, in any one of the first inventions, the first DLL circuit converts the first clock signal (S3) obtained from the input clock signal into a third delay element (delay circuit 423). And the phase of the second clock signal (S3) obtained from the output clock signal is compared, and the first clock signal and the second clock signal are compared with the fourth delay element (delay circuit 430). The semiconductor integrated circuit device is characterized in that the phase comparison with the signal delayed in step (1) is performed and the phase comparison result between the input clock signal and the output clock signal is output. Thereby, it can be determined whether the phase comparison result in the first DLL circuit is within the range of ± td.

の発明は、第の発明において、第1のDLL回路は第1及び第2のフリップフロップ(421、422)を有し、第1のフリップフロップは第3の遅延素子で遅延させた信号と第2のクロック信号をそれぞれセット及びリセット端子に入力し、第2のフリップフロップは第4の遅延素子で遅延させた信号と第1のクロック信号をそれぞれセット及びリセット端子に入力し、第1及び第2のフリップフロップの組み合わせで位相比較結果を出力することを特徴とする半導体集積回路装置である。位相比較の一実施の形態を規定したものである。 In a seventh aspect based on the sixth aspect , the first DLL circuit has first and second flip-flops (421, 422), and the first flip-flop is delayed by a third delay element. The signal and the second clock signal are input to the set and reset terminals, respectively, and the second flip-flop inputs the signal delayed by the fourth delay element and the first clock signal to the set and reset terminals, respectively. The semiconductor integrated circuit device is characterized in that a phase comparison result is output by a combination of the first and second flip-flops. One embodiment of phase comparison is defined.

の発明は、第の発明において、第1及び第2のフリップフロップはそれぞれ第1及び第2のNANDゲートを有し、第1のNANDゲートの第1の入力はセット端子で第2の入力が第2のNANDゲートの出力と接続して出力Qとなり、第2のNANDゲートの第1の入力がリセット端子で第2の入力が第1のNANDゲートの出力と接続して出力/Qとなることを特徴とする半導体集積回路装置である。各フリップフロップの2つの入力信号に対する回路的条件を同じにすることで、より高い精度の位相比較が行える。 In an eighth aspect based on the sixth aspect , the first and second flip-flops have first and second NAND gates, respectively, and a first input of the first NAND gate is a set terminal and a second one. Is connected to the output of the second NAND gate to become an output Q, the first input of the second NAND gate is connected to the reset terminal, and the second input is connected to the output of the first NAND gate. The semiconductor integrated circuit device is characterized in that Q. By making the circuit conditions for the two input signals of each flip-flop the same, phase comparison with higher accuracy can be performed.

の発明は、第の発明において、第1及び第2のフリップフロップはそれぞれ第1及び第2のNANDゲートを有し、第1のNANDゲートの第2の入力はセット端子で第1の入力が第2のNANDゲートの出力と接続して出力Qとなり、第2のNANDゲートの第2の入力がリセット端子で第1の入力が第1のNANDゲートの出力と接続して出力/Qとなることを特徴とする半導体集積回路装置である。各フリップフロップの2つの入力信号に対する回路的条件を同じにすることで、より高い精度の位相比較が行える。 In a ninth aspect based on the sixth aspect , the first and second flip-flops have first and second NAND gates, respectively, and the second input of the first NAND gate is the set terminal and is the first. Is connected to the output of the second NAND gate to become an output Q, the second input of the second NAND gate is connected to the reset terminal, and the first input is connected to the output of the first NAND gate. The semiconductor integrated circuit device is characterized in that Q. By making the circuit conditions for the two input signals of each flip-flop the same, phase comparison with higher accuracy can be performed.

10の発明は、第8又は9の発明において、第1及び第2のNANDゲートの各々は第1及び第2のPチャネルトランジスタ(Q10、Q11)及び第1及び第2のNチャネルトランジスタ(Q12、Q13)を有し、第1のPチャネルトランジスタのソースは第1の電源、ゲートは第1の入力、ドレインは出力に接続され、第2のPチャネルトランジスタのソースは第1の電源、ゲートは第2の入力、ドレインは出力に接続され、第1のNチャネルトランジスタのソースは第2のNチャネルトランジスタのドレイン、ゲートは第1の入力、ドレインは出力に接続され、第2のNチャネルトランジスタのソースは第2の電源、ゲートは第2の入力、ドレインは第1のNチャネルトランジスタのソースに接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置である。フリップフロップを電解効果トランジスタで構成した場合の一実施の形態を規定するものである。 In a tenth aspect based on the eighth or ninth aspect , each of the first and second NAND gates includes a first and second P-channel transistor (Q10, Q11) and a first and second N-channel transistor ( Q12, Q13), the source of the first P-channel transistor is connected to the first power supply, the gate is connected to the first input, the drain is connected to the output, and the source of the second P-channel transistor is the first power supply, The gate is connected to the second input, the drain is connected to the output, the source of the first N-channel transistor is connected to the drain of the second N-channel transistor, the gate is connected to the first input, the drain is connected to the output, and the second N-channel transistor is connected to the output. The semiconductor is characterized in that the source of the channel transistor is connected to the second power source, the gate is connected to the second input, and the drain is connected to the source of the first N-channel transistor. An integrated circuit device. One embodiment in the case where the flip-flop is composed of a field effect transistor is defined.

11の発明は、第の発明において、前記第3及び第4の遅延素子は、第1のDLL回路の遅延素子の1段を構成する回路と同一回路を有することを特徴とする半導体集積回路装置である。第1のDLL回路での位相比較結果が±tdの範囲内にあるかどうかを判断するために設けた第3及び第4の遅延素子の一構成例を規定するものである。 An eleventh invention is the semiconductor integrated circuit according to the sixth invention, wherein the third and fourth delay elements have the same circuit as a circuit constituting one stage of the delay elements of the first DLL circuit. Circuit device. This defines one configuration example of the third and fourth delay elements provided for determining whether or not the phase comparison result in the first DLL circuit is within the range of ± td.

12の発明は、第1の発明において、第1及び第2のDLL回路がそれぞれ遅延回路を有し、この遅延回路は論理素子の組み合わせで構成されることを特徴とする半導体集積回路装置である。遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 A twelfth invention is a semiconductor integrated circuit device according to the first invention, wherein each of the first and second DLL circuits has a delay circuit, and the delay circuit is composed of a combination of logic elements. is there. An embodiment of a delay circuit is defined.

13の発明は、第5の発明において、第1及び第2の遅延素子が論理素子で形成され、第1の遅延回路の論理素子と第2の遅延回路の論理素子のファンアウトを異ならせて第1及び第2の遅延素子の遅延量の差を形成することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路を構成する遅延素子の一実施の形態を規定するものである。 In a thirteenth aspect based on the fifth aspect, the first and second delay elements are formed of logic elements, and the fanouts of the logic elements of the first delay circuit and the logic elements of the second delay circuit are made different. The semiconductor integrated circuit device is characterized in that a difference in delay amount between the first and second delay elements is formed. An embodiment of a delay element constituting the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

14の発明は、第5の発明において、第1及び第2の遅延素子は論理素子で形成され、第1の遅延回路の論理素子と第2の遅延回路の論理素子にそれぞれ印加する電源電圧を異ならせて第1及び第2の遅延素子の遅延量の差を形成することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路を構成する遅延素子の一実施の形態を規定するものである。 In a fourteenth aspect based on the fifth aspect, the first and second delay elements are formed of logic elements, and power supply voltages applied to the logic elements of the first delay circuit and the logic elements of the second delay circuit, respectively. The semiconductor integrated circuit device is characterized in that the difference between the delay amounts of the first and second delay elements is formed by differentiating. An embodiment of a delay element constituting the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

15の発明は、第1の発明の第2のDLL回路が遅延回路を有し、この遅延回路は少なくともキャパシタと抵抗のいずれか一方を有することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 A fifteenth invention is a semiconductor integrated circuit device characterized in that the second DLL circuit of the first invention has a delay circuit, and this delay circuit has at least one of a capacitor and a resistor. One embodiment of the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

16の発明は、第1の発明の第2のDLL回路が少なくともキャパシタを有する遅延回路を有し、このキャパシタの容量を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 In a sixteenth aspect of the invention, the second DLL circuit of the first aspect of the invention has a delay circuit having at least a capacitor, and the delay amount is controlled by changing the capacitance of the capacitor. It is. One embodiment of the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

17の発明は、第1の発明の第2のDLL回路が少なくとも抵抗を有する遅延回路を有し、この抵抗の抵抗値を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 In a seventeenth aspect of the invention, the second DLL circuit of the first aspect of the invention has a delay circuit having at least a resistor, and the delay amount is controlled by changing the resistance value of the resistor. Device. One embodiment of the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

18の発明は、第1の発明の第2のDLL回路がキャパシタと抵抗を有する遅延回路を有し、このキャパシタの容量及び抵抗の抵抗値を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 In an eighteenth invention, the second DLL circuit of the first invention has a delay circuit having a capacitor and a resistor, and the delay amount is controlled by changing the capacitance of the capacitor and the resistance value of the resistor. The semiconductor integrated circuit device. One embodiment of the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

19の発明は、第1の発明の第2のDLL回路がシフトレジスタを有する遅延回路を有し、前記第2のDLL回路の遅延量の所定値は、シフトレジスタが制御できる遅延量の範囲内の中心であることを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の遅延回路の一実施の形態を規定するものである。 In a nineteenth aspect of the invention, the second DLL circuit of the first aspect of the invention has a delay circuit having a shift register, and the predetermined value of the delay amount of the second DLL circuit is a range of the delay amount that can be controlled by the shift register. A semiconductor integrated circuit device characterized by being the center of the semiconductor integrated circuit device. One embodiment of the delay circuit of the second DLL circuit is defined.

20の発明は、第1の発明において、第1及び第2のDLL回路はそれぞれ遅延回路を有し、第2のDLL回路の遅延回路は、第1のDLL回路の精度よりも大きい範囲を調節できることを特徴とする。これにより、第1及び第2のDLL回路の遅延回路間の桁上がり、桁下がりがスムースになる。 In a twentieth invention according to the first invention, each of the first and second DLL circuits has a delay circuit, and the delay circuit of the second DLL circuit has a range larger than the accuracy of the first DLL circuit. It can be adjusted. As a result, a carry and a carry between the delay circuits of the first and second DLL circuits become smooth.

21の発明は、第1の発明において、第1のDLL回路は入力クロック信号と出力クロック信号とが所定の位相差となるような遅延量を決定する第1の制御部(実施例中の位相比較回路31、遅延制御回路32、遅延回路33、ダミー遅延回路34を含む構成に対応する)を有し、第2のDLL回路は入力クロック信号と出力クロック信号とが所定の位相差となるような遅延量を決定する第2の制御部(高精度位相比較回路14、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13を含む構成に対応する)とを有することを特徴とする半導体集積回路装置である In a twenty- first aspect based on the first aspect, the first DLL circuit determines a delay amount such that the input clock signal and the output clock signal have a predetermined phase difference (in the first embodiment, The second DLL circuit has a predetermined phase difference between the input clock signal and the output clock signal (corresponding to a configuration including a phase comparison circuit 31, a delay control circuit 32, a delay circuit 33, and a dummy delay circuit 34). And a second control unit (corresponding to a configuration including the high-precision phase comparison circuit 14, the high-precision delay circuit 12, and the high-precision dummy delay circuit 13) that determines such a delay amount. Device .

22の発明は、第1の発明において、第2のDLL回路は、入力クロック信号と出力クロック信号との位相差があらかじめ設定されたn個の位相差のどれに相当するかを判断する比較器(高精度位相比較回路14に対応する)と、比較結果に応じた遅延量を設定する遅延回路(高精度遅延回路12に対応する)とを有することを特徴とする半導体集積回路装置である。第2のDLL回路の一構成例を示したものである。 In a twenty- second aspect based on the first aspect, the second DLL circuit compares the phase difference between the input clock signal and the output clock signal corresponding to a preset n number of phase differences. And a delay circuit (corresponding to the high-accuracy delay circuit 12) for setting a delay amount corresponding to the comparison result. . 1 shows an example of the configuration of a second DLL circuit.

23の発明は、第21の発明において、遅延回路のn個の遅延の段階を設定可能であることを特徴とする半導体集積回路装置である。遅延回路の一構成例を示したものである。 A twenty- third invention is the semiconductor integrated circuit device according to the twenty-first invention, wherein n delay stages of the delay circuit can be set. 1 shows an example of the configuration of a delay circuit.

24の発明は、第22の発明において、前記比較器が前記遅延回路と同一構成の遅延部(遅延回路102〜104、122〜124に相当する)を複数有し、各遅延部の遅延量は異なり、出力クロック信号を各遅延部で遅延させた出力と入力クロック信号との位相を比較することを特徴とする半導体集積回路装置である。比較器の一構成例を示したものである。 24th aspect, in the twenty-second invention, wherein the comparator (corresponding to the delay circuit 102~104,122~124) delay of the delay circuit having the same configuration and has a plurality, the delay amount of each delay unit In contrast, the semiconductor integrated circuit device is characterized in that the phase of the output clock signal delayed by each delay unit and the input clock signal are compared. An example of the configuration of a comparator is shown.

25の発明は、第1の発明において、半導体集積回路装置はメモリを有し、出力クロック信号に同期してデータをメモリから外部に出力することを特徴とする半導体集積回路装置である。半導体集積回路装置の具体的な構成例を示したものである。
A twenty-fifth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the first invention, wherein the semiconductor integrated circuit device has a memory and outputs data from the memory to the outside in synchronization with an output clock signal. 1 shows a specific configuration example of a semiconductor integrated circuit device.

本発明によれば、高い精度で遅延時間を変化させることができる可変遅延回路を提供することができる。また、本発明の可変遅延回路を、内部クロック信号と外部クロック信号の位相同期回路に適用すれば、内部クロック信号と外部クロック信号をより高精度に同期させることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a variable delay circuit capable of changing the delay time with high accuracy. Further, if the variable delay circuit of the present invention is applied to a phase synchronization circuit for an internal clock signal and an external clock signal, the internal clock signal and the external clock signal can be synchronized with higher accuracy.

更に、本発明の可変遅延回路をDLL回路に適用すれば、外部クロックの立ち上がりタイミングと出力回路からのデータの出力タイミングとを高精度に一致させることができる。更に、本発明によれば、異なる遅延量を制御できる2つのDLL回路を用いることによって、所定の位相関係を得るために、第1のDLL回路で比較的ラフな位相制御を行い、第2のDLL回路でより高精度な位相制御を行うことができ、回路規模を大きく増大させることなく高精度でスムースな遅延制御が行える。   Furthermore, when the variable delay circuit of the present invention is applied to a DLL circuit, the rising timing of the external clock and the output timing of data from the output circuit can be made to coincide with each other with high accuracy. Furthermore, according to the present invention, by using two DLL circuits that can control different delay amounts, in order to obtain a predetermined phase relationship, the first DLL circuit performs relatively rough phase control, and the second More accurate phase control can be performed by the DLL circuit, and highly accurate and smooth delay control can be performed without greatly increasing the circuit scale.

図1は本発明の可変遅延回路を示している。図1において、遅延時間tdを有する10個のゲートG1−G10が直列に接続されている。また、これらゲートG1−G10の遅延時間より長い例えば遅延時間1.1tdを有する9個のゲートG11−G19が直列に接続されている。   FIG. 1 shows a variable delay circuit of the present invention. In FIG. 1, ten gates G1-G10 having a delay time td are connected in series. Also, nine gates G11 to G19 having a delay time 1.1td longer than the delay times of these gates G1 to G10 are connected in series.

図1の可変遅延回路はさらに10個のスイッチSW0−SW9を有している。スイッチSW0は、入力ノードINとゲートG1の間に設けられている。スイッチSW1−SW9は、ゲートG1−G10からなる第1のゲート列の中間ノードn1−n9と、ゲートG11−G19からなる第2のゲート列の中間ノードn11−n19の間にそれぞれ設けられている。   The variable delay circuit of FIG. 1 further includes ten switches SW0 to SW9. The switch SW0 is provided between the input node IN and the gate G1. The switches SW1 to SW9 are respectively provided between the intermediate nodes n1 to n9 of the first gate row including the gates G1 to G10 and the intermediate nodes n11 to n19 of the second gate row including the gates G11 to G19. .

信号は、入力ノードINに印加され、所定時間遅延されたのち、出力ノードOUTから出力される。前記10個のスイッチSW0−SW9の開閉は図示しない制御回路により行なわれる。制御回路は、必要とする遅延時間にあわせて、10個のスイッチSW0−SW9のうち1つを閉じる。   The signal is applied to the input node IN, delayed by a predetermined time, and then output from the output node OUT. The ten switches SW0 to SW9 are opened and closed by a control circuit (not shown). The control circuit closes one of the ten switches SW0 to SW9 according to the required delay time.

図1の例では、スイッチSW6のみが閉じている。この場合、入力ノードINに印加された信号は、G11→G12→G13→G14→G15→G16→G7→G8→G9→G10を経由して出力ノードOUTに至るので、遅延時間は、6×1.1td+4×td=10.6tdである。一方、スイッチSW0のみを閉じた場合遅延時間は10tdとなり、スイッチSW1のみを閉じた場合遅延時間は10.1tdとなる。このように、図1の可変遅延回路では、10td乃至10.9tdの遅延時間を0.1td単位で得ることができる。   In the example of FIG. 1, only the switch SW6 is closed. In this case, since the signal applied to the input node IN reaches the output node OUT via G11 → G12 → G13 → G14 → G15 → G16 → G7 → G8 → G9 → G10, the delay time is 6 × 1. .1td + 4 × td = 10.6 td. On the other hand, when only the switch SW0 is closed, the delay time is 10 td, and when only the switch SW1 is closed, the delay time is 10.1 td. Thus, in the variable delay circuit of FIG. 1, a delay time of 10 td to 10.9 td can be obtained in units of 0.1 td.

従って、図45の従来の可変遅延回路と比較して、10倍の精度の遅延時間を得ることができる。尚、図1では、第1のゲート列のゲートの数を10個としたが、この数に限定されるものではない。n個の第1のインバータ列に対し、(n+1)/n・tdの遅延時間を持つ複数のゲートからなる第2のゲート列を組み合わせることで、様々な遅延時間を得ることができる。   Therefore, it is possible to obtain a delay time 10 times more accurate than the conventional variable delay circuit of FIG. In FIG. 1, the number of gates in the first gate row is ten, but the number is not limited to this. Various delay times can be obtained by combining a second gate row composed of a plurality of gates having a delay time of (n + 1) / n · td with respect to the n first inverter rows.

さらに、図1の例では0.1td単位で遅延時間を可変することが可能な可変遅延回路を説明したが、例えば、図1のゲートG11−G19に代えて、遅延時間が2.2tdの4個のゲートを用い、この各インバータの出力側にスイッチを設けるようにすれば、10td乃至10.8tdの遅延時間を0.2td単位で得ることができる。   Further, in the example of FIG. 1, the variable delay circuit capable of varying the delay time in units of 0.1 td has been described. For example, instead of the gates G11 to G19 of FIG. If a gate is used and a switch is provided on the output side of each inverter, a delay time of 10 td to 10.8 td can be obtained in units of 0.2 td.

図1の例では、ゲートG11はゲートG1の1.1倍の遅延時間を有するが、ゲートの遅延時間を調整する方法は種々考えられる。ゲートがCMOS構成の場合、Pチャンネルトランジスタ及びNチャンネルトランジスタのサイズ(チャネル長、チャネル幅)を変えることで、様々な遅延時間を得ることができる。あるいは、ゲートの出力に容量あるいは抵抗を接続することで、遅延時間を長くすることができる。   In the example of FIG. 1, the gate G11 has a delay time 1.1 times that of the gate G1, but various methods for adjusting the delay time of the gate are conceivable. When the gate has a CMOS configuration, various delay times can be obtained by changing the sizes (channel length and channel width) of the P-channel transistor and the N-channel transistor. Alternatively, the delay time can be extended by connecting a capacitor or a resistor to the output of the gate.

また、図1におけるスイッチとしては、例えばMOSトランジスタを用いることができ、その場合、このトランジスタのゲート電位を制御することによりトランジスタのオン/オフを制御することができる。次に、図1の可変遅延回路を、外部クロック信号と内部クロック信号との位相同期回路に利用した実施例を説明する。   As the switch in FIG. 1, for example, a MOS transistor can be used, and in that case, the on / off state of the transistor can be controlled by controlling the gate potential of the transistor. Next, an embodiment in which the variable delay circuit of FIG. 1 is used for a phase synchronization circuit for an external clock signal and an internal clock signal will be described.

この位相同期回路は、図1の可変遅延回路と図2の位相比較回路から構成されている。図1の可変遅延回路の構成は先に説明したとおりであるが、位相同期回路に利用する場合、入力ノードINには、内部クロック信号Int.CLKが印加される。図1の可変遅延回路を使用することにより、内部クロック信号Int.CLKを10tdから10.9tdまでの所定時間、0.1td刻みで遅延させることができる。内部クロック信号Int.CLKをどれだけの時間遅延させるかについては後述する位相比較回路で判断する。   This phase synchronization circuit includes the variable delay circuit of FIG. 1 and the phase comparison circuit of FIG. The configuration of the variable delay circuit of FIG. 1 is as described above. However, when the variable delay circuit is used for the phase synchronization circuit, the internal clock signal Int. CLK is applied. By using the variable delay circuit of FIG. CLK can be delayed by a predetermined time from 10 td to 10.9 td in increments of 0.1 td. Internal clock signal Int. The amount of time that CLK is delayed is determined by a phase comparison circuit described later.

図2は、図1の可変遅延回路を制御する位相比較回路の一例を示す。この位相比較回路は、遅延時間tdを有するゲートI1−I10の第1の列と、遅延時間1.1tdを有するゲートI11−I20の第2の列を有する。さらに、ゲートの第1の列の中間ノードN0−N10と、それらに対応するゲートの第2の列の中間ノードN0’,N11−N20との間に、複数の位相比較器0−10が設けられている。   FIG. 2 shows an example of a phase comparison circuit that controls the variable delay circuit of FIG. This phase comparison circuit has a first column of gates I1-I10 having a delay time td and a second column of gates I11-I20 having a delay time 1.1td. Further, a plurality of phase comparators 0-10 are provided between the intermediate nodes N0-N10 of the first column of gates and the intermediate nodes N0 ′, N11-N20 of the second column of gates corresponding thereto. It has been.

ゲートの第1の列には外部クロック信号Ext.CLKが印加され、このゲートの第1の列は、外部クロック信号Ext.CLKを10td遅延させた信号を出力ノードOUTより出力する。一方、ゲートの第2の列には、図1の可変遅延回路の入力ノードに印加されているのと同じ内部クロック信号Int.CLKが印加される。そして、この内部クロック信号は、第2の列を構成するゲートI11−I20により遅延される。図2の例では、ノードN0’には印加された内部クロック信号がそのまま現れ、ノードN11には印加された内部クロック信号を1.td遅延された信号が現れるというように、各中間ノードN1iには、印加された内部クロック信号をi×1.1td分遅延した信号が現れる。   The first column of gates has an external clock signal Ext. CLK is applied and the first column of this gate is connected to the external clock signal Ext. A signal obtained by delaying CLK by 10 td is output from the output node OUT. On the other hand, the second column of gates has the same internal clock signal Int. As applied to the input node of the variable delay circuit of FIG. CLK is applied. This internal clock signal is delayed by the gates I11 to I20 constituting the second column. In the example of FIG. 2, the applied internal clock signal appears as it is at the node N0 ', and the applied internal clock signal is applied to the node N11 as 1.. As the signal delayed by td appears, a signal obtained by delaying the applied internal clock signal by i × 1.1 td appears at each intermediate node N1i.

