JPH0744437B2 - 調整可能な時定数回路及び調整可能な遅延回路へのその応用 - Google Patents
調整可能な時定数回路及び調整可能な遅延回路へのその応用Info
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Description
変更することのできる時定数回路に関するものである。
本発明はまた、そのような時定数回路を使用する可変遅
延回路に関するものである。
範囲は広いが、その最も重要なもの1つは、複雑な同期
装置に使用されるクロック信号の位相の調整である。こ
の位相調整は、電気接続及び特に製造ばらつきによって
生じることのある同期化の差を補償することを目的とす
る。通常、「スキュー(ゆがみ)」と呼ばれるこれらの
寄生遅延は、補償されるのが好ましい。
ック型位相ロックループを使用して、それによって、遅
延回路をクロック周波数と関係するようにして、ステッ
プバイステップ動作に使用することを禁止するものであ
る。従って、スタティック動作回路において解決方法を
求めることが適している。それらのスタティック動作回
路は、抵抗値Rが調整値に応じた制御信号によって変更
されるRC回路から製造される。また、集積回路で実現
する場合には、調整値は、製造ばらつきに関係する問題
を避けるために、デジタル式に決定されるのが好まし
い。このため、回路は、好ましくは、デジタル調整命令
に応じて選択的に並列接続された複数の基本抵抗によっ
て抵抗Rが形成されているRC回路からなる。
術またはCMOS技術、または、より一般的には絶縁ゲ
ート形電界効果トランジスタ(IGFET)に基づく技
術を使用する集積回路中に容易に集積化することができ
るように構成される。この場合、制御された抵抗を得る
ための最も簡単な方法は、サイズが抵抗値を決定するM
OSトランジスタのドレイン−ソース路を使用すること
である。そのとき、トランジスタのゲートに適当な極性
を有する制御信号を入力することによって、簡単な方法
で回路内に抵抗を組み込むことができる。従って、各M
OSトランジスタは、スイッチと抵抗の二重の機能を果
たしている。もちろん、機能的に等価な実施態様として
は、この1つのトランジスタを複数の同型及び/または
相補的な型のトランジスタに置き換えることができる。
但し、相補的な型のトランジスタの場合、それらのゲー
トに正確な極性の制御信号を入力することが必要であ
る。例えば、互いに並列なPMOSトランジスタとNM
OSトランジスタとからなる「転送ゲート」と呼ばれる
回路を使用することができる。このとき、それらのゲー
トは反対の極性の制御信号を受ける。
タは、ゲートとそれらの他の電極の各々との間で大きな
容量を示すという特性を有することが知られている。従
って、スイッチとして接続されたMOSトランジスタま
たはCMOS転送ゲートは、当然、RC回路を構成す
る。それゆえ、主にMOSスイッチまたはCMOS転送
ゲートからなる時定数回路を考案し、RC回路の容量C
を回路の構造的な容量として、この特性を利用するの
は、良い考えである。
の抵抗を並列に選択的に挿入することが可能でなければ
ならない。実際、MOSトランジスタのドレイン−ソー
ス路の抵抗は、トランジスタの幅を変えることによって
調整される。従って、トランジスタの抵抗を大きくする
ためには、その幅を小さくしなければならない。その長
さは、所定の技術では実際に一定なので、トランジスタ
のゲート−ドレインまたはドレイン−ソースの容量は小
さくなる。また、トランジスタの容量効果は、実際に、
そのトランジスタが導通の時しか存在しない。上記の考
察から、トランジスタの抵抗が大きくなると、回路の全
体の容量が小さくなることが分かる。これは、時定数を
大きくするという求めている効果とは逆のものである。
その結果、大きい時定数を得るためには、トランジスタ
の抵抗をより大きくし、従って、その幅を小さくしなけ
ればならない。その幅は、すぐに、その技術により下方
の限界に達する。また、最大時定数は、最大抵抗値を有
するトランジスタが導通している唯一のものであると
き、得られる。このとき、他のトランジスタが遮断され
