Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Signalübertragungssystem und eine
Empfängerschaltung zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem, und genauer
gesagt auf ein Signalübertragungssystem zur Übertragung von Signalen zwischen
LSI-Chips, und eine Empfängerschaltung zur Verwendung in dem System.
In letzter Zeit wurden die Leistungsfähigkeit von DRAMs (Dynamic Random Access
Memory) und Prozessoren stark erhöht, und genauer gesagt wurde die Prozessor-Leistungs
fähigkeit hinsichtlich der Geschwindigkeit stark verbessert, während die
Verbesserung der DRAM-Leistungsfähigkeit vor allem hinsichtlich der Speicherkapazität
erfolgte. Indessen war die Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit der DRAM nicht so
bedeutend wie die Verbesserung der Speicherkapazität, wodurch sich der
Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem DRAM und dem Prozessor weiter vergrößert
hat und dieser Geschwindigkeitsunterschied in den letzten Jahren der Flaschenhals bei der
Erhöhung der Computer-Leistungsfähigkeit wurde.
Es sind Signalübertragungssysteme zur Signalübertragung zwischen Prozessoren und
DRAMs (DRAM-Modulen) bekannt, die in den nächsten Jahren große Verbreitung finden
werden, darunter die SSTL (Series-Stub Terminated Logic) und andere Signalstandards mit
geringer Amplitude. Bei dem SSTL oder einem vergleichbaren Signalisierungssystem mit
niedriger Amplitude wird eine Signalübertragungsleitung (im folgenden Übertragungs
leitung genannt) durch einen Widerstand abgeschlossen, der etwa die typische Impedanz
der Übertragungsleitung aufweist, wodurch Reflektionen an den Abschlußenden
unterdrückt werden und hohe Signalübertragungsgeschwindigkeiten erreicht werden.
Weiterhin wird durch Verwendung der Signalisierung mit geringer Amplitude die zum
Laden und Entladen der Übertragungsleitung benötigte Leistung verringert, wodurch eine
Übertragung mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Leistung erfolgen kann.
In einem Bus-System (Signalübertragungssystem), das SSTL verwendet, wird die
Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung durch einen abgeglichenen Abschluß (End-Widerstand)
und einen Blind-Widerstand ermöglicht, und der Leistungsverbrauch wird im
Vergleich zu bekannten Systemen aufgrund der Verwendung der Signalisierung mit
geringer Amplitude verringert. Indessen, um den Gesamt-Leistungsverbrauch der
Vorrichtung auf dem gleichen Pegel zu halten oder ihn unter diesen Pegel zu drücken,
während gleichzeitig die Signalübertragungs-Bandbreite zwischen dem DRAM und dem
Prozessor erhöht wird, besteht ein Bedarf für ein Signalübertragungssystem mit
niedrigerem Leistungsbedarf.
Weiterhin werden beispielsweise in einem RAM-Buskanal ein DRAM-Controller und
mehrere DRAM-Chips durch eine gemeinsame Signalübertragungsleitung (Bus)
miteinander verbunden. Zur Übertragung und zum Aufnehmen der Hochgeschwindigkeits
signale muß eine genaue Taktung zwischen dem Signalsender und dem -empfänger
geschaffen werden. In dem RAM-Buskanal kann die korrekte Taktung sowohl für den
Empfang wie auch für das Senden geschaffen werden, vorausgesetzt, daß eine Taktleitung
und eine Signalübertragungsleitung sowohl hinsichtlich ihrer Wegführung wie auch ihrer
elektrischen Eigenschaften identisch sind. Das heißt, der RAM-Buskanal erfordert, daß die
Taktleitung und die Signalübertragungsleitung längs des gleichen Wegs gebildet sind und
die gleichen elektrischen Eigenschaften aufweisen.
Indessen unterscheiden sich die Lasteigenschaften zwischen der Taktleitung und der
Signalübertragungsleitung unausweichlich. Der Grund dafür ist, daß die Signal
übertragungsleitung die Verwendung einer Latch-Schaltung ermöglicht, die synchron mit
der Empfangstaktung zur Schaffung eines hochsensiblen Empfangs betrieben wird,
während die Taktleitung die Verwendung eines Differenzverstärkers, usw. benötigt, da
keine Latch-Schaltung verwendet werden kann. Da die Lasteigenschaft einer Latch-Schaltung
und die eines Differenzverstärkers und dergleichen unterschiedlich ist, sind die
elektrischen Leitungseigenschaften (beispielsweise die Verzögerung pro Einheitslänge)
zwischen der Taktleitung und der Signalübertragungsleitung unausweichlich verschieden.
Der Stand der Technik und die dabei entstehenden Probleme werden später bezugnehmend
auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Signalübertragungssystem zu schaffen, bei
dem die Antwortzeit einer Signalübertragungsleitung ungefähr gleich oder mehr als die
Länge eines übertragenen Symbols beträgt. Es ist ein weiterer Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, ein Signalübertragungssystem zu schaffen, das Taktsignale
erzeugen kann, ohne daß eine Symmetrie zwischen der Taktleitung und der Signal
übertragungsleitung (Bus) bestehen muß, und die die Lücke verringern kann, wenn ein
Schalten von einer Übertragungsvorrichtung auf eine andere erfolgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Signalübertragungssystem vorgesehen, bei dem
die Antwortzeit einer Signalübertragungsleitung ungefähr gleich oder mehr als die Länge
eines übertragenen Symbols beträgt.
Ein Abschluß-Widerstand, der an einem oder beiden Enden der Signalübertragungsleitung
vorgesehen ist, kann einen höheren Wert aufweisen als eine typische Impedanz der Signal
übertragungsleitung. Wenigstens ein Widerstand kann in Serie mit der Signalübertragungs
leitung geschaltet sein oder die Signalübertragungsleitung kann so aufgebaut sein, daß sie
selbst einen Widerstand aufweist.
Signale können zwischen mehreren Schaltungsblöcken übertragen werden. Wenigstens
einer der mehreren Schaltungsblöcke kann eine Empfängerschaltung zum Empfang eines
Signals aufweisen, das von der Signalübertragungsleitung übertragen wird, und die
Empfängerschaltung kann eine Partialantwort-Erfassungsschaltung, um eine Partialantwort
des Signals zu erfassen, und eine Signal-Logikentscheidungsschaltung aufweisen, um eine
logische Entscheidung hinsichtlich des Signals zu treffen. Die Partialantwort-Erfassungs
schaltung kann eine Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit zur Abschätzung der
Intersymbol-Interferenz auf Grundlage eines zuvor empfangenen Signals und eine
Subtrahierungseinheit zur Subtrahierung der abgeschätzten Intersymbol-Interferenz von
einem Signal aufweisen, das tatsächlich zum momentanen Zeitpunkt erhalten wird.
Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut sein, daß sie eine Summe
linearer Gewichtungen von zuvor abgeschätzten Werten ermittelt. Die Intersymbol-
Interferenz-Abschätzeinheit kann ein Schieberegister, um eine vorherige Bit-Information
zu erhalten, und eine Gewichtungseinheit aufweisen, um die in dem Schieberegister
enthaltenen Daten zu gewichten. Die Gewichtungseinheit kann aus mehreren Widerständen
aufgebaut sein. Die Gewichtungseinheit kann aus mehreren Kondensatoren und Schaltern
aufgebaut sein.
Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut sein, daß sie nichtlineare
Gewichtungen von zuvor abgeschätzten Werten ermittelt. Die Intersymbol-Interferenz-Ab
schätzeinheit kann ein Schieberegister zum Halten von zuvor erhaltener Bit-Information
und eine Speichereinheit aufweisen, um Abschätzungen entsprechend den in dem
Schieberegister gehaltenen Daten zu speichern.
Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann eine Akkumulierungseinheit aufweisen,
um einen Analogwert des zuvor empfangenen Signals zu akkumulieren, und eine
Intersymbol-Interferenz-Erzeugungseinheit, um aus dem Analogwert eine Intersymbol-Inter
ferenz zu erzeugen. Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut
sein, daß sie eine linear gewichtete Summe eines Analogwertes eines vor einem Takt
empfangenen Signals und einem festen analogen Referenzwert ermittelt. Die Intersymbol-
Interferenz-Abschätzeinheit kann mit mehreren Schalteinheiten und Kondensatoreinheiten
versehen sein.
Die mehreren Schaltungsblöcke können integrierte Halbleiterschaltungs-Chips sein, und
das Signalübertragungssystem kann als ein Bus-System ausgebildet sein, das mehrere
integrierte Halbleiterschaltungs-Chips verbindet. Die Signalübertragungsleitung kann als
ein bidirektionaler Datenbus oder eine Daten-Signalleitung ausgeführt sein. Die Signal
übertragungsleitung kann als ein unidirektionaler Adressenbus oder eine
Adreß-Signalleitung ausgeführt sein. Die mehreren integrierten Halbleiterschaltungs-Chips
können mit einem Prozessor oder einem Controller und mehreren Speichermodulen
ausgebildet sein.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Signalübertragungssystem zur
Übertragung eines Signals zwischen mehreren Schaltungsblöcken mittels der Signal
übertragungsleitung vorgesehen, das eine Taktverteilungseinheit zur Verteilung eines Takts
zu jedem der Schaltungsblöcke mittels einer Taktleitung, eine gemeinsame Taktsignal-Er
zeugungseinheit zur Schaffung eines gemeinsamen Takts auf Grundlage des Takts für
jeden der Schaltungsblöcke mit einer Genauigkeit gleich einer Zeit, die kürzer ist als die
Zeitdauer, die das Signal zum Durchqueren der Verdrahtung zwischen den Signalblöcken
benötigt, und eine Einheit zum Aussenden und Empfangen des Signals synchron zu dem
gemeinsamen Takt aufweist.
Jede der Schaltungsblöcke kann ein integriertes Schaltungsmodul, ein integrierter
Schaltungs-Chip oder ein Schaltungsbauteil innerhalb eines einzigen Chips sein. Die
maximale Länge der Signalübertragungsleitung kann nicht größer als der Abstand sein, den
das Signal in einer Bit-Zeitdauer längs der Signalübertragungsleitung zurücklegt. Die
maximale Länge der Signalübertragungsleitung kann nicht größer sein als die Hälfte des
Abstands, den das Signal in einer Bit-Zeitdauer längs der Signalübertragungsleitung
zurücklegt.
In der Signalübertragungsleitung kann ein Puffer eingefügt sein, um das Signal mit einer
Zeitdauer zu verzögern, die gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches einer Bit-Zeitdauer des
Signals beträgt, und um das verzögerte Signal zurück zu übertragen, wodurch der Puffer
die Übertragung des Signals über einen Abstand ermöglicht, der die maximale Länge der
Signalübertragungsleitung überschreitet. Der Puffer kann zu anderen Schaltungsblöcken,
die mit dem Puffer verbunden sind, einen Takt ausgeben, den die anderen
Schaltungsblöcke zur Erzeugung eines gemeinsamen Takts benötigen.
Die Signalübertragungsleitung kann ein Bus des Typs mit einer gemeinsamen Signal
übertragungsleitung sein, und sie kann an einem Ende oder beiden Enden des Busses mit
einem Abschluß-Widerstand versehen sein, der einen Widerstandswert von ungefähr gleich
oder mehr als die typische Impedanz des Busses aufweist. Eine Treiberschaltung zum
Ansteuern der Signalübertragungsleitung kann eine Ausgangsimpedanz aufweisen, die
größer ist als die typische Impedanz der Signalübertragungsleitung. Die Treiberschaltung
kann ein Gleichstrom-Ansteuerausgangssignal erzeugen.
Die Signal-Erzeugungseinheit für den gemeinsamen Takt kann Taktsignale aufnehmen, die
längs einer Taktleitung laufen, die zwischen einem vorderen Abschnitt und einem hinteren
Abschnitt gefaltet ist, und kann den gemeinsamen Takt erzeugen, indem sie einen Taktwert
in der Mitte zwischen den ansteigenden Flanken des nach vorne und nach hinten laufenden
Takts ermittelt, der von dem Schaltungsblock erhalten wird. Die Erzeugungseinheit für ein
gemeinsames Taktsignal kann eine Linearsummen-Erzeugungseinheit aufweisen, um eine
Linearsumme von sinusförmigen Takten der Vorwärts- und Rückwärtsabschnitte der
gefalteten Taktleitung zu erzeugen, sowie eine Signalverlaufs-Formungseinheit zur
Signalverlaufsformung der Sinus-Signale, die durch die Linearsummen-Erzeugungseinheit
erhalten werden. Die Erzeugungseinheit für ein gemeinsames Taktsignal kann einen
Phasen-Interpolator aufweisen, um die nach hinten und nach vorne laufenden Takte in der
gefalteten Taktleitung aufzunehmen, und um einen Takt mit einer Phase in der Mitte
zwischen dem sich nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt zu erzeugen.
Die Signal-Erzeugungseinheit für ein gemeinsames Taktsignal kann längs der Taktleitung
eine stehende Welle erzeugen, und jeder der Schaltungsblöcke kann einen Takt aus der
stehenden Welle entnehmen, der längs der Taktleitung erzeugt wird. Eine Erzeugungs
einheit zur Erzeugung der stehenden Welle längs der Taktleitung kann eine Einheit
aufweisen, um aktiv ein reflektiertes Signal des Takts entweder in der Takt-Ansteuer
schaltung oder in der Takt-Abschlußschaltung oder beiden zu schaffen, wodurch eine
elektrische Länge der Taktleitung eingestellt werden kann.
Der Zyklus des Takts, der zur Erzeugung des gemeinsamen Takts verwendet wird, kann
mehr als das Zweifache der Länge von einer Bit-Zeitdauer des Signals betragen, das längs
der Signalübertragungsleitung übertragen wird. Die Taktleitung kann Übertragungs
eigenschaften aufweisen, die sich wesentlich von denen der Signalübertragungsleitung
unterscheiden, und sie kann mit einer verbesserten elektrischen Abschirmung gegen die
äußere Umgebung im Vergleich zu der Signalübertragungsleitung versehen sein.
Wenigstens einer der Schaltungsblöcke kann an der Empfangsseite mit einer Empfänger
schaltung versehen sein, um eine Intersymbol-Interferenz des Signals zu beseitigen, und er
kann das mittels der Signalübertragungsleitung übertragene Signal empfangen.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Empfängerschaltung zur
Verwendung in einem Signalübertragungssystem vorgesehen, um ein über eine Signal
übertragungsleitung übertragenes Signal zu empfangen, wobei die Empfängerschaltung
eine Partialantwort-Erfassungseinheit zur Erfassung einer Partialantwort des Signals sowie
einer Signallogik-Entscheidungsschaltung aufweisen, um eine logische Entscheidung
hinsichtlich des Signals zu treffen.
Die Partialantwort-Erfassungseinheit kann eine Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit
zur Abschätzung einer Intersymbol-Interferenz auf Grundlage eines zuvor empfangenen
Signals und eine Subtrahierungsschaltung aufweisen, um die abgeschätzte Intersymbol-Interferenz
von einem Signal abzuziehen, das tatsächlich zu dem momentanen Zeitpunkt
empfangen wird. Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut sein, daß
sie eine Summe linearer Gewichtungen von zuvorigen Entscheidungswerten ermittelt. Die
Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann ein Schieberegister zum Halten einer
vorherigen Bit-Information und eine Gewichtungseinheit aufweisen, um die in dem
Schieberegister gehaltenen Daten zu gewichten. Die Gewichtungseinheit kann aus
mehreren Widerständen aufgebaut sein. Die Gewichtungseinheit kann aus mehreren
Kondensatoren und Schaltungen aufgebaut sein.
Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut sein, daß sie nichtlineare
Gewichtungen vorheriger Entscheidungswerte ermittelt. Die Intersymbol-Interferenz-Ab
schätzeinheit kann ein Schieberegister zum Halten vorheriger Bit-Information und eine
Speichereinheit zur Speicherung von Schätzwerten entsprechend der in dem
Schieberegister gehaltenen Daten aufweisen.
Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann eine Akkumulierungseinheit zur
Akkumulierung eines Analogwerts des zuvor empfangenen Signals und eine Intersymbol-
Interferenz-Erzeugungseinheit aufweisen, um eine Intersymbol-Interferenz aus dem
Analogwert zu erzeugen. Die Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann so aufgebaut
sein, daß sie eine linear gewichtete Summe eines Analogwerts eines Signals, das einen
Takt empfangen wurde, und eines festen analogen Referenzwerts ermittelt. Die
Intersymbol-Interferenz-Abschätzeinheit kann mehrere Schalteinheiten und Kondensator
einheiten aufweisen.
Die Signal-Erzeugungseinheit für einen gemeinsamen Takt kann einen vorwärts gerichteten
Takt und einen rückwärts gerichteten Takt aufnehmen, die längs einer Vorwärts-Taktleitung
bzw. einer Rückwärts-Taktleitung laufen, und kann den gemeinsamen Takt
durch Ermittelung eines Taktwerts in der Mitte zwischen der ansteigenden oder der
abfallenden Flanken des sich nach vorne bzw. nach hinten ausbreitenden (laufenden)
Takts, der durch jeden Schaltungsblock aufgenommen wird. Wenigstens ein Paar der
Takt-Erzeugungsschaltungen, die eine Erzeugungsschaltung für einen vorwärts gerichteten Takt
und eine Erzeugungsschaltung für einen nach hinten gerichteten Takt aufweisen, können
für jedes Paar an Taktleitungen einschließlich der Vorwärts-Taktleitung und der
Rückwärts-Taktleitung vorgesehen sein, und die Erzeugungsschaltungen für den nach
vorwärts gerichteten Takt und den nach hinten gerichteten Takt können die Phasen der
ansteigenden oder abfallenden Flanken des nach vorne oder nach hinten gerichteten Takts
einstellen, um die Phasen auf einen vorbestimmten Wert zu bringen. Die Erzeugungs
schaltung für den nach vorne gerichteten Takt kann eine Einheit zur Synchronisierung der
Taktung eines Zwischenphasensignals aufweisen, das durch Extrahieren eines
Zwischenpunkts zwischen der ansteigenden oder der abfallenden Flanke des nach vorne
gerichteten und nach hinten gerichteten Takts erhalten wird, auf die ansteigende oder die
abfallende Flanke eines Referenztakts, eine Einheit zur Erfassung einer Phasendifferenz
zwischen dem Zwischenphasensignal und dem gemeinsamen Taktsignal und eine Einheit
zur Einstellung der Phase des nach vorne gerichteten Takts, so daß die erfaßte
Phasendifferenz Null wird.
Mehrere Takt-Erzeugungsschaltungen können für jedes Vorwärts-/Rückwärts-Takt
leitungspaar vorgesehen sein, wobei die Takt-Erzeugungsschaltung, die sich an jedem
Ende der Vorwärts-/Rückwärts-Taktleitungspaare befindet, nur eine Vorwärtstakt-Er
zeugungsschaltung oder eine Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung aufweisen kann, und
jede der Takt-Erzeugungsschaltungen, die sich an Zwischenpositionen längs der
Vorwärts-/Rückwärts-Taktleitungen befinden, kann eine Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung
aufweisen, die ein gemeinsames Taktsignal und einen rückwärts gerichteten Takt auf
Grundlage des vorwärts gerichteten Takts erzeugt, der von der Takt-Erzeugungsschaltung
an der vorhergehenden Stufe empfangen wird, und eine Vorwärtstakt-Erzeugungs
schaltung, die einen neuen Vorwärtstakt für die Takt-Erzeugungsschaltung der folgenden
Stufe erzeugt. Jede der Takt-Erzeugungsschaltungen kann weiterhin einen Puffer zur
Ansteuerung eines Signals aufweisen, das mittels einer Signalleitung zugeführt wird. Die
Signalleitung, die die Schaltungsblöcke verbindet, kann eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung
sein, und die Takt-Erzeugungsschaltungen können jeweils für eine oder für mehrere der
Schaltungsblöcke vorgesehen sein.
Die Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung kann aus einer Rückführschleife bestehen, die
eine Phaseneinstellung ausführt, um eine konstante Phasendifferenz zwischen dem
empfangenen Vorwärtstakt und dem Rückwärtstakt aufrechtzuerhalten. Die Rückwärtstakt-Er
zeugungsschaltung kann mit einer variablen Verzögerungseinheit versehen sein, einer
Rückführschleife zur Synchronisierung eines Verzögerungswerts in der variablen
Verzögerungseinheit auf einen Taktzyklus und eine Einheit, um den Vorwärtstakt um
einen Wert proportional zu dem Taktzyklus durch eine Verzögerungsstufe zu verzögern,
die der Rückführschleife untergeordnet gesteuert wird. Die variable Verzögerungseinheit
kann mehrere variable Verzögerungseinheiten in einer Kaskade aufweisen, die
Rückführschleife kann den Verzögerungswert in jeder der variablen Verzögerungs
schaltungen mit dem gleichen Wert steuern und der Rückwärtstakt kann aus einem
bezeichneten Knoten längs der mehreren variablen Verzögerungsschaltungen entnommen
werden.
Die Phase des Rückwärtstakts kann so gesteuert werden, daß die Phasendifferenz zwischen
dem Vorwärtstakt und einer invertierten Version des Rückwärtstakts bei jedem der
Schaltungsblöcke, die den vorwärts- und rückwärtsgerichteten Takt empfangen, innerhalb
von ± 180° oder ± 90° liegt.
Der Rückwärtstakt kann eine invertierte Version des Vorwärtstakts sein. Der vorwärts
gerichtete und der rückwärtsgerichtete Takt können jeweils eine Wellenform aufweisen,
deren Anstiegs- und Abfallszeiten einen wesentlichen Abschnitt eines Taktzyklus bilden.
Der Vorwärts- und Rückwärtstakt kann einen sinusförmigen, dreieckförmigen oder
trapezförmigen Signalverlauf aufweisen. Die Erzeugungsschaltung für das gemeinsame
Taktsignal kann ein Differenzkomparator sein, zu dessen differentiellen Eingängen der
Vorwärts- und der Rückwärtstakt gegeben werden.
Die Abschlußenden der Vorwärts- und Rückwärts-Taktleitungen können jeweils mit einer
Impedanz abgeschlossen werden, die größer ist als die typische Impedanz der Vorwärts-
oder Rückwärts-Taktleitung. Wenigstens einer des Vorwärts- oder Rückwärtstakts kann
unter Verwendung eines Differenzsignal-Übertragungsverfahrens übertragen werden. Der
Vorwärtstakt kann als komplementäres Signal übertragen werden und der Rückwärtstakt
kann aus einem Signal erzeugt werden, das durch differentielle Verstärkung des
komplementären Vorwärtstakts geschaffen wird.
Der Vorwärts- und der Rückwärtstakt können durch Einführen eines Verzögerungswerts
durch eine rückführgesteuerte variable Verzögerungsschaltung in einen Referenztakt in
einem Leerlaufzustand eingeführt werden. Wenn der Vorwärts- und der Rückwärtstakt
entnommen werden, kann ein einmal außerhalb eines Chips ausgegebenes Signal wiederum
in den Chip als Vorwärtstakt gelatcht werden, auf dessen Grundlage das gemeinsame
Taktsignal erzeugt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Signalübertragungssystem mit einer Signal
übertragungsleitung, die so ausgebildet ist, daß sie Daten ohne Vorladung für jedes Bit
überträgt, indem eine Intersymbol-Interferenz-Komponente, die durch die vorhergehenden
Daten eingeführt wird, beseitigt wird, und eine Einheit zur Beseitigung einer Intersymbol-
Interferenz-Komponente eines Signals vorgesehen, das mittels der Signalübertragungs
leitung übertragen wird.
Die Signalübertragungsleitung kann mit einem Ende ausgebildet sein. Die Signal
übertragungsleitung kann in Form komplementärer Busse ausgeführt sein und das Signal
übertragungssystem kann einen Bustreiber des komplementären Typs und einen
Busverstärker des Komplementärtyps aufweisen.
Das Signalübertragungssystem kann weiterhin eine Vorladungsschaltung aufweisen, die die
Signalübertragungsleitung nicht für jedes Bit während einer Datenübertragungsperiode
vorlädt, und die die Signalübertragungsleitung außerhalb der Zeitdauer der Daten
übertragung auf einen vorbestimmten Potentialpegel vorlädt. Die Vorladungsschaltung
kann die Signalübertragungsleitung nur während einer vorbestimmten Periode vor und
nach der Datenübertragungsperiode vorladen. Die Vorladungsschaltung kann die Signal
übertragungsleitung während aller Zeitdauern mit Ausnahme der Datenübertragungs
periode vorladen. Die Vorladungsschaltung kann die Signalübertragungsleitung in
beliebiger Weise extern vorladen.
Der Busverstärker des komplementären Typs kann einen Verstärker mit einer Intersymbol-
Interferenz-Beseitigungsfunktion für eine Einfachende-Leitung entsprechend jedem der
komplementären Busse und einen Differenzverstärker des Komplementärtyps aufweisen,
der stromabwärts des Verstärkers mit der Intersymbol-Interferenz-Beseitigung vorgesehen
ist. Der Differenzverstärker des Komplementärtyps kann als ein Differenzverstärker des
Latch-Typs ausgebildet sein. Der Differenzverstärker des Latch-Typs kann als ein
Differenzverstärker mit einer Gateaufnahme ausgebildet sein. Der Differenzverstärker des
Komplementärtyps kann als ein Stromspiegel-Differenzverstärker ausgebildet sein.
Der Busverstärker des Komplementärtyps kann einen Differenzverstärker mit einem ersten
und einem zweiten komplementären Gateeingang, eine Verstärker-Vorladungsschaltung,
die an jedem des ersten und zweiten Eingangs des Differenzverstärkers vorgesehen ist, um
in einer Weise vorzuladen, daß die Sensitivität des Differerzverstärkers erhöht wird, und
zwei Gruppen an ersten und zweiten Kondensatoren aufweisen, die an dem ersten und
zweiten Eingang des Differenzverstärkers vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite
Eingang des Differenzverstärkers mit den Komplementärbussen mittels der ersten und der
zweiten Kondensatoren verbunden sein kann, und in jeder Gruppe an Kondensatoren der
erste Kondensator immer mit einem der komplementären Busse verbunden sein kann,
wohingegen der zweite Kondensator selektiv durch eine Schalteinrichtung mit dem einen
oder dem anderen der Komplementärbusse verbunden werden kann.
In jeder Gruppe an Kondensatoren kann der zweite Kondensator während eines
Intersymbol-Interferenz-Abschätzvorgangs mit dem Bus gegenüberliegend des Busses
gekoppelt werden, der mit dem ersten Kondensator gekoppelt ist, der mit dem gleichen
differentiellen Eingang verbunden ist, und kann während eines Datenentscheidungs
vorgangs mit dem gleichen Bus verbunden werden, der mit dem ersten Kondensator
verbunden ist, der mit dem gleichen differentiellen Eingang verbunden ist, wodurch eine
Beseitigung der komplementären Intersymbol-Interferenz-Bestandteile erreicht werden
kann. Der Busverstärker des Komplementärtyps kann einen ersten und einen zweiten
Verstärkerblock aufweisen, die mehr als eine Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsfunktion
haben, und kann so aufgebaut sein, daß der zweite Verstärkerblock einen Daten
entscheidungsvorgang ausführt, während der erste Verstärkerblock einen Intersymbol-
Interferenz-Abschätzvorgang aufweist und zu dem nächsten Zeitpunkt einen Intersymbol-
Interferenz-Abschätzvorgang ausführt, während der erste Verstärkerblock einen Daten
entscheidungsvorgang ausführt, und wobei der erste und der zweite Verstärkerblock
jeweils einen Differenzverstärker einen ersten und einen zweiten komplementären
Gateeingang, eine Verstärker-Vorladeschaltung, die an dem ersten und dem zweiten
Eingang des Differenzverstärkers vorgesehen sind, um ihn in einer Weise vorzuladen, daß
die Sensitivität des Differenzverstärkers verbessert wird, und zwei Gruppen an ersten und
zweiten Kondensatoren aufweisen, die an dem ersten und dem zweiten Eingang des
Differenzverstärkers vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Eingang des
Differenzverstärkers mit den komplementären Bussen mittels des ersten und des zweiten
Kondensators verbunden sein können, und in jeder Gruppe an Kondensatoren der erste
Kondensator immer mit einem der komplementären Busse verbunden sein kann,
wohingegen der zweite Kondensator selektiv durch eine Schalteinheit mit dem einen oder
dem anderen der komplementären Busse verbunden werden kann.
Der Busverstärker des Komplementärtyps kann einen Differenzverstärker mit einem ersten
und einem zweiten Gateaufnahme-Komplementäreingang, eine Verstärker-Vor
ladeschaltung, der an einem ersten Eingang des Differenzverstärkers vorgesehen ist,
um ihn in einer Weise vorzuladen, daß die Sensitivität des Differenzverstärkers erhöht
wird, eine Auto-Nullschaltung zur Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem
zweiten Eingang des Differenzverstärkers und einem Ausgang des Differenzverstärkers,
und zwei Gruppen an ersten und zweiten Kondensatoren aufweisen, die an dem ersten und
dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers vorgesehen sind, wobei der erste und der
zweite Eingang des Differenzverstärkers mit den Komplementärbussen mittels der ersten
und der zweiten Kondensatoren verbunden werden kann und in jeder Gruppe an
Kondensatoren der ersten Kondensator immer mit einem der komplementären Busse
verbunden sein kann, wohingegen der zweite Kondensator selektiv durch eine
Schalteinrichtung mit dem einen oder dem anderen der Komplementärbusse verbunden
werden kann. In jeder Gruppe an Kondensatoren kann der zweite Kondensator während
eines Intersymbol-Interferenz-Abschätzvorgangs mit dem Bus gegenüberliegend des Busses
verbunden werden, der mit dem ersten Kondensator verbunden ist, der mit dem gleichen
differentiellen Eingang verbunden ist, und kann während eines Datenentscheidungs
vorgangs mit dem gleichen Bus verbunden sein, der mit dem ersten Kondensator
verbunden ist, der mit dem gleichen differentiellen Eingang verbunden ist, wodurch eine
Beseitigung von komplementären Intersymbol-Interferenz-Komponenten erreicht werden
kann.
Der Busverstärker des Komplementärtyps kann einen ersten und einen zweiten
Verstärkerblock aufweisen, die jeweils eine Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsfunktion
haben, und kann so aufgebaut werden, daß der zweite Verstärkerblock einen Daten
entscheidungsvorgang ausführt, während der erste Verstärkerblock einen Intersymbol-Ab
schätzvorgang ausführt und zu dem nächsten Zeitpunkt einen Intersymbol-Interferenz-Ab
schätzvorgang ausführt, während der erste Verstärkerblock einen Datenentscheidungs
vorgang ausführt, und wobei der erste und der zweite Verstärkerblock jeweils einen
Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Gateaufnahme-Komplementär
eingang, eine Verstärker-Vorladeschaltung, die in einem ersten Eingang des Differenz
verstärkers vorgesehen ist, um ihn derart vorzuladen, daß die Sensitivität des Differenz
verstärkers erhöht wird, eine Auto-Nullschaltung zur Steuerung der elektrischen
Leitfähigkeit zwischen dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers und einem Ausgang
des Differenzverstärkers, und zwei Gruppen an ersten und zweiten Kondensatoren
aufweisen, die an dem ersten und dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers
vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Eingang des Differenzverstärkers mit den
komplementären Bussen mittels der ersten und der zweiten Kondensatoren verbunden sein
können, und in jeder Gruppe an Kondensatoren der erste Kondensator immer mit einem
der komplementären Busse gekoppelt sein kann, wohingegen der zweite Kondensator
selektiv durch eine Schalteinrichtung mit dem einen oder dem anderen der
komplementären Busse verbunden werden kann.
In jeder Gruppe an Kondensatoren kann der zweite Kondensator während des Intersymbol-
Interferenz-Abschätzvorgangs mit dem Bus gegenüberliegend dem Bus gekoppelt sein, der
mit dem ersten Kondensator verbunden ist, der mit dem gleichen differentiellen Eingang
verbunden ist, und kann während des Datenentscheidungsvorgangs mit dem gleichen Bus
verbunden werden, der mit dem ersten Kondensator verbunden ist, der mit dem gleichen
differentiellen Eingang verbunden ist, wodurch eine Beseitigung der komplementären
Intersymbol-Interferenz-Bestandteile erfolgen kann. Wenn der Wert des ersten
Kondensators mit C10 bezeichnet ist, und der Wert des zweiten Kondensators durch C20
bezeichnet ist, können die Werte der ersten und der zweiten Kondensatoren so gewählt
werden, daß sie im wesentlichen die Gleichung C10/(C10 + C20) = (1 + exp (-T/τ))/2
erfüllen, wobei τ die Zeitkonstante des Bus ist und T der Zyklus von einem Bit oder die
Zeitdauer ist, während der 1-Bit-Daten in dem Bus anliegen.
Der Differenzverstärker kann als ein Differenzverstärker des Latch-Typs ausgeführt sein.
Mit Ausnahme einer Datenauslese-Zeitdauer kann der Differenzverstärker einen
Ausgangsknoten auf einen hohen Pegel setzen, wenn ein Datenaufnahmetransistor vom
N-Kanaltyp ist, oder einen niedrigen Pegel, wenn der Datenaufnahmetransistor vom
P-Kanaltyp ist, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird. Während eines Vorlade
vorgangs für den Differenzverstärker-Eingangsknoten und eines Intersymbol-Interferenz
komponenten-Abschätzvorgangs innerhalb einer Datenausleseperiode und mit Ausnahme
einer Datentransferperiode kann der Differenzverstärker einen Ausgangsknoten auf einen
hohen Pegel, wenn ein Datenaufnahmetransistor vom N-Kanaltyp ist, oder auf einen
niedrigen Pegel setzen, wenn der Datenaufnahmetransistor vom P-Kanaltyp ist, wodurch
die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird. Der Differenzverstärker kann als ein
Stromspiegel-D ifferenzverstärker ausgeführt sein. Der Differenzverstärker kann so
ausgeführt sein, daß er nur während der Datentransferperiode betrieben wird.
Der Busverstärker vom Komplementärtyp kann ein Datenbusverstärker sein, der Bustreiber
des komplementären Typs kann ein Leseverstärker sein und die Komplementärbusse
können jeweils Datenbusse sein, wobei der Datenbusverstärker eine Intersymbol-
Interferenz-Komponente in den von dem Leseverstärker mittels der Datenbusse
übertragenen Daten beseitigen kann und dadurch ein ununterbrochenes Datenauslesen ohne
Vorladen des Datenbusses während der Datenübertragung ausführen kann.