図2の位相比較器1−10の各々は、ゲートの第1の列の中間ノードの1つに現れる信号の位相と、そのノードに対応するゲートの第2の列の中間ノードの1つに現れる信号の位相を比較する。例えば、位相比較器1は中間ノードN1の信号の位相と中間ノードN11の信号の位相を比較する。そして、中間ノードN11における信号の位相が中間ノードN1における信号の位相よりも早い場合、位相比較器1は例えば論理1の信号をノードaから出力する。一方、中間ノードN11における信号の位相が中間ノードN1における信号の位相よりも遅い場合、論理0の信号をノードaから出力する。   Each of the phase comparators 1-10 of FIG. 2 has a phase of a signal appearing at one of the intermediate nodes of the first column of gates and one of the intermediate nodes of the second column of gates corresponding to that node. Compare the phase of the signal that appears. For example, the phase comparator 1 compares the phase of the signal at the intermediate node N1 with the phase of the signal at the intermediate node N11. When the phase of the signal at the intermediate node N11 is earlier than the phase of the signal at the intermediate node N1, the phase comparator 1 outputs, for example, a logic 1 signal from the node a. On the other hand, when the phase of the signal at the intermediate node N11 is later than the phase of the signal at the intermediate node N1, a logic 0 signal is output from the node a.

図2の位相比較回路はさらに複数の排他的論理和回路EOR1−EOR10を有する。複数の排他的論理和回路EOR1−EOR10の各々は、隣接する2つの位相比較器からの出力信号を受け、出力信号の論理レベルの一致/不一致を判定する。そしてその判定結果は、対応する図1の可変遅延回路のスイッチSW1−SW9に送られる。   The phase comparison circuit of FIG. 2 further includes a plurality of exclusive OR circuits EOR1-EOR10. Each of the plurality of exclusive OR circuits EOR1 to EOR10 receives output signals from two adjacent phase comparators, and determines whether the logical levels of the output signals match or do not match. The determination result is sent to the corresponding switches SW1-SW9 of the variable delay circuit of FIG.

例えば、排他的論理和回路EOR2は、位相比較回路1及び2からの出力信号を受け、両者の論理レベルを比較する。両者の論理レベルが一致した場合、一方の論理レベルの出力信号を対応するスイッチSW1に対し出力する。また両者の論理レベルが不一致の場合、他方の論理レベルの出力信号を出力する。次に、図1の可変遅延回路及び図2の位相比較回路から構成されるクロック同期回路の動作について説明する。
(1)外部クロック信号Ext.CLKと内部クロック信号Int.CLKの位相がほぼ一致している場合この場合、中間ノードN0’における内部クロック信号の位相は中間ノードN0における外部クロック信号の位相よりもわずかに早いので、位相比較器0は、論理レベル1の出力信号を出力する。一方残りの位相比較回路1−9は対応する中間ノードの信号の位相に関して、外部クロック信号側の位相が内部クロック信号側の位相より早くなるので、論理レベル0の出力信号を出力する。
For example, the exclusive OR circuit EOR2 receives the output signals from the phase comparison circuits 1 and 2 and compares the logical levels of both. If the two logic levels match, an output signal of one logic level is output to the corresponding switch SW1. If the two logic levels do not match, an output signal of the other logic level is output. Next, the operation of the clock synchronization circuit composed of the variable delay circuit of FIG. 1 and the phase comparison circuit of FIG. 2 will be described.
(1) External clock signal Ext. CLK and internal clock signal Int. In this case, the phase of the internal clock signal at the intermediate node N0 ′ is slightly earlier than the phase of the external clock signal at the intermediate node N0. Output the output signal. On the other hand, the remaining phase comparison circuits 1-9 output an output signal of logic level 0 because the phase of the corresponding intermediate node signal is earlier in phase on the external clock signal side than on the internal clock signal side.

そして、複数の排他的論理和回路EOR1−EOR10のうち、EOR1だけが入力信号の論理レベルが不一致なので他方の論理レベルを出力するが、残りのEOR2−EOR10は、入力信号の論理レベルが一致するので一方の論理レベルを出力する。従って、複数の排他的論理和回路EOR1−EOR10の出力信号をそれぞれ受ける図1の複数のスイッチSW1−SW9のうち、スイッチSW0のみが閉じ、他のスイッチは開いたままである。   Of the plurality of exclusive OR circuits EOR1-EOR10, only EOR1 outputs the other logic level because the logic level of the input signal does not match, but the remaining EOR2-EOR10 matches the logic level of the input signal. Therefore, one logic level is output. Therefore, among the plurality of switches SW1 to SW9 in FIG. 1 that respectively receive the output signals of the plurality of exclusive OR circuits EOR1 to EOR10, only the switch SW0 is closed and the other switches remain open.

結局、図1の出力ノードOUTから、内部クロック信号Int.CLKを10td遅延した信号が出力される。他方、図2の出力ノードOUTから、外部クロック信号Ext.CLKを10td遅延した信号が出力される。もともと、内部クロック信号と外部クロック信号の位相は一致しているので、これら2つの出力ノードからそれぞれ出力される内部クロック信号の位相と外部クロック信号の位相は一致している。(2)内部クロック信号の位相が外部クロック信号の位相よりも進んでいる場合、例として、内部クロック信号の位相が外部クロック信号の位相よりおよそ0.1tdだけ進んでいる場合について説明する。   As a result, the internal clock signal Int. A signal obtained by delaying CLK by 10 td is output. On the other hand, an external clock signal Ext. A signal obtained by delaying CLK by 10 td is output. Originally, the phases of the internal clock signal and the external clock signal are the same, so the phases of the internal clock signal and the external clock signal output from these two output nodes are the same. (2) When the phase of the internal clock signal is advanced from the phase of the external clock signal, a case where the phase of the internal clock signal is advanced by about 0.1 td from the phase of the external clock signal will be described as an example.

この場合、図2の複数の位相比較器0−10のうち、位相比較器0と1だけが、論理レベル1の信号を排他的論理和回路に出力し、残りの位相比較器2−10は論理レベル0の信号を出力するので、複数の排他的論理和回路EOR1−EOR10のうちEOR2のみが他方の論理レベルの信号を出力する。したがって、図1の複数のスイッチSW0−SW9のうち、SW1のみが閉じる。   In this case, only the phase comparators 0 and 1 out of the plurality of phase comparators 0-10 in FIG. 2 output the logic level 1 signal to the exclusive OR circuit, and the remaining phase comparators 2-10 Since a signal of logic level 0 is output, only EOR2 of the plurality of exclusive OR circuits EOR1-EOR10 outputs a signal of the other logic level. Accordingly, only SW1 is closed among the plurality of switches SW0 to SW9 in FIG.

結局、図1の出力ノードOUTから、内部クロック信号Int.CLKを10.1td遅延した信号が出力される。他方、図2の出力ノードOUTから、外部クロック信号Ext.CLKを10td遅延した信号が出力される。もともと、内部クロック信号は外部クロック信号より位相がおよそ0.1td進んでいたわけなので、これら2つの出力ノードからそれぞれ出力される内部クロック信号の位相と外部クロック信号の位相は一致する。   As a result, the internal clock signal Int. A signal obtained by delaying CLK by 10.1 td is output. On the other hand, an external clock signal Ext. A signal obtained by delaying CLK by 10 td is output. Originally, the phase of the internal clock signal is about 0.1 td ahead of the external clock signal, so the phase of the internal clock signal output from each of these two output nodes and the phase of the external clock signal are the same.

図3は、図1の可変遅延回路の具体回路の一例を示している。尚、図1ではゲート10段G1−G10構成になっているが、図3ではゲート5段構成の例を図示している。図3におけるゲートG1−G5はNANDゲートとインバータで構成されており、これらが図1におけるゲートG1−G10と対応している。同様に、図3におけるゲートG11−G1TはNANDゲートとインバータで構成されており、これらが図1におけるゲートG11−G19と対応している。   FIG. 3 shows an example of a specific circuit of the variable delay circuit of FIG. Although FIG. 1 shows a 10-stage gate G1-G10 configuration, FIG. 3 shows an example of a 5-stage gate configuration. Gates G1-G5 in FIG. 3 are composed of NAND gates and inverters, which correspond to the gates G1-G10 in FIG. Similarly, the gates G11-G1T in FIG. 3 are composed of NAND gates and inverters, and these correspond to the gates G11-G19 in FIG.

さらに、図3においてスイッチSW0−SW4はNANDゲートで構成されている。図2の排他的論理和回路からの出力信号がLのとき、図3のスイッチSW0−4の出力は、第2のゲート列G11−G15側からの入力信号の論理レベルにかかわらず、Hに固定される。したがって、この場合第2のゲート列側の信号は、第1のゲート列G1−G5側に伝わらない。また第1のゲート列の各ゲートG1−G5及び第2のゲート列の各ゲートG11−G15は単なる2段インバータとして機能する。   Further, in FIG. 3, the switches SW0 to SW4 are composed of NAND gates. When the output signal from the exclusive OR circuit in FIG. 2 is L, the output of the switch SW0-4 in FIG. Fixed. Therefore, in this case, the signal on the second gate row side is not transmitted to the first gate row G1-G5 side. Each gate G1-G5 of the first gate row and each gate G11-G15 of the second gate row functions as a simple two-stage inverter.

一方、図2の排他的論理和下位からの出力信号がHのとき、図3のスイッチSW0−SW4は、第2のゲート列G11−G15側からの入力信号の論理レベルを反転した信号を第1のゲート列G1−G5に伝える。尚、この場合も、第1のゲート列の各ゲートG1−G5及び第2のゲート列の各ゲートG11−G15は単なる2段インバータとして機能する。   On the other hand, when the output signal from the lower level of the exclusive OR in FIG. 2 is H, the switches SW0 to SW4 in FIG. 3 output a signal obtained by inverting the logic level of the input signal from the second gate row G11 to G15. 1 to the gate row G1-G5. In this case, each gate G1-G5 in the first gate row and each gate G11-G15 in the second gate row also function as a simple two-stage inverter.

図3の例では、スイッチSW2のみが閉じて、信号が入力ノードinから出力ノードoutに遅延されながら伝搬してゆく様子を示している。尚、図3において、第1のゲート列G1−G5を構成する各ゲートと第2のゲート列G11−G15を構成する各ゲートは、同じ回路構成及びトランジスタサイズを有している。すなわち、第1のゲートと第2のゲートそのものの遅延時間は同じである。しかし、第2のゲート列G11−G15の中間ノードn11−n14にはスイッチSW0−S4として機能しているNANDゲートの一方の入力が接続されているので、第2のゲート列G11−G15間の配線負荷は、第1のゲート列G1−G5間の配線負荷よりも大きくなっている。この配線負荷の違いにより、第2のゲート列G11−G15における遅延時間を第1のゲート列G1−G5における遅延時間より長くしている。   In the example of FIG. 3, only the switch SW <b> 2 is closed and the signal propagates while being delayed from the input node in to the output node out. In FIG. 3, the gates constituting the first gate row G1-G5 and the gates constituting the second gate row G11-G15 have the same circuit configuration and transistor size. That is, the delay time of the first gate and the second gate itself is the same. However, since one input of the NAND gate functioning as the switch SW0-S4 is connected to the intermediate node n11-n14 of the second gate row G11-G15, the second gate row G11-G15 is connected between the second gate rows G11-G15. The wiring load is larger than the wiring load between the first gate rows G1 to G5. Due to the difference in wiring load, the delay time in the second gate row G11-G15 is made longer than the delay time in the first gate row G1-G5.

図4は、本発明の第2の位相比較器の具体構成の一例を説明する図である。この位相比較器は、入力信号として内部クロック信号Int.CLK及び外部クロック信号Ext.CLKを受ける第1のフリップフロップ回路FF−12と、該内部クロック信号と外部クロック信号の両方がHレベルになったことを検知しその時点から一定幅のパルス信号を出力するパルス信号発生回路91と、第2のフリップフロップ回路FF−34と、前記パルス信号に応答して第1のフリップフロップ回路の出力信号を反転して前記第2のフリップフロップへ転送するためのゲート回路92を有している。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the second phase comparator of the present invention. This phase comparator has an internal clock signal Int. CLK and the external clock signal Ext. A first flip-flop circuit FF-12 that receives CLK, and a pulse signal generation circuit 91 that detects that both the internal clock signal and the external clock signal have become H level and outputs a pulse signal having a constant width from that point. And a second flip-flop circuit FF-34, and a gate circuit 92 for inverting the output signal of the first flip-flop circuit in response to the pulse signal and transferring it to the second flip-flop. ing.

次に、この位相比較器の回路動作を説明する。初期状態において、内部クロック信号Int.CLK及び該外部クロック信号はLレベルであり、第1のフリップフロップ回路の出力ノードa,bはHレベルである。第1のフリップフロップは、内部クロック信号Int.CLK及び該外部クロック信号のうち立ち上がりタイミングが早い側の出力ノードをHレベルからLレベルに反転させる。例えば、内部クロック信号の方が外部クロック信号よりも立ち上がりのタイミングが早い場合、出力ノードaはHレベルからLレベルに反転するが、出力ノードbはHレベルのままである。   Next, the circuit operation of this phase comparator will be described. In the initial state, the internal clock signal Int. CLK and the external clock signal are at L level, and the output nodes a and b of the first flip-flop circuit are at H level. The first flip-flop has an internal clock signal Int. Of the CLK and the external clock signal, the output node with the earlier rise timing is inverted from the H level to the L level. For example, when the rising timing of the internal clock signal is earlier than that of the external clock signal, the output node a is inverted from the H level to the L level, but the output node b remains at the H level.

次いで、内部クロック信号Int.CLK及び該外部クロック信号の両方がHレベルに遷移し、第1のフリップフロップの出力状態が確定した時点で、パルス発生回路91はパルス信号をゲート回路92に出力する。ゲート回路92はこのパルス信号に応答して開き、第1のフリップフロップ回路の出力ノードa,bの出力信号はゲート回路において反転されて、第2のフリップフロップ回路FF−12の入力ノードに送られる。第2のフリップフロップ回路は、転送された信号をラッチするとともに、ノードdにおける信号を反転した信号を出力ノードOUTに出力する。   Next, the internal clock signal Int. When both CLK and the external clock signal transition to H level and the output state of the first flip-flop is determined, the pulse generation circuit 91 outputs a pulse signal to the gate circuit 92. The gate circuit 92 opens in response to this pulse signal, and the output signals of the output nodes a and b of the first flip-flop circuit are inverted in the gate circuit and sent to the input node of the second flip-flop circuit FF-12. It is done. The second flip-flop circuit latches the transferred signal and outputs a signal obtained by inverting the signal at the node d to the output node OUT.

このように、図4の位相比較器は、内部クロック信号Int.CLKの立ち上がりタイミングが該外部クロック信号の立ち上がりタイミングより早い場合は、Lレベルの信号を出力ノードOUTから出力し、内部クロック信号Int.CLKの立ち上がりタイミングが該外部クロック信号の立ち上がりタイミングより遅い場合は、Hレベルの信号を出力ノードCOUTから出力する。   As described above, the phase comparator of FIG. When the rising timing of CLK is earlier than the rising timing of the external clock signal, an L level signal is output from the output node OUT, and the internal clock signal Int. When the rising timing of CLK is later than the rising timing of the external clock signal, an H level signal is output from the output node COUT.

次に、本発明の可変遅延回路をDLL回路に適用した例を説明する。以下の説明から明らかなように、本発明のDLL回路は単に上記可変遅延回路を具備することのみを特徴とするのではなく、種々の改良を含むものである。例えば、2つの異なる精度のDLL回路の使用、分周器の使用、可変遅延回路の遅延量制御、位相比較回路の構成等の改良を含むものである。   Next, an example in which the variable delay circuit of the present invention is applied to a DLL circuit will be described. As will be apparent from the following description, the DLL circuit of the present invention is not merely characterized by including the variable delay circuit, but includes various improvements. For example, it includes improvements such as the use of two different precision DLL circuits, the use of a frequency divider, the delay amount control of a variable delay circuit, and the configuration of a phase comparison circuit.

図5は、本発明の一実施例による半導体集積回路装置であるDLL回路を示すブロック図である。図示する半導体集積回路装置は、第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10を有する。第2のDLL回路10は第1のDLL回路3の出力側に設けられ、第1のDLL回路3の精度よりも高い精度を有する。クロック入力パッド1及びクロックバッファとして機能する入力回路21を介して外部から入力される入力クロック信号を第1のDLL回路3で遅延させ、その出力を第2のDLL回路10でより高精度に遅延させることで、入力クロック信号に対して所定の位相関係を有する出力(内部)クロック信号を生成する。第2のDLL回路10の出力はクロック配線を介して、データバスに接続される出力回路51に与えられる。出力回路51は、第2のDLL回路10からの出力クロック信号に同期してデータバス上のデータをバッファリングした後、データ出力パッド6にデータを出力する。   FIG. 5 is a block diagram showing a DLL circuit which is a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. The illustrated semiconductor integrated circuit device includes a first DLL circuit 3 and a second DLL circuit 10. The second DLL circuit 10 is provided on the output side of the first DLL circuit 3 and has higher accuracy than the accuracy of the first DLL circuit 3. An input clock signal input from the outside via the clock input pad 1 and the input circuit 21 functioning as a clock buffer is delayed by the first DLL circuit 3, and the output is delayed with higher accuracy by the second DLL circuit 10. As a result, an output (internal) clock signal having a predetermined phase relationship with respect to the input clock signal is generated. The output of the second DLL circuit 10 is given to the output circuit 51 connected to the data bus via the clock wiring. The output circuit 51 buffers the data on the data bus in synchronization with the output clock signal from the second DLL circuit 10 and then outputs the data to the data output pad 6.

また、半導体集積回路装置は、ダミー出力回路41、ダミー入力回路42及びダミー回路43を有している。ダミー出力回路41は第2のDLL回路3から出力回路51までのクロック配線の遅延及び出力回路51内の遅延と等しい遅延量を有する回路である。ダミー回路42は入力回路21と同一の遅延量を有する。ダミー回路43は、後述する所定の遅延量を有する。   The semiconductor integrated circuit device has a dummy output circuit 41, a dummy input circuit 42, and a dummy circuit 43. The dummy output circuit 41 is a circuit having a delay amount equal to the delay of the clock wiring from the second DLL circuit 3 to the output circuit 51 and the delay in the output circuit 51. The dummy circuit 42 has the same delay amount as the input circuit 21. The dummy circuit 43 has a predetermined delay amount to be described later.

第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10は、それぞれ独立に動作(位相比較)する。すなわち、ダミー出力回路41からダミー入力回路42を介して得られるクロック信号を、入力回路21からの入力クロック信号と独立に位相比較し、それぞれ位相差が所定の関係となるように遅延量を制御する。所定の関係にある位相差とは、具体的には、ダミー側のクロック信号が入力クロック信号に対して少なくともk周期遅れている状態である(kは1以上の整数)。この状態ではダミー側のクロック信号と入力信号とは見掛け上位相差は存在しない。すなわち、出力回路51から出力されるデータは、クロック入力パッド1に与えられる外部からの入力クロック信号に同期している。   The first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 operate independently (phase comparison). That is, the phase of the clock signal obtained from the dummy output circuit 41 via the dummy input circuit 42 is compared independently with the input clock signal from the input circuit 21, and the delay amount is controlled so that the phase difference has a predetermined relationship. To do. Specifically, the phase difference in a predetermined relationship is a state in which the dummy clock signal is delayed by at least k cycles with respect to the input clock signal (k is an integer of 1 or more). In this state, there is no apparent phase difference between the clock signal on the dummy side and the input signal. That is, data output from the output circuit 51 is synchronized with an external input clock signal applied to the clock input pad 1.

ただし、第2のDLL回路10の遅延量制御は、第1のDLL回路3の遅延量制御に縦続している。具体的には、第2のDLL回路は第1のDLL回路がその遅延量を制御している時は第1のDLL回路3からリセット信号を受けてリセットされており、第1のDLL回路3で信号S0とS3との位相が合っている時(第1のDLL回路3の精度において、入力パッド1に入力される外部クロック信号とデータ出力パッド6から出力されるデータの位相が合っている)は、第2のDLL回路10は遅延量を制御できる状態にある。これにより、大きな遅延量が必要な場合(遅延量を大きく可変する場合)には、第1のDLL3でのみ遅延量を制御して信号S0とS3との位相を第1のDLL回路3の精度の下に一致させ、この状態で第2のDLL回路10でより高精度に遅延量を制御することで第2のDLL回路10の精度の下に位相を一致させる。   However, the delay amount control of the second DLL circuit 10 is cascaded with the delay amount control of the first DLL circuit 3. Specifically, the second DLL circuit is reset by receiving a reset signal from the first DLL circuit 3 when the first DLL circuit controls the delay amount, and the first DLL circuit 3 is reset. When the signals S0 and S3 are in phase (in the accuracy of the first DLL circuit 3, the external clock signal input to the input pad 1 and the data output from the data output pad 6 are in phase) ) Is in a state in which the second DLL circuit 10 can control the delay amount. As a result, when a large delay amount is required (when the delay amount is greatly varied), the delay amount is controlled only by the first DLL 3 and the phases of the signals S0 and S3 are adjusted to the accuracy of the first DLL circuit 3. In this state, the phase is matched with the accuracy of the second DLL circuit 10 by controlling the delay amount with higher accuracy in the second DLL circuit 10.

このように、精度の異なる第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10を設けることは、遅延量制御、すなわち位相制御を階層化する(図5に示す構成の場合、2つの階層からなる)ことを意味している。2つの階層を2桁に置き換えて考えると、下の桁(高精度)は第2のDLL回路10で制御され、上の桁は第1のDLL回路3で制御される。従って、第1のDLL回路3と第2のDLL回路10との間には桁上がり、桁下がりの動作が必要になる。例えば、第1のDLL回路3の精度をtdとすると、第2のDLL回路10は±tdを含む範囲の遅延量を制御することができ、第1のDLL回路3の位相比較結果が±tdの範囲から外れた場合に第1のDLL回路3はリセット信号を第2のDLL回路10に出力し、第2のDLL回路10の遅延量を所定値に設定する。上記リセット信号は、桁上がり又は桁下がりに相当する。上記±tdの範囲からはずれたということは、第2のDLL回路10での遅延量制御では間に合わないことを意味し、この場合には第1のDLL回路3で遅延量を制御(可変)する。この第1のDLL回路3による遅延量の可変動作は、桁上がり又は桁下がりが生じたことを意味する。   As described above, providing the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 having different accuracy results in a hierarchy of delay amount control, that is, phase control (in the case of the configuration shown in FIG. 5, the hierarchy consists of two layers). ) Means that. When the two layers are replaced with two digits, the lower digit (high precision) is controlled by the second DLL circuit 10 and the upper digit is controlled by the first DLL circuit 3. Accordingly, a carry operation and a carry operation are required between the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10. For example, if the accuracy of the first DLL circuit 3 is td, the second DLL circuit 10 can control the delay amount in a range including ± td, and the phase comparison result of the first DLL circuit 3 is ± td. The first DLL circuit 3 outputs a reset signal to the second DLL circuit 10 when it is out of the range, and sets the delay amount of the second DLL circuit 10 to a predetermined value. The reset signal corresponds to a carry or a carry. The deviation from the range of ± td means that the delay amount control by the second DLL circuit 10 is not in time, and in this case, the delay amount is controlled (variable) by the first DLL circuit 3. . The variable operation of the delay amount by the first DLL circuit 3 means that a carry or a carry has occurred.

なお、第1のDLL回路3の位相比較結果が±tdの範囲から外れた場合に、第2のDLL回路10の遅延量は所定値に設定されるが、この所定値とは例えば第2のDLL回路10で可変可能な遅延量の範囲の1/2である。すなわち、第2のDLL回路10がリセットされると、第2のDLL回路10で可変可能な遅延量の範囲の1/2に相当する遅延量(以下、基準遅延量という)が第2のDLL回路10で与えられる。そして、第2のDLL回路10が動作可能状態にある場合には、この基準遅延量を増減させることで第2のDLL回路10の遅延量を可変させる。なお、後述するように、先に記述したダミー回路43は、上記基準遅延量と同じ遅延量を与えるものである。   When the phase comparison result of the first DLL circuit 3 is out of the range of ± td, the delay amount of the second DLL circuit 10 is set to a predetermined value. This is ½ of the range of delay amount that can be varied by the DLL circuit 10. In other words, when the second DLL circuit 10 is reset, a delay amount (hereinafter referred to as a reference delay amount) corresponding to ½ of the range of delay amount variable by the second DLL circuit 10 is the second DLL circuit. Given by circuit 10. When the second DLL circuit 10 is in an operable state, the delay amount of the second DLL circuit 10 is varied by increasing or decreasing the reference delay amount. As will be described later, the dummy circuit 43 described above gives the same delay amount as the reference delay amount.

