JPH02141123A - デジタル遅延エレメント - Google Patents

デジタル遅延エレメント

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JPH02141123A
JPH02141123A JP1193811A JP19381189A JPH02141123A JP H02141123 A JPH02141123 A JP H02141123A JP 1193811 A JP1193811 A JP 1193811A JP 19381189 A JP19381189 A JP 19381189A JP H02141123 A JPH02141123 A JP H02141123A
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delay
control
input
delay element
reference clock
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JP1193811A
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Lou Morales
ロウ モラルス
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Standard Microsystems LLC
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SMC STANDARD MICROSYST CORP
Standard Microsystems LLC
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は一般的な集積回路に関し、特に集積回路に応用
可能なデジタル遅延回路に係るものである。
[従来の技術とその課M] 遅延線は、特定の遅延に敏感な同調回路のような各種の
電子回路に一般に使用され、これらの回路における遅延
線の作用は、インプットデジタル信号を規定時間だけ遅
らせることにある。
例えば、ハードデスクデータ分離器は代表的な遅延線利
用分野で、それは30ns、 40nsおよび50ns
の遅延をさせる精密なLC回路網と緩衝器からなってい
る。現在入手できるデジタル遅延線の主な欠点は、かな
り高価で、温度と電圧の変動に影響され易い精密部品と
インダクターを必要とすることである。
さらに、回路組立てに使用される技術を考慮しないで、
これら従来の遅延線を集積回路に組み込むのは実用的で
ない。
【課題を解決するための手段] 本発明の目的は、精密な構成部品とインダクターを使用
しないで、正確な遅延線を提供することにある。
本発明の他の目的は、温度および電圧変動を自己調整で
診る、精密なデジタル遅延エレメントを提供することに
ある。
本発明のさらに他の目的は、容易に集積回路に組み込め
る、精密なデジタル遅延エレメントを提供することにあ
る。
本発明のもう一つの目的は、デバイスのビンと、外部の
能動遅延線を要せずに集積回路に組み込める能動遅延線
を提供することにある。
これらの目的のために、この回路には、リファレンスク
ロックと、M及びNの2配列の制御遅延エレメントが含
まれる。
リファレンスクロックは、遅延エレメントの1配列を通
過し、この遅延したクロックが、遅延しないクロックと
、位相検知器または比較器で比較され、この検知器また
は比較器のアウトプットが制御電圧となり、各遅延エレ
メントの制御インプットに加えられる。制御遅延エレメ
ントは制御インプットにより変えられ制御される緩衝器
の形をとることができる。上記及び下記の他の目的達成
のために、本発明は、特許請求の範囲で定義され図面で
説明されたデジタル遅延ラインに関するものである。
[発明の作用と効果] 第1図は、本発明の1実施態様の概略図で、精密に制御
された既知周波数、例えば2.0111Hzをもつリフ
ァレンスクロック10が含まれる。リファレンスクロッ
ク10のアウトプットは、位相検知器12のインプット
の一つと、電圧制御遅延エレメント14゜のインプット
に加えられ、そのアウトプットは第二の電圧制御遅延エ
レメント14.のインプットに加えられる。最後が14
NであるN個の電圧制御遅延エレメントは、先行エレメ
ントのアウトプットがすぐ次の遅延エレメントのインプ
ットになるように、直列または縦続的に接続される。N
個の電圧制御エレメントの最後のアウトプットは、遅延
したクロック信号であるが1位相検知器12の第2のす
なわち遅延インプットに加えられる。
この明細書の以下の部分に一層詳細に説明されているよ
うに、各電圧制御遅延エレメント14は、インプットと
アウトプットの間の遅延をもたらす多数の直列接続の緩
衝器を含む。この遅延は調節可能で、遅延エレメントの
制御インプット端子に加えられる制御信号のレベルで制
御される。そのインプットからアウトプットに至る間の
遅延エレメントにより、インプットデジタル信号に導入
される遅延は、その制御インプットに加えられる制御電
圧に反比例する。
再び第1図を参照すると、遅延が導入されるインプット
信号は、電圧制御遅延エレメント161のインプットに
加えられ、そのアウトプットは、つぎに追加された電圧
制御遅延エレメント1B、に加えられる。遅延エレメン
ト161および162は、直列接続の電圧制御遅延エレ
メント161から16Mまでの、多数の2次配列Mを形
成するように接続される。この直列接続配列の最終エレ
メント16Mのアウトプットは、インプット信号Inか
