JP2000503190A - クロック信号配信システム - Google Patents

クロック信号配信システム

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Abstract

(57)【要約】 同期クロック信号を配信するためのシステム(10)は一組の空間的に分散したデスキュー・ステージ(16(1)−16(N))を含む。各ステージはマッチング調節可能な第1と第2の遅延回路(20A(1),20B(1))及び位相同期ループ制御回路(22)を含む。マッチングした伝送線の各対(18A,18B)は前記デスキュー・ステージの組の連続するステージを相互接続する。各対の一方の伝送線(18A)は各ステージの第1の遅延回路(20A)の出力を前記組の次のステージの第1の遅延回路(20)の入力へ接続する。対の他方の伝送線(18B)は前記ステージの第2の遅延回路(20B)の入力を次のステージの第1の遅延回路(20A)の入力へ接続する。前記組の第1のステージの第1の遅延回路(20A)が入力基準クロック信号(CLKA)を受信した場合、その基準クロック信号は連続して各ステージの全ての第1の遅延回路(20A)を通って伝播する。

Description

【発明の詳細な説明】 クロック信号配信システム 発明の背景 発明の分野 本発明は、電子回路の空間的に分散したモジュールへ同位相同周波数のクロッ ク信号を提供するシステムに関する。 関連技術の説明 相互接続された一組の動作モジュールで形成されたデジタルシステムにおいて 、各モジュールへ配信される信号の1つがモジュール間のデータ転送動作のタイ ミングを制御するためのクロック信号である。例えば、コンピュータは、数枚の 回路基板、即ちシャーシに装着されて中央制御装置及びクロック信号供給源を含 むモジュールへバックプレーン(backplane)の配線によって相互接続 された分散型処理機構を含む。バックプレーン配線中の導体の1本で前記システ ムの他のモジュールの各々にクロック信号を伝送する。回路の正常動作のために は、クロック信号パルスが各モジュールへ実質的に同時に到着すべきである。さ もなければ、信頼できるデータ転送が保証されない。しかし、各モジュールはバ ックプレーンに沿ってクロック信号供給源から様々な距離に存在しているので、 クロック信号パルスは各々の回路基板には同時に到着しない。このようなクロッ ク信号のスキュー(skew)は、クロック信号の周期に対してそれが小さいよ うな低クロック信号周波数では許容される。しかし、クロック信号スキューがク ロック信号周期の相当以上の部分となってしまうような高クロック周波数では、 バックプレーンでのデータ伝送は信頼性が無くなる。 信号スキューは相互に同期して動作しなければならない分散コンポーネントを 有する電子機器でも問題とされることがある。たとえば、集積回路(IC)テス ターはホストユニットと、空間的に分散しているが当該ホストユニットと通信す るために相互接続されている多重動作モジュールとを含むことがある。各動作モ ジュールは試験中のICのセパレートピンへのインタフェースを提供する。とき には、動作モジュールはICピンへ試験信号を送信したり、そのピンでICによ って発生した出力データを取り込む。ホストユニットの機能の1つは各動作モジ ュールの色々な作動を調整することである。例えば、試験の開始を知らせるため にホストユニットは各動作モジュールへ「開始」信号を送信する。ホストユニッ トは、各動作モジュールへグローバルクロック信号(global clock signal)を送信して試験中の動作モジュールの作動を同期させ、また、 試験中にホストと動作モジュール間のデータ転送を同期する。クロック信号及び その他の制御信号及びデータ信号が様々な距離を移動して動作モジュールへ到達 する場合、それらの信号は、各モジュールに異なる時間で到着する。このような 制御及びクロック信号のスキューが充分に大きい場合、スキューは結果的に各モ ジュール動作の間のタイミング不整合を起こすことがあり、各モジュールとホス トユニットの間の同期通信に悪影響を与えることがある。 ワトソン(Watson)等に1994年11月29日付で特許付与された米 国特許第5,369,640号は、クロック信号源から各々の動作モジュールま でセパレート式の伝送線を提供し、該伝送線を調節して全部の線が同じ長さとな るようにして、各動作モジュールを遠隔操作するために送出されるクロック信号 のスキューを減少するためのシステムを開示している。しかし、信号スキューの 問題に対するこの「スター・バス」方式の解決方法は、非常に多数の伝送線を信 号供給源から配線する必要があるため、多数の動作モジュールを備えたシステム においては、多少実用的ではない。 クロック信号スキューを取り除くための別の方法がターグ(Tague)等へ 1984年5月8日付で特許付与された米国特許第4,447,870号に開示 されている。ここでは、クロック信号が各動作モジュールへ到着した後で更にク ロック信号を遅延させるための調節可能な遅延回路が各々の動作モジュールに提 供される。各動作モジュールの遅延回路は、クロック信号伝送線の遅延量と調節 可能な遅延回路によって提供される遅延量の和が基準遅延量と等しくなるように 調節される。この方法は、バックプレーンにおけるように、全ての動作モジュー ルに接続された単一の伝送線から各動作モジュールへクロック信号を供給させる 。しかし、この方法では各動作モジュールの遅延回路を手作業で較正するという 時間がかかる困難な作業を必要とする。また、動作モジュールが伝送線に沿って 新 しい位置へ移動されるときはいつでも、クロック遅延回路は再調整されねばなら ない。 グロバー(Grover)へ1994年11月1日に特許付与された米国特許 第5,361,277号は、数個の分散回路モジュールの各々に位相同期したク ロック信号を供給するためのシステムを開示している。このシステムは、各モジ ュールへ配線した平行な「往路」及び「帰路」伝送線を使用する。クロック供給 源は、往路伝送線に往路クロック信号を各モジュールに向かって順次送信し、更 に、ここから最後のモジュールを越えて往路伝送線と帰路伝送線が相互に結線す る遠隔分岐点へと送信する。クロック信号は前記分岐点から帰路伝送線を通り、 逆の順番で各モジュールを通過して戻る。各モジュールのデスキュー(desk ew)回路(時間軸補正回路)は、伝送線がモジュールを通過するように各伝送 線にタップする。デスキュー回路は往路と帰路のクロック信号のそれぞれの位相 をモニタして往路と帰路のクロック信号の位相の中間にある位相を有するローカ ル・クロック信号を発生する。全てのデスキュー回路で発生したローカル・クロ ック信号はクロック供給源からのモジュール距離の変化とは無関係に全て同位相 である。グロバーは、往路と帰路のクロック信号の中間にある位相を有するロー カル・クロック信号を発生するための比較的複雑な回路を記述している。これら の回路はカウンタ、発振回路、ランプジェネレータ及び/又は分周回路に依存し ているが、それらは実装が困難であるか、ジッタ(jitter)を起こすこと があるか、それ自体デジタルIC技術に馴染まないか、又は、モジュールを実装 するICに組み込んだ場合には相当な集積回路空間を必要とするようなものであ る。また、グロバーの教示する時間間隔を半分にして位相同期をとる技術は、ロ ーカル・クロック回路レイアウトにとって、位相誤差の原因となるパスのばらつ きを修正するものではない。更に、大規模分散プロセッサ・システムで使用する 場合や複雑な集積回路設計の場合に、クロックのファンアウト、即ち分散が重要 な問題になる。このようなシステムでは、クロック信号を数百又は数千のモジュ ールに配信しなければならない。非常に多くの回路モジュールを駆動できる単一 のクロック供給源は実現が困難である。 必要とされるのは同期式のデジタル回路モジュールの空間的に分散したモジュ ールへ同期したクロック信号及びデータ信号を供給するためのシステムである。 このシステムは、デジタル集積回路製造技術に向いているし、また、各々のモジ ュール又は回路クラスタで複雑な回路を必要としないはずである。システムは、 また、雑音又は温度変化に対して比較的低感度で、基準クロック信号ファンアウ トを最小限に抑える。 発明の要約 論理システムの空間的に分散したモジュールへ同期のとれたローカル・クロッ ク信号を提供するためのシステムは、一連のデスキュー・ステージを含むが、該 ステージは前記モジュールのうちの対応するものに最も近接して配置される。各 ステージはマッチング調整可能な第1と第2の遅延回路と、位相同期ループ制御 回路とを含む。