以下、第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10のブロック構成について説明し、その後各ブロックの詳細を説明する。第1のDLL回路3は、分周回路30、ディジタル位相比較器として機能する位相比較回路31、遅延制御回路32、遅延回路33及びダミー遅延回路34を有する。分周回路30は、入力回路21を介した外部クロック信号S1を分周し、外部クロック信号S1よりも低い同一周波数の信号S2、S3を出力する。信号S2はダミー遅延回路34に出力され、信号S3は位相比較回路31の第1の入力に出力される。位相比較回路31の第2の入力には、ダミー遅延回路34の出力信号が、ダミー出力回路41、ダミー入力回路42、及びダミー回路43を介して与えられる。ここで、ダミー回路43が出力する信号をS0とする。位相比較回路31は信号S0とS3の位相比較を行って、遅延制御回路32を制御する。具体的には、位相比較回路31は、信号S0とS3との位相差が±tdの範囲内にあるかどうかを判断する。範囲外であると判断した場合には、遅延量を大きく変える必要があると判断し、遅延回路33及びダミー遅延回路34の遅延量を1ステップ(可変可能な最小遅延量で、第1のDLL回路3の精度を意味する)可変する。なお、遅延回路33及びダミー遅延回路34には同一の遅延量が設定される。更に、この場合、位相比較回路31はリセット信号を第2のDLL回路10に出力して、後述する高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13をリセットする。このリセット信号を受けると、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の遅延量は、可変可能は範囲の遅延量の1/2に相当する遅延量に設定される。なお、遅延回路33の出力信号は、第2のDLL回路10の高精度遅延回路12に与えられる。   Hereinafter, the block configuration of the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 will be described, and then the details of each block will be described. The first DLL circuit 3 includes a frequency dividing circuit 30, a phase comparison circuit 31 that functions as a digital phase comparator, a delay control circuit 32, a delay circuit 33, and a dummy delay circuit 34. The frequency dividing circuit 30 divides the external clock signal S1 via the input circuit 21, and outputs signals S2 and S3 having the same frequency lower than the external clock signal S1. The signal S2 is output to the dummy delay circuit 34, and the signal S3 is output to the first input of the phase comparison circuit 31. The output signal of the dummy delay circuit 34 is given to the second input of the phase comparison circuit 31 via the dummy output circuit 41, the dummy input circuit 42, and the dummy circuit 43. Here, a signal output from the dummy circuit 43 is S0. The phase comparison circuit 31 compares the phases of the signals S0 and S3 and controls the delay control circuit 32. Specifically, the phase comparison circuit 31 determines whether or not the phase difference between the signals S0 and S3 is within a range of ± td. If it is determined that the delay amount is out of the range, it is determined that the delay amount needs to be largely changed, and the delay amounts of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 are set to one step (the minimum delay amount that can be changed, the first DLL). Which means the accuracy of the circuit 3). Note that the same delay amount is set in the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34. Further, in this case, the phase comparison circuit 31 outputs a reset signal to the second DLL circuit 10 to reset a high precision delay circuit 12 and a high precision dummy delay circuit 13 described later. When this reset signal is received, the delay amounts of the high-accuracy delay circuit 12 and the high-accuracy dummy delay circuit 13 are set to variable delay amounts corresponding to ½ of the range delay amount. Note that the output signal of the delay circuit 33 is supplied to the high-accuracy delay circuit 12 of the second DLL circuit 10.

第2のDLL回路10は、上記高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の他に、高精度位相比較回路14及び遅延制御回路15を有する。高精度遅延回路12は、遅延回路33よりも高精度に遅延量を制御できる。同様に、高精度ダミー遅延回路13の遅延量はダミー遅延回路34よりも高精度に遅延量を制御できる。高精度位相比較回路14は、分周回路30が出力する信号S3と高精度ダミー遅延回路13が出力する信号との位相比較を行って、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13に同一の遅延量を設定するように遅延制御回路15を制御する。高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の精度をtd’とすると、高精度位相比較回路14は位相差が0〜td’の範囲にあるかどうかを判断する。位相差がこの範囲外にあると判断したときには、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の遅延量をtd’だけ増加又は減少させる。また、遅延制御回路15は、位相比較回路31からリセット信号を受け取ると、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13をリセットする。このリセットにより、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13は基準遅延量に設定される。   The second DLL circuit 10 includes a high precision phase comparison circuit 14 and a delay control circuit 15 in addition to the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13. The high-accuracy delay circuit 12 can control the delay amount with higher accuracy than the delay circuit 33. Similarly, the delay amount of the high-precision dummy delay circuit 13 can be controlled with higher accuracy than the dummy delay circuit 34. The high precision phase comparison circuit 14 compares the phase of the signal S3 output from the frequency dividing circuit 30 with the signal output from the high precision dummy delay circuit 13, and is identical to the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13. The delay control circuit 15 is controlled so as to set the delay amount. When the precision of the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13 is td ′, the high precision phase comparison circuit 14 determines whether or not the phase difference is in the range of 0 to td ′. When it is determined that the phase difference is outside this range, the delay amounts of the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13 are increased or decreased by td '. When the delay control circuit 15 receives the reset signal from the phase comparison circuit 31, the delay control circuit 15 resets the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13. By this reset, the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13 are set to the reference delay amount.

次に、図6を参照して、位相が一致している場合の動作の概要を説明する。図6に示す外部クロック信号φextは入力端子1に与えられ、tinだけ遅延して信号S1として分周回路30の与えられる。位相比較回路31はダミー回路43から信号S0を受け取る。この信号S0は、上記信号S1が遅延回路33、高精度遅延回路12、出力回路51及び入力回路21でそれぞれ遅延された合計の遅延量を有する(便宜上、分周回路30の遅延を無視する)。従って、信号S0は、上記信号S1がダミー遅延回路34並びにダミー出力回路41、ダミー入力回路42及びダミー回路43を通り出力されたものと考えられる。いま、ダミー遅延回路34の遅延量をRtd、ダミー出力回路41、ダミー入力回路42及びダミー回路43のそれぞれの遅延量をtout、tin及びthとすると、信号S0は図6に示すようになる。ここで、ダミー回路43の遅延量thは高精度遅延回路12(高精度ダミー遅延回路13も同じ)の最大遅延量の1/2である。つまり、遅延調整できる範囲の中心点とthが等しい。例えば、高精度遅延回路12が10td〜10.8tdの遅延を調整できるとすると、thは10.4tdとなる。なお、図6の信号S0の網点領域は、前述した±tdの範囲に相当する。   Next, with reference to FIG. 6, the outline of the operation when the phases are matched will be described. The external clock signal φext shown in FIG. 6 is applied to the input terminal 1, delayed by tin, and applied to the frequency dividing circuit 30 as the signal S1. The phase comparison circuit 31 receives the signal S0 from the dummy circuit 43. The signal S0 has a total delay amount obtained by delaying the signal S1 by the delay circuit 33, the high-accuracy delay circuit 12, the output circuit 51, and the input circuit 21 (for convenience, the delay of the frequency dividing circuit 30 is ignored). . Therefore, the signal S0 is considered that the signal S1 is output through the dummy delay circuit 34, the dummy output circuit 41, the dummy input circuit 42, and the dummy circuit 43. Now, assuming that the delay amount of the dummy delay circuit 34 is Rtd and the delay amounts of the dummy output circuit 41, the dummy input circuit 42 and the dummy circuit 43 are tout, tin and th, the signal S0 is as shown in FIG. Here, the delay amount th of the dummy circuit 43 is ½ of the maximum delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 (the same applies to the high-accuracy dummy delay circuit 13). That is, th is equal to the center point of the delay adjustable range. For example, if the high-accuracy delay circuit 12 can adjust the delay of 10 td to 10.8 td, th is 10.4 td. The halftone dot region of the signal S0 in FIG. 6 corresponds to the above-described range of ± td.

高精度位相比較回路14の入力は分周回路30からの信号S3と高精度ダミー遅延回路13が出力する信号S4である。信号S4は、信号S1がダミー出力回路41、ダミー入力回路42及び高精度ダミー遅延回路13を通って得られた信号に相当する。高精度ダミー遅延回路13の遅延量はPtdで、仮にPtd=thとすると、信号S4は信号S0と同一タイミングで立ち上がる。この状態において、遅延回路33の出力は図6に示すように、信号S1より遅延量Rtdだけ遅れており、更に高精度遅延回路12を通ることで更に遅延量Ptdだけ遅れ、図6に示すようになる。高精度遅延回路12の出力は、出力回路51の遅延量tout(クロック信号線の遅延も含む)だけ遅れるので、最終的に得られる内部(出力)クロック信号は外部(入力)クロック信号φextに同期する。   The inputs to the high precision phase comparison circuit 14 are the signal S3 from the frequency dividing circuit 30 and the signal S4 output from the high precision dummy delay circuit 13. The signal S4 corresponds to a signal obtained by passing the signal S1 through the dummy output circuit 41, the dummy input circuit 42, and the high-precision dummy delay circuit 13. The delay amount of the high-precision dummy delay circuit 13 is Ptd. If Ptd = th, the signal S4 rises at the same timing as the signal S0. In this state, the output of the delay circuit 33 is delayed by the delay amount Rtd from the signal S1, as shown in FIG. 6, and further delayed by the delay amount Ptd by passing through the high-accuracy delay circuit 12, as shown in FIG. become. Since the output of the high precision delay circuit 12 is delayed by the delay amount tout (including the delay of the clock signal line) of the output circuit 51, the finally obtained internal (output) clock signal is synchronized with the external (input) clock signal φext. To do.

図5に示す構成は、前述したように、第1のDLL回路3の精度をtdとすると、第2のDLL回路10は±tdを含む範囲の遅延量を制御することができ、第1のDLL回路3の位相比較結果が±tdの範囲から外れた場合に第1のDLL回路3はリセット信号を第2のDLL回路10に出力し、第2のDLL回路10の遅延量を所定値に設定する。以下、この桁上がり、桁下がり動作を含む第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10の動作について、図7及び図8を参照して説明する。   In the configuration shown in FIG. 5, as described above, when the accuracy of the first DLL circuit 3 is td, the second DLL circuit 10 can control the delay amount in a range including ± td. When the phase comparison result of the DLL circuit 3 is out of the range of ± td, the first DLL circuit 3 outputs a reset signal to the second DLL circuit 10 and sets the delay amount of the second DLL circuit 10 to a predetermined value. Set. Hereinafter, operations of the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 including the carry and carry operations will be described with reference to FIGS.

今、図5の回路が定常状態にあり安定して動作している(第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10で設定された遅延量が保たれている状態)において、何らかの要因(例えば電源電圧の変化、温度の変化)によって入出力クロック間の位相同期状態が保てなくなった場合、次のような遅延量制御が行われる。   Now, when the circuit of FIG. 5 is in a steady state and operates stably (a state in which the delay amount set by the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 is maintained), some factor ( When the phase synchronization state between the input and output clocks cannot be maintained due to, for example, a change in power supply voltage or a change in temperature, the following delay amount control is performed.

ここで、図7及び図8において、一番上のグラフは縦軸を電圧、横軸を高精度位相比較器l14で位相比較している信号S3と信号S4の位相差(換言すれば、外部クロック信号と内部クロック信号との位相差)を示している。また、[0]〜[5]は位相比較のタイミングを示している。更に、遅延回路33の精度td(単位遅延量)は200psで、高精度遅延回路12の精度td’(単位遅延量)は60psであるとしている。更に、図7の[0]〜[5]の棒グラフは桁上がり時の遅延回路33と高精度遅延回路12の動きを示しており、特に信号S3とS4の位相差が0psから300psになるまで、60ps毎のそれぞれの遅延回路の状態を示してある。更に、遅延回路33は位相差が0psの時の段数(単位遅延量を有する遅延素子の数)をNとして、(N−1)、(N)、(N+1)段の状態を示し、他方高精度遅延回路12は全体を示している。更に、図7は桁上がり動作を示し、図8は桁下がり動作を示している。   7 and FIG. 8, the top graph shows the phase difference between the signal S3 and the signal S4 (in other words, the external axis, the voltage on the vertical axis and the phase comparison on the horizontal axis with the high-precision phase comparator l14. The phase difference between the clock signal and the internal clock signal is shown. [0] to [5] indicate the phase comparison timing. Furthermore, the accuracy td (unit delay amount) of the delay circuit 33 is 200 ps, and the accuracy td '(unit delay amount) of the high-accuracy delay circuit 12 is 60 ps. Furthermore, the bar graphs [0] to [5] in FIG. 7 show the movement of the delay circuit 33 and the high-accuracy delay circuit 12 when carrying, especially until the phase difference between the signals S3 and S4 changes from 0 ps to 300 ps. The state of each delay circuit every 60 ps is shown. Further, the delay circuit 33 indicates the state of (N−1), (N), (N + 1) stages, where N is the number of stages (the number of delay elements having a unit delay amount) when the phase difference is 0 ps, The accuracy delay circuit 12 is shown as a whole. Further, FIG. 7 shows a carry operation, and FIG. 8 shows a carry operation.

最初に、図7を参照して桁上がり時の動作を説明する。まず、位相差が0psの時に遅延回路33はN段目で高精度遅延回路12はセンタ(0psとする)とする(状態[0])。位相差が60psになると、高精度遅延回路12が1段アップする(状態[1])。位相差が120psになると、高精度遅延回路12が更に1段アップする(状態[2])。位相差が180psになると、高精度遅延回路12が更に1段アップする(状態[3])。位相差が240psになった時は、位相差が200psになった時に遅延回路33がN段目から(N+1)段目にアップして、高精度遅延回路12はセンタにリセットされる(状態[4])。位相差が300psになると高精度遅延回路12が1段アップする(状態[5])。   First, the operation at the time of carry will be described with reference to FIG. First, when the phase difference is 0 ps, the delay circuit 33 is in the Nth stage and the high-accuracy delay circuit 12 is set to the center (0 ps) (state [0]). When the phase difference reaches 60 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is increased by one stage (state [1]). When the phase difference reaches 120 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is further increased by one stage (state [2]). When the phase difference reaches 180 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is further increased by one stage (state [3]). When the phase difference becomes 240 ps, the delay circuit 33 is increased from the Nth stage to the (N + 1) th stage when the phase difference becomes 200 ps, and the high-accuracy delay circuit 12 is reset to the center (state [ 4]). When the phase difference reaches 300 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is increased by one stage (state [5]).

次に、図8を参照して桁下がり時の動作を説明する。まず、図7に示した状態[4]を桁下がり時の状態[0]とする。すなわち、位相差が200psとなって遅延回路33がN段目から(N+1)段目にアップして、高精度遅延回路12がセンタにリセットされた状態である。位相差が−60psになると高精度遅延回路12が1段ダウンする(状態[1])。位相差が−120psになると更に高精度遅延回路12が1段ダウンする(状態[2])。位相差が−180psになると更に高精度遅延回路12が1段ダウンする(状態[2])。位相差が−240psになった時は、位相差が−200psになった時に遅延回路33が(N+1)段目からN段目にダウンして、高精度遅延回路12はセンタにリセットされる(状態[4])。位相差が−300psになるとまた高精度遅延回路12が1段ダウンする(状態[5])。   Next, the operation at the time of carry-down will be described with reference to FIG. First, let state [4] shown in FIG. 7 be state [0] at the time of carry-down. That is, the phase difference is 200 ps, the delay circuit 33 is raised from the Nth stage to the (N + 1) th stage, and the high-accuracy delay circuit 12 is reset to the center. When the phase difference becomes −60 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is lowered by one stage (state [1]). When the phase difference becomes −120 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is further lowered by one stage (state [2]). When the phase difference becomes −180 ps, the high-accuracy delay circuit 12 is further lowered by one stage (state [2]). When the phase difference becomes −240 ps, when the phase difference becomes −200 ps, the delay circuit 33 goes down from the (N + 1) -th stage to the N-th stage, and the high-accuracy delay circuit 12 is reset to the center ( State [4]). When the phase difference becomes −300 ps, the high-accuracy delay circuit 12 goes down by one stage (state [5]).

以上のようにして、高精度遅延回路12から独立して遅延回路33を動作させ、遅延回路33が動いた時に高精度遅延回路12をセンタにリセットすることによって、自動的に遅延回路33の1段分の遅延を高精度遅延回路12が計ることができるので、温度や電源電圧の変化によってそれぞれ遅延回路33と高精度遅延回路12が変化する値が変わっても、スムーズに階層化DLLの桁上がり、桁下がりが行われる。特に、高精度遅延回路12の位相調整可能範囲を遅延回路33の精度である200ps以上に設定することで、温度や電源電圧の変化による第1のDLL回路3と第2のDLL回路10の遅延線の遅延時間の変化の割合が異なっても、よりスムースな桁上がり、桁下がりが行える。   As described above, the delay circuit 33 is operated independently from the high-accuracy delay circuit 12, and when the delay circuit 33 is moved, the high-accuracy delay circuit 12 is automatically reset to the center. Since the high-accuracy delay circuit 12 can measure the delay of the stage, even if the values of the delay circuit 33 and the high-accuracy delay circuit 12 change due to changes in temperature and power supply voltage, the digit of the hierarchical DLL is smoothly changed. Up and down are performed. In particular, by setting the phase adjustable range of the high-accuracy delay circuit 12 to 200 ps or more, which is the accuracy of the delay circuit 33, the delay of the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 due to changes in temperature and power supply voltage. Even if the rate of change in the delay time of the line is different, smoother carry and carry can be performed.

以上、本発明の基本構成及びその動作について説明した。次に、第1のDLL回路3の詳細について説明する。図9は、図5に示す分周回路30の一構成例を示す回路図であり、図10は図9の分周回路30の各ノードの信号波形を示す図である。図9に示すように、分周回路30は複数のナンドゲート及びインバータよりなる3段のカウンタ301〜303を具備し、信号S1(入力回路21を介した外部クロック信号)を分周して、信号S2、S3を生成する。なお、図10において、参照符号Aは1つ目のカウンタ301の出力信号、Bは2つ目のカウンタ302の出力信号であり、各信号波形は図10に示す通りである。また、分周回路30は、複数のナンドゲート及びインバータよりなる3段のカウンタで構成されるものに限定されず、様々な論理ゲートの組み合わせとして構成できる。   The basic configuration and the operation of the present invention have been described above. Next, details of the first DLL circuit 3 will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the frequency dividing circuit 30 shown in FIG. 5, and FIG. 10 is a diagram showing signal waveforms at each node of the frequency dividing circuit 30 shown in FIG. As shown in FIG. 9, the frequency dividing circuit 30 includes three-stage counters 301 to 303 each including a plurality of NAND gates and inverters, and divides the signal S1 (external clock signal via the input circuit 21) to generate a signal. S2 and S3 are generated. In FIG. 10, reference numeral A is an output signal of the first counter 301, B is an output signal of the second counter 302, and each signal waveform is as shown in FIG. The frequency dividing circuit 30 is not limited to a three-stage counter composed of a plurality of NAND gates and inverters, and can be configured as a combination of various logic gates.

図10に示すように、分周回路30は入力クロック信号S1を8分周して、外部クロック信号の1クロックサイクル分の期間がハイレベルHで、7クロックサイクル分がローレベルLとなる信号S2を生成する。また、分周回路30はこの信号S2に相補関係にある信号S3を生成する。図11は、信号S0〜S3の位相関係を示す図である。図示するように、位相比較回路31は、8周期に1回の割合で位相比較を行う。また、信号S0は1周期遅れで信号S1に同期している。これにより、出力回路51における出力クロック信号は、1クロックサイクル前の外部クロック信号に位相同期している。   As shown in FIG. 10, the frequency dividing circuit 30 divides the input clock signal S1 by 8, and a signal in which the period of one clock cycle of the external clock signal is at the high level H and the clock level of 7 clock cycles is the low level L S2 is generated. Further, the frequency dividing circuit 30 generates a signal S3 that is complementary to the signal S2. FIG. 11 is a diagram illustrating the phase relationship of the signals S0 to S3. As shown in the figure, the phase comparison circuit 31 performs phase comparison once every eight periods. The signal S0 is synchronized with the signal S1 with a delay of one cycle. Thereby, the output clock signal in the output circuit 51 is phase-synchronized with the external clock signal one clock cycle before.

なお、分周回路30の信号S2の期間aを変化させることで、何クロック前の外部クロック信号から出力クロック信号を生成するかを調整することができる。例えば、信号S2の期間aを3クロック分の長さとすることにより、3クロック前の外部クロック信号に同期した出力クロック信号を生成することができる。また、信号S2の期間a+bを変えることによって、何周期毎に位相比較を行うかを調整することができる。   Note that by changing the period a of the signal S2 of the frequency dividing circuit 30, it is possible to adjust how many clocks before the output clock signal is generated from the external clock signal. For example, by setting the period a of the signal S2 to a length corresponding to 3 clocks, an output clock signal synchronized with the external clock signal 3 clocks before can be generated. In addition, by changing the period a + b of the signal S2, it is possible to adjust how many periods the phase comparison is performed.

入力回路21、遅延回路33の最小の遅延時間、高精度遅延回路12の最小の遅延時間、クロック配線の遅延時間及び出力回路51の遅延時間の合計が外部クロック信号の1クロック分の時間(1クロックサイクル)よりも短い場合には、1クロックサイクル前の外部クロックから位相同期した内部クロック信号を生成することができる。これに対し、上記合計の遅延時間が外部クロック信号の1クロックサイクルを超える場合には、2以上のクロックサイクル前の外部クロック信号に位相同期させる必要がある。この場合には期間aを2以上とする。   The sum of the minimum delay time of the input circuit 21 and the delay circuit 33, the minimum delay time of the high-precision delay circuit 12, the delay time of the clock wiring, and the delay time of the output circuit 51 is a time corresponding to one clock of the external clock signal (1 If it is shorter than (clock cycle), an internal clock signal that is phase-synchronized with the external clock one clock cycle before can be generated. On the other hand, when the total delay time exceeds one clock cycle of the external clock signal, it is necessary to synchronize the phase with the external clock signal before two or more clock cycles. In this case, the period a is set to 2 or more.

図12は、同一構成の第1のDLL回路3の遅延回路33及びダミー遅延回路34の一構成例を説明するための図である。同図(a)は1ビット分の遅延回路(単位遅延回路)の構成を示し、同図(b)はこの単位遅延回路の動作を示すタイミング図であり、同図(c)は単位遅延回路を複数段接続した場合の構成と動作を示す。   FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration example of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 of the first DLL circuit 3 having the same configuration. 1A shows the configuration of a delay circuit (unit delay circuit) for one bit, FIG. 1B is a timing diagram showing the operation of this unit delay circuit, and FIG. 1C shows the unit delay circuit. The configuration and operation when multiple stages are connected are shown.

図12(a)に示すように、単位遅延回路は2個のNANDゲート401と402、及びインバータ403からなる。単位遅延回路の動作を図12(b)を参照して説明すると、入力φEは活性化信号(イネーブル信号)で、ハイレベルHの時に単位遅延回路が動作する。図12(b)は、イネーブル信号φEがハイレベルHになって信号のアクセスが可能になった状態を示している。なお、図12(b)において、INは単位遅延回路への入力信号を示し、またφNは複数段接続された遅延回路のうち隣接する右側の単位遅延回路からの信号を示し、OUTは単位遅延回路の出力信号を示し、4a−1及び4a−2は図12(a)において対応するノードの波形を示している。従って、OUTは左側に隣接する単位遅延回路の信号φNに対応する。   As shown in FIG. 12A, the unit delay circuit includes two NAND gates 401 and 402 and an inverter 403. The operation of the unit delay circuit will be described with reference to FIG. 12B. The input φE is an activation signal (enable signal), and the unit delay circuit operates at the high level H. FIG. 12B shows a state in which the enable signal φE is at the high level H and the signal can be accessed. In FIG. 12B, IN represents an input signal to the unit delay circuit, φN represents a signal from the adjacent right unit delay circuit among the delay circuits connected in a plurality of stages, and OUT represents the unit delay. The output signals of the circuit are shown, and 4a-1 and 4a-2 show the waveforms of the corresponding nodes in FIG. Therefore, OUT corresponds to the signal φN of the unit delay circuit adjacent on the left side.

