JPH11220368A - 遅延回路および半導体集積回路 - Google Patents

遅延回路および半導体集積回路

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JPH11220368A
JPH11220368A JP10020841A JP2084198A JPH11220368A JP H11220368 A JPH11220368 A JP H11220368A JP 10020841 A JP10020841 A JP 10020841A JP 2084198 A JP2084198 A JP 2084198A JP H11220368 A JPH11220368 A JP H11220368A
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JP
Japan
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gate
signal
input
gates
delay
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JP10020841A
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English (en)
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Tatsuya Itagaki
竜也 板垣
Manabu Makino
学 牧野
Kazuhiro Kawasaki
和弘 河崎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体集積回路を作成した後で、より高速なク
ロックスピードに対しても伝搬遅延時間の調整を可能と
する。 【解決手段】トライステートゲート4a〜dを並列に接
続させ、遅延素子としてバッファゲート3a〜cを、ト
ライステートゲートに直列に接続させる。SRAM2a
〜dにデータを入力し、いずれかのトライステートゲー
トを選択することにより、任意の遅延時間を設定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
係り、特に半導体集積回路間において伝搬遅延時間の調
整が必要となった場合に、任意に調整可能となる半導体
集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路においてフリップフロッ
プ等の順序回路を動作させるには、フリップフロップの
データ入力とクロック入力とに対し、セットアップタイ
ム、ホールドタイム条件が満たされなければならない。
しかし、複数の半導体集積回路を使用し、相互のセット
アップタイム、ホールドタイムの調整を行う場合、予め
データ入力およびクロック入力タイミングを予測して見
積もりし、バッファをデバイス内部で遅延素子とするこ
とによりタイミングを調整するが、デバイスバラツキや
温度、電圧条件、配線遅延の見積りには幅がある。ま
た、クロック周波数が高速になる程、調整のマージンが
なくなり、見積りの小さなミス等から、データとクロッ
クの位相条件が満たされなくなることがある。また、入
力データがクロックに同期はしているが伝搬のタイミン
グが不明の場合や、前段の遅延が仕様変更により変化す
る場合等もデータとクロックの位相条件が満たされなく
なることがある。
【0003】また、FPGAについては、図6に示すよ
うに、遅延素子がI/Oバッファ部内に予め作成されて
いるものが、1997 プログラマブルロジックデータ
ブックV3に記載されている。図6においては、遅延素
子115a、bにより1段または2段の遅延がSRAM
プログラミング素子によりセレクタ116にて選択可能
であり、外部ROMからのデータでSRAMにデータを
与えるというものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した、半導体集積
回路のセットアップタイム、ホールドタイムのタイミン
グ調整のために行う遅延素子挿入は、デバイス作成前に
遅延値を見積り、1度デバイスができた後では、タイミ
ングの調整はできない。また、FPGAに関しても、図
6に示すように、セレクタ内部の構成は、NANDゲー
トが2段挿入されているため、結果として、遅延時間
は、最小でも、バッファゲート103およびNANDゲ
ート2段分となってしまうという問題がある。
【0005】本発明の目的は、半導体集積回路を作成し
た後で、より高速なクロックスピードに対しても伝搬遅
延時間の調整が可能な遅延回路および半導体集積回路を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、並列に接続さ
れた第1のゲート素子および第2のゲート素子と、前記
第2のゲート素子に直列に接続される遅延素子と、前記
第1および第2のゲート素子の一方に対して、入力信号
を出力させるようにゲート制御を行うゲート制御回路と
を備える。前記ゲート制御回路は、前記ゲート制御に対
