JP3717606B2 - Controllable input buffer, integrated circuit including the same, and method for adjusting setup and hold times of logic devices - Google Patents
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【0001】
【発明の分野】
この発明は論理装置の分野に関し、より特定的には論理装置のセットアップおよびホールド時間の、制御可能な調整に関する。
【0002】
【関連技術の説明】
多くのデジタル論理装置は、入力データを受取り、かつ保持するために、同じ一般的な装置を用いる。この装置においては、論理装置に接続されたクロック信号入力ラインに、周期的なラッチングパルスが与えられ、ラッチングパルスの立上がり端縁または立下がり端縁は、論理装置の内部のラッチング回路をトリガするために用いられる。トリガされると、ラッチング回路は、論理装置に接続されたデータ信号入力ラインにそのときある論理データレベルをそれが何であれ捕らえ、かつ保持する。
【0003】
すべての論理装置に共通な寄生ラインキャパシタンスおよび一般的に論理装置に用いられる半導体コンポーネントの、ゼロではない切換速度のために、有効データが、対応するラッチング回路がトリガされるのと全く同時にデータ入力ラインに与えられることはできない。代わりに、データが適切にラッチされるためには、クロック入力ラインにおけるラッチングパルスの発生よりも、ある最小の時間間隔だけ先立って、入力の有効な遷移がデータ入力ラインに発生することを要する。典型的にはすべての論理装置に対して異なる、この最も短い時間間隔は、論理装置の、必要とされる最も短い“セットアップ時間”として知られる。
【0004】
同様に、有効データは、ラッチング回路を故障させることなしに、対応するラッチング回路がトリガされたすぐ後にデータ入力ラインから取除かれることができない。特に、クロック入力ラインにラッチングパルスが発生した後最も短い時間間隔をおいて、入力の有効でない遷移がデータ入力ラインに発生し得る。この最も短い時間は、論理装置の、必要とされた最も短い“ホールド時間”として知られ、典型的にはすべての論理装置に対して異なる。
【0005】
最も基礎的な論理設計さえ、通常は、共通のデータ入力信号上で動作している間さまざまな論理装置が共通のクロック信号によって駆動されることを必要とするため、多くの論理装置の間のセットアップおよびホールド時間の整合が可能であるよう、所与の論理装置のセットアップおよびホールド時間が制御可能に調整できることが所望される。先行技術の、セットアップおよびホールド時間を調整することへの試みは、信号を受取る論理装置の有効セットアップ時間および有効ホールド時間が調整されるよう、クロック信号に対してデータ入力信号を時間的にシフトするための遅延素子を用いることを含む。
【0006】
たとえば、オサキ他(Osaki et al.)の米国特許第5,107,153号は、切換可能なコンデンサの並列接続を含む、遅延回路を開示する。回路においてアクティブなコンデンサの数を変えることによって、データ入力信号をクロック信号に対して、制御可能に時間的にシフトでき、このためデータ入力信号の、入力の有効な遷移および入力の有効でない遷移の両方が、クロック信号のラッチングパルスに対して時間的にシフトされる。この方法で、遅延データ入力信号とクロック信号とを受取る論理装置の、有効セットアップ時間および有効ホールド時間が調整される。このような状況において同じ結果を達成するよう、他の制御可能な遅延回路が適用され得る。たとえば、ウー(Woo )の米国特許第5,220,216号は、プログラム可能な駆動電力特性と、可変伝播遅延とを備えたCMOSゲートを開示する。
【0007】
しかしこのようなシステムは、データ入力信号を均一に遅延させるだけであり、このため有効セットアップ時間および有効ホールド時間を互いに独立して調整することができない。一例として、量Δだけ、クロック信号に対する時間が遅延されたデータ入力信号を考慮されたい。このような場合、クロック信号の、対応するラッチングパルスに先立って発生する、データ入力信号の入力の、有効な遷移は量Δだけ遅延されることとなり、このためそれらはラッチングパルスに時間的に近く発生する。さらに、クロック信号の対応するラッチングパルスの後に発生する、データ入力信号の、入力の有効でない遷移は同じ量Δだけ遅延されることとなり、このためそれらはラッチングパルスから時間的に離れて発生する。したがって、遅延データ入力信号と、クロック信号とを受取る論理装置の有効ホールド時間は量Δだけ減らされるが、これは、論理装置の有効セットアップ時間を同じ量Δだけ増加させるという犠牲の上にのみなされるのである。この概念は、有効セットアップ時間および有効ホールド時間の合計であると規定される、セットアップおよびホールド時間の合計が、Δに対して選ばれた値に関係なく一定のまま留まる、という説明で簡潔に表わされる。論理設計がますます複雑になるにつれて、論理コンポーネントを選び、混合させることにおける設計者の柔軟性が最も重要であるため、このような制限は重大な問題である。