信号φNがローレベルLの時には出力信号OUTは常にローレベルLになる。また、信号φNがハイレベルHで信号φEがローレベルの時には、出力信号OUTはハイレベルになる。信号φNがハイレベルで信号φEがハイレベルの時には、入力信号INがローレベルLであれば出力信号OUTはハイレベルHになり、INがハイレベルであればローレベルLになる。   When the signal φN is at the low level L, the output signal OUT is always at the low level L. When the signal φN is at the high level H and the signal φE is at the low level, the output signal OUT is at the high level. When the signal φN is at a high level and the signal φE is at a high level, the output signal OUT is at a high level H if the input signal IN is at a low level L, and is at a low level L if IN is at a high level.

図12(a)の回路によれば、イネーブル信号φEがハイレベルHの状態で入力信号INが立ち上がると、その入力信号は矢印の経路に伝播するが、イネーブル信号φEがローレベルLの状態では、入力信号INが出力OUTに矢印の経路で伝播しないようになっている。図12(c)は、図12(a)に示す単位遅延回路を複数段カスケード接続した例であり、実際の遅延回路33、ダミー遅延回路34に相当する。図12(c)では3段のみ示されているが、実際には所望の遅延量が得られるように多数段接続されている。また、イネーブル信号φEの信号線は、回路要素毎にφE−1、φE−2、φE−3のように複数本あり、これらの信号は遅延制御回路32で制御される。   According to the circuit of FIG. 12A, when the input signal IN rises while the enable signal φE is at the high level H, the input signal propagates to the path indicated by the arrow. The input signal IN is prevented from propagating to the output OUT along the path indicated by the arrow. FIG. 12C shows an example in which the unit delay circuits shown in FIG. Although only three stages are shown in FIG. 12 (c), in reality, multiple stages are connected so as to obtain a desired delay amount. The enable signal φE has a plurality of signal lines such as φE-1, φE-2, and φE-3 for each circuit element, and these signals are controlled by the delay control circuit 32.

図12(c)では、中央の単位遅延回路が活性化されており、イネーブル信号φE−2がハイレベルHになっている。この場合、入力信号INがローレベルLからハイレベルHに変化すると、左側の単位遅延回路と右側の単位遅延回路のイネーブル信号φE−1及びφE−3はローレベルであるから、太線のように入力信号INはNANDゲート401−1及び401−3で止められてしまう。   In FIG. 12C, the central unit delay circuit is activated and the enable signal φE-2 is at the high level H. In this case, when the input signal IN changes from the low level L to the high level H, the enable signals φE-1 and φE-3 of the left unit delay circuit and the right unit delay circuit are at the low level. The input signal IN is stopped by the NAND gates 401-1 and 401-3.

一方、活性化されている中央の単位遅延回路のイネーブル信号φE−2はハイレベルHであるから、入力信号INはNANDゲート401−2を通過する。右側の単位遅延回路の出力信号OUTはハイレベルHであるから、入力信号INなNANDゲート402−2も通過して、出力信号OUTとしてローレベルLの信号が伝播されることになる。上記のように、右側の出力信号OUT、すなわちイネーブル信号φNがローレベルLの時には、出力信号OUTは常にローレベルLになるので、このローレベルLの信号が左側の単位遅延回路のNANDゲート及びインバータに順次伝達され、最終的な出力信号として取り出される。   On the other hand, since the enable signal φE-2 of the activated central unit delay circuit is at the high level H, the input signal IN passes through the NAND gate 401-2. Since the output signal OUT of the right unit delay circuit is at the high level H, the NAND gate 402-2 that is the input signal IN also passes through and the low level L signal is propagated as the output signal OUT. As described above, when the output signal OUT on the right side, that is, the enable signal φN is at the low level L, the output signal OUT is always at the low level L. The signals are sequentially transmitted to the inverter and taken out as a final output signal.

このように、活性化された単位遅延回路を介して、入力信号INは折り返されるように信号伝達され、最終的な出力信号になる。つまり、どの部分のイネーブル信号φEをハイレベルHにするかにより、遅延量を制御することができる。1ビット分の遅延量(単位遅延量)はNANDゲートとインバータの合計の信号伝播時間で決定され、この時間がDLL回路の遅延単位時間になり、そして、全体の遅延時間は単位遅延量に通過する段数を乗じた量になる。   In this way, the input signal IN is transmitted through the activated unit delay circuit so as to be turned back into a final output signal. That is, the amount of delay can be controlled by which part of the enable signal φE is set to the high level H. The delay amount (unit delay amount) for 1 bit is determined by the total signal propagation time of the NAND gate and the inverter, this time becomes the delay unit time of the DLL circuit, and the entire delay time passes through the unit delay amount. The amount multiplied by the number of steps to be performed.

図13は、図5に示す遅延制御回路32の一構成を示す回路図である。遅延制御回路32は、上記と同じ単位遅延回路を有する単位遅延制御回路430−2を遅延回路33、ダミー遅延回路34の単位遅延回路の段数分だけ接続した構成になっており、各段の出力が遅延回路の格段のイネーブル信号φEになる。単位遅延制御回路430−2はNANDゲート432−2とインバータ433−2で構成されるフリップフロップの両端にそれぞれ直列に接続されたトランジスタ435−2、437−2、438−2、439−2及びNORゲート431−2を有している。トランジスタ438−2のゲートは前段の単位遅延制御回路のノード5a−2に接続され、トランジスタ439−2のゲートは後段の単位遅延制御回路のノード5a−5に接続されて、前段と後段の信号を受けるようになっている。一方、直列接続されている他方のトランジスタには、カウントアップする時のセット信号φSE及びφSOと、カウントダウンする時のリセット信号φRE及びφROが1ビットおきに接続されている。   FIG. 13 is a circuit diagram showing one configuration of delay control circuit 32 shown in FIG. The delay control circuit 32 has a configuration in which unit delay control circuits 430-2 having the same unit delay circuit as described above are connected by the number of unit delay circuits of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34, and the output of each stage. Becomes the remarkable enable signal φE of the delay circuit. The unit delay control circuit 430-2 includes transistors 435-2, 437-2, 438-2, 439-2 connected in series to both ends of a flip-flop composed of a NAND gate 432-2 and an inverter 433-2, and It has a NOR gate 431-2. The gate of the transistor 438-2 is connected to the node 5a-2 of the previous unit delay control circuit, and the gate of the transistor 439-2 is connected to the node 5a-5 of the subsequent unit delay control circuit to Have come to receive. On the other hand, set signals φSE and φSO when counting up and reset signals φRE and φRO when counting down are connected to the other transistor connected in series every other bit.

図13に示されるように、中央の単位遅延制御回路430−2では、トランジスタ435−2のゲートにセット信号φSOが供給され、トランジスタ437−2にリセット信号φROが供給され、トランジスタ437−2にリセット信号φROが供給され、また単位遅延制御回路430−2の前段及び後段の両側の回路の各対応するトランジスタのゲートにはそれぞれセット信号φSE及びリセット信号φREが供給されている。またNORゲート431−2には、左側(前段)の回路のノード5a−1と回路430−2のノード5a−4の信号が入力される構成になっている。なお、φRは単位遅延制御回路をリセットする信号で、電源投入後に一時的にローレベルLになり、その後はハイレベルHに固定される。   As shown in FIG. 13, in the central unit delay control circuit 430-2, the set signal φSO is supplied to the gate of the transistor 435-2, the reset signal φRO is supplied to the transistor 437-2, and the transistor 437-2 is supplied. A reset signal φRO is supplied, and a set signal φSE and a reset signal φRE are supplied to the gates of the corresponding transistors in the circuits on both sides of the front stage and the rear stage of the unit delay control circuit 430-2, respectively. The NOR gate 431-2 is configured to receive the signals of the node 5 a-1 of the left (previous stage) circuit and the node 5 a-4 of the circuit 430-2. Note that φR is a signal for resetting the unit delay control circuit, and temporarily becomes a low level L after power-on, and thereafter is fixed at a high level H.

図14は、図13に示す遅延制御回路32の動作を説明するためのタイミング図である。図14に示すように、まずリセット信号φRが一時的にローレベルLになり、ノード5a−1、5a−3、5a−5がハイレベルH、また5a−2、5a−4、5a−6がローレベルLにセットされる。そして、カウントアップする時には、カウントアップ信号(セット信号)φSE及びφSOが交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返す。   FIG. 14 is a timing chart for explaining the operation of the delay control circuit 32 shown in FIG. As shown in FIG. 14, first, the reset signal φR temporarily becomes low level L, the nodes 5a-1, 5a-3, 5a-5 are at high level H, and 5a-2, 5a-4, 5a-6. Is set to low level L. When counting up, the count-up signals (set signals) φSE and φSO repeat high level H and low level L alternately.

セット信号φSEがローレベルLからハイレベルHになると、ノード5a−1は接地されてローレベルLになり、またノード5a−2はハイレベルHに変化する。ノード5a−2がハイレベルHに変化したのを受けて、出力信号(イネーブル信号)φE−1はハイレベルHからローレベルLに変化する。この状態はフリップフロップにラッチされるので、セット信号φSEがローレベルLに戻ったとしても、イネーブル信号φE−1はローレベルLのままである。そして、ノード5a−1がローレベルLに変化したことを受けて、イネーブル信号(出力信号)φE−2がローレベルLからハイレベルHに変化する。ノード5a−2がハイレベルHに変化したのでトランジスタ438−2はオン状態になり、セット信号φSOがローレベルLからハイレベルHになると、ノード5a−3は設置されてローレベルLに、またノード5a−4はハイレベルHに変化する。更に、ノード5a−4がハイレベルHに変化したのを受けて、イネーブル信号φE−2はハイレベルHからローレベルLに変化する。この状態はフリップフロップにラッチされるので、セット信号φSOがローレベルLに戻ったとしても、イネーブル信号φE−2はローレベルLのままである。   When the set signal φSE changes from the low level L to the high level H, the node 5a-1 is grounded to become the low level L, and the node 5a-2 changes to the high level H. In response to the change of the node 5a-2 to the high level H, the output signal (enable signal) φE-1 changes from the high level H to the low level L. Since this state is latched by the flip-flop, the enable signal φE-1 remains at the low level L even if the set signal φSE returns to the low level L. Then, in response to the change of the node 5a-1 to the low level L, the enable signal (output signal) φE-2 changes from the low level L to the high level H. Since the node 5a-2 is changed to the high level H, the transistor 438-2 is turned on, and when the set signal φSO is changed from the low level L to the high level H, the node 5a-3 is installed and becomes the low level L The node 5a-4 changes to the high level H. Furthermore, in response to the change of the node 5a-4 to the high level H, the enable signal φE-2 changes from the high level H to the low level L. Since this state is latched by the flip-flop, the enable signal φE-2 remains at the low level L even when the set signal φSO returns to the low level L.

そして、ノード5a−3がローレベルLに変化したことを受けて、イネーブル信号φE−3がローレベルLからハイレベルHに変化する。図10では、セット信号φSE及びφSOが1パルスずつ出ているだけであるが、単位遅延制御回路が何段にも接続されており、セット信号φSE及びφSOが交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返せば、出力信号(イネーブル信号)φEがハイレベルHになる段の位置が順次右側にシフトする。従って、位相比較回路31の比較結果により遅延量を増加させる必要がある場合には、交互にセット信号φSE及びφSOのパルスを入力すればよい。   Then, in response to the change of the node 5a-3 to the low level L, the enable signal φE-3 changes from the low level L to the high level H. In FIG. 10, the set signals φSE and φSO are only output one pulse at a time, but the unit delay control circuit is connected in multiple stages, and the set signals φSE and φSO are alternately switched between the high level H and the low level L. Is repeated, the position of the stage where the output signal (enable signal) φE becomes the high level H is sequentially shifted to the right. Therefore, when it is necessary to increase the delay amount based on the comparison result of the phase comparison circuit 31, the pulses of the set signals φSE and φSO may be alternately input.

カウントアップ信号(セット信号)φSE及びφSOと、カウントダウン信号(リセット信号)φRE及びφROとが出力されない状態、すなわちローレベルLである状態が維持されれば、イネーブル信号φEはハイレベルHなる段の位置は固定される。従って、位相比較回路31の比較結果により遅延量を維持する必要がある場合には、信号φSE、φSO、φRE及びφROのパルスを入力しないようにする。   If the count-up signals (set signals) φSE and φSO and the count-down signals (reset signals) φRE and φRO are not output, that is, a low level L state is maintained, the enable signal φE becomes a high level H level. The position is fixed. Therefore, when the delay amount needs to be maintained based on the comparison result of the phase comparison circuit 31, the pulses of the signals φSE, φSO, φRE, and φRO are not input.

カウントダウンする時には、リセット信号φRE及びφROのパルスを交互に入力すると、カウントアップ時と逆に出力φEがハイレベルHになる段の位置が順次左側にシフトする。以上説明したように、図13に示した遅延制御回路32では、パルスを入力することにより、イネーブル信号φEがハイレベルHになる段の位置を1つずつ移動させることが可能であり、これらのイネーブル信号φEで図12(c)に示した遅延回路を制御すれば遅延量を1単位ずつ(単位遅延時間毎に)制御することができる。   When counting down, if the pulses of the reset signals φRE and φRO are alternately input, the position of the stage where the output φE becomes the high level H is sequentially shifted to the left as opposed to when counting up. As described above, in the delay control circuit 32 shown in FIG. 13, by inputting a pulse, it is possible to move the position of the stage where the enable signal φE becomes the high level H one by one. If the delay circuit shown in FIG. 12C is controlled by the enable signal φE, the delay amount can be controlled by one unit (each unit delay time).

次に、図5に示す位相比較回路31の構成を説明する。位相比較回路31は図15に示す位相比較部と、図17に示す増幅回路部とからなる。始めに、図15に示す位相比較部について、図16を参照して説明する。図16において、参照符号φout及びφextは、この位相比較回路で比較する出力信号(S0)と外部クロック信号(S3)を示し、信号φextを基準として信号φoutの位相が判定される。また、φa〜φeは図17に示す増幅回路部に接続される出力信号を示している。   Next, the configuration of the phase comparison circuit 31 shown in FIG. 5 will be described. The phase comparison circuit 31 includes a phase comparison unit shown in FIG. 15 and an amplification circuit unit shown in FIG. First, the phase comparison unit shown in FIG. 15 will be described with reference to FIG. In FIG. 16, reference signs φout and φext indicate an output signal (S0) and an external clock signal (S3) to be compared by the phase comparison circuit, and the phase of the signal φout is determined with reference to the signal φext. Also, φa to φe indicate output signals connected to the amplifier circuit section shown in FIG.

図15に示すように、位相比較回路31の位相比較部は、2個のNANDゲートで構成されたフリップフロップ回路421及び422、その状態をラッチするラッチ回路425及び426、ラッチ回路の活性化信号を生成する回路424、外部クロック信号φextを単位遅延量だけ遅延させる遅延回路423、及び信号φoutを単位遅延量だけ遅延させる遅延回路430とを備えて構成される。フリップフロップ回路421は−tdの範囲、フリップフロップ回路422は+tdの範囲の位相比較を行っている。   As shown in FIG. 15, the phase comparison unit of the phase comparison circuit 31 includes flip-flop circuits 421 and 422 each composed of two NAND gates, latch circuits 425 and 426 that latch the state, and an activation signal for the latch circuit. , A delay circuit 423 that delays the external clock signal φext by a unit delay amount, and a delay circuit 430 that delays the signal φout by a unit delay amount. The flip-flop circuit 421 performs phase comparison in the range of -td, and the flip-flop circuit 422 performs phase comparison in the range of + td.

図16(a)は比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相がtdを越えて進んでいる場合、すなわち信号φoutが信号φextより先にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutと信号φextが共にローレベルLの時には、フリップフロップ回路421及び422のノード6a−2、6a−3、6a−4、6a−5は全てハイレベルHになっている。   FIG. 16A shows a case where the phase of the comparison target signal φout advances beyond the comparison reference signal φext by more than td, that is, the signal φout changes from the low level L to the high level H before the signal φext. Yes. When both the signal φout and the signal φext are at the low level L, the nodes 6a-2, 6a-3, 6a-4, and 6a-5 of the flip-flop circuits 421 and 422 are all at the high level H.

信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化すると、ノード6a−4がハイレベルHからローレベルLに変化し、ノード6a−0が1遅延分(td)遅れてローレベルLからハイレベルHになることで、ノード6a−2がハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、信号φextがローレベルLからハイレベルHになり、また1遅延分遅れてノード6a−1がローレベルLからハイレベルHになるが、フリップフロップの両端の電位はすでに確定しているので、何ら変化は生じない。結局、ノード6a−2はローレベルL、ノード6a−3はハイレベルH、ノード6a−4はローレベル、そしてノード6a−5はハイレベルを維持する。   When the signal φout changes from the low level L to the high level H, the node 6a-4 changes from the high level H to the low level L, and the node 6a-0 is delayed by one delay (td) from the low level L to the high level H. As a result, the node 6a-2 changes from the high level H to the low level L. Thereafter, the signal φext changes from the low level L to the high level H, and the node 6a-1 changes from the low level L to the high level H with a delay of one delay, but the potentials at both ends of the flip-flop are already determined. No change will occur. As a result, the node 6a-2 maintains the low level L, the node 6a-3 maintains the high level H, the node 6a-4 maintains the low level, and the node 6a-5 maintains the high level.

一方、信号φextがローレベルからハイレベルHに変化したのに応じて、回路424の出力信号φaはローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード6a−6には一時的にハイレベルHになるパルスが印加される。このノード6a−6はラッチ回路425及び426のNANDゲートの入力となっているので、このNANDゲートが一時的に活性化されて、フリップフロップ回路421及び422の両端の電位状態をラッチ回路425及び426に取り込むことになる。最終的には、出力信号φbがハイレベルH、出力信号φcがローレベルL、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルLになる。   On the other hand, in response to the change of the signal φext from the low level to the high level H, the output signal φa of the circuit 424 changes from the low level L to the high level H, and temporarily goes to the high level H at the node 6a-6. A pulse is applied. Since the node 6a-6 serves as an input to the NAND gates of the latch circuits 425 and 426, the NAND gate is temporarily activated, and the potential states at both ends of the flip-flop circuits 421 and 422 are changed. 426. Eventually, the output signal φb becomes the high level H, the output signal φc becomes the low level L, the output signal φd becomes the high level H, and the output signal φe becomes the low level L.

次に、図16(b)は比較対象信号φoutと比較基準信号φextの位相がほぼ同じ(±td内)で、信号φoutが信号φextとほぼ同時にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutの立ち上がり時点とノード6a−1の立ち上がり時点との時間差内に信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化した時、まず信号φextがローレベルLからハイレベルHになることによってフリップフロップ421のノード6a−3がローレベルLからハイレベルHに変化する。フリップフロップ422では、ノード6a−1がローレベルLのままなので、逆にノード6a−4がハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、ノード6a−1がハイレベルHからローレベルLに変化するが、フリップフロップ422の状態は既に決まっているので、何ら変化は生じない。その後、ノード6a−6が一時的にハイレベルHになるので、ラッチ回路にはこの状態が記憶され、結局、出力信号φbがローレベル、出力信号φcがハイレベルH、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルになる。   Next, FIG. 16B shows a case where the phase of the comparison target signal φout and the comparison reference signal φext are substantially the same (within ± td), and the signal φout changes from the low level L to the high level H almost simultaneously with the signal φext. ing. When the signal φout changes from the low level L to the high level H within the time difference between the rising time of the signal φout and the rising time of the node 6a-1, first, the signal φext changes from the low level L to the high level H. The node 6a-3 at 421 changes from the low level L to the high level H. In the flip-flop 422, since the node 6a-1 remains at the low level L, the node 6a-4 changes from the high level H to the low level L. Thereafter, the node 6a-1 changes from the high level H to the low level L. However, since the state of the flip-flop 422 has already been determined, no change occurs. Thereafter, since the node 6a-6 temporarily becomes the high level H, this state is stored in the latch circuit. As a result, the output signal φb is the low level, the output signal φc is the high level H, and the output signal φd is the high level. H, and the output signal φe becomes low level.

図16(c)は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相がtdを越えて遅れており、φoutがφextより後にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合には、φextによって2個のフリップフロップ回路421と422に変化が生じて、6a−3と6a−5がハイレベルHからローレベルLに変化する。そして、最終的には、φbがローレベル、φcがハイレベルH、φdがローレベルL、φeがハイレベルHになる。   FIG. 16C shows a case where the phase of the comparison target signal φout is delayed from the comparison reference signal φext by more than td, and φout changes from the low level L to the high level H after φext. In this case, changes occur in the two flip-flop circuits 421 and 422 due to φext, and 6a-3 and 6a-5 change from the high level H to the low level L. Finally, φb becomes a low level, φc becomes a high level H, φd becomes a low level L, and φe becomes a high level H.

このように、信号(比較基準信号)φextの立ち上がり時間を基準として、信号(比較対象信号)φoutの立ち上がり時間がそれ以前にハイレベルHになったか、ほぼ同時であったか、あるいは遅れてハイレベルHになったかを検出することが可能になる。これらの検出結果を出力信号φb、φc、φd及びφeの値としてラッチしておき、その値に基づいて遅延制御回路32をカウントアップするか、カウントダウンするかを決めることができる。   Thus, with reference to the rise time of the signal (comparison reference signal) φext, the rise time of the signal (comparison target signal) φout has become the high level H before that, has been almost at the same time, or delayed to the high level H It becomes possible to detect whether or not. These detection results are latched as the values of the output signals φb, φc, φd, and φe, and based on these values, it can be determined whether the delay control circuit 32 is counted up or counted down.

次に、図17を参照して、位相比較回路31の増幅回路部の一構成例を説明する。なお、図18は図17に示すJKフリップフロップの動作を説明するためのタイミング図である。図17に示すように、位相規格回路31の増幅回路部は、JKフリップフロップ427と、NANDゲート及びインバータで構成される増幅部428との2つの部分を備えて構成されている。JKフリップフロップ427には、図15の位相比較部からの出力信号φaが入力され、信号φaがローレベルLであるかハイレベルHであるかに応じてノード7a−9及び7a−11の電位が交互にローレベルLとハイレベルHを繰り返す仕組みになっている。増幅部428は、JKフリップフロップ427の出力信号と、信号φb及びφdの信号を受けて増幅して出力する。   Next, a configuration example of the amplifier circuit section of the phase comparison circuit 31 will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the JK flip-flop shown in FIG. As shown in FIG. 17, the amplification circuit unit of the phase standard circuit 31 includes two parts, a JK flip-flop 427 and an amplification unit 428 including a NAND gate and an inverter. The JK flip-flop 427 receives the output signal φa from the phase comparison unit of FIG. Is configured to alternately repeat the low level L and the high level H. The amplifying unit 428 receives and amplifies the output signal of the JK flip-flop 427 and the signals φb and φd.

まず、JKフリップフロップ427の動作を図18のタイミング図を参照して説明する。時間T1で、信号φaがハイレベルHからローレベルLに変化すると、ノード7a−1及び7a−10がローレベルLからハイレベルHに変化する。一方、ノード7a−1の変化に応じて、ノード7a−5、7a−6、及び7a−7が変化するが、信号φaがローレベルLであるために、ノード7a−8は変化しない。結局、出力(ノード)7a−9は変化せず、出力7a−11のみがローレベルLからハイレベルHになる。次に、時間T2になって、φaがローレベルLからハイレベルHに変化すると、時間T1での動きと逆にノード7a−8はハイレベルHからローレベルLに、7a−10は7a−7が変化しないので変化せず、出力7a−9はローレベルLからハイレベルHに変化し、出力7a−11は変化しない。このように、JKフリップフロップ回路427は、信号φaの動きに応じて出力7a−9及び7a−11が交互にハイレベルHとローレベルLを繰り返す動きをする。   First, the operation of the JK flip-flop 427 will be described with reference to the timing chart of FIG. When the signal φa changes from the high level H to the low level L at time T1, the nodes 7a-1 and 7a-10 change from the low level L to the high level H. On the other hand, the nodes 7a-5, 7a-6, and 7a-7 change according to the change of the node 7a-1, but the node 7a-8 does not change because the signal φa is the low level L. Eventually, the output (node) 7a-9 does not change, and only the output 7a-11 changes from the low level L to the high level H. Next, when φa changes from the low level L to the high level H at time T2, the node 7a-8 changes from the high level H to the low level L and 7a-10 changes to 7a- Since 7 does not change, the output 7a-9 changes from the low level L to the high level H, and the output 7a-11 does not change. As described above, the JK flip-flop circuit 427 causes the outputs 7a-9 and 7a-11 to alternately repeat the high level H and the low level L in accordance with the movement of the signal φa.