Die Halbleiter-Speichervorrichtung kann ein DRAM sein. Datenbusse können hierachisch
strukturiert sein. Die Datenbusse können einen lokalen Datenbus, um Daten, die von dem
Leseverstärker ausgegeben werden, mittels eines gewählten Spaltentransfergates zu
übertragen, und einen globalen Datenbus aufweisen, um Daten, die von dem lokalen
Datenbus übertragen werden, mittels eines gewählten lokalen Datenbusschalters zu
übertragen.
Der Datenbusverstärker kann Daten durch den Betrieb von zwei Verstärkerblöcken in einer
verschachtelten Weise synchron zu der ansteigenden und abfallenden Taktung eines Takts
oder der ansteigenden Taktungen von komplementären Takten auslesen, die parallel
vorgesehen sind und mit einer Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsfunktion versehen sind.
Die Halbleiter-Speichervorrichtung kann weiterhin eine Erzeugungseinheit für ein erstes
Spaltenwahlsignal aufweisen, die einen Spaltendecoder und eine Spaltenwahlsignal-Er
zeugungsschaltung aufweist, um ein Spaltenwahlsignal aus der ansteigenden Taktung des
Takts zu erzeugen, und eine zweite Spaltenwahlsignal-Erzeugungseinheit mit einem
Spaltendecodierer und einer Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung, um ein
Spaltenwahlsignal aus der abfallenden Taktung des Taktes oder der ansteigenden Taktung
eines invertierten Takts zu erzeugen, wobei die erste und die zweite Spaltenwählsignal-Er
zeugungseinheit in verschachtelter Weise betrieben werden können, um eine Schaltung
zwischen den Spaltenwahlsignalen mit einer hohen Geschwindigkeit auszuführen. Die erste
und die zweite Spaltenwahlsignal-Erzeugungseinheit können die Spaltenwahlsignale in
überlappender Weise erzeugen.
Der Datenbusverstärker kann die Daten unter Verwendung eines einzigen Verstärkerblocks
auslesen, der mit einer Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsfunktion versehen ist. Der
Verstärkerblock, der mit der Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsfunktion versehen ist,
kann einen Intersymbol-Interferenzkomponenten-Abschätzvorgang synchron zu der
ansteigenden oder abfallenden Taktung eines Takts sowie einen Datenentscheidungs
vorgang synchron zu der ansteigenden oder abfallenden Taktung des Takts ausführen.
Die Halbleitervorrichtung kann eine Last enthalten, die für die Datenbusse vorgesehen ist.
Für den Fall, daß die Datenbusse sich ohne die Last nach und nach in Richtung eines
niedrigen Pegels verschieben, kann die Last aus einem P-Kanal-MOS-Transistor mit einer
Größe aufgebaut sein, die genau zur Unterdrückung der Drift der Datenbusse genügt, und
die komplementären Busse können jeweils auf einen hohen Pegel durch den P-Kanal-MOS-Transistor
gezogen werden, wobei mit Ausnahme der Datenübertragung der
P-Kanal-MOS-Transistor zum Anhalten der Wirkung der Last ausgeschaltet werden kann. In
Fällen, daß die Datenbusse ohne die Last zu einer Drift in Richtung eines niedrigen Pegels
neigen, 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019744620 00004 99880kann die Last aus einem N-Kanal-MOS-Transistor einer Größe aufgebaut sein, die
genau zur Unterdrückung der Drift der Datenbusse genügt, und die komplementären Busse
können jeweils auf einen hohen Pegel durch den N-Kanal-MOS-Transistor gezogen
werden, wobei mit Ausnahme der Datenübertragung der N-Kanal-MOS-Transistor zum
Anhalten der Wirkung der Last ausgeschaltet werden kann.
In den Fällen, daß die Datenbusse ohne die Last zu einer Drift in Richtung einer
Niederpegelseite neigen, kann die Last aus einem Widerstand gebildet werden, und der
Widerstand kann mittels eines Transistors mit einem hohen Pegel verbunden werden,
wobei mit Ausnahme der Datenübertragung der Transistor zum Anhalten der Wirkung der
Last ausgeschaltet werden kann. In Fällen, daß die Datenbusse ohne die Last zu einer Drift
in Richtung des niedrigen Pegels neigen, kann die Last aus kreuzgekoppelten P-Kanal-MOS-Transis
toren aufgebaut sein, und die kreuzgekoppelten P-Kanal-MOS-Transistoren
können mit einem hohen Pegel mittels eines Steuertransistors verbunden werden, so daß
ein Bus, der Hochpegeldaten überträgt, in Richtung eines höheren Pegels als der andere
Bus gezogen werden kann, der Niederpegeldaten überträgt, wobei mit Ausnahme der
Datenübertragung der Steuertransistor zum Anhalten der Wirkung der Last ausgeschaltet
werden kann. In Fällen, daß die Datenbusse ohne die Last zu einer Drift in Richtung der
Hochpegelseite neigen, kann die Last aus einem N-Kanal-MOS-Transistor mit einer Größe
aufgebaut sein, die genau zur Unterdrückung der Drift der Datenbusse genügt, und die
komplementären Busse können jeweils in Richtung eines niedrigen Pegels durch den
N-Kanal-MOS-Transistor gezogen werden, wobei mit Ausnahme während der
Datenübertragung der N-Kanal-MOS-Transistor zum Anhalten der Wirkung der Last
ausgeschaltet werden kann.
In den Fällen, daß die Datenbusse zu einer Drift in Richtung einer Hochpegelseite ohne
die Last neigen, kann die Last mit einem P-Kanal-MOS-Transistor mit einer Größe
aufgebaut sein, die genau zur Unterdrückung der Drift der Datenbusse genügt, und die
komplementären Busse können jeweils auf einen niedrigen Pegel durch den P-Kanal-MOS-Transistor
gezogen werden, wobei mit Ausnahme der Datenübertragung der
P-Kanal-MOS-Transistor zum Anhalten der Wirkung der Last ausgeschaltet werden kann. In
Fällen, daß die Datenbusse zu einer Drift in Richtung einer Hochpegelseite ohne die Last
neigen, kann die Last aus einem Widerstand bestehen, und der Widerstand kann mittels
eines Transistors mit einem niedrigen Spannungspegel verbunden sein, wobei mit
Ausnahme der Datenübertragung der Transistor zum Anhalten der Wirkung der Last
ausgeschaltet werden kann. In Fällen, daß die Datenbusse ohne die Last zu einer Drift in
Richtung einer Hochpegelseite neigen, kann die Last aus kreuzgekoppelten N-Kanal-MOS-Transistoren
aufgebaut sein, und die kreuzgekoppelten N-Kanal-MOS-Transistoren können
mittels eines Steuertransistors mit einem niedrigen Pegel verbunden sein, so daß ein Bus,
der Niederpegeldaten überträgt, auf einen niedrigeren Pegel als der andere Bus gezogen
wird, der Hochpegeldaten überträgt, wobei mit Ausnahme der Datenübertragung der
Steuertransistor zum Anhalten der Wirkung der Last ausgeschaltet werden kann.
Die Last kann nur an einer Stelle an dem globalen Datenbus vorgesehen sein. Mehrere
Lasten können voneinander beabstandet an mehreren Stellen längs des globalen Datenbus
angeordnet sein. Die Last kann nur an dem lokalen Datenbus vorgesehen sein. Mehrere
Lasten können voneinander beabstandet an mehreren Stellen längs des globalen Datenbus
und des lokalen Datenbus vorgesehen sein. Der Leseverstärker kann als ein
kreuzgekoppeltes CMOS-Transistorpaar ausgeführt sein. Der Leseverstärker kann ein
Differenzpotential auf einer Bitleitung durch ein Gate aufnehmen, und kann Daten auf die
Datenbusse übertragen, bevor die Bitleitung vollständig geöffnet ist, wodurch verhindert
wird, daß Daten in dem Leseverstärker durch das Differenzpotential der Datenbusse
invertiert werden.
Der Leseverstärker kann als ein Gateaufnahmeverstärker mit einem P-Kanal- oder
N-Kanal-MOS-Transistor ausgeführt sein. Der Leseverstärker kann als ein Gateaufnahme
verstärker mit einem CMOS-Transistor ausgeführt sein. Die Halbleiter-Speicher
vorrichtung kann einen Zeitversatz, der aus einem Zeitpunkt der Erzeugung eines
Spaltenwahlsignals zur Wahl eines Leseverstärkers bis zu einem Zeitpunkt der Ankunft
von Daten bestimmt wird, die von dem gewählten Leseverstärker an dem Busverstärker
ausgegeben werden, auf Grundlage einer Position des gewählten Leseverstärkers
kompensieren, und kann Steuersignale bestimmen, die von dem Datenbusverstärker zu
einem geeigneten Zeitpunkt verwendet werden, zu dem die angekommenen Daten wirksam
werden, wobei der Zeitversatz durch eine Differenz zwischen einer ersten Länge von einer
Spaltenwählsignal-Erzeugungsschaltung bis zu dem gewählten Leseverstärker und einer
zweiten Länge von dem gewählten Leseverstärker zu dem Datenbusverstärker mittels des
Datenbusses verursacht wird.
Die Halbleiter-Speichervorrichtung kann das Spaltenwahlsignal zu einem späteren
Zeitpunkt für die Leseverstärker erzeugen, die sich näher an der Spaltenwahlsignal-Er
zeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker befinden, und zu einem früheren
Zeitpunkt für die Leseverstärker erzeugen, die sich weiter weg von der Spaltenwahlsignal-Er
zeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker befinden, wodurch die Taktung, zu der
die Daten an den Busverstärker ankommen, im wesentlichen unabhängig von der Position
von jedem der Leseverstärker konstant gehalten werden kann. Die Halbleiter-Speicher
vorrichtung kann in mehrere Speicherblöcke unterteilt sein, die eine Längsrichtung des
Datenbus kreuzen, der direkt mit dem Datenbusverstärker verbunden ist, eine Blockwahl
adresse zur Wahl des Speicherblocks kann in die Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung
eingegeben werden, ein Verzögerungswert in der Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung
kann durch die Blockwahladresse gesteuert werden, wodurch die Taktung, zu der die
Daten an dem Busverstärker ankommen, im wesentlichen unabhängig von der Position von
jedem der Leseverstärker konstant gehalten werden kann.
Die Halbleiter-Speichervorrichtung kann eine Zeilenblock-Wahladresse zu einer
Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung geben, und ein Verzögerungswert in der
Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung kann durch die Blockwahladresse so gesteuert
werden, daß die Erzeugungstaktung für das Spaltenwahlsignal für Blöcke nach vorne
gezogen wird, die sich weiter weg von dem Busverstärker befinden, und für Blöcke
verzögert wird, die sich näher an dem Busverstärker befinden. Der Verzögerungswert in
der Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung kann durch ein Transfergate und einen
zusätzlichen Kondensator gebildet werden, wobei die Kapazität des zusätzlichen
Kondensators größer für die Blöcke ist, die sich näher an dem Busverstärker befinden. Der
Verzögerungswert in der Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung kann durch eine
Verzögerungsleitung bestehend aus mehreren kaskadenförmig angeordneten Verzögerungs
stufen gebildet werden, wobei die Verzögerungsleitung eine größere Anzahl an
Verzögerungsstufen bereitstellt, die durchlaufen werden müssen, für einen Block, der sich
näher an dem Busverstärker befindet. Jede der Verzögerungsstufen kann ein erstes und ein
zweites NAND-Gatter und einen Invertierer aufweisen.
Die Halbleiterspeichervorrichtung kann Steuersignale, die in dem Datenbusverstärker
verwendet werden, zu einem früheren Zeitpunkt für Leseverstärker erzeugen, die sich
näher an der Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker
befinden, und zu einem späteren Zeitpunkt für Leseverstärker erzeugen, die sich weiter
weg von der Spaltenwahlsignal-Erzeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker
befinden, und kann die Steuersignale, die in dem Datenbusverstärker verwendet werden,
zu einem geeigneten Zeitpunkt erzeugen, zu dem die angekommenen Daten wirksam
werden.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Empfängerschaltung zur
Verwendung in einem Signalübertragungssystem vorgesehen, das Daten mittels
komplementärer Busse überträgt, und das die Daten durch Beseitigung einer Intersymbol-
Interferenz-Komponente erfaßt, die durch die vorhergehenden Daten eingeführt wird,
aufweisend einen Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Gateaufnahme-Komplementär
eingang, eine Verstärker-Vorladeschaltung, die an jedem des ersten und des
zweiten Eingangs des Differenzverstärkers vorgesehen ist, um ihn derart vorzuladen, daß
die Sensitivität des Differenzverstärkers erhöht wird, und zwei Gruppen an ersten und
zweiten Kondensatoren, die an dem ersten und an dem zweiten Eingang des Differenz
verstärkers vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Eingang des Differenz
verstärkers mit den komplementären Bussen mittels der ersten und der zweiten
Kondensatoren gekoppelt ist, und in jeder Gruppe an Kondensatoren der erste Kondensator
immer mit einem der komplementären Busse gekoppelt ist, wohingegen der zweite
Kondensator selektiv durch eine Schalteinheit mit dem einen oder dem anderen der
komplementären Busse gekoppelt wird.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs
beispiele bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der grundlegenden funktionellen Anordnung eines erfindungs
gemäßen Signalübertragungssystems,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Beispiels eines Signalübertragungssystems
gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3 die Beziehung zwischen der Symbollänge und der Antwortzeit in einem Signal
übertragungssystem gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4A und 4B graphisch die Beziehung zwischen der Symbollänge und der Antwortzeit
bei einem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem,
Fig. 5A ein Blockschaltbild einer beispielsweisen Anordnung einer Empfängerschaltung in
dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem,
Fig. 5B schematisch den Aufbau eines Selbsteichungs-Komparators in der Empfänger
schaltung von Fig. 5A,
Fig. 6A und 6B schematisch den Betrieb der Empfängerschaltung von Fig. 5A,
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 8 eine Graphik eines Signalverlaufs in jedem Speicherblock in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 7,
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines ersten Modus eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 10 ein Blockschaltbild eines zweiten Modus eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines dritten Modus des erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung in
dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus,
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung in
dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung in
dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus,
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung in
dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus,
Fig. 16 ein Blockschaltbild eines Beispiels des Selbsteichungs-Komparators in der
Empfängerschaltung von Fig. 5A,
Fig. 17 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des Selbsteichungs-Komparators in der
Empfängerschaltung von Fig. 5A,
Fig. 18 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels eines Selbsteichungs-Komparators in der
Empfängerschaltung von Fig. 5A,
Fig. 19 ein Blockschaltbild eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 20 ein Blockschaltbild eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 21 ein Blockschaltbild eines dritten Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 22 ein Blockschaltbild eines vierten Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 23 ein Blockschaltbild eines fünften Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 24 ein Blockschaltbild eines sechsten Beispiels eines erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystems,
Fig. 25 ein Blockschaltbild, das schematisch ein bekanntes Signalübertragungssystem
darstellt,
Fig. 26 ein Blockschaltbild des grundlegenden funktionellen Aufbaus eines Signal
übertragungssystems gemäß einem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 27 eine Graphik (erster Teil) zur Erläuterung des Betriebs des Signalübertragungs
systems von Fig. 26,
Fig. 28A und 28B Graphiken (zweiter Teil) zur Erläuterung des Betriebs des Signal
übertragungssystems von Fig. 26,
Fig. 29 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß einem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 30 ein Blockschaltbild eines modifizierten Beispiels des Signalübertragungssystems
von Fig. 29,
Fig. 31 ein Blockschaltbild eines Aufbaubeispiels eines wesentlichen Abschnitts von jeder
Vorrichtung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 32 ein Blockschaltbild eines weiteren Aufbaubeispiels eines wesentlichen Abschnitts
von jeder Vorrichtung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 33 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 34 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 35 ein Blockschaltbild, das ein modifiziertes Beispiel des Signalübertragungssystems
von Fig. 34 zeigt,
Fig. 36 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 37 ein Schaltbild eines Beispiels einer Treiberschaltung in dem Signalübertragungs
system gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 38 ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 39A und 39B Blockschaltbilder eines sechsten Ausführungsbeispiels des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 40A und 40B Blockschaltbilder eines siebten Ausführungsbeispiels des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 41 ein Schaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames
Taktsignal in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 42 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktsignal in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 43 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels eines Komparators in der Erzeugungs
schaltung für ein gemeinsames Taktsignal von Fig. 42,
Fig. 44 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der Signal-Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktsignal in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 45 ein Blockschaltbild eines achten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
system gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 46 eine Graphik, die ein Beispiel einer Taktverteilungs-Übertragungsleitung in dem
Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 47 ein Blockschaltbild, das den grundlegenden funktionellen Aufbau eines Signal
übertragungssystems gemäß einem vierten Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 48 ist ein Taktdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Signalübertragungssystems
von Fig. 47,
Fig. 49 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 50 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktsignal zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49,
Fig. 51 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für einen vorwärts
laufenden Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49,
Fig. 52 ein Blockschaltbild (erster Teil) eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung
für ein gemeinsames Taktsignal zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem von
Fig. 49,
Fig. 53 ein Blockschaltbild (zweiter Teil) eines weiteren Beispiels der Erzeugungs
schaltung für ein gemeinsames Taktsignal zur Verwendung in dem Signalübertragungs
system von Fig. 49,
Fig. 54 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für einen rückwärts
laufenden Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49,
Fig. 55 ein Schaltbild eines Beispiels eines Phasenkomparators zur Verwendung in der
Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktsignal in dem Signalübertragungssystem
von Fig. 49,
Fig. 56 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Steuerschaltung zur Verwendung in der
Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktsignal in dem Signalübertragungssystem
von Fig. 49,
Fig. 57 ein Schaltbild eines Beispiels einer variablen Verzögerungsschaltung zur
Verwendung in der Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktsignal in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 49,
Fig. 58 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 59 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 60 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für einen vorwärts
laufenden (gerichteten) Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß
einem vierten Ausführungsbeispiel eines vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 61 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für einen rückwärts
gerichteten Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem fünften
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 62 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung für einen
rückwärts gerichteten Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß
einem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 63 eine Graphik zur Erläuterung des Betriebs der Erzeugungsschaltung für den
rückwärts gerichteten Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß
einem siebten Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 64 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung für den
rückwärts gerichteten Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß
einem achten Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 65 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Sinuswellen-Erzeugungsschaltung zur
Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel
gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 66 ein Schaltbild eines Beispiels eines nichtlinearen Verstärkers in der Sinuswellen-Er
zeugungsschaltung von Fig. 65,
Fig. 67 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für einen
gemeinsamen Takt zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zehnten
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 68 ein Schaltbild eines Beispiels eines differentiellen Komparators in der Erzeugungs
schaltung für ein gemeinsames Taktsignal von Fig. 67,
Fig. 69 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Abschluß-Widerstands in dem Signal
übertragungssystem gemäß dem elften Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 70 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bereitstellung eines
vorwärts gerichteten Takts in dem Signalübertragungssystem gemäß einem zwölften
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 71 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Abschnitts eines Signalübertragungs
systems, das gemäß einem 13ten Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der
vorliegenden Erfindung auf eine gedruckten Schaltungsplatine implementiert ist,
Fig. 72 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Abschnitts eines Signalübertragungs
systems, das in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einem 14ten Ausführungs
beispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung implementiert ist,
Fig. 73 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form ein Beispiel einer bekannten
Halbleiter-Speichervorrichtung zeigt, die für den fünften Modus der vorliegenden
Erfindung relevant ist,
Fig. 74 ein Schaltplan eines Beispiels eines Leseverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 73,
Fig. 75 ein Schaltplan eines Beispiels eines Datenbusverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 73,
Fig. 76 ein Schaltplan eines Beispiels einer Datenbus-Kurzschluß/Vorladungsschaltung in
der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 73,
Fig. 77 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Datenauslese
sequenz in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 73,
Fig. 78 ein Blockschaltbild der Anordnung gemäß einem ersten Prinzip des Signal
übertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 79 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Signalübertragungs
systems von Fig. 78,
Fig. 80 ein Blockschaltbild der Anordnung eines zweiten Prinzips des Signalübertragungs
systems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 81 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Signalübertragungs
systems von Fig. 80,
Fig. 82 ein Blockschaltbild der Anordnung gemäß einem dritten Prinzip des Signal
übertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 83 ein Signalverlaufsdiagramm (erster Teil) zur Erläuterung des Betriebs des Signal
übertragungssystems von Fig. 82,
Fig. 84 ein Signalverlaufsdiagramm (zweiter Teil) zur Erläuterung des Betriebs des Signal
übertragungssystems von Fig. 82,
Fig. 85 ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel einer Halbleiter-Speicher
vorrichtung zeigt, wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften
Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 86 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form einen wesentlichen Abschnitt eines
ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der
vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 87A und 87B Schaltpläne von Beispielen für eine Anordnung eines Treibers in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 86,
Fig. 87C eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 86,
Fig. 88 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb des
Busverstärkers von Fig. 87C,
Fig. 89 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs eines Bus
in dem Signalübertragungssystem von Fig. 86,
Fig. 90 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form einen wesentlichen Abschnitt eines
zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 91 ein Schaltbild eines Beispiels einer Vorladungsschaltung in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 90,
Fig. 92 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zur Ansteuerung
eines Bus und eines Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 90,
Fig. 93 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
in dem Signalübertragungssystem von Fig. 90,
Fig. 94 ein Blockschaltbild, das schematisch einen wesentlichen Abschnitt eines dritten
Ausführungsbeispiels des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der
vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 95A und 95B Schaltbilder, die Anordnungsbeispiele eines Treibers in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 94 zeigen,
Fig. 95C eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 94,
Fig. 96A ein Schaltbild eines Beispiels eines PRD-Verstärkers in dem Busverstärker von
Fig. 95C,
Fig. 96B ein Schaltbild eines Beispiels eines Verstärkers des Latch-Typs in dem
Busverstärker von Fig. 95C,
Fig. 97 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb des
Busverstärkers von Fig. 95C,
Fig. 98 ein Schaltbild eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus und des
Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 94,
Fig. 99 ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise einen wesentlichen Abschnitt
gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 100A ein Schaltbild eines Beispiels einer Vorladungsschaltung in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 99,
Fig. 100B ein Schaltbild eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signalübertragungs
system von Fig. 99,
Fig. 101A ein Schaltbild eines Beispiels eines PRD-Verstärkers in dem Busverstärker von
Fig. 100B,
Fig. 101B ein Schaltbild eines Beispiels eines Stromspiegel-Verstärkers in dem
Busverstärker von Fig. 100B,
Fig. 102 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb
des Busverstärkers von Fig. 100B,
Fig. 103 ein Schaltbild eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus und des
Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 99,
Fig. 104 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form wesentliche Abschnitte eines
fünften Ausführungsbeispiels des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 105 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 104,
Fig. 106A, 106B und 106C Signalverläufe, die die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten
des Bus und einem 1-Bit-Zyklus zeigen,
Fig. 107A und 107B Schaltbilder zur Erläuterung des Betriebs des Busverstärkers von Fig.
105,
Fig. 108 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des Busverstärkers in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 104,
Fig. 109 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 108,
Fig. 110 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
108,
Fig. 111 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb
des Busverstärkers von Fig. 108,
Fig. 112 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Signalverlaufs des Bus und des
Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 104,
Fig. 113 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signal
übertragungssystem gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 114 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 113,
Fig. 115 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 113,
Fig. 116 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
113,
Fig. 117 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in dem sechsten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 118 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signal
übertragungssystem gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 119 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 118,
Fig. 120 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
118,
Fig. 121 eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs zum Betrieb des
Busverstärkers von Fig. 118,
Fig. 122 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in dem siebten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems
gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 123 eine schematische Darstellung eines Busverstärkers in dem Signalübertragungs
system als ein achtes Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 124 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 123,
Fig. 125A und 125B schematische Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs des
Busverstärkers von Fig. 124,
Fig. 126 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
123,
Fig. 127 ein Schaltbild eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb des Busverstärkers
von Fig. 123,
Fig. 128 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in dem achten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems
gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 129 ein Schaltbild eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signalübertragungs
system als ein neuntes Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 130 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 129,
Fig. 131 ein Schaltbild eines Beispiels einer Latch-Schaltung in dem Busverstärker von
Fig. 129,
Fig. 132 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb
des Busverstärkers von Fig. 129,
Fig. 133 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in dem neunten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 134 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in dem Signal
übertragungssystem als ein zehntes Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems
gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 135A ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 134,
Fig. 135B ein Schaltbild eines weiteren Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 134,
Fig. 136 ein Schaltbild eines noch weiteren Beispiels der PRD-Verstärkeranordnung in
dem Busverstärker von Fig. 134,
Fig. 137 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
134,
Fig. 138 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Signalverlaufs zum Betrieb
des Busverstärkers von Fig. 134,
Fig. 139 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in dem zehnten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems
gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung,
Fig. 140 ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel einer Halbleiter-
Speicher
vorrichtung als ein elftes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung verwendet
wird,
Fig. 141 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Busverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 140,
Fig. 142 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 141,
Fig. 143 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
141,
Fig. 144 ein Schaltbild eines Beispiels eines Leseverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 140,
Fig. 145 eine schematische Darstellung des Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs des Bus
und des Busverstärkers in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 140,
Fig. 146 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form ein Beispiel einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als ein zwölftes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung verwendet
wird,
Fig. 147 ein Blockschaltbild, das die Anordnung eines Spaltendecodierersystems in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 146 zeigt,
Fig. 148 eine schematische Darstellung eines Beispiels des Betriebs-Signalverlaufs eines
Bus und eines Busverstärkers in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 146,
Fig. 149 ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise ein Beispiel einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als 13tes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signalübertragungs
system gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 150 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie der Datenbus-Signalverlauf
sich abhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Last in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 149 verändert,
Fig. 151A bis 151I schematische Darstellungen, die Beispiele der Last in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 149 zeigen,
Fig. 152 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Anbringungspositionen der
Last in der Halbleiter-Speichervorrichtung des 13ten Ausführungsbeispiels zeigt, wobei
das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet wird,
Fig. 153 eine schematische Darstellung eines noch weiteren Beispiels der Anbringungs
positionen der Last in der Halbleiter-Speichervorrichtung des 13ten Ausführungsbeispiels,
wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung verwendet wird,
Fig. 154 eine schematische Darstellung die ein noch weiteres Beispiel der Anbringungs
positionen der Last in der Halbleiter-Speichervorrichtung des 13ten Ausführungsbeispiels
zeigt, wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung verwendet wird,
Fig. 155 ein Blockschaltbild, das in schematischer Form ein Beispiel einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 14tes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung Verwendung
findet,
Fig. 156 eine schematische Darstellung, die einen Vergleich der Datenbus-Signalverläufe
zeigt, wenn die Last gemäß dem 13ten oder dem 14ten Ausführungsbeispiel vorgesehen
ist, wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung Verwendung findet,
Fig. 157 eine schematische Darstellung, die ein modifiziertes Beispiel der Last zeigt, die
zur Verwendung in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 155 Verwendung findet,
Fig. 158 ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise ein Beispiel einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 15tes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung verwendet
wird,
Fig. 159 ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Leseverstärkers zeigt, der in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 158 verwendbar ist.
Fig. 160 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels des Betriebs der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 158,
Fig. 161 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Beispiels des Betriebs
der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 158,
Fig. 162 ein Schaltbild, das die Anordnung eines wesentlichen Abschnitts einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 16tes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung Verwendung
findet,
Fig. 163 ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise ein Beispiel einer
Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 17tes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das Signal
übertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung Verwendung
findet,
Fig. 164 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel des Betriebs-Signalverlaufs eines
Bus und eines Busverstärkers in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 163 zeigt,
Fig. 165 eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel eines
Betriebs-Signalverlaufs des Bus und des Busverstärkers in der Halbleiter-Speichervorrichtung von
Fig. 163 zeigt,
Fig. 166 ein Blockschaltbild, das schematisch die Anordnung eines wesentlichen
Abschnitts einer Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 18tes Ausführungsbeispiel zeigt,
wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung Verwendung findet,
Fig. 167 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Busverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 166 zeigt,
Fig. 168 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 167,
Fig. 169 ein Schaltbild eines Beispiels eines Multiplexers in dem Busverstärker von Fig.
167,
Fig. 170 ein Blockschaltbild eines Beispiels für eine Anordnung eines Spaltendecodierer
systems in der Halbleiter-Speichervorrichtung des 18ten Ausführungsbeispiels, wobei das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
Verwendung findet,
Fig. 171 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer CL-Impulserzeugungs
schaltung in Fig. 170,
Fig. 172 ein Signalverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der CL-Impuls
erzeugungsschaltung von Fig. 171,
Fig. 173 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des Busverstärkers in der
Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 166,
Fig. 174 ein Schaltbild eines Beispiels einer PRD-Verstärkeranordnung in dem
Busverstärker von Fig. 173,
Fig. 175 ein Schaltbild eines Beispiels einer Latch-Schaltung in dem Busverstärker von
Fig. 173,
Fig. 176 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels für eine Anordnung des Spalten
decodierersystems in der Halbleiter-Speichervorrichtung des 18ten Ausführungsbeispiels,
wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung Verwendung findet,
Fig. 177 ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise die Anordnung eines
wesentlichen Abschnitts in der Halbleiter-Speichervorrichtung als ein 19tes Ausführungs
beispiel zeigt, wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet, und
Fig. 178 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer CL-Impulserzeugungs
schaltung, die in der Halbleiter-Speichervorrichtung von Fig. 177 Verwendung findet.
Vor der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des Signalübertragungssystems
und der Empfängerschaltung in dem Signalübertragungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zuerst das der Erfindung zugrunde liegende Problem bezugnehmend auf
die relevanten Zeichnungen erläutert.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das in schematischer Weise ein Beispiel eines bekannten
Signalübertragungssystems zeigt. Ein Beispiel eines Bussystems, bei dem ein SSTL
verwendet wird, ist gezeigt. In Fig. 2 ist das Bezugszeichen 101 ein Treiber, 102 ist eine
Signalübertragungsleitung, 103 und 104 sind Abschluß-Widerstände (RT), 151 bis 153 sind
Blind-Widerstände (RS), 161 ist ein Prozessor (ein Controller) und 162 und 163 sind
DRAM-Module. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen VTT ein Zwischenpotential
(Spannungsversorgungsleitung) zwischen der Versorgungsspannung VCC und der
Erdungsspannung VSS.
Wie in Fig. 2 gezeigt sind in dem Bussystem gemäß dem Stand der Technik die
Abschluß-Widerstände 103 und 104 jeweils an den Enden (Abschlußenden) der Übertragungsleitung
vorgesehen und mit der Spannungsversorgungsleitung VTT eines Zwischenpotentials
verbunden. Andererseits sind der Prozessor 161 und die DRAM-Module 162, 163 mit der
Übertragungsleitung 102 mittels der Blind-Widerstände 151 bzw. 152, 153 verbunden, die
an Zwischenpunkten längs der Übertragungsleitung 102 vorgesehen sind.
Dabei beträgt die typische Impedanz der Übertragungsleitung und die Widerstandswerte
der Abschluß-Widerstände 103 und 104 sind jeweils auf ungefähr 50 Ω und somit gleich
der typischen Impedanz Z0 der Leitung eingestellt. Das heißt, wenn die Abschluß-Widerstände
103 und 104 derart eingestellt sind, schafft diese Anordnung einen parallelen
Widerstand von insgesamt 25 Ω an beiden Enden, und der Treiber steuert diesen
Widerstand zur Erzeugung einer Signalspannung an. Dabei ist die Ausgangsimpedanz des
Treibers 101 sehr klein gewählt, um eine große Ansteuerfähigkeit zu schaffen, d. h. der
Transistor, der den Treiber 101 bildet, ist ein sehr großer Transistor.
Genauer gesagt, wenn ein Bussystem unter Verwendung des SSTL betrachtet wird, muß,
da eine minimale Signalamplitude von 400 mV benötigt wird, der Treiber einen Strom von
ungefähr 15 mA bereitstellen, und wenn das System eine Sicherheitsspanne aufweisen soll,
wird der benötigte Strom auf ungefähr 32 mA verdoppelt.
Wie oben beschrieben wird in dem Bussystem (Signalübertragungssystem) unter
Verwendung von SSTL eine Hochgeschwindigkeitsübertragung aufgrund des
abgeglichenen Abschlusses (Abschluß-Widerstände RT) und Blind-Widerstände (RS)
ermöglicht, und der Leistungsverbrauch wird im Vergleich zu bekannten Systemen auch
verringert, da eine Signalisierung mit kleiner Amplitude verwendet wird. Indessen ist es
erforderlich, daß die Signalübertragungs-Bandbreite zwischen dem DRAM und dem
Prozessor in der Zukunft weiter erhöht wird, und daher der Gesamtleistungsverbrauch der
Vorrichtung auf dem gleichen Pegel oder bezüglich des momentanen Pegels verringert
wird, und daher besteht das Bedürfnis für ein Signalübertragungssystem mit geringerem
Energieverbrauch. Das heißt, beispielsweise ein Stromverbrauch von 32 mA pro Bit wird
unakzeptierbar, wenn die Bus-Bandbreite in der Zukunft auf 24 Bit oder 128 Bit erhöht
werden wird.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele des Signalübertragungssystems und der
Empfängerschaltung zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem werden im
folgenden bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die grundlegende Anordnung eines Signalübertragungs
systems (Bussystems) zeigt, bei dem ein erster Modus der vorliegenden Erfindung
Anwendung findet. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Treiber, 2 ist eine
Signalübertragungsleitung, 3 und 4 sind Abschluß-Widerstände (RT), 51 bis 53 sind
Blind-Widerstände (RS), 61 ist ein Prozessor (ein Controller), 62 und 63 sind DRAM-Module
und 7 ist ein Abdämpf-Widerstand (RD). Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen VTT ein
Zwischenpotential (Spannungsversorgungsleitung) zwischen der Versorgungsspannung VCC
und der Erdungsspannung VSS.
Wie in Fig. 1 gezeigt sind bei dem Bussystem gemäß dem ersten Modus der vorliegenden
Erfindung die Abschluß-Widerstände 3 und 4 jeweils an einem Ende (Abschlußende) der
Übertragungsleitung vorgesehen und mit der Spannungsversorgungsleitung VTT eines
Zwischenpotentials verbunden. Dabei sind die Widerstandswerte RT der
Abschluß-Widerstände 3 und 4 jeweils auf einen größeren Wert als die typische Impedanz Z0 der
Übertragungsleitung 2 eingestellt (RT < Z0). Weiterhin ist die Ausgangsimpedanz des
Treibers 1 sehr groß gewählt, d. h., der Transistor, der den Treiber I bildet, ist ein kleiner
Transistor.