【0008】
【発明の概要】
論理装置のセットアップおよびホールド時間の、同時であるが独立した調整を可能にするシステムが必要である。この必要性および他の必要性は、セットアップおよびホールド時間の特性を有する論理装置を駆動するための制御可能な入力バッファを提供する、この発明によって満たされる。制御可能な入力バッファは、入力信号を受取り、かつ入力信号の振幅を整形して、振幅が整形された入力信号を論理装置に与える制御可能な信号フィルタを含む。制御可能な信号フィルタは、制御信号を受取り、かつ信号フィルタの、振幅を整形する特性を応答的に制御して、論理装置のセットアップおよびホールド時間の合計を調整する少なくとも1つの制御信号入力を含む。したがって、論理装置の有効セットアップ時間および有効ホールド時間は独立して調整され得る。
【0009】
この発明は、セットアップおよびホールド時間の特性を有する集積回路をさらに提供する。集積回路は、所定の機能を行なうための論理回路と、制御可能な入力バッファとを含む。制御可能な入力バッファは、入力信号を受取り、入力信号の振幅を整形して、論理回路に、振幅が整形された入力信号を与える制御可能な信号フィルタを含む。制御可能な信号フィルタは、制御信号を受取り、かつ信号フィルタの、振幅を整形する特性を応答的に制御して集積回路のセットアップおよびホールド時間の合計を調整する少なくとも1つ制御信号入力を含む。しがって、集積回路の有効セットアップ時間および有効ホールド時間が独立して調整され得る。
【0010】
この発明の前述および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して読まれると、この発明の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【0011】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図1は、論理装置10と関連した有効セットアップ時間および有効ホールド時間を調整するために用いられる、先行技術のシステムを示す。論理装置10の、必要とされた最も短いセットアップ時間STは、有効入力信号の入力ライン14への到達と、クロックライン12上でのラッチングパルスの発生との間の最も短い許容時間間隔として規定される。もし、ライン14での入力の有効な遷移と、ライン12での対応するラッチングパルスとの間の時間が、必要とされた最も短いセットアップ時間STよりも長いか、またはそれに等しいならば、有効入力信号は、論理装置10の内部のラッチング回路によって適切にラッチされることとなり、論理装置10は意図されたように機能することとなる。しかしもし、ライン14での入力の有効な遷移と、ライン12でのラッチングパルスとの間の時間間隔が、必要とされた最も短いセットアップ時間STよりも短ければ、有効入力信号は適切にラッチされず、論理装置10はうまく機能しないだろう。
【0012】
逆に、論理装置10の、必要とされる最も短いホールド時間HTは、クロックライン12でのラッチングパルスの発生と、有効入力信号の、入力ライン14からの除去との間の最も短い許容時間間隔として規定される。もし、ライン12でのラッチングパルスと、ライン14での対応する入力の有効でない遷移との間の時間が、必要とされた最も短いホールド時間HTよりも長いか、またはそれに等しいならば、有効入力信号は適切にラッチされることとなり、論理装置10は意図されたように機能するだろう。しかしもし、ライン12でのラッチングパルスと、ライン14での入力の有効でない遷移との間の時間間隔が、必要とされた最も短いホールド時間HTよりも短ければ、有効入力信号は適切にラッチされず、論理装置10はうまく機能しないだろう。
【0013】
論理装置10の有効セットアップ時間STeff および有効ホールド時間HTeff の調整を可能にするために、入力ライン14に誘起された信号が、入力ライン18に到達する入力信号の遅延された複製であるよう、遅延素子16が提供される。有効セットアップ時間およびホールド時間の調整は、遅延素子16によってもたらされる遅延量を変えることによって達成される。これを示すために、図2は、入力ライン18に到達する入力信号と、入力ライン14に誘起される遅延入力信号と、クロックライン12に伝えられるクロック信号との間の相対的なタイミングを示す。
【0014】