図19は、上記増幅回路部のカウントアップ時の動作を示すタイミング図(カウントアップ時)であり、図20は増幅回路部のカウント維持時の動作を示すタイミング図であり、図21は増幅回路部のカウントダウン時の動作を示すタイミング図である。これらの図を参照して、図17に示す増幅部428の動作を説明する。   FIG. 19 is a timing diagram (when counting up) showing the operation of the amplifier circuit section when counting up, FIG. 20 is a timing diagram showing the operation when maintaining the count of the amplifier circuit section, and FIG. It is a timing diagram which shows the operation | movement at the time of countdown of a part. With reference to these drawings, the operation of the amplifying unit 428 shown in FIG. 17 will be described.

図19は、比較基準信号φextの立ち上がりに対して、比較対象信号φoutが先にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがハイレベルH、信号φcがローレベルL、信号φdがハイレベルH、信号φeがローレベルLである。結局、ノード7a−12がハイレベルHになり、ノード7a−13がローレベルLに固定され、セット信号φSO及びφSEはJKフリップフロップの状態に応じて変化するが、リセット信号φRO及びφREは7a−13がローレベルLのため変化しない。   FIG. 19 shows a case where the comparison target signal φout first changes from the low level L to the high level H with respect to the rising edge of the comparison reference signal φext. In this case, the input signal from the phase comparison unit has the signal φb at the high level H, the signal φc at the low level L, the signal φd at the high level H, and the signal φe at the low level L. Eventually, the node 7a-12 becomes high level H, the node 7a-13 is fixed at low level L, and the set signals φSO and φSE change according to the state of the JK flip-flop, but the reset signals φRO and φRE are 7a. Since -13 is low level L, it does not change.

図20は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextとほぼ同時にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがローレベルL、信号φcがハイレベル、信号φdがハイレベル、信号φeがローレベルである。結局、ノード7a−12及び7a−13がローレベルLに固定され、リセット信号φSE及びφSOはJKフリップフロップの出力が増幅部に影響することなく、信号φSO、φSE、φRO及びφREはローレベルLに固定されたままになる。   FIG. 20 shows a case where the comparison target signal φout changes from the low level L to the high level H almost simultaneously with the comparison reference signal φext. In this case, the input signal from the phase comparison unit is such that the signal φb is low level L, the signal φc is high level, the signal φd is high level, and the signal φe is low level. Eventually, the nodes 7a-12 and 7a-13 are fixed at the low level L, the reset signals φSE and φSO are not affected by the output of the JK flip-flop, and the signals φSO, φSE, φRO and φRE are at the low level L. Will remain fixed.

図21は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextの立ち上がりに対して遅れてローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbがローレベルL、信号φcがハイレベルH、信号φdがローレベルL、信号φeがハイレベルHである。結局、ノード7a−12がローレベルLに固定され、ノード7a−13がハイレベルHに固定され、リセット信号φRO及びφREはJKフリップフロップ427の状態に応じて変化するが、セット信号φSO及びφSEはノード7a−13がローレベルLのために変化しない。   FIG. 21 shows a case where the comparison target signal φout changes from the low level L to the high level H with a delay from the rising of the comparison reference signal φext. In this case, the input signal from the phase comparison unit has a signal φb at a low level L, a signal φc at a high level H, a signal φd at a low level L, and a signal φe at a high level H. Eventually, the node 7a-12 is fixed to the low level L, the node 7a-13 is fixed to the high level H, and the reset signals φRO and φRE change according to the state of the JK flip-flop 427, but the set signals φSO and φSE Does not change because the node 7a-13 is at the low level L.

また、図17には、信号φb及びφeからリセット信号を生成する論理回路431が図示されている。φoutがφextに対し±tdの範囲を越えている場合にはリセット信号はHにあり、その範囲内であればリセット信号はLである。次に、第2のDLL回路10について詳細に説明する。図22は、高精度遅延回路12の一構成例を示す回路図である。高精度遅延回路12は各段ごとに、図12に示すNANDゲート401−1、402−1及びインバータ403−1に加え、NANDゲート404−1及びインバータ405−1を設け、1段につき2つの遅延線を形成している。網掛け部分の論理回路、すなわちNANDゲート404−1及びインバータ405−1を付加することで、NANDゲート402−1とインバータ403−1で構成される単位遅延回路の単位遅延量(例えば200ps)を下回る遅延量を制御可能とするものである。1段当り2つ設けられた単位遅延回路の遅延量の差は、NANDゲート402−1とインバータ403−1の遅延とNANDゲート404−1とインバータ405−1の遅延の差であり、これが高精度遅延回路12の精度となる。   FIG. 17 also shows a logic circuit 431 that generates a reset signal from the signals φb and φe. If φout exceeds the range of ± td with respect to φext, the reset signal is at H, and if within the range, the reset signal is L. Next, the second DLL circuit 10 will be described in detail. FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration example of the high-accuracy delay circuit 12. The high-precision delay circuit 12 is provided with a NAND gate 404-1 and an inverter 405-1 in addition to the NAND gates 401-1 and 402-1 and the inverter 403-1 shown in FIG. A delay line is formed. By adding the logic circuit of the shaded portion, that is, the NAND gate 404-1 and the inverter 405-1, the unit delay amount (for example, 200 ps) of the unit delay circuit configured by the NAND gate 402-1 and the inverter 403-1 is reduced. The amount of delay below can be controlled. The difference between the delay amounts of two unit delay circuits provided per stage is the difference between the delay between the NAND gate 402-1 and the inverter 403-1 and the delay between the NAND gate 404-1 and the inverter 405-1. It becomes the accuracy of the accuracy delay circuit 12.

例えば、図示する場合、入力信号inは2つの網掛け部分の単位遅延回路と3つの単位遅延回路を通り出力信号outが得られる。また、例えば右隣りのNANDゲート401のみが開いた状態では、入力信号inは3つの網掛け部分の単位遅延回路と2つの単位遅延回路を通る。上記2つの場合における出力信号の遅延量の差は、2つの単位遅延回路の遅延量の差となる。例えば、NANDゲート402−1とインバータ403−1からなる単位遅延回路が200psの遅延量を有し、NANDゲート404−1とインバータ405−1からなる単位遅延回路が260psの遅延量を有する場合は、その差60psが高精度単位遅延回路12の精度となる。よって、NANDゲート401を制御することで、60ps、120ps、180ps、240psの遅延量を設定できる。なお、どのようなルートを通っても必ず1つのNANDゲート401を通るので、この回路の遅延量は必ず含まれる。換言すれば、遅延量の差に影響しない。また、図7、図8の構成(−300ps〜300ps)に対応させれば、高精度遅延回路12は11段構成となる。   For example, in the illustrated case, the input signal in passes through two shaded unit delay circuits and three unit delay circuits, and an output signal out is obtained. For example, when only the right adjacent NAND gate 401 is opened, the input signal in passes through the three unit delay circuits and the two unit delay circuits. The difference between the delay amounts of the output signals in the above two cases is the difference between the delay amounts of the two unit delay circuits. For example, when the unit delay circuit composed of NAND gate 402-1 and inverter 403-1 has a delay amount of 200 ps, and the unit delay circuit composed of NAND gate 404-1 and inverter 405-1 has a delay amount of 260 ps. The difference 60 ps is the accuracy of the high-precision unit delay circuit 12. Therefore, by controlling the NAND gate 401, delay amounts of 60 ps, 120 ps, 180 ps, and 240 ps can be set. Since any route is always passed through one NAND gate 401, the delay amount of this circuit is always included. In other words, the delay amount difference is not affected. Further, if the configuration shown in FIGS. 7 and 8 (−300 ps to 300 ps) is supported, the high-accuracy delay circuit 12 has an 11-stage configuration.

異なる遅延量を得るためには、種々の方法が考えられる。例えば、異なる特性のNANDゲートとインバータを用いる。例えば、異なる特性のトランジスタを用いてNANDゲートとインバータを構成する。また、同一特性のトランジスタを用いるが、これに印加する電源電圧を異ならせる。更に、同一特性かつ同一電源電圧であってもファンアウトの差で異なる遅延量が得られる。図22の同一論理素子は全て同一特性とした場合において、インバータ405−1のファンアウトは2であるが、インバータ403−1のファンアウトは1である。このファンアウトの相違により、図22の同一論理素子は全て同一特性とした場合でも、60〜70psの差が得られる。   Various methods are conceivable to obtain different delay amounts. For example, NAND gates and inverters having different characteristics are used. For example, a NAND gate and an inverter are formed using transistors having different characteristics. In addition, transistors having the same characteristics are used, but the power supply voltage applied thereto is different. Furthermore, even with the same characteristics and the same power supply voltage, different delay amounts can be obtained depending on the fan-out difference. When all the same logic elements in FIG. 22 have the same characteristics, the fanout of the inverter 405-1 is 2, but the fanout of the inverter 403-1 is 1. Due to this difference in fan-out, a difference of 60 to 70 ps can be obtained even when all the same logic elements in FIG. 22 have the same characteristics.

なお、高精度ダミー遅延回路13も高精度遅延回路12と同一構成である。第2のDLL回路10の高精度位相比較回路14は、次の点を除き、図15及び図17に示す位相比較回路31の構成と同じである。上記相違する部分を図23に示す。図23は高精度位相比較回路14の位相比較部を示す図である。図23の構成では、図17に示す遅延回路430はフリップフロップ回路421と422との間に設けられている。また、NANDゲートゲート431が遅延回路430と423との間に設けられ、遅延回路430のインバータの出力はNANDゲート431を介して遅延回路423のNANDゲートに入力されている。   The high-precision dummy delay circuit 13 has the same configuration as the high-precision delay circuit 12. The high-accuracy phase comparison circuit 14 of the second DLL circuit 10 has the same configuration as the phase comparison circuit 31 shown in FIGS. 15 and 17 except for the following points. The difference is shown in FIG. FIG. 23 is a diagram illustrating a phase comparison unit of the high-accuracy phase comparison circuit 14. 23, the delay circuit 430 shown in FIG. 17 is provided between the flip-flop circuits 421 and 422. A NAND gate gate 431 is provided between the delay circuits 430 and 423, and the output of the inverter of the delay circuit 430 is input to the NAND gate of the delay circuit 423 via the NAND gate 431.

遅延回路423及び430は高精度遅延回路12の単位遅延回路と同一構成である。図示する構成では、遅延回路423及び430はNANDゲートとインバータからなる。なお、遅延回路423のインバータのファンアウトは1なのに対し、遅延回路430のインバータのファンアウトはNANDゲート431を設けたことで2である。すなわち、遅延回路430のインバータの負荷は、遅延回路423のインバータの負荷よりも大きい。このような遅延回路423及び430をフリップフロップ回路421と422との間に設けることで、信号S0(φout)と信号S3(φext)とが0〜td’の範囲内にあるかどうかを判断することができる。なお、位相増幅回路部等を含む他の構成は、図15及び17に示す構成と同じなので、その説明を省略する。   The delay circuits 423 and 430 have the same configuration as the unit delay circuit of the high-accuracy delay circuit 12. In the illustrated configuration, the delay circuits 423 and 430 are composed of NAND gates and inverters. Note that the fanout of the inverter of the delay circuit 423 is 1, whereas the fanout of the inverter of the delay circuit 430 is 2 because the NAND gate 431 is provided. That is, the load on the inverter of delay circuit 430 is larger than the load on the inverter of delay circuit 423. By providing such delay circuits 423 and 430 between the flip-flop circuits 421 and 422, it is determined whether the signal S0 (φout) and the signal S3 (φext) are within the range of 0 to td ′. be able to. Other configurations including the phase amplification circuit unit and the like are the same as those shown in FIGS.

図24は、図23に示す高精度位相比較回路14の位相比較部の動作を示すタイミング図である。図24(a)はカウントアップ時の動作を示す。φoutがローレベルLからハイレベルHに立ち上がると、ノード7a−2はローレベルLに変化する。また、ノード7a−0は遅延回路430の作用により、信号φoutの変化時からtd+td’だけ遅れてハイレベルHに変化する。その後、信号φextがハイレベルHに変化し、ノード7a−1は遅延回路423の作用により、上記変化時からtdだけ遅れてハイレベルHに変化する。なお、ノード7a−3及び7a−5はハイレベルHのままで変化しない。よって、ノード7a−6電位変化に応答して、φb=H、φc=L、φd=H、φe=Lとなる。   FIG. 24 is a timing chart showing the operation of the phase comparison unit of the high-accuracy phase comparison circuit 14 shown in FIG. FIG. 24A shows the operation at the time of counting up. When φout rises from the low level L to the high level H, the node 7a-2 changes to the low level L. The node 7a-0 changes to the high level H with a delay of td + td 'from the change of the signal φout by the action of the delay circuit 430. Thereafter, the signal φext changes to the high level H, and the node 7a-1 changes to the high level H with a delay of td from the above change due to the action of the delay circuit 423. The nodes 7a-3 and 7a-5 remain at the high level H and do not change. Therefore, φb = H, φc = L, φd = H, and φe = L in response to the potential change of the node 7a-6.

図24(b)はカウント維持時の動作を示す。図示するように、信号φoutとφextが0〜td’の範囲内にある時は、φb=L、φc=H、φd=H、φe=Lとなる。また、図24(c)はカウントダウン時の動作を示す。図示するように、φb=L、φc=H、φd=L、φe=Hとなる。図25は、遅延制御回路15の構成を示す回路図である。図25中の破線の左側部分は図13に示す回路構成と実質的に同一である。破線の右側部分は、左側部分と多少異なる。これは、リセット信号を位相比較回路31から受けたときに、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13を中央にリセットするために、対応するNORゲートのみハイレベルHを出力するようにするためである。破線の左側に隣接するNANDゲート432−3の出力は前段のNORゲート431−2に入力されており、インバータ433−3の出力はNORゲート431−3に入力されている。破線の右側に隣接するNANDゲート432−4の出力はNORゲート431−4に入力されており、インバータ433−4の出力はNORゲート431−3に入力されている。リセット信号がアクティブ(ハイレベルH)になると、各ノードのレベルは図25に示すようになり、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の中央に対応するNORゲート431−3のみハイレベルHを出力し、その他のNORゲートはすべてローレベルLを出力する。なお、シフト動作は図13及び図14を参照して説明したシフト動作と同様である。   FIG. 24B shows the operation when maintaining the count. As shown in the figure, when the signals φout and φext are in the range of 0 to td ′, φb = L, φc = H, φd = H, and φe = L. FIG. 24C shows the operation at the time of countdown. As shown in the figure, φb = L, φc = H, φd = L, and φe = H. FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration of the delay control circuit 15. The left portion of the broken line in FIG. 25 is substantially the same as the circuit configuration shown in FIG. The right part of the broken line is slightly different from the left part. This is because when the reset signal is received from the phase comparison circuit 31, only the corresponding NOR gate outputs a high level H in order to reset the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13 to the center. Because. The output of the NAND gate 432-3 adjacent to the left side of the broken line is input to the preceding NOR gate 431-2, and the output of the inverter 433-3 is input to the NOR gate 431-3. The output of the NAND gate 432-4 adjacent to the right side of the broken line is input to the NOR gate 431-4, and the output of the inverter 433-4 is input to the NOR gate 431-3. When the reset signal becomes active (high level H), the level of each node is as shown in FIG. 25, and only the NOR gate 431-3 corresponding to the center of the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13 is high level. H is output, and all other NOR gates output low level L. The shift operation is the same as the shift operation described with reference to FIGS.

実際の回路構成においては、特に次の点を考慮することが好ましい。位相比較回路31及び高精度位相比較回路14の位相比較部を構成するフリップフロップ回路421及び422のNANDゲートをMOSトランジスタで構成する場合には次の点を考慮する。図26はNANDゲートの回路図である。NANDゲートは、2つのPチャネルMOSトランジスタQ10、Q11と2つのNチャネルMOSトランジスタQ12、Q13とからなる。PチャネルトランジスタQ10のソースは第1の電源Vccに接続され、ゲートは第1の入力IN1に接続され、ドレインは出力OUTに接続されている。PチャネルトランジスタQ11のソースは第1の電源Vccに接続され、ゲートは第2の入力IN2に接続され、ドレインは出力OUTに接続されている。NチャネルトランジスタQ12のソースはNチャネルトランジスタQ13のドレインに接続され、ゲートは第1の入力IN1に接続され、ドレインは出力OUTに接続されている。NチャネルトランジスタQ13のソースは第2の電源(グランド)に接続され、ゲートは第2の入力IN2に接続され、ドレインはNチャネルトランジスタQ12のソースに接続されている。   In an actual circuit configuration, it is particularly preferable to consider the following points. The following points are considered when the NAND gates of the flip-flop circuits 421 and 422 constituting the phase comparison unit of the phase comparison circuit 31 and the high-accuracy phase comparison circuit 14 are constituted by MOS transistors. FIG. 26 is a circuit diagram of the NAND gate. The NAND gate includes two P channel MOS transistors Q10 and Q11 and two N channel MOS transistors Q12 and Q13. The source of the P-channel transistor Q10 is connected to the first power supply Vcc, the gate is connected to the first input IN1, and the drain is connected to the output OUT. The source of the P-channel transistor Q11 is connected to the first power supply Vcc, the gate is connected to the second input IN2, and the drain is connected to the output OUT. The source of the N-channel transistor Q12 is connected to the drain of the N-channel transistor Q13, the gate is connected to the first input IN1, and the drain is connected to the output OUT. The source of the N-channel transistor Q13 is connected to the second power supply (ground), the gate is connected to the second input IN2, and the drain is connected to the source of the N-channel transistor Q12.

ここで、入力信号IN1と出力OUTとの入出力応答特性と、入力信号IN2と出力OUTとの入出力特性とは上記回路構成に起因して多少異なる。このようなNANDゲートを2つ用いてフリップフロップ回路421及び422を構成する場合には、可能な限り高精度を得るために、各フリップフロップ回路の2つの入力信号を同じ条件で受け取るように接続する。例えば、フリップフロップ回路421の第1のNANDゲートのセット端子が図26に示すIN1として信号φoutを受け取る場合には、第2のNANDゲートのリセット端子はIN1として信号φextを受け取る。なお、この場合、第1のNANDゲートのリセット端子IN2は第2のNANDゲートの出力と接続されQ出力を構成し、第2のNANDゲートのリセット端子IN2は第1のNANDゲートの出力に接続され/Q出力となる。逆に、フリップフロップ回路421の一方のNANDゲートのセット端子が図26のIN2として信号φoutを受け取る場合には、他方のNANDゲートのリセット端子はIN2として信号φextを受け取る。なお、この場合、第1のNANDゲートのリセット端子IN1は第2のNANDゲートの出力と接続されQ出力を構成し、第2のNANDゲートのリセット端子IN1は第1のNANDゲートの出力に接続され/Q出力となる。   Here, the input / output response characteristics between the input signal IN1 and the output OUT and the input / output characteristics between the input signal IN2 and the output OUT are slightly different due to the circuit configuration. When the flip-flop circuits 421 and 422 are configured by using two such NAND gates, the two input signals of each flip-flop circuit are connected to receive the same conditions in order to obtain the highest possible accuracy. To do. For example, when the set terminal of the first NAND gate of the flip-flop circuit 421 receives the signal φout as IN1 shown in FIG. 26, the reset terminal of the second NAND gate receives the signal φext as IN1. In this case, the reset terminal IN2 of the first NAND gate is connected to the output of the second NAND gate to form a Q output, and the reset terminal IN2 of the second NAND gate is connected to the output of the first NAND gate. / Q output. Conversely, when the set terminal of one NAND gate of the flip-flop circuit 421 receives the signal φout as IN2 in FIG. 26, the reset terminal of the other NAND gate receives the signal φext as IN2. In this case, the reset terminal IN1 of the first NAND gate is connected to the output of the second NAND gate to form a Q output, and the reset terminal IN1 of the second NAND gate is connected to the output of the first NAND gate. / Q output.

以上のこれにより、2つの入力信号に対する回路構成上の条件は同一となり、高い位相比較の精度を保つことができる。図27は、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の別の構成例を示す図である。図示する構成は2段構成であり、各段に遅延素子としてキャパシタC1、C2を設けてある。キャパシタC1、C2はトランジスタQ1、Q2を介して選択的に遅延線に接続される。トランジスタQ1、Q2の制御は遅延制御回路15で行われる。例えば、25fFの容量は50psの遅延量になり、50fFの容量は100psの遅延量になる。よって、このようなキャパシタを用いることで、遅延回路33よりも高精度な高精度遅延回路12を実現できる。   Thus, the circuit configuration conditions for the two input signals are the same, and high phase comparison accuracy can be maintained. FIG. 27 is a diagram showing another configuration example of the high precision delay circuit 12 and the high precision dummy delay circuit 13. The illustrated configuration is a two-stage configuration, and capacitors C1 and C2 are provided as delay elements in each stage. Capacitors C1 and C2 are selectively connected to the delay line via transistors Q1 and Q2. The delay control circuit 15 controls the transistors Q1 and Q2. For example, a capacity of 25 fF has a delay amount of 50 ps, and a capacity of 50 fF has a delay amount of 100 ps. Therefore, by using such a capacitor, the high-accuracy delay circuit 12 with higher accuracy than the delay circuit 33 can be realized.

なお、その他の構成として複数の抵抗を直列に接続し、各抵抗の両端をショートするスイッチを設け、入出力間で直列に接続される抵抗の数を変化させることで、遅延量を可変する構成でもよい。更に、このような抵抗と上記キャパシタとを組み合わせた遅延回路であってもよい。なお、最終的な遅延量は図27に示すインバータINV1とINV2の遅延量も含む。   As another configuration, a plurality of resistors are connected in series, a switch that short-circuits both ends of each resistor is provided, and the amount of delay is varied by changing the number of resistors connected in series between input and output But you can. Furthermore, a delay circuit combining such a resistor and the capacitor may be used. The final delay amount includes the delay amounts of the inverters INV1 and INV2 shown in FIG.

図28は、図5に示す構成の変形例を示す図である。図28に示す変形例は、図5に示す分周回路30を取り除き、入力回路21の出力信号S1を直接ダミー遅延回路33、位相比較回路31及び高精度位相比較回路14に出力している点で、図5に示す構成とは異なる。前述したように、分周回路30を設けることで、位相比較すべきクロックを確実に特定することができる。しかしながら、クロック周波数が非常に低く、入力回路21からのクロックとフィードバックされたクロックとの相対的位置関係が1サイクルを越えて変動することがなく、かつ比較すべき両方のクロックがハイレベルになっている時間があれば、分周回路30はかならずしも必要ではない。図28に示す変形例は、この観点から図5に示す分周回路30を除去したものである。なお、図28に示す変形例の動作は、図5〜図27を参照して説明した動作と同様である。従って、図28に示す変形例の動作の説明は、ここでは省略する。   FIG. 28 is a diagram showing a modification of the configuration shown in FIG. The modification shown in FIG. 28 eliminates the frequency dividing circuit 30 shown in FIG. 5 and outputs the output signal S1 of the input circuit 21 directly to the dummy delay circuit 33, the phase comparison circuit 31, and the high-precision phase comparison circuit 14. Thus, the configuration is different from that shown in FIG. As described above, by providing the frequency dividing circuit 30, the clock to be phase-compared can be surely specified. However, the clock frequency is very low, the relative positional relationship between the clock from the input circuit 21 and the fed back clock does not fluctuate more than one cycle, and both clocks to be compared are at a high level. If there is a certain time, the frequency dividing circuit 30 is not always necessary. The modification shown in FIG. 28 is obtained by removing the frequency dividing circuit 30 shown in FIG. 5 from this viewpoint. The operation of the modification shown in FIG. 28 is the same as the operation described with reference to FIGS. Therefore, the description of the operation of the modification shown in FIG. 28 is omitted here.