応する制御情報を記憶する、書き込み可能な記憶手段を
備える。また、より具体的には、前記ゲート素子は、ト
ライステートゲートと、NANDゲートと、トランスフ
ァゲートのうちいずれかとすることができる。
【0007】さらに、信号を入力する入力端子と、論理
ブロックと、前記入力端子と前記論理ブロックとの間に
設けられる遅延回路とを備える半導体集積回路におい
て、前記遅延回路は、並列に接続された第1のゲート素
子および第2のゲート素子と、前記第2のゲート素子に
直列に接続される遅延素子と、前記第1および第2のゲ
ート素子の一方に対して、前記入力端子から入力された
信号を前記論理ブロックに出力させるようにゲート制御
を行うゲート制御回路とを備える用にしてもよい。
【0008】また、遅延回路は、前記論理ブロックと前
記出力端子との間に設るようにしてもよい。
【0009】本発明によれば、セレクタを設けず、ゲー
ト素子およびゲート制御回路により信号の出力を制御す
るような構成とすることで、遅延時間の最小時間をより
小さくすることができ、高速なクロックにも対応するこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体集積回
路の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
【0011】図1に、第1の実施の形態における半導体
集積回路のブロック図を示す。
【0012】図1において、1はI/Oピン、2a〜2
dはSRAM、3a〜3cはバッファゲート、4a〜4
dはトライステートゲート、5はSRAM模式図、6は
SRAMにデータを与えるためのライト入力、7はSR
AMへのデータ入力、13は論理ブロックを表す。
【0013】本発明の第1の実施の形態は、図1に示す
ように、I/Oピン1の後に、1ns以下の固有の伝搬
遅延時間を持つトライステートゲート4a〜4dをそれ
ぞれ並列に接続させ、遅延素子としてバッファ3a〜3
cを、トライステートゲートに直列に接続させる。さら
にこれらの出力を論理ブロック13に接続させている。
また、トライステートゲート4a〜4dのイネーブル信
号にデータを与えるSRAM2a〜2dを持つ構成とな
っている。トライステートゲート4a〜4dは、SRA
Mのデータ値が1の時イネーブルで、SRAMのデータ
値が0の時出力はハイインピーダンス状態となる。
【0014】この第1の実施の形態の動作を以下に説明
する。
【0015】SRAM{2a、2b、2c、2d}のデ
ータ値が{1、0、0、0}の場合、トライステートゲ
ート4aがイネーブル状態となり、I/Oピン1へ入力
された信号はトライステートゲート4aを通過すること
で、ゲート1段の遅延時間を経て論理ブロック13へ伝
搬することが可能となる。この時、トライステートゲー
ト4b、4cおよび4dの出力はハイインピーダンス状
態でトライステートゲート4aの出力に干渉することは
ない。また、SRAM{2a、2b、2c、2d}のデ
ータ値が{0、1、0、0}の場合、トライステートゲ
ート4bがイネーブル状態となり、I/Oピン1へ入力
された信号はバッファゲート3a及びトライステートゲ
ート4bを通過することで、ゲート2段の遅延を経て、
論理ブロック13へ伝搬することが可能となる。この時
トライステートゲート4a、4cおよび4dの出力はハ
イインピーダンス状態でトライステートゲート4bの出
力に干渉することはない。SRAM{2a、2b、2
c、2d}のデータ値が{0、0、1、0}の場合、ト
ライステートゲート4cがイネーブル状態となり、I/
Oピン1へ入力された信号はバッファゲート3a、3b
及びトライステートゲート4cを通過することで、ゲー
ト3段の遅延時間を経て論理ブロック13へ伝搬するこ
とが可能となる。この時トライステートゲート4a、4
bおよび4dの出力はハイインピーダンス状態でトライ
ステートゲート4cの出力に干渉することはない。SR
AM{2a、2b、2c、2d}のデータ値が{0、
0、0、1}の場合、トライステートゲート4dがイネ
ーブル状態となり、I/Oピン1へ入力された信号はバ
ッファゲート3a,3b,3c及びトライステートゲー
ト4dを通過することで、ゲート4段の遅延時間を経て
論理ブロック13へ伝搬することが可能となる。この時
トライステートゲート4a、4b、4cの出力はハイイ
ンピーダンス状態でトライステートゲート4dの出力に
干渉することはない。
【0016】上記方法によりSRAM2a〜2dのデー
タにより、I/Oピン1からバッファゲート、トライス
テートゲートによる1〜4段の伝搬遅延時間をプログラ
マブルに選択し、I/Oピン1から論理ブロック13へ
のデータの入力タイミングを調整することができる。
【0017】このように、SRAM2a〜2dは、ゲー
ト制御を行うゲート制御回路の機能を備える。
【0018】第1の実施の形態によれば、半導体集積回
路において図1に示すように内部にSRAM領域を持
ち、SRAM2a〜2dのデータ値によりトライステー
トゲート4a〜4dを選択し、1ns以下の固有の伝搬
遅延時間を持つバッファゲート3a〜3c、トライステ
ートゲート4a〜4dの使用数を任意に設定すること