ているので、回路の合成容量へのそれらのトランジスタ
の影響はほとんどない。
るためには、本発明は、結果として得られる容量が、抵
抗の役割を果たすトランジスタが遮断状態であるかどう
かとは実際には無関係である上記の型の時定数回路を提
供することを目的とする。本発明の主な目的は、補正す
べきクロック信号の周波数に無関係な調整可能な遅延を
得ることができ、特に、ステップバイステップクロック
動作が可能な回路を提供することにある。また、本発明
は、MOS技術またはCMOS技術で容易に集積化する
ことのできる回路を提供することを目的とする。更に、
本発明は、要求される命令を複雑にせずに、可能な限り
広い範囲の値で時定数の正確な調整を容易にすることを
目的とする。本発明は、また、上記の時定数回路を使用
する、調整値に応じて入力信号を遅延させることのでき
る遅延回路を提供することを目的とする。
力が互いに接続された複数の転送ゲートを備え、それら
の転送ゲートが、調整値に応じた制御信号によって選択
的にアクティブにされる調整可能な時定数回路におい
て、各転送ゲートが少なくとも1つの絶縁ゲート形電界
効果トランジスタによって形成されており、そのドレイ
ン−ソース路は上記転送ゲートの抵抗素子を構成してお
り、絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートか上記
制御信号の1つを受け、更に、各転送ゲートは、補助補
償回路が接続されており、該補助補償回路は、アクティ
ブになると、導通状態の上記転送ゲートの容量と同じ値
の容量を導入し、その結果として得られる容量が、抵抗
として機能するトランジスタが導通しているかどうかと
は独立しており、さらに、各転送ゲートは、当該転送ゲ
ートがアクティブではない時には上記補助補償回路をア
クティブにし、当該転送ゲートがアクティブの時には上
記補助補償回路をアクティブではなくする制御手段を備
えることを特徴とする回路か提供される。
のサイズを有するトランジスタの実際の特性は、製造ば
らつきを原因として、個々の回路で大きな差があること
に注意しなければならない。しかし、反対に、同じサイ
ズのトランジスタ間の同じ集積回路におけるばらつき
は、極めて小さい。また、接続される転送ゲートと組成
及びサイズが同じ補助回路を使用すると、より優れた補
償効果が得られる。また、好ましい実施態様によると、
本発明による回路は、互いに異なり且つ2の冪に比例す
る抵抗値を導入できるように寸法を決めた複数の転送ゲ
ートを具備し、上記調整値は、2進数によって定義さ
れ、2進数の各ビットが対応する転送ゲートの制御信号
を決定することを特徴とする。一般的には、所与の用途
の場合、時定数は、所定の値を越えてはいけない。この
ため、且つ、本発明の別の特徴によって、転送ゲートの
1つは常にアクティブにされ、その常にアクティブにさ
れる転送ゲートのサイズは、時定数回路の最大時定数を
決める抵抗値を導入するように決定される。
を使用する、調整値に応じて入力信号を遅延させること
のできる遅延回路が提供される。このためには、本発明
による時定数回路の出力を、所定のトリガ閾値を有する
増幅器の入力に接続すればよい。しかしながら、クロッ
ク信号のような信号を遅延させるためには、立ち上がり
勾配と立ち下がり勾配を同じ量だけ遅延させねばならな
い。また、使用する技術に関係なく、特に、CMOS技
術を使用する場合、回路が入力信号の立ち上がり勾配ま
たは立ち下がり勾配に作用するかによって、回路は異な
る挙動を示すことがある。
遅延回路は、入力信号が第1のCMOSインバータを介
して第1の時定数回路の転送ゲートに入力され、上記第
1の回路の転送ゲートの出力が、第2のCMOSインバ
ータを介して該第1の時定数回路と同じ第2の時定数回
路の転送ゲートの入力に接続されることを特徴とする。
上記の回路では、各抵抗は、転送ゲートのドレイン−ソ
ース抵抗だけによって決定されるわけではなく、電源側
に接続されたインバータを構成するトランジスタのドレ
イン−ソース抵抗にも依存する。特に、2進数抵抗スケ
ールを使用して、正確且つ広い調整範囲を得るために
