JP3145988B2 - データs/p変換回路 - Google Patents

データs/p変換回路

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JP3145988B2 JP37422798A JP37422798A JP3145988B2 JP 3145988 B2 JP3145988 B2 JP 3145988B2 JP 37422798 A JP37422798 A JP 37422798A JP 37422798 A JP37422798 A JP 37422798A JP 3145988 B2 JP3145988 B2 JP 3145988B2
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孝之 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリアルデータを
パラレルデータに変換するデータS/P(シリアル−パ
ラレル)変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のデータシリアル/パラレル
(S/P)変換回路の回路構成の一例を示す。図4に示
すデータS/P変換回路は、シリアルデータ入力SDI
Nに入力されるシリアルデータを入力として、同一のク
ロック信号CLKで駆動される順に従属接続された2n
個のDフリップフロップ(F/F)FF2n,FF
n-1,…,FF21,FF20と、Dフリップフロップ
FF2n,FF2n-1,…,FF21,FF20の各出力Q
が入力1にそれぞれ接続された2n個のセレクタ41−
n,41−2n-1,…,41−21,41−20と、セレ
クタ41−2n,41−2n-1,…,41−21,41−
0の各出力Oが入力Dにそれぞれ接続された2n個のD
フリップフロップ42−2n,42−2n-1,…,42−
1,42−20とを有し、Dフリップフロップ42−2
n,42−2n-1,…,42−21,42−20の各出力Q
がそれぞれパラレル出力PO2n,PO2n-1,…,PO
1,PO20から、入力シリアルデータの2n,2n-1
…,2,1ビット目のデータとして出力される。
【0003】上記の構成では、Dフリップフロップ42
−2n,42−2n-1,…,42−2 1,42−20は、D
フリップフロップFF2n,FF2n-1,…,FF21
FF20と共通のクロック信号CLKがクロック入力に
接続されている。セレクタ41−2n,41−2n-1
…,41−21,41−20の入力0には、Dフリップフ
ロップ42−2n,42−2n-1,…,42−21,42
−20の出力Qがそれぞれ接続されている。2n 分周カ
ウンタ43はクロック信号CLKを2n 分周し、カウン
タデコーダ44は2n 分周カウンタ43の出力をデコー
ドして、2n クロック周期毎に‘1’レベルの信号を出
力して、セレクタ41−2n,41−2n-1,…,41−
1,41−20のセレクト入力Sに出力する。セレクタ
41−2n,41−2n-1,…,41−21,41−2
0は、セレクト入力Sが‘1’レベルの場合は入力1の
信号を、‘0’レベルの場合は入力0の信号を、出力O
に出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すような従来
の、パラレルデータの位相を揃えて出力する、1→2n
データS/P変換回路は、パラレル数(2n)が大きく
なると同時に、使用するF/F数も増加する。F/F数
の増加より、各F/F間のクロック(CLK)スキュー
も増大する為、ホールドタイムの保証が困難になりレー
シングの可能性があった(図4(a))。またパラレル
数の増加はパラレル変換用カウンタ及びデコーダの論理
を複雑化し、パラレルデータのラッチ・イネーブルパル
スのパス遅延を増大させる為、CLK速度が高い場合に
は、図4(b)の信号線がクリティカルパスとなり誤動
作の危険があった。
【0005】本発明は、従来の回路が課題としたCLK
スキューを低減し、且つCLK速度が高い場合のクリテ
ィカルパス形成を防止したデータS/P変換回路を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、入力クロック信号を分周し
て、出力段のタイミング調整用記憶手段にクロック信号
として供給するとともに、次段のユニットのクロック信
号として出力する第1の記憶手段と、入力シリアルデー
タを入力クロック信号に応じてX段(Xは2以上の整
数)シフトする従属接続されたX個の第2の記憶手段
と、X個の第2の記憶手段の出力を入力クロック信号に
応じて同一のタイミングで各々保持するX個の第3の記
憶手段と、X個の第3の記憶手段の出力を同一のタイミ
ングで各々保持し、次段のユニットへ出力するX個のタ
イミング調整用記憶手段とから構成される1/Xシリア