で、1〜4段の伝搬遅延時間を設定でき、I/Oピン1
からの信号に対し1ns以下の単位で所望の伝搬遅延時
間を得ることができる。
【0019】次に、第2の実施の形態を説明する。図2
に、第2の実施の形態におけるブロック図を示す。
【0020】図2において、1はI/Oピン、2a〜2
dはSRAM、3a〜3cはバッファゲート、5はSR
AM模式図、6はSRAMにデータを与えるためのライ
ト入力、7はSRAMへのデータ入力、8a〜8dはN
ANDゲート、9は4入力NANDゲート、13は論理
ブロックを表す。
【0021】本発明の第2の実施の形態は、図2に示す
ように、I/Oピン1の後に、1ns以下の固有の伝搬
遅延時間を持つバッファゲート3a〜3c、及び、NA
NDゲート8a〜8dが接続され、4入力NANDゲー
ト9を通過することによって論理ブロック13へ接続さ
れる構成になっている。また、SRAM2a〜2dを持
ち、NANDゲート8a〜8dのゲート素子の入力端子
はそれぞれSRAM2a〜2dのデータ値と接続されて
いる。NANDゲート8a〜8cはSRAMのデータ値
が1の時バッファとして動作し、SRAMのデータ値が
0の時、出力はHighレベルとなる。
【0022】この第2の実施の形態の動作を以下に説明
する。
【0023】SRAM{2a、2b、2c、2d}のデ
ータ値が{1、0、0、0}の場合、NANDゲート8
aはバッファとして動作し、I/Oピン1へ入力された
信号はANDゲート8aを通過することで、ゲート1段
の遅延時間を経て4入力NANDゲート9へ伝搬するこ
とが可能となる。この時NANDゲート8b、8c、8
dの出力はHigh出力であり、ANDゲート8aを通
過した信号が4入力NANDゲート9をバッファとして
論理ブロック13へ伝搬する。SRAM{2a、2b、
2c、2d}のデータ値が{0、1、0、0}の場合、
NANDゲート8bはバッファとして動作し、I/Oピ
ン1へ入力された信号はバッファゲート3a及びNAN
Dゲート8bを通過することで、ゲート2段の遅延時間
を経て4入力NANDゲート9へ伝搬することが可能と
なる。この時NANDゲート8a、8c、8dの出力は
High出力であり、ANDゲート8bを通過した信号
が4入力NANDゲート9をバッファとして論理ブロッ
ク13へ伝搬する。SRAM{2a、2b、2c、2
d}のデータ値が{0、0、1、0}の場合、NAND
ゲート8cはバッファとして動作し、I/Oピン1へ入
力された信号はバッファゲート3a、3b及びNAND
ゲート8cを通過することで、ゲート3段の遅延時間を
経て4入力NANDゲート9へ伝搬することか可能とな
る。この時NANDゲート8a、8b、8dの出力はH
igh出力であり、NANDゲート8cを通過した信号
が4入力NANDゲート9をバッファとして論理ブロッ
ク13へ伝搬する。SRAM{2a、2b、2c、2
d}のデータ値が{0、0、0、1}の場合、NAND
ゲート8dはバッファとして動作し、I/Oピン1へ入
力された信号はバッファゲート3a、3b、3c及びN
ANDゲート8dを通過することで、ゲート4段の遅延
時間を経て4入力NANDゲート9へ伝搬することが可
能となる。この時NANDゲート8a、8b、8cの出
力はHigh出力であり、NANDゲート8dを通過し
た信号が4入力NANDゲート9をバッファとして論理
ブロック13へ伝搬される。上記方法により、I/Oピ
ン1から入力された信号は、SRAM2a〜2dのデー
タ値により、I/Oピン1からバッファゲート、NAN
Dゲートによる1〜4段の伝搬遅延時間をプログラマブ
ルに決定し、4入力NANDゲート9へのデータの入力
タイミングを調節することができ、4入力NANDゲー
ト9を経て論理ブロック13へ入力される。
【0024】第2の実施の形態によれば、半導体集積回
路において、図2に示すように内部にSRAM領域を持
ち、SRAM2a〜2dのデータ値によりNANDゲー
ト8a〜8dを選択し、1ns以下の固有の伝搬遅延時
間を持つバッファゲート3a〜3c、NANDゲート8
a〜8dの使用数を任意に設定することで1〜4段の遅
延時間を設定できることにより、I/Oピン1からの信
号に対し1ns以下の単位で所望の伝搬遅延時間を得る
ことができる。
【0025】また、NANDゲート等をNORゲート等
に置き換えてもよい。
【0026】次に、第3の実施の形態を説明する。図4
に、第3の実施の形態におけるブロック図を示す。
【0027】図4おいて、1はI/Oピン、2a〜2d
はSRAM、3a〜3cはバッファゲート、5はSRA
M模式図、6はライト入力、7はSRAMへのデータ入
力、12a〜12dはトランスファゲート、13は論理
ブロックを表す。
【0028】本発明の第3の実施の形態は、図4に示す
ように、I/Oピン1の後に1ns以下の固有の伝搬遅
延を持つバッファゲート3a〜3c、トランスファゲー
ト12a〜12dが接続され、さらに論理ブロック13
に接続されている。また、トランスファゲート12a〜
12dの制御入力端子にデータを与えるSRAM2a〜
2dを持つ構成となっている。トランスファゲート12
a〜12dはSRAMのデータ値が1の時導通し、0の