は、各インバータによって導入される抵抗は、付属する
転送ゲートのトランジスタの抵抗に比例していなければ
ならない。従って、そのために、全トランジスタを同じ
または比例したサイズにする必要がある。本発明のその
他の特徴及び利点は、添付図面を参照して行う以下の説
明によって明らかになろう。
のモジュールM0、M1、・・・、Mnによって構成さ
れる。各モジュール、例えばモジュールM0は、ここで
は、NMOSトランジスタG0によって構成されたスイ
ッチを備える。このNMOSトランジスタは、そのゲー
トに入力される信号RE0によって制御される。トラン
ジスタG0の主電極の1つ(ドレインまたはソース)
は、増幅器12を介して入力信号CKを受け、第3の電極
は、回路10の出力端子Xに接続されている。モジュール
M0は、更に、補償回路GC0を備える。この補償回路
GC0は、補償コンデンサC0と直列のスイッチSW0
によって構成されている。補償回路GC0は、出力Xと
固定電位点、例えばアース18との間に接続されている。
スイッチSW0は、信号RE0の反転信号RE*0によ
って制御される。
幅のサイズは、増幅器12の出力と回路10の出力Xとの間
に特定の抵抗を導入するように決定される。これらのト
ランジスタは、そのゲートと出力Xとの間の容量を有し
ており、その容量が、時定数回路10の全体の合成容量の
一部となる。補償回路GC0、GC1、・・・、GCn
の容量のC0、C1、・・・、Cnのサイズは、接続さ
れるトランジスタの容量と同じ値を有するように決定さ
れる。
する。調整値は、nビットの2進数によって決定される
ので、この2進数の各ビット、例えば、ビット1は、対
応する制御信号、例えば、RE1の極性を決定する。こ
のビットが1の時、RE1は正であり、RE*1は0で
ある。従って、トランジスタG1は導通になり、一方、
スイッチSW1は開いている。従って、合成容量へのト
ランジスタG1の貢献は、オン状態のトランジスタG1
のゲートと出力Xとの間の容量に等しい。一方、ビット
が0の時、トランジスタG1は遮断されており、その時
その容量は無視することができる。反対に、スイッチS
W1は閉じており、容量C1が、合成容量に寄与する。
トランジスタG0〜Gnの抵抗は、広い調節範囲を正確
にカバーするように、2の冪に比例するのが好ましい。
1実施例では、トランジスタが恒久的に導通状態に制御
されており(ゲートが正の電源端子に接続されてい
る)、トランジスタのサイズが時定数の予め決定された
最大値を示すように決定されている特別なモジュールを
備えることができる。
チG0〜Gn及び補償回路GC0〜GCnに関して様々
な変更が可能である。従って、CMOS技術の場合にト
ランジスタが同一型かまたは相補型であるかに関係な
く、トランジスタG0〜Gnの各々を、並列接続された
複数のトランジスタによって置換することができる。ま
た、各補償回路、例えば、GC0は、対応するスイッチ
G0と同じように接続され且つサイズが決定された1つ
または複数のMOSトランジスタによって形成すること
ができる。この場合、回路GC0内の全トランジスタの
同じ主電極は、全て、出力Xに接続され、他の主電極
は、互いに接続されている。従って、これらのトランジ
スタのゲートは、対応するスイッチ内の同形のトランジ
スタのゲートに入力される信号の反転信号を受ける。
た、遅延回路の形の実施例を詳細に説明する。本発明に
よる遅延回路は、複数のモジュール24によって構成され
ている。各モジュール24は、上記のコマンドRE0〜R
Enの1つに類似の対応する信号REによって制御され
ている。各モジュール24は、第1及び第2の補償回路G
CA、GCBに各々接続された第1及び第2のスイッチ
GA及びGBを備える。GAとGCBとが、そしてGB
とGCBが、それぞれ、第1及び第2の時定数回路を形
成している。
ャネルMOSトランジスタ及びPチャネルMOSトラン
ジスタを示すこととする。スイッチGAは、並列接続さ
れた互いに相補的なトランジスタN1及びP1からなる
CMOS転送ゲートによって構成されている。これらの