次に、本発明の別の実施例による半導体集積回路装置(DLL回路)を説明する。図29は、この実施例による半導体集積回路装置を示す。なお、図29中、前述した図に示される構成要素と同一のものには同一の参照番号を付けてある。図示する半導体集積回路装置は、第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10を有する。ただし、図5に示す構成とは異なり、階層化構成ではなく、第1のDLL回路3と第2のDLL回路10とが独立に動作し、それぞれの遅延量制御も独立して行う。   Next, a semiconductor integrated circuit device (DLL circuit) according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 29 shows a semiconductor integrated circuit device according to this embodiment. In FIG. 29, the same reference numerals are attached to the same components as those shown in the above-described drawings. The illustrated semiconductor integrated circuit device includes a first DLL circuit 3 and a second DLL circuit 10. However, unlike the configuration shown in FIG. 5, the first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 operate independently, and the delay amount control is also performed independently, instead of the hierarchical configuration.

以下、図29の構成及び動作を詳細に説明する。第2のDLL回路10は第1のDLL回路3の出力側に設けられ、第1のDLL回路3の精度よりも高い精度を有する。クロック入力パッド1及びクロックバッファとして機能する入力回路21を介して外部から入力される入力クロック信号を第1のDLL回路3で遅延させ、その出力を第2のDLL回路10でより高精度に遅延させることで、入力クロック信号に対して所定の位相関係を有する出力(内部)クロック信号を生成する。第2のDLL回路10の出力はクロック配線41を介して、データバスに接続される出力回路51に与えられる。出力回路51は、第2のDLL回路10からの出力クロック信号に同期してデータバス上のデータをバッファリングした後、データ出力パッド6にデータを出力する。また、半導体集積回路装置は、クロックバッファとして機能するダミー入力回路22、ダミー配線42、出力バッファとして機能するダミー出力回路52、及びダミー負荷容量7を有している。これらのダミー入力回路22、ダミー配線42、及びダミー出力回路52はそれぞれ、入力回路21、クロック配線41及び出力回路51と同一の回路構成であり、同一の遅延量を有する。また、ダミー負荷容量7は、データ出力パッド6に結合している負荷容量に等しい。   Hereinafter, the configuration and operation of FIG. 29 will be described in detail. The second DLL circuit 10 is provided on the output side of the first DLL circuit 3 and has higher accuracy than the accuracy of the first DLL circuit 3. An input clock signal input from the outside via the clock input pad 1 and the input circuit 21 functioning as a clock buffer is delayed by the first DLL circuit 3, and the output is delayed with higher accuracy by the second DLL circuit 10. As a result, an output (internal) clock signal having a predetermined phase relationship with respect to the input clock signal is generated. The output of the second DLL circuit 10 is given to the output circuit 51 connected to the data bus via the clock wiring 41. The output circuit 51 buffers the data on the data bus in synchronization with the output clock signal from the second DLL circuit 10 and then outputs the data to the data output pad 6. The semiconductor integrated circuit device also includes a dummy input circuit 22 that functions as a clock buffer, a dummy wiring 42, a dummy output circuit 52 that functions as an output buffer, and a dummy load capacitor 7. These dummy input circuit 22, dummy wiring 42, and dummy output circuit 52 have the same circuit configuration as the input circuit 21, clock wiring 41, and output circuit 51, respectively, and have the same delay amount. The dummy load capacitance 7 is equal to the load capacitance coupled to the data output pad 6.

第1のDLL回路3及び第2のDLL回路10は、それぞれ独立に動作(位相比較及び遅延量制御)する。すなわち、ダミー出力回路52からダミー入力回路22を介して得られるクロック信号を、入力回路21からの入力クロック信号と独立に位相比較し、それぞれ位相差が所定の関係となるように遅延量を制御する。所定の関係にある位相差とは、具体的には、ダミー側のクロック信号が入力クロック信号に対して少なくともk周期遅れている状態である(kは1以上の整数)。この状態ではダミー側のクロック信号と入力信号とは見掛け上位相差は存在しない。すなわち、出力回路51から出力されるデータは、クロック入力パッド1に与えられる外部からの入力クロック信号に同期している。   The first DLL circuit 3 and the second DLL circuit 10 operate independently (phase comparison and delay amount control). That is, the clock signal obtained from the dummy output circuit 52 through the dummy input circuit 22 is phase-independently compared with the input clock signal from the input circuit 21, and the delay amount is controlled so that the respective phase differences have a predetermined relationship. To do. Specifically, the phase difference in a predetermined relationship is a state in which the dummy clock signal is delayed by at least k cycles with respect to the input clock signal (k is an integer of 1 or more). In this state, there is no apparent phase difference between the clock signal on the dummy side and the input signal. That is, data output from the output circuit 51 is synchronized with an external input clock signal applied to the clock input pad 1.

第1のDLL回路3は、分周回路30、ディジタル位相比較器として機能する位相比較回路31、遅延制御回路32、遅延回路33及びダミー遅延回路34を有する。分周回路30は、入力回路21を介した外部クロック信号S1を分周し、外部クロック信号S1よりも低い同一周波数の信号S2、S3を出力する。信号S2はダミー遅延回路34に出力され、信号S3は位相比較回路31の第1の入力に出力される。位相比較回路31の第2の入力には、ダミー遅延回路34の出力信号が、後述する高精度ダミー遅延回路13、ダミー配線42、ダミー出力回路52及びダミー入力回路22を介して与えられる。ここで、ダミー入力回路22が出力する信号をS0とする。位相比較回路31は信号S0とS3の位相比較を行って、遅延制御回路32を制御する。遅延制御回路32は、位相比較回路31の出力信号(位相比較結果)に応じて、遅延回路33及びダミー遅延回路34に同一の遅延量を設定する。遅延回路33の出力信号は、第2のDLL回路10の高精度遅延回路12に与えられる。   The first DLL circuit 3 includes a frequency dividing circuit 30, a phase comparison circuit 31 that functions as a digital phase comparator, a delay control circuit 32, a delay circuit 33, and a dummy delay circuit 34. The frequency dividing circuit 30 divides the external clock signal S1 via the input circuit 21, and outputs signals S2 and S3 having the same frequency lower than the external clock signal S1. The signal S2 is output to the dummy delay circuit 34, and the signal S3 is output to the first input of the phase comparison circuit 31. The output signal of the dummy delay circuit 34 is given to the second input of the phase comparison circuit 31 via a high-precision dummy delay circuit 13, a dummy wiring 42, a dummy output circuit 52, and a dummy input circuit 22 described later. Here, a signal output from the dummy input circuit 22 is S0. The phase comparison circuit 31 compares the phases of the signals S0 and S3 and controls the delay control circuit 32. The delay control circuit 32 sets the same delay amount in the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 in accordance with the output signal (phase comparison result) of the phase comparison circuit 31. The output signal of the delay circuit 33 is given to the high precision delay circuit 12 of the second DLL circuit 10.

第2のDLL回路10は、この高精度遅延回路12、高精度ダミー遅延回路13及び高精度位相比較回路14を有する。高精度遅延回路12は、遅延回路33よりも高精度に遅延量を制御できる。高精度ダミー遅延回路13の遅延量は所定値に固定されている。高精度位相比較回路14は、信号S0とS3の位相比較を行って、高精度遅延回路12の遅延量を制御する。第1のDLL回路3の作用により、出力回路51における出力クロック信号は外部クロック信号にほぼ同期が取られており、高精度位相比較器14の比較結果に応じて高精度遅延回路12の遅延量を制御することで、高精度に位相制御を行うことができる(第1のDLL回路3の精度の間を第2のDLL回路10で埋める)。   The second DLL circuit 10 includes the high-accuracy delay circuit 12, the high-accuracy dummy delay circuit 13, and the high-accuracy phase comparison circuit 14. The high-accuracy delay circuit 12 can control the delay amount with higher accuracy than the delay circuit 33. The delay amount of the high-precision dummy delay circuit 13 is fixed to a predetermined value. The high precision phase comparison circuit 14 compares the phases of the signals S0 and S3 and controls the delay amount of the high precision delay circuit 12. Due to the action of the first DLL circuit 3, the output clock signal in the output circuit 51 is almost synchronized with the external clock signal, and the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 depends on the comparison result of the high-accuracy phase comparator 14. By controlling this, phase control can be performed with high accuracy (the space between the accuracy of the first DLL circuit 3 is filled with the second DLL circuit 10).

なお、図5に示すダミー回路41は図29に示すダミー配線42、ダミー出力回路52及びダミー負荷容量7を含むものである。また、図29に示す出力回路51は、図5に示すクロック配線41を含むものである。次に、第1のDLL回路3の各部を詳細に説明するが、図5に示す第1のDLL回路3の各部と同一部分の構成の詳細については、その説明を省略する。   5 includes the dummy wiring 42, the dummy output circuit 52, and the dummy load capacitor 7 shown in FIG. Further, the output circuit 51 shown in FIG. 29 includes the clock wiring 41 shown in FIG. Next, although each part of the 1st DLL circuit 3 is demonstrated in detail, the description is abbreviate | omitted about the detail of a structure of the part same as each part of the 1st DLL circuit 3 shown in FIG.

図29に示す位相比較回路31の構成を説明する。位相比較回路31は図30に示す位相比較部と、前述した図17に示す増幅回路部とからなる。始めに、図8に示す位相比較部について、図9を参照して説明する。図30において、参照符号φout及びφextは、この位相比較回路で比較する出力信号(S0)と外部クロック信号(S1)を示し、信号φextを基準として信号φoutの位相が判定される。また、φa〜φeは図17に示す増幅回路部に接続される出力信号を示している。   The configuration of the phase comparison circuit 31 shown in FIG. 29 will be described. The phase comparison circuit 31 includes a phase comparison unit shown in FIG. 30 and the above-described amplification circuit unit shown in FIG. First, the phase comparison unit shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. In FIG. 30, reference signs φout and φext indicate an output signal (S0) and an external clock signal (S1) to be compared by the phase comparison circuit, and the phase of the signal φout is determined with reference to the signal φext. Also, φa to φe indicate output signals connected to the amplifier circuit section shown in FIG.

図30に示すように、位相比較回路31の位相比較部は、2個のNANDゲートで構成されたフリップフロップ回路421及び422、その状態をラッチするラッチ回路425及び426、ラッチ回路の活性化信号を生成する回路424、及び外部クロック信号φextの位相許容値を得る単位遅延分の遅延回路423を備えて構成される。   As shown in FIG. 30, the phase comparison unit of the phase comparison circuit 31 includes flip-flop circuits 421 and 422 each composed of two NAND gates, latch circuits 425 and 426 that latch the state, and an activation signal for the latch circuit. And a delay circuit 423 corresponding to a unit delay for obtaining a phase allowable value of the external clock signal φext.

図31(a)は比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相が進んでいる場合、すなわち信号φoutが信号φextより先にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutと信号φextが共にローレベルLの時には、フリップフロップ回路421及び422のノード6a−2、6a−3、6a−4、6a−5は全てハイレベルHになっている。   FIG. 31A shows a case where the phase of the comparison target signal φout is ahead of the phase of the comparison reference signal φext, that is, the case where the signal φout changes from the low level L to the high level H before the signal φext. When both the signal φout and the signal φext are at the low level L, the nodes 6a-2, 6a-3, 6a-4, and 6a-5 of the flip-flop circuits 421 and 422 are all at the high level H.

信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化すると、ノード6a−2及び6a−4は共にハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、信号φextがローレベルLからハイレベルHになり、また1遅延分遅れてノード6a−1がローレベルLからハイレベルHになるが、フリップフロップの両端の電位はすでに確定しているので、何ら変化は生じない。結局、ノード6a−2はローレベルL、ノード6a−3はハイレベルH、ノード6a−4はローレベル、そしてノード6a−5はハイレベルを維持する。   When the signal φout changes from the low level L to the high level H, the nodes 6a-2 and 6a-4 both change from the high level H to the low level L. Thereafter, the signal φext changes from the low level L to the high level H, and the node 6a-1 changes from the low level L to the high level H with a delay of one delay, but the potentials at both ends of the flip-flop are already determined. No change will occur. As a result, the node 6a-2 maintains the low level L, the node 6a-3 maintains the high level H, the node 6a-4 maintains the low level, and the node 6a-5 maintains the high level.

一方、信号φextがローレベルからハイレベルHに変化したのに応じて、回路424の出力信号φaはローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード6a−6には一時的にハイレベルHになるパルスが印加される。このノード6a−6はラッチ回路425及び426のNANDゲートの入力となっているので、このNANDゲートが一時的に活性化されて、フリップフロップ回路421及び422の両端の電位状態をラッチ回路425及び426に取り込むことになる。最終的には、出力信号φbがハイレベルH、出力信号φcがローレベルL、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルLになる。   On the other hand, in response to the change of the signal φext from the low level to the high level H, the output signal φa of the circuit 424 changes from the low level L to the high level H, and temporarily goes to the high level H at the node 6a-6. A pulse is applied. Since the node 6a-6 serves as an input to the NAND gates of the latch circuits 425 and 426, the NAND gate is temporarily activated, and the potential states at both ends of the flip-flop circuits 421 and 422 are changed. 426. Eventually, the output signal φb becomes the high level H, the output signal φc becomes the low level L, the output signal φd becomes the high level H, and the output signal φe becomes the low level L.

次に、図31(b)は比較対象信号φoutと比較基準信号φextの位相がほぼ同じで、信号φoutが信号φextとほぼ同時にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。信号φoutの立ち上がり時点とノード6a−1の立ち上がり時点との時間差内に信号φoutがローレベルLからハイレベルHに変化した時、まず信号φextがローレベルLからハイレベルHになることによってフリップフロップ421のノード6a−3がローレベルLからハイレベルHに変化する。フリップフロップ422では、ノード6a−1がローレベルLのままなので、逆にノード6a−4がハイレベルHからローレベルLに変化する。その後、ノード6a−1がハイレベルHからローレベルLに変化するが、フリップフロップ422の状態は既に決まっているので、何ら変化は生じない。その後、ノード6a−6が一時的にハイレベルHになるので、ラッチ回路にはこの状態が記憶され、結局、出力信号φbがローレベル、出力信号がハイレベルH、出力信号φdがハイレベルH、そして出力信号φeがローレベルになる。   Next, FIG. 31B shows a case where the phase of the comparison target signal φout and the comparison reference signal φext are substantially the same, and the signal φout changes from the low level L to the high level H almost simultaneously with the signal φext. When the signal φout changes from the low level L to the high level H within the time difference between the rising time of the signal φout and the rising time of the node 6a-1, first, the signal φext changes from the low level L to the high level H. The node 6a-3 at 421 changes from the low level L to the high level H. In the flip-flop 422, since the node 6a-1 remains at the low level L, the node 6a-4 changes from the high level H to the low level L. Thereafter, the node 6a-1 changes from the high level H to the low level L. However, since the state of the flip-flop 422 has already been determined, no change occurs. Thereafter, since the node 6a-6 temporarily becomes the high level H, this state is stored in the latch circuit. As a result, the output signal φb is at the low level, the output signal is at the high level H, and the output signal φd is at the high level H. Then, the output signal φe becomes low level.

図31(c)は、比較対象信号φoutが比較基準信号φextよりも位相が遅れており、φoutがφextより後にローレベルLからハイレベルHになる場合を示している。この場合には、φextによって2個のフリップフロップ回路421と422に変化が生じて、6a−3と6a−5がハイレベルHからローレベルLに変化する。そして、最終的には、φbがローレベル、φcがハイレベルH、φdがローレベルL、φeがハイレベルHになる。   FIG. 31C shows a case where the comparison target signal φout is delayed in phase from the comparison reference signal φext, and φout changes from the low level L to the high level H after φext. In this case, changes occur in the two flip-flop circuits 421 and 422 due to φext, and 6a-3 and 6a-5 change from the high level H to the low level L. Finally, φb becomes a low level, φc becomes a high level H, φd becomes a low level L, and φe becomes a high level H.

このように、信号(比較基準信号)φextの立ち上がり時間を基準として、信号(比較対象信号)φoutの立ち上がり時間がそれ以前にハイレベルHになったか、ほぼ同時であったか、あるいは遅れてハイレベルHになったかを検出することが可能になる。これらの検出結果を出力信号φb、φc、φd及びφeの値としてラッチしておき、その値に基づいて遅延制御回路32をカウントアップするか、カウントダウンするかを決めることができる。   Thus, with reference to the rise time of the signal (comparison reference signal) φext, the rise time of the signal (comparison target signal) φout has become the high level H before that, has been almost at the same time, or delayed to the high level H It becomes possible to detect whether or not. These detection results are latched as the values of the output signals φb, φc, φd, and φe, and based on these values, it can be determined whether the delay control circuit 32 is counted up or counted down.

図32は、高精度遅延回路12の一構成例を示す回路図である。高精度遅延回路12は、2つのインバータが直列に接続されたインバータ回路INV1、同じく2つのインバータが直列に接続されたインバータ回路INV2、2つのnチャネルトランジスタQ1、Q2、及び2つのキャパシタC1(例えば50fFの容量)、C2(例えば25fFの容量)を具備して構成される。トランジスタQ1、Q2を介してキャパシタC1、C2を選択的に信号遅延線に接続することで、遅延量を可変できる。すなわち、高精度遅延回路12の遅延量は、インバータ回路INV1、INV2の固定遅延量とキャパシタC1、C2で決まる遅延量との合計である。トランジスタQ1及びQ2のゲートにはそれぞれ、図29に示す高精度位相比較回路14が出力する制御信号N12及びN03が印加される。例えば、25fFの容量は50psの遅延量になり、50fFの容量は100psの遅延量になる。前述した遅延回路33及びダミー遅延回路34の単位遅延量は例えば200psなので、高精度遅延回路12は高精度な遅延制御を可能とする。   FIG. 32 is a circuit diagram showing a configuration example of the high-accuracy delay circuit 12. The high-accuracy delay circuit 12 includes an inverter circuit INV1 in which two inverters are connected in series, an inverter circuit INV2 in which two inverters are connected in series, two n-channel transistors Q1 and Q2, and two capacitors C1 (for example, 50 fF capacity) and C2 (for example, 25 fF capacity). By selectively connecting the capacitors C1 and C2 to the signal delay line via the transistors Q1 and Q2, the delay amount can be varied. That is, the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 is the sum of the fixed delay amount of the inverter circuits INV1 and INV2 and the delay amount determined by the capacitors C1 and C2. Control signals N12 and N03 output from the high precision phase comparison circuit 14 shown in FIG. 29 are applied to the gates of the transistors Q1 and Q2, respectively. For example, a capacity of 25 fF has a delay amount of 50 ps, and a capacity of 50 fF has a delay amount of 100 ps. Since the unit delay amounts of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 described above are, for example, 200 ps, the high-accuracy delay circuit 12 enables high-accuracy delay control.

図33は、高精度ダミー遅延回路の一構成例を示す回路図である。高精度遅延回路13は高精度遅延回路12と同様に、2つのインバータ回路INV3、INV4、2つのnチャネルトランジスタQ3、Q4、及び2つのキャパシタC3(50fF)、C4(25fF)を具備して構成される。ただし、トランジスタQ3、Q4のゲートはグランドレベルに固定されているので、キャパシタC3、C4は信号遅延線から切り離されている。従って、高精度ダミー遅延回路13の遅延量は2つのインバータ回路INV3、INV4で決まる固定値である。キャパシタC3、C4は遅延に機能していないが、高精度ダミー遅延回路13を高精度遅延回路12と同一回路構成とすることで、クロック信号に対する回路条件を同一にしている。   FIG. 33 is a circuit diagram showing a configuration example of a high-precision dummy delay circuit. Like the high-accuracy delay circuit 12, the high-accuracy delay circuit 13 includes two inverter circuits INV3 and INV4, two n-channel transistors Q3 and Q4, and two capacitors C3 (50 fF) and C4 (25 fF). Is done. However, since the gates of the transistors Q3 and Q4 are fixed to the ground level, the capacitors C3 and C4 are disconnected from the signal delay line. Therefore, the delay amount of the high-precision dummy delay circuit 13 is a fixed value determined by the two inverter circuits INV3 and INV4. Although the capacitors C3 and C4 do not function for delay, the circuit conditions for the clock signal are made the same by making the high-precision dummy delay circuit 13 the same circuit configuration as the high-precision delay circuit 12.

図34は、高精度位相比較回路14の一構成例を示す回路図である。高精度位相比較回路14は、分周回路30が出力する外部クロック信号S3を基準信号とし、ダミー入力回路22が出力する信号S0に複数の異なる遅延量を与え、これにより得られた複数の信号を上記信号S3と位相比較することで、高精度遅延回路12の遅延量を決定する。   FIG. 34 is a circuit diagram showing a configuration example of the high-accuracy phase comparison circuit 14. The high-accuracy phase comparison circuit 14 uses the external clock signal S3 output from the frequency dividing circuit 30 as a reference signal, gives a plurality of different delay amounts to the signal S0 output from the dummy input circuit 22, and obtains a plurality of signals obtained thereby. Is compared with the signal S3 to determine the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12.

図34に示すように、ダミー入力回路22が出力する信号S0に対し、3つの異なる遅延量を持った遅延回路102、103及び104が設けられている。各遅延回路102、103及び104の回路構成は、図32を参照して説明した高精度遅延回路12の回路構成と同一である。ただし、異なる遅延量を設定するために、各遅延回路102、103及び104の2つのトランジスタのオン/オフの制御が異なる。遅延回路102は25fFのキャパシタが信号遅延線に接続され、遅延回路103は50fFのキャパシタが信号遅延線に接続され、遅延回路104は25fFと50fFの両方のキャパシタが信号遅延線に接続されている。このような遅延回路102〜104と同一の回路条件とするために、基準信号S3に対しても同一回路構成の遅延回路101が設けられている。ただし、2つのキャパシタはいずれも信号遅延線から切り離されている。   As shown in FIG. 34, delay circuits 102, 103, and 104 having three different delay amounts are provided for the signal S0 output from the dummy input circuit 22. The circuit configuration of each of the delay circuits 102, 103, and 104 is the same as the circuit configuration of the high-accuracy delay circuit 12 described with reference to FIG. However, in order to set different delay amounts, the on / off control of the two transistors of the delay circuits 102, 103 and 104 is different. The delay circuit 102 has a 25 fF capacitor connected to the signal delay line, the delay circuit 103 has a 50 fF capacitor connected to the signal delay line, and the delay circuit 104 has both 25 fF and 50 fF capacitors connected to the signal delay line. . In order to set the same circuit conditions as those of the delay circuits 102 to 104, the delay circuit 101 having the same circuit configuration is provided for the reference signal S3. However, the two capacitors are both disconnected from the signal delay line.

また、高精度位相比較回路14は、2個のNANDゲートで構成されたフリップフロップ回路105、106、107、その状態をラッチするラッチ回路109、110、111、これらのラッチ回路の活性化信号を生成する回路108、ラッチ回路109、110、111の出力から高精度遅延回路12のトランジスタQ2に対する制御信号を3つのNANDゲートを用いて生成する論理回路112とを備えて構成される。   The high-precision phase comparison circuit 14 also includes flip-flop circuits 105, 106, and 107 configured by two NAND gates, latch circuits 109, 110, and 111 that latch the state thereof, and activation signals of these latch circuits. And a logic circuit 112 that generates a control signal for the transistor Q2 of the high-accuracy delay circuit 12 from the outputs of the circuit 108 and the latch circuits 109, 110, and 111 using three NAND gates.

図35は、図34に示す高精度位相比較回路14の動作を示すタイミング図である。このタイミング図は、遅延回路33及びダミー遅延回路34の単位遅延回路の単位遅延量は200psで、信号遅延線の容量が25fF増えると50psの遅延が生じるものとした場合の回路動作である。図35(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ信号S0がS3よりも40ps、90ps、140ps、190ps速い場合の動作を示している。また、図35中、参照記号A〜D及びa−1〜a−7、N01〜N03、N11〜N12、N21〜N22はそれぞれ図34に示す回路部分の信号を示している。   FIG. 35 is a timing chart showing the operation of the high-accuracy phase comparison circuit 14 shown in FIG. This timing diagram is a circuit operation when the unit delay amount of the unit delay circuit of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 is 200 ps, and a delay of 50 ps occurs when the capacity of the signal delay line increases by 25 fF. FIGS. 35 (a), (b), (c), and (d) show operations when the signal S0 is 40 ps, 90 ps, 140 ps, and 190 ps faster than S3, respectively. In FIG. 35, reference symbols A to D and a-1 to a-7, N01 to N03, N11 to N12, and N21 to N22 indicate signals of the circuit portion shown in FIG.