マッチング伝送線の各対は、一連のデスキュー・ステージの連続 した各ステージを相互接続するが、入力周期基準信号のパルスは連続的に各ステ ージの第1の遅延回路の全てを通って伝搬し、また、基準信号のパルスが一対の うちの第1の伝送線を経由してステージの第1の遅延回路の入力に達した時点で 基準信号のパルスは前記一対のうちの第2の線を経由して先行するステージの第 2の遅延回路にも戻るように移動する。各ステージの位相同期ループ制御回路は そのステージの第1と第2の遅延回路が提供する遅延量を調節して第2の遅延回 路出力を第1の遅延回路入力に位相同期させる。これによって、各連続ステージ の入力で見た基準信号が第1のステージへの入力で見た基準信号と位相同期する ことが確実になる。各ステージでは入力基準信号の位相と周波数に追従する出力 ローカル・クロック信号を発生する。つまり、全部のモジュールに供給されるロ ーカル・クロック信号は互いに同期する。 本発明の別の実施の形態によれば、信号デスキュー・システムはN×M段ステ ージのアレイを形成するように拡張される。アレイの第1の縦列の各ステージは 互いに相互接続されて一組のN個の同期ローカル・クロック信号を発生する。第 1の縦列の各ステージで発生したローカル・クロック信号は、別の同期のとれた ローカル・クロック信号を発生することによって応答する同じ横行の残りのM− 1個のステージへ基準信号入力として供給される。この本発明の別の実施の形態 は、クロック信号が多数の回路モジュールへ供給されねばならない場合に、累積 された位相ジッタを低減する。 したがって、本発明の目的は空間的に分散した回路モジュールへ一組の同期ロ ーカル・クロック信号を提供することである。 本明細書の結論部分では本発明の主題を特に指摘し明確に請求している。しか し、同じ参照文字が同じ部材を表している添付の図面を参照しつつ本明細書の残 りの部分を読むことにより、本発明の構成及び実施方法を、これの更なる効果及 び目的と併せて、当業者は最も良く理解する。 図面の簡単な説明 図1は、本発明によるクロック信号配信システムを示すブロック図である。 図2は、図1の代表的デスキュー回路の第1の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図3は、図2の代表的遅延回路を更に詳細なブロック図形式で示した模式図で ある。 図4は、図1の代表的デスキュー回路の第2の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図5及び図6は、図4のデスキュー回路の動作を示すタイミング図である。 図7は、図4の周波数逓倍回路を示すブロック図である。 図8は、図1の代表的デスキュー回路の第3の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図9及び図10は、本発明によるクロック信号配信システムの別の実施の形態 を示すブロック図である。 図11は、本発明による多次元クロック信号配信システムを示すブロック図で ある。 好適実施の形態の説明 図1は一組のN個の同期のとれたローカル・クロック信号CLKL(1)−C LKL(N)を発生するためのクロック信号配信システム10を示す。これらの ローカル・クロック信号は、デジタル電子システムの空間的に分散したローカル ・モジュールの組12(1)−12(N)へのクロック入力として使用される。 クロック信号配信システム10は、また、ホスト・モジュール11から各ローカ ル・モジュール12(1)−12(N)へデータ及び/又は制御信号を配信する 。 クロック信号配信システム10は、クロック信号供給源14と一組のN個のデ スキュー・ステージ16(1)−16(N)とを含む。1からNまでのうちのい ずれかの数Kについて、「K番目」のデスキュー・ステージ16(K)はK番目 のローカル・モジュール12(K)の近くに配置されてK番目のローカル・クロ ック信号CLKL(K)を発生する。全てのローカル・クロック信号CLKL( 1)−CLKL(N)はクロック信号供給源14によって発生した周期基準信号 CLKA(1)に位相同期される。つまり、ローカル・クロック信号CLKL( 1)−CLKL(N)は、空間的に分散したローカル・モジュール12(1)− 12(N)に対して同時にクロックパルスを提供する。 図2は、更に詳細なブロック図の形式でK番目のデスキュー・ステージを示す 。図1及び図2を参照すると、第1のデスキュー・ステージ16(1)は、伝送 線18(1)経由でクロック信号供給源14から周期基準信号CLKA(1)を 受信し、これをローカル・クロック信号CLKL(1)としてローカル・モジュ ール12(1)へ転送する。ステージ16(1)は、また、プログラマブル遅延 回路22A(1)を介してクロック信号CLKA(1)を遅延させ、そして、そ れをクロック信号CLKA(2)として次のデスキュー・ステージ16(2)へ 渡す。ステージ16(1)内部にある制御回路22(1)は、遅延回路22A( 1)の遅延量を自動的に調節して、クロック信号CLKA(2)がステージ16 (2)に到着した時点でクロック信号CLKA(2)がステージ16(1)へ到 着するクロック信号CLKA(1)と同位相になるようにする。デスキュー・ス テージ16(2)は、伝送線18A(2)経由で、到着したクロック信号CLK A(1)をローカル・クロック信号CLKL(2)として、ローカル・モジュー ル12(2)へ転送する。注意すべきは、クロック信号CLKA(2)がCLK A(1)と同位相なので、ローカル・クロックCLKL(2)はローカル・クロ ック信号CLKL(1)と同位相になることである。つまり、ローカル・クロッ ク信号C LKL(1)とCLKL(2)のパルスは、各々のローカル・モジュール12( 1)と12(2)を同時にクロックする。 CLKB(2)信号は、ステージ16(1)で遅延回路20Bにより遅延され て基準信号REFを発生する。ステージ16(1)の制御回路22は、遅延量2 0Aと20B(これらは同一である)を調節し、正確に1サイクルだけクロック 信号CLKA(2)がクロック信号CLKA(1)より遅れるように信号REF をクロック信号CLKA(1)に位相同期する。 ステージ16(1)の後の連続する各ステージ16(K)は同様の方法で動作 し、先行ステージ16(K−1)から入力クロック信号CLKA(K)を受信し て、到着したCLKA(K)信号を遅延させ、出力クロック信号CLKA(K+ 1)を発生し、これが伝送線18A(K+1)経由で次に連続したステージ16 (K+1)へ1クロックサイクル遅れて供給される。つまり、ステージ16(1 )−16(N)の入力で見た場合、全部のクロック信号CLKA(1)−CLK (N)は互いに同位相である。全てのステージ16(K)は、また、入力基準ク ロック信号CLKA(K)に応じて出力ローカル・クロック信号CLKL(K) を発生する。全ての基準クロック信号CLKA(K)は互いに同位相になってい るので、ローカル・クロック信号CLKL(K)も全て同様である。つまり、全 てのローカル・モジュール12(1)−12(N)は同期してクロックされる。 図1をもう一度参照すると、クロック信号配信システム10は、ホスト・モジ ュール11から分散電子回路のローカル・モジュール12(1)−12(N)へ データ信号又は制御信号(DATA)も伝送する。ホスト・モジュール11は、 適切にクロック信号供給源14の非常に近くに配置されて、クロック信号CLK A(1)をほとんど遅延なしで受信する。データバス19(1)は、1つ又はそ れ以上のパラレルデータ線を含むことができ、モジュール11からステージ16 (1)へパラレルデータ・ワードDATA(1)を供給する。バス19(1)の 各線は、伝送線18(1)と同じ長さで同様の信号伝播速度を有している。ステ ージ16(1)は、到着した入力パラレルデータ・ワードDATA(1)信号を クロック信号CLKA(1)からのパルスに応答して、データ・ワードDATA (2)として出力バス19(2)上でラッチする。出力バス19(2)はステー ジ16(2)へDATA(2)を伝送する。後続の各ステージ16(K)(但し K>2)は同様の方法で動作して、入力クロック信号CLKA(K)の各パルス に応答して、入力データDATA(K)を出力データバス19(K+1)上でラ ッチする。また、CLKA(K)パルスに応答して、各ステージ16(K)は、 入力DATA(K)信号を出力データ信号DATL(K)として、対応するロー カル・モジュール12(K)へ供給するために出力バス21(K)上でラッチす る。つまり、例えば、ホスト・モジュール11がクロック信号CLKA(1)パ ルスの立ち上がり端に応答してステージ16(1)へデータパルスを送出する場 合、ステージ16(1)はDATL(1)パルスに応答してローカル・モジュー ル12(1)への線21(1)上でデータパルスをラッチする。