示されるように、ライン14の遅延入力信号は、ライン18の入力信号に対して量Δだけ時間的にシフトされ、遅延された入力の有効な遷移26は、対応する入力の有効な遷移22がライン18に発生する時間のΔ後に、ライン14に発生する。間隔ts は、入力の有効な遷移22と、ライン12に発生するクロックラッチングパルス20との間に規定される。さらに、間隔ts ′は、遅延された入力の有効な遷移26とクロックラッチングパルス20との間に規定される。定義すると、ts とts ′との関係は、ts ′=ts −Δである。上述のとおり、ts ′は、論理装置10が適切に機能するためには、必要とされる最も短いセットアップ時間STよりも長いかまたはこれに等しくなければならない。したがって、ts はST+Δの量よりも大きいかまたは等しくなければならない。したがって、この量は、図1の装置の有効セットアップ時間STeff である。STeff は、入力ライン18での入力の有効な遷移と、ライン12でのクロックラッチングパルスとの間の、最も短い許容時間間隔を構成する。
【0015】
同様に、遅延された入力の有効でない遷移28は、対応する入力の有効でない遷移24がライン18に発生した時間Δ後に、ライン14に発生する。2つの間隔th およびth ′は、th ′=th +Δとなるよう規定される。ここでもまた、上述のとおり、th ′は、論理装置10が適切に機能するためには、必要とされた最も短いホールド時間HTよりも長いかまたはこれに等しくなければならない。したがって、th は量HT−Δ、すなわち、図1の装置の有効ホールド時間HTeff よりも大きいか、またはこれに等しくなければならない。
【0016】
遅延Δの量を変えることによって、有効セットアップおよびホールド時間STeff およびHTeff は制御可能に調整され得る。しかし、入力の有効な遷移22および入力の有効でない遷移24の両方が、それぞれ遅延遷移26および28をもたらすよう同じ量Δだけ各々遅延されるため、有効セットアップおよびホールド時間STeff およびHTeff は独立して調整されないおそれがある。STeff +HTeff =(ST+Δ)+(HT−Δ)となるよう規定される、セットアップおよびホールド時間の合計As&h は、遅延量Δに関係なく一定である。したがって、有効セットアップ時間STeff は、有効ホールド時間HTeff を同じ量だけ減じるまたは増加するという犠牲の上でのみ、増加され、または減じられ、この逆についても同じことが言える。
【0017】
図3は、この発明の実施例に従って構成された、論理装置のセットアップおよびホールド時間を調整するためのシステムを示す。制御可能な入力バッファ32は、制御可能な信号フィルタ30と、1つまたはそれ以上の制御信号入力34とを含む。制御可能な信号フィルタ30は入力ライン18の入力信号を受取り、振幅の整形された入力信号を、入力ライン14で論理装置10に送る。同時に、制御信号入力34はたとえばマイクロプロセッサから、対応する制御信号を受取り、制御可能な信号フィルタ30の、振幅を整形する特性を制御可能に調整する。したがって、論理装置10によって受取られた、振幅の整形された入力信号は制御可能に調整され、このため論理装置10の有効セットアップ時間STeff および有効ホールド時間HTeff は、所定の値を有するよう調整される。
【0018】
有利なことに、図3の実施例は、論理装置10の有効セットアップ時間STeff および有効ホールド時間HTeff の、独立した調整を可能にする。これを示すために、図4はこの発明の実施例に従って構成された、制御可能な信号フィルタ30の概略図を提供する。図4において、CMOSインバータINV1〜INVNは、入力ライン14と入力ライン18との間で並列に接続される。CMOSインバータINV1〜INVNの各々は、独立して制御される、2つのMOS型トランジスタを含む。
【0019】
たとえば、インバータINV1は、PMOSトランジスタP1と、NMOSトランジスタN1とを含む。PMOSトランジスタP1は、イネーブルトランジスタEP1と制御ライン34p1とを有する制御回路を介して、制御信号CP1によって制御される。NMOSトランジスタN1は、イネーブルトランジスタEN1と制御ライン34N1とを含む制御回路を介して、制御信号CN1によって制御される。
【0020】
制御信号CP1が論理0であるとき、イネーブルトランジスタEP1は“オン”状態に設定され、このためPMOSトランジスタP1は能動化され、回路内でアクティブである。しかし、制御信号CP1が論理1であるとき、EP1は“オフ”であり、P1は不能化され、回路から事実上取除かれる。同様に、制御信号CN1が論理1であるとき、イネーブルトランジスタEN1は“オン”であり、NMOSトランジスタN1は能動化され、回路内でアクティブである。CN1が論理0であるとき、EN1は“オフ”であり、N1は不能化され、アクティブではない。
【0021】