Andererseits sind der Prozessor 61 und die DRAM-Module 62, 63 mit der Übertragungs
leitung 2 mittels der Blind-Widerstände 51 bzw. 52, 53 verbunden, die an Zwischen
punkten längs der Übertragungsleitung 2 vorgesehen sind. Weiterhin sind mehrere
Abdämpf-Widerstände 7 in der Übertragungsleitung 2 vorgesehen.
Genauer gesagt ist das Bussystem (Signalübertragungssystem) gemäß dem ersten Modus
der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, daß der Energieverbrauch verringert wird
(Niedrigverbrauch-Anordnung), indem (1) die Abschluß-Widerstände RT auf einen Wert
größer als die typische Impedanz Z0 der Übertragungsleitung gesetzt sind, (2) die
Ausgangsimpedanz des Treibers erhöht ist, und/oder (3) je nach Bedarf einer oder mehrere
Abdämpf-Widerstände RD in Serie mit der Übertragungsleitung eingesetzt sind. Wenn der
Abschluß-Widerstand RT groß gemacht wird, nimmt die an dem Abschlußende für die
gleiche Signalamplitude verbrauchte Energie ab, und wenn die Ausgangsimpedanz des
Treibers erhöht wird, nimmt der Signalstrom ab, während eine Verringerung der zur
Ansteuerung des Treibers benötigten Energie erzielt wird. Anstelle des Einsetzens der
Abdämpf-Widerstände RD in Serie mit der Übertragungsleitung kann die Übertragungs
leitung selbst aus einem Material mit einem entsprechenden Widerstandswert gebildet sein.
In der oben beschriebenen Niederenergie-Anordnung verschlechtert sich indessen die
Frequenzeigenschaft der Übertragungsleitung, und die inhärente Antwortzeit, mit der ein
Spannungssignal auf der Übertragungsleitung antwortet, wird groß. Als Ergebnis kann
nicht nur der Fall eintreten, daß die Signalspannung nicht ihren erwarteten vollen
Amplitudenwert während der Periode der Symbollänge T einnimmt, sondern es kann auch
eine Intersymbol-Interferenz auftreten, was die Erfassung des Signals durch ein bekanntes
Verfähren unmöglich macht.
Gemäß einem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich dieses
Problems eine Einrichtung zur Vorhersage der Intersymbol-Interferenz aus vorherigen
Signalen in dem Empfänger (der Empfängerschaltung in dem Signalübertragungssystem)
verwendet, und das Signal ist so aufgebaut, daß eine Partialantwort durch Subtrahieren des
vorhergesagten Intersymbol-Interferenzwerts aus der momentan empfangenen Signal
spannung erfaßt wird.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Symbollänge und
der Antwortzeit in einem typischen bekannten Signalübertragungssystem zeigt.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird bei dem typischen bekannten Bussystem (Signal
übertragungssystem) beispielsweise aufgrund von Vielfachreflektionen des Signals in der
Übertragungsleitung (Bus) eine vorbestimmte Zeitdauer benötigt, bis das Signal seine
erwartete volle Amplitude einnimmt. Dabei ist die Antwortzeit τ als die Zeit definiert, die
die Signalspannung benötigt, um auf 90% ihres vollen Amplitudenwerts anzusteigen. In
dem typischen bekannten Bussystem ist zur Gewährleistung einer verläßlichen Signal
übertragung längs der Übertragungsleitung die Antwortzeit τ ausreichend kleiner als die
Länge (ein Datenzyklus) T des übertragenen Symbols gewählt, d. h., die Symbollänge T ist
ausreichend größer als die Antwortzeit τ gewählt (T < τ). Genauer gesagt ist bei dem
typischen bekannten Bussystem die Symbollänge T beispielsweise als das Zwei- oder
Dreifache der Länge der Antwortzeit τ gewählt (T = 2 bis 3 τ), und wenn die Antwortzeit
τ lang ist, ist keine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung möglich.
Dagegen ist die gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung die Antwortzeit τ
ungefähr gleich oder länger als die Länge (ein Datenzyklus) T des übertragenen Symbols
gewählt, d. h. die Symbollänge T ist ungefähr gleich oder kleiner als die Antwortzeit T der
Signalübertragungsleitung gewählt (T ≦ τ: beispielsweise T = 0,3 τ), und eine
Partialantwort, die das übertragene Signal während der Zeitdauer der Symbollänge T zeigt,
wird erfaßt. In dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung kann daher eine Signal
übertragung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.
Fig. 4A und 4B sind schematische Darstellungen, die die Beziehung zwischen der
Symbollänge und der Antwortzeit in dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem
zeigen.
Wenn beispielsweise das übertragene Symbol "0" in den Zeitdauern Pn-2, Pn-1 und Pn+1 ist
und die Daten sich während der Perioden Pn und Pn+2 auf "1" ändern, wie in Fig. 4A und
4B gezeigt ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Übertragungs-Symbollänge T
beispielsweise kürzer als die Antwortzeit τ gewählt. Dementsprechend wird das Signal der
Daten "1" in der Periode Pn nicht nach der Antwortzeit τ erfaßt, wenn die Signalspannung
wesentlich zugenommen hat, sondern wird während der Zeit T erfaßt, während der sich
die Signalspannung immer noch ändert (ansteigt). Wie aus Fig. 4A und 4B ersichtlich ist,
ist die Änderung der Signalspannung (in der Zeitdauer Pn), wenn die Daten nach einer
Abfolge von 0 auf "1" wechseln, anders als die Änderung der Signalspannung (in der
Zeitdauer Pn+2), wenn sich die Daten auf "1" nach einem Wechsel von einer 1 auf eine 0
sich ändern, aber gemäß der vorliegenden Erfindung wird die tatsächliche Änderung der
Signalspannung (Datensignal) in der Übertragungsleitung (Bus) durch Beseitigung der
Auswirkungen von vorherigen Datenänderungen unabhängig von kontinuierlichen
Änderungen der Daten erfaßt.
Damit kann gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung die Signal
übertragungsgeschwindigkeit erhöht werden, indem die Übertragungs-Symbollänge T
ungefähr gleich oder kleiner als die Antwortzeit τ (T ≦ τ) gewählt wird und der
Teilantwort erfaßt wird, die das übertragene Symbol in der Zeitdauer einer Symbollänge T
zeigt.
Wenn die Schaltungsantwort linear ist, wie später beschrieben wird, kann die Intersymbol-
Interferenz-Vorhersage (Beseitigung der Auswirkung von vorherigen Datenänderungen,
unter Verwendung eines Partialantwortdetektors (PRD)) durch gewichtete Addition von
"1" oder "0" Bitentscheidungsergebnissen von zuvor empfangenen Signalen erreicht
werden (lineare Entscheidungsrückführung unter Verwendung eines Entscheidungs
rückführ-Equalizers (DFE)) (siehe Fig. 12 und 13). Andererseits, wenn eine nichtlineare
Symbol-Interferenz besteht, kann die Vorhersage der Interferenzterme durch
Voraufzeichnung des Betrags der Interferenz in einem Speicher durch Auslesen des
Speichers unter Verwendung der zuvor empfangenen Signalsequenz als Adresse (siehe Fig. 14
und 15) erreicht werden.
Die oben genannte Intersymbol-Interferenz-Vorhersage kann auch unter Verwendung eines
Analogwerts der Signalspannung ausgeführt werden, die einen Takt vorher empfangen
wurde. Diese Technik erzielt die beste Vorhersage, wenn die Signalspannungsantwort
durch ein System mit einer Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt werden kann.
Das heißt in dem System mit einem Nacheilung erster Ordnung, wenn n = 0, ± 1, ±2, . . .,
ist, wird die Signalspannung V (nT) ausgedrückt als:
V(nT) = xVTT + (1-x) V (n(n-1)T) + x(Vinf-VTT) (1)
Dabei wird die Beziehung x = 1-exp(-T/τ) verwendet.
Bei der obigen Gleichung ist τ die Zeitkonstante (Antwortzeit) der Schaltung, Vinf ist die
Signalspannung (volle Amplitude), wenn Daten "1" oder "0" während einer genügend
langen Zeitdauer übertragen werden, und VTT ist die Referenzspannung. Wenn ein
symmetrischer CMOS-Treiber verwendet wird, ist die Referenzspannung VTT gleich
VCC/2.
In der obigen Gleichung (1) zeigen die ersten und zweiten Terme Intersymbol-Inter
ferenzen an und der dritte Term gibt das eigentliche Signal wieder. Das heißt,
Gleichung (1) zeigt, daß die Intersymbol-Interferenz durch Speicherung der Signal
spannung vor einem Takt und durch Ermittelung einer linearen Summe der Signal
spannung vor einem Takt und der festen Referenzspannung erhalten wird. Die
Linearsumme der gespeicherten Analogspannung und der festen Spannung kann leicht
durch eine Schaltung unter Verwendung von Kondensatoren erzeugt werden, wie im
folgenden beschrieben wird.
Fig. 5A ist ein Blockschaltbild, das einen beispielsweisen Aufbau der Empfängerschaltung
(Teilantwort-Erfassungsschaltung) in dem Signalübertragungssystem gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 5B ist eine schematische Darstellung des Aufbaus
eines Selbsteichungs-Komparators in der Empfängerschaltung von Fig. 5A. Weiterhin sind
Fig. 6A und 6B schematische Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs der Empfänger
schaltung (Partialantwort-Erfassungsschaltung) von Fig. 5A: Fig. 6A ist eine schematische
Darstellung der Taktung von jedem Signal, das in der Partialantwort-Erfassungsschaltung
verwendet wird, und Fig. 6B ist eine schematische Darstellung, die beispielsweise zeigt,
wie eine Spannung (Signalspannung) sich auf der Übertragungsleitung mit sich ändernden
Daten ändert.
Wie in Fig. 5A gezeigt weist die Partialantwort-Erfassungsschaltung 8 Selbsteichungs-Kompara
toren 81 und 82, eine DLL (Delay Locked Loop)-Schaltung 83 und eine
Wahlschaltung (MUX) 84 auf. Die Selbsteichungs-Komparatoren 81 und 82 werden
jeweils mit der Referenzspannung VTT (VCC/2), der Eingangsspannung (Signalspannung)
Vin und den Steuersignalen Φ1 und Φ2 versorgt, die von der DLL-Schaltung 83 ausgegeben
werden. Die Wahlschaltung 84 wählt ein Ausgangssignal des Selbsteichungs-Komparators
81 oder 82 mit einer vorbestimmten Taktung und gibt das gewählte Signal aus
(Datenausgabe).
Wie in Fig. 5B gezeigt weist der Selbsteichungs-Komparator 81 (82) zwei Kondensatoren
815 und 816, einen CMOS-Invertierer 818 und Schalter 811 bis 814 und 817 auf. Unter
Verwendung der Steuersignale Φ1 und Φ2 werden die Schalter 811 bis 814 zur Steuerung
der angelegten Spannung (Referenzspannung VTT oder Signalspannung Vin) für die
Kondensatoren 815 und 816 und zur Verbindung der Kondensatoren 815 und 816
gesteuert. Der Schalter 817 ist parallel zu dem Invertierer 818 geschaltet und wird durch
das Steuersignal Φ1 ein- oder ausgeschaltet. Wie aus Fig. 6A ersichtlich sind die
Steuersignale Φ1 und Φ2 Signale, die unmittelbar synchron mit dem Abfallen und
Ansteigen des Taktes CLK ansteigen. Die Schalter 811 bis 814 und 817 können
beispielsweise jeweils aus einem Transfer-Gate bestehend aus zwei Transistoren oder
einem einzelnen Schalttransistor aufgebaut sein.
Im Betrieb führt der Selbsteichungs-Komparator 81 (82) einen Selbsteichungs-Vorgang
durch Speicherung der Signalspannung V((n-1)T) und VTT in den Kondensatoren 815 und
816 durch das Steuersignal Φ1 (mit der Taktung, mit der das Signal Φ1 auf den hohen
Pegel geht) aus, während gleichzeitig der Eingang und der Ausgang des Invertierers 818
verbunden werden. Durch diesen Selbsteichungs-Vorgang wird der Eingangsknoten des
Invertierers 818 auf Von gestellt, die die Spannung darstellt, die erhalten wird, wenn der
Eingang und der Ausgang des Invertierers kurzgeschlossen sind und die die
Schwellenspannung darstellt, bei der sich das Ausgangssignal des Invertierers von "0" auf
"1" ändert). Daher sind die Ladungen Q1 und Q2, die in den Kondensatoren 815 und 816
gespeichert sind, gegeben durch:
Q1 = (V((n-1)T)-Vein) C1
Q2 = (VTT-Vein) C2
wobei C1 und C2 die Kapazitäten der Kondensatoren 815 bzw. 816 sind.
Als nächstes, nachdem das Steuersignal Φ1 auf den niedrigen Pegel geht, werden die
Kondensatoren 815 und 816 durch das Steuersignal Φ2 parallel geschaltet (mit der
Taktung, mit der das Signal Φ2 auf den hohen Wert gebracht wird) um den Eingang V(nT)
mit dem Eingangsknoten des Invertierers 818 zu verbinden. Die Spannung V an dem
Eingangsknoten des Invertierers 818 zu diesem Zeitpunkt ist gemäß dem Ladungs
erhaltungsgesetz gegeben durch:
V = V(nT)-(Q1 + Q2)/(C1 + C2)
= V(nT)-(1-x) V ((n-1)T)-xVTT + Vein)
= x(Vinf-VTT) + Vein (2)
Die rechte Seite von Gleichung (2) ist gleich der zuvor dargestellten Gleichung (1), wobei
die Intersymbol-Interferenz-Terme von diesem Term abgezogen werden (wodurch nur das
eigentliche Signal bleibt) und wobei die Spannung Vein hinzugefügt ist. Dies bedeutet, daß
das Ausgangssignal des Invertierers 818 abhängig davon invertiert wird, ob das eigentliche
Signal positiv oder negativ ist, und daher, daß nur das eigentliche Signal untersucht
werden muß, um eine korrekte Entscheidung zu treffen. Genauer gesagt, selbst wenn die
Daten sich wie in Fig. 6B gezeigt ändern, kann das Datensignal unter Verwendung des
Analogwerts der Signalspannung korrekt, die einen Takt zuvor erhalten wurde, und durch
Beseitigung (Abschätzung) der Auswirkung der vorherigen Datenänderungen erhalten
werden.
In der Partialantwort-Erfassungsschaltung 8 von Fig. 5A sind die Ausgangssignale (OUTc)
der beiden Selbsteichungs-Komparatoren 81 und 82 alternativ durch die Wahlschaltung 84
angewählt, der Grund dafür ist, daß die obige Entscheidungsverarbeitung des
Eingangssignals (Vin) in Intervallen von 2T ausgeführt werden wird, und daher die beiden
Selbsteichungs-Komparatoren in einer verschachtelten Weise betrieben werden, so daß die
Entscheidungsverarbeitung in Perioden von 1T ausgeführt werden kann. Der Betrieb
(Verarbeitung), der auf Grundlage des Steuersignals Φ1 und auf Grundlage des
Steuersignals Φ2 ausgeführt wird, wird zwischen dem einen Selbsteichungs-Komparator 81
und dem anderen Selbsteichungs-Komparator 82 gewechselt.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das einen beispielsweise Aufbau des Signalübertragungs
systems gemäß der Erfindung zeigt, und Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die das
Ergebnis einer Simulation eines Signalverlaufs in jedem der Speicherblöcke in dem Signal
übertragungssystem von Fig. 7 darstellt.
In Fig. 7 ist das Bezugszeichen 201 ein Treiber, 202 (221 bis 226) ist eine Signal
übertragungsleitung, 250 bis 254 sind Blind-Widerstände (RS), 261 bis 264 sind Speicher
(DRAM-Module) und 207 ist ein Abdämpf-Widerstand (RD). Die Übertragungsleitungen
221 und 226 weisen jeweils eine typische Impedanz von 70 Ω und eine Länge von 10 mm
auf, und die Übertragungsleitungen 222 bis 225 weisen jeweils eine typische Impedanz von
70 Ω und eine Länge von 12,5 mm auf. Die Blind-Widerstände 250 bis 254 weisen jeweils
einen Widerstandswert von 225 Ω auf, während der Abdämpf-Widerstand 207 einen
Widerstandswert von 7 Ω aufweist. Dabei ist die typische Impedanz von jeder der
Übertragungsleitungen 222 bis 225 (215) auf 70 Ω eingestellt, da verschiedene
Schaltungen (Speicher 216 bis 264, usw.) mit den Übertragungsleitungen verbunden sind
und die wirksame typische Impedanz aufgrund der Auswirkungen parasitärer Kapazitäten
auf die Übertragungsleitung und andere Auswirkungen ungefähr 50 Ω ist.
Der Treiber 201 besteht aus einem P-Kanal-MOS-Transistor 211, einem N-Kanal-MOS-Transistor
212, einem Kondensator 213, einer Induktivität 214 und einer Übertragungs
leitung 215. Dabei ist die Kapazität des Kondensators 213 4 pF, die Induktivität der
Induktivität 214 beträgt 2,5 nH, und die Übertragungsleitung 215 weist eine typische
Impedanz von 70 Ω und eine Länge von 15 mm auf. Dadurch, daß die Gatebreite von
jedem der Transistoren 211 und 212 nur mehrere 10 µm (beispielsweise 60 µm für den
Transistor 211 und 30 µm für den Transistor 212) beträgt, kann die Schaltungsantwort
durch ein System mit einer Verzögerung erster Ordnung angenähert werden, so daß die
Intersymbol-Interferenz unter Verwendung der zuvor genannten Gleichung (1) beseitigt
werden kann. Weiterhin wird durch Einfügen eines Widerstands (Abdämpf-Widerstand
207) parallel zu der Übertragungsleitung das Schwingungsverhalten der Signalspannung
unterdrückt und die Intersymbol-Interferenz kann genauer beseitigt (abgeschätzt) werden.
Fig. 8 zeigt das Ergebnis der Simulation, die mit den obigen Verhältnissen ausgeführt
wurde. Wie aus dem Ergebnis ersichtlich ist, kann die Änderung der Signalspannung
(Daten "1") im Speicher "2" (262) und im Speicher "4" (264) durch die Gleichung V =
p0exp (0-td) angenähert werden.
Weiterhin können Abschluß-Widerstände 203 und 204 (RT) an jedem Ende der Signal
übertragungsleitung 202 wie in Klammern in Fig. 7 gezeigt vorgesehen sein. Dabei ist
vorzugsweise die Impedanz der Übertragungsleitung auf 70 Ω eingestellt, der Abschluß-Widerstand
RT liegt innerhalb eines Bereichs von ∞ ≧ RT ≧ 200 Ω, der Abdämpf-Widerstand
RD ist innerhalb eines Bereichs von 7 Ω ≧ RD < 0 Ω und der
Blind-Widerstand RS ist auf ungefähr 25 Ω gesetzt.
Wie oben beschrieben kann in dem Signalübertragungssystem gemäß dem ersten Modus
der vorliegenden Erfindung durch Einstellen des Abschluß-Widerstands auf einen Wert
größer als die typische Impedanz der Signalübertragungsleitung, Erhöhen des Ausgangs-Widerstands
des Treibers oder Einfügen von einem Abdämpf-Widerstand parallel zu der
Signalübertragungsleitung die Signalleistung wesentlich verringert werden. Genauer gesagt
kann gemäß der Schaltungssimulation beispielsweise der Energieverbrauch um einen
Faktor von ungefähr 4 im Vergleich zu der SSTL verringert werden. In der Empfänger
schaltung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden
Erfindung wird die Intersymbol-Interferenz, die in dem oben beschriebenen Signal
übertragungssystem auftritt, aus dem vorherigen Signal vorhergesagt und beseitigt,
wodurch ein genauer Datenempfang (Übertragung) mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht
wird.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem ersten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 9 bezeichnet das
Bezugszeichen 301 einen Treiber, 302 (321 bis 325) ist eine Signalübertragungsleitung,
303 und 304 sind Abschluß-Widerstände (RT), 351 bis 354 sind Blind-Widerstände (RS),
361 bis 364 sind Speichermodule (DRAM-Module) und 310 ist ein Prozessor oder
Controller (DRAM-Controller).
Die Abschluß-Widerstände 303 und 304 zur Verbindung (Abschließen) der Enden der
Übertragungsleitung 302 mit der Spannungsversorgungsleitung VTT sind jeweils
beispielsweise auf einen Widerstandswert von 200 Ω eingestellt, was wesentlich mehr als
die typische Impedanz (ungefähr 50 Ω) der Übertragungsleitung 302 ist. Weiterhin sind
die Speichermodule 361 bis 364 mit der Übertragungsleitung 302 mittels der Blind-Widerstände
351 bis 354 verbunden. Dabei ist das Potential der Spannungsversorgungs
leitung VTT beispielsweise auf einen Mittenwert (VCC/2) zwischen der Spannungs
versorgungsspannung VCC und der Erdungsspannung VSS gesetzt.
Der Treiber 301 ist aus einem CMOS-Invertierer bestehend aus einem P-Kanal-MOS-Transistor
311 und einem N-Kanal-MOS-Transistor 312 aufgebaut. Dabei ist die
Gatebreite des Transistors 311 beispielsweise auf 60 µm eingestellt, und die Gatebreite des
Transistors 312 ist beispielsweise auf 30 µm eingestellt. Das heißt, die Gatebreite von
jedem Treibertransistor in diesem Ausführungsbeispiel ist auf einen Faktor von ungefähr 7
bis 8 im Vergleich zu dem Transistor verringert, der gemäß dem Stand der Technik in dem
Treiber mit der Niederausgangsimpedanz verwendet wird. In dieser Weise wird die
Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung erhöht.
Gemäß dem Ergebnis einer speziellen Simulation, die für das erste Ausführungsbeispiel
ausgeführt wurde, ist der Energieverbrauch pro Bit selbst bei einer Transferrate von 533
MHz ungefähr 12 mW, wodurch eine Verringerung des Energieverbrauchs pro Bit um
einen Faktor von 4 oder mehr im Vergleich zu den 50 mW oder mehr bei dem SSTL
erzielt wird.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem ersten Modus der vorliegenden Erfindung.
Das zweite Ausführungsbeispiel des in Fig. 10 gezeigten Signalübertragungssystems
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 9 dadurch, daß die
Abschluß-Widerstände 303 und 304 weggelassen sind und daß ein Abdämpf-Widerstand
307 (RD) in Serie zwischen jeder der Übertragungsleitungen 321 bis 325 (302) eingefügt
ist. Dabei sind die Abdämpf-Widerstände 307 in Serie mit der Übertragungsleitung 302
eingefügt und so gewählt, daß sie einen Gesamt-Widerstand von ungefähr 70 Ω schaffen.
Durch das Vorsehen der Abdämpf-Widerstände 307 kann die Antwort eines Signal
übertragungssystems mit einer hohen Genauigkeit durch ein System mit einer Verzögerung
erster Ordnung angenähert werden, und ein genauer Signalempfang wird durch
Beseitigung einer Intersymbol-Interferenz durch eine Empfängerschaltung unter
Verwendung einer kapazitiven Kopplung möglich.
Dieser neuartige Effekt des zweiten Ausführungsbeispiels liegt in der Tatsache begründet,
daß, da kein Abschluß-Widerstand vorgesehen ist (offen), der DC-Energieverbrauch Null
ist, so daß der Energieverbrauch für ein Signal, das nur Datenwerte von "1" oder "0" die
meiste Zeit aufweist, praktisch auf Null verringert werden kann.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem ersten Modus der vorliegenden Erfindung.
Das dritte Ausführungsbeispiel des in Fig. 11 gezeigten Signalübertragungssystems
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 9 gezeigt ist, dadurch,
daß ein Abdämpf-Widerstand 307 (RD) in Serie zwischen jeder der Übertragungsleitungen
321 bis 325 (302) geschaltet ist. Dabei sind die Abdämpf-Widerstände 307, die in Serie
mit der Übertragungsleitung 302 eingesetzt sind, so gewählt, daß sie einen Gesamt-Widerstand
von ungefähr 30 Ω schaffen, und die Abschluß-Widerstände 303 und 304 sind
jeweils auf einen Widerstandswert von ungefähr 300 Ω eingestellt.
Das heißt, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Abschluß-Widerstände
von ungefähr 300 Ω wie auch die Abdämpf-Widerstände von insgesamt 30 Ω vorgesehen.
Durch diese Anordnung kann das Schwingungsverhalten von Signalverläufen nahezu
perfekt unterdrückt werden, wenn gleichzeitig die Abschwächung von Signalen, die sich
durch die Übertragungsleitung ausbreiten, vermieden wird, und somit die Stabilität der
Signalübertragung verbessert werden kann.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung
in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 12 ist das Bezugszeichen 41 ein Differenzverstärker, 42 ist eine
Entscheidungsschaltung, 43 ist ein Schieberegister, 44 ist ein Widerstand und 45 ist eine
Widerstandsleiter-Schaltung.
Das erste Ausführungsbeispiel der in Fig. 12 gezeigten Empfängerschaltung ist mit einer
Vorhersageeinheit zur Vorhersage von Intersymbol-Interferenz versehen, und das
Vorhersage-Ausgangssignal (Referenzspannung Vref) wird zu der Referenzspannungsseite
(-) des Differenzverstärkers 41 gegeben, dessen Signaleingangsseite mit der Signal
spannung Vin gekoppelt ist. Als Vorhersageeinheit wird eine sogenannte Rückführungs
entscheidung (Entscheidungsrückführungsequalizer (DFE)) verwendet, bei der die
vorherigen 4 Bit eines Digitalsignals (d4 bis d1) in dem Schieberegister 43 gehalten
werden und die Intersymbol-Interferenz-Terme durch die Widerstandsleiter-Schaltung 45
erzeugt werden (nichtlinear gewichtete A/D-Konverter).
Genauer gesagt hält das Schieberegister 43 Daten d4, die 4 Bit zurücklegen, Daten d3, die
3 Bit zurücklegen, Daten d2, die 2 Bit zurücklegen sowie die unmittelbar vorhergehenden
Daten d1 (1 Bit zurück) und gibt die Daten zu der Referenzspannungsseite des Differenz
verstärkers 41 mittels der Widerstände 454 bis 451, die Widerstandswerte entsprechend
den Auswirkungen der vorherigen Bits (die Daten 4 Bits zurück bis zu den unmittelbar
vorhergehenden Daten) entsprechen. Dabei weist der Widerstand 454 einen großen
Widerstandswert auf, da die Auswirkung der Daten 4 Bit vorher sehr gering ist,
wohingegen der Widerstand 451 einen kleinen Widerstandswert aufweist, da die
Auswirkung der unmittelbar vorhergehenden Daten groß ist.
Der Differenzverstärker 41 verstärkt differentiell die Signalspannung Vin mit der
Referenzspannung Vref, und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 41 wird in der
Entscheidungsschaltung 42 beurteilt, um eine Entscheidung hinsichtlich der zu
übertragenden Daten (Signalspannung Vin zu treffen).
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der in Fig. 12 gezeigten Empfängerschaltung kann
durch Speichern einer ausreichend langen Sequenz an zuvor empfangenen Signalen eine
korrekte Intersymbol-Interferenz-Vorhersage ausgeführt werden (wodurch die
Auswirkungen der vorherigen Datenänderungen beseitigt werden), und dies nicht nur für
ein Verzögerungssystem erster Ordnung, sondern für verschiedenartige Antworten, und
somit können korrekte Daten ausgegeben werden.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung
in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung.
Die Empfängerschaltung des zweiten in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich von dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der
Widerstand 44 und die Widerstandsleiter-Schaltung 45 durch eine kapazitive Kopplung
mittels der Kondensatoren 44' und 45' ersetzt sind. Das heißt, gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel ist der nichtlinear gewichtete A/D-Konverter durch eine kapazitive
Kopplung implementiert, die den Vorteil einer Verringerung des Energieverbrauchs im
Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel hat, das die Widerstandsleiter verwendet.
Die Kondensatoren 451' bis 454' sind mit Schaltern 461 bis 464 zur Auswahl zwischen
dem Erdungspotential (VSS) und den 4 Bit zurücklegenden Daten bis zu den unmittelbar
vorhergehenden Daten verbunden, die in dem Schieberegister 43 gehalten sind. Ein
Schalter 47 ist mit der Referenzspannungsseite (-) des Differenzverstärkers 41 verbunden.
In der Empfängerschaltung von Fig. 13 werden bei der Initialisierung die Schalter 461 bis
464 mit dem Erdungspotential verbunden, während der Schalter 47 in dem EIN-Zustand
bleibt. Danach, nachdem der Schalter 47 ausgeschaltet wurde, werden die Schalter 461 bis
464 zu der Ausgangsseite des Schieberegisters 43 geschaltet, so daß die unmittelbar
vorhergehenden Daten bis zu den Daten, die 4 Bits zurücklegen (d1 bis d4) und in dem
Schieberegister 43 gehalten sind, zu den jeweiligen Platten der entsprechenden
Kondensatoren 451' bis 454' gegeben werden. Die anderen Platten der Kondensatoren
451' bis 454' sind gemeinsam mit der Referenzspannungsseite des Differenzverstärkers 41
verbunden. Der Kondensator 454' entsprechend den Daten 4 Bit vorher ist so gewählt, daß
er einen kleinen Kapazitätswert aufweist, da die Auswirkung der Daten 4 Bit vorher sehr
gering ist, wohingegen der Kondensator 451' einen großen Kapazitätswert aufweist, da die
Auswirkung der unmittelbar vorhergehenden Daten groß ist.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung
in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 14 ist das Bezugszeichen 48 ein Speicher und 49 ist ein D/A-Konverter
(Umsetzer).
In dem dritten Ausführungsbeispiel der in Fig. 14 gezeigten Empfängerschaltung werden
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel 4 vorhergehende Bits eines Digitalsignals (d4 bis
d1) in dem Schieberegister 43 gehalten und der Inhalt des Speichers 48 wird unter
Verwendung der zuvor empfangenen Digitalsignal-Sequenz als Adresse ausgelesen. Das
heißt, ein Ausgangssignal entsprechend dem Signal, das in dem Schieberegister 43
gehalten wird, wird von dem Speicher 48 ausgelesen. Das Ausgangssignal von dem
Speicher 48 wird als Referenzspannung Vref zu der Referenzspannungsseite des Differenz
verstärkers 41 mittels des D/A-Umsetzers 49 gegeben, und differentiell verstärkt mit der
Signalspannung Vin, die an der Signaleingangsseite (+) des Differenzverstärkers 41
angelegt ist, und dann wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 41 in der
Entscheidungsschaltung 42 bewertet, um eine Entscheidung hinsichtlich der übertragenen
Daten (Signalspannung Vin) zu treffen.
In dieser Weise kann gemäß dem dritten in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel, selbst
wenn die Intersymbol-Interferenz aufgrund der Auswirkungen eines Transistors, Diode,
usw. nichtlinear wird, durch Speicherung eines Werts, der eine nichtlineare Komponente
in dem Speicher 48 enthält, ein korrekter Vorhersagewert erhalten werden (eine korrekte
Entscheidung hinsichtlich der übertragenen Daten kann ausgeführt werden), was ein
Vorteil des dritten Ausführungsbeispiels ist.
Fig. 15 ist ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Empfängerschaltung
in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung.
Das vierte Ausführungsbeispiel der in Fig. 15 gezeigten Empfängerschaltung besteht im
wesentlichen aus der Anordnung von Fig. 5A, die Kondensator/Schalter-Kombinationen
verwendet und die Auswirkungen von vorhergehenden Datenänderungen unter
Verwendung des Analogwerts der Signalspannung beseitigt, die einen Takt vorher
empfangen wurde, und die Anordnung der Entscheidungs-Rückführungsvorhersage von
Fig. 13, die Kondensatoren verwendet. In der Schaltung mit Kondensator/Schalter-
Kombinationen wird die Intersymbol-Interferenz, die in der oben gegebenen Gleichung (1)
gezeigt ist, von dem Eingangssignal abgezogen, und in der Entscheidungsrückfuhr-
Vorhersageeinheit wird der Restfehler unter Verwendung des Eingangssignals beseitigt,
das zu der Referenzseite des Differenzverstärkers gegeben wird. Das vierte Ausführungs
beispiel weist den Vorteil auf, daß Intersymbol-Interferenzen mit hoher Genauigkeit unter
Verwendung von weniger Speicherstufen als bei bekannten Entscheidungsrückführ-
Vorhersageeinheiten beseitigt werden können.
Genauer gesagt werden in der Empfängerschaltung von Fig. 15 zuerst der Schalter 511 in
den AUS-Zustand geschaltet und die Schalter 512 und 513 in den EIN-Zustand geschaltet,
um eine Differenzspannung zwischen der Spannung Vb und einer Signalspannung (Vin)
über einen Kondensator 514 und eine Differenzspannung zwischen der Spannung Vb und
der Spannung VTT an einem Kondensator 515 anzulegen (zu speichern). Zu diesem
Zeitpunkt werden die Schalter 561 bis 564 mit dem Erdungspotential VSS verbunden.
Dabei ist die Spannung Vb eine Vorspannung, die angelegt wird, um einen verläßlichen
Betrieb des Differenzverstärkers 541 zu gewährleisten. Weiterhin wird, wenn der Schalter
545 eingeschaltet ist, ein Selbsteichungs-Vorgang für den Differenzverstärker 541
ausgeführt.
Als nächstes werden die Schalter 512 bis 514 ausgeschaltet, und der Schalter 511 wird
eingeschaltet, wodurch die Kondensatoren 514 und 515 parallel zur Verbindung eines
Knotens an der Signaleingangsseite (+) des Differenzverstärkers 541 verbunden werden.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Schalter 561 bis 564 so angesteuert, daß sie die
vorhergehende Bit-Information (die Daten 4 Bit vorher bis zu den unmittelbar
vorhergehenden Daten) wählen, die in dem Schieberegister 543 gehalten sind. In diesem
Zustand ändert sich das Potential (Vref) an dem Knoten an der Referenzspannungsseite (-)
des Differenzverstärkers 541 gemäß der vorherigen Bit-Information. Ein Kondensator 544
ist zwischen der Referenzspannungsseite des Differenzverstärkers 541 und der Spannung
(Spannungsversorgungsleitung) VTT vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird wie bei der
zuvor beschriebenen Anordnung von Fig. 13 der Vorhersagewert der
Intersymbol-Interferenz auf Grundlage der vorherigen 4 Bit als Beispiel als Referenzspannung Vref zu
dem Differenzverstärker 541 gegeben, wobei das Signal, das an der Signaleingangsseite
angelegt wird, unter Verwendung der Referenzspannung Vref differentiell verstärkt wird.
Dann wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 541 in der Entscheidungsschaltung
542 bewertet, um eine Entscheidung hinsichtlich der übertragenen Daten (Signalspannung
Vin) zu treffen.