連続するステー ジ16(2)−16(N)は、クロック信号CLKA(1)信号の連続サイクル において、データパルスを出力線21(2)−21(N)上でラッチする。 各ローカル・モジュール12(K)がN−Kクロックサイクルだけ待ってから データパルスに応じて動作を行うようにプログラムされている場合、全てのモジ ュール12(K)はデータパルスに同時に応答する。例えば、各モジュール12 (K)はローカル・モジュール12(1)−12(N)を集積回路テスターの一 部分とすることもでき、また、データ信号パルスの受信に続けてN−Kクロック パルスの試験動作部分をスタートするようにプログラムされる。つまり、ホスト ・モジュール11が線19(1)にデータパルスを送信してからNサイクル後に 全てのローカル・モジュールが同時に試験を開始する。 図2はブロック図の形式で図1の代表的デスキュー・ステージ16(K)の第 1の実施の形態を示す。ステージ16(K)はマッチングした一対の可変遅延回 路20A及び20Bと、位相比較器24及びループ・フィルタ26で構成される 位相同期ループ制御回路22とを含む。線18A(K)に到着する基準クロック 信号CLKA(K)は伝送線18B(K)経由で復路クロック信号CLKB(K )として先行ステージ16(K−1)へ返送される。つまり、到着するCLKA (K)信号と出発するCLKB(K)信号は実質的に同一の位相及び同一の周波 数である。CLKA(K)信号は位相比較器24の入力へも供給される。CLK A(K)信号は、また、ローカル・クロック信号CLKL(N)として図1のロ ーカル・モジュール12(K)へも外向きに転送される。 線18A(K)と18B(K)でクロック信号が著しく減衰する場合には、線 18A(K)と18B(K)の間に増幅器30を挿入しても良い。CLKB(K )の位相と周波数はCLKA(K)の位相と周波数にまだ追従するが僅かに遅延 を伴う。しかし、この遅延量はローカル・クロックの同期精度に対して悪影響を 与えるものではない。 遅延回路20Aは入力クロック信号CLKA(K)を遅延させて、伝送線18 A(K+1)経由で次のステージ16(K+1)へ供給される出力クロック信号 CLKA(K+1)を発生する。遅延回路20Bは後続ステージ16(K+1) からの復路信号CLKB(K+1)を遅延させて、位相比較器24の第2の入力 へ供給される基準クロック信号REF(K)を発生する。位相比較器24は信号 REF(K)が信号CLKA(K)より遅れている場合には出力信号を増加させ 、また、信号REF(K)が信号CLKA(K)より先行している場合には出力 信号を減少させる。ループ・フィルタ26は位相比較器24の出力信号をフィル タ(積分)し、可変遅延回路20A及び20Bの入力を制御するために供給され る制御信号VPLLを発生する。各々の回路20A及び20Bの遅延量は入力制 御信号VPLLの電圧とは逆に変化する。 ステージ16(K)に到着するCLKA(K)信号のパルスは位相比較器24 の第1の入力に現れる。パルスは遅延回路20Aを通って次のステージ16(K +1)へ伝えられ、線18(K+1)経由でステージ16(K)へのCLKB( K)信号のパルスとしてステージ16(K)へ戻る。戻りパルスはステージ16 (K)の遅延回路20Bを通って最終的には位相比較器24の第2の入力へRE F(K)のパルスとして到着する。位相比較器24とループ・フィルタ26は一 緒に動作し、信号REF(K)が信号CLKA(K)に位相同期されるように遅 延回路20A及び20Bの(同様な)遅延量を制御する。 2本の伝送線18A(K+1)と18B(K+1)は、ステージ16(K)と 16(K+1)の間で往復してクロックパルスを伝送するが、該2本の伝送線1 8A(K+1)と18B(K+1)は、長さと信号伝播速度が両方ともマッチン グされていて、ステージ16(K)と16(K+1)の間に同一で固有の信号遅 延量を提供する。また、遅延回路20Aと20Bは同じものであり、同一の信号 VPLLによって制御されているので、これらも同様の遅延量を有している。つ まり、CLKA(K)の各パルスのステージ16(K)の位相比較器24の第1 の入力からステージ16(K+1)の入力へ伝わるのに必要である時間は、ステ ージ16(K+1)からステージ16(K)の位相比較器24の第2の入力へ戻 るのにかかる時間と同じである。そのため、信号REF(K)を信号CLKA( K)に同期することにより、位相比較器24は、ステージ16(K+1)への入 力におけるCLKA(K+1)信号がステージ16(K)の入力でのCLKA( K)と同位相となるか、又は、信号CLKA(K)と180度ずれた位相のどち らかとなることを確実にする。 全てのクロック信号CLKA(1)−CLKA(N)は互いに同位相であるべ きで180度離れてはならないので、遅延回路20A及び20Bが動作する範囲 とモジュール範囲の間の伝送線距離の変動を制限して、連続するステージ16( K)とステージ16(K+1)へのクロック入力間の総遅延量がCLKA信号の 周期Tと必ず等しくなり、T/2にはならないようにする。例えば、各伝送線1 8A/18Bの固有遅延量「D18」が0.1Tから0.3Tまで変化できる場 合、遅延回路20A/20Bによって提供される遅延量「D20」は、例えば、 0.65Tから0.95Tの範囲に制限すべきである。つまり、合計の遅延量D 18+D20はシステム起動時に0.75Tと1.15Tの間の範囲にあり、D 18+D20=TでCLKA(K)とCLKA(K+1)が同位相で安定する。 システムはD18+D20=0.5TでCLKA(K)とCLKA(K+1)が 180度位相だとD18とD20の値のこのような組み合わせが得られないため 「偽ロック」できない。 位相同期時に総遅延量D18+D20がTの倍数である時にうまく動作するこ とは理解されるべきである。つまり、伝送線遅延量D18が2.4Tから2.6 Tの間にある場合、可変遅延量の範囲を、例えば、0.40Tから0.6Tに選 択できる。これによりシステム起動時に2.8Tから3.2Tまでの範囲で総遅 延量を提供し3.0Tで位相同期する。しかし、いずれの場合にも伝送線遅延量 D18が0.5T以下の範囲になるように制限する必要がある。 図3は図2の遅延回路20Aを示す。回路20Bも同様である。遅延回路18 Aは直列接続され共通の電力供給源としてVPLLを有する一組の同様なインバ ータ回路44から構成される。CLKA(K)信号は直列回路の第1のインバー タへの入力として供給され、CLKA(K+1)は、VPLLの大きさで決定さ れる遅延の後で直列回路の最後のインバータの出力に現れる。直列インバータ回 路44の個数、各インバータ回路44のスイッチング速度範囲、図2の制御回路 22で発生するVPLLの値の範囲が遅延回路の範囲を決定する。 図2を参照すると、ステージ16(K)は一組のD型フリップフロップ回路2 8を含み、その各々が入力端子Dで入力データ線19(K)に到着するDATA (K)信号の別の1つを受信して、クロック端子がローカル・クロック信号CL KL(K)によってパルスされた場合に、出力端子Qに対応する一組のDATA (K+1)とDATL(K)信号が発生する。 すでに本明細書で説明したように、遅延回路20Aと20Bの範囲及びモジュ ール範囲の間の伝送線距離の変動範囲は、連続するステージ16(K)とステー ジ16(K+1)へのクロック入力の間の総遅延量が位相同期時にCLKA信号 の周期T(そして、T/2ではない)に落ち着くように制限されるべきである。 本発明の別の実施の形態においてこのような制限を回避するために、図4に図示 してあるように周波数逓倍回路46を各ステージ16(K)に追加する。周波数 逓倍回路46は到着クロック信号CLKA(K)の周波数を2倍してローカル・ クロック信号CLKL(L)を発生する。このことは、たとえ幾つかのステージ の入力信号CLKA(2)−CLKA(K)が図1の第1のステージ入力信号C LKA(1)と同位相ではあるが、他のステージの入力信号がCLKA(1)と 180度ずれている場合でも、全部のローカル・クロック信号CLKL(1)− CLKL(N)が互いに同位相になることを確実にする。図4に図示した種類の ステージを使用する場合、ホストへ供給されるクロック信号がローカル・クロッ ク信号CLKL(1)−CLKL(N)と同じ周波数を有しているなら、周波数 逓倍回路46と同様の周波数逓倍回路をクロック供給源14とホスト11(図1 )の間のCLKA(1)信号パスに挿入すべきであることに注意するべきである 。また、信号REF(K)が信号CLKA(K)に位相同期していることから、 R EF(K)信号をシステム性能に影響することなくCLKA(K)の代わりに周 波数逓倍回路46の入力へ供給できることにも注意すべきである。 