図35(a)は、信号S0がS3よりも40ps速い場合である。この場合には、図32のキャパシタQ1、Q2の両方を切り離して、高精度遅延回路12の遅延量を最小値にする必要がある。各回路部分の信号は図35(a)に示すように変化し、制御信号N12、N03ともローレベルLに設定される。図35(b)は、信号S0がS3よりも90ps速い場合である。この場合には、図32のキャパシタQ2のみを接続して、信号遅延量を50ps増やす必要がある。各回路部分の信号は図35(b)に示すように変化し、制御信号N12はローレベルL、制御信号N03はハイレベルHになる。   FIG. 35A shows a case where the signal S0 is 40 ps faster than S3. In this case, it is necessary to disconnect both of the capacitors Q1 and Q2 in FIG. 32 and minimize the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12. The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 35A, and the control signals N12 and N03 are both set to the low level L. FIG. 35B shows a case where the signal S0 is 90 ps faster than S3. In this case, it is necessary to increase the signal delay amount by 50 ps by connecting only the capacitor Q2 of FIG. The signal of each circuit part changes as shown in FIG. 35B, the control signal N12 becomes the low level L, and the control signal N03 becomes the high level H.

図35(c)は、信号S0がS3よりも140ps速い場合である。この場合には、図32のキャパシタQ1のみを接続して、信号遅延量を10ps増やす必要がある。各回路部分の信号は図35(c)に示すように変化し、制御信号N12はハイレベルH、制御信号N03はローレベルLになる。図35(d)は、信号S0がS3よりも190ps速い場合である。この場合には、図32のキャパシタQ1及びQ2の両方を接続して、信号遅延量を150ps増やす必要がある。各回路部分の信号は図35(d)に示すように変化し、制御信号N12、N03ともはハイレベルHになる。   FIG. 35C shows the case where the signal S0 is 140 ps faster than S3. In this case, it is necessary to increase the signal delay amount by 10 ps by connecting only the capacitor Q1 of FIG. The signal of each circuit part changes as shown in FIG. 35 (c), the control signal N12 becomes the high level H, and the control signal N03 becomes the low level L. FIG. 35D shows the case where the signal S0 is 190 ps faster than S3. In this case, it is necessary to connect both the capacitors Q1 and Q2 of FIG. 32 and increase the signal delay amount by 150 ps. The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 35 (d), and the control signals N12 and N03 are both at the high level H.

このように、第1のDLL回路3で200psの精度で遅延量を制御し、第2のDLL回路10で50psの精度で更に遅延量を制御することで、高精度な遅延制御を行うことができ、外部クロック信号CLKに高精度に同期した内部クロック信号を生成することができる。次に、第2のDLL回路10の別の構成例について説明する。   As described above, the first DLL circuit 3 controls the delay amount with an accuracy of 200 ps, and the second DLL circuit 10 further controls the delay amount with an accuracy of 50 ps, thereby performing highly accurate delay control. In addition, an internal clock signal synchronized with the external clock signal CLK with high accuracy can be generated. Next, another configuration example of the second DLL circuit 10 will be described.

図36は、高精度遅延回路12の別の構成例を示す回路図である。図36に示す高精度遅延回路12は、図12(c)に示す遅延回路に対し、網掛け部分の論理回路を付加して、単位遅延回路400の単位遅延量200psを下回る遅延量を制御可能とするものである。NANDゲート401、402及びインバータ403からなる各単位遅延回路400に対し、異なる遅延量の単位遅延回路400’を接続する。単位遅延回路400’はNANDゲート402’とインバータ403’とからなる。単位遅延回路400と400’との遅延量の差は、NANDゲート402’とインバータ403’の遅延とNANDゲート402とインバータ403の遅延の差であり、これが高精度遅延回路12の精度となる。例えば、制御信号N03’を受けるNANDゲートのみが開いた状態では、入力信号inは2つの単位遅延回路400’と2つの単位遅延回路400を通り出力信号outが得られる。また、制御信号N04’を受けるNANDゲートのみが開いた状態では、入力信号inは3つの単位遅延回路400’と1つの単位遅延回路400を通る。上記2つの場合における出力信号の遅延量の差は、単位遅延回路400と400’の遅延量の差となる。例えば、単位遅延回路400が200psの遅延量を有し、単位遅延回路400’が250psの遅延量を有する場合は、その差50psが高精度単位遅延回路12の精度となる。よって、NANDゲート401を制御することで、50ps、100ps、150psの遅延量を設定できる。なお、どのようなルートを通っても必ず1つのNANDゲート401を通るので、この回路の遅延量は必ず含まれる。換言すれば、遅延量の差に影響しない。また、図36の制御信号N01’〜N04’は、図38を参照して後述する高精度位相比較回路14から出力されるものである。   FIG. 36 is a circuit diagram showing another configuration example of the high-accuracy delay circuit 12. The high-accuracy delay circuit 12 shown in FIG. 36 can control the delay amount below the unit delay amount 200 ps of the unit delay circuit 400 by adding a shaded logic circuit to the delay circuit shown in FIG. It is what. A unit delay circuit 400 ′ having a different delay amount is connected to each unit delay circuit 400 including NAND gates 401 and 402 and an inverter 403. The unit delay circuit 400 'includes a NAND gate 402' and an inverter 403 '. The difference in delay amount between the unit delay circuits 400 and 400 ′ is the difference between the delay between the NAND gate 402 ′ and the inverter 403 ′ and the delay between the NAND gate 402 and the inverter 403, and this is the accuracy of the high-precision delay circuit 12. For example, when only the NAND gate receiving the control signal N03 'is open, the input signal in passes through the two unit delay circuits 400' and the two unit delay circuits 400, and an output signal out is obtained. When only the NAND gate receiving the control signal N04 'is open, the input signal in passes through the three unit delay circuits 400' and one unit delay circuit 400. The difference between the delay amounts of the output signals in the above two cases is the difference between the delay amounts of the unit delay circuits 400 and 400 '. For example, when the unit delay circuit 400 has a delay amount of 200 ps and the unit delay circuit 400 ′ has a delay amount of 250 ps, the difference 50 ps becomes the accuracy of the high-precision unit delay circuit 12. Therefore, by controlling the NAND gate 401, delay amounts of 50 ps, 100 ps, and 150 ps can be set. Since any route is always passed through one NAND gate 401, the delay amount of this circuit is always included. In other words, the delay amount difference is not affected. Also, the control signals N01 'to N04' in FIG. 36 are output from the high-accuracy phase comparison circuit 14 to be described later with reference to FIG.

図37は、高精度ダミー遅延回路13の別の構成例を示す図である。高精度ダミー遅延回路13は、図36に示す高精度遅延回路12と同一構成である。ただし、初段のNANDゲート401のみハイレベルHに設定され、残りの対応するNANDゲートはローレベルLに設定されているので、入力信号inは全て単位遅延回路400を通り出力される。   FIG. 37 is a diagram showing another configuration example of the high-precision dummy delay circuit 13. High-precision dummy delay circuit 13 has the same configuration as high-precision delay circuit 12 shown in FIG. However, since only the first-stage NAND gate 401 is set to the high level H and the remaining corresponding NAND gates are set to the low level L, all the input signals in are output through the unit delay circuit 400.

図38は、図36及び図37に示す構成を用いた場合の高精度位相比較回路14の構成例を示す回路図である。なお、前述した図34に示す構成要素と同一のものには同一の参照番号を付けてある。ダミー入力回路22からの信号S0に対し、異なる遅延量を有する3つの遅延回路122、123、124が設けられている。各遅延回路122、123、124の回路構成は、図36に示す構成と同一である。ただし、異なる遅延量を設定するために、NANDゲートのレベル設定がそれぞれ異なる。例えば、遅延回路122のNANDゲートのレベル設定は左から順にL、H、L、Lとなっている。また、回路条件を同じにするために、信号S3に対して遅延回路122〜124と同一回路構成の遅延回路121が設けられている。また、図34に示す論理回路112に代えて、NANDゲートとインバータからなる論理回路125が設けられている。この論理回路125から、制御信号N01’〜N04’が出力される。   FIG. 38 is a circuit diagram showing a configuration example of the high-accuracy phase comparison circuit 14 when the configuration shown in FIGS. 36 and 37 is used. The same components as those shown in FIG. 34 are given the same reference numerals. Three delay circuits 122, 123, and 124 having different delay amounts with respect to the signal S0 from the dummy input circuit 22 are provided. The circuit configurations of the delay circuits 122, 123, and 124 are the same as those shown in FIG. However, in order to set different delay amounts, the level settings of the NAND gates are different. For example, the level setting of the NAND gate of the delay circuit 122 is L, H, L, and L in order from the left. In order to make the circuit conditions the same, a delay circuit 121 having the same circuit configuration as the delay circuits 122 to 124 is provided for the signal S3. Further, in place of the logic circuit 112 shown in FIG. 34, a logic circuit 125 including a NAND gate and an inverter is provided. The logic circuit 125 outputs control signals N01 'to N04'.

図39は、図38に示す高精度位相比較回路14の動作を示すタイミング図である。このタイミング図は、遅延回路33及びダミー遅延回路34の単位遅延回路の単位遅延量は200psで、遅延回路122〜124の切り替えを右に1つずつずらして単位遅延回路400’の数が1つずつ増える毎に50psの遅延量が増える構成とした場合の回路動作である。図39(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ信号S0がS3よりも40ps、90ps、140ps、190ps速い場合の動作を示している。また、図39中、参照記号A’〜D’及びb−1〜b−7、N01’〜N04’はそれぞれ図38に示す回路部分の信号を示している。   FIG. 39 is a timing chart showing the operation of the high-accuracy phase comparison circuit 14 shown in FIG. In this timing diagram, the unit delay amount of the unit delay circuit of the delay circuit 33 and the dummy delay circuit 34 is 200 ps, and the number of unit delay circuits 400 ′ is one by shifting the delay circuits 122 to 124 one by one to the right. This is a circuit operation in the case where the delay amount of 50 ps increases with each increase. 39 (a), (b), (c), and (d) show operations when the signal S0 is 40 ps, 90 ps, 140 ps, and 190 ps faster than S3, respectively. Also, in FIG. 39, reference symbols A 'to D', b-1 to b-7, and N01 'to N04' indicate signals of the circuit portion shown in FIG.

図39(a)は、信号S0がS3よりも40ps速い場合である。この場合には、図36の高精度遅延回路12の遅延量を図38に示す遅延回路121と等しく設定する(最小値)必要がある。各回路部分の信号は図39(a)に示すように変化し、制御信号N01’のみがハイレベルHに設定される。図39(b)は、信号S0がS3よりも90ps速い場合である。この場合には、図36の高精度遅延回路12の遅延量を図38に示す遅延回路122と等しく設定する必要がある。各回路部分の信号は図39(b)に示すように変化し、制御信号N02’のみがハイレベルHに設定される。   FIG. 39A shows a case where the signal S0 is 40 ps faster than S3. In this case, it is necessary to set the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 in FIG. 36 to be equal to the delay circuit 121 shown in FIG. 38 (minimum value). The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 39A, and only the control signal N01 'is set to the high level H. FIG. 39B shows a case where the signal S0 is 90 ps faster than S3. In this case, it is necessary to set the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 of FIG. 36 equal to that of the delay circuit 122 shown in FIG. The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 39B, and only the control signal N02 'is set to the high level H.

図39(c)は、信号S0がS3よりも140ps速い場合である。この場合には、図36の高精度遅延回路12の遅延量を図38に示す遅延回路123と等しく設定する必要がある。各回路部分の信号は図39(c)に示すように変化し、制御信号N03’のみがハイレベルHに設定される。図39(d)は、信号S0がS3よりも190ps速い場合である。この場合には、図36の高精度遅延回路12の遅延量を図38に示す遅延回路124と等しく設定する必要がある。各回路部分の信号は図39(d)に示すように変化し、制御信号N04’のみがハイレベルHに設定される。   FIG. 39 (c) shows a case where the signal S0 is 140 ps faster than S3. In this case, it is necessary to set the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 of FIG. 36 equal to the delay circuit 123 shown in FIG. The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 39C, and only the control signal N03 'is set to the high level H. FIG. 39D shows a case where the signal S0 is 190 ps faster than S3. In this case, it is necessary to set the delay amount of the high-accuracy delay circuit 12 of FIG. 36 equal to that of the delay circuit 124 shown in FIG. The signal of each circuit portion changes as shown in FIG. 39 (d), and only the control signal N04 'is set to the high level H.

このように、第1のDLL回路3で200psの精度で遅延量を制御し、第2のDLL回路10で50psの精度で更に遅延量を制御することで、高精度な遅延制御を行うことができ、外部クロック信号CLKに高精度に同期した内部クロック信号を生成することができる。なお、高精度遅延回路12及び高精度ダミー遅延回路13の回路構成は上述したものに限られず、複数の抵抗を直列に接続し、信号が通る抵抗の数を可変することで異なる遅延量を設定する構成や、抵抗とキャパシタとを組み合わせた構成等、種々の構成で実現できる。   As described above, the first DLL circuit 3 controls the delay amount with an accuracy of 200 ps, and the second DLL circuit 10 further controls the delay amount with an accuracy of 50 ps, thereby performing highly accurate delay control. In addition, an internal clock signal synchronized with the external clock signal CLK with high accuracy can be generated. The circuit configurations of the high-accuracy delay circuit 12 and the high-accuracy dummy delay circuit 13 are not limited to those described above, and different delay amounts can be set by connecting a plurality of resistors in series and varying the number of resistors through which signals pass. It can be realized with various configurations such as a configuration to combine, a configuration in which a resistor and a capacitor are combined.

図40は、本発明に係る半導体集積回路装置(DLL)が適用される一例としてのシンクロナスDRAM(SDRAM)の構成を示す図であり、図41は図40のSDRAMの動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明が適用される半導体集積回路装置の一例としてのSDRAMは、例えばパイプライン方式が採用され、16M・2バンク・8ビット幅のものとして構成されている。   40 is a diagram showing a configuration of a synchronous DRAM (SDRAM) as an example to which a semiconductor integrated circuit device (DLL) according to the present invention is applied, and FIG. 41 is a diagram for explaining the operation of the SDRAM of FIG. It is a timing chart. An SDRAM as an example of a semiconductor integrated circuit device to which the present invention is applied adopts, for example, a pipeline system, and is configured to have a 16M.2 bank.8 bit width.

図40に示されるように、SDRAMは汎用DRAMのDRAMコア108a、108bの他に、クロックバッファ101、コマンドデコーダ102、アドレスバッファ/レジスタ&バンクアドレスセレクト(アドレスバッファ)103、I/Oデータバッファ/レジスタ104、制御信号ラッチ105a、105b、モードレジスタ106、コラムアドレスカウンタ107a、107bを備えている。ここで、/CS、/RAS、/CAS、/WE端子は、従来の動作とは異なり、その組み合わせで各種コマンドを入力することによって動作モードが決定されるようになっている。各種コマンドは、コマンドデコーダで解読されて、動作モードに応じて各回路を制御することになる。また、/CS、/RAS、/CAS、/WE信号は、制御信号ラッチ105aと105bにも入力されて次のコマンドが入力されるまで、その状態がラッチされる。   As shown in FIG. 40, the SDRAM is not only a DRAM core 108a, 108b of a general-purpose DRAM, but also a clock buffer 101, a command decoder 102, an address buffer / register & bank address select (address buffer) 103, an I / O data buffer / A register 104, control signal latches 105a and 105b, a mode register 106, and column address counters 107a and 107b are provided. Here, the / CS, / RAS, / CAS, and / WE terminals are different from the conventional operation, and the operation mode is determined by inputting various commands in combination. Various commands are decoded by the command decoder, and each circuit is controlled according to the operation mode. The / CS, / RAS, / CAS, and / WE signals are also input to the control signal latches 105a and 105b, and their states are latched until the next command is input.

アドレス信号は、アドレスバッファ103で増幅されて各バンクのロードアドレスとして使用される他、コラムアドレスカウンタ107a及び107bの初期値として使用される。クロックバッファ101は、内部クロック生成回路121及び出力タイミング制御回路122を備えている。内部クロック生成回路121は、外部クロック信号CLKから通常の内部クロック信号を生成するものであり、また、出力タイミング制御回路122は、前述したようなDLL回路を適用して正確な遅延制御(位相制御)を行ったクロック信号を発生させるためのものである。   The address signal is amplified by the address buffer 103 and used as a load address for each bank, and is also used as an initial value for the column address counters 107a and 107b. The clock buffer 101 includes an internal clock generation circuit 121 and an output timing control circuit 122. The internal clock generation circuit 121 generates a normal internal clock signal from the external clock signal CLK, and the output timing control circuit 122 applies accurate delay control (phase control) by applying the DLL circuit as described above. For generating the clock signal.

I/Oデータバッファ/レジスタ104は、データ入力バッファ13及びデータ出力バッファ(出力回路)51を備え、DRAMコア108a及び108bから読み出された信号は、データ出力バッファ51により所定のレベルに増幅され、出力タイミング制御回路122からのクロック信号に従ったタイミングでデータはパッドDQ0〜DQ7を介して出力される。また、入力データに関しても、パッドDQ0〜DQ7から入力されたデータは、データ入力バッファ13を介して取り込まれる。ここで、クロック配線41は、出力タイミング制御回路122から各データ出力バッファ51までの配線に対応している。   The I / O data buffer / register 104 includes a data input buffer 13 and a data output buffer (output circuit) 51, and signals read from the DRAM cores 108 a and 108 b are amplified to a predetermined level by the data output buffer 51. The data is output via the pads DQ0 to DQ7 at the timing according to the clock signal from the output timing control circuit 122. As for the input data, the data input from the pads DQ0 to DQ7 is taken in via the data input buffer 13. Here, the clock wiring 41 corresponds to the wiring from the output timing control circuit 122 to each data output buffer 51.

上記SDRAMの読み取り動作を図41を参照して説明する。まず、外部クロック信号CLKは、このSDRAMが使用されるシステムから供給される信号であり、このCLKの立ち上がりに同期して、各種コマンド、アドレス信号、入力データを取り込み、又は出力データを出力するように動作する。   The read operation of the SDRAM will be described with reference to FIG. First, the external clock signal CLK is a signal supplied from a system in which the SDRAM is used. In synchronization with the rising edge of the CLK, various commands, address signals, input data are fetched, or output data is output. To work.

SRAMからデータを読み出す場合、コマンド信号(/CS、/RAS、/CAS、/WE信号)の組み合わせからアクティブ(ACT)コマンドをコマンド端子に入力し、アドレス端子にはローアドレス信号を入力する。このコマンド、ローアドレスが入力されるとSDRAMは活性状態になり、ローアドレスに応じたワード線を選択して、ワード線上のセル情報をビット線に出力し、センスアンプで増幅する。   When reading data from the SRAM, an active (ACT) command is input to the command terminal from a combination of command signals (/ CS, / RAS, / CAS, / WE signal), and a row address signal is input to the address terminal. When this command and row address are input, the SDRAM is activated, selects a word line corresponding to the row address, outputs cell information on the word line to the bit line, and amplifies it by a sense amplifier.

更に、ローアドレスに関係した部分の動作時間(tRCD)後に、リードコマンド(Read)とコラムアドレスを入力する。コラムアドレスに従って、選択されたセンスアンプデータをデータバス線に出力し、データバスアンプで増幅し、出力バッファで更に増幅して出力端子(DQ)にデータが出力される。これら一連の動作は汎用DRAMと全く同じ動作であるが、SDRAMの場合、コラムアドレスに関係する回路がパイプライン動作するようになっており、リードデータは毎サイクル専属して出力されることになる。これにより、データ転送速度は外部クロック信号CLKの周期になる。   Further, a read command (Read) and a column address are input after the operation time (tRCD) of the portion related to the row address. According to the column address, the selected sense amplifier data is output to the data bus line, amplified by the data bus amplifier, further amplified by the output buffer, and output to the output terminal (DQ). These series of operations are exactly the same as those of a general-purpose DRAM. In the case of an SDRAM, a circuit related to a column address operates as a pipeline, and read data is output exclusively for each cycle. . As a result, the data transfer rate becomes the cycle of the external clock signal CLK.

SDRAMでのアクセス時間には3種類あり、いずれも外部クロック信号CLKの立ち上がり時点を基準にして定義される。図41において、tRACはローアドレスアクセス時間、tCACはコラムアドレスアクセス時間、tACはクロックアクセス時間を示している。図42は、図40のSDRAMの要部構成を概略的に示すブロック図であり、SDRAMにおけるパイプライン動作を説明するためのもので、一例としてパイプが3段設けられている場合を示している。   There are three types of access time in the SDRAM, all of which are defined with reference to the rising point of the external clock signal CLK. In FIG. 41, tRAC indicates a row address access time, tCAC indicates a column address access time, and tAC indicates a clock access time. FIG. 42 is a block diagram schematically showing a main configuration of the SDRAM of FIG. 40, for explaining the pipeline operation in the SDRAM, and shows a case where three stages of pipes are provided as an example. .

SDRAMでのコラムアドレスに関係する処理回路は、処理の流れに沿って複数段に分割されており、分割された各段の回路をパイプと呼んでいる。クロックバッファ101は図40を参照して説明したように、内部クロック生成回路121及び出力タイミング制御回路122を備え、内部クロック生成回路121の出力(通常の内部クロック新尾久)がパイプ−1及びパイプ−2に供給され、出力タイミング制御回路122の出力(位相制御された内部クロック信号)がパイプ−3の出力回路51(データ出力バッファ)に供給されるようになっている。   The processing circuit related to the column address in the SDRAM is divided into a plurality of stages along the flow of processing, and the divided circuit of each stage is called a pipe. As described with reference to FIG. 40, the clock buffer 101 includes the internal clock generation circuit 121 and the output timing control circuit 122, and the output of the internal clock generation circuit 121 (ordinary internal clock Hisao Niio) is pipe-1 and pipe. -2, and the output of the output timing control circuit 122 (phase-controlled internal clock signal) is supplied to the output circuit 51 (data output buffer) of the pipe-3.

各パイプは供給された内部クロック信号に従って制御され、各パイプの間には、パイプ間の信号の伝達タイミングを制御するスイッチが設けられており、これらのスイッチもクロックバッファ101(内部クロック発生回路121)で生成された内部クロック信号により制御される。図42に示す例では、パイプ−1において、コラムアドレスバッファ116でアドレス信号を増幅してコラムデコーダ118にアドレス信号を送り、コラムデコーダ118で選択されたアドレス番地に相当するセンスアンプ回路117の情報をデータバスに出力し、データバスの情報をデータバスアンプ119で増幅するまで行われる。また、パイプ−2にはデータバス制御回路120のみが設けられ、パイプ−3はI/Oバッファ104(出力回路51)で構成されている。なお、I/Oバッファ104におけるデータ入力バッファ13は図42では省略されている。   Each pipe is controlled according to the supplied internal clock signal, and a switch for controlling the transmission timing of the signal between the pipes is provided between the pipes. These switches are also connected to the clock buffer 101 (internal clock generation circuit 121). ) Is controlled by the internal clock signal generated in (1). In the example shown in FIG. 42, in the pipe-1, the address signal is amplified by the column address buffer 116, the address signal is sent to the column decoder 118, and the information of the sense amplifier circuit 117 corresponding to the address address selected by the column decoder 118 is obtained. Until the data bus amplifier 119 amplifies the information on the data bus. Further, only the data bus control circuit 120 is provided in the pipe-2, and the pipe-3 is configured by the I / O buffer 104 (output circuit 51). The data input buffer 13 in the I / O buffer 104 is omitted in FIG.

そして、各パイプ内の回路も、クロックサイクル時間内で完全に動作完了するならば、パイプとパイプとの間にあるスイッチをクロック信号に同期して開閉することで、リレー式にデータを送り出す。これにより、各パイプでの処理が並列に行われることになり、出力端子にはクロック信号に同期して連続的にデータが出力されることになる。   If the circuits in each pipe also complete the operation within the clock cycle time, data is relayed out by opening and closing a switch between the pipes in synchronization with the clock signal. As a result, processing in each pipe is performed in parallel, and data is continuously output to the output terminal in synchronization with the clock signal.