Dabei ist der Kondensator 544 entsprechend den Daten 4 Bits vorher so gewählt, daß er
eine kleine Kapazität aufweist, und der Kondensator 551 entsprechend den unmittelbar
vorhergehenden Bit-Daten ist so gewählt, daß er eine große Kapazität aufweist, wobei die
Gründe dafür oben beschrieben sind. Die Vorhersageeinheit zur Vorhersage der
Intersymbol-Interferenz ist nicht auf die oben gezeigte Anordnung mit Kondensatoren und
Schalter beschränkt, sondern für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Vorhersageeinheit
unter Verwendung der Widerstandsleiter von Fig. 12 oder beispielsweise den Speicher von
Fig. 14 aufgebaut werden kann.
Fig. 16 ist ein Schaltbild eines Beispiels des Selbsteichungs-Komparators in der
Empfängerschaltung von Fig. 5A, und Fig. 17 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels
des Selbsteichungs-Komparators in der Empfängerschaltung von Fig. 5A.
Genauer gesagt sind in dem Selbsteichungs-Komparator von Fig. 16 die Schalter 811 bis
814 und 817 in der Schaltung von Fig. 5B aus N-Kanal-MOS-Transistoren aufgebaut.
Andererseits sind in dem Selbsteichungs-Komparator von Fig. 17 die Schalter 811 bis 814
und 817 in der Schaltung von Fig. 5B aus Transfer-Gates aufgebaut, die jeweils aus einem
N-Kanal- und einem P-Kanal-MOS-Transistor bestehen. In Fig. 17 sind Invertierer 810
und 820 vorgesehen, um die Steuersignale Φ2 bzw. Φ1 zu erzeugen, und jedes Transfer-Gate
kann somit durch komplementäre Signale angesteuert werden.
Fig. 18 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des Selbsteichungs-Komparators in der
Empfängerschaltung von Fig. 5A.
In dem Selbsteichungs-Komparator von Fig. 18 ist der Invertierer 818 in der Schaltung
von Fig. 17 durch eine Schaltung (818') bestehend aus einem Differenzverstärker 8181
und einem Invertierer 8182 ersetzt. Wie in Fig. 18 gezeigt ist der Schalter (Transfer-Gate)
817 zwischen der Signaleingangsseite des Differenzverstärkers 8181 und dem Ausgang des
Invertierers 8182 eingefügt, und ein Selbsteichungs-Vorgang wird unter Verwendung
dieses Schalters ausgeführt. Die Referenzspannungsseite des Differenzverstärkers 8181
wird der Referenzspannung Vr zugeführt. Weiterhin wird der Betriebszustand des
Differenzverstärkers 8181 durch ein Freigabesignal CMe gesteuert, wobei der Differenz
verstärker 8181 für den Betrieb aktiviert wird, wenn das Freigabesignal CMe auf dem
hohen Pegel ist.
Fig. 19 bis 24 sind Blockschaltbilder, die jeweils ein Beispiel zeigen, bei dem ein Signal
übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
In Fig. 19 ist das Bezugszeichen 601 ein Controller (Speicher-Controller oder Prozessor)
und 602 ist ein Speicher (DRAM). Der Controller 601 weist eine Vielfachphasen
verzögerungsverriegelte Leitung (MP-DLL) 611 auf, die mehrere Steuersignale
(Taktsignale) mit verschiedenen Phasen ausgeben kann, einen Teilantwortdetektor (PRD)
613 und Treiber 612 und 614. Der Speicher 602 weist eine MP-DLL 621, PRD 622 und
623 und einen Treiber 624 auf.
Der Controller 601 und der Speicher 602 werden durch eine ni-Bit unidirektionale
Adreßsignalleitung (Signalübertragungsleitung, Adreßbus), die von dem Controller zu dem
Speicher geht, und eine nj-Bit bidirektionale Datensignalleitung (Signalübertragungs
leitung, Datenbus) 616 miteinander verbunden. Die Treiber 612, 614 und 624 weisen wie
oben beschrieben eine hohe Ausgangsimpedanz auf, und die Ausgänge dieser Treiber 612,
614 und 624 sind mit den entsprechenden PRD 622, 623 bzw. 613 zur Partialantwort-
Erfassung verbunden. Dabei ist die Anordnung und der Betrieb der PRD 622, 623 und 613
der gleiche wie oben bezugnehmend auf Fig. 5A, 5B, 6A, 6B, 12 bis 15, etc. beschrieben,
und die Anordnung der Signalübertragungsleitungen 615 und 616 ist die gleiche wie
bezugnehmend auf Fig. 2, 7 bis 11, etc. beschrieben. In Fig. 20 bis 24, die im folgenden
beschrieben werden, können die bezugnehmend auf die oben genannten Figuren
beschriebenen Anordnungen auf die Signalübertragungsleitungen (Adreßbus und
Datenbus), Treiber, Empfängerschaltung (PRDs) usw. angewendet werden.
Wie aus Fig. 19 ersichtlich werden in dem Controller 601 die Steuersignale (Taktsignale)
von der synchron gesteuerten MP-DLL 611 zu dem PRD 613 und den Treibern 612 und
614 gegeben, während in dem Speicher 602 die Steuersignale von der synchron
gesteuerten MP-DLL 621 zu den PRDs 622 und 623 und dem Treiber 624 gegeben
werden. In dem dargestellten Anwendungsbeispiel wird das Taktsignal CLK zu jedem
Schaltblock (Controller und Speicher) unter Verwendung einer bekannten Übertragungs
leitung (beispielsweise SSTL: "Series-Stub Terminal Logic", serielle
Blindabschluß-Logik) gegeben.
In Fig. 20 ist das Bezugszeichen 603 ein Controller (oder ein Prozessor oder eine
Chip-Gruppe), 604a bis 604d sind Speicher und 651 und 652 sind Logik-Chips. Die Controller
603 weisen eine MP-DLL 631, PRDs 632 und 633 und Treiber 634, 635 und 636 auf. Die
Speicher 604a bis 604d weisen einen identischen Aufbau auf, beispielsweise weist der
Speicher 604a eine MP-DLL 641, PRDs 642 und 643 und einen Treiber 644 auf.
Weiterhin weist der Logik-Chip 651 eine DLL 6511 und einen Treiber 6512 auf, während
der Logik-Chip 652 eine DLL 6521 und einen PRD 6522 aufweist.
Der Controller 603 und die Speicher 604a bis 604d werden durch einen ni-Bit
unidirektionalen Adressenbus 637, der von dem Controller zu den Speichern führt, und
eine nj-Bit bidirektionalen Datenbus 638 miteinander verbunden. Diese Busse 637 und 638
sind jeweils als ein 1 : 4-Bus aufgebaut, aber es ist ersichtlich, daß die Anzahl an Speichern
nicht auf 4 begrenzt ist, sondern in beliebiger Weise verändert werden kann.
Der Controller 603 und der Logik-Chip 651 werden durch eine np-Bit unidirektionale
Datensignalleitung (Datenbus A) 653 von dem Logik-Chip 651 zu dem Controller 603 und
eine nq-Bit unidirektionale Datensignalleitung (Datenbus B) 654 von dem Controller 603
bis zu dem Logik-Chip 652 miteinander verbunden. Das heißt, die Anordnung der Signal
übertragungsleitung in dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem (die Signal
übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung) wird auf die unidirektionalen
Signalübertragungsleitungen 637, 653 und 654 und die bidirektionalen Signalübertragungs
leitung 638 angewandt.
Die Treiber 634, 635, 636, 644 und 6512 weisen eine hohe Ausgangsimpedanz auf, und
die Ausgangssignale dieser Treiber 634, 635, 636, 644 und 6512 sind mit den
entsprechenden PRDs 6522, 642, 643, 633 bzw. 632 zur Partialantwort-Erfassung
verbunden. Das heißt, die Anordnung der Empfängerschaltung in dem Signalübertragungs
system gemäß der vorliegenden Erfindung (die erfindungsgemäße Empfängerschaltung)
wird auf die PRDs 6522, 642, 643, 633 und 632 angewandt. Andererseits wird die
Anordnung der Treiber in dem Signalübertragungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung (die Treiber gemäß der Erfindung) auf die Treiber 634, 635, 636, 644 und 6512
angewendet.
Wie aus Fig. 20 ersichtlich, werden in dem Controller 603 die Steuersignale von der
synchron gesteuerten MP-DLL 631 zu den PRDs 632 und 633 und den Treibern 634 bis
636 gegeben, während in dem Speicher 604a (604a bis 604d) die Steuersignale von der
MP-DLL 641 zu den PRDs 642 und 643 und dem Treiber 644 gegeben werden. Weiterhin
wird in dem Logik-Chip 651 das Steuersignal von der DLL 6511 zu dem Treiber 6512
gegeben, und in dem Logik-Chip 652 wird das Steuersignal von der DLL 6521 zu der
PRD 6522 gegeben.
Das in Fig. 21 gezeigte Signalübertragungssystem ist ein modifiziertes Beispiel des Signal
übertragungssystems von Fig. 20, bei dem die Logik-Chips 651 und 652 durch einen
Prozessor (oder eine Graphic Engine) 605 ersetzt sind. Das Bezugszeichen 603' bezeichnet
einen Controller (oder einen der Logik-Chips).
Der Prozessor 605 weist eine MP-DLL 6051, einen PRD 6052 und Treiber 6053 und 6054
auf. Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 20 und 21 ersichtlich ist, ist in diesem
Anwendungsbeispiel die unidirektionale Datensignalleitung 654 in Fig. 20 als eine
bidirektionale Datensignalleitung 654' ausgebildet, und dementsprechend ist ein PRD 632'
in dem Controller 603' vorgesehen sind. Das heißt, die Anordnung der Signal
übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung wird auf die unidirektionale Signal
übertragungsleitungen 637 und 653 und die bidirektionale Signalübertragungsleitungen 638
und 654' angewendet, die Anordnung der Empfängerschaltung der vorliegenden Erfindung
wird auf die PRDs 6052, 642, 643, 633, 632 und 632' angewendet und die Anordnung der
Treiber gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die Treiber 634, 635, 636, 644, 6053
und 6054 angewendet.
Das Signalübertragungssystem von Fig. 22 wiederum ist ein modifiziertes Beispiel des
Signalübertragungssystems von Fig. 21, indem der Prozessor 605 durch einen Logik-Chip
605' ersetzt ist und die Signalübertragungsleitung 654', wenn die vorliegende Erfindung
auf das Signalübertragungssystem von Fig. 21 angewendet wird, durch eine bekannte
SSTL-Signalleitung ersetzt ist.
Genauer gesagt ist die nq-Bit bidirektionale Signalleitung, die den Logik-Chip 605' und
den Controller 603'' verbindet, aus einer SSTL-Signalleitung und Treibern 6054' und
634'' aufgebaut, und Empfänger 6052' und 632'' sind zur Verwendung mit SSTL
ausgebildet. In dieser Weise wird die Anordnung der Signalübertragungsleitung gemäß der
vorliegenden Erfindung auf die unidirektionalen Signalübertragungsleitungen 637 und 653
sowie die bidirektionale Signalübertragungssystem 638 angewendet, die Anordnung der
erfindungsgemäßen Empfängerschaltung wird auf die PRDs 642, 643, 633 und 632
angewendet und die Anordnung der Treiber gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf
die Treiber 635, 636, 644 und 6053 angewendet.
In Fig. 23 ist das Bezugszeichen 606 ein Controller (oder ein Prozessor), 607 ist ein
Speicher, und 664 und 674 sind Differenzverstärker. Das in Fig. 23 gezeigte Signal
übertragungssystem ist so aufgebaut, daß der Takt CLK in Form von Komplementär
signalen CLK/CLK durch die Differenzverstärker 664 und 674 zu den DLLs 661 und 671
gegeben wird.
Genauer gesagt werden die komplementären Taktsignale CLK/CLK zu dem Controller 606
und dem Speicher 607 gegeben, wo sie vor ihrer Weitergabe durch die jeweiligen
Differenzverstärker 664 und 674 zu den jeweiligen DLLs 661 und 671 differentiell
verstärkt werden. Das Ausgangssignal (Steuersignal) des DLL 661 wird zu einem Treiber
662 und einem PRD 663 gegeben, während das Ausgangssignal des DLL 671 zu einem
Treiber 672 und einem PRD 673 gegeben wird. Bei dieser Anordnung erreicht das
dargestellte Anwendungsbeispiel eine Taktsignalübertragung mit hoher Geschwindigkeit
und mit niedrigem Energieeinsatz. Dabei ist die Anordnung der erfindungsgemäßen
Signalübertragungsleitung auf eine bidirektionale Signalübertragungsleitung 665
angewandt, die Anordnung der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung ist auf die PRDs
663 und 673 angewandt und die Anordnung der Treiber der vorliegenden Erfindung ist auf
die Treiber 662 und 672 angewandt.
In Fig. 24 ist das Bezugszeichen 608 ein Controller (oder ein Prozessor), 609 ist ein
Speicher, 684 und 694 sind Differenzverstärker und 685, 686, 695 und 696 sind Treiber.
In dem in Fig. 24 gezeigten Signalübertragungssystem wird der Takt CLK unter
Verwendung einer bekannten Signalleitung bereitgestellt, und dafür sind die DLL 681 und
und 691 so ausgebildet, daß sie komplementäre Strobe-Signale ST-B/ST-B und ST-A/ST-A
synchron zu der Datenausgabetaktung ausgeben. Diese Strobe-Signale ST-B/ST-B und
ST-A/ST-A werden zu den Differenzverstärkern 694 und 684 an den jeweiligen Signal
empfangsseiten gegeben und die PRDs 692 und 682 werden durch die jeweiligen DLLs
691 und 681 gesteuert.
Bei dieser Anordnung in dem obigen Anwendungsbeispiel wird die gleiche Verzögerung
wie die Verzögerung durch die Signalübertragungsleitung durch die Verzögerung der
Strobe-Signale ST-B/S 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019744620 00004 99880T-B und ST-A/ST-A erzeugt, wodurch eine genaue
Synchronisierung der Signale erreicht werden kann. Dabei wird die Anordnung der Signal
übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine bidirektionale Signal
übertragungsleitung 687 angewendet, die Anordnung der erfindungsgemäßen Empfänger
schaltung wird auf die PRDs 683 und 693 angewendet und die Anordnung der
erfindungsgemäßen Treiber wird auf die Treiber 682 und 692 angewendet.
Wie oben beschrieben ist die Signalübertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht auf die Anwendung auf ein Bussystem beschränkt das mehrere Halbleiter-Chips
(LSI-Chips) miteinander verbindet, sondern kann auch auf eine Signalleitung angewendet
werden, die verschiedenartige Schaltungsblöcke miteinander verbindet.
Wie oben im Detail beschrieben kann gemäß dem Signalübertragungssystem des zweiten
Modus der vorliegenden Erfindung dadurch, daß der Abschluß-Widerstand auf einen Wert
höher als die typische Impedanz der Signalübertragungsleitung eingestellt wird, der
Treiber-Ausgangswiderstand erhöht wird oder ein Abdämpf-Widerstand parallel zu der
Signalübertragungsleitung eingefügt wird, die Signalleistung wesentlich verringert werden.
Weiterhin wird gemäß der Empfängerschaltung in dem erfindungsgemäßen Signal
übertragungssystem eine Intersymbol-Interferenz, die in dem Signalübertragungssystem
auftritt, aus dem vorherigen Signal vorhergesagt und beseitigt, wodurch eine genaue
Datenaufnahme (Übertragung) mit hoher Geschwindigkeit möglich wird.
Bevor ein Signalübertragungssystem gemäß einem dritten Modus der vorliegenden
Erfindung beschrieben wird, wird ein bekanntes Signalübertragungssystem und die im
Zusammenhang damit auftretenden Probleme bezugnehmend auf Fig. 25 erläutert.
Fig. 25 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein weiteres Beispiel eines Signal
übertragungssystem (Rambus-Kanal) gemäß dem Stand der Technik zeigt. In Fig. 25 sind
die Bezugszeichen 901 und 902 Abschluß-Widerstände, 903 ist eine Signalübertragungs
leitung (Bus), 904 ist ein Taktleitungs-Abschlußwiderstand, 905 ist ein Taktgenerator und
906 ist eine Taktleitung. Weiterhin ist das Bezugszeichen 9-0 ein Controller
(DRAM-Controller) und 9-1 bis 9-n sind Bauteile (DRAM-Chips). Bei manchen Anordnungen
können die DRAM-Chips 9-1 bis 9-n als Bestandteile innerhalb eines einzelnen Chips
gebildet oder als DRAM-Module wie beispielsweise DIMMs (dual inline memory
modules) aufgebaut sein, auf der mehrere DRAM-Chips angebracht sind.
Wie in Fig. 25 gezeigt sind in dem Rambus-Kanal die DRAM-Controller 9-0 und die
mehreren DRAM-Chips 9-1, 9-2, . . ., 9-n durch eine gemeinsame Signalübertragungs
leitung (Bus) miteinander verbunden.
Zur Übertragung und zur Aufnahme von Hochgeschwindigkeitssignalen muß eine genaue
Taktung zwischen dem Signalsender und dem -empfänger geschaffen werden. Dazu wird
in dem Rambus-Kanal ein Takt CLK (CLKs, CLKr) auf der gefalteten Taktleitung 906
ausgesendet, und der DRAM-Controller 9-0 nimmt den Takt an einem Punkt (P902) in der
Nähe des Rückfaltungspunkts ab. Auf Grundlage dieses Takts bestimmt der
DRAM-Controller 9-0 die Taktung zum Empfang und zum Senden von Signalen.
Andererseits entnimmt jeder der DRAM-Chips (DRAM-Module) 9-1 bis 9-n, wenn er ein
Signal zu dem DRAM-Controller 9-0 aussendet, den Takt (CLKs) an dem Abschnitt der
gefalteten Taktleitung 906 ab, der in die Richtung des DRAM-Controllers läuft und
erzeugt eine Signalübertragungstaktung synchron zu dem Takt. Wenn ein Signal von dem
DRAM-Controller 9-0 empfangen wird, erzeugt jedes der DRAM-Module (DRAMs) 9-1
bis 9-n eine Empfangstaktung durch Abnahme des Takts (CLKr), der von der Richtung des
DRAM-Controllers herkommt.
Bei einem speziellen Beispiel soll ein Fall betrachtet werden, bei dem Daten für eine
Übertragung zu dem DRAM-Controller 9-0 aus einem DRAM-Chip ausgelesen werden. In
dem Fall des DRAM-Chip 9-1 wird der Takt CLKs, der von dem Taktgenerator 905 auf
der Taktleitung 906 ausgegeben wird, an einem Punkt P912 an der Taktleitung 906
aufgenommen, und die Auslesedaten werden zu dem DRAM-Controller 9-0 mittels
Punkten P911 und P901 auf der Signalübertragungsleitung 903 übertragen. In dem Fall
des DRAM-Chip 9-2 wird der Takt CLKs an dem Punkt P922 an der Taktleitung 906
abgenommen, und die Auslesedaten werden zu dem DRAM-Controller 9-0 mittels Punkten
P921 und P901 an der Signalübertragungsleitung 903 übertragen. Weiterhin wird in dem
Fall des DRAM-Chip 9-n der Takt CLKs an dem Punkt P9n2 an der Taktleitung 906
abgenommen, und die Auslesedaten werden mittels Punkten P9n1 und P901 an der Signal
übertragungsleitung 903 zu dem DRAM-Controller 9-0 übertragen.
Dabei unterliegen zwischen dem DRAM-Chip 9-1 und dem DRAM-Controller 9-0 die
CLKs einem Zeitversatz (Verzögerung) entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt
P912 und dem Punkt P902 an der Taktleitung 906, aber da diese Verschiebung durch die
Zeitverschiebung (Verzögerung) entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P911 und
dem Punkt P901 auf der Signalübertragungsleitung 903 versetzt wird, die auftritt, wenn
das Signal (Auslesedaten) von dem DRAM-Chip 9-1 zu dem DRAM-Controller 9-0
ausgesendet wird, kann der DRAM-Controller 9-0 das Signal mit einer genauen
(synchronisierten) Taktung aufnehmen.
In gleicher Weise in dem Fall des DRAM-Chip 9-2 ist der Zeitversatz entsprechend dem
Abstand zwischen dem Punkt P922 und dem Punkt P902 an der Taktleitung 906 um die
Zeitverschiebung entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P921 und dem Punkt
P901 auf der Signalübertragungsleitung 903 verschoben, und in dem Fall des DRAM-Chip
9-n ist die Zeitverschiebung entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P9n2 und
dem Punkt P902 an der Taktleitung 906, um den Zeitversatz entsprechend dem Abstand
zwischen dem Punkt P9n1 und dem Punkt P901 an der Signalübertragungsleitung 903
verschoben, wodurch der DRAM-Controller 9-0 das Signal mit einer genau
synchronisierten Taktung aufnehmen kann.
Wenn andererseits ein Signal von dem DRAM-Controller 9-0 zu einem DRAM-Chip
übertragen wird, nimmt der DRAM-Controller 9-0 den Takt CLKr (CLKs) an dem Punkt
P902 an der Taktleitung 906 auf, und sendet das Signal mittels des Punkts P901 auf die
Signalübertragungsleitung 903. In einem speziellen Beispiel, wenn ein Signal
(Schreibedaten) zu dem DRAM-Chip 9-1 gegeben wird, werden die Schreibdaten um eine
Zeit entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P901 und dem Punkt P911 auf der
Signalübertragungsleitung 903 verschoben (verzögert). Da indessen der Takt CLKr, der zu
dem DRAM-Chip 9-1 übertragen wird, ebenfalls um eine Zeit entsprechend dem Abstand
zwischen dem Punkt P902 und dem Punkt P913 an der Taktleitung 906 verschoben ist,
wird die Verschiebung des Signals (Schreibedaten) versetzt, so daß der DRAM-Chip 9-1
einen Schreibvorgang durch Aufnehmen der Schreibedaten mit einer genauen
(synchronisierten) Taktung durchführen kann.
In gleicher Weise ist in dem Fall des DRAM-Chip 9-2 die Zeitverschiebung der
Schreibdaten entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P901 und dem Punkt P921
an der Signalübertragungsleitung 903 um die Zeitverschiebung des Taktsignals CLKr
entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P902 und dem Punkt P923 an der
Taktleitung 906 verschoben, und in dem Fall des DRAM-Chip 9-n ist die
Zeitverschiebung der Schreibdaten entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P901
und dem Punkt P9n1 an der Signalübertragungsleitung 903 durch die Zeitverschiebung des
Taktsignals CLKr entsprechend dem Abstand zwischen dem Punkt P902 und dem Punkt
P9n3 an der Taktleitung 906 versetzt, wodurch jeder DRAM-Chip einen Schreibvorgang
mit einer genauen Taktung ausführen kann.
In dieser Weise kann in dem Signalübertragungssystem (Rambus-Kanal) wie in Fig. 25
gezeigt eine genaue Taktung sowohl für den Empfang wie auch für das Aussenden
geschaffen werden, solange die Taktleitung 906 und die Signalübertragungsleitung 903
hinsichtlich der Wegführung wie auch der elektrischen Eigenschaften identisch sind. Das
heißt, das in Fig. 25 gezeigte Signalübertragungssystem benötigt die gleiche Wegführung
und die gleichen elektrischen Eigenschaften der Taktleitung 906 und der Signal
übertragungsleitung 903.
Indessen unterscheiden sich zwangsläufig die Lasteigenschaften der Taktleitung 906 und
der Signalübertragungsleitung (Bus) 903. Der Grund dafür ist, daß, während die Signal
übertragungsleitung 903 die Verwendung einer Latch-Schaltung ermöglicht, die synchron
mit der Empfangstaktung betrieben wird, um einen hochsensitiven Empfang zu schaffen,
die Taktleitung 906 die Verwendung eines Differenzverstärkers, usw. benötigt, da keine
Latch-Schaltung verwendet werden kann. Da die Lasteigenschaften einer Latch-Schaltung
und eines Differenzverstärkers oder dergleichen unterschiedlich sind, sind zwangsweise die
elektrischen Leitungseigenschaften (beispielsweise die Verzögerung pro Einheitslänge) der
Taktleitung und der Signalübertragungsleitung unterschiedlich. Selbst wenn die
Lasteigenschaften der beiden exakt gleich wären, wäre es nicht möglich, die Taktleitung
genau längs des gleichen Wegs wie die Signalübertragungsleitung zu führen, wenn die
tatsächliche Verdrahtungsführung auf der Platine berücksichtigt wird. Als Ergebnis wird es
bei höheren Frequenzen zunehmend schwierig, eine korrekte Taktung in dem in Fig. 25
gezeigten Signalübertragungssystem zu schaffen.
Weiterhin war es bei zur Zeit vertriebenen Signalübertragungssystemen, darunter das in
Fig. 25 gezeigte, bei Anwendungen, bei denen die Signalübertragungsquelle ständig von
einer Vorrichtung auf eine andere an dem Bus (Signalübertragungsleitung) geschaltet wird,
notwendig, eine Lücke (zeitlichen Spielraum) zwischen den Signalen zu schaffen. Diese
Lücke ist vorgesehen, um einen Überlapp der Signale zu verhindern, der einen
fehlerhaften Empfang zur Folge haben könnte. Um diese Lücke zu beseitigen oder zu
verringern, ist eine äußerst genaue Steuerung der Sende/Empfangs-Taktung notwendig,
aber auch dies wird mit höherer Frequenz zunehmend schwierig.
Daher besteht ein Bedürfnis für ein Signalübertragungssystem, das Taktsignale erzeugen
kann, ohne daß die Notwendigkeit einer Symmetrie zwischen der Taktleitung und der
Signalleitung (Signalübertragungsleitung, Bus) besteht, und die die Lücke verringern kann,
wenn ein Schalten von einer Sendevorrichtung auf eine andere ausgeführt wird.
Im folgenden erfolgt eine kurze Beschreibung der Eigenschaften und Merkmale des dritten
Modus der vorliegenden Erfindung, auf die eine detaillierte Beschreibung des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der Erfindung folgt.
Gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung wird eine gemeinsame Taktung mit
einer zeitlichen Genauigkeit geschaffen, die ausreichend kürzer (beispielsweise ungefähr
10%) als die maximale Zeit ist, die ein Signal zum Durchqueren der Signalübertragungs
leitung benötigt, und sämtliche Bauteile (LSI-Chips, etc.) sind so ausgebildet, daß sie mit
dieser gemeinsamen Taktung betrieben werden. Die gemeinsame Taktung wird dabei aus
Takten synthetisiert, die in unterschiedlichen Richtungen in der Taktleitung laufen.
Weiterhin ist die Empfängerseite mit einer Funktion zur Beseitigung der Intersymbol-Interferenz
(unter Verwendung eines PRD, usw., siehe Fig. 4A, 4B, 12, 13, 14 und 15)
versehen, und sämtliche Elemente sind so aufgebaut, daß sie mit einer gemeinsamen
Taktung betrieben werden.
Die Zeitdauer für ein Signal von einem Bauteil, um ein Empfangselement (beispielsweise
den Controller) zu erreichen, variiert entsprechend der Signallaufzeit. Wenn ein Schalten
von einem Sendeelement zu einem anderen Sendeelement ausgeführt wird, steigt die
Intersymbol-Interferenz an, da der Empfang unter Verwendung des gemeinsamen Takts,
aber mit dem oben genannten Zeitunterschied ausgeführt wird. Indessen können unter
Verwendung einer Intersymbol-Interferenz-Beseitigungsvorrichtung an der Empfangsseite
Signale von jedem Sendeelement (LSI-Chip, etc.) unter Verwendung der gemeinsamen
Taktung empfangen werden und weiterhin kann zur Einstellung der Sende/Empfangs-
Taktung für jedes Element eine kostengünstige Schaltung verwendet werden, da eine
strenge Taktungseinstellung nicht notwendig ist, wenn die Intersymbol-Interferenz-
Beseitigung(Abschätz)-Einrichtung (PRD) verwendet wird.
Genauer gesagt sind die Merkmale des dritten Modus der vorliegenden Erfindung, daß alle
Bauteile (Chip-Bestandteile, DRAM-Chips oder DRAM-Module, etc.) eine gemeinsame
Referenzzeit (im folgenden manchmal als GMT bezeichnet: globale mittlere Zeit) als
gemeinsame Zeitreferenz verwenden, daß das zuvor genannte Empfangssystem (die
Empfängerschaltung in dem Signalübertragungssystem gemäß dem zweiten Modus der
vorliegenden Erfindung) mit ihrer Funktion zur Beseitigung der Intersymbol-Interferenz
zum Empfang verwendet wird, und daß ein Push-Pull-Treiber (ein Konstantstrom- oder
Hochausgangsimpedanz-Push-Pull-Treiber) als Treiberschaltung verwendet wird. Als
Ergebnis wird eine lückenlose Übertragung möglich, wenn Lese-/Schreibvorrichtungen in
verschiedenen Bauteilen ausgeführt werden, darüber hinaus muß die Übertragungs
eigenschaft der Datentaktleitung (Taktleitung), die sich längs der zuvor beschriebenen
Datenleitung (Übertragungssignalleitung) erstreckt, nicht identisch zu der der Datenleitung
gemacht werden und die Notwendigkeit für die Steuerung (Rambus-Kanal, Vernier, etc.)
des Übertragungstakts (CLKs) und des Empfangstakts (CLKr) entfällt.
Fig. 26 ist ein Blockschaltbild, das die grundlegende funktionale Anordnung des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung darstellt. In
Fig. 26 bezeichnen die Bezugszeichen 701 und 702 Abschluß-Widerstände, 703 ist eine
Signalübertragungsleitung (Bus), 704 ist ein Taktleitungs-Abschlußwiderstand, 705 ist ein
Taktgenerator und 706 ist eine Taktleitung. Weiterhin ist das Bezugszeichen 7-0 ein
Controller (DRAM-Controller) und 7-1 und 7-n sind Bauteile (DRAM-Chips). Alternativ
können die DRAM-Chips 7-1 bis 7-n als Schaltungen innerhalb eines einzelnen Chips oder
als DRAM-Module wie beispielsweise DIMMs ausgebildet sein, auf denen mehrere
DRAM-Chips angebracht sind, und die DRAMs können durch EPROMs (erasable
programmable read-only memories) oder Flash-EEPROMs (electrically erasable
programmable read-only memories) ersetzt werden. Weiterhin kann der Controller 7-0 aus
einer ASIC (anwendungsspezifizierte integrierte Schaltung), einem Graphic-Controller
oder einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet sein.
Fig. 27 ist eine schematische Darstellung (erster Teil) zur Erläuterung des Betriebs des
Signalübertragungssystems von Fig. 26.
Wie in Fig. 26 und 27 gezeigt wird die gemeinsame Referenzzeit (gemeinsame Taktung)
GMT für alle DRAM-Controller 7-0 und DRAM-Chips 7-1 bis 7-n, die mit der Signal
übertragungsleitung 703 verbunden sind, unter Verwendung der gefalteten Taktleitung 706
geschaffen. Genauer gesagt wird in dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung
anstelle der Verwendung des Sendetakts CLKs und des Empfangstaktes CLKr die
gemeinsame Taktung GMT durch Ermittelung einer Zwischentaktung zwischen dem nach
vorne und dem nach hinten laufenden Takt der gefalteten Taktleitung 706 geschaffen.
Genauer gesagt nimmt der DRAM-Chip 7-1 den nach vorne laufenden Takt CLK und an
dem Punkt P712 an der Taktleitung 706 und den nach hinten laufenden Takt CLK an dem
Punkt P713 an der Taktleitung 706 ab, und erzeugt die gemeinsame Referenzzeit GMT als
gemeinsame Taktung, indem er eine Zwischentaktung (Zwischenphase) zwischen diesen
beiden Takten ermittelt. In gleicher Weise nimmt der DRAM-Chip 7-2 die sich nach vorne
und nach hinten ausbreitenden (laufenden) Takte CLK an dem Punkt P722 bzw. dem
Punkt P723 an der Taktleitung 706 auf, und erzeugt die gemeinsame Referenzzeit GMT
als gemeinsame Taktung, indem er ihre Zwischentaktung ermittelt, und der DRAM-Chip
7-n nimmt den nach vorne und den nach hinten laufenden Takt CLK an dem Punkt P7h2
bzw. dem Punkt P7n3 an der Taktleitung 706 ab und erzeugt die gemeinsame Referenzzeit
GMT als die gemeinsame Taktung, die ihre Zwischentaktung ermittelt. In dieser Weise
kann die gemeinsame Taktung (gemeinsame Referenzzeit GMT) für jeden Zyklus TT
unabhängig von der Position von jedem DRAM-Chip an der Taktleitung 706 erhalten
werden.
In diesem Fall müssen die nach vorne gerichteten und die nach hinten gerichteten
Abschnitte der Taktleitung 706 genau längs dem gleichen Pfad (Weg) ausgerichtet werden,
aber es besteht kein Problem, selbst wenn die Übertragungseigenschaften der Taktleitung
706 selbst sich wesentlich von der der Signalübertragungsleitung (Datenleitung) 703
unterscheiden. Weiterhin kann die gefaltete Taktleitung 706 längs eines anderen Weges als
die Datenleitung 703 geführt sein. Das heißt, die gemeinsame Taktung GMT kann dadurch
geschaffen werden, daß nur die Zwischenphase zwischen dem nach vorne laufenden und
dem nach hinten laufenden Takt gewählt wird. Es besteht eine obere Grenze der Längen
der Taktleitung 706 für die gemeinsame Referenzzeit GMT, die eindeutig bestimmt
werden kann, aber in der Praxis, da die Grenze für die Länge der Taktleitung 706 um das
n-fache (beispielsweise das Vierfache) erhöht werden kann, indem der Takt CLK um n
(beispielsweise 4) geteilt und der sich ergebende Takt den vierfache Zyklus (1/4 der
Frequenz) aufweist, kann die gemeinsame Taktung GMT über eine Distanz verteilt
werden, die in der Praxis keine Probleme bereitet. In diesem Fall sind der
DRAM-Controller 7-0 und die DRAM-Chips 7-1 bis 7-n jeweils mit einer PLL-Schaltung oder
einer DLL-Schaltung versehen, die einen Multipliziervorgang mit n (beispielsweise einen
Vierfach-Multipliziervorgang zur Multiplikation der Frequenz mit 4) ausführen, um den
Originaltakt, dessen Zyklus um einen Faktor n (beispielsweise 4) erhöht wurde,
wiederzugewinnen.