図5及び図6は、図4に示したステージと同様のステージを使用する場合に図 1の回路の動作を示すタイミング図である。簡略化するために、タイミング図で は位相同期以前の過渡応答を示していない。図5は、ステージ16(K)へのC LKA(K)パルス入力が位相比較器24の一方の入力から遅延回路20Aを通 りステージ16(K+1)へ、更にステージ16(K)の遅延回路20Bを通っ て位相比較器24の他方の入力へ戻るラウンドトリップ(往復)を行うために完 全2サイクルを必要とする場合を示している。つまり、信号REF(K)は2サ イクル分だけ遅れ、信号CLKA(K+1)は信号CLKA(K)と位相同期す る。CLKA(K)の周波数を逓倍した信号であるローカル・クロック信号CL KL(K)とCLKL(K+1)は互いに同位相である。 図6は、ステージ16(K)へのCLKA(K)パルス入力が位相比較器24 の一方の入力から他方の入力へのラウンドトリップを行うのに1サイクルしか必 要としない場合を示している。信号REF(K)は1サイクル分だけCLKA( K)より遅れているので、CLKA(K+1)はCLKA(K)に対して180 度反転した位相である。それでも周波数逓倍ローカル・クロック信号CLKL( K)とCLKL(K+1)は互いに同位相である。各ステージの周波数逓倍回路 24が偶数(2,4,6・・・)の整数倍にCLKA(K)周波数を逓倍して互 いに同位相のローカル・クロック信号を発生できることが当業者には理解されよ う。 図7は、図4の周波数逓倍回路46の新規な回路を更に詳細に示している(従 来技術で公知の他の種類の周波数逓倍回路も使用できる)。CLKA(K)信号 は、フェーズロックループ(PLL)制御回路60への入力として印加される。 PLL制御回路60は、多重ステージ遅延線62の各ステージの遅延量を制御す る出力電圧信号V2を発生する。遅延線62は、同じ周波数を有し、同位相で均 等に分散している一組の出力タップ信号T1−TNを発生する。CLK(K)信 号は遅延線62の入力を駆動する。最後の遅延線出力であるタップTNはPLL 制御回路60の第2の入力に印加される。PLL制御回路60は出力電圧信号V 2を調節して、TNがCLKA(K)に対して位相及び周波数ロックされるよう にする。タップ信号T1−TNは、そのためCLKA(K)に全て周波数ロック されるが同位相で均等に分散している。タップ信号T1とタップ信号TX(ここ でTXはT1に対して1/4サイクルだけ位相がずれているタップ信号T2−T Nのうちの特定の1つとする)はXORゲート64への入力として供給される。 XORゲート64で発生する出力信号はCLKA(K)の周波数の2倍である。 PLL制御回路60は、クロック入力でCLKA(K)信号を受信し、D入力 でT1信号を受信するD型フリップフロップ(FF)66を含む。該FF66は 信号T1が信号CLKA(K)より遅れている場合にはQ出力で信号DIRをプ ルアップし、信号T1が信号CLKA(K)より先行している場合にQ出力でD IR信号PDをプルダウンする。DIR信号は、電源VCCと接地の間に直列接 続してあるpMOSトランジスタQ1とnMOSトランジスタQ2のゲートを駆 動する。DIR信号が高値だとトランジスタQ2が抵抗R1及びR2経由でコン デンサC1を放電させ、DIR信号が低値の場合にはQ1が抵抗R1及びR2経 由でコンデンサC1を充電させる。コンデンサC1と抵抗R2に係る電圧V1が ユニティゲイン増幅器68を駆動してPLL制御回路出力信号の出力電圧信号V 2を発生させる。 遅延線62は直列接続した一組のインバータ回路70で形成される。T1−T N信号はインバータ回路70の出力に現れる。出力電圧信号V2信号はインバー タ回路70に電力を供給し、TNをCLKA(K)と同位相にするようにスイッ チング速度を制御する。インバータ回路70が全部同一のスイッチング速度を有 するので、タップ信号T1−TNはCLKA(K)信号に対して同位相で均等に 配信される。図4のPLL制御回路22は、図7のPLL制御回路60と設計上 は同様のものである。 図8は、図1の代表的なデスキュー回路16(K)の第3の別の実施の形態を 示すブロック図である。このデスキュー回路は、伝送線18A/18B(K)の 遅延量がCLKA(K)クロック信号の周期に比べて非常に小さい場合の偽ロッ キングを排除する。このような場合、デスキュー回路は1クロック信号分の全周 期に近い遅延量を提供すべきである。図8のデスキュー回路は入力及び出力CL KA(K)/CLKA(K+1)クロック信号の間の位相関係をモニタする。デ スキュー回路が入力及び出力クロック信号CLKA(K)/CLKA(K+1) がほぼ180度ずれた位相であると検出した場合、偽ロックが発生したことが分 かる。このような場合、クロック信号周期の半分と略同等の遅延量を信号パスに 追加するか、信号パスから除去する。 図8のデスキュー回路は一般に図2のデスキュー回路と同様であって、同じ構 成部材は同じ参照番号で示してある。しかし、図8のデスキュー回路は、図8の 回路に遅延回路21Aと21B、マルチプレクサ23Aと23B、XORゲート 25、ローパスフィルタ27、トグル式フリップフロップ29を追加する。遅延 回路21Aと21Bは、クロック信号CLKA(K)の周期のほぼ1/2の固定 遅延量を提供する。マルチプレクサ23Aは、遅延回路20Aの出力CLKA( K+1)のパスに選択的に遅延回路21Aを配置する。マルチプレクサ23Bは 、遅延回路20Bへ入力するCLKB(K+1)のパスに遅延回路21Bの追加 削除を切り換える。XORゲート25は、CLKA(K)とCLKA(K+1) を受信して出力信号をローパスフィルタ27に供給する。2つのクロック信号C LKA(K)とCLKA(K+1)が実質的に位相がずれている場合、XORゲ ート25出力は頻繁に高くなり、ローパスフィルタ27の出力が増加する。フィ ルタ27の出力が閾値に達すると、トグル式フリップフロップ29の出力が状態 変化し、これによってマルチプレクサ23Aと23Bを切り換える。遅延回路2 1Aと21BがCLKA(K+1)及びCLKB(K+1)信号パスにあったと しても、マルチプレクサ23Aと23Bがこれらを除去する。逆に、遅延回路2 1Aと21BがCLKA(K+1)及びCLKB(K+1)信号パスになかった としても、マルチプレクサ23Aと23Bがこれらを信号パスに加える。いずれ の場合でも、システムはCLKA(K+1)がCLKA(K)と180度位相反 転している偽ロック状態からCLKA(K+1)とCLKA(K)が同位相にな っている完全ロック状態へすぐに切り換える。 XORゲート25への入力は、CLKB(K+1)とREF(K)によって交 互に供給されることが当業者には理解されるべきである。また、遅延回路21A と21BをCLKA(K)及びCLKB(K+1)信号パス内外に切り換える代 わりに、フリップフロップ29出力を用いて適当な量だけVPLLを選択的にレ ベルシフトし、遅延回路20A及び20Bによって提供される遅延量がクロック 周期のほぼ半分T/2だけ急激に変化するようにする。これは、例えば、フリッ プフロップ29のQ出力を用いてフィルタ26と遅延回路20A及び20Bの間 のVPLL信号パス内外にレベルシフト回路を切り換えるマルチプレクサを制御 することによって実現できる。 図9は、全ステージの遅延回路20A(K)と20B(K)が相互接続されて 長い遅延線を形成している本発明の別の実施の形態を示す。クロック信号供給源 14からステージ16(1)に入るCLKA(1)パルスは、全ステージ16( 1)−16(N)の遅延回路20A(1)−20A(N)を連続的に通過する。 ステージ16(N)でパルスは、遅延回路20A(N)の出力から伝送線18A (N+1)経由で転送されてステージ16(N)の遅延回路20B(N)の入力 に戻る。パルスは更に全ステージの遅延回路20B(N)−20(1)を逆の順 番に経由して伝わる。各ステージ16(K)のPLL制御回路22はそれ自体の 基準信号REF(K)を入力クロック信号CLKA(K)に位相同期する。 図10は図4に図示したステージと同様のステージを使用しているが、全ステ ージの遅延回路20A(1)−20(N)と遅延回路20B(1)−20B(N )がループ状に相互接続されて電圧制御発振回路VCO31を形成する本発明の 別の実施の形態を示す。クロック信号パルスは遅延回路20A(1)−20A( N)を連続して通過し、逆の順序で遅延回路20B(1)−20B(N)を通過 する。ステージ16(1)内部で遅延回路20Bの基準信号REF(1)出力は 遅延回路20A(1)の入力にフィードバックされる。