図43は、本発明に係る半導体集積回路装置における出力回路(データ出力バッファ51)の一構成例を説明するための図である。図42及び図43に示されるように、図43におけるData1及びData2は、セルアレイ115から読み出され、センスアンプ117とデータバスアンプ119とデータバス制御回路120を介して出力された記憶データに対応する信号であり、Data1及びData2は、出力データがハイレベルHの場合には共にローレベルLであり、出力データがローレベルLの場合には共にハイレベルHである。なお、出力データがハイレベルHでもローレベルLでもないハイインピーダンス状態(ハイゼット状態)をとることも可能であり、その場合にはデータバス制御回路120において、Data1がハイレベルHに、Data2がローレベルになるように変換される。信号φofは、出力タイミング制御回路122(図29中の高精度遅延回路12)の出力信号(クロック信号)に対応するもので、出力回路のイネーブル信号として機能するものである。   FIG. 43 is a diagram for explaining a configuration example of the output circuit (data output buffer 51) in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. As shown in FIGS. 42 and 43, Data1 and Data2 in FIG. 43 correspond to the storage data read from the cell array 115 and output through the sense amplifier 117, the data bus amplifier 119, and the data bus control circuit 120. Data1 and Data2 are both at the low level L when the output data is at the high level H, and are at the high level H when the output data is at the low level L. It is also possible to take a high impedance state (hijet state) in which the output data is neither high level H nor low level L. In this case, in the data bus control circuit 120, Data1 is high level H and Data2 is low. Converted to level. The signal φof corresponds to the output signal (clock signal) of the output timing control circuit 122 (high-precision delay circuit 12 in FIG. 29) and functions as an enable signal for the output circuit.

クロック信号φofがハイレベルHになると、Data1とData2の情報がデータ出力パッド6(DQ0〜DQ7)に現われる。例えば、データ出力パッド6にハイレベルHを出力する場合を想定すると、クロック信号φofがローレベルLからハイレベルHに変化し、ノード8a−1がローレベルLに、ノード8a−2がハイレベルになって、トランスファゲートがオンしてData1及びData2がノード8a−3及び8a−6に伝達される。その結果、ノード8a−5がローレベルLに、ノード8a−8がハイレベルになると、出力用のPチャネルトランジスタ81はオンとなり、またNチャネルトランジスタ82はオフとなって、データ出力パッド6にはハイレベルHの出力が現われることになる。また、クロック信号φofがローレベルLになると、トランスファゲートはオフして、それまでの出力状態が保持される。   When the clock signal φof becomes high level H, information of Data1 and Data2 appears on the data output pads 6 (DQ0 to DQ7). For example, assuming that the high level H is output to the data output pad 6, the clock signal φof changes from the low level L to the high level H, the node 8a-1 changes to the low level L, and the node 8a-2 changes to the high level. Then, the transfer gate is turned on, and Data1 and Data2 are transmitted to the nodes 8a-3 and 8a-6. As a result, when the node 8a-5 is at the low level L and the node 8a-8 is at the high level, the output P-channel transistor 81 is turned on, and the N-channel transistor 82 is turned off. A high level H output appears. When the clock signal φof becomes low level L, the transfer gate is turned off and the output state up to that time is maintained.

図44は、図29に示すダミー出力回路52の一構成例を示す図である。ダミー出力回路52は図43の出力回路51と遅延時間がほぼ等しくなるように、出力回路51と同様な回路構成を有している。出力回路51と異なる点は、出力回路51のラッチ部51−3、51−4がインバータとNANDゲートからなるラッチ回路52−3、52−4に置き代わっており、このNANDゲートの一方の入力に、図29に示す高精度遅延回路12からダミー配線42を介して供給される内部クロック信号が与えられる。ラッチ回路52−3、52−4は受け取った内部クロック信号の反転信号を出力し、このダミー出力回路52の出力ノード8a−9からは、内部クロック信号に応答して、HレベルとLレベルの信号が交互に出力される。さらに、このダミー出力回路52の出力ノード8a−9にはダミー負荷容量7が接続されている。このダミー負荷容量7の容量値は、出力回路51の出力端子6に接続される外部負荷の平均値と等しい値に設定されている。本発明は上記実施例に限定されることはなく、種々の変形例が可能である。例えば、遅延回路を構成する遅延素子として機能する論理素子はNANDゲートやインバータに限定されず、NORやEOR等の論理素子を用いて構成することができる。   FIG. 44 is a diagram showing a configuration example of the dummy output circuit 52 shown in FIG. The dummy output circuit 52 has a circuit configuration similar to that of the output circuit 51 so that the delay time is substantially equal to that of the output circuit 51 of FIG. The difference from the output circuit 51 is that the latch units 51-3 and 51-4 of the output circuit 51 are replaced with latch circuits 52-3 and 52-4 each composed of an inverter and a NAND gate. In addition, an internal clock signal supplied from the high-accuracy delay circuit 12 shown in FIG. The latch circuits 52-3 and 52-4 output an inverted signal of the received internal clock signal. From the output node 8a-9 of the dummy output circuit 52, in response to the internal clock signal, the H level and the L level are output. Signals are output alternately. Further, a dummy load capacitor 7 is connected to the output node 8a-9 of the dummy output circuit 52. The capacitance value of the dummy load capacitor 7 is set to a value equal to the average value of the external loads connected to the output terminal 6 of the output circuit 51. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, a logic element that functions as a delay element included in the delay circuit is not limited to a NAND gate or an inverter, and can be configured using a logic element such as NOR or EOR.

以上の説明では、本発明の半導体集積回路装置をSDRAMとして説明したが、本発明はSDRAMに限らず、外部から入力される信号に同期して出力信号が出力される半導体集積回路装置であれば、どのようなものにも適用可能である。   In the above description, the semiconductor integrated circuit device of the present invention has been described as an SDRAM. However, the present invention is not limited to an SDRAM, and any semiconductor integrated circuit device that outputs an output signal in synchronization with an externally input signal. It can be applied to anything.

本発明の可変遅延回路の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the variable delay circuit of this invention. 本発明による位相比較回路の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the phase comparison circuit by this invention. 図1に示す可変値片回路の一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of the variable value piece circuit shown in FIG. 本発明の位比較回路の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the position comparison circuit of this invention. 本発明の一実施例による半導体集積回路装置のブロック図である。1 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. 図5の半導体集積回路装置の動作概要を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an outline of operation of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 5. 図5の半導体集積回路装置の桁上がり動作を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a carry operation of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 5. 図5の半導体集積回路装置の桁下がり動作を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a carry-down operation of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 5. 図5の半導体集積回路装置における分周回路の例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a frequency dividing circuit in the semiconductor integrated circuit device of FIG. 5. 図9の分周回路の各ノードの信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each node of the frequency divider circuit of FIG. 図9の分周回路を使用した半導体集積回路装置の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor integrated circuit device using the frequency divider circuit of FIG. 9. 本発明の半導体集積回路装置における遅延回路の一構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the delay circuit in the semiconductor integrated circuit device of this invention. 本発明の半導体集積回路装置における遅延制御回路32の一構成例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of a delay control circuit 32 in the semiconductor integrated circuit device of the present invention. 図13の遅延制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 14 is a timing chart for explaining the operation of the delay control circuit of FIG. 13. 本発明の半導体集積回路装置における位相比較回路31の位相比較部の一構成例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of a phase comparison unit of a phase comparison circuit 31 in the semiconductor integrated circuit device of the present invention. 図15の位相比較部の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 16 is a timing diagram for explaining the operation of the phase comparison unit of FIG. 15. 本発明の半導体集積回路装置における位相比較回路31の増幅回路部の一構成例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration example of an amplifier circuit section of a phase comparison circuit 31 in the semiconductor integrated circuit device of the present invention. 図17の増幅回路部におけるJKフリップフロップの動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 18 is a timing diagram for explaining the operation of a JK flip-flop in the amplifier circuit section of FIG. 17. 図17の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウントアップ時)である。FIG. 18 is a timing chart (when counting up) for explaining the operation of the amplifier circuit section of FIG. 17; 図17の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウント維持時)である。FIG. 18 is a timing diagram for explaining the operation of the amplifier circuit unit in FIG. 17 (when the count is maintained). 図17の増幅回路部の動作を説明するためのタイミング図(カウントダウン時)である。FIG. 18 is a timing chart (during countdown) for explaining the operation of the amplifier circuit section of FIG. 17. 図5の高精度遅延回路12の一構成例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the high-accuracy delay circuit 12 in FIG. 5. 本発明の半導体集積回路装置における位相比較回路14の位相比較部の一構成例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration example of a phase comparison unit of a phase comparison circuit 14 in the semiconductor integrated circuit device of the present invention. 図23に示す高精度位相比較回路14の位相比較部の動作を示すタイミング図である。FIG. 24 is a timing chart showing the operation of the phase comparison unit of the high-accuracy phase comparison circuit 14 shown in FIG. 23. 図5の遅延制御回路15の一構成例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a delay control circuit 15 in FIG. 5. フリップフロップ回路を構成するNANDゲートの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the NAND gate which comprises a flip-flop circuit. 図5の高精度遅延回路12の別の構成例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another configuration example of the high-accuracy delay circuit 12 of FIG. 5. 図5に示す構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure shown in FIG. 本発明の別の実施例による半導体集積回路装置のブロック図である。It is a block diagram of the semiconductor integrated circuit device by another Example of this invention. 図29に示す位相比較回路31の位相比較部の一構成例を説明するための図である。FIG. 30 is a diagram for describing a configuration example of a phase comparison unit of the phase comparison circuit 31 illustrated in FIG. 29. 図30の位相比較部の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 31 is a timing chart for explaining the operation of the phase comparison unit of FIG. 30. 図29の高精度遅延回路12の一構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the high-accuracy delay circuit 12 in FIG. 29. 図29の高精度ダミー遅延回路13の一構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a high-precision dummy delay circuit 13 in FIG. 29. 図29の高精度位相比較回路14の一構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a high-accuracy phase comparison circuit 14 in FIG. 29. 図34の高精度位相比較回路14の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 35 is a timing chart for explaining the operation of the high-accuracy phase comparison circuit 14 of FIG. 34. 図29の高精度遅延回路12の別の構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the high-accuracy delay circuit 12 of FIG. 29. 図29の高精度ダミー遅延回路13の別の構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the high-precision dummy delay circuit 13 of FIG. 29. 図29の高精度位相比較回路14の別の構成例を示す回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the high-accuracy phase comparison circuit 14 of FIG. 29. 図38の高精度位相比較回路14の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 39 is a timing chart for explaining the operation of the high-accuracy phase comparison circuit 14 of FIG. 38. 本発明に係る半導体集積回路装置が適用される一例としてのシンクロナスDRAMの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the synchronous DRAM as an example to which the semiconductor integrated circuit device according to the present invention is applied. 図40のシンクロナスDRAMの動作を説明するためのタイミング図である。41 is a timing chart for explaining the operation of the synchronous DRAM of FIG. 40. FIG. 図40のシンクロナスDRAMの要部構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 41 is a block diagram schematically showing a main configuration of the synchronous DRAM of FIG. 40. 本発明に係る半導体集積回路装置における出力回路(データ出力バッファ回路)の一構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the output circuit (data output buffer circuit) in the semiconductor integrated circuit device which concerns on this invention. 図28に示すダミー出力回路の一構成例を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a configuration example of a dummy output circuit shown in FIG. 28. 従来の可変遅延回路を示す図である。It is a figure which shows the conventional variable delay circuit.

符号の説明Explanation of symbols

3 第1のDLL回路
10 第2のDLL回路
12 高精度遅延回路
13 高精度ダミー遅延回路
14 高精度位相比較回路
21 入力回路
30 分周回路
31 位相比較回路
32 遅延制御回路
33 遅延回路
34 ダミー遅延回路
41 ダミー出力回路
42 ダミー入力回路
43 ダミー回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 1st DLL circuit 10 2nd DLL circuit 12 High precision delay circuit 13 High precision dummy delay circuit 14 High precision phase comparison circuit 21 Input circuit 30 Dividing circuit 31 Phase comparison circuit 32 Delay control circuit 33 Delay circuit 34 Dummy delay Circuit 41 Dummy output circuit 42 Dummy input circuit 43 Dummy circuit

Claims (25)

入力クロック信号を遅延させる第1のDLL回路と、前記第1のDLL回路の出力側に接続されるとともに第1のDLL回路よりも高い精度で遅延を制御できる第2のDLL回路とを有し、第1及び第2のDLL回路の位相比較を独立に動作させ、かつ第2のDLL回路の遅延量制御を第1のDLL回路の動作に従属させることで、入力クロック信号に対し所定の位相関係を有する出力クロック信号を出力するように第1及び第2のDLL回路で遅延を与え、
第1のDLL回路の精度をtdとすると、第2のDLL回路は±tdを含む範囲の遅延量を制御することができ、第1のDLL回路の位相比較結果が±tdの範囲から外れた場合に第1のDLL回路はリセット信号を第2のDLL回路に出力し、第2のDLL回路の遅延量を中心値に設定し、第1のDLL回路において遅延量制御を行うことを特徴とする半導体集積回路装置。
A first DLL circuit for delaying an input clock signal; and a second DLL circuit connected to the output side of the first DLL circuit and capable of controlling the delay with higher accuracy than the first DLL circuit. The phase comparison between the first and second DLL circuits is operated independently, and the delay amount control of the second DLL circuit is made dependent on the operation of the first DLL circuit, so that a predetermined phase with respect to the input clock signal is obtained. A delay is provided in the first and second DLL circuits to output an output clock signal having a relationship;
If the accuracy of the first DLL circuit is td, the second DLL circuit can control the delay amount in the range including ± td, and the phase comparison result of the first DLL circuit is out of the range of ± td. In this case, the first DLL circuit outputs a reset signal to the second DLL circuit, sets the delay amount of the second DLL circuit to a center value, and controls the delay amount in the first DLL circuit. A semiconductor integrated circuit device.
第2のDLL回路は第1のDLL回路がその遅延量を制御している時は第1のDLL回路からリセット信号を受けてリセットされており、第1のDLL回路で位相比較する前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との位相が合っている時は第2のDLL回路は遅延量を制御できる状態にあることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   The second DLL circuit is reset by receiving a reset signal from the first DLL circuit when the first DLL circuit controls the delay amount, and the input clock for phase comparison by the first DLL circuit. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein when the signal and the output clock signal are in phase, the second DLL circuit is in a state where the delay amount can be controlled. 第2のDLL回路は遅延回路を有し、第2のDLL回路の遅延量の中心値は、遅延回路が制御できる遅延量の範囲の中心であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the second DLL circuit has a delay circuit, and the center value of the delay amount of the second DLL circuit is the center of the range of the delay amount that can be controlled by the delay circuit. Circuit device. 第1及び第2のDLL回路はそれぞれ、入力クロック信号が通る第1の経路と第1の経路と位相比較をするための第2の経路があり、第2の経路は第2のDLL回路がリセットされている時の遅延量と同一の遅延量を有するダミー回路を有することを特徴とする請求項2記載の半導体集積回路装置。   Each of the first and second DLL circuits has a first path through which an input clock signal passes and a second path for phase comparison with the first path. The second path is the second DLL circuit. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, further comprising a dummy circuit having a delay amount equal to the delay amount when reset. 第2のDLL回路は遅延量が異なる第1及び第2の遅延素子を有し、第2の遅延素子は第1の遅延素子よりも遅延量が多く、第1及び第2の遅延量の差を第2のDLL回路の精度とすることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   The second DLL circuit has first and second delay elements having different delay amounts. The second delay element has a larger delay amount than the first delay element, and the difference between the first and second delay amounts. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the accuracy of the second DLL circuit. 第1のDLL回路は、入力クロック信号から得られる第1のクロック信号を第3の遅延素子で遅延させた信号と出力クロック信号から得られる第2のクロック信号との位相比較を行い、及び第1のクロック信号と第2のクロック信号を第4の遅延素子で遅延させた信号との位相比較を行い、入力クロック信号と出力クロック信号との位相比較結果を出力することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   The first DLL circuit performs phase comparison between a signal obtained by delaying the first clock signal obtained from the input clock signal by the third delay element and the second clock signal obtained from the output clock signal; and The phase comparison between the first clock signal and the second clock signal delayed by the fourth delay element is performed, and the phase comparison result between the input clock signal and the output clock signal is output. 2. The semiconductor integrated circuit device according to 1. 第1のDLL回路は第1及び第2のフリップフロップを有し、第1のフリップフロップは第3の遅延素子で遅延させた信号と第2のクロック信号をそれぞれセット及びリセット端子に入力し、第2のフリップフロップは第4の遅延素子で遅延させた信号と第1のクロック信号をそれぞれセット及びリセット端子に入力し、第1及び第2のフリップフロップの組み合わせで位相比較結果を出力することを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置。   The first DLL circuit has first and second flip-flops, and the first flip-flop inputs the signal delayed by the third delay element and the second clock signal to the set and reset terminals, respectively. The second flip-flop inputs the signal delayed by the fourth delay element and the first clock signal to the set and reset terminals, respectively, and outputs the phase comparison result by the combination of the first and second flip-flops. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6. 第1及び第2のフリップフロップはそれぞれ第1及び第2のNANDゲートを有し、第1のNANDゲートの第1の入力はセット端子で第2の入力が第2のNANDゲートの出力と接続して出力Qとなり、第2のNANDゲートの第1の入力がリセット端子で第2の入力が第1のNANDゲートの出力と接続して出力/Qとなることを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置。   The first and second flip-flops have first and second NAND gates, respectively. The first input of the first NAND gate is a set terminal and the second input is connected to the output of the second NAND gate. 7. The output Q is obtained, and the first input of the second NAND gate is connected to the output of the reset terminal and the second input is connected to the output of the first NAND gate. Semiconductor integrated circuit device. 第1及び第2のフリップフロップはそれぞれ第1及び第2のNANDゲートを有し、第1のNANDゲートの第2の入力はセット端子で第1の入力が第2のNANDゲートの出力と接続して出力Qとなり、第2のNANDゲートの第2の入力がリセット端子で第1の入力が第1のNANDゲートの出力と接続して出力/Qとなることを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置。   The first and second flip-flops have first and second NAND gates, respectively, the second input of the first NAND gate is a set terminal, and the first input is connected to the output of the second NAND gate. 7. The output Q is obtained, and the second input of the second NAND gate is connected to the reset terminal and the first input is connected to the output of the first NAND gate to become an output / Q. Semiconductor integrated circuit device. 第1及び第2のNANDゲートの各々は第1及び第2のPチャネルトランジスタ及び第1及び第2のNチャネルトランジスタを有し、第1のPチャネルトランジスタのソースは第1の電源、ゲートは第1の入力、ドレインは出力に接続され、第2のPチャネルトランジスタのソースは第1の電源、ゲートは第2の入力、ドレインは出力に接続され、第1のNチャネルトランジスタのソースは第2のNチャネルトランジスタのドレイン、ゲートは第1の入力、ドレインは出力に接続され、第2のNチャネルトランジスタのソースは第2の電源、ゲートは第2の入力、ドレインは第1のNチャネルトランジスタのソースに接続されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体集積回路装置。   Each of the first and second NAND gates has first and second P-channel transistors and first and second N-channel transistors, the source of the first P-channel transistor is a first power source, and the gate is The first input and drain are connected to the output, the source of the second P-channel transistor is connected to the first power supply, the gate is connected to the second input and the drain is connected to the output, and the source of the first N-channel transistor is connected to the first The drain and gate of the second N-channel transistor are connected to the first input, the drain is connected to the output, the source of the second N-channel transistor is the second power supply, the gate is the second input, and the drain is the first N-channel The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the semiconductor integrated circuit device is connected to a source of the transistor. 前記第3及び第4の遅延素子は、第1のDLL回路の遅延素子の1段を構成する回路と同一回路を有することを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置。   7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the third and fourth delay elements have the same circuit as a circuit constituting one stage of the delay elements of the first DLL circuit. 第1及び第2のDLL回路はそれぞれ遅延回路を有し、この遅延回路は論理素子の組み合わせで構成されることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein each of the first and second DLL circuits has a delay circuit, and the delay circuit is configured by a combination of logic elements. 第1及び第2の遅延素子は論理素子で形成され、第1の遅延回路の論理素子と第2の遅延回路の論理素子のファンアウトを異ならせて第1及び第2の遅延素子の遅延量の差を形成することを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路装置。   The first and second delay elements are logic elements, and the fan-outs of the logic elements of the first delay circuit and the logic elements of the second delay circuit are made different so that the delay amounts of the first and second delay elements are different. 6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the difference is formed. 第1及び第2の遅延素子は論理素子で形成され、第1の遅延回路の論理素子と第2の遅延回路の論理素子にそれぞれ印加する電源電圧を異ならせて第1及び第2の遅延素子の遅延量の差を形成することを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路装置。   The first and second delay elements are formed of logic elements, and the first and second delay elements are applied with different power supply voltages applied to the logic elements of the first delay circuit and the logic elements of the second delay circuit, respectively. 6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein a difference in delay amount is formed. 第2のDLL回路は遅延回路を有し、この遅延回路は少なくともキャパシタと抵抗のいずれか一方を有することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second DLL circuit includes a delay circuit, and the delay circuit includes at least one of a capacitor and a resistor. 第2のDLL回路は少なくともキャパシタを有する遅延回路を有し、このキャパシタの容量を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second DLL circuit includes a delay circuit having at least a capacitor, and the delay amount is controlled by changing a capacitance of the capacitor. 第2のDLL回路は少なくとも抵抗を有する遅延回路を有し、この抵抗の抵抗値を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second DLL circuit includes a delay circuit having at least a resistor, and the delay amount is controlled by changing a resistance value of the resistor. 第2のDLL回路はキャパシタと抵抗を有する遅延回路を有し、このキャパシタの容量及び抵抗の抵抗値を変化させることで遅延量を制御することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second DLL circuit includes a delay circuit having a capacitor and a resistor, and the delay amount is controlled by changing a capacitance value of the capacitor and a resistance value of the resistor. . 第2のDLL回路はシフトレジスタを有する遅延制御回路を有し、前記第2のDLL回路の遅延量の中心値は、シフトレジスタが制御できる遅延量の範囲内の中心であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。 The second DLL circuit has a delay control circuit having a shift register, and a center value of a delay amount of the second DLL circuit is a center within a range of the delay amount that can be controlled by the shift register. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1. 第1及び第2のDLL回路はそれぞれ遅延回路を有し、第2のDLL回路の遅延回路は、第1のDLL回路の精度よりも大きい範囲を調節できることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein each of the first and second DLL circuits has a delay circuit, and the delay circuit of the second DLL circuit can adjust a range larger than the accuracy of the first DLL circuit. Integrated circuit device. 第1のDLL回路は入力クロック信号と出力クロック信号とが所定の位相差となるような遅延量を決定する第1の制御部を有し、第2のDLL回路は入力クロック信号と出力クロック信号とが所定の位相差となるような遅延量を決定する第2の制御部とを有することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   The first DLL circuit includes a first control unit that determines a delay amount such that the input clock signal and the output clock signal have a predetermined phase difference, and the second DLL circuit includes the input clock signal and the output clock signal. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising: a second control unit that determines a delay amount such that and a predetermined phase difference is obtained. 第2のDLL回路は、入力クロック信号と出力クロック信号との位相差があらかじめ設定されたn個の位相差のどれに相当するかを判断する比較器と、比較結果に応じた遅延量を設定する遅延回路とを有することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   The second DLL circuit sets a comparator that determines which of the n phase differences set in advance is equivalent to the phase difference between the input clock signal and the output clock signal, and sets a delay amount according to the comparison result 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a delay circuit. 遅延回路のn個の遅延の段階を設定可能であることを特徴とする請求項21記載の半導体集積回路装置。 22. The semiconductor integrated circuit device according to claim 21 , wherein n delay stages of the delay circuit can be set. 前記比較器は前記遅延回路と同一構成の遅延部を複数有し、各遅延部の遅延量は異り、出力クロック信号を各遅延部で遅延させた出力と入力クロック信号との位相を比較することを特徴とする請求項22記載の半導体集積回路装置。 The comparator has a plurality of delay units having the same configuration as the delay circuit, compares the phases of the delay amount is different Do Ri, the input and output clock signal and the output clock signal is delayed by the delay of each delay unit 23. The semiconductor integrated circuit device according to claim 22 , wherein: 半導体集積回路装置はメモリを有し、出力クロック信号に同期してデータをメモリから外部に出力することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。   2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device has a memory and outputs data from the memory to the outside in synchronization with an output clock signal.
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