ら、制御された規定時間まで遅延されたアウトプット信
号である。
第1図及び第2図の遅延ライン中の個々の遅延エレメン
ト14.18は、木質的には互いに同等である。
遅延を制御するために、制御遅延エレメント14.18
の制御インプットに加えられる制御信号は、位相検知器
12のアウトプットにみられるもので、該検知器は遅延
エレメント141から14Nにおいて遅延されたクロッ
ク信号と、遅延されないリファレンスクロック信号との
間の位相遅延を感知する。
もし、遅延されたクロック信号と、遅延しないリファレ
ンスクロック信号との間の位相が既定量より低ければ、
位相検知器12のアウトプットにおける制御電圧レベル
は、各制御遅延エレメント14.16の各々の遅延を増
加するように変化する。
逆に、遅延クロックとリファレンスクロックとの間の位
相遅延が既定量より大きいとぎは、制御信号のレベルは
、各制御遅延エレメント14.16中の遅延を減少する
ように変化する。
前記したように、電圧制御遅延エレメント14゜16は
木質的に同等であるから、同じ制御信号がそれぞれに加
えられる時、これらのエレメントを通る遅延も又同等で
ある。
第1図の回路で、各制御遅延エレメント14.16によ
る遅延は: エレメント遅延 信号Inから信号Outまでの遅延は:信号遅延=M×
エレメント遅延 上式(1)、(2)における位相角は、位相検知器12
がそこで作動する所である。式(1)、 (2)から考
え、直列接続されたラインまたはステージN、M中の制
御遅延エレメント14.16の積分数を使用し、リファ
レンスクロック周波数を積分束および/または除して信
号遅延の算出が可能であることが分る。
もし望むならば、各ステージ中のエレメント群の異なる
Mの数をもつ直列接続電圧制御遅延エレメントの、追加
の信号遅延ラインまたはステージが、位相検出器12で
作られた制御信号により作動させ、第1図に示されるよ
うに、個々のエレメント遅延時間の異なった積分倍数を
供給するようにしてもよい。
第1図の回路の実際の内容は第2図に例示説明される。
第2図の回路で、2.0m1lzのインプットリファレ
ンスクロックは、l/2ディバイダ回路18を通り、位
相検知器に必要な周波数が1.0mHzで、衝撃係数が
50%のリファレンスクロックとなる。回路18のアウ
トプットは、実数と補数のリファレンスクロック信号を
供給するように変換され、電圧で制御された遅延エレメ
ント20.22のインプットにそれぞれ加えられる。リ
ファレンスクロック及びその補数は、それぞれNAND
ゲート24.26およびRC回路28.30かららなる
低域ろ波器を通って送られる。RC回路網28.30は
それぞれ低電位ライン34と高電位ライン36を介して
比較器または差動増幅器32の正と負のインプットに接
続される。
第2図の遅延回路は、五つの電圧制御遅延エレメント1
41から145を含み、その第1は、遅延エレメント2
0のアウトプットからのリファレンスクロックを、その
インプットで受は取る。直列接続エレメント14の最終
のアウトプットは、NANDゲート24.28のもう一
つのインプットに加えられる。第2図の回路で式(1)
 、 (2)のファクターNは5である。
この回路へのインプット信号Inは、電圧制御エレメン
ト16a、16bからなる直列接続の2つのエレメント
ステージの始めに加えられる。また、単一電圧制御遅延
エレメント16cからなる第2の遅延ステージにも加え
られる。各電圧制御遅延エレメント14,16,20,
22,24.26は、それぞれの制御インプットで位相
検知器12からの制御電圧アウトプットを受は取る。第
2図の回路にはMは1と2に相当する二つの遅延ステー
ジがある。
第2図の回路は90°の移相検出と、遅延に反比例する
電圧制御を行う。上述の式(1)において、N=59位
相角;90°fクロツタ= 1 mHz 、エレメント
遅延’=50nsである。したがってn=1の遅延ステ
ージは50nsの遅延を与え、M=2の遅延ステージは
100ns ’の信号遅延となる。
先に述べたように、位相検知はそれぞれNANDゲート
24.28のアウトプットにおける、RC回路網28.
30の装置で低域フィルターして行われる。ライン34
.36の平均電圧が殆ど同じである時、回路は安定にな
る。N遅延エレメント14による遅延は250 nsよ
り少ないので、ライン34の衝撃係数は増加し、比較器
32のアウトプットの制御電圧の制御は減少し、それに
より各電圧制御遅延エレメントにおける遅延は増加する
。逆に、N遅延エレメント14中の遅延が増加すると、
制御電圧のレベルは増加し、それにより遅延エレメント
により供給された遅延は減少する。
第3図は、第1図、第2図の遅延回路における電圧制御
遅延エレメント14.16として使用するのに有利な回
路を示す。第3図に示された回路は、CMOSデジタル
遅延エレメントで、その使用のうえに遅延ラインは第1
図、第2図と同様に、通常のインバーターストリング遅
延及び選択されたタップポイント遅延回路の代りとして
、有利に使用できる。
インバーターストリングは高圧で非常によく調整された
制御電源を必要とするので、第3図の回路は、これに比
べ特に有利である。
さらに通常のインバーターストリングでは、電圧が減少
する時アウトプット電圧トリップレベルもまた低くなる
。これはアウトプットの衝撃係数をひずませ、この回路
が他の回路と結合される時レベル推移を困難にする。イ
ンプットスイッチレベルも同様に悪い影響を受ける。
第3図の回路では、回路電圧が緩衝器に直接影響しない
ので、これらの欠点は完全に避けられる。さらに第3図
の回路では、アウトプット電圧はフル供給レベルにあり