ステージ16(1)のP LL制御回路22はステージ16(1)の遅延回路20A(1)と20B(1) を調節して信号REF(1)を信号CLKA(1)に位相同期させ、それによっ て遅延回路20A(1)−20A(9)と遅延回路20B(1)−20B(N) で構成されたVCO31の全周波数を設定する。ステージ16(1)−16(N )のPLL制御回路22はこれらの遅延回路20Aと20Bを調節してステージ 間信号パスの変動を補償し、それによって各ステージが1クロック周期分の遅延 を提供することを確実にする。 図11は、ローカル回路モジュール12(1,1)−12(N,M)(あて先 サイト)の大きなN×Mアレイに同期のとれたクロック及びデータ信号を提供す るための本発明による「2次元」デスキュー・システム50を示す。デスキュー ・システム50は、図4のデスキュー回路と同様のデスキュー・ステージ16( 1,1)−16(N,M)からなるN×Mアレイを含む。デスキュー・ステージ の第1の縦列16(1,1)−16(N,1)は図9又は図10の「1次元」デ スキュー・システムと同様の方法で動作して、これに対応するローカル・モジュ ール12(1,1)−12(N,1)の第1の縦列をクロックするための一組の N個の出力ローカル・クロック信号CLKL(1,1)−CLKL(N,1)を 発生する。しかし、K番目のステージ16(K,1)のローカル・クロック信号 CLKL(K,1)も、これに対応するK番目の横行のデスキュー回路16(K ,2)−16(K,M)へ入力する基準クロックとして用いられる。デスキュー 回路のK番目の横行も図9又は図10のデスキュー回路と同様の方法で相互接続 されて、これに対応する論理モジュール12(K,2)−12(K,M)の横行 へ供給する別の組のローカル・クロック信号CLKL(K,2)−CLKL(K ,M)を発生する。全ローカル・クロック信号12(1,1)−12(N,M) は互いに同位相になる。ホスト・モジュール11からのデータ又は制御信号は第 1の縦列のステージを連続して転送される。各々の横行の第1のステージも横行 の残りのステージへ入力されるデータとして出力ローカル・データ信号を供給す る。 ローカル・モジュール12の大きなアレイに役立てる場合には、図11の2次 元配信システム5−は、図1,図9,図10の1次元システムに対して、クロッ ク信号転送経路が短いという利点を有している。例えば、400個のローカル・ モジュールを有する図1,図9,図10の1次元システムでは、クロック信号供 給源14のクロック信号出力は最も離れたローカル・モジュールに達するまでに 400ステージを通過する必要がある。図11に図示した種類の2次元20×2 0行列システムでは、クロック信号は最も離れたローカル・モジュールに達する までに39ステージを通過するだけで良い。このより短いパスは、クロック信号 ジッタを減少する。全ステージ16(1,1)−16(N,M)のローカル出力 クロック信号を追加グループのステージへの基準クロック入力として用いること により、図11のアレイを2次元以上に拡張できることは当業者には明らかなは ずである。つまり、本発明のクロック信号配信システムは、ローカル回路モジュ ールの非常に大きな多次元アレイへ同期のとれたローカル・クロックを提供する ように拡張できる。 図11ではデスキュー回路の通常アレイを図示しているが、回路は必ずしも空 間的に排列されていなくとも良いことが理解されるべきである。つまり、デスキ ュー回路又はローカル・モジュールが図示したような行と列に物理的に構成され ている必要はない。ただし、データ及びクロック信号線は図示した順番でモジュ ールに配線されることと、隣接するデスキュー回路の対を相互接続する伝送線が マッチングした遅延量を有することだけが必要である。 同様の多次元信号配信システムが、図2又は図8に図示した種類のデスキュー 回路のN×Mアレイを使用した図1のシステムの拡張として構成し得ることも当 業者には理解されよう。 上記明細書は本発明の好適実施の形態を説明しているが、多様な面において本 発明から逸脱することなく好適実施の形態に多くの変更を当業者はなすことがで きる。したがって、以下の請求の範囲は、本発明の真の範囲と精神の範囲内にあ るこれら全ての変更を保護することを意図している。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年7月11日(1997.7.11) 【補正内容】 本発明の別の実施の形態によれば、信号デスキュー・システムはN×M段ステ ージのアレイを形成するように拡張される。アレイの第1の縦列の各ステージは 互いに相互接続されて一組のN個の同期ローカル・クロック信号を発生する。第 1の縦列の各ステージで発生したローカル・クロック信号は、別の同期のとれた ローカル・クロック信号を発生することによって応答する同じ横行の残りのM− 1個のステージへ基準信号入力として供給される。この本発明の別の実施の形態 は、クロック信号が多数の回路モジュールへ供給されねばならない場合に、累積 された位相ジッタを低減する。 したがって、本発明の目的は空間的に分散した回路モジュールへ一組の同期ロ ーカル・クロック信号を提供することである。 本明細書の結論部分では本発明の主題を特に指摘し明確に請求している。しか し、同じ参照文字が同じ部材を表している添付の図面を参照しつつ本明細書の残 りの部分を読むことにより、本発明の構成及び実施方法を、これの更なる効果及 び目的と併せて、当業者は最も良く理解する。 図面の簡単な説明 図1は、本発明によるクロック信号配信システムを示すブロック図である。 図2は、図1の代表的デスキュー回路の第1の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図3は、図2の代表的遅延回路を更に詳細なブロック図形式で示した模式図で ある。 図4は、図1の代表的デスキュー回路の第2の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図5及び図6は、図4のデスキュー回路の動作を示すタイミング図である。 図7は、図4の周波数逓倍回路を示すブロック図である。 図8は、図1の代表的デスキュー回路の第3の別の実施の形態を示すブロック 図である。 図9及び図10は、本発明によるクロック信号配信システムの別の実施の形態 を示すブロック図である。 図11は、本発明による多次元クロック信号配信システムを示すブロック図で ある。 図12は、図1の代表的デスキュー回路の第4の別の実施の形態を示すブロッ ク図である。 好適実施の形態の説明 図1は一組のN個の同期のとれたローカル・クロック信号CLKL(1)−C LKL(N)を発生するためのクロック信号配信システム10を示す。これらの ローカル・クロック信号は、デジタル電子システムの空間的に分散したローカル ・モジュールの組12(1)−12(N)へのクロック入力として使用される。 クロック信号配信システム10は、また、ホスト・モジュール11から各ローカ ル・モジュール12(1)−12(N)へデータ及び/又は制御信号を配信する 。 クロック信号配信システム10は、クロック信号供給源14と一組のN個のデ スキュー・ステージ16(1)−16(N)とを含む。1からNまでのうちのい ずれかの数Kについて、「K番目」のデスキュー・ステージ16(K)はK番目 のローカル・モジュール12(K)の近くに配置されてK番目のローカル・クロ ック信号CLKL(K)を発生する。全てのローカル・クロック信号CLKL( 1)−CLKL(N)はクロック信号供給源14によって発生した周期基準信号 CLKA(1)に位相同期される。つまり、ローカル・クロック信号CLKL( 1)−CLKL(N)は、空間的に分散したローカル・モジュール12(1)− 12(N)に対して同時にクロックパルスを提供する。 図2は、更に詳細なブロック図の形式でK番目のデスキュー・ステージを示す 。図1及び図2を参照すると、第1のデスキュー・ステージ16(1)は、伝送 線18(1)経由でクロック信号供給源14から周期基準信号CLKA(1)を 受信し、これをローカル・クロック信号CLKL(1)としてローカル・モジュ ール12(1)へ転送する。ステージ16(1)は、また、プログラマブル遅延 回路20A(1)を介してクロック信号CLKA(1)を遅延させ、そして、そ れをクロック信号CLKA(2)として次のデスキュー・ステージ16(2)へ 渡す。ステージ16(1)内部にある制御回路22(1)は、遅延回路20A( 1) の遅延量を自動的に調節して、クロック信号CLKA(2)がステージ16(2 )に到着した時点でクロック信号CLKA(2)がステージ16(1)へ到着す るクロック信号CLKA(1)と同位相になるようにする。デスキュー・ステー ジ16(2)は、伝送線18A(2)経由で、到着したクロック信号CLKA( 1)をローカル・クロック信号CLKL(2)として、ローカル・モジュール1 2(2)へ転送する。 