このように、制御信号CP1〜CPNは、回路内で能動化されるPMOSトランジスタP1〜PNの数を調整するよう用いることができ、制御信号CN1〜CNNは、回路内で能動化されるNMOSトランジスタN1〜NNの数を調整するよう用いることができる。この方法で、能動化されたPMOSトランジスタの、能動化されたNMOSトランジスタに対する比として規定される、制御可能な信号フィルタ30のP−N比は厳密に制御され得る。次に述べられるように、P−N比は、制御可能な信号フィルタ30の振幅を整形する特性を調整し、かつ入力ライン14で振幅の整形された入力信号を受取る論理装置の、有効セットアップおよびホールド時間を独立して調整するよう、変更され得る。
【0022】
入力ライン18の入力信号が論理レベル0であるときには、回路内で能動化されたNMOSトランジスタN1〜NNは“オフ”になり、ライン14の、振幅の整形された入力信号に変化をもたらさない。しかし、回路内で能動化されたPMOSトランジスタP1〜PNは、“オン”になり、ライン14の、振幅の整形された入力信号を論理レベル1(Vcc)にする。反対に、ライン18の入力信号が論理レベル1になるときには、イネーブルPMOSトランジスタP1〜PNは“オフ”になり、振幅の整形された入力信号に変化をもたらさず、イネーブルNMOSトランジスタN1〜NNは“オン”になり、振幅の整形された入力信号を論理レベル0(GND)にする。
【0023】
このように、論理レベル0から論理レベル1への、入力の有効な遷移は、ライン18からライン14まで通過する際に、論理レベル1から論理レベル0への、入力の有効でない遷移とは異なって濾波される。入力の有効な遷移がライン18からライン14まで通過する態様は、回路内で能動化されたNMOSトランジスタの数によって主に定められ、一般的には、イネーブルNMOSトランジスタの数が多いほど、ライン14に伝わる入力の有効な遷移は速い。逆に、入力の有効でない遷移がライン18からライン14に伝わる態様は、イネーブルPMOSトランジスタの数によって主に定められる。ここでもまた、一般的にはイネーブルPMOSのトランジスタの数が多いほど、ライン14に伝わる、入力の有効でない遷移は速い。ライン14に伝わる信号は実際には、ライン18に到達する信号の、反転されたものであることに注目されたい。論理装置の多くが、入力信号をサンプルし、かつ保持するよう、反転ラッチング回路を用いるため、これは普通は問題ではない。しかし、もし対象の論理装置が、反転ラッチング回路を用いないならば、信号を元の方向に戻すよう、ライン14上にインバータが導入され得る。
【0024】
制御可能な信号フィルタ30は、入力の有効な遷移および入力の有効でない遷移を、異なって濾波しまたは整形するよう制御され得るため、図3の実施例は、論理装置の有効セットアップおよびホールド時間を独立して調整するよう用いられ得る。この点をさらに例示するために、図5は、入力ライン18に到達する入力信号と、入力ライン14に誘導される、振幅の整形された入力信号と、クロックライン12に伝えられるクロック信号との間の相対的なタイミングを示す。
【0025】
示されるように、ライン14の、振幅の整形された入力信号は、ライン18上の入力信号に対して、有効な、入力の有効な遷移50が、それに対応する、入力の有効な遷移22がライン18に発生してから時間δ1 後に、ライン14に発生するよう整形される。間隔ts は、入力の有効な遷移22と、ライン12に発生するクロックラッチングパルス20との間に規定される。さらに、間隔ts ″は、有効な、入力の有効な遷移50と、クロックラッチングパルス20との間に規定される。定義すると、ts とts ″との間の関係は、ts ″=ts −δ1 である。図1に関して述べられたとおり、ts ″は、論理装置10が適切に機能するためには必要とされる最も短いセットアップ時間STよりも長いかまたはこれに等しくなければならない。したがって、ts は量ST+δ1 、すなわち図3の装置の有効なセットアップ時間STeff よりも大きいか、またはこれに等しくなければならない。STeff は、入力ライン18の入力の有効な遷移と、ライン12上のクロックラッチングパルスとの間の最も短い許容時間間隔を構成する。
【0026】
同様に、有効な、入力の有効でない遷移52は、対応する、入力の有効でない遷移24がライン18に発生してから時間δ2 後にライン14に発生する。2つの間隔th およびth ″は、th ″がth +δ2 に等しくなるよう規定される。ここでもまた、図1に関して述べられたとおり、th ″は、論理装置10が適切に機能するためには、必要とされた最も短いホールド時間HTよりも大きいか、またはこれに等しいことを要する。したがって、th は量HT−δ2 、すなわち図3の装置の有効ホールド時間HTeff よりも大きいか、またはこれに等しいことを要する。
【0027】