トランジスタの各々の主電極の一方は、互いに相補的な
トランジスタP3及びN3によって構成されたCMOS
インバータIAの出力に接続されている。トランジスタ
N1及びP1の主電極の他方は、共通の点Xで、遅延回
路の全てのモジュールに接続されている。転送ゲートG
Aの補償回路GCAも同様に、CMOS転送ゲートによ
って形成されており、その転送ゲートの互いに相補的な
トランジスタNC1、PC1は、各々トランジスタN1
及びP1と同一のサイズである。CMOS転送ゲートG
CAの出力は、点Xに接続されている。
れている第2の時定数回路の素子は、各々、転送ゲート
GA及びGCBとそれぞれ同じ転送ゲートGB及びGC
Bである。転送ゲートGB及びGCBの出力は、遅延回
路の出力Yに一緒に接続されている。遅延させるべき信
号CKは、CMOSインバータIAの入力に印加され
る。第1の時定数回路の出力Xは、トランジスタP4、
N4によって形成された第2のCMOSインバータIB
を介して各モジュールの転送ゲートGBの入力に印加さ
れる。制御信号REは、インバータA1の入力に入力さ
れる。そのインバータの出力RE*は、トランジスタN
C1、P1、NC2及びP2に接続されている。出力R
E*は更に、第2のインバータA2の入力に接続されて
おり、その出力はトランジスタPC1、N1、PC2、
N2のゲートに接続されている。
ジュールが選択されると、制御信号REは論理値1にな
り、トランジスタNC1、PC1、NC2及びPC2は
遮断状態になり、トランジスタP1、N1、P2、N2
は導通状態になる。逆に、モジュールが選択されていな
いと、信号REは論理値0になり、トランジスタNC
1、PC1、NC2及びPC2はオ導通態になり、トラ
ンジスタP1、N1、P2、N2は遮断状態になる。か
くして、2つの時定数回路の結果的な容量は、選択され
るモジュールに関係なく、一定である。
の特性への貢献は、例えば、転送ゲートのトランジスタ
P1、N1のサイズだけでなく、入力側または出力側の
インバータのトランジスタP3、N3及びP4、P4の
サイズ1も関係がある。従って、時定数は、トランジス
タP1及びN1のドレイン−ソース抵抗だけでなく、入
力信号CKの極性に応じてインバータIAのトランジス
タP3またはN3のドレイン−ソース抵抗によっても決
定される。同様に、容量は、トランジスタP1、N1だ
けでなく、電圧Xの極性に応じてトランジスタN4また
はP4の容量によっても決定される。また、P形MOS
トランジスタの特性は、使用する製造方法によって、N
形トランジスタの特性と異なるようにすることができ
る。これは、インバータを介して直列に接続した2つの
同一の時定数回路を使用する、ここに開示する回路の重
要性を示すものである。その理由は、出力Yは、通常、
図示していない第3のインバータの入力に印加される解
されるので、入力信号の立ち上がり勾配が受ける処理
を、立ち下がり勾配が受ける処理と同じにすることがで
きる。
導入された抵抗は好ましくは互いに比例している(例え
ば、2の冪)ので、このため、各インバータのトランジ
スタのサイズは、それらが構成する転送ゲートの抵抗に
比例した抵抗を示すように決定されるので重要である。
特に簡単な解決法は、同一モジーュルにおいて、全ての
NMOSトランジスタのサイズを同一に選択し、全ての
PMOSトランジスタを別の匹敵するサイズにすること
である。本発明の範囲内で変更及び他の実施態様が可能
であることは、当業者には明らかであろう。従って、上
記の実施例は、特許請求の範囲に記載されたことを除い
て、本発明を何ら限定するものではない。
的な形態を図示したものである。
遅延回路のCMOS形式の実施例を図示したものであ
る。
助補償回路 C0、C1、・・・、Cn 容量 RE0、RE1、・・・、REn 制御信号 RE、RE* 互いに相補的な制御信号 N1、N2 Nチャネルトランジスタ P1、P2 Pチャネルトランジスタ IA、IB インバータ CK クロック信号 10 時定数回路 12、14、16 増幅器 24 モジュール
Claims (7)
- 【請求項1】出力(X)が互いに接続された複数の転送