時出力はハイインピーダンス状態となる。
【0029】また、バッファゲート3a〜3cは、トラ
ンスファゲートであってもよい。
【0030】この第3の実施の形態の動作を以下に説明
する。
【0031】SRAM{2a、2b、2c、2d}のデ
ータ値が{1、0、0、0}の場合、トランスファゲー
ト12aが導通状態となり、I/Oピン1へ入力された
信号はトランスファーゲート12aを通過することで、
ゲート1段の遅延時間を経て論理ブロック13へ伝搬す
ることが可能となる。この時トランスファゲート12
b,12c、12dの出力はハイインピーダンス状態と
なりトランスファゲート12aの出力に干渉することは
ない。SRAM{2a、2b、2c、2d}のデータ値
が{0、1、0、0}の場合、トランスファゲート12
bが導通状態となり、I/Oピン1へ入力された信号は
バッファゲート3a及びトランスファーゲート12bを
通過することで、ゲート2段の遅延時間を経て論理ブロ
ック13へ伝搬することが可能となる。この時トランス
ファゲート12a,12c、12dの出力はハイインピ
ーダンス状態となりトランスファゲート12bの出力に
干渉することはない。SRAM{2a、2b、2c、2
d}のデータ値が{0、0、1、0}の場合、トランス
ファゲート12cが導通状態となり、I/Oピン1へ入
力された信号はバッファゲート3a、3b及びトランス
ファーゲート12cを通過することで、ゲート3段の遅
延時間を経て論理ブロック13へ伝搬することが可能と
なる。この時トランスファゲート12a,12b、12
dの出力はハイインピーダンス状態となりトランスファ
ゲート12cの出力に干渉することはない。SRAM
{2a、2b、2c、2d}のデータ値が{0、0、
0、1}の場合、トランスファゲート12dが導通状態
となり、I/Oピン1へ入力された信号はバッファゲー
ト3a、3b,3c及びトランスファーゲート12dを
通過することで、ゲート4段の遅延時間を経て論理ブロ
ック13へ伝搬することが可能となる。この時トランス
ファゲート12a,12b、12cの出力はハイインピ
ーダンス状態となりトランスファゲート12dの出力に
干渉することはない。上記方法により、SRAM2a〜
2dのデータにより、I/Oピン1から、バッファゲー
ト、トランスファゲートによる1〜4段の伝搬遅延時間
をプログラマブルに選択し、I/Oピン1から論理ブロ
ック13への信号の入力タイミングを調節することがで
きる。
【0032】第3の実施の形態によれば、半導体集積回
路において、図4に示すように、内部にSRAM領域を
持ち、SRAM2a〜2dのデータ値により、トランス
ファゲート12a〜12dを制御し、1ns以下の固有
の伝搬遅延時間を持つバッファゲート3a〜3c、トラ
ンスファゲート12a〜12dを用いて1〜4段の伝搬
遅延時間を設定でき、I/Oピン1からの信号に対し1
ns以下の単位で所望の遅延時間を得ることができる。
【0033】また、第1〜第3の実施の形態においてI
/Oピン1と論理ブロック13を入れ換える事で、論理
ブロック13から出力される信号についても、同様の伝
搬遅延時間を付加する事ができる。また、I/Oピン1
をクロック入力とし、論理ブロック13をフリップフロ
ップのクロック入力端子とすることでクロック入力に対
しても、同様の伝搬遅延時間を付加できる。
【0034】つぎに、図3を参照して、SRAM2a〜
2dにデータを与える方法について説明する。
【0035】図3に、本発明の第1、第2および第3の
実施の形態において、SRAM2a〜2dにデータを与
えるための半導体集積回路の構成図を示す。
【0036】図3において、1はI/Oピン、3a〜c
はバッファゲート、4a〜dは第1の実施の形態で説明
した図1に示すトライステートゲート、5はSRAM模
式図、6はSRAM2a〜2dにデータを与えるための
ライト入力信号、7はSRAMへのデータ入力信号、1
4a〜dはフリップフロップを表す。また、20はライ
ト入力用ピン(端子)、21はデータ入力用ピン、22
はクロック入力用ピンを示す。
【0037】図3に示すように、データ入力用ピン21
から入力されたデータ入力信号7を、フリップフロップ
14a〜dによってSRAMに入力させる。フリップフ
ロップ14a〜dのデータがクロックにより変化する
間、ライト入力用ピン20のライト入力信号6をライト
状態にし、その後、SRAM5に所望のデータが設定さ
れたならライト入力信号6を書き込み不可とする。SR
AM5のデータ値は、第1の実施の形態で説明したトラ
イステートゲート4のイネーブル端子に接続する事で、
トライステートゲート4の状態をイネーブル状態、出力
ハイインピーダンス状態のいずれかに設定可能となる。
【0038】次に、半導体集積回路上で、上述した実施
の形態における回路構成を適用した場合の構成を、図5
を参照して説明する。図5は半導体集積回路の全体構成
を示している。図5において、周辺はI/Oハ゛ッファ領域
(I/Oブロック)240で、図の中央は論理ブロック
230であり、LSI入力端子から論理ブロックまでの
間に上述した実施の形態における回路210aを挿入す
る。これにより、LSI入力端子から入力される信号の