In dieser Weise kann die gemeinsame Taktung unter Verwendung der gefalteten
Taktleitung 706 und der Schaffung eines Signals mit einer Phase in der Mitte zwischen
dem nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt geschaffen werden, aber es ist
anzumerken, daß es nur nötig ist, daß die Signale in unterschiedlichen Richtungen längs
der Taktroute laufen und daß die Taktleitung nicht notwendigerweise zurückgefaltet sein
muß. Beispielsweise, wie später beschrieben werden wird, können die nach vorne
laufenden und der nach hinten laufende Takt simultan auf einer einzigen Taktleitung
angeordnet werden (dieser Zustand ist der Erzeugung einer stehenden Welle längs der
Taktleitung gleichwertig). Ein Takt mit der gleichen Phase kann immer an jedem
beliebigen Punkt an einer stehenden Welle erhalten werden, wenn die Länge der
Taktleitung gleich der halben Wellenlänge beträgt. Dies zeigt, daß die gemeinsame
Taktung auch unter Verwendung einer stehenden Welle verteilt werden kann.
Als nächstes wird eine Empfängerschaltung, die beispielhaft den zuvor beschriebenen
Partialantwortdetektor (PRD) (siehe Fig. 4A, 4B, 12, 13, 14 und 15) darstellt, als Schaltung
zum Empfang der Signale verwendet. Dabei besteht eine Grenze hinsichtlich der Länge L
der Datenleitung (Bus) 703 bezüglich der Verwendung des PRD. In dem dargestellten
Beispiel ist die auferlegte Bedingung, daß die Zeit, die eine Welle zum Zurücklegen eines
Rundlaufs (die Rundlaufzeit) benötigt, nicht die Signalbitzeit T überschreiten soll. In der
Praxis kann diese Bedingung etwas gelockert werden.
Fig. 28A und 28B sind schematische Darstellungen (zweiter Teil) zur Erläuterung des
Betriebs des Signalübertragungssystems von Fig. 26: Fig. 28A zeigt ein Einheits-Impulssignal,
das die DRAM-Chips 7-1 bis 7-n übertragen, und Fig. 28B zeigt
Signalverläufe, wenn die übertragenen Signale von den DRAM-Chips 7-1 bis 7-n durch
den DRAM-Controller 7-0 empfangen werden.
Wie in Fig. 28B gezeigt, wenn die Signale mit der gemeinsamen Taktung (t = TT) an
dem Empfangsende (dem DRAM-Controller 7-0) durch Beseitigung der Intersymbol-Interferenz
empfangen werden, und wenn eine obere Grenze der Verzögerung von jedem
Bauteil (DRAM-Chip) bestimmt wird, so daß jedes Bauteil eine ausreichende Signalstärke
erzeugen kann, können alle Bauteile ein Senden und ein Empfangen unter Verwendung der
gemeinsamen Taktung ausführen. Hierbei sendet jede Vorrichtung ein neues Signal
synchron zu dem Beginn der Bit-Zeit und empfängt ein Signal synchron zu dem Ende der
Bit-Zeit. Die Sende- und Empfangstaktung kann jeweils etwas nach vorne oder nach hinten
versetzt sein, um die Signalstärke zu optimieren, aber die Zeitreferenz ist immer die
gemeinsame Taktung TT.
Jede Treiberschaltung ist als Push-Pull-Treiber aufgebaut (ein Konstantstrom- oder ein
Hochimpedanzausgang-Push-Pull-Treiber). Eine Hochimpedanzausgang-Treibereinrichtung
ist ein Treiber, der eine Ausgangsimpedanz aufweist, die größer ist als die typische
Impedanz der Signalleitung, auch wenn sie nicht so hoch ist wie die eines Konstantstrom-Treibers.
Genauer gesagt ist ein solcher Treiber beispielsweise durch geeignete
größenmäßige Verringerung eines Ausgangstransistors in einem CMOS-Treiber aufgebaut.
Bei dieser Anordnung, wenn irgendeine der Treiberschaltungen (der DRAM-Controller 7-0
und die DRAM-Chips 7-1 bis 7-n) den Bus 703 ansteuert (oder wenn keiner der
Treiberschaltungen den Bus ansteuert), ist die Zeitkonstante (genauer gesagt die Antwort
funktion) des Bus unabhängig von der Zeitkonstanten. Das heißt, das System ist ein
"linear-zeitinvariantes System" und daher wird das empfangene Signal als eine
Überlagerung von Einheits-Impulsantworten h(t) erhalten.
Wenn h(t) in dem schlechtesten Zustand erhalten wird, d. h., wenn die Rundlaufzeit genau
gleich der Signalbitzeit T ist, ist h(nt) normiert durch den Endwert der Stufenantwort
gleich 0, 1-s2, (1-s2)S2, (1-s2)S4 . . . für n = 0, 1, 2, . . .
Dabei ist S ein Koeffizient der Spannungsreflektion an einem Leitungsende, unter der
Annahme, daß beide Enden der Leitungen mit dem gleichen Widerstand abgeschlossen
werden. Wenn exp(-T/τ) = s2 ist, ist es nicht anderes als eine exponentielle Antwort.
Es ist ersichtlich, daß, wenn S2 auf ungefähr 0,5 gesetzt ist, das Signal ohne Problem
unter Verwendung des PRD erhalten werden kann. Dieser Reflektionskoeffizient, wenn er
in den Wert des Abschluß-Widerstands RT (701, 702) umgesetzt wird, beträgt das 5,8-fache
der typischen Impedanz. Dieser Wert ist einem Abschluß-Widerstand von 290 Ω in
einem 50-Ω-System äquivalent, was bedeutet, daß der Empfang erleichtert werden kann,
wenn der Abschluß-Widerstand leicht verringert wird, da die Intersymbol-Interferenz dann
abnimmt.
Als nächstes, wenn der Wert des Treiberstroms als io = 3,5 mA als Beispiel angenommen
wird, ist der Endwert der Stufenantwort io × RT/2, was ungefähr gleich 500 mV beträgt.
Durch Multiplizieren dieses Werts mit 1-s2 wird eine Netto-Signalamplitude von 250 mV
erhalten. Dies zeigt, daß der Empfang durch den PRD möglich ist, selbst wenn der
schlechteste Zustand vorliegt. Dementsprechend, selbst wenn die Signalquelle von einem
Chip zu einem anderen (7-1 bis 7-n) umschaltet und die Amplitude der Übergangs
spannungswelle an dem Bus durch einen Faktor von s2 pro T abnimmt, kann die
Intersymbol-Interferenz durch den PRD beseitigt werden und der Empfang ist ohne
Problem möglich. Somit kann eine lückenlose Übertragung erhalten werden.
Es ist anzumerken, daß der Empfang in dem schlechtesten Zustand möglich ist, alle
Bauteile (Chips) müssen dazu nur die Signale mit der Taktung der gemeinsamen
Referenzzeit GMT senden oder empfangen. Dies bedeutet, daß keine Notwendigkeit zur
Benutzung eines Vernier oder einer PLL oder DLL besteht, die wie in dem Rambus-Kanal
mit den Sende- und Empfangstakten synchronisiert sind.
In dieser Weise können in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der
vorliegenden Erfindung, da die Intersymbol-Interferenz in der Empfängerschaltung
beseitigt ist, alle Bauteile das gemeinsame Taktungssignal mit einer gegebenen Genauigkeit
benutzen. Diese gegebene Genauigkeit basiert auf der Prämisse, daß ein gewisser Grad an
Taktfehler zugelassen ist, solange der Fehler nicht so groß ist, daß der die Beseitigung der
Intersymbol-Interferenz unmöglich macht, dies bedeutet eine Zeitgenauigkeit, die
ausreichend kleiner (beispielsweise ungefähr 10%) als die Zeit ist, die das Signal zur
Ausbreitung (Laufen) durch die Signalleitung benötigt. Weiterhin benötigt die Erzeugung
des gemeinsamen Taktsignals nur das Vorsehen von Takten, die sich in entgegengesetzten
Richtungen (nach vorne und nach hinten) längs des Taktwegs ausbreiten, und es besteht
keine Notwendigkeit, die elektrischen Eigenschaften oder den Verlauf der Taktleitung mit
dem der Signalleitung zusammenzubringen. Dies bietet Vorteile dahingehend, daß keine
Beschränkungen hinsichtlich der Anordnung oder des Aufbaus der Taktleitung bestehen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des Signalübertragungssystems gemäß dem dritten
Modus der vorliegenden Erfindung werden nun bezugnehmend auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben.
Fig. 29 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 29 sind die
Bezugszeichen 701 und 702 Abschluß-Widerstände, 703 ist eine Signalübertragungsleitung
(Bus), 704 ist ein Taktleitungs-Abschlußwiderstand, 705 ist ein Taktgenerator, 706 ist eine
Taktleitung, und 770 bis 774 sind Blind-Widerstände. Weiterhin ist das Bezugszeichen 7-0
ein Controller (DRAM-Controller) und 7-1 bis 7-4 sind Bauteile (DRAM-Chips).
Wie bezugnehmend auf Fig. 26 und 27 erläutert ist, sind der DRAM-Controller 7-0 und
die DRAM-Chips 7-1 bis 7-4 jeweils so aufgebaut, daß sie die in der gefalteten
Taktleitung 706 nach vorne bzw. nach hinten laufenden Takte entnehmen und ein
Zwischenphasensignal als gemeinsames Taktungssignal (gemeinsame Referenzzeit GMT)
erzeugen. Der DRAM-Controller 7-0 und die DRAM-Chips 7-1 bis 7-4 führen eine
Signalaussendung und einen -empfang synchron zu dem gemeinsamen Taktungssignal
(GMT) aus. Dabei bestehen die Abschluß-Widerstände 701 und 702 beispielsweise jeweils
aus einem 250-Ω-Widerstand und die Blind-Widerstände 770 bis 774 sind jeweils
beispielsweise aus einem 25-Ω-Widerstand gebildet.
In dieser Weise kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems in dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung das gemeinsame Taktungssignal
(GMT) als eine Zwischentaktung zwischen dem nach vorne und dem nach hinten laufenden
Takt in der gefalteten Taktleitung 706 erhalten werden. Das heißt, ein gemeinsames
Taktungssignal, das eine genaue gemeinsame Taktung schafft, kann unabhängig von der
Position jedes DRAM-Chips an der Taktleitung 706 geschaffen werden.
Fig. 30 ist ein Blockschaltbild eines modifizierten Beispiels des Signalübertragungssystems
von Fig. 29. Dieses Beispiel zeigt ein Vielfachprozessorsystem. In Fig. 30 bezeichnen die
Bezugszeichen 7-1 bis 7-4 Prozessor-Bauteile.
Wie in Fig. 30 gezeigt ist der dritte Modus der vorliegenden Erfindung nicht auf die
Anwendung auf ein Signalübertragungssystem unter Verwendung eines Bus (Signal
übertragungssystem) 703 begrenzt, wie in Fig. 29 gezeigt ist, sondern er kann auch auf ein
Vielfachprozessorsystem angewendet werden, bei dem Prozessoren jeweils miteinander
verbunden sind.
Fig. 31 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaubeispiels eines wesentlichen Abschnitts von
jedem Bauteil in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der
vorliegenden Erfindung. In Fig. 31 ist das Bezugszeichen 781 eine Treiberschaltung, 782
ist ein PRD (Partialantwortdetektor).
Wie in Fig. 31 gezeigt ist der DRAM-Chip 7-1 (jeder der DRAM-Chips 7-2 bis 7-4 oder
der DRAM-Controller 7-0) mit dem PRD 782 versehen, um die Auswirkungen der
Intersymbol-Interferenz zu beseitigen, und ist so ausgebildet, daß er den Datenempfang
mit der gemeinsamen Taktung TT durch Verringerung der Auswirkungen der Intersymbol-Interferenz
in den empfangenen Signalverläufen wie beispielsweise in Fig. 28B gezeigt
ausführt. Somit, wenn der PRD 782 mit einem Selbsteichungs-Komparator (siehe Fig. 5A
und 16 bis 18) als Empfängerschaltung verwendet wird, können große Intersymbol-Interferenzen
mit einer einfachen Schaltung beseitigt werden.
Fig. 32 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Aufbaubeispiels eines wesentlichen
Abschnitts von jedem Bauteil in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus
der vorliegenden Erfindung. In Fig. 32 ist das Bezugszeichen 781 eine Treiberschaltung
und 783 ist ein Equalizer.
Wie in Fig. 32 gezeigt ist der DRAM-Chip 7-1 (jeder der DRAM-Chips 7-2 bis 7-4 oder
der DRAM-Controller 7-0) mit dem Equalizer 783 versehen, um die Auswirkungen der
Intersymbol-Interferenz zu verringern. Das heißt, in der dargestellten Anordnung ist als
Empfängerschaltung der Equalizer 783 anstelle des PRD 782 von Fig. 31 verwendet, und
der Datenempfang wird mit dem gemeinsamen Takt TT unter Verringerung der
Auswirkungen der Intersymbol-Interferenz in den empfangenen Signalverläufen, wie
beispielsweise in Fig. 28B gezeigt ist, ausgeführt.
Fig. 33 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 33 gezeigt ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel des dritten Modus die
Länge der Signalübertragungsleitung (Signalleitung) 703 auf eine solche Länge begrenzt,
daß ein Signal einen oder mehrere Rundläufe in der Signalleitung innerhalb der Bit-Zeit T
ausführen kann. Genauer gesagt, wenn die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit der
Signalleitung 703 mit v0 bezeichnet wird, die Länge der Signalleitung 703 durch L und
eine Bit-Zeit (eine Bit-Länge) durch T bezeichnet ist, ist ein Grenzwert auferlegt, der
durch 2L/v0 ≦ T ausgedrückt werden kann. Dies erleichtert es, die Intersymbol-Interferenz
auf einem Minimalwert zu halten, und weiterhin können alle Bauteile (der
DRAM-Controller und die DRAM-Chips) das gemeinsame Taktungssignal (GMT) durch
Schaffung eines Signals mit einer Phase in der Mitte zwischen den Phasen des nach vorne
und des nach hinten laufenden Takts erzeugen.
Fig. 34 ist ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 34 sind die
Bezugszeichen 701, 701' und 702 Abschluß-Widerstände, 703 und 703' sind Signal
übertragungsleitungen (Busse), 706 ist eine Taktleitung, 7-0 ist ein Controller
(DRAM-Controller), 7-1 bis 7-n und 7-1', . . . sind Bauteile (DRAM-Chips) und 708 ist ein Puffer.
Wie in Fig. 34 gezeigt ist in dem dritten Ausführungsbeispiel des dritten Modus der Puffer
708 zwischen den Signalübertragungsleitung (Signalleitungen), 703 und 703' eingefügt.
Das heißt, wenn die Länge der Signalleitung die oben genannte Grenze 2L/v0 ≦ T als
Beispiel überschreitet, wird der Puffer 708 je nach Bedarf eingefügt.
Der Puffer 708 weist dabei die Funktion der Verzögerung eines Signals, nämlich des
durch die Signalleitung 703 übertragenen Signals, um eine Zeit gleich einem ganzzahligen
Vielfachen der Bit-Zeit T und der Rückübertragung des Signals auf. Da die
Puffer-Verzögerungszeit ein ganzzahliges Vielfaches von T ist, können der Puffer und die
Bauteile (DRAM-Chips usw.), die mit ihm verbunden sind, mit dem vorliegenden
gemeinsamen Taktungssignal betrieben werden. Der Signalempfang und das Aussenden in
den Puffer 708 wird natürlich auf Grundlage der gemeinsamen Taktung ausgeführt.
Fig. 35 ist ein Blockschaltbild, das ein modifiziertes Beispiel des Signalübertragungs
systems von Fig. 34 zeigt.
Wie in Fig. 35 gezeigt unterscheidet sich dieses modifizierte Beispiel von einem dritten in
Fig. 34 gezeigten Beispiel dadurch, daß der Puffer 708 nicht nur für die längs der
Signalleitung 703 übertragenen Signale vorgesehen ist, sondern auch für den Takt, der
längs der Taktleitung 706 (706') übertragen wird. Genauer gesagt weist der Puffer 708
eine Einrichtung zur Weitergabe des Takts zu den anderen Bauteilen (DRAM-Chips 7-1',
. . .) auf, die mit dem Puffer 708 verbunden sind.
Das Vorsehen des Puffers ermöglicht es, die Signalübertragungslänge zu verlängern, aber
wenn die Taktverteilungsleitung zu lang wird, kann der gemeinsame Takt nicht mehr
eindeutig durch einfache Erzeugung eines Signals erzeugt werden, das eine Zwischenphase
zwischen dem nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt aufweist. Das modifizierte
Beispiel zielt auf dieses Problem. Das heißt, der Puffer 708 schafft einen Signalverlauf,
der in der Phase um einen gewissen Winkel bezüglich dem gemeinsamen Takt voreilt, und
einen Signalverlauf, dessen Phase durch den gleichen Winkel unter Verwendung einer
DLL oder PLL nacheilt, sowie Ausgangssignale der sich ergebenden Takte, dann können
die Bauteile (DRAM-Chips 7-1', . . .), die die Takte aufnehmen, die gleiche gemeinsame
Taktung wie der Puffer 708 haben.
Fig. 36 ist ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 36 sind die
Bezugszeichen 780 bis 78m Puffer, 703 ist ein Bus (Signalleitung) und 7-1 bis 7-n sind
Bauteile (DRAM-Chips).
Wie in Fig. 36 gezeigt ist in dem vierten Ausführungsbeispiel des dritten Modus jeder der
Puffer 780 bis 78m mit mehreren Busleitungsgruppen 703 verbunden. Diese Anordnung
der Puffer 780 bis 78m ermöglicht die Übertragung von Signalen zu und von einer großen
Anzahl an Bauteilen (DRAM-Chips 7-1 bis 7-n) in einer baumähnlichen Struktur. Es ist zu
erkennen, daß die Topologie der Signalleitungen 703 unter Verwendung der Puffer 780 bis
78m nicht auf die baumähnliche Struktur begrenzt ist, sondern daß andere Topologien, wie
beispielsweise eine sternförmige oder eine ringförmige Topologie ebenfalls möglich sind.
Fig. 37 ist ein Schaltbild eines Beispiels der Treiberschaltung in dem Signalübertragungs
system gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. Diese Figur betrifft
beispielsweise die Treiberschaltung 781 wie in Fig. 31 und 32 gezeigt ist.
Wie in Fig. 37 gezeigt weist die Treiberschaltung, die die Signalleitung (Signal
übertragungsleitung 703) treibt, P-Kanal-MOS-Transistoren 7811 und 7812,
N-Kanal-MOS-Transistoren 7815 und 7816, Stromquellen 7813 und 7817 sowie CMOS-Invertierer
7814 und 7818 auf. Dabei ist der Transistor 7812 mit dem Transistor 7811 in einer
Stromspiegelanordnung verbunden, und weiterhin ist der Transistor 7816 mit dem
Transistor 7815 in einer Stromspiegelanordnung verbunden. Die Treiberschaltung
verwendet eine Anordnung, so daß die Sources der Transistoren 7812 und 7816 in der
symmetrischen Stromspiegel-Konstantstrom-Treiberschaltung durch die CMOS-Invertierer
7814 bzw. 7818 angesteuert werden, wodurch der Konstantstrom geschaltet wird. Das
heißt, die Treiberschaltung 781, die in Fig. 37 gezeigt ist, ist als eine symmetrische
Konstantstromtreiber-Push-Pull-Schaltung aufgebaut.
Bei diesem Aufbau weist die Treiberschaltung eine hohe Ausgangsimpedanz auf, so daß
die Antwortfunktion des Signalleitungssystems unabhängig von dem Schalten von jeglichen
Treibern in einem Schaltungsblock (DRAM-Chip, etc.) konstant ist, was die Effizienz der
Intersymbol-Interferenz-Beseitigung erhöht und somit eine Signalübertragungssystem mit
verbesserter Genauigkeit schafft. Ein weiterer Vorteil ist, daß, selbst wenn ein Fehler
zwischen den gemeinsamen Taktungssignalen, die durch die jeweiligen Blockschaltungen
erzeugt werden, auftritt, was eine Situation ergibt, wo mehr als eine Treiberschaltung
gleichzeitig die Signalleitung ansteuert, das Konstantstrom-Ansteuerverfahren das Problem
des Überschlagstroms vermeidet.
Fig. 38 ist ein Blockdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 38 ist das
Bezugszeichen 711 eine Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktungssignal, 712 ist
eine variable Verzögerungsschaltung, 713 ist ein Phasenkomparator, 714 ist ein
NAND-Gatter, 715 ist eine Treiberschaltung (eigentlicher Treiber), 716 ist eine
Dummy-Treiberschaltung (Dummy-Treiber). Dabei bilden die variable Verzögerungsschaltung 712
und der Phasenkomparator 713 zusammen eine DLL(verzögerungsverriegelte)-Schaltung.
Der Dummy-Treiber 716 ist hinsichtlich seines Aufbaus mit dem eigentlichen Treiber 715
identisch (beide Treiber weisen die gleiche Verzögerungszeit auf), wobei die Anordnung
so ist, daß das Ausgangssignal des Dummy-Treibers 716 zu dem Phasenkomparator 713
zurückgeführt wird, um die Verzögerung in dem eigentlichen Treiber 715 zu beseitigen.
Ein Eingang des NAND-Gatters 714 ist mit den Ausgangsdaten verbunden, so daß die
Ausgangsdaten zu dem eigentlichen Treiber 715 gemäß dem Ausgangssignal (Taktungs
signal) der variablen Verzögerungsschaltung 712 gegeben werden.
Das heißt, in dem fünften Ausführungsbeispiel des dritten Modus sind der Phasen
komparator 713, die variable Verzögerungsschaltung 712 und der Dummy-Treiber 716,
die zusammenwirken, um die Verzögerung in der Treiberschaltung (eigentlicher Treiber)
715 zu beseitigen, zusätzlich zu der Erzeugungsschaltung 711 für die gemeinsame Taktung
vorgesehen, die die Takte aufnimmt, die sich durch die zwischen den vorderen und den
hinteren rückwärts gerichteten Abschnitten gefaltete Taktleitung ausbreiten, wie
bezugnehmend auf Fig. 27 beschrieben ist, und erzeugt eine gemeinsame Taktung, indem
sie einen Zeitpunkt in der Mitte zwischen den ansteigenden Flanken des nach vorne und
des nach hinten laufenden Takts ermittelt. Der Verzögerungswert in der variablen
Verzögerungsschaltung 712 ist so gesteuert, daß er die Verzögerung und die
Veränderungen in der Verzögerung in dem echten Treiber 715 kompensiert und dadurch
eine Signalübertragung mit erhöhter Genauigkeit erreicht. Eine ähnliche Steuerung kann
unter Verwendung beispielsweise einer DLL ausgeführt werden, und sie kann auch auf die
Steuerung der Eingangstaktung angewendet werden.
Fig. 39A und 39B sind Blockschaltbilder eines sechsten Ausführungsbeispiels des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 39A gezeigt ist in dem sechsten Ausführungsbeispiel des dritten Modus die
Taktleitung 706 als eine Einzel-Taktleitung und nicht als eine Rundlauf-Taktleitung
aufgebaut. Durch direkte Erdung von einem Ende der Einzel-Taktleitung 706, d. h. durch
Weglassen des Taktleitungs-Abschlußwiderstands 704 wie in Fig. 26 gezeigt und durch
Kurzschließen dieses Endes wird eine stehende Welle (siehe Fig. 29B) längs der Taktleitung
706 erzeugt und diese stehende Welle wird als gemeinsame Taktung (GMT) verwendet.
Das sechste Ausführungsbeispiel des dritten Modus benutzt somit das Phänomen, daß,
wenn eine stehende Welle längs der Taktleitung 706 erzeugt wird, eine Spannungs
amplitude der gleichen Phase längs eines Bereichs einer Länge gleich der halben
Wellenlänge erhalten wird. Vorteile dieses Verfahrens sind, daß die Taktleitung nur die
halbe Länge der Taktleitung des Umlauftyps benötigt, und daß, da der Takt längs einer
einzigen Leitung nach vorne und nach hinten läuft, die Eigenschaft des vorwärtslaufenden
Pfads vollständig mit dem des zurücklaufenden Pfads zusammenfällt und dadurch die
Genauigkeit der gemeinsamen Taktung zunimmt.
Fig. 40A und 40B sind Blockschaltbilder eines siebten Ausführungsbeispiels des Signal
übertragungssystems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 40A
sind Bezugszeichen 761 und 762 aktive Abschlüsse und in Fig. 40B ist das Bezugszeichen
7611 eine Verzögerungseinheit und 7612 eine Steuerleistungs-Zuführeinheit.
In dem sechsten in Fig. 39A und 39B gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Ende der
Taktleitung 706 kurzgeschlossen und andererseits sind in dem siebten Ausführungsbeispiel
des dritten Modus beide Enden der Taktleitung 706 mit den aktiven Abschlüssen 761 und
762 abgeschlossen. Die aktiven Abschlüsse 761 und 762 werden so gesteuert, daß eine
Situation erhalten wird, die dem Kurzschließen der Leitung an einem Punkt äquivalent ist,
an dem eine reflektierte Welle, die an jedem Anschlußende erzeugt wird, einen Abstand
gleich beispielsweise 1/16 der Wellenlänge von dem Abschlußende aus gemessen
zurückgelegt hat. Der aktive Abschluß 761(762) weist beispielsweise die Verzögerungs
einheit 7611 und die Steuerleistungs-Zuführeinheit 7612 auf, wie in Fig. 40B gezeigt ist,
und wird durch Überwachen der Spannung an dem Abschlußende durch Erzeugung eines
elektrischen Stromsignals mit einer konstanten Phasenbeziehung bezüglich dem der
Spannung und Zurückführen von diesem zu dem Abschlußende (von der Steuerspannung-Zu
führeinheit 7612) erreicht. Dieser aktive Abschluß kann leicht unter Verwendung einer
bekannten PLL-Schaltung oder DLL-Schaltung und einer Konstantstrom-Ansteuerschaltung
etc. erreicht werden. Das siebte Ausführungsbeispiel des dritten Modus weist den Vorteil
auf, daß eine stehende Welle längs der Taktleitung 706 erzeugt werden kann und die
Amplitude des Takts längs der Taktleitung 706 konstant ist, ohne daß die
Taktleitungslänge mit der Taktfrequenz genau abgeglichen werden muß.
Fig. 41 ist ein Schaltbild eines Beispiels der Signalerzeugungsschaltung 711 für ein
gemeinsames Taktungssignal, die in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten
Modus der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In Fig. 41 sind die Bezugszeichen
7111 und 7112 Kondensatoren, 7113 und 7114 sind P-Kanal-MOS-Transistoren, 7115 und
7116 sind N-Kanal-MOS-Transistoren, 7117 ist ein Widerstand, 7118 und 7119 sind
Spannungsquellen und 7120 ist eine Stromquelle. Ein sinusförmiger Takt wird als Takt
CLK verwendet, der sich durch die Taktleitung 706 ausbreitet.
Die Erzeugungsschaltung 711 für ein gemeinsames Taktsignal, die in Fig. 41 gezeigt ist,
verwendet die Eigenschaft, daß, wenn ein sinusförmiger Takt als Takt CLK verwendet
wird, die Summe einer ersten Sinuswelle (vorwärtslaufender Takt) s1 und einer zweiten
Sinuswelle (rückwärtslaufender Takt) s2 eine Sinuswelle (gemeinsames Taktungssignal) s3
erzeugt, dessen Phase genau zwischen den beiden liegt. Durch die kapazitive Kopplung der
beiden Kondensatoren 7111 und 7112 werden die beiden Takte (s1 und s2) zu einem
Komparator des Differenzverstärkertyps zur Erzeugung des gemeinsamen Taktungssignals
(s3) gegeben. Dieses Verfahren weist den Vorteil der Verringerung der Schaltung zur
Erzeugung des gemeinsamen Taktungssignals auf.
Fig. 42 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktungssignal, die in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten
Modus der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dieser Schaltung wird ebenfalls ein
sinusförmiger Takt als Takt CLK verwendet, der durch die Taktleitung 706 läuft.
Die Erzeugungsschaltung 711 für ein gemeinsames Taktsignal weist wie in Fig. 42 gezeigt
zwei Komparatoren 720 und 730 und zwei Invertierer 740 und 750 auf. Dabei werden der
nach vorne laufende Takt s1 und ein Takt s2, der beispielsweise durch Invertieren des
rückwärts laufenden Takts s2 erhalten wird, als Takte verwendet, die zu jedem
Komparator 720 (730) eingegeben werden, um das gemeinsame Taktungssignal s3 mit
einer Phase zwischen dem nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt zu erzeugen.
Fig. 43 ist ein Schaltbild eines Beispiels des Komparators, der in der Erzeugungsschaltung
für ein gemeinsames Taktsignal von Fig. 42 Verwendung findet. Wie in Fig. 43 gezeigt
weist der Komparator 720 (730) mehrere P-Kanal-MOS-Transistoren 721, 722 und 726
und mehrere N-Kanal-MOS-Transistoren 723, 724, 725 und 727 auf.
Fig. 44 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktungssignal, die in dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten
Modus der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die in Fig. 44 gezeigte Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktungssignal ist aus
einem bekannten Phaseninterpolator aufgebaut. Unter Verwendung des Phaseninterpolators
kann die Erzeugungsschaltung 711 für ein gemeinsames Taktungssignal aufgebaut sein, die
den nach vorne laufenden und den nach hinten laufenden Takt an der gefalteten
Taktleitung aufnimmt und einen Takt erzeugt, der eine Phase in der Mitte zwischen dem
nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt aufweist.
Wie in Fig. 44 gezeigt weist der Phaseninterpolator (Erzeugungsschaltung für ein
gemeinsames Taktungssignal) 711 mehrere P-Kanal-MOS-Transistoren 771 bis 784,
mehrere N-Kanal-MOS-Transistoren 785 bis 791, Kondensatoren 792 und 793 sowie einen
Komparator 794 auf.
Der Aufbau der Erzeugungsschaltung 711 für ein gemeinsames Taktungssignal aus einem
Phaseninterpolator wie in Fig. 44 gezeigt weist den Vorteil auf, daß rechteckförmige
Signale, die durch einen bekannten CMOS-Treiber angesteuert werden, als Takt verwendet
werden können und die Generatorschaltung für ein gemeinsames Taktungssignal mit einem
geringeren Schaltungsaufwand aufgebaut werden kann, als wie wenn eine gewöhnliche
DLL oder ein PLL verwendet wird. Selbstverständlich können verschiedene Anordnung
abweichend von der in Fig. 44 gezeigten für den Aufbau des Phaseninterpolators
verwendet werden.
Fig. 45 ist ein Blockschaltbild eines achten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 45 sind die
Bezugszeichen 790 bis 793 DLL-Schaltungen.
Wie in Fig. 45 gezeigt wird in dem achten Ausführungsbeispiel des dritten Modus ein Takt
CLK' mit dem n-fachen (beispielsweise vierfachen) Zyklus des gewöhnlichen Takts CLK
auf die Taktleitung 706 gegeben.
Genauer gesagt wird in dem achten Ausführungsbeispiel des dritten Modus der Taktzyklus
erhöht (beispielsweise um den Faktor 4), um die obere Grenze der Länge der Taktleitung
706 zu erhöhen, die das gemeinsame Taktungssignal durch Schaffung eines Signals mit
einer Phase in der Mitte zwischen dem nach vorne und dem nach hinten laufenden Takt
erzeugt. In dem Verfahren unter Verwendung der Taktleitung des Umlauftyps (und
ebenfalls in dem Verfahren unter Verwendung des Takts mit der stehenden Welle), wenn
die Umlaufverzögerung größer als der Taktzyklus wird, weist eine Phasenmehrdeutigkeit
von 180° in der gemeinsamen Taktung auf, aber durch Erhöhung des Taktzyklus wie in
dem achten Ausführungsbeispiel des dritten Modus kann die Länge, über die die
Mehrdeutigkeit auftritt, erhöht werden.
Wie in Fig. 45 gezeigt sind in dem DRAM-Controller 7-0 und den DRAM-Chips 7-1 bis
7-3 die DLL-Schaltung 790 bis 793 vorgesehen, die einen Multipliziervorgang mit n
ausführen (um den Zyklus zu verringern oder die Frequenz um einen Faktor n
beispielsweise durch eine Multiplikation mit 4 zu erhöhen), um den ursprünglichen Takt,
dessen Zyklus um einen Faktor mit n (beispielsweise 4) erhöht wurde, wiederzugewinnen.
Dabei können PLL-Schaltungen anstatt der DLL-Schaltung 790 bis 793 verwendet werden.
Fig. 46 ist ein Schaltbild eines Beispiels der Taktverteilungs-Übertragungsleitung, die in
dem Signalübertragungssystem gemäß dem dritten Modus der vorliegenden Erfindung
Verwendung findet. In Fig. 46 ist das Bezugszeichen 7061 eine Abschirmung und 7062 ist
ein Taktpaar (verdrilltes Paar).
Wie in Fig. 46 gezeigt wird die Übertragungsleitung (Taktleitung) 706 zur Verteilung des
Takts CLK unter Verwendung eines differentiellen Paars (verdrillten Paars) 7062 gebildet,
das sich in vorbestimmten Intervallen kreuzt und von beiden Seiten durch geerdete
Schutzelemente abgeschirmt (7061) ist. Obwohl die Taktleitung 706 gemäß diesem Aufbau
natürlich eine unterschiedliche Übertragungseigenschaft als die Signalleitung aufweist,
erzeugt dies keinerlei Problem, da das System unterschiedliche Übertragungseigenschaften
der Signalleitung 703 und der Taktleitung 706 toleriert. Dies weist den Vorteil der
Verringerung des taktinduzierten Rauschens durch Anbringen einer ausreichenden
Abschirmung an der Taktleitung, die Konstantstrom-Schwankungen unterliegt. Da kein
Problem auftritt, wenn eine große Differenz in den Übertragungseigenschaften zwischen
dem Taktsystem und dem Signalsystem vorliegt, ist es natürlich möglich, das Taktsystem
beispielsweise nur durch ein Koaxialkabel oder eine optische Faser aufzubauen.
In dieser Weise kann gemäß dem Signalübertragungssystem des dritten Modus der
vorliegenden Erfindung ein Signalübertragungssystem gebaut werden, das größere
Konstruktionsfreiheiten hinsichtlich des Taktsystems und des Signalsystems bietet und
leicht die zeitliche Lücke bei Ausführung einer Geräteumschaltung verringert und noch
dazu einen geringeren Energieverbrauch aufweist.
Wie beschrieben ist das Signalübertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht
auf die Anwendung auf ein Bussystem beschränkt, das mehrere Halbleiter-Chips
(LSI-Chips) verbindet, sondern kann auch auf eine Signalleitung angewendet werden, die
verschiedenartige Schaltungsblöcke miteinander verbindet.