ゲート(G0、G1、・・・、Gn、GA、GB)を備
え、それらの転送ゲートが調整値に応じた制御信号(R
E0、RE1、・・・、REn)によって選択的にアク
ティブにされる調整可能な時定数回路において、上記の
各転送ゲート(G0、G1、・・・、Gn、GA、G
B)が少なくとも1つの絶縁ゲート形電界効果トランジ
スタ(N1、P1、N2、P2)によって形成されてお
り、そのドレイン−ソース路は上記転送ゲートの抵抗素
子を構成しており、該転送ゲートは上記制御信号(RE
0、RE1、・・・、REn)の1つを受けるようにな
されており、各転送ゲート(G0、G1、・・・、G
n、GA、GB)には、補助補償回路(GC0、GC
1、・・・、GCn、GCA、GCB)が接続されてお
り、該補助補償回路はアクティブになると、導通状態の
上記転送ゲートの容量と同じ値の容量(C0、C1、・
・・、Cn)を導入し、さらに、上記時定数回路は、上
記転送ゲートがアクティブではない時には、該転送ゲー
トに付属する上記補助補償回路をアクティブにし、上記
転送ゲートがアクティブの時には、該転送ゲートに付属
する上記補助補償回路をアクティブではなくする制御手
段(A1、A2)を備えることを特徴とする時定数回
路。 - 【請求項2】上記転送ゲート(GA、GB)は、各々、
MOSトランジスタによって構成されており、上記補助
補償回路(GCA、GCB)は、対応する転送ゲート
(GA、GB)と同じサイズの転送ゲートであり、上記
補助転送ゲート(GCA、GCB)は、該補助転送ゲー
トが付属する転送ゲート(GA、GB)の出力に接続さ
れており、上記制御手段(A1、A2)は、上記補助転
送ゲート及び該補助転送ゲートが付属する転送ゲートの
トランジスタのゲートにそれぞれ、互いに相補的な制御
信号(RE、RE* )を出力することを特徴とする請求
項1に記載の時定数回路。 - 【請求項3】複数の上記転送ゲート(G0、G1、・・
・、Gn、GA、GB)のサイズは、互いに異なり且つ
2の冪に比例する抵抗値を、導入できるように寸法が決
められており、上記調整値は、2進数で定義され、2進
数の各ビットは、対応する転送ゲートの制御信号(RE
0、RE1、・・・、REn)を決定することを特徴と
する請求項1または2に記載の時定数回路。 - 【請求項4】上記転送ゲートの1つは、常にアクティブ
にされており、上記時定数回路の最大時定数を決定する
抵抗値を導入するようにサイズが決定されていることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の時定数
回路。 - 【請求項5】上記転送ゲート(GA、GB)は、各々、
同数のP形トランジスタ(P1、P2)及びN形トラン
ジスタ(N1、N2)によって構成されたCMOSゲー
トであり、上記の互いに相補的なトランジスタのドレイ
ン−ソース路は、互いに並列に接続されていることを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の時定数回
路。 - 【請求項6】調整値に応じて入力信号(CK)を遅延さ
せる遅延回路であって、請求項1〜5のいずれか1項に
記載の2つの同じ調整可能な時定数回路を備え、上記入
力信号(CK)が第1のCMOSインバータ(IA)を
介して第1の時定数回路の転送ゲート(GA)に入力さ
れ、その第1の時定数回路の転送ゲート(GA)の出力
(X)は第2のCMOSインバータ(IB)を介して第
2の時定数回路の転送ゲート(GB)の入力に接続され
ていることを特徴とする遅延回路。 - 【請求項7】各転送ゲート(GA、GB)は、CMOS
技術によって形成され、且つ、付属するCMOSインバ
ータ(IA、IB)の出力に接続され、上記インバータ
(IA、IB)のPチャネル及びNチャネルトランジス
タ(P3、P4、N3、N4)のサイズは、上記転送ゲ
ート(GA、GB)のトランジスタ(P1、P2、N
1、N2)のサイズに比例するかまたは同じに決定され
ることを特徴とする請求項6に記載の遅延回路。
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