ル−パラレル変換ユニットを、複数個、n段(nは自然
数)接続してなり、1/Xn のシリアル−パラレル変換
を行うことを特徴とし、さらに、前記第3の記憶手段
が、第1の記憶手段から供給されるクロック信号に同期
して動作する第1のデータ保持手段と、入力クロック信
号に同期して動作する第2のデータ保持手段とから構成
されていることを特徴としている。
【0007】また、請求項2記載の発明は、前記各記憶
手段が、フリップフロップを用いて構成されていること
を特徴としている。また、請求項3記載の発明は、1/
Xシリアル−パラレル変換ユニットが、1/2のシリア
ル−パラレル変換を行う1/2シリアル−パラレル変換
ユニットであることを特徴としている。
【0008】また、請求項4記載の発明は、第1のデー
タ保持手段がセレクタを用いて構成され、第2のデータ
保持手段がフリップフロップを用いて構成されているこ
とを特徴としている。
【0009】本発明によれば、例えばXを2とした場
合、1→2S/P(シリアル−パラレル)変換ユニット
を複数有し、これを多段接続する事によりCLKスキュ
ーを低減し、且つCLK速度が高い場合のクリティカル
パス形成を防止した1→2nデータS/P変換回路を実
現することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
るデータS/P変換回路の実施の形態について説明す
る。図1に、本発明によるデータS/P変換回路の基本
構成となる、シリアル信号を2ビットのパラレル信号に
変換する1→2S/P変換ユニットの一実施形態の内部
構成図を示す。
【0011】1→2S/P変換ユニットは、シリアルデ
ータ入力(SDIN)をCLK入力によってシフトする
DフリップフロップFF2,FF1及び、CLK入力の
1/2周波数のCLKを生成するトグル・フリップフロ
ップT1(図1では一例としてクロック端子を入力と
し、Dフリップフロップの負出力を入力Dに接続するこ
とで正出力をトグル出力PCLKとして構成したものを
用いている。)、シリアルデータ取り込み用セレクタS
2,S1、パラレル変換フリップフロップFF’2,F
F’1、パラレルデータを1/2周波数CLKに乗せ換
えるリタイミング用フリップフロップP1,P2から構
成されている。図4を参照して説明したものと同様に動
作するセレクタS2,S1にはそれぞれ、入力1にDフ
リップフロップFF2,FF1の出力Qが、入力0にD
フリップフロップFF’2,FF’1の出力Qが、ま
た、セレクト入力Sにトグル・フリップフロップT1の
出力Qが、接続されていてる。また、セレクタS2,S
1の出力Oは、それぞれ、フリップフロップFF’2,
FF’1のD入力に接続されている。
【0012】フリップフロップFF’2,FF’1の出
力Qはそれぞれ、フリップフロップP2,P1の入力D
に入力される。フリップフロップFF’2,FF’1は
CLKをクロック信号として動作する。フリップフロッ
プP2,P1はPCLKをクロック信号として動作し、
フリップフロップP2の出力Qは,入力シリアルデータ
の2ビット目に対応するデータを繰り返しパラレル出力
PO2として、またフリップフロップP1の出力Qは、
入力シリアルデータの1ビット目に対応するデータを繰
り返しパラレル出力PO1として、それぞれ出力する。
【0013】以下、図1の内部構成の動作を図2のタイ
ミング図を参照して説明する。動作は全てCLK入力の
立ち上がりを基準とする。また、シリアルデータ入力S
DINには、シリアルデータ1−1,1−2,2−1,
2−2,3−1,3−2,4−1,4−2,…が順に入
力されるものとする。
【0014】シリアルデータ入力SDINをFF2,F
F1でシフトし、トグルF/F(T1)出力PCLKが
‘1’のタイミングでフリップフロップFF2の出力を
フリップフロップFF’2で、フリップフロップFF1
の出力をフリップフロップFF’1でラッチする。PC
LKが‘0’の場合はフリップフロップFF’2,F
F’1とも前値保持する為、フリップフロップFF’
2,FF’1の出力変化点は常にPCLKの立ち下がり
に同期する。フリップフロップFF’2出力,FF’1
出力は、フリップフロップP2,P1にてPCLKの立
ち上がりでラッチされ、出力PO2,PO1として外部
へ出力される。また、PCLKも外部へ出力される。
【0015】上記1→2S/P変換ユニットを使用し
た、1→2nデータS/P変換回路を図3に示す。図3
に示すように、本回路では、シリアルデータ入力SDI
Nに付随する入力CLKを、S/P変換過程毎に1→2
S/P変換ユニットにおいてそれぞれ2分周し、2パラ
レルデータPO1,PO2と共に次1→2S/P変換ユ
ニット2つに出力し、多段接続する構成をとる。図3に
示す1→2nデータS/P変換回路は、16ビットのシ
リアル/パラレル変換を行うものであって、図1に示す