δ1 の値を変えることによって、有効セットアップ時間STeff は、制御可能に調整され得る。さらに、δ2 の値を変えることによって、有効ホールド時間HTeff は制御可能に調節され得る。δ1 およびδ2 が独立して調整され得るため、たとえば図4に関して述べられたような被制御信号フィルタ30におけるイネーブルNMOSおよびPMOSトランジスタの数を変えることによって、有効セットアップおよびホールド時間STeff およびHTeff が独立して調整され得る。同様に、合計がSTeff +HTeff =(ST+δ1 )+(HT−δ2 )と規定される、セットアップおよびホールド時間の合計As&h が制御可能に調整され得る。
【0028】
図6は、この発明の代替的な実施例のブロック図である。この実施例において、集積回路60は、制御可能な入力バッファ32と、論理回路62とを含む。制御可能な入力バッファ32は、制御可能な信号フィルタ30と、1つまたはそれ以上の制御信号入力34とを含む。さらに、論理回路62はラッチング回路64と、付加的な回路構成66とを含む。付加的な回路構成66の構成は任意であって、所望の論理機能すべてを行なうよう形成されてもよい。したがって、集積回路60は対象のいかなる回路設計におけるコンポーネントとして用いられてもよい。さらに、以下に説明されるように、制御可能な入力バッファ32は,回路設計における他のコンポーネントの、セットアップおよびホールド時間を整合するよう、集積回路60の有効セットアップ時間および有効ホールド時間を独立して調整するために用いられてもよい。
【0029】
図6の実施例において、制御可能な信号フィルタ30は、入力ライン18上の入力信号を受取り、入力ライン14上の論理回路62に、振幅の整形された入力信号を送る。同時に、制御信号入力34は、たとえばマイクロプロセッサから、対応する制御信号を受取り、制御可能な信号フィルタ30の、振幅を整形する特性を制御可能に調整する。制御可能な信号フィルタ30は、たとえば図4に示されるように、論理回路62によって受取られる、振幅の整形された入力信号が制御可能に調整され、かつ集積回路60の有効セットアップ時間STeff および有効ホールド時間HTeff が、所定の値を有するよう独立して調整されるように構成されてもよい。同様に、合計がSTeff +HTeff であると規定される、集積回路60のセットアップおよびホールド時間の合計As&h が制御可能に調整される。
【0030】
以上に述べられた詳細な実施例は、例示のためにのみ提供され、この発明の範囲を限定するものとして意図されないことに注目されたい。たとえば、図4に描かれた、制御可能な信号フィルタ30の実施例の、他の代替例を考えることもできる。このような実施例の1つにおいて、NMOSトランジスタN1〜NNのうちいくつかおよびPMOSトランジスタP1〜PNのうちいくつかは制御可能でなく、永久的に能動化されたままである。さらに、インバータINV1〜INVNが、ディスクリートなユニットとして選択的に能動化または不能化されるよう、1対のNMOSおよびPMOSトランジスタが直列に能動化される実施例を考えることもできる。また、制御可能な信号フィルタのP−N比を調整するよう、NMOSトランジスタのみまたはPMOSトランジスタのみが能動化および不能化される、実施例を考えることもできる。図6の集積回路に用いられるような制御可能な信号フィルタ30に関しては、制御可能な信号フィルタ30は入力データ信号を整形するためには用いられないが、代わりに、クロック信号または集積回路60の内部の他の信号を整形するために用いられる実施例と考えることもできる。要するに、この発明は詳細を説明し、例示したが、これは例示および例によってのみであり、限定するものと解されず、この発明の精神および範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが明らかに理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】論理装置のセットアップおよびホールド時間を調整するための先行技術のシステムのブロック図である。
【図2】図1の先行技術のシステムのタイミング分析図である。
【図3】この発明の実施例に従って構成され、論理装置のセットアップおよびホールド時間を調整するためのシステムのブロック図である。
【図4】この発明の実施例に従って構成され、図3のシステムの1つのコンポーネントを構成する、制御可能な入力バッファの概略図である。
【図5】図3のシステムのタイミング分析の図である。
【図6】この発明の別の実施例に従って構成された、論理装置のセットアップおよびホールド時間を調整するために用いられるシステムのブロック図である。
【符号の説明】
30 制御可能な信号フィルタ
32 制御可能な入力バッファ[0001]
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of logic devices, and more particularly to controllable adjustment of logic device setup and hold times.