Gemäß dem Signalübertragungssystem des dritten Modus der vorliegenden Erfindung kann
das Taktungssignal erzeugt werden, ohne daß eine Symmetrie zwischen der Taktleitung
und der Signalleitung (Signalübertragungsleitung) benötigt wird, und die zeitliche Lücke
bei Ausführung einer Schaltung zwischen Übertragungsgeräten kann verringert werden.
Als nächstes wird ein Signalübertragungssystem gemäß einem vierten Modus der
vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Zuerst wird der grundlegende funktionale
Aufbau des vierten Modus der Erfindung bezugnehmend auf Fig. 47 und 48 beschrieben.
In dem vorhergehenden dritten Modus werden die nach vorne und nach hinten laufenden
Takte zu den DRAM-Chips usw. unter Verwendung der gefalteten Taktleitung (706)
gegeben und in dem vierten Modus werden die Takte unter Verwendung von
Taktleitungen, die für den nach vorne und nach hinten laufenden Takt (vorwärts gerichtete
und rückwärts gerichtete Taktleitung 1001 und 1002) getrennt vorliegen und
Takt-Erzeugungsschaltungen bereitgestellt, die separat für den nach vorne und den nach hinten
laufenden Takt vorgesehen sind (Erzeugungsschaltung 1100 und 1200 für den nach vorne
bzw. den nach hinten laufenden Takt).
Fig. 47 ist ein Blockschaltbild der grundlegenden funktionalen Anordnung des Signal
übertragungssystems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung, und Fig. 48
ist ein Taktverlaufsbild zur Erläuterung des Betriebs des Signalübertragungssystems von
Fig. 47. In Fig. 47 sind die Bezugszeichen 10-1 bis 10-n Vorrichtungen wie beispielsweise
DRAM-Chips (DRAM-Module) oder DRAM-Controller, 1100 ist die Erzeugungs
schaltung für den nach vorne laufenden Takt und 1200 ist die Erzeugungsschaltung für den
nach hinten laufenden Takt. Fig. 48 entspricht Fig. 47, die zuvor in Verbindung mit dem
dritten Modus der vorliegenden Erfindung erläutert wurde.
In dem Signalübertragungssystem der vorliegenden Erfindung sind wie in Fig. 47 gezeigt
die Erzeugungsschaltung 1100 für den nach vorne laufenden Takt und die Erzeugungs
schaltung 1200 für den nach hinten laufenden Takt (ein oder mehrere Paare solcher
Schaltungen) zur Erzeugung des nach vorne und des nach hinten laufenden Taktes für ein
Paar an Signalleitungen (Taktleitungen) 1001 und 1002 vorgesehen. Die Vorrichtungen
10-1 und 10-n, die Signale übertragen und aussenden, erhalten einen Vorwärtstakt Φ1 von
der Vorwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1100 und einen Rückwärtstakt Φ2 von der
Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200, und durch Ermittelung einer Zwischentaktung
zwischen diesen beiden Takten Φ1 und Φ2 an ihren ansteigenden und abfallenden Flanken
erzeugen sie ein Zwischenphasensignal (gemeinsames Taktungssignal GMT, globale
Mittelzeit).
Genauer gesagt, wie in Fig. 48 gezeigt, erzeugt die Vorrichtung 10-1 das gemeinsame
Taktungssignal GMT als ein Signal mit einer Zwischenphase zwischen dem Vorwärtstakt
Φ1-1, der mittels der Taktleitung 1001 bereitgestellt wird, und dem Rückwärtstakt Φ2-1,
der mittels der Taktleitung 1002 bereitgestellt wird, wird in gleicher Weise erzeugt die
Vorrichtung 10-n das gemeinsame Taktungssignal GMT als ein Signal mit einer
Zwischenphase zwischen dem Vorwärtstakt Φ1-n, der mittels der Taktleitung 1001
bereitgestellt wird und dem Rückwärtstakt Φ2-n, der mittels der Taktleitung 1002
bereitgestellt wird.
Dabei muß die Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200 einen Takt (Φ2) erzeugen, so daß
die Zwischen(Zwischenphasen)-Taktung zwischen dem Vorwärtstakt Φ1 und dem
Rückwärtstakt Φ2 eindeutig gewonnen werden kann. Genauer gesagt ist die Phasen
differenz zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtstakt an den Signalleitungen
(Taktleitungen) 1001 und 1002 (genauer gesagt die Phasendifferenz zwischen den Flanken
des Vorwärts- und des Rückwärtstakts Φ1 bwz. Φ2, die die Takt-Information tragen) so
gewählt, daß sie innerhalb bestimmter Grenzwerte (innerhalb ± 180° maximal) liegt.
Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200 so
ausgeführt ist, daß sie den Rückwärtstakt Φ2 so erzeugt daß die Zwischentakt-Gewinnung
unter Verwendung einer möglichst einfachen Schaltung wie später erläutert ausgeführt
werden kann.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Signalübertragungssystem (Signalübertragungsverfahren)
wird es durch Beseitigung der Intersymbol-Interferenz an jeder Empfängerschaltung (jeder
der Vorrichtungen 10-1 bis 10-n) sämtlichen Elementen ermöglicht, das gemeinsame
Taktungssignal (GMT) mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad zu teilen. Der
vorbestimmte Genauigkeitsgrad wird dabei von der Übereinkunft abgeleitet, das ein
Taktfehler nicht so groß wird, daß er die Beseitigung der Intersymbol-Interferenz
unmöglich macht, und in der Praxis genügt eine Zeitgenauigkeit, die ausreichend kleiner
(beispielsweise ungefähr 10%) als die Zeit ist, die ein Signal benötigt um die
Signalleitung zu durchlaufen. Weiterhin, um das gemeinsame Taktungssignal GMT zu
erzeugen, werden nur Taktungssignale (1001 und 1002) benötigt, die sich in
unterschiedlichen Richtungen längs des Taktleitungswegs ausbreiten, und da der
Wegverlauf und die elektrischen Eigenschaften im Gegensatz zum vorher beschriebenen
Stand der Technik (Signalübertragungssystem von Fig. 25) der Taktleitung und der
Datenleitung (Signalübertragungsleitung) nicht identisch sein müssen, bestehen keine
speziellen Einschränkungen hinsichtlich der Auslegung und der Anordnung der
Taktleitungen.
Ausführungsbeispiele des Signalübertragungssystems gemäß dem vierten Modus der
vorliegenden Erfindung werden nun bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert.
Fig. 49 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 49 ist das Bezugszeichen 10-0 ein
Chip wie beispielsweise ein DRAM-Controller, 10-1 bis 10-4 sind Chips wie
beispielsweise DRAMs, 1100 ist eine Vorwärtstakt-Erzeugungsschaltung und 1200 ist eine
Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung. Weiterhin ist das Bezugszeichen 1001 eine
Taktleitung für den Vorwärtstakt Φ1, 1002 ist eine Taktleitung für den Rückwärtstakt Φ2,
1003 ist ein Signalübertragungsweg (bestehend aus mehreren parallelen Signalleitungen,
wie beispielsweise 16 Datenleitungen), und 1004 ist eine Taktleitung für den Referenztakt
CLK.
Wie in Fig. 49 gezeigt sind der DRAM-Controller 10-0, die Vorwärtstakt-Erzeugungs
schaltung 1100, die Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200 so aufgebaut, daß sie den
Referenztakt (Leerlauftakt) CLK mittels Anschlüssen P1010, P1100 und P1200 an der
Referenztaktleitung 1004 aufnehmen, während die DRAM-Chips 10-1 bis 10-4 jeweils so
aufgebaut sind, daß sie Vorwärts- und den Rückwärtstakt Φ1 und Φ2 mittels der Vorwärts-
und der Rückwärtstaktleitungen 1001 und 1002 aufnehmen und Zwischenphasensignale als
gemeinsames Taktungssignal GMT (globale Mittelzeit) erzeugen. In Fig. 49 ist gezeigt,
daß der DRAM-Controller 10-0 mit dem Referenztakt CLK mittels dem Anschluß P1010
an der Referenztaktleitung 1004 bereitgestellt wird, alternativ kann der DRAM-Controller
10-0 wie die DRAM-Chips 10-1 bis 10-4 so aufgebaut sein, daß er das gemeinsame
Taktungssignal GMT durch Aufnahme des Vorwärtstakts Φ1 und des Rückwärtstakts Φ2
und zur Erzeugung des Zwischenphasensignals erzeugt.
Fig. 50 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung 1300 für ein
gemeinsames Taktungssignal, die zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem von
Fig. 49 verwendbar ist. Die Erzeugungsschaltung 1300 für das gemeinsame Taktungs
signal ist beispielsweise in jedem der DRAM-Chips 10-1 bis 10-4 vorgesehen. Weiterhin
bezeichnet das Bezugszeichen T einen Taktzyklus und τ bezeichnet eine Verzögerungszeit
(Verzögerungswert).
Wie in Fig. 50 gezeigt weist die Erzeugungsschaltung 1300 für ein gemeinsames
Taktungssignal eine erste variable Verzögerungsschaltung 1301 auf, die den Vorwärtstakt
Φ1 aufnimmt und eine Verzögerung +τ erzeugt, eine zweite variable Verzögerungs
schaltung 1302, die den Rückwärtstakt Φ2 aufnimmt und eine Verzögerung von -τ erzeugt,
einen Phasenkomparator 1303, der die Phasen der Ausgangssignale der ersten und der
zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1301 und 1302 vergleicht und eine
Steuerschaltung 1304, die die Verzögerungswerte (+τ und -τ) in der ersten und der
zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1301 und 1302 gemäß dem Ergebnis des
Vergleichs von dem Phasenkomparator 1303 steuert (so daß die Phasendifferenz zwischen
den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1301
und 1302 Null wird). Dabei sind die erste und die zweite variable Verzögerungsschaltung
1301 und 1302 jeweils aus mehreren Verzögerungsstufen (Verzögerungseinheiten)
kaskadenförmig aufgebaut und so aufgebaut, daß sie einen Verzögerungswert bis zu der
Verzögerungsstufe schaffen, die durch die Steuereinheit 1304 bezeichnet wird, wie später
erläutert werden wird. Der Verzögerungswert τ, der durch die Steuerschaltung 1304
gesteuert wird, wird zu dem Taktzyklus T in der ersten variablen Verzögerungsschaltung
1301 (T + τ) addiert und wird von dem Taktzyklus T in der zweiten variablen
Verzögerungsschaltung 1302 (T-τ) subtrahiert. Das Ausgangssignal (T + τ) von der
ersten variablen Verzögerungsschaltung 1302 wird als gemeinsames Taktungssignal GMT
verwendet.
Wie beschrieben steuert die Steuerschaltung 1304 den Steuerwert τ (|τ| < T/2), so daß
die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten variablen
Verzögerungsschaltung 1301 und 1302 Null wird. Hierbei, wenn das Ausgangssignal
(GMT) der ersten variablen Verzögerungsschaltung 1301 als t1 bezeichnet wird und das
Ausgangssignal der zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1302 als t2 bezeichnet wird,
wird
t1 + (T + τ) = t2 + (T-τ)
aus dem
τ = (t2-t1)/2
erhalten wird.
Dabei ist
t1 + (T + τ) = (t2 + t1)/2 + T
Die Zwischentaktung kann somit erhalten werden.
Fig. 51 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels der Vorwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1100,
die in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49 verwendet werden kann.
Wie in Fig. 51 gezeigt kann die Vorwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1100 zur Erzeugung
des Vorwärtstakts Φ1 aus einem Treiber 1101 aufgebaut sein kann, der an seinem Eingang
den Referenztakt (Leerlauftakt) CLK aufnimmt, der mittels des Anschlusses P1100
bereitgestellt wird.
Fig. 52 und 53 sind Blockschaltbilder eines weiteren Beispiels der Erzeugungsschaltung
für ein gemeinsames Taktungssignal, die in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49
verwendet werden kann: Fig. 52 zeigt den Haupt-DLL (digital verriegelte Schleife)-
Abschnitt 1300a der Erzeugungsschaltung 1300 für ein gemeinsames Taktungssignal und
Fig. 53 zeigt den Sub-DLL-Abschnitt 1300b der Erzeugungsschaltung 1300 für ein
gemeinsames Taktungssignal.
Als erstes nimmt wie in Fig. 52 gezeigt der Haupt-DLL-Abschnitt 1300a den Vorwärtstakt
Φ1 (oder den Rückwärtstakt Φ2) auf, und die Phasen des Vorwärtstakts Φ1 selbst und seiner
verzögerten Version, die von einer variablen Verzögerungsschaltung 1305 ausgegeben
werden, werden in einem Phasenkomparator 1306 verglichen, und dann wird eine
Steuerung durch eine Steuerschaltung 1307 ausgeführt, so daß die Phasendifferenz
zwischen den beiden Signalen Null wird (d. h. eine Verzögerung von einem Zyklus T wird
eingeführt). In dieser Weise wird eine Verzögerung T gleich einem Zyklus eines Taktes
(Φ1, Φ2) erhalten.
Weiterhin wird unter Verwendung der Verzögerung T eines Zyklus (der Anzahl von
Verzögerungsstufen gleich dem Äquivalent eines Zyklus T), der an dem Haupt-DLL-Abschnitt
1300a von Fig. 52 erhalten wird, in dem Unter-DLL-Abschnitt 1300b die Zeit τ
addiert oder subtrahiert, um den Vorwärtstakt Φ1 bzw. den Rückwärtstakt Φ2 miteinander
in Phase zu bringen.
Genauer gesagt, wie in Fig. 53 gezeigt, addiert für den Vorwärtstakt Φ1 die erste variable
Verzögerungsschaltung 1301 die Verzögerung τ der Verzögerung T eines Zyklus (T + τ),
und für den Rückwärtstakt Φ2 die zweite variable Verzögerungsschaltung 1302 subtrahiert
die Verzögerung τ von der Verzögerung T des einen Zyklus (T-τ). Dann, wie bei der
zuvor beschriebenen Erzeugungsschaltung 1300 für ein gemeinsames Taktungssignal von
Fig. 50 vergleicht der Phasenkomparator 1303 die Phasen des Ausgangssignals (T + τ)
der ersten variablen Verzögerungsschaltung 1301 und das Ausgangssignal (T-τ) der
zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1302, und die Verzögerungsschaltung 1304
wählt die geeignete Verzögerungsstufe, so daß die Phasendifferenz zwischen diesen
Signalen (T + τ und T-τ) Null wird.
Fig. 54 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels der Erzeugungsschaltung 1200 für einen
Rückwärtstakt, die in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49 verwendbar ist.
Wie in Fig. 54 gezeigt kann die Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200 zur Erzeugung
des Rückwärtstakts Φ2 aus einer Verzögerungsschaltung 1201 aufgebaut sein, die an ihrem
Eingang den Referenztakt (Leerlauftakt) CLK aufnimmt, der mittels dem Anschluß P1100
bereitgestellt wird, und für einen vorbestimmten Verzögerungswert sorgt. Dabei kann
durch Einstellen des Verzögerungswerts (Verzögerungszeit), der durch die Verzögerungs
schaltung 1201 auf einen geeigneten Wert gezogen wird, die Phasendifferenz zwischen den
Vorwärts- und den Rückwärtstakten (Φ1 und Φ2) an den Taktleitungen (1001 und 1002)
innerhalb von ± 90° (vorzugsweise ± 45°) gebracht werden.
Fig. 55 ist ein Schaltbild eines Beispiels des Phasenkomparators (des Phasenkomparators
1303 von Fig. 50 und 53 und des Phasenkomparators 1306 von Fig. 52), der in der
Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktungssignal in dem Signalübertragungs
system von Fig. 49 verwendet werden kann.
Wie in Fig. 55 gezeigt weist der Phasenkomparator 1303 beispielsweise zwei Frequenz
teiler auf, um die Frequenzen des ersten und des zweiten Eingangssignals (T + τ und T-τ)
jeweils durch 2 zu teilen, mehrere P-Kanal-MOS-Transistoren, mehrere N-Kanal-MOS-Transistoren,
mehrere Invertierer, mehrere NAND-Gatter und mehrere NOR-Gatter. Die
Anordnung ist so, daß ein Ausgangssignal (/DOWN oder /UP) gemäß der Phasendifferenz
zwischen dem ersten Eingangssignal Φ1 (T + τ) und dem zweiten Eingangssignal Φ2 (T-τ)
zur Steuerung der Verzögerungszeit in der ersten und der zweiten variablen
Verzögerungsschaltung 1301 und 1302 mittels der Steuerschaltung 1304 erzeugt wird, um
die Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal zu eliminieren.
Fig. 56 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Steuerschaltung (der Steuerschaltung
1304 in Fig. 50 und 53 und der Steuerschaltung 1307 von Fig. 52), die in der Erzeugungs
schaltung für ein gemeinsames Taktungssignal in dem Signalübertragungssystem von Fig.
49 Verwendung findet.
Wie in Fig. 56 gezeigt weist die Steuerschaltung 1304 beispielsweise einen UP/DOWN-Zähler
(U/D-Zähler) 1341 auf, der die Steuersignale (/DOWN und /UP) von dem Phasen
komparator 1303 aufnimmt, und einen Decodierer 1342, der ein Ausgangssignal von dem
U/D-Zähler 1341 aufnimmt, wobei der Decodierer 1342 die bezeichnete Verzögerungs
stufe in der variablen Verzögerungsschaltung von Fig. 57 wie im folgenden beschrieben
gemäß den Steuersignalen (/DOWN und /UP) von dem Phasenkomparator 1303 wählt.
Fig. 57 ist ein Schaltbild eines Beispiels der variablen Verzögerungsschaltung (der ersten
10 und der zweiten variablen Verzögerungsschaltung 1301 und 1302 von Fig. 50 und 53 und
der variablen Verzögerungsschaltung 1305 von Fig. 52), die in der Erzeugungsschaltung
für ein gemeinsames Taktungssignal in dem Signalübertragungssystem von Fig. 49
Verwendung findet.
Wie in Fig. 57 gezeigt weist die erste variable Verzögerungsschaltung 1301 (die zweite
variable Verzögerungsschaltung 1302) mehrere Verzögerungsstufen (Verzögerungs
einheiten) DU auf. Jede Verzögerungseinheit DU besteht aus einem Invertierer und zwei
NAND-Gattern, und ist gemeinsam mit einer Verzögerungsleitung 1310 verbunden. Die
Anordnung ist so, daß der Verzögerungswert, der durch irgendeine Verzögerungseinheit
DU angewählt durch den Decoder 1342 gleich dem Verzögerungswert ist, der durch die
variable Verzögerungsschaltung geschaffen wird. Dabei ist ersichtlich, daß verschiedene
bekannte DLL-Schaltungstechniken für die oben beschriebenen Anordnungen Verwendung
finden können.
Fig. 58 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung.
In dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung wird das gemeinsame Taktungssignal
GMT erzeugt, indem die Zwischentaktung zwischen den Vorwärts- und Rückwärtstakt
signalen (Φ1 und Φ2) erzeugt werden, dabei muß die Phasendifferenz zwischen den
Vorwärts- und den Rückwärtstaktsignalen innerhalb gewisser Grenzwerte gebracht werden,
um das gemeinsame Taktungssignal GMT eindeutig zu erzeugen. Wenn indessen die
Taktleitungen (1001 und 1002) sehr lang werden, wird es schwierig, die Phasendifferenz
zwischen den Vorwärts- und den Rückwärtstaktsignalen innerhalb gewisser Grenzen längs
der gesamten Länge der Taktleitungen zu bringen. Dazu werden gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, das im folgenden beschrieben wird, die Vorwärts- und Rückwärts
taktleitungen jeweils in kürzere Segmente (1011, 1021; 1012, 1022) mit einer solchen
Länge unterteilt, daß eine eindeutige Bereitstellung des gemeinsamen Taktungssignals
GMT gewährleistet werden kann, so daß das gemeinsame Taktungssignal GMT erzeugt
werden kann, auch wenn die Gesamtlänge der Signalleitung groß ist.
Genauer gesagt sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel wie in Fig. 58 im Gegensatz zu
dem ersten in Fig. 49 gezeigten Ausführungsbeispiel Takt-Erzeugungsschaltung/Daten
pufferpaare 1120, 1121 und 1122 in gleichen Abständen zur Aussendung von
Vorwärtstakten Φ11, Φ21 und Rückwärtstakten Φ12, Φ22 längs der Vorwärtstakt
signalleitungen 1011, 1021 bzw. der Rückwärtstaktsignalleitungen 1012, 1022 und zur
Übertragung von Daten mit ausreichender Amplitude in den Datenleitungen 1031 und
1032 vorgesehen.
Dabei sind die Takt-Erzeugungsschaltung/Datenpufferpaare 1120, 1121, 1122 jeweils so
aufgebaut, daß sie das gemeinsame Taktungssignal GMT auf Grundlage des Takts
erzeugen, der von einem vorhergehenden Block eher empfangen wird, und den
Vorwärtstakt zum nächsten Block (und den Rückwärtsblock zu dem vorhergehenden
Block) auf Grundlage des gemeinsamen Taktungssignals GMT erzeugen.
Fig. 59 ist ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des Signalübertragungs
systems gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung.
In dem dritten in Fig. 59 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die in Fig. 58 gezeigten
Datenleitungen alle Punkt zu Punkt verbunden. In diesem Fall sind die Takt-Erzeugungs
schaltungen 1211, 1212 und 1213 zur Erzeugung der Vorwärts- und Rückwärtstakte für
jede Gruppe an Anordnungen (für DRAM-Chips 10-11, 10-21 und 10-31) vorgesehen und
die anderen Geräte (10-1m, 10-2m, etc.) sind so aufgebaut, daß die Signale durch
Erzeugung des gemeinsamen Taktungssignals GMT von dem Vorwärtstakt Φ11 oder Φ21
und dem Rückwärtstakt Φ12 oder Φ22 senden oder empfangen, die von den entsprechenden
Taktungssignalschaltungen bereitgestellt werden. Da der Signalübertragungspfad kein Bus
ist, ist das dritte Ausführungsbeispiel aufgrund der Signalverzweigung reflektionsfrei und
kann daher Signale mit hoher Geschwindigkeit übertragen.
Fig. 60 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels der Vorwärtstakt-Erzeugungsschaltung zur
Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 60 ist das Bezugszeichen
1102 ein Treiber, 1103 ist eine Erzeugungsschaltung für ein gemeinsames Taktungssignal,
1104 ist ein Phasenkomparator, 1105 ist ein Controller und 1106 ist eine variable
Verzögerungsschaltung.
Wie in Fig. 60 gezeigt ist in dem vierten Ausführungsbeispiel die Erzeugungsschaltung
1100 für den Vorwärtstakt nicht aus einem einzigen Treiber 1101 wie in Fig. 51
aufgebaut, sondern so, daß ein Ausgangssignal von der variablen Verzögerungsschaltung
1106, die eine vorbestimmte Verzögerung durch Aufnahme des Referenztakts CLK
schafft, als Vorwärtstakt Φ1 mittels des Treibers 1102 ausgesendet wird und das
gemeinsame Taktungssignal (Zwischenphasensignal) GMT wird durch die
Signal-Erzeugungsschaltung 1103 für ein gemeinsames Taktungssignal von dem Ausgangssignal
(Φ1) des Treibers 1102 und dem Rückwärtstakt Φ2 erzeugt, wobei die Phasen des
gemeinsamen Taktungssignals und des Referenztakts CLK dann in dem Phasenkomparator
1104 zur Steuerung des Verzögerungswerts (der Anzahl der Verzögerungsstufen) in der
variablen Verzögerungsschaltung 1106 mittels der Steuerschaltung 1105 verglichen
werden.
Somit wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eine Rückführung ausgeführt, so daß
das gemeinsame Taktungssignal GMT mit dem Ansteigen des Referenztakts CLK
synchronisiert wird, wodurch gewährleistet wird, daß ein Rückwärtstakt Φ2 mit stabiler
Phase erhalten werden kann, wenn die Eigenschaften des Takt-Treibers 1102 oder der
variablen Verzögerungsschaltung 1106 aufgrund von Herstellungsschwankungen,
Umgebungstemperaturänderungen usw. schwanken, und weiterhin wird gewährleistet, daß
das gemeinsame Taktungssignal GMT, das durch eine Vorrichtung (beispielsweise einen
DRAM-Chip an der Signalleitung erzeugt wird, die gleiche Taktung wie der Referenztakt
CLK aufweist. Der Referenztakt CLK bezieht sich auf das Taktungssignal, das zu einem
speziellen Chip (beispielsweise dem DRAM-Controller 10-0) gegeben wird.
Fig. 61 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels der Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung zur
Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung. In Fig. 61 ist das Bezugszeichen
1231 eine variable Verzögerungsschaltung, 1232 ist ein Operationsverstärker, 1233 und
1234 sind ein Widerstand bzw. ein Kondensator, 1235 ist ein Invertierungstreiber zur
Invertierung eines Eingangssignals zur Ausgabe, 1236 ist ein Phasenkomparator und 1237
ist eine Steuerschaltung.
Wie in Fig. 61 gezeigt ist in dem fünften Ausführungsbeispiel die Rückwärtstakt-Er
zeugungsschaltung 1200 nicht aus einer einzigen Verzögerungsschaltung 1201
aufgebaut, wie in Fig. 54 gezeigt, sondern so aufgebaut, daß der Rückwärtstakt Φ2 als ein
Ausgangssignal der variablen Verzögerungsschaltung 1203 ermittelt wird, die den
Referenztakt CLK aufnimmt und eine vorbestimmte Verzögerung schafft, und die Phase
des Ausgangssignals (Φ2) der variablen Verzögerungsschaltung 1231, das durch den
Operationsverstärker 1232 und den Invertierungstreiber 1235 geht, wird in dem Phasen
komparator 1236 mit der Phase des Vorwärtstakts Φ1 verglichen. Dann wird auf
Grundlage des Ergebnisses des Phasenvergleichs der Verzögerungswert (die Anzahl der
Verzögerungsstufen) in der variablen Verzögerungsschaltung 1231 mittels der
Steuerschaltung 1237 gesteuert. In dieser Weise wird der Rückwärtstakt Φ2 als ein Signal
ausgegeben, dessen Phase um 90° bezüglich der Phase des Vorwärtstakts Φ1 verschoben
(voreilend) ist.
Somit wird gemäß der Rückwärtstakt-Erzeugungsschaltung 1200 des fünften Ausführungs
beispiels eine Rückführsteuerung so ausgeführt, daß die Phasendifferenz zwischen dem
empfangenen Vorwärtstakt Φ1 und dem Rückwärtstakt Φ2 auf einem konstanten Wert
gehalten wird (d. h., der Rückwärtstakt Φ2 eilt 90° hinsichtlich seiner Phase bezüglich des
Vorwärtstakts Φ1 vor), woraus sich ergibt, daß ein Rückwärtstakt Φ2 mit stabiler Phase
erhalten werden kann, selbst wenn die Eigenschaften des Takttreibers (des Invertierungs
treibers 1235) der variablen Verzögerungsschaltung 1231 usw. aufgrund von Herstellungs
schwankungen, Umgebungstemperaturänderungen usw. sich ändern. Die Rückwärtstakt-Er
zeugungsschaltung 1200, die aus Analogschaltungen, wie beispielsweise in Fig. 16
aufgebaut ist, wird bevorzugt, wenn der Variabilitätsbereich des Takts (Φ2) klein ist, da
die Schaltungsgröße verringert werden kann.
Fig. 62 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels der Rückwärtstakt-Erzeugungs
schaltung, die zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung verwendbar
ist. In Fig. 62 sind die Bezugszeichen 1241 bis 1244 variable Verzögerungsschaltungen,
1245 ist ein Phasenkomparator und 1246 ist eine Steuerschaltung. In Fig. 62 sind die
Bezugszeichen 1241 bis 1244 variable Verzögerungsschaltungen, 1245 ist ein Phasen
komparator, und 1246 ist eine Steuerschaltung. Dabei werden die vier variablen
Verzögerungsschaltungen 1241 bis 1244 durch die Steuerschaltung 1246 gesteuert, um den
gleichen Verzögerungswert zu schaffen.
Wie in Fig. 62 gezeigt führt in dem sechsten Ausführungsbeispiel der Phasenkomparator
45 einen Phasenvergleich zwischen dem Vorwärtstakt Φ1 und dem Signal aus, das durch
Verzögerung des Vorwärtstakts Φ1 durch die vier variablen Verzögerungsschaltungen 1241
bis 1244 erhalten wird, da die vier variablen Verzögerungsschaltungen 1241 bis 1244
durch die Steuerschaltung 1246 zur Schaffung des gleichen Verzögerungswerts gesteuert
werden, wird ein Rückwärtstakt Φ2 mit einer 270°(-90°)-Phasenverschiebung bezüglich
des Vorwärtstakts Φ1, d. h. der mit seiner Phase um 90° bezüglich des Vorwärtstakts Φ1
voreilt, dadurch erzeugt, daß das Ausgangssignal der dritten Stufe der variablen
Verzögerungsschaltung 1243 als Rückwärtstakt Φ2 erzeugt wird. In dieser Weise wird der
Rückwärtstakt Φ2 erhalten, dessen Phase von Herstellungsschwankungen, Temperatur
änderungen usw. unbeeinträchtigt ist. Die Erzeugungsschaltung 1200 für den
Rückwärtstakt, die aus der DLL-Schaltung wie in Fig. 62 gezeigt aufgebaut ist, kann auch
verwendet werden, wenn die Schwankungsbreite des Takts (Φ2) groß ist.
Fig. 63 zeigt ein Diagramm zur Erklärung der Betriebsweise (der Funktion) der
Erzeugungsschaltung 1200 für das sich vorwärts bewegende Taktsignal, die als siebtes
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung zur
Verwendung in dem Signalübertragungssystem geeignet ist. Hier stellt die vertikale Achse
θ die Phasendifferenz und die horizontale Achse x die Position der Taktsignalleitung
(1001, 1002) dar. Das Bezugszeichen L kennzeichnet die Gesamtlänge der
Taktsignalleitung.
Wie in Fig. 63 gezeigt ist, wird in dem siebten Ausführungsbeispiel die Phasendifferenz
zwischen dem sich vorwärts bewegenden Taktsignal θ1 und dem sich rückwärts
bewegenden Taktsignal/θ2 (invertiertes Signal des Taktsignales θ2) in jeder der
Vorrichtungen (DRAM-Chips 10-1 bis 10-n), die die Taktsignale empfangen, innerhalb
von ± 90 Grad gehalten. Genauer gesagt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
das sich rückwärts bewegende Taktsignal θ2 durch Invertierung des empfangenen sich
vorwärts bewegenden Taktsignales θ1 erzeugt, nachdem diesem ein Phasenvorschub
gegeben wurde, der gerade ausreichend ist, die Phasenverzögerung entlang der Taktleitung
1002 zu kompensieren. Diese Funktion kann beispielsweise durch Invertieren des
Rückführungsschleifen-Ausgangs in der Erzeugungsschaltung für das sich rückwärts
bewegende Taktsignal, die in Fig. 61 gezeigt ist, eingebaut werden.
Auf diese Weise kann gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, da garantiert ist, daß die
Phasendifferenz zwischen dem sich vorwärts und dem sich rückwärts bewegenden
Taktsignal θ1 und θ2 in vorbestimmte Grenzen fällt, das gemeinsame Timingsignal GMT
mit einer hohen Genauigkeit erzeugt werden; weiterhin kann durch Empfangen des sich
vorwärts und des sich rückwärts bewegenden Taktsignales θ1 und θ2 durch eine
differenzielle Empfangsschaltung der Einfluß von Phasenrauschen verhindert werden.
Fig. 64 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Erzeugungsschaltung für das
sich rückwärts bewegende Taktsignal zeigt, das als achtes Ausführungsbeispiel gemäß dem
vierten Modus der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in dem
Signalübertragungssystem geeignet ist.
Wie in Fig. 64 gezeigt ist, ist in dem achten Ausführungsbeispiel die Erzeugungsschaltung
1200 für das sich rückwärts bewegende Taktsignal aus einem invertierenden Treiber 1205
zum Invertieren eines Eingangssignales (des sich vorwärts bewegenden Taktsignales 01)
aufgebaut, um es auszugeben.
Das heißt, in dem Fall einer kurzen Signalleitung, in dem die Phasenverzögerung des
Taktsignales (θ1, θ2) durch die Taktsignal-Empfangsschaltung, den Treiber, die
Taktsignalleitung, etc. kein Problem darstellt, kann die Erzeugungsschaltung 1200 für das
sich rückwärts bewegende Taktsignal aus dem invertierenden Treiber 1205 aufgebaut sein.
Das vereinfacht den Schaltungsaufbau der Erzeugungsschaltung für das sich rückwärts
bewegende Taktsignal.
Fig. 65 ist ein Blockschaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer
Sinuswellen-Erzeugungsschaltung zeigt, die als ein neuntes Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten
Modus der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in dem Signalübertragungssystem
geeignet ist. Das neunte Ausführungsbeispiel verwendet eine Sinuswelle (Pseudo-Sinuswelle)
als das Taktsignal; d. h. die Sinuswellen-Erzeugungsschaltung 1400 erzeugt
ein sinusförmiges Taktsignal aus einem pulsartigen, (Rechteckwellen-) Taktsignal
(Referenztaktsignal) clk.
Wie in Fig. 65 gezeigt ist, wird in der Sinuswellen-Erzeugungsschaltung 1400 ein
Dreieckwellen-Taktsignal aus dem Rechteckwellen-Taktsignal clk durch eine
Vollamplituden-CMOS-Schaltung erzeugt, die aus P-Kanal-MOS-Transistoren 1401 und
1402 und N-Kanal-MOS-Transistoren 1403, 1404 besteht und dann wird das sinusförmige
Taktsignal (pseudo-sinusförmige Taktsignal) durch einen nichtlinearen Verstärker 1405
erzeugt.
Anstelle einer Sinuswelle kann ein Taktsignal mit einer anderen Wellenform, wie z. B.
einer Dreieckwelle oder einer trapezförmigen Welle verwendet werden, dessen Anstiegs-
und Abfallsseiten einen signifikanten Teil des Taktsignalzyklus darstellen. Eine derartige
Taktsignal-Wellenform (sinusförmige Taktsignal-Wellenform) hat den Vorteil, daß es
möglich ist, gegenseitige Interferenzen mit anderen Signalleitungen zu verringern, da sie
weniger harmonische Komponenten als die Wellenform eines Rechteckwellen-Taktsignals
enthält. Ein weiterer Vorteil ist, daß die gemeinsame Timingsignal-Erzeugungsschaltung
1300 in jeder Vorrichtung (DRAM-Chip oder dergleichen) aus einem differenziellen
Komperator aufgebaut sein kann, wie in Fig. 67 gezeigt ist.