遅延時間を調整することが可能となる。また、論理ブロ
ックからLSI出力端子までの間に、上述した実施の形
態における回路210b挿入すれば、出力信号の遅延時
間を調整することも可能となる。
【0039】また、上記各実施の形態においては、遅延
素子を4段従属に接続しているが、遅延素子数は、少な
くとも1段あればよい。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体集積回路において、固有の伝搬遅延を持つ遅延素
子を従属もしくは並列接続し、さらにプログラム可能な
メモリを内蔵し、そのデータ値により上記遅延素子の段
数を設定することで信号の伝搬遅延を半導体集積回路作
成後でも調節することが可能となる。また、従来のよう
にセレクタを用いないため、遅延時間の最小時間をより
短くすることができ、結果として、半導体集積回路を作
成した後で、より高速なクロックスピードに対しても伝
搬遅延時間の調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】本発明の各実施の形態におけるSRAM周辺の
構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】本発明の各実施の形態におけるLSIの構成を
示すブロック図である。
【図6】本発明の従来技術を表す構成図である。
【符号の説明】
1・101…I/Oピン、2a〜2d・102…SRA
M、3a〜3c・103…バッファゲート、4a〜4d
…トライステートゲート、5…SRAM模式図、6…S
RAMにデータを与えるためのライト入力、7…SRA
Mへのデータ入力、8a〜8c…NANDゲート、9…
4入力NANDゲート、12a〜12d…トランスファ
ゲート、13…論理ブロック、14a〜d・118…フ
リップフロップ、115aおよびb…遅延素子、116
…セレクタ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】並列に接続された第1のゲート素子および
    第2のゲート素子と、前記第2のゲート素子に直列に接
    続される遅延素子と、前記第1および第2のゲート素子
    の一方に対して、入力信号を出力させるようにゲート制
    御を行うゲート制御回路とを備えることを特徴とする遅
    延回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の遅延回路において、前記
    ゲート制御回路は、前記ゲート制御に対応する制御情報
    を記憶する、書き込み可能な記憶手段を備えることを特
    徴とする遅延回路。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の遅延回路において、前記
    ゲート素子は、トライステートゲートと、NANDゲー
    トと、トランスファゲートのうちいずれかであることを
    特徴とする遅延回路。
  4. 【請求項4】信号を入力する入力端子と、論理ブロック
    と、前記入力端子と前記論理ブロックとの間に設けられ
    る遅延回路とを備える半導体集積回路において、前記遅
    延回路は、並列に接続された第1のゲート素子および第
    2のゲート素子と、前記第2のゲート素子に直列に接続
    される遅延素子と、前記第1および第2のゲート素子の
    一方に対して、前記入力端子から入力された信号を前記
    論理ブロックに出力させるようにゲート制御を行うゲー
    ト制御回路とを備えることを特徴とする半導体集積回
    路。
  5. 【請求項5】信号を入力する入力端子と、論理ブロック
    と、前記論理ブロックからの信号を出力する出力端子
    と、前記論理ブロックと前記出力端子との間に設けられ
    る遅延回路とを備える半導体集積回路において、 前記遅延回路は、並列に接続された第1のゲート素子お
    よび第2のゲート素子と、前記第2のゲート素子に直列
    に接続される遅延素子と、前記第1および第2のゲート
    素子の一方に対して、前記論理ブロックからの信号を前
    記出力端子に出力させるようにゲート制御を行うゲート
    制御回路とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190442A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の補正回路及びその駆動方法
CN114335008A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 上海聪链信息科技有限公司 芯片输入输出引脚方向控制电路结构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006190442A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の補正回路及びその駆動方法
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