[0002]
[Description of related technology]
Many digital logic devices use the same generic device to receive and hold input data. In this device, a periodic latching pulse is applied to the clock signal input line connected to the logic device, so that the rising or falling edge of the latching pulse triggers a latching circuit within the logic device. Used for. When triggered, the latching circuit captures and holds whatever logic data level is currently on the data signal input line connected to the logic device.
[0003]
Due to the parasitic line capacitance common to all logic devices and the non-zero switching speed of semiconductor components typically used in logic devices, valid data is entered at exactly the same time as the corresponding latching circuit is triggered. Cannot be given to the line. Instead, in order for data to be properly latched, a valid input transition must occur on the data input line prior to the occurrence of a latching pulse on the clock input line by some minimum time interval. This shortest time interval, which is typically different for all logical units, is known as the shortest “setup time” required for the logical unit.
[0004]
Similarly, valid data cannot be removed from the data input line immediately after the corresponding latching circuit is triggered without causing the latching circuit to fail. In particular, an input invalid transition may occur in the data input line at the shortest time interval after a latching pulse occurs in the clock input line. This shortest time is known as the shortest “hold time” required of the logic device and is typically different for all logic devices.
[0005]
Even the most basic logic designs usually require that various logic units be driven by a common clock signal while operating on a common data input signal, so that It would be desirable to be able to controllably adjust the setup and hold times of a given logic unit so that setup and hold times can be matched. Prior art attempts to adjust the setup and hold times shift the data input signal in time with respect to the clock signal so that the effective setup and hold times of the logic device receiving the signal are adjusted. Using a delay element.
[0006]
For example, U.S. Pat. No. 5,107,153 to Osaki et al. Discloses a delay circuit that includes a parallel connection of switchable capacitors. By changing the number of active capacitors in the circuit, the data input signal can be controllably shifted in time with respect to the clock signal, so that the data input signal transitions between valid and invalid input transitions. Both are shifted in time with respect to the latching pulse of the clock signal. In this manner, the effective setup time and the effective hold time of the logic device that receives the delayed data input signal and the clock signal are adjusted. Other controllable delay circuits can be applied to achieve the same result in such situations. For example, Woo U.S. Pat. No. 5,220,216 discloses a CMOS gate with programmable drive power characteristics and variable propagation delay.
[0007]
However, such a system only delays the data input signal uniformly, and therefore the effective setup time and effective hold time cannot be adjusted independently of each other. As an example, consider a data input signal that is delayed in time relative to a clock signal by an amount Δ. In such a case, valid transitions of the input of the data input signal that occur prior to the corresponding latching pulse of the clock signal will be delayed by an amount Δ, so that they are close in time to the latching pulse. appear. Furthermore, ineffective transitions of the data input signal that occur after the corresponding latching pulse of the clock signal will be delayed by the same amount Δ, so they occur away in time from the latching pulse. Thus, the effective hold time of the logic device receiving the delayed data input signal and the clock signal is reduced by an amount Δ, but only at the expense of increasing the effective set-up time of the logic device by the same amount Δ. It is. This concept is succinctly expressed in the explanation that the sum of the setup and hold times, defined as the sum of the valid setup and hold times, remains constant regardless of the value chosen for Δ. It is. As logic design becomes more and more complex, such limitations are a serious problem because the designer's flexibility in choosing and mixing logic components is paramount.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
There is a need for a system that allows simultaneous but independent adjustment of logic unit setup and hold times. This need and other needs are met by the present invention which provides a controllable input buffer for driving a logic device having setup and hold time characteristics. The controllable input buffer includes a controllable signal filter that receives the input signal and shapes the amplitude of the input signal and provides the input signal with the amplitude shaped to the logic device. The controllable signal filter includes at least one control signal input that receives the control signal and responsively controls the amplitude shaping characteristic of the signal filter to adjust the sum of the logic device setup and hold times. . Thus, the effective setup time and effective hold time of the logic device can be adjusted independently.