Fig. 66 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des nichtlinearen Verstärkers 1405 in
der Sinuswellen-Erzeugungsschaltung von Fig. 65 zeigt.
Wie in Fig. 66 gezeigt ist, kann der nichtlineare Verstärker 1405 aus P-Kanal-MOS-Transis
toren 1451 bis 1453 und N-Kanal-MOS-Transistoren 1454 bis 1456 aufgebaut sein.
Hier ist jeder Transistor in einer geeigneten Größe ausgebildet; z. B. ist es vorteilhaft, daß
die Gate-Länge der Transistoren 1451 und 1452 auf ungefähr das Doppelte der Gate-Länge
der Transistoren 1454 bzw. 1455 eingestellt wird, und die Gate-Länge der Transistoren
1452 und 1455 größer als die Gate-Länge der Transistoren 1451 bzw. 1454 gemacht wird.
Weiterhin werden die Transistoren 1453 und 1456 gemäß der anzutreibenden Last
ausgewählt und sind normalerweise aus großen Transistoren aufgebaut.
Fig. 67 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Erzeugungsschaltung 1300 für das
gemeinsame Timingsignal zeigt, die als ein zehntes Ausführungsbeispiel gemäß dem
vierten Modus der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in dem
Signalübertragungssystem geeignet ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann, wenn ein sinusförmiges oder dergleichen Wellenform-Taktsignal
verwendet wird, beispielsweise die Erzeugungsschaltung 1300 für das
gemeinsame Taktsignal, die in jeder Vorrichtung (DRAM-Chip oder dergleichen) 10
vorgesehen ist, aus einem differenziellen Komperator 1308 aufgebaut sein, dem das sich
vorwärts bewegende und das sich rückwärts bewegende Taktsignal θ1 und θ2 (/θ2) als
Eingangssignale zugeführt werden.
Der Grund, warum das gemeinsame Timingsignal (Zwischentimingsignal) GMT von dem
differenziellen Komperator 1308 erzeugt werden kann, ist der folgende Punkt. Wenn das
sich vorwärts bewegende Taktsignal θ1 und das sich rückwärts bewegende Taktsignal /θ2
als θ1 = A.sinθ1 und /θ2 = A.sinθ2 ausgedrückt werden, dann ist θ1-/θ2 = 2A.
cos((θ1-θ2)/2).sin ((θ1 + θ2)/2). Daraus kann ersehen werden, daß wenn der Wert
von (θ1-θ2)/2 innerhalb von ± 90 Grad liegt, das gemeinsame Timingsignal GMT (das
der Zwischenphase (θ1 + θ2)/2 entsprechende Signal) durch Verarbeitung der obigen
Signale durch den Komperator abgeleitet werden kann.
Fig. 68 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des differenziellen Komperators 1308
in der Erzeugungsschaltung für das gemeinsame Timingsignal von Fig. 67 zeigt.
Wie in Fig. 68 gezeigt ist, umfaßt der differenzielle Komperator 1308: eine erste
differenzielle Verstärkerstufe, die aus P-Kanal-MOS-Transistoren 1380 und 1381 und
N-Kanal-MOS-Transistoren 1385 bis 1387 besteht, wobei die N-Kanal-Transistoren 1385 und
1386 als ihre Eingänge arbeiten; eine zweite differenzielle Verstärkerstufe, die aus
P-Kanal-MOS-Tansistoren 1382 bis 1384 und N-Kanal-MOS-Transistoren 1388 und 1389
besteht, wobei die P-Kanal-Transistoren 1383 und 1384 als ihre Eingänge arbeiten; und
eine Speicherstufe 1390. Hier besteht die Speicherstufe aus Invertern 1391 bis 1393, die in
Kaskade miteinander verbunden sind.
Auf diese Weise kann die Erzeugungsschaltung 1300 für das gemeinsame Timingsignal
unter Verwendung des differenziellen Komperators 1308 aus einer einfachen Schaltung
aufgebaut sein, ohne ein DLL-Schaltung oder dergleichen zu verwenden, die eine große
Menge an Schaltungselementen erfordert.
Fig. 69 ist ein Blockdiagramm, das als ein elftes Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten
Modus der vorliegenden Erfindung ein Beispiel eines Abschlußwiderstandes in dem
Signalübertragungssystem zeigt.
In dem elften Ausführungsbeispiel, in dem das sich vorwärts bewegende und das sich
rückwärts bewegende Taktsignal θ1 und θ2 mit sinusförmiger Wellenform verwendet ist,
wird das Abschlußende der Taktsignalleitung 1001, die das sich vorwärts bewegende
Taktsignal θ1 überträgt, von einem Abschlußwiderstand 1501 abgeschlossen, der einen
Widerstandswert (z. B. 200 Ohm) aufweist, der größer ist als die charakteristische
Impedanz (z. B. 50 oder 70 Ohm) dieser Taktsignalleitung, und in ähnlicher Weise wird
das Abschlußende der Taktsignalleitung 1002, die das sich rückwärts bewegende
Taktsignal θ2 überträgt, von einem Abschlußwiderstand 1502 abgeschlossen, der einen
Widerstandswert (z. B. 200 Ohm) aufweist, der größer als die charakteristische Impedanz
(z. B. 50 oder 70 Ohm) dieser Taktsignalleitung ist.
In dem elften Ausführungsbeispiel wird der Widerstandswert der Abschlußwiderstände
1501 und 1502 größer gemacht als die charakteristische Impedanz der jeweiligen
Taktsignalleitungen 1001 und 1002, aber da das sich vorwärts und das sich rückwärts
bewegende Taktsignal θ1 und θ2 sinusförmige Taktsignale sind, bleibt die Taktsignal-Wellen
form sinusförmig, wenn die Abschlußwiderstände 1501 und 1502 wesentlich von
der charakteristischen Impedanz verschoben sind. Weiterhin wird die
Ausbreitungscharakteristik der Welle (des sich vorwärts und des sich rückwärts
bewegenden Taktsignales θ1 und θ2) als Ergebnis von Reflexionen in der Leitung,
verschieden von der der Signalleitung (Taktsignalleitungen 1001 und 1002) aber das stellt
kein Problem dar, wenn das Zwischentimingsignal (für das gemeinsame Timingsignal
GMT) zwischen dem sich vorwärts bewegenden und dem sich rückwärts bewegenden
Teilsignal entnommen wird. Weiterhin kann durch Einstellen des Widerstandswertes der
Abschlußwiderstände 1501 und 1502 größer als die charakteristische Impedanz der
Taktsignalleitungen 1001 und 1002 die von den Abschlußwiderständen 1501 und 1502
verbrauchte Energie (Energieverbrauch in dem Taktsignalsystem) verringert werden.
Fig. 70 ist eine Blockdiagramm zum Erklären eines Verfahrens zum Zuführen des
vorderen Taktsignales in dem -Signalübertragungssystem als ein zwölftes
Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten Modus der vorliegenden Erfindung.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel werden Leitungen für das vordere Taktsignal, die als
differenzielle Übertragungsleitungen (1001a und 1001b) aufgebaut sind, zur Übertragung
von komplementären sich vorwärts bewegenden Taktsignalen θ1 und /θ1 verwendet, so
daß die Erzeugungsschaltung 1200 für das sich rückwärts bewegende Signal das sich
rückwärts bewegende Taktsignal θ2 durch Verringerung des Einflusses des
Phasenrauschens erzeugen kann, das in das sich vorwärts bewegende Taktsignal eingeführt
wird. Genauer gesagt besteht die Erzeugungsschaltung 1200 für das sich rückwärts
bewegende Signal aus einem differenziellen Komperator 1261, dem die komplementären
sich vorwärts bewegenden Taktsignale θ1 und /θ1 eingegeben werden, und einer
Erzeugungsvorrichtung 1262 für das sich rückwärts bewegende Taktsignal (plus einem
Speicher 1263).
Hier kann die in jeder Vorrichtung (DRAM-Chip oder dergleichen) vorgesehene
Erzeugungsschaltung 1300 für das gemeinsame Timingsignal aus dem differenziellen
Komperator 1308 zum Erzeugen des gemeinsamen Timingsignals GMT aufgebaut sein, der
vorher in Fig. 67 gezeigt wurde. In diesem Fall wird dem differenziellen Komperator
1308 an seinen Eingängen eines der komplementären sich vorwärts bewegenden
Taktsignale θ1 und /θ1 (das wahre Signal θ1) und das hintere Taktsignal θ2 zugeführt;
wobei auch in diesem Fall der Einfluß des Phasenrauschens verringert werden kann.
Fig. 71 ist ein Blockdiagramm, das als ein 13. Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten
Modus der vorliegenden Erfindung einen wesentlichen Teil des
Signalübertragungssystemes auf eine gedruckte Schaltungsplatte implementiert, zeigt.
Wie in Fig. 71 gezeigt ist, sind in dem 13. Ausführungsbeispiel mehrere
Signalerzeugungsschaltungen (Erzeugungsschaltung 1100 für das sich vorwärts bewegende
Taktsignal und Erzeugungsschaltung 1200 für das sich rückwärts bewegende Taktsignal)
1270 an der gedruckten Schaltungsplatte befestigt und diese Signalerzeugungsschaltungen
1270 erzeugen das sich vorwärts bewegende Taktsignal θ1 und das sich rückwärts
bewegende Taktsignal θ2 durch Verwendung des Referenztaktsignales (freilaufenden
Taktsignales) clk, das sich auf der gedruckten Schaltungsplatte ausbreitet. Genauer gesagt
umfaßt jede Signalerzeugungsschaltung 1270 eine Schaltung 1273 für eine variable
Verzögerung des sich vorwärts bewegenden Taktsignales, eine Schaltung 1272 für eine
variable Verzögerung des sich rückwärts bewegenden Taktsignales und eine
Steuerschaltung 1270, wobei das sich vorwärts bewegende Taktsignal θ1 und das sich
rückwärts bewegende Taktsignal θ2 durch Verzögerung des Referenztaktsignales clk durch
die jeweiligen Schaltungen 1273 und 1272 für die variable Verzögerung unter Steuerung
der Steuerschaltung 1270 erzeugt werden.
Wenn das Taktsignal (θ1, θ2) in der vorhergehenden Stufe verwendet wird, um sequentiell
das Taktsignal für die nächste Stufe zu erzeugen, wie in dem vorher in Fig. 58 gezeigten
zweiten Ausführungsbeispiel, erhöht sich der Jitter durch die Verzögerungsstufen, wenn
sich die Anzahl der Stufen erhöht; andererseits kann für die vielen auf der gedruckten
Schaltungsplatte angebrachten Signalerzeugungsschaltungen 1270 eine Jitterakkumulation
durch die Verwendung des Auf 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019744620 00004 99880baus des in Fig. 71 gezeigten 13. Ausführungsbeispieles
verhindert werden.
Fig. 72 ist ein Blockdiagramm, das als ein 14. Ausführungsbeispiel gemäß dem vierten
Modus der vorliegenden Erfindung einen wesentlichen Teil des in eine integrierte
Halbleiterschaltung implementierten Signalübertragungssystemes zeigt.
Wie in Fig. 72 gezeigt ist, werden in der integrierten Halbleiterschaltung (Halbleiterchip)-Im
plementierung des 14. Ausführungsbeispiels, die Signale (sich vorwärts bewegendes
Taktsignal θ1 und sich rückwärts bewegendes Taktsignal θ2), die der
Signalerzeugungsschaltung 1300 für das gemeinsame Timingsignal zugeführt werden, um
das gemeinsame Timingsignal GMT zu erzeugen, nicht direkt von dem Ausgang der
Erzeugungsschaltung (Taktsignal-Treiber) 1100 für das sich vorwärts bewegende
Taktsignal abgegriffen, sondern das über den Pad 1281 ausgegebene sich vorwärts
bewegende Taktsignal θ1 wird über einen Pad 1282 in die Erzeugungsschaltung 1300 für
das gemeinsame Timingsignal abgegriffen, die es dann mit dem über ein PAD 1283
zugeführten sich rückwärts bewegenden Taktsignal θ2 vergleicht, hinsichtlich der
Phasenverschiebung kompensiert, die dem Taktsignal θ1 durch den Taktsignal-Treiber,
PAD, etc. zugefügt wurde, und das gemeinsame Timingsignal GMT erzeugt. Hier können,
wie für den Knoten IPO, an dem das über das Pad 1281 ausgegebene sich vorwärts
bewegende Taktsignal θ1 über das Pad 1282 abgenommen wird, das Taktsignal θ1, das an
der Taktsignalleitung 1001 über das Pad 1281 und über einen externen Stift (Gehäusestift)
ausgegeben wird, in den Chip (die Schaltung) über einen anderen externen Stift und über
das Pad 1282 übergenommen werden, aber das erfordert einen gesonderten externen Stift
speziell für diesen Zweck; um das zu vermeiden, kann der Knoten durch Anwenden
lediglich einer Drahtlötung oder dergleichen ausgebildet werden, so daß das Taktsignal
ohne Erhöhung der Anzahl externer Stifte übergenommen werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß dem Signalübertragungssystem des vierten
Modus der vorliegenden Erfindung ein Signalübertragungssystem gebaut werden, daß eine
größere Freiheit im Aufbau des Taktsignalsystems und Signalsystems liefert, das auf
einfache Weise die Lücke minimieren kann, wenn ein Umschalten der Vorrichtung
durchgeführt wird, und das einen geringen Energieverbrauch aufweist.
Als nächstes wird ein fünfter Modus der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben,
aber davor werden der sich auf den fünften Modus der vorliegenden Erfindung beziehende
Stand der Technik und die Probleme, die mit dem Stand der Technik verknüpft sind, unter
Bezug auf Zeichnungen erläutert.
Fig. 73 ist ein Blockdiagramm, das auf schematische Weise ein Beispiel einer Halbleiter-Speicher
vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, das sich auf den fünften Modus
der vorliegenden Erfindung bezieht. In Fig. 73 ist das Bezugszeichen 2001 eine
Speicherzellenanordnung, 2002 ist ein Wortdekodierer (Wortdekodiereranordnung), 2003
ist ein Leseverstärker (Leseverstärkeranordnung), 2004 ist ein lokaler Datenbus, 2005 ist
ein globaler Datenbus, 2006 ist ein Datenbusverstärker, 2007 ist eine Vorladeschaltung für
den lokalen Datenbus, 2008 ist ein Vorladeschaltung für den globalen Datenbus, 2009 ist
ein Schalter für den lokalen Bus, und 2010 ist ein Schreibverstärker.
Wie in Fig. 73 gezeigt ist, umfaßt die Halbleiter-Speichervorrichtung gemäß dem Stand
der Technik (Speicherzellenanordnungsabschnitt eines DRAM) mehrere
Speicheranordnungen 2001, Wortdekodierer (Wortdekodiereranordnungen) 2002,
Leseverstärker (Leseverstärkeranordnungen) 2003, lokale Datenbusse 2004 und globale
Datenbusse 2005. Der Halbleiterspeicher gemäß dem Stand der Technik umfaßt weiterhin
Datenbusverstärker 2006 zum Verstärken von Data in den globalen Datenbussen 2005
beim Auslesen von Daten, Vorladeschaltungen 2007 für den lokalen Datenbus zum
Vorladen der lokalen Datenbusse 2004, Vorladeschaltungen 2008 für den globalen
Datenbus zum Vorladen der globalen Datenbusse 2005, Schalter für die lokalen Busse
2009 zum Steuern der Verbindungen zwischen den globalen Datenbussen 2005 und den
lokalen Datenbussen 2004 und Schreibverstärker 2010 zum Einschreiben von Daten in die
Speicherzellen.
Fig. 74 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Abtastverstärkers 2003 in der
Halbleiterspeicherschaltung von Fig. 73 zeigt.
Wie in Fig. 74 gezeigt ist, umfaßt der Leseverstärker 2003 einen Leseverstärker des
Verriegelungstyps (Leseverstärkerstufe des Klink- bzw. Verriegelungstyps) 2031, ein
Spaltenübertragungsgate 2032, eine Bitleitungs-Kurz/Vorlade-Schaltung 2033 und ein
Bitleitungs-Übertragungsgate 2034. Hier kennzeichnen die Bezugszeichen BL und /BL die
Bitleitungen und CL kennzeichnet die Spaltenauswahlleitung.
Fig. 75 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Datenbusverstärkers 2006 in der
Halbleiterspeicherschaltung von Fig. 73 zeigt, und Fig. 76 ist ein Schaltungsdiagramm,
das ein Beispiel der Datenbus-Kurz/Vorlade-Schaltung (Vorladeschaltung 2008 für die
globalen Datenbusse und Vorladeschaltung 2007 für die lokalen Datenbusse) in der
Halbleiterspeicherschaltung von Fig. 73 zeigt.
Wie in den Fig. 75 und 76 gezeigt ist, sind die Datenbusverstärker 2006 und die
Vorladeschaltung 2008 für die globalen Datenbusse (Vorladeschaltung 2007 für die lokalen
Datenbusse) jeweils aus mehreren P-Kanal-MOS-Transistoren und M-Kanal-MOS-Transis
toren aufgebaut. Hier kennzeichnen die Bezugszeichen DB und /DB die
Datenbusse, PRE und /PRE die Vorlade-Steuersignale, Vbr die Vorlade-Bezugsspannung
und ES das Aktivierungssignal.
Fig. 77 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung eines Beispieles einer Datenlese
(Burstlese)-Reihe in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 73. Fig. 77 zeigt den
Fall, in dem der Ausgang auf einen hohen Pegel "H" gesetzt wird, wenn der
Datenbusverstärker 2006 deaktiviert wird. Die Burstlesereihe hier ist ein Schema, das
z. B. für synchrone DRAM (SDRAM) verwendet wird, bei denen Daten in den
Speicherzellen, die mit der gleichen Wortleitung verbunden sind, gleichzeitig ohne Pause
ausgelesen werden.
Wie in Fig. 77 gezeigt ist, werden, wenn ein Burstlese-Betriebsschritt in der
Halbleiterspeichervorrichtung gemäß dem Stand der Technik durchgeführt wird, in dem
Fall der komplementären Datenbusse DB, /DB und der komplementären Bitleitungen
BL, /BL (BL0, /BL0 bis BL3, /BL3), beispielsweise die Bitleitungen BL, /BL und die
Datenbusse DB, /DB zuerst bis auf einen vorbestimmten Pegel (Vorlade-Bezugsspannung
Vpr) vorgeladen; genauer gesagt wird jede komplementäre Bitleitung oder jeder
komplimentäre Datenbus auf das gleiche Potential vorgeladen wie das andere
komplementäre Paar.
Weiterhin, tritt, wie in den Fig. 74 und 77 gezeigt ist, bei einem Datenlese-Betriebs
schritt, wenn Daten auf dem Bitleitungspaar BL, /BL (BL0, /BL0 bis BL3, /BL3)
erscheinen, ein differentielles Potential auf dem Bitleitungspaar BL, /BL auf, das anfangs
auf das gleiche Potential vorgeladen wurde, und nach dem Verstärken dieses differentiellen
Potentials auf einen bestimmten Pegel durch den Leseverstärker (Leseverstärkerstufe 2031
des Verriegelungstyps) wird das Spaltenübertragungsgate 2032, das der ausgewählten
Spaltenadresse entspricht, geöffnet. Das heißt, durch sequentielles Zuführen von
Spaltenauswahlsignalen CL0 bis CL3 wird das Potential jeder der Bitleitungspaare BL0,
/BL0 bis BL3, /BL3 auf das lokale Datenbuspaar DB, /DB übertragen, das anfangs auf das
gleiche Potential vorgeladen worden war. Dieses differentielle Potential wird dann über
den Schalter 2009 für die lokalen Datenbusse auf das globale Datenbuspaar DB, /DB
2005 übertragen, das anfangs auf das gleiche Potential aufgeladen worden war, wird durch
den globalen Datenbusverstärker (Datenbusverstärker 2006) verstärkt und als Auslesedaten
(Lesedaten) über einen Speicher, einen weiteren Verstärker, etc. ausgegeben.
Beim Lesen der nächsten Daten werden, wobei der Leseverstärker 2003 aktiv bleibt, der
lokale Datenbus (Paar) 2004 und der globale Datenbus (Paar) 2005 vorgeladen, um das
System zu initialisieren; dann wird das Spaltenübertragungsgate 2032 geöffnet und das
resultierende differentielle Potential wird dem lokalen Datenbus 2004 und dem globalen
Datenbus 2005 übertragen, wird durch den globalen Datenbusverstärker 2006 verstärkt
und als Auslesedaten auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ausgegeben.
Hier muß, in dem Speicher (Halbleiterspeichervorrichtungs)-Betriebsschritt, der Bus-
Vorlade-Betriebsschritt, das heißt der Initialisierungsbetriebsschritt, für jeden Datenlese-Be
triebsschritt durchgeführt werden, wie in Fig. 77 gezeigt ist. Jedoch haben, wenn
Daten synchron mit dem Taktsignal ausgegeben werden, die Busse üblicherweise eine
große Kapazität und es ist Zeit notwendig, sie vorzuladen; z. B. beträgt die Vorladeperiode
ungefähr die Hälfte des Taktsignalzyklus.
Der fünfte Modus der vorliegenden Erfindung eliminiert die Vorladezeit und erhöht die
Datenübertragungsrate um mehr als das Doppelte. Wenn die
Datenübertragungsgeschwindigkeit dadurch erhöht werden soll, daß man sich nur auf die
Entwicklung der Vorrichtungsverarbeitungstechnologie verläßt dauert es mehrere Jahre,
nur um die Taktsignalgeschwindigkeit zu erhöhen; der fünfte Modus der vorliegenden
Erfindung zielt im Gegensatz dazu auf ein Erhöhen der Datenübertragungsrate durch
Eliminieren der Vorladezeit, die in dem herkömmlichen System unabkömmlich war.
Somit verbessert der fünfte Modus der vorliegenden Erfindung das
Signalübertragungssystem (einschließlich der Datenbus-Antriebsverfahren,
Verstärkersystem für den globalen Datenbus, etc.) in einer Halbleiterspeichervorrichtung,
und verändert hierdurch fundamental die Auslesereihenfolge der
Halbleiterspeichervorrichtung und erhöht die Datenübertragungsrate durch Eliminieren der
Busvorladezeit aus dem Auslesezyklus. Weiterhin erlaubt, während der Stand der Technik
streng erforderte, daß Auswahlzeiten der Spaltenübertragungsgates vollständig voneinander
getrennt waren, der fünfte Modus der vorliegenden Erfindung das Überlappen der
Auswahlzeiten der Spaltenübertragungsgates. Mit diesen Verbesserungen wird die
Vorladezeit auf Null reduziert, was, verknüpft mit dem überlappenden Teil der
Spaltenübertragungsgates eine drastische Erhöhung der Speicherdaten-Lesegeschwindigkeit
ermöglicht.
Für diesen Zweck wird das vorherbeschriebene PRD (Teilantwortdetektions bzw. Partial
response detection)-Verfahren für die Datenübertragung in dem Datenbus verwendet. Für
das PRD wird bezuggenommen auf H. Tamura, M. Saito, K. Gotoh, S. Wakayama, J.
Ogawa, Y. Kato, M. Taguchi, "Partial Response Detection Technique for Driver Power
Reduction in High-Speed Memory-to-Processor Communications", ISSCC 97, Digest of
Technical Papers, Seiten 342-343, das ein Schnittstellensystem für eine
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zwischen chips beschreibt.
Hier wird, wenn versucht wird, ein Signal mit einer Bandbreite, das größer als die der
Übertragungsleitung ist, auf einer Bandbreitenbeschränkten Übertragungsleitung zu
übertragen, das Signal wegen der Zwischensymbol-Interferenzkomponente des Signales
unterbrochen werden. Das PRD-Verfahren ist eine Technik zum Wiederherstellen des
ursprünglichen Signales aus dem unterbrochenen Signal durch Eliminieren der
Zwischensymbol-Interferenzkomponente. Da das PRD-Verfahren nicht nur die
Zwischensymbol-Interferenzkomponente eliminiert, sondern auch selber einen
Referenzpegel während dem Prozeß der Zwischensymbol-Interferenzeliminierung erzeugt,
wird es möglich, Daten ohne Vorladen der Übertragungsleitung zu übertragen, was das
versteckte Merkmal des PRD-Verfahrens ist. Somit wird die Eigenschaft, die eine
Datenübertragung ohne Vorladen ermöglicht, verwendet, um die Datenbus-Vorladezeit aus
dem Datenlesezyklus zu eliminieren.
Weiterhin ist, falls das PRD-Verfahren verwendet wird, wenn Daten in dem vorherigen
Zyklus auf der Übertragungsleitung verbleiben, ein bestimmtes Ausmaß eines
Datenüberlapps zugelassen, solange die nächsten Daten an dem Empfangsende ankommen,
nachdem die vorherigen Daten ankommen. Das heißt, wenn diese Eigenschaft für einen
Speicherbus verwendet wird, ist ein bestimmtes Ausmaß eines Überlapps der
Spaltenübertragungs-Gateauswahl ebenso zugelassen. Darüberhinaus verringert das
PRD-Verfahren die Busamplitude und kann theoretisch das Bedürfnis zum Vorladen eliminieren
(obwohl das Vorladebedürfnis nicht notwendigerweise eliminiert werden muß), als dessen
Ergebnis der Energieverbrauch in Folge des Ladens und Entladens des Busses ebenso
verringert werden kann. Zusätzlich wird es mit dem PRD-Verfahren möglich, die
Datenrate durch geeignetes Aufbauen der Schaltung zu erhöhen, und keine großen
Modifikationen müssen an den Kernelementen (Abtastverstärker,
Speicherzellenanordnungen, Wortdekodierern, etc.) des herkömmlichen Speichers
vorgenommen werden.
Fig. 78 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines ersten Prinzips des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
und Fig. 79 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung der Betriebsweise des
Signalübertragungssystems von Fig. 78. Fig. 78 zeigt hier ein Signalübertragungssystem,
das PRD verwendet und ein Vorladen erfordert.
In Fig. 78 kennzeichnet das Bezugszeichen 2100 einen Treiber, 2200 ist ein schwebender
Bus (Signalübertragungsleitung) und 2300 ist ein Busverstärker des PRD-Typs
(Datenbusverstärker des PRD-Typs). Bei dem PRD-Verfahren kann, da der Bus 2200 nicht
mit seiner vollen Amplitude betrieben werden muß, die Antriebskapazität der
Antriebsvorrichtung 2100 ausreichend klein gemacht werden, und in dem Fall des ersten
Prinzips (des ersten Prinzips des fünften Modus) sind die Signalwellenformen wie in Fig.
79 gezeigt. In Fig. 79 kennzeichnet das Bezugszeichen A die Wellenform eines
Ausgangssignales von dem Treiber 2100, B ist die Wellenform eines Eingangssignales des
Busverstärkers 2300 des PRD-Typs und C ist die Wellenform eines Ausgangssignales von
dem Busverstärker 2300 des PRD-Typs.
Wie in Fig. 79 gezeigt, ist die Eingangswellenform (B) des PRD-Typs unterbrochen, da
die Antriebskapazität des Treibers 2100 gering gemacht wurde, aber da in dem
Busverstärker 2300 des PRD-Typs das PRD-Verfahren verwendet ist, repräsentiert die
wiederhergestellte Ausgangswellenform (C) die Ausgangswellenform (A) der
Antriebsvorrichtung 2100 in korrekter Weise.
Somit ist gemäß dem ersten Prinzip gezeigt, daß ohne daß der Datenausgang von dem
Treiber 2100 auf seine volle Amplitude ausgeschwungen werden muß, die Daten in
korrekter Weise von dem Busverstärker 2300 PRD-Typs wiedergegeben werden können,
sogar wenn das an dem Empfangsende (des Busverstärkers 2300 des PRD-Typs)
empfangene Signal keine Übergänge auf einen hohen oder einen geringen Pegel in Bezug
auf einen bestimmten Schwellenwert aufweist. In dem ersten Prinzip wird, da keine
Vorladeschaltung vorgesehen ist, der Zustand an dem Ende der letzten Datenübertragung
aufrecht erhalten, bis die nächste Datenübertragung (Signalübertragung) anfängt, und nach
der Datenübertragung wird der Pegel des Buses 2200 in dem Zustand am Ende der
Datenübertragung gehalten.
Fig. 80 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines zweiten Prinzips des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
und Fig. 81 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung der Betriebsweise des
Signalübertragungssystems von Fig. 80. Das in Fig. 80 gezeigte zweite Prinzip
unterscheidet sich von dem Signalübertragungssystem des in Fig. 78 gezeigten ersten
Prinzips durch eine zusätzliche Vorladeschaltung 2400.
Wie vorher erwähnt wurde, muß in dem PRD-Verfahren kein Vorladen durchgeführt
werden, aber es gibt Fälle, in denen es vorteilhaft ist, den Bus 2200 an einem bestimmten
Pegel festzuhalten, anstelle ihn an einem unbestimmten Pegel zu lassen, z. B. wenn sich
der Bus 2200 nicht in Betrieb befindet. Demgemäß wird in dem zweiten Prinzip die
Vorladeschaltung 2400 vorgesehen, um den Bus 2200 auf einen bestimmten Pegel
(Vorladepegel) zu setzen, wenn der Bus 2200 nicht in Betrieb ist, bevor er seinen Betrieb
beginnt, oder nachdem sein Betrieb beendet ist, wie in Fig. 81 dargestellt ist.
Fig. 82 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines dritten Prinzips des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt,
und die Fig. 83 und 84 sind Wellenformdiagramme zur Erklärung der Betriebsweise
des Signalübertragungssystems von Fig. 82. Das in Fig. 82 gezeigte dritte Prinzip
unterscheidet sich von dem Signalübertragungssystem des in Fig. 80 gezeigten zweiten
Prinzips durch eine zusätzliche Last 2500.
In dem dritten Prinzip ist die Last 2500 vorgesehen, um zu verhindern, daß sich der Pegel
des Busses 2200 während dem Betrieb stetig zur Seite des geringen Pegels "L" oder zur
Seite des hohen Pegels "H" verschiebt, z. B. wenn die Ausgangsantriebskapazität des
Treibers nicht symmetrisch zwischen dem hohen Pegel "H" und dem niedrigen Pegel "L"
liegt, oder aus irgendeinem anderen Grund.
Fig. 83 zeigt die Wellenform, wenn die Last 2500 nicht vorgesehen ist, und wenn der
Pegel des Busses 2200 (der Pegel des Eingangssignales B des Busverstärkers 2300 des
PRD-Typs) sich zur Seite des niedrigen Pegels "L" verschoben hat, und Fig. 84 zeigt die
Wellenform, wenn die Verschiebung durch das Vorsehen der Last 2500 gemäß dem dritten
Prinzip unterdrückt ist.
Wenn das PRD-Verfähren verwendet wird, tritt kein praktisches Problem beim Datenlesen
auf, sogar wenn das Signal sich in Richtung eines bestimmten Pegels verschoben hat und
fest auf diesem Pegel verbleibt, aber durch Hinzufügen der Last 2500, wie in dem dritten
Prinzip, wird ermöglicht, den Betriebsspielraum des Busverstärkers 2300 des PRD-Typs
zu erhöhen, wenn der Bus 2200 auf einen bestimmten Pegel festgelegt wurde.
Fig. 85 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form ein Beispiel einer
Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das Signalübertragungssystem gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung angewendet ist. In Fig. 85 bezeichnet das
Bezugszeichen 2001 eine Speicherzellenanordnung, 2002 ist ein Wortdekodierer
(Wortdekodiereranordnung), 2100 ist ein Leseverstärker (Leseverstärkeranordnung), 2201
ist ein lokaler Datenbus, 2202 ist ein globaler Datenbus, 2300 ist ein Datenbusverstärker
des PRD-Typs, 2401 ist eine Vorladeschaltung für den lokalen Datenbus, 2402 ist eine
Vorladeschaltung für den globalen Datenbus, 2009 ist ein Schalter für den lokalen Bus,
2010 ist ein Schreibverstärker und 2500 ist eine Last.
Wie in Fig. 85 gezeigt ist, umfaßt die Halbleiterspeichervorrichtung
(Speicherzellenanordnungsabschnitt eines DRAM), bei der der fünfte Modus der
vorliegenden Erfindung angewendet ist, mehrere Speicherzellenanordnungen 2001,
Wortdekodierer (Wortdekodiereranordnungen) 2002, Leseverstärker
(Leseverstärkeranordnungen) 2100, lokale Datenbusse 2201 und globale Datenbusse 2202.
Die Halbleiterspeichervorrichtung umfaßt weiterhin Datenbusverstärker 2300 des
PRD-Typs zur Verstärkung von Daten in den globalen Datenbussen 2202 beim Auslesen von
Daten, eine Vorladeschaltung 2401 für die lokalen Datenbusse zum Vorladen der lokalen
Datenbusse 2201, eine Vorladeschaltung 2402 für die globalen Datenbusse zum Vorladen
der globalen Datenbusse 2202, Schalter 2009 für die lokalen Datenbusse zum Steuern der
Verbindungen zwischen den globalen Datenbussen 2202 und den lokalen Datenbussen
2201, Schreibverstärker 2010 zum Schreiben von Daten in die Speicherzellen und Lasten
2500. Der lokale Datenbus 2201 und der globale Datenbus 2202, die in Fig. 85 gezeigt
sind, entsprechen dem lokalen Datenbus 2004 und dem globalen Datenbus 2005, die
vorher in Fig. 73 gezeigt wurden, und die Vorladeschaltung 2401 für die lokalen
Datenbusse und die Vorladeschaltung 2402 für die globalen Datenbusse, die in Fig. 85
gezeigt sind, entsprechen der Vorladeschaltung 2007 für die lokalen Datenbusse und der
Vorladeschaltung 2008 für die globalen Datenbusse, die vorher in Fig. 73 gezeigt
wurden. Weiterhin ist in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 85 der
Datenbusverstärker 2006 in Fig. 73 als Datenbusverstärker 2300 des PRD-Typs
aufgebaut, und die Last 2500 ist dem globalen Datenbus 2202 hinzugefügt.
In Fig. 85 arbeitet im Vergleich zu den vorherbeschriebenen Prinzipien des fünften
Modus (Fig. 78, 80 und 82) der Leseverstärker 2100 als der Treiber, der lokale
Datenbus 2201 und der globale Datenbus 2202 entsprechen jeweils dem Bus und der
globale Datenbusverstärker (Datenbusverstärker des PRD-Typs) 2300 entspricht dem
Busverstärker des PRD-Typs. In dieser Beschreibung (Fig. 85 etc.) ist der Bus in den
lokalen Datenbus und den globalen Datenbus eingeteilt, aber es ist anzumerken, daß das
Kennzeichnen des Busses mit unterschiedlichen Bezeichnungen kein wesentliches Merkmal
der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 85 sind die Vorladeschaltungen (die
Vorladeschaltung 2401 für den lokalen Datenbus und die Vorladeschaltung 2402 für den
globalen Datenbus) und die Last 2500 gemäß dem in Fig. 82 gezeigten dritten Prinzip
bereitgestellt.