つまり、CLKA(K)の各パルスのステージ16(K)の位相比較器24の第 1の入力からステージ16(K+1)の入力へ伝わるのに必要である時間は、ス テージ16(K+1)からステージ16(K)の位相比較器24の第2の入力へ 戻るのにかかる時間と同じである。そのため、信号REF(K)を信号CLKA (K)に同期することにより、位相比較器24は、ステージ16(K+1)への 入力におけるCLKA(K+1)信号がステージ16(K)の入力でのCLKA (K)と同位相となるか、又は、信号CLKA(K)と180度ずれた位相のど ちらかとなることを確実にする。 全てのクロック信号CLKA(1)−CLKA(N)は互いに同位相であるべ きで180度離れてはならないので、遅延回路20A及び20Bが動作する範囲 とモジュール範囲の間の伝送線距離の変動を制限して、連続するステージ16( K)とステージ16(K+1)へのクロック入力間の総遅延量がCLKA信号の 周期Tと必ず等しくなり、T/2にはならないようにする。例えば、各伝送線1 8A/18Bの固有遅延量「D18」が0.1Tから0.3Tまで変化できる場 合、遅延回路20A/20Bによって提供される遅延量「D20」は、例えば、 0.65Tから0.95Tの範囲に制限すべきである。つまり、合計の遅延量D 18+D20はシステム起動時に0.75Tと1.15Tの間の範囲にあり、D 18+D20=TでCLKA(K)とCLKA(K+1)が同位相で安定する。 システムはD18+D20=0.5TでCLKA(K)とCLKA(K+1)が 180度位相だとD18とD20の値のこのような組み合わせが得られないため 「偽ロック」できない。 位相同期時に総遅延量D18+D20がTの倍数である時にうまく動作するこ とは理解されるべきである。つまり、伝送線遅延量D18が2.4Tから2.6 Tの間にある場合、可変遅延量の範囲を、例えば、0.40Tから0.6Tに選 択できる。これによりシステム起動時に2.8Tから3.2Tまでの範囲で総遅 延量を提供し3.0Tで位相同期する。しかし、いずれの場合にも伝送線遅延量 D18が0.5T以下の範囲になるように制限する必要がある。 図3は図2の遅延回路20Aを示す。回路20Bも同様である。遅延回路20 Aは直列接続され共通の電力供給源としてVPLLを有する一組の同様なインバ ータ回路44から構成される。CLKA(K)信号は直列回路の第1のインバー タへの入力として供給され、CLKA(K+1)は、VPLLの大きさで決定さ れる遅延の後で直列回路の最後のインバータの出力に現れる。直列インバータ回 路44の個数、各インバータ回路44のスイッチング速度範囲、図2の制御回路 22で発生するVPLLの値の範囲が遅延回路の範囲を決定する。 図2を参照すると、ステージ16(K)は一組のD型フリップフロップ回路2 8を含み、その各々が入力端子Dで入力データ線19(K)に到着するDATA (K)信号の別の1つを受信して、クロック端子がローカル・クロック信号CL KL(K)によってパルスされた場合に、出力端子Qに対応する一組のDATA (K+1)とDATL(K)信号が発生する。 すでに本明細書で説明したように、遅延回路20Aと20Bの範囲及びモジュ ール範囲の間の伝送線距離の変動範囲は、連続するステージ16(K)とステー ジ16(K+1)へのクロック入力の間の総遅延量が位相同期時にCLKA信号 の周期T(そして、T/2ではない)に落ち着くように制限されるべきである。 本発明の別の実施の形態においてこのような制限を回避するために、図4に図示 してあるように周波数逓倍回路46を各ステージ16(K)に追加する。周波数 逓倍回路46は到着クロック信号CLKA(K)の周波数を2倍してローカル・ クロック信号CLKL(L)を発生する。このことは、たとえ幾つかのステージ の入力信号CLKA(2)−CLKA(K)が図1の第1のステージ入力信号C LKA(1)と同位相ではあるが、他のステージの入力信号がCLKA(1)と 180度ずれている場合でも、全部のローカル・クロック信号CLKL(1)− CLKL(N)が互いに同位相になることを確実にする。図4に図示した種類の ステージを使用する場合、ホストへ供給されるクロック信号がローカル・クロッ ク信号CLKL(1)−CLKL(N)と同じ周波数を有しているなら、周波数 逓倍回路46と同様の周波数逓倍回路をクロック供給源14とホスト11(図1 )の間のCLKA(1)信号パスに挿入すべきであることに注意するべきである 。また、信号REF(K)が信号CLKA(K)に位相同期していることから、 REF(K)信号を図12に示されているようにシステム性能に影響することな くCLKA(K)の代わりに周波数逓倍回路46の入力へ供給できることにも注 意 すべきである。 4.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して前記第1の入 力信号に前記第2の出力信号を位相同期させることを特徴とする請求の範囲第1 項に記載の装置。 5.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して実質的に等し くなるようにし、また、前記第1の入力信号に前記第2の入力信号を位相同期さ せることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 6.前記第1と第2の信号導体手段が実質的に同じ信号伝播遅延を有して前記一 連のステージのうちの隣接ステージ間に前記第1と第3の出力信号を伝送するこ とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 7.前記周波数逓倍回路が、 前記第1の入力信号を受信して連続的に遅延し同じ周波数だが入力制御信号の 大きさでセットされる位相増分だけ互いに位相が異なる複数の周期タップ信号を 発生する遅延回路と、 前記第1の入力信号と前記タップ信号の1つを受信し前記遅延回路へ前記入力 制御信号を提供する位相同期手段であって、前記制御手段が前記タップ信号の1 つが前記第1の入力信号に位相同期されるように前記制御信号の大きさを調節す る手段と、 前記タップ信号の少なくとも2つを受信して論理的に組み合わせることにより 前記出力ローカル・クロック信号を発生するための論理回路手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の装置。 8.前記論理回路手段が前記タップ信号の前記少なくとも2つの排他的論理和を 取ることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の装置。 9.前記ステージの各々が入力端子と、出力端子と、前記入力端子に現れたデー タ信号を前記第1の周期入力信号の各周期の間に前記出力ノードへラッチするた めのラッチ手段とから成り、 更に、前記一連のステージのうちの次に後続するステージの入力端予へ、前記 一連のステージのうちの最後のステージ以外の各ステージの出力端子を接続する ための第3の信号導体手段から成ることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の 装置。 10.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号を受信して これに応答して前記第3の出力信号を発生するための手段から成ることを特徴と する請求の範囲第1項に記載の装置。 11.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号を受信して 増幅し前記第3の出力信号を発生するための増幅器から成ることを特徴とする請 求の範囲第1項に記載の装置。 12.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第2の出力信号を受信して これに応答し前記第3の出力信号を発生するための手段から成ることを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の装置。 13.