ものと同一構成の15個の1→2S/P変換ユニット3
1−1,32−1,32−2,33−1〜34−4,3
4−1〜34−8から構成されている。
【0016】図3に示すように、1→2S/P変換ユニ
ット多段接続構成をとる事により、以下の効果を得る事
ができる。
【0017】・1→2S/P変換ユニットのPCLK出
力のファンアウトに着目すると、どのS/P変換過程に
おいてもPCLKに接続されるF/F・CLK入力数は
常に一定値(入力数14(=4(自回路内)+5(次段
の回路)×2(次段のユニット数)))であり、パラレ
ル数(2n)が増加しても大きなファンアウトを有する
CLK出力は存在しない為、CLKスキュー増大による
レーシングを防止する事が可能となる。
【0018】・また、S/P変換過程毎にCLK周波数
が1/2に低下する事及び、2n分周カウンタ、デコー
ダを必要としない構成である事から、クリティカルパス
形成によるパラレルデータのラッチ・イネーブルパルス
飛び越しの誤動作も防止できる。
【0019】なお、本発明の他の実施形態として、上記
S/P変換回路を構成する1→2S/P変換ユニットを
1→X S/P変換ユニット(Xは2以上の整数)とす
る事も可能である。例えば、1→3S/P変換ユニット
を使用した場合、1→3nS/P変換回路を作成する事
が可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来に比べCLKスキューを低減し、且つCLK速度が
高い場合のクリティカルパス形成を防止したデータS/
P変換回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるデータS/P変換回路の基本構
成単位となるデータS/P変換ユニットの構成の一例を
示す回路図である。
【図2】 図1の回路の動作を説明するためのタイミン
グチャートである。
【図3】 本発明によるデータS/P変換回路の実施形
態の構成の一例を示す回路図である。
【図4】 従来のデータS/P変換回路の構成の一例を
示す回路図である。
【符号の説明】
31−1,32−1〜32−2,33−1〜33−4,
34−1〜34−8…1→2S/P変換ユニット FF1, FF2, FF’1, FF’2,T1…フリ
ップフロップ S1,S2…セレクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−98101(JP,A) 特開 平3−26107(JP,A) 特開 昭63−46833(JP,A) 特開 平1−311622(JP,A) 特開 平1−194533(JP,A) 特開 平3−97329(JP,A) 特開 平6−268623(JP,A) 特開 平9−55667(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力クロック信号を分周して、出力段の
    タイミング調整用記憶手段にクロック信号として供給す
    るとともに、次段のユニットのクロック信号として出力
    する第1の記憶手段と、 入力シリアルデータを入力クロック信号に応じてX段
    (Xは2以上の整数)シフトする従属接続されたX個の
    第2の記憶手段と、 X個の第2の記憶手段の出力を入力クロック信号に応じ
    て同一のタイミングで各々保持するX個の第3の記憶手
    段と、 X個の第3の記憶手段の出力を同一のタイミングで各々
    保持し、次段のユニットへ出力するX個のタイミング調
    整用記憶手段と、 から構成される1/Xシリアル−パラレル変換ユニット
    を、 複数個、n段(nは自然数)接続してなり、 1/Xn のシリアル−パラレル変換を行うことを特徴と
    し、 前記第3の記憶手段が、第1の記憶手段から供給される
    クロック信号に同期して動作する第1のデータ保持手段
    と、入力クロック信号に同期して動作する第2のデータ
    保持手段とから構成されていることを特徴とするデータ
    S/P変換回路。
  2. 【請求項2】 前記各記憶手段が、フリップフロップを
    用いて構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    データS/P変換回路。
  3. 【請求項3】 1/Xシリアル−パラレル変換ユニット
    が、1/2のシリアル−パラレル変換を行う1/2シリ
    アル−パラレル変換ユニットであることを特徴とする請
    求項1記載のデータS/P変換回路。
  4. 【請求項4】 第1のデータ保持手段がセレクタを用い
    て構成され、第2のデータ保持手段がフリップフロップ
    を用いて構成されていることを特徴とする請求項記載
    のデータS/P変換回路。
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