Bei diesem Aufbau der Halbleiterspeichervorrichtung kann ein Datenauslesen ausgeführt
werden, bei dem während dem Auslesezyklus kein Vorladen erforderlich ist, wie vorher
beschrieben wurde.
Fig. 86 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form einen wesentlichen Teil eines
ersten Ausführungsbeispieles des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem Aufbau des
ersten Prinzipes, das vorher in Fig. 78 gezeigt wurde (bei dem weder die
Vorladeschaltung noch die Last vorgesehen ist).
In Fig. 86 kennzeichnet das Bezugszeichen 2100 einen Treiber (der dem Leseverstärker
in Fig. 85 entspricht), 2200 ist ein Einzelbus (Signalübertragungsleitung), und 2300 ist
ein Busverstärker des PRD-Typs (der dem Datenbusverstärker des PRD-Typs in Fig. 85
entspricht). Weiterhin kennzeichnet in Fig. 86 das Bezugszeichen A die Wellenform eines
Ausgangssignales von der Antriebsvorrichtung 2100, B die Wellenform eines
Eingangssignales des Busverstärkers 2300 des PRD-Typs und C die Wellenform eines
Ausgangssignales von dem Busverstärker 2300 des PRD-Typs.
Die Fig. 87A und 87B sind Schaltungsdiagramme, die Beispiele für den Aufbau des
Treibers 2100 in dem Signalübertragungssystem von Fig. 86 zeigen und Fig. 87C zeigt
ein Beispiel für die Schaltung des Busverstärkers (Busverstärker 2300 des PRD-Typs) in
dem Signalübertragungssystem von Fig. 86.
Der Treiber 2100 kann aus einem einfachen Invertierer zum Invertieren und Verstärken
von Eingangsdaten (Din) aufgebaut sein, wie in Fig. 87A gezeigt ist, aber es ist ebenfalls
möglich, ihn als eine Schaltung aufzubauen, die einen Zustand hoher Impedanz (Hoch-Z-Zustand)
unter Verwendung eines Aktivierungssignales (/EN) darstellt, wie in Fig. 87B
gezeigt ist.
Wie in Fig. 87C gezeigt ist, umfaßt der Busverstärker des PRD-Typs (Busverstärker des
Pseudo-PRD-Typs) 2300 mehrere Übertragungsgates, deren Schaltschritte durch
Steuersignale (Φ1, /Φ1; Φ2, /Φ2; Φ1', Φ1'; Φ1'', /Φ1''; Φ2', /Φ2'; Φ2'', /Φ2'') gesteuert
werden, mehrere Invertierer und mehrere Kapazitäten (C1a, C2a; C1b, C2b). Genauer
gesagt ist der Busverstärker 2300 des PRD-Typs von Fig. 87C von dem Typ, der unter
Verwendung eines Paars von Blöcken auf eine Verschachtelungsart arbeitet, und er umfaßt
zwei PRD-Blöcke 2300a und 2300b.
Fig. 88 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 87C zeigt, und Fig. 89 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses in dem Signalübertragungssystem von Fig. 86 zeigt.
Der Busverstärker 2300 des PRD-Typs von Fig. 87C wird durch Signale wie die in Fig.
88 gezeigten angetrieben. Hier haben die Steuersignale Φ1', Φ1'' und Φ2', Φ2'' im
wesentlichen die gleiche Wellenform wie die Steuersignale Φ1 bzw. Φ2, und werden
synchronisiert auf den Takt zu abwechselnden Zeitpunkten ausgegeben (den Anstiegs- und
Abfallzeitpunkten des Taktsignales CLK), um die PRD-Blöcke 2300a und 2300b auf eine
verschachtelte Art anzutreiben. Das heißt, der Aufbau ist dergestalt, daß während ein
PRD-Block (z. B. 2300a) Berechnungen ausführt, um eine Zwischensymbol-Inter
ferenzkomponente für die Daten in dem nächsten Taktzyklus zu eliminieren (zu
berechnen), der andere PRD-Block (z. B. 2300b) Daten empfängt und ein Ausgangssignal
liefert. Dieser Betriebsschritt wird abwechselnd durchgeführt, um Daten mit einer hohen
Geschwindigkeit wiederzugeben.
In dem Betriebswellenformdiagramm des ersten Ausführungsbeispieles (des ersten
Ausführungsbeispieles des fünften Modus), das in Fig. 89 gezeigt ist, sind das
Ausgangssignal (A) von der Antriebsvorrichtung 2100, das von dem Busverstärker 2300
des PRD-Typs empfangene Signal (B) und das von dem Busverstärker 2300 des PRD-Typs
ausgegebene Signal (C) gezeigt. Insbesondere zeigt das Diagramm ein Beispiel einer
Datenübertragung mit 500 Mbps. Wie ersichtlich ist, können gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel Daten unter Verwendung des Busverstärkers 2300 korrekt
wiedergegeben werden, ohne daß der Datenausgang von dem Treiber 2100 auf seine volle
Amplitude ausgeschwenkt werden muß. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist, da der
Datenbus (2200) nicht vorgeladen ist, der Datenbus auf einem Zufallspegel, wenn er keine
Daten überträgt; trotzdem ist eine Datenübertragung mit einer hohen Geschwindigkeit
möglich. Weiterhin verhält sich, da Daten durch Verringerung des Ausmaßes der
Buspegelvariationen pro Datenbit übertragen werden können, der Bus tatsächlich als ein
Bus mit einer geringen Amplitude, so daß der Energieverbrauch des Busses verringert
werden kann.
Fig. 90 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form einen wesentlichen Teil eines
zweiten Ausführungsbeispieles des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem
in Fig. 86 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel durch die Aufnahme einer
Vorladeschaltung 2400 und entspricht dem Aufbau des vorher in Fig. 80 gezeigten
zweiten Prinzips (in dem die Vorladeschaltung vorgesehen ist).
In dem in Fig. 90 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel wird, wenn keine
Datenübertragung durchgeführt wird, ein Vorladen von der Vorladeschaltung 2400
durchgeführt. In dem hiergezeigten zweiten Ausführungsbeispiel wird während einer
Datenübertragung kein Vorladen durchgeführt, aber es kann so aufgebaut sein, daß ein
Vorladen durch die Vorladeschaltung 2400 durch zeitweiliges Anhalten der
Datenübertragung durchgeführt wird, wenn genug Zeit zur Verfügung steht, um das
Vorladen durchzuführen. Ein Vorladen für jedes Bit, wie in dem Stand der Technik, ist
jedoch vom Gesichtspunkt der Datenübertragungseffizienz her nicht vorteilhaft.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, da eine Datenübertragung bei dem Vorladepegel
startet und an dem Vorladepegel endet, der Anfangspegel des Busses 2200 bekannt, so daß
wenn es ein Aufbauproblem in irgendeinem anderen Abschnitt des Systems gibt, das
Problem leicht analysiert werden kann. Weiterhin wird in Fällen, in denen der gesamte
Pegel des Busses 2200 sich stetig zu einem bestimmten Pegel hin bewegt, da der Pegel am
Ende der Datenübertragung auf den Vorladepegel zurückgestellt wird, die
Wahrscheinlichkeit, daß der Buspegel auf den bestimmten Pegel fixiert ist, verringert. Die
verringerte Wahrscheinlichkeit hier bedeutet, daß es eine Wahrscheinlichkeit gibt, daß der
Buspegel sich auf einen bestimmten Pegel fixiert, sogar wenn ein Datenlesebetriebsschritt
für eine sehr lange Zeit andauert, und bei einem üblichen Lesebetriebsschritt stellt das
selten ein Problem dar. Weiterhin kann, wenn der Bus 2200 auf einen bestimmten Pegel
fixiert ist, eine Datenübertragung durchgeführt werden, wie in dem vorigen ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 91 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Vorladeschaltung in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 90 zeigt. Der gleiche Treiber 2100 und ein
Busverstärker 2300 des PRD-Typs wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten
können auch hier verwendet werden.
Wie in Fig. 91 gezeigt ist, ist die Vorladeschaltung 2500 aus einem Übertragungsgate
aufgebaut, das den Bus 2200 durch Anlegen eines Vorladepegels (Vpr) gemäß den
Vorladesteuersignalen pre und /pre auflädt.
Fig. 92 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Antreiben des
Busses und des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 90 zeigt. Hier
zeigt in dem Signalwellenformdiagramm von Fig. 92 das Bezugszeichen (I) ein
Verfahren, bei dem der Bus 2200 aufgeladen wird, wenn er keine Daten überträgt, und
(II) zeigt ein Verfahren, bei dem der Bus 2200 nur am Anfang und am Ende einer
Datenübertragung aufgeladen wird. Das heißt, Fig. 92 (I) zeigt die Abfolge, bei der ein
Aufladen aufrechterhalten wird, wenn keine Datenübertragung durchgeführt wird, und
Fig. 92 (II) zeigt die Abfolge, bei der ein Aufladen nur am Anfang und am Ende einer
Datenübertragung durchgeführt wird, und während anderer Zeiträume als der
Datenübertragungs- und der Aufladeperiode wird der Bus 2200 in einen veränderlichen
Zustand gebracht.
Fig. 93 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 90 zeigt. Wie in Fig. 93 gezeigt ist, wird gemäß
dem zweiten Ausführungsbeispiel der Pegel des Busses 2200 beispielsweise am Anfang
und am Ende einer Datenübertragung auf den Aufladepegel (Vpr) zurückgestellt.
Fig. 94 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form einen wesentlichen Teil eines
dritten Ausführungsbeispieles des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 94 und 86 ersichtlich ist, ist in dem dritten
Ausführungsbeispiel der Einzelbus 2200 in dem in Fig. 86 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiel aus komplementären Bussen 2200' (bus, /bus) aufgebaut, und das
Signalübertragungssystem ist unter Verwendung eines Treibers bzw. einer
Antriebsvorrichtung 2100' und eines Busverstärkers des PRD-Typs (komplementärer
differentieller Busverstärker des PRD-Typs) 2300' aufgebaut, die mit den komplementären
Bussen 2200' kompatibel sind.
Die Fig. 95A und 95B zeigen Schaltungsbeispiele der Antriebsvorrichtung (2100') in
dem Signalübertragungssystem von Fig. 94, und Fig. 95C zeigt ein Schaltungsbeispiel
des Busverstärkers des PRD-Typs (des komplementären differentiellen Busverstärkers
2300' des PRD-Typs) in dem Signalübertragungssystem von Fig. 94.
Die Antriebsvorrichtung 2100' kann aus einem einfachen Paar von Invertern zum
Invertieren und Verstärken komplementärer Eingangsdaten (Din, /Din) aufgebaut sein, wie
in Fig. 95A gezeigt ist, aber es ist ebenso möglich, sie als eine Schaltung aufzubauen, die
komplementäre Ausgangssignale A und /A aus dem Eingangssignal (positives logisches
Eingangssignal) erzeugt, wie in Fig. 95B gezeigt ist.
Wie in Fig. 95C gezeigt ist, umfaßt der komplementäre differentielle Busverstärker des
PRD-Typs (komplementärer differentieller Busverstärker des Pseudo-PRD-Typs) 2300'
erste und zweite PRD-Verstärker 2310 und 2320 und einen Verstärker 2330 des
Verriegelungstyps. Der erste PRD-Verstärker 2310 empfängt ein positives logisches
Eingangssignal B und führt ein Ausgangssignal D dem Verstärker 2330 des
Verriegelungstyps zu, und der zweite PRD-Verstärker 2320 empfängt ein negatives
logisches Eingangssignal /B und führt ein Ausgangssignal E dem Verstärker 2330 des
Verriegelungstyps zu.
Fig. 96A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des PRD-Verstärkers (des ersten
und des zweiten PRD-Verstärkers 2310 und 2320) in dem Busverstärker (komplementärer
differentieller Busverstärker des PRD-Typs) von Fig. 95C zeigt, und Fig. 96B zeigt ein
Schaltungsdiagramm des Verstärkers (2330) des Verriegelungstyps in dem Busverstärker
von Fig. 95C.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 96A und 87C ersichtlich ist, hat der erste
PRD-Verstärker 2310 (der zweite PRD-Verstärker 2320) den gleichen Aufbau wie der
Busverstärker 2300 des PRD-Typs von Fig. 87C für den Einzelbus. Weiterhin ist, wie in
Fig. 96B gezeigt ist, der Verstärker 2330 des Verriegelungstyps so aufgebaut, daß er die
Ausgangssignale D und E von dem ersten und dem zweiten PRD-Verstärker 2310 und
2320 empfängt und komplementäre Signale C und /C ausgibt. Durch den Aufbau des
Datenübertragungssystems auf komplementäre Weise wird es möglich, sogar geringere
Signalvariationen durch Verringerung des Einflusses des Phasenrauschens zu detektieren.
Dieser Aufbau erhöht jedoch den Schaltungsumfang des komplementären Busverstärkers
2300' des PRD-Typs etc.
Die obenbeschriebenen Schaltungen der Antriebsvorrichtung 2100' und des
komplementären differentiellen Busverstärkers 2300' des PRD-Typs sind nur Beispiele und
es ist anzumerken, daß andere unterschiedliche Schaltungen ebenso verwendet werden
können, solange sie komplementäre Signale erzeugen können.
Fig. 97 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 95C zeigt, und Fig. 98 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem
von Fig. 94 zeigt.
Wie in Fig. 97 gezeigt ist, werden die Steuersignale Φ1 und Φ2 (Φ1' und Φ2'; Φ1'' und
Φ2'') zu abwechselnden Zeitpunkten in Synchronisation mit dem Taktsignal CLK
ausgegeben, um die PRD-Blöcke 2300a und 2300b auf verschachtelte Art anzutreiben, wie
in der vorhergezeigten Fig. 88.
Dann werden, wie in Fig. 98 gezeigt ist, in dem dritten Ausführungsbeispiel die
Ausgangssignale (A, /A) der Antriebsvorrichtung 2100', die Signale (B, /B), die von dem
komplementären differentiellen Busverstärker 2300' des PRD-Typs empfangen wurden,
und die von dem komplementären differentiellen Busverstärker 2300' des PRD-Typs
ausgegebenen Signale (C, /C) erhalten, die komplementäre Äquivalente der
Signalwellenformen des in Fig. 89 gezeigten ersten Ausführungsbeispieles sind. Wie
ersichtlich ist, können gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Daten unter
Verwendung des komplementären differentiellen Busverstärkers 2300' des PRD-Typs
korrekt wiedergegeben werden, ohne daß der Datenausgang von der Antriebsvorrichtung
2100' auf seine volle Amplitude ausgeschwungen werden muß.
Fig. 99 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form einen wesentlichen Teil eines
vierten Ausführungsbeispieles des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das in Fig. 99 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig.
94 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel darin, daß eine Vorladeschaltung 2400'
hinzugefügt ist, und daß der komplementäre differentielle Busverstärker 2300" des
PRD-Typs so aufgebaut ist, daß er nur das positive logische Signal (C) ausgibt.
Fig. 100A zeigt ein Schaltungsbeispiel der Vorladeschaltung (2400') in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 99, und Fig. 100B zeigt ein Schaltungsbeispiel des
Busverstärkers (des komplementären differentiellen Busverstärkers 2200'' des PRD-Typs)
in dem Signalübertragungssystem von Fig. 99.
Wie in Fig. 100A gezeigt ist, ist die Vorladeschaltung 2500' aus mehreren Transistoren,
und so aufgebaut, daß sie die komplementären Busse bus und /bus (2200') unter
Verwendung von Vorladesteuersignalen PRE, /PRE kurzschließt und einen Vorladepegel
(Vpr) anlegt.
Wie in Fig. 100B gezeigt ist, umfaßt der komplementäre differentielle Busverstärker des
PRD-Typs (der komplementäre differentielle Busverstärker des Pseudo-PRD-Typs) einen
ersten und einen zweiten PRD-Verstärker 2310 und 2320 und einen Stromspiegelverstärker
2340. Der erste PRD-Verstärker 2310 empfängt ein positives logisches Eingangssignal B
und führt ein Ausgangssignal D dem Stromspiegelverstärker 2340 zu, und der zweite
PRD-Verstärker 2320 empfängt ein negatives logisches Eingangssignal /B und führt ein
Ausgangssignal E dem Stromspiegelverstärker 2340 zu.
Fig. 101A zeigt ein Schaltungsbeispiel des PRD-Verstärkers (des ersten und des zweiten
PRD-Verstärkers 2310 und 2320) in dem Busverstärker (dem komplementären
differentiellen Busverstärker des PRD-Typs) von Fig. 100B, und Fig. 101B zeigt ein
Schaltungsbeispiel des Stromspiegelverstärkers (2340) in dem Busverstärker von Fig.
100B.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 101A und 87C ersichtlich ist, weist der
erste PRD-Verstärker 2310 (der zweite PRD-Verstärker 2320) einen identischen Aufbau
wie der Busverstärker 2300 des PRD-Typs von Fig. 87C für den Einzelbus auf.
Weiterhin ist, wie in Fig. 101B gezeigt ist, der Stromspiegelverstärker 2340 so
aufgebaut, daß er die Ausgangssignale D und E von dem ersten und dem zweiten
PRD-Verstärker 2310 und 2320 empfängt und das Signal (positives logisches Signal) C ausgibt.
Hier werden Aktivierungssignale (en, /en) an die Steuertransistoren in dem
Stromspiegelverstärker 2340 angelegt.
Durch Verwendung den komplementären Stromspiegelverstärkers 2340 wird es möglich,
sogar kleinere Signalvariationen durch Verringerung des Einflusses von Phasenrauschen zu
detektieren. In diesem Fall erhöht sich jedoch die Schaltungsgröße des
Stromspiegelverstärkers 2340.
Fig. 102 zeigt ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des Plusverstärkers von
Fig. 100B.
Wie in Fig. 102 gezeigt ist, werden die Steuersignale Φ1 und Φ2 (Φ1' und Φ2'; Φ2' und
Φ22') zu abwechselnden Zeitpunkten in Synchronisation mit dem Taktsignal CLK
ausgegeben, um die Blöcke 2300a und 2300b in verschachtelter Weise anzutreiben, wie in
der vorher gezeigten Fig. 88. Während anderen Perioden, als derjenigen, während der
der Bus 2200' in Betrieb ist (Daten werden übertragen), wird das
Vorlade-Steuersignal PRE auf einen hohen Pegel "H" gehalten (/PRE wird auf einem niedrigen
Pegel "L" gehalten) um den Bus 2200' aufzuladen. Weiterhin wird während der
Datenübertragungsperiode das dem Stromspiegelverstärker 2340 zugeführte
Aktivierungssignal auf einem hohen Pegel "H" gehalten (/en wird auf einen niedrigen
Pegel "L" gehalten), um den Stromspiegelverstärker 2340 zu aktivieren, der somit
Daten (C) ausgibt.
Fig. 103 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses und den
Busverstärker in dem Signalübertragungssystem von Fig. 99 zeigt.
Wie in Fig. 103 gezeigt ist, werden gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die
komplementären Signale (A/A), die von der Antriebsvorrichtung bzw. dem Treiber 2100'
ausgegeben werden, entlang den komplementären Bussen 2200' übertragen und der
komplementäre differentielle Busverstärker 2300' des PRD-Typs empfängt die
komplementären Signale (B, /B) und gibt das Signal (positives logisches Signal) C aus. In
dem vierten Ausführungsbeispiel werden, da die Vorladeschaltung 2400' vorgesehen ist,
die Eingangssignale (B, /B) des komplementären Busverstärkers 2300' des PRD-Typs vor
und nach der Datenübertragung auf einem vorbestimmten Pegel (Vorladepegel Vpr)
gehalten.
Das vierte Ausführungsbeispiel (das vierte Ausführungsbeispiel des fünften Modus)
verbraucht mehr Energie als das vorhergehende dritte Ausführungsbeispiel, aber
ermöglicht einen Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit. Weiterhin wird in dem
dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel, da die Zwischensymbol-Inter
ferenzkomponente durch Speicherung in den Einzelverstärkern des PRD-Typs
eliminiert wird, und weiterhin ein bestimmtes Maß an Verstärkung durchgeführt wird, ein
Eingangsoffset, der ein Nachteil eines komplementären Verstärkers ist, nicht zu einem
Problem. Der differentielle Stromspiegelverstärker mit den komplementären Eingängen ist
nicht auf den in Fig. 101B gezeigten Aufbau beschränkt, sondern verschiedene andere
Aufbauten können verwendet werden, so lange sie in der Lage sind, differentielle
Eingänge zu verstärken.
Fig. 104 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Form einen wesentlichen Teil eines
fünften Ausführungsbeispieles des Signalübertragungssystemes gemäß dem fünften Modus
der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Grundaufbau ist der gleiche wie der des
vorhergehenden vierten Ausführungsbeispieles, wobei der einzige Unterschied in dem
Aufbau des komplementären differentiellen Busverstärkers 2302' des PRD-Typs liegt, der
das fünfte Ausführungsbeispiel kennzeichnet.
Fig. 105 ist ein Blockschaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil eines Beispieles
des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem von Fig. 104 zeigt. Ein
Schaltungsbeispiel des komplementären differentiellen Busverstärkers 2302' des PRD-Typs
ist hier gezeigt.
In dem komplementären differentiellen Busverstärker 2300' in dem vorhergehenden dritten
und vierten Ausführungsbeispiel werden die Eingänge zuerst den Einzelbusverstärkern des
PRD-Typs zugeführt, deren Ausgänge dann als Eingänge dem komplementären Verstärker
zugeführt werden; andererseits umfaßt der komplementäre differentielle
Busverstärker 2302' des PRD-Typs einen differentiellen Verstärker 2303 und eine
Verstärker-Vorladeschaltung 2302 zum Vorladen der Eingangsknoten des differentiellen
Verstärkers 2303' vor denen ein PRD-Funktionalblock 2301 angeordnet ist, der
Kapazitäten (Kapazitäten C10a, C20a; C10b, C20b) umfaßt. Dieser komplementäre
differentielle Busverstärker 2302' des PRD-Typs führt weiterhin eine Datenwiedergabe
und eine Verstärkung mit einer hohen Geschwindigkeit durch Umschalten zwischen zwei
Verstärkerabschnitten durch (das bedeutet hier zwei Hauptverstärkerabschnitte).
Hier kann, wenn der Wert der Kapazitäten C10a und C10b mit C10 gekennzeichnet ist,
und der Wert der Kapazitäten C20a und C20b durch C20 gekennzeichnet ist, theoretisch
die Zwischensymbolinterferenz vollständig eliminiert werden, wenn diese
Kapazitätswerte C10 und C20 so festgelegt werden, daß sie der Gleichung C10/
(C10 + C20) = (1 + exp(-T/τ))/2 genügen. Daß dies in einem Idealzustand war, aber in
der Praxis sind wegen der Anwesenheit von parasitären Kapazitäten etc. die
Kapazitätswerte so ausgewählt, daß sie ein Kapazitätsverhältnis liefern, das in der Nähe
der Werte liegt, die die obige Gleichung erfüllen. In der Gleichung ist τ die Zeitkonstante
des Busses 2200' und T ist der Zyklus eines Bits oder die Zeit, während der Ein-Bit-Daten
auf dem Bus erscheinen.
Die Fig. 106A bis 106C sind Wellenformdiagramme, die das Verhältnis zwischen der
Zeitkonstante des Busses und dem Ein-Bit-Zyklus zeigen: Fig. 106A ist ein Diagramm,
das die ursprüngliche Wellenform zeigt (Daten 1-1-0), Fig. 106B ist ein Diagramm zur
Erklärung der Zeit T, während der Ein-Bit-Daten auf dem Bus 2200' erscheinen und
Fig. 106C ist ein Diagramm, das den Ein-Bit-Zyklus (T) zeigt.
Beim Übertragen der ursprünglichen Wellenform (Daten 1-1-0), wie die in Fig. 106A
gezeigte, kann die Periode eines Hochimpedanzzustandes (Hoch-Z-Zustand) vorgesehen
sein, nach dem Ein-Bit-Daten auf dem Bus 2200' erscheinen, wie in Fig. 106B gezeigt,
oder die Daten können während dem gesamten Ein-Bit-Zyklus T übertragen werden, wie
in Fig. 106C gezeigt ist. Das heißt, mit der Wellenform einer der Fig. 106B
oder 106C können die in Fig. 106A gezeigten ursprünglichen Daten durch den
Busverstärker des PRD-Typs (den komplementären differentiellen Busverstärker 2300''
des PRD-Typs) korrekt detektiert werden.
Die Fig. 107A und 107B sind Diagramme zur Erklärung der Betriebsweise des
Busverstärkers von Fig. 105.
Durch Steuerung der Steuersignale Φ1 und Φ2 führt der komplementäre differentielle
Busverstärker 2302' des PRD-Typs die in den Fig. 107A und 107B gezeigten
Betriebsschritte abwechselnd durch.
Das heißt, wenn das Steuersignal Φ1 sich auf einem hohen Pegel "H" (/Φ1 befindet sich
auf einem niedrigen Pegel "L") befindet und sich das Steuersignal Φ2 auf einem niedrigen
Pegel "L" befindet (/Φ2 befindet sich auf einem hohen Pegel "H"), wird ein Betriebsschritt
zur Bestimmung einer Zwischensymbol-Interferenzkomponente durchgeführt, wie in
Fig. 107A gezeigt ist, und wenn sich das Steuersignal Φ1 auf einem niedrigen Pegel "L"
und das Steuersignal Φ2 sich auf einem hohen Pegel "H" befindet, wird ein
Signalbestimmungsbetriebsschritt durchgeführt, wie in Fig. 107B gezeigt ist. Hier lädt
die Verstärker-Vorladeschaltung 2302 die Eingangsknoten des differentiellen
Verstärkers 2303 während der Periode der Bestimmung der Zwischensymbol-Inter
ferenzkomponente auf.
In dem vorangegangenen dritten und vierten Ausführungsbeispiel nimmt der Busverstärker
(der komplementäre differentielle Busverstärker 2300' des PRD-Typs) zuerst die Signale
von dem komplementären Bussen 2200' durch das PRD-Verfahren auf und verstärkt dann
ihre Differenzspannung, anstelle die schwachen komplementären Signale in
komplementärer Form zu empfangen; das bedeutet nur, daß die Zwischensymbol-
Interferenzkomponenten in den komplementären Signalen grob eliminiert werden, obwohl
die Empfindlichkeit im Vergleich zu einem einfachen Fall einer Leitung erhöht ist. In
diesem Fall kann ein fehlerhafter Betrieb abhängig von der Größe des Signales auftreten.
Im Gegensatz dazu ist der komplementäre differentielle Busverstärker 2302' des
PRD-Typs des fünften Ausführungsbeispieles ein Busverstärker des PRD-Typs für
komplementäre Signale in dem wahren Sinn des Wortes, und kann idealerweise
Zwischensymbol-Interferenzkomponenten aus komplementären Signalen vollständig
eliminieren. Somit kann im Vergleich zu dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel
(Busverstärker des Pseudo-PRD-Typs) die Empfindlichkeit stark erhöht werden, in
anderen Worten kann der Betriebsspielraum dramatisch erhöht werden.
Fig. 108 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Busverstärkers in dem
Signalübertragungssystem von Fig. 104 zeigt, Fig. 109 ist ein Schaltungsdiagramm, das
ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaues in dem Busverstärker von Fig. 108 zeigt, und
Fig. 110 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines Multiplexers in dem
Busverstärker von Fig. 108 zeigt.
Der Busverstärker (der komplementäre differentielle Busverstärker 2300a des PRD-Typs)
umfaßt einen ersten und einen zweiten PRD-Verstärker 2310a und 2320a, die einen
ähnlichen Aufbau aufweisen, wie der Busverstärker (der komplementäre differentille
Busverstärker 2302' des PRD-Typs) von Fig. 105 und einen Multiplexer (MUX) 2330a.
Der in Fig. 108 gezeigte Busverstärker erreicht eine Hochgeschwindigkeits-Daten
übertragung durch Durchführen von Verschachteltungsbetriebsschritten dergestalt,
daß ein PRD-Verstärker (der erste PRD-Verstärker 2310a) die Zwischensymbolinterferenz
bestimmt (eliminiert), während der andere PRD-Verstärker (der zweite
PRD-Verstärker 2320a) eine Bestimmung von Daten durchführt, und beim nächsten
Zeitpunkt führt der eine PRD-Verstärker (der erste PRD-Verstärker 2310a) eine
Bestimmung von Daten durch, während der andere PRD-Verstärker (der zweite
PRD-Verstärker 2320a) die Zwischensymbolinterferenz bestimmt.
Hier wird in dem PRD-Verstärker, der den Zwischensymbol-Interferenz-Bestimmungs-Be
triebsschritt durchführt, auch gleichzeitig ein Vorladen des gleichen PRD-Verstärkers
durchgeführt. Da dieses Vorladen während der Verschachtelungsdaten-Leseperiode im
Hintergrund durchgeführt wird, beeinflußt die Vorladezeit den Datenübertragungszyklus
nicht. Weiterhin sind Kapazitäten für PRD zwischen den Bussen 2200' und den
Eingangsknoten des Hauptabschnittes des Busverstärkers (des komplementären
differentiellen Busverstärkers 2300a des PRD-Typs: Verstärker) eingefügt, so daß die
Busse von den Eingangsknoten des Verstärkerhauptabschnittes isoliert sind, und weiterhin
können, da die Potentialdifferenz zwischen den Bussen und den Eingangsknoten des
Verstärkers in dem PRD-Verfahren nicht speziell beschränkt ist, die Pegel der
Eingangsknoten am Anfang des Verstärkerbetriebs durch Vorladen an solchen Punkten
eingestellt werden, die die Empfindlichkeit des komplementären Verstärkers am meisten
erhöhen. Hierdurch kann die Empfindlichkeit stark erhöht werden, sogar wenn der gleiche
komplementäre Verstärker in dem Hauptabschnitt verwendet wird.
In der obenbeschriebenen Schaltung werden komplementäre Übertragungsgates als die
Schalter verwendet, aber andere Vorrichtungen mit Schaltfunktionen können ebenso
verwendet werden; zum Beispiel können die Schalter nur unter Verwendung von
NMOS-Transistoren (NMOS-Übertragungsgates) oder von PMOS-Übertragungsgates
aufgebaut sein. In dem fünften Ausführungsbeispiel ist der differentielle Verstärker 2303
als NMOS-Gate-Empfangsverstärker aufgebaut, aber ob er als ein NMOS- oder
PMOS-Gate-Empfangsverstärker aufgebaut ist, hängt von der Technologie etc. ab und
davon, welcher günstigerweise ausgewählt wird. Weiterhin wird in dem fünften
Ausführungsbeispiel eine Gate-empfangende Klinke bzw. Verriegelung für den
differentiellen Verstärker 2303 verwendet, aber der differentielle Verstärker ist nicht auf
diesen bestimmten Typ beschränkt. Der differentielle Verstärker 2303, der in dem fünften
Ausführungsbeispiel verwendet ist, ist so aufgebaut, daß durch Verwendung der
Aktivierungssignale en und /en sein Betrieb gestoppt werden kann, wenn keine
Datenübertragung durchgeführt wird.
Wie in Fig. 109 gezeigt ist, hat der erste PRD-Verstärker 2310a (der zweite
PRD-Verstärker 2320a) einen ähnlichen Aufbau wie der in Fig. 105 gezeigte
komplementäre differentielle Busverstärker 2302' des PRD-Typs und umfaßt den
PRD-Funktionalblock 2301, die Verstärker-Vorladeschaltung 2302 und den differentiellen
Verstärker 2303. Hier ist der differentielle Verstärker 2303 als ein differentieller
Verstärker des Gate-empfangenden Verriegelungstyps aufgebaut. Weiterhin wird der
Vorladebetriebsschritt der Verstärker-Vorladeschaltung 2302 von dem Steuersignal Φ1
(/Φ1) gesteuert, während der Betrieb des differentiellen Verstärkers 2303 von dem
Aktivierungssignal en (/en) gesteuert wird.
Wie in Fig. 110 gezeigt ist, wählt der MUX (Multiplexer) 2330a das Ausgangssignal (D)
des ersten PRD-Verstärkers 2310a oder das Ausgangssignal (E) des zweiten
PRD-Verstärkers 2320a gemäß den Steuersignalen Φ1' (/Φ1') und Φ2' (Φ2') aus und gibt
das ausgewählte Signal als das Ausgangssignal (C) des Busverstärkers (des
komplementären differentiellen Busverstärkers 2300a des PRD-Typs) aus.
Fig. 111 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 108 zeigt, und Fig. 112 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem
von Fig. 104 zeigt.
Durch Verwendung der Steuersignale Φ1 und Φ2 werden, wie in Fig. 111 gezeigt ist,
Verschachtelungsbetriebsschritte dergestalt durchgeführt, daß ein PRD-Verstärker (der
erste PRD-Verstärker 2310a) die Zwischensymbolinterferenz bestimmt, während der
andere PRD-Verstärker (der zweite PRD-Verstärker 2320a) eine Datenbestimmung
durchführt, und beim nächsten Zeitpunkt führt der eine PRD-Verstärker eine
Datenbestimmung durch, während der andere PRD-Verstärker die
Zwischensymbolinterferenz bestimmt. Hier wird in dem PRD-Verstärker der den
Zwischensymbol-Interferenz-Bestimmungs-Betriebsschritt durchführt, ebenfalls
gleichzeitig ein Vorladen durchgeführt.
Wie in Fig. 112 gezeigt ist, werden gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die
komplementären Signale (A, /A), die von der Antriebsvorrichtung 2100' ausgegeben
werden, entlang den komplementären Bussen 2200' übertragen und der komplementäre
differentielle Busverstärker 2302' empfängt die komplementären Signale (B, /B) und gibt
das Signal (positives logisches Signal) C aus.
Fig. 113 ist ein Diagramm, das als ein sechstes Ausführungsbeispiel des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung ein
Beispiel eines Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem zeigt. Das sechste
Ausführungsbeispiel betrifft ebenfalls das Beispiel des komplementären Busses und das
Blockdiagramm selbst ist das gleiche wie das der vorher beschriebenen Fig. 108.
Genauer gesagt umfaßt der Busverstärker (der komplementäre differentielle
Busverstärker 2300b des PRD-Typs) einen ersten und einen zweiten
PRD-Verstärker 2310b und 2320b und einen Multiplexer (MUX) 2330b, wie in Fig. 113
gezeigt ist.