前記制御手段の各々が、 前記第1の入力信号と前記第2の出力信号を受信して、これらの間の位相関係 を表す状態表示信号を発生するための手段と、 前記表示信号を積分して前記制御信号を発生するための手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 第2の周期入力信号を受信して第2の調節可能な遅延時間だけ遅延させ第2の周 期出力信号を発生するための第2の遅延手段と、前記第1の入力信号と前記第2 の出力信号を受信して前記第1と第2の遅延手段に供給される遅延制御信号を生 成して前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節し前記第1の入力信号に前記 第2の出力信号を位相同期させる制御手段と、前記第1の入力信号の位相と周波 数に追従する位相と周波数を有する第3の周期出力信号を発生するための手段と 、前記第1の入力信号と第2の出力信号のうちの一方に応答して周期ローカル・ クロック信号を発生するための手段とから成るものと、 前記一連のステージのうちの第1の横行の第1ステージへ、前記第1の入力信 号として、周期基準クロック信号を供給するための手段と、 前記アレイの次に後続する横行の第1ステージへ、第1の入力信号として、前 記アレイの最後の横行の第1ステージ以外の各横行の第1ステージの第1の出力 信号を伝送するための第1の信号導体手段と、 前記アレイの次の先行する横行の第1ステージへ、第2の入力信号として、前 記第1の横行の第1ステージ以外の前記アレイの各横行の第1ステージの前記第 3の出力信号を伝送するための第2の信号導体手段と、 前記アレイの同じ横行の第2ステージへ、第1の入力信号として、前記アレイ の各横行の第1ステージで発生した前記ローカル・クロック信号を伝送するため の第3の信号導体手段と、 前記同じ横行の次に後続するステージへ、第1の入力信号として、前記アレイ の各横行の第1ステージ以外の各ステージで発生した前記第2の出力信号を伝送 するための第4の信号導体手段と、 前記同じ横行の次の先行するステージへ、第2の入力信号として、各横行の前 記第1と第2のステージ以外の各ステージの第3の出力信号を伝送するための第 5の信号導体手段と から成る信号配信装置。 18.前記第1の入力信号と第2の出力信号のうちの一方に応答して周期ローカ ル・クロック信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号と第2の出力 信号のうちの一方を周波数逓倍することにより前記ローカル・クロック信号を発 生するための周波数逓倍回路から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記 載の装置。 19.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して、第2の出 力信号を前記第1の入力信号に位相同期させることを特徴とする請求の範囲第1 7項に記載の装置。 20.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して、実質的に 等しくなるようにし、更に、前記第2の入力信号を前記第1の入力信号に位相同 期させることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 21.前記第1と第2の信号導体手段が実質的に同じ信号伝播遅延時間で隣接す る横行の第1ステージ間で前記第1と第3の出力信号を伝送することを特徴とす る請求の範囲第17項に記載の装置。 22.前記ステージの各々が、更に、入力端子と、出力端子と、前記入力端子に 現れるデータ信号を前記第1の周期入力信号の各周期の間に出力ノードへラッチ するためのラッチ手段とから成り、 更に、次の後続する横行の第1ステージの入力端子の、最後の横行以外の各横 行の各ステージの出力端子を接続するための第6の信号導体手段と、 同一横行の次のステージの入力端子へ、各横行の最後のステージ以外の各ステ ージの出力端子を接続するための第7の信号導体手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 【図12】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.一連のステージであって、各ステージが第1の周期入力信号を受信して第1 の調節可能な遅延時間だけ遅延し第1の周期出力信号を発生する第1の遅延手段 と、第2の周期入力信号を受信して第2の調節可能な遅延時間だけ遅延し第2の 周期出力信号を発生する第2の遅延手段と、前記第1の入力信号と前期第2の出 力信号を受信して前記第2の出力信号を前記第1の入力信号へ位相同期するよう に前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節するために前記第1と第2の遅延 手段へ供給される遅延制御信号を生成するための制御手段と、前記第1の入力信 号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する第3の周期出力信号を発生す るための手段とを含むものと、 前記一連のステージのうちの第1のステージへの前記第1の入力信号として周 期基準クロック信号を供給するための手段と、 前記一連のステージのうちの最後のステージ以外の各ステージの前記第1の出 力信号を前記一連のステージのうちの次に連続するステージへ前記第1の入力信 号として伝送するための第1の信号導体手段と、 前記第1のステージ以外の各ステージの前記第3の出力信号を前記一連のステ ージのうちの次の先行するステージへ前記第2の入力信号として伝送するための 第2の信号導体手段と から成る信号を配信するための装置。 2.各ステージが、更に、第1の入力信号を周波数逓倍して出力ローカル・クロ ック信号を発生するための周波数逓倍回路から成ることを特徴とする請求の範囲 第1項に記載の装置。 3.各ステージが、更に、前記第2の出力信号を周波数逓倍して出力ローカル・ クロック信号を発生するための周波数逓倍回路から成ることを特徴とする請求の 範囲第1項に記載の装置。 4.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して前記第1の入 力信号に前記第2の出力信号を位相同期させることを特徴とする請求の範囲第1 項に記載の装置。 5.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して実質的に等し くなるようにし、また、前記第1の入力信号に前記第2の入力信号を位相同期さ せることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 6.前記第1と第2の信号導体手段が実質的に同じ信号伝播遅延を有して前記一 連のステージのうちの隣接ステージ間に前記第1と第2の出力信号を伝送するこ とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 7.前記周波数逓倍回路が、 前記第1の入力信号を受信して連続的に遅延し同じ周波数だが入力制御信号の 大きさでセットされる位相増分だけ互いに位相が異なる複数の周期タップ信号を 発生する遅延回路と、 前記第1の入力信号と前記タップ信号の1つを受信し前記遅延回路へ前記入力 制御信号を提供する位相同期手段であって、前記制御手段が前記タップ信号の前 記のものが前記第1の入力信号に位相同期されるように前記制御信号の大きさを 調節する手段と、 前記タップ信号の少なくとも2つを受信して論理的に組み合わせることにより 出力ローカル・クロック信号を発生するための論理回路手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の装置。 8.前記論理回路手段が前記タップ信号の前記少なくとも2つの排他的論理和を 取ることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の装置。 9.前記ステージの各々が入力端子と、出力端子と、前記入力端子に現れたデー タ信号を前記第1の周期入力信号の各周期の間に前記出力ノードへラッチするた めのラッチ手段とから成り、 更に、前記一連のステージのうちの次に後続するステージの入力端子へ、前記 一連のステージのうちの最後のステージ以外の各ステージの出力端子を接続する ための第3の信号導体手段から成ることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の 装置。 10.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号を受信して これに応答して前記第3の出力信号を発生するための手段から成ることを特徴と する請求の範囲第1項に記載の装置。 11.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号を受信して 増幅し前記第3の出力信号を発生するための増幅器から成ることを特徴とする請 求の範囲第1項に記載の装置。 12.