、インプットトリップレベルは、制御電圧のレベルにか
かわらず供給レベルの中心にある。
第3図で図式的に説明されたデジタル遅延エレメントに
は、制御電圧発生ステージ40と直列の遅延ステージ4
2が含まれている。制御電圧VCTLはP型MOSデバ
イスQ1のゲートに加えられ、そのソースは、ドレーン
とN型MOSデバイスQ2のゲートに、VGNラインに
よりて接続される。デバイスQ1のドレーンはVddに
接続され、方、デバイスQ2のソースは接地される。
デバイスQ1、Q2は電流ミラーを形成し、そこで、遅
延ステージ中のP型およびN型の電流制限デバイスQ3
.Q4に同じ電流を供給し、結果としてエツジのひずみ
を避ける。
そのために、制御電圧発生ステージ40中の電流ミラー
におけるP型およびN型デバイスのサイズ比は、遅延ス
テージ42中のP型およびN型デバイスのサイズ比と、
同じでなければならない。
遅延ステージ42は、Vddと地面との間に電流制限デ
バイスQ3.Q4と直列接続された一連のCMOSイン
バーター46からなる。最初のインバーターステージは
、ゲートでインプット信号INを受取り、各インバータ
ーのアウトプットは後続のインバーターのゲートに加え
られる。
P型およびN型の電流制限デバイスQ3.Q4のゲート
は、それぞれ制御電圧発生ステージ40からVGPとV
GN制限電圧により制御される。
第3図の回路操作で、電圧はVGPに加えられる。より
低い電圧は、遅延ステージ中のP型の電流制限デバイス
と、電圧発生部Ql、Q3に、より多くの電流を配分す
る。この電流制限は電圧発生ステージを経てVGNライ
ンに反映される。これが、P型デバイスQl、Q3がV
ddへの電流を制限する量と同量で、N型デバイスQ2
.Q4に大地への電流を制限させる。
この対称形態が、ffT撃係数のゆがみを減らすと共に
、他の論理で、P型およびN型デバイス間に同じ比率を
維持するように、各種遅延ステージの電圧トリップポイ
ントを同じポイントに維持する。上昇および下落回数は
、駆動されるノーダルキャパシタンス(nodal c
apacitance)への制限デバイスによって配分
される電流により決められる4゜ (各ステージ中の信号デバイスの順方向抵抗も、種々の
程度で遅延に影響する)。最小および最大インプットス
イッチング回数と、遅延誤差許容度が、遅延ラインデバ
イスの大きさを決定する。プロセス特性に沿って要求さ
れる遅延が、必要な遅延ステージ数を決める。
本発明が、改良されたデジタル遅延ラインを提供するこ
とは明白である。さらに上述の本発明の実施態様を、特
にその技術思想と発明の分野から逸脱することなく修正
することは可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施態様によるデジタル遅延ラインの
概略ブロック図である。 第2図は第1図の遅延ラインの一層詳細なブロック図で
ある。 第3図は第1図及び第2図の遅延ラインの一つの制御遅
延エレメントの概略ブロック図である。 10・・・リファレンスクロック、 12・・・位相検知器、 14.16・・・電圧制御遅延エレメント、18 ・ 20゜ 24゜ 28゜ 34 ・ 36 ・ 40 ・ 42 ・ 46 ・ ・ディバイダ、 2・・・遅延エレメント、 6・ ・ ・NANDゲート、 0・・・RC回路、32・ ・低電位ライン、 ・高電位ライン、 ・制御電圧発生ステージ、 ・遅延ステージ、 ・CMOSインバーター ・比較器、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)インプットおよびアウトプット間につくられた遅延
    が、制御インプットに加えられた制御記号により制御可
    能な直列接続遅延エレメントの第1と第2またはそれ以
    上の積分数NとMである配列と、リファレンスクロック
    源と、遅延エレメントの第1と第2の配列の一つを通し
    てリファレンスクロックを遅延させ、遅延リファレンス
    クロックをつくる手段と、クロック源と遅延エレメント
    の第1配列に結合され、リファレンスクロックと遅延リ
    ファレンスクロック間の比較を代表する制御信号をつく
    り両クロックを比較する手段および制御信号を各制御遅
    延エレメントの制御インプットに加え、インプット信号
    に対する各遅延エレメントによりつくられた遅延を変え
    る手段とよりなることを特徴とするデジタル遅延エレメ
    ント。 2)制御インプットを受け、第1と第2の制御電圧をつ
    くるインプット電圧制御部と、第1のインバーターのイ
    ンプットがインプット信号を受け、各インバーターが補
    数の第1と直列に接続される複数の直列接続CMOSイ
    ンバーターおよび電源とリファレンスポテンシャル間に
    あって、第1と第2の制御デバイスのゲートがそれぞれ
    第1と第2の制御電圧を受ける第2MOS制御デバイス
    とよりなり、インプット信号につくられたインプットと
    アウトプット間の遅延が、制御インプットに加えられた
    制御信号により制御されることを特徴とする電圧制御遅
    延エレメント。
JP1193811A 1988-08-02 1989-07-26 デジタル遅延エレメント Pending JPH02141123A (ja)

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FR (1) FR2635239A1 (ja)
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