[0009]
The present invention further provides an integrated circuit having setup and hold time characteristics. The integrated circuit includes a logic circuit for performing a predetermined function and a controllable input buffer. The controllable input buffer includes a controllable signal filter that receives the input signal, shapes the amplitude of the input signal, and provides the logic circuit with the input signal having a shaped amplitude. The controllable signal filter includes at least one control signal input that receives the control signal and responsively controls the amplitude shaping characteristic of the signal filter to adjust the total setup and hold times of the integrated circuit. Thus, the effective setup time and effective hold time of the integrated circuit can be adjusted independently.
[0010]
The foregoing and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention when read in conjunction with the accompanying drawings.
[0011]
Detailed Description of the Preferred Embodiment
FIG. 1 shows a prior art system used to adjust the effective setup time and effective hold time associated with
[0012]
Conversely, the shortest required hold time HT of the
[0013]
In order to allow adjustment of the effective setup time ST eff and effective hold time HT eff of the
[0014]
As shown, the delayed input signal on
[0015]
Similarly, a delayed input
[0016]
By changing the amount of delay Δ, the effective setup and hold times ST eff and HT eff can be controllably adjusted. However, the effective setup and hold times ST eff and HT eff are independent because both the input
[0017]
FIG. 3 illustrates a system for adjusting the setup and hold times of a logic device configured in accordance with an embodiment of the present invention. The controllable input buffer 32 includes a
[0018]
Advantageously, the embodiment of FIG. 3 allows independent adjustment of the effective setup time ST eff and the effective hold time HT eff of the
[0019]
For example, the inverter INV1 includes a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1. PMOS transistor P1 via the control circuit having an enable transistor EP1 and
[0020]
When the control signal CP1 is logic 0, the enable transistor EP1 is set to the “on” state, so that the PMOS transistor P1 is activated and active in the circuit. However, when the control signal CP1 is
[0021]
Thus, the control signals CP1 to CPN can be used to adjust the number of PMOS transistors P1 to PN activated in the circuit, and the control signals CN1 to CNN are NMOS transistors activated in the circuit. It can be used to adjust the number of N1 to NN. In this way, the PN ratio of the
[0022]
When the input signal on
[0023]
Thus, a valid input transition from logic level 0 to
[0024]
Since the
[0025]
As shown, the amplitude-shaped input signal on
[0026]
Similarly, a valid non-input
[0027]
By changing the value of δ 1 , the effective setup time ST eff can be controllably adjusted. Furthermore, by changing the value of δ 2 , the effective hold time HT eff can be controllably adjusted. Since δ 1 and δ 2 can be adjusted independently, effective setup and hold times ST eff and HT can be achieved , for example, by changing the number of enabled NMOS and PMOS transistors in the controlled
[0028]
FIG. 6 is a block diagram of an alternative embodiment of the present invention. In this embodiment, integrated circuit 60 includes controllable input buffer 32 and logic circuit 62. The controllable input buffer 32 includes a
[0029]
In the embodiment of FIG. 6,
[0030]
It should be noted that the detailed embodiments described above are provided for illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. For example, other alternatives to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a prior art system for adjusting logic device setup and hold times.
FIG. 2 is a timing analysis diagram of the prior art system of FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a system configured in accordance with an embodiment of the present invention for adjusting logic device setup and hold times.
4 is a schematic diagram of a controllable input buffer configured in accordance with an embodiment of the present invention and constituting one component of the system of FIG.
FIG. 5 is a timing analysis diagram of the system of FIG.
FIG. 6 is a block diagram of a system used to adjust logic device setup and hold times configured in accordance with another embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
30 Controllable signal filter 32 Controllable input buffer
Claims (2)
入力信号および少なくとも1つの制御信号を受取り、かつ前記入力信号の論理レベル間の遷移時間を制御することにより振幅整形された入力信号を前記論理装置に与える制御可能な信号フィルタを備え、
前記制御可能な信号フィルタは、前記入力信号を受取りかつ前記振幅整形された入力信号を出力する、並列接続された複数個のCMOSインバータを含み、前記複数個のCMOSインバータの各々は、直列接続されたPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタを有し、前記複数個のCMOSインバータの少なくとも1つを構成する前記PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの少なくとも一方は、対応する前記少なくとも1つの制御信号により能動化または不能化され、これにより能動化された前記PMOSトランジスタの数の能動化された前記NMOSトランジスタの数に対する比であるP−N比に従って、前記入力信号の論理レベル間の遷移時間が制御され、
前記少なくとも1つの制御信号は、前記論理装置のセットアップおよびホールド時間の合計が所定の値を有するように前記制御可能な信号フィルタの前記入力信号の論理レベル間の遷移時間を制御する前記P−N比を決定するように応答的に生成される、制御可能な入力バッファ。A controllable input buffer for driving a logic device having setup and hold time characteristics,
A controllable signal filter that receives the input signal and at least one control signal and provides the logic device with an amplitude-shaped input signal by controlling a transition time between logic levels of the input signal;
The controllable signal filter includes a plurality of parallel- connected CMOS inverters that receive the input signal and output the amplitude-shaped input signal, each of the plurality of CMOS inverters being connected in series. At least one of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting at least one of the plurality of CMOS inverters is enabled or disabled by the corresponding at least one control signal; This controls the transition time between the logic levels of the input signal according to the PN ratio, which is the ratio of the number of activated PMOS transistors to the number of activated NMOS transistors,
The at least one control signal controls a transition time between logic levels of the input signal of the controllable signal filter such that a sum of setup and hold times of the logic device has a predetermined value. A controllable input buffer that is responsively generated to determine the ratio.
所定の機能を行なうための論理回路と、
制御可能な入力バッファとを備え、
前記制御可能な入力バッファは、
入力信号および少なくとも1つの制御信号を受取り、かつ前記入力信号の論理レベル間の遷移時間を制御することにより振幅整形された入力信号を前記論理装置に与える制御可能な信号フィルタを備え、
前記制御可能な信号フィルタは、前記入力信号を受取りかつ前記振幅整形された入力信号を出力する、並列接続された複数個のCMOSインバータを含み、前記複数個のCMOSインバータの各々は、直列接続されたPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタを有し、前記複数個のCMOSインバータの少なくとも1つを構成する前記PMOSト
ランジスタおよびNMOSトランジスタの少なくとも一方は、対応する前記少なくとも1つの制御信号により能動化または不能化され、これにより能動化された前記PMOSトランジスタの数の能動化された前記NMOSトランジスタの数に対する比であるP−N比に従って、前記入力信号の論理レベル間の遷移時間が制御され、
前記少なくとも1つの制御信号は、前記論理装置のセットアップおよびホールド時間の合計が所定の値を有するように前記制御可能な信号フィルタの前記入力信号の論理レベル間の遷移時間を制御する前記P−N比を決定するように応答的に生成される、集積回路。An integrated circuit having setup and hold time characteristics,
A logic circuit for performing a predetermined function;
And a controllable input buffer
The controllable input buffer is
A controllable signal filter that receives the input signal and at least one control signal and provides the logic device with an amplitude-shaped input signal by controlling a transition time between logic levels of the input signal;
The controllable signal filter includes a plurality of parallel- connected CMOS inverters that receive the input signal and output the amplitude-shaped input signal, each of the plurality of CMOS inverters being connected in series. At least one of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting at least one of the plurality of CMOS inverters is enabled or disabled by the corresponding at least one control signal; This controls the transition time between the logic levels of the input signal according to the PN ratio, which is the ratio of the number of activated PMOS transistors to the number of activated NMOS transistors,
The at least one control signal controls a transition time between logic levels of the input signal of the controllable signal filter such that a sum of setup and hold times of the logic device has a predetermined value. An integrated circuit that is responsively generated to determine the ratio.
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