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する前記 第3の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第2の出力信号を受信して これに応答し前記第3の出力信号を発生するための手段から成ることを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の装置。 13.前記制御手段の各々が、 前記第1の入力信号と前記第2の出力信号を受信して、これらの間の位相関係 を表す状態表示信号を発生するための手段と、 前記表示信号を積分して前記制御信号を発生するための手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 14.前記第1の遅延手段が第1の一連の論理ゲートから成り、前記第1の一連 の論理ゲートのうちの第1の論理ゲートが前記第1の入力信号を受信し、前記第 1の入力信号が前記第1の一連の論理ゲートを通って伝播し前記第1の一連の論 理ゲートのうちの最後の論理ゲートから前記第1の出力信号として放出され、前 記制御信号が前記第1の一連の論理ゲートの各論理ゲートに印加されて切り換え 速度を制御することと、 前記第2の遅延手段が第2の一連の論理ゲートから成り、前記第2の一連の論 理ゲートのうちの第1の論理ゲートが前記第2の入力信号を受信し、前記第2の 入力信号が前記第2の一連の論理ゲートを通って伝播し、前記第2の一連の論理 ゲートのうちの最後の論理ゲートから前記第2の出力信号として放出され、前記 制御信号が前記第2の一連の論理ゲートの各論理ゲートに印加されて切り換え速 度を制御することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。 15.各ステージが、更に、前記第1の入力信号と前記第1の出力信号とを受信 し、前記第1の入力信号と前記第1の出力信号の間の位相関係にしたがって前記 一連の論理ゲートの個数を調節するための手段とから成ることを特徴とする請求 の範囲第14項に記載の装置。 16.各ステージが、更に、前記第2の入力信号と前記第2の出力信号とを受信 し、前記第2の入力信号と前記第2の出力信号の間の位相関係にしたがって前記 一連の論理ゲートの個数を調節するための手段とから成ることを特徴とする請求 の範囲第14項に記載の装置。 17.それぞれがM個のステージを備えたN行のステージのアレイ(MとNが1 より大きい整数である)であって、各ステージが第1の周期入力信号を受信して 第1の調節可能な遅延時間だけ遅延し第1の周期出力信号を発生するための第1 の遅延手段と、第2の周期入力信号を受信して第2の調節可能な遅延時間だけ遅 延させ第2の周期出力信号を発生するための第2の遅延手段と、前記第1の入力 信号と前記第2の出力信号を受信して前記第1と第2の遅延手段に供給される遅 延制御信号を生成して前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節し前記第1の 入力信号に前記第2の出力信号を位相同期させる制御手段と、前記第1の入力信 号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する第3の周期出力信号を発生す るための手段と、前記第1の入力信号と第2の出力信号の前記一方に応答して周 期ローカル・クロック信号を発生するための手段とから成るものと、 前記一連のステージのうちの第1の横行の第1ステージへ、前記第1の入力信 号として、周期基準クロック信号を供給するための手段と、 前記アレイの次に後続する横行の第1ステージへ、第1の入力信号として、前 記アレイの最後の横行の第1ステージ以外の各横行の第1ステージの第1の出力 信号を伝送するための第1の信号導体手段と、 前記アレイの次の先行する横行の第1ステージへ、第2の入力信号として、前 記第1の横行の第1ステージ以外の前記アレイの各横行の第1ステージの前記第 3の出力信号を伝送するための第2の信号導体手段と、 前記アレイの同じ横行の第2ステージへ、第1の入力信号として、前記アレイ の各横行の第1ステージで発生した前記ローカル・クロック信号を伝送するため の第3の信号導体手段と、 前記同じ横行の次に後続するステージへ、第1の入力信号として、前記アレイ の各横行の第1ステージ以外の各ステージで発生した前記第2の出力信号を伝送 するための第4の信号導体手段と、 前記同じ横行の次の先行するステージへ、第2の入力信号として、各横行の前 記第1と第2のステージ以外の各ステージの第3の出力信号を伝送するための第 5の信号導体手段と から成る信号配信装置。 18.前記第1の入力信号と第2の出力信号の前記一方に応答して周期ローカル ・クロック信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号と第2の出力信 号の前記一方を周波数逓倍することにより前記ローカル・クロック信号を発生す るための周波数逓倍回路から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の 装置。 19.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して、第2の出 力信号を第1の入力信号に位相同期させることを特徴とする請求の範囲第17項 に記載の装置。 20.各ステージが前記第1と第2の調節可能な遅延時間を調節して、実質的に 等しくなるようにし、更に、前記第2の入力信号を第1の入力信号に位相同期さ せることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 21.前記第1と第2の信号導体手段が実質的に同じ信号伝播遅延時間で隣接す る横行の第1ステージ間で前記第1と第2の出力信号を伝送することを特徴とす る請求の範囲第17項に記載の装置。 22.前記ステージの各々が、更に、入力端子と、出力端子と、前記入力端子に 現れるデータ信号を前記第1の周期入力信号の各周期の間に前記出力ノードへラ ッチするためのラッチ手段とから成り、 更に、次の後続する横行の第1ステージの入力端子へ、最後の横行以外の各横 行の各ステージの出力端子を接続するための第6の信号導体手段と、 同一横行の次のステージの入力端子へ、各横行の最後のステージ以外の各ステ ージの出力端子を接続するための第7の信号導体手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 23.前記第1の入力信号の位相と周波数に追従する位相と周波数を有する第3 の周期出力信号を発生するための前記手段が前記第1の入力信号と第2の出力信 号の一方を受信して、それに応答して前記第3の出力信号を発生するための手段 から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 24.前記制御手段が、 前記第1の入力信号と前記第2の出力信号を受信して、これらの間の位相関係 を表す状態表示信号を発生するための手段と、 前記表示信号を積分して前記制御信号を発生するための手段と から成ることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 25.前記第1の遅延手段が第1の一連の論理ゲートから成り、前記第1の一連 の論理ゲートのうちの第1の論理ゲートが前記第1の入力信号を受信し、前記第 1の入力信号が前記第1の一連の論理ゲートを通って伝播し、前記第1の一連の 論理ゲートのうちの最後の論理ゲートから前記第1の出力信号として放出され、 前記制御信号が前記第1の一連の論理ゲートの各々の論理ゲートに印加されて切 り換え速度を制御することと、 前記第2の遅延手段が第2の一連の論理ゲートから成り、前記第2の一連の論 理ゲートのうちの第1の論理ゲートが前記第2の入力信号を受信し、前記第2の 入力信号が前記第2の一連の論理ゲートを通って伝播し、前記第2の一連の論理 ゲートのうちの最後の論理ゲートから前記第2の出力信号として放出され、前記 制御信号が前記第2の一連の論理ゲートのうちの各々の論理ゲートに印加されて 切り換え速度を制御することを特徴とする請求の範囲第17項に記載の装置。 26.各ステージが、更に、前記第1の入力信号と前記第1の出力信号とを受信 し、前記第1の入力信号と前記第1の出力信号の間の位相関係にしたがって前記 一連の論理ゲートの個数を調節するための手段とから成ることを特徴とする請求 の範囲第25項に記載の装置。 27.各ステージが、更に、前記第2の入力信号と前記第2の出力信号とを受信 し、前記第2の入力信号と前記第2の出力信号の間の位相関係にしたがって前記 一連の論理ゲートの個数を調節するための手段とから成ることを特徴とする請求 の範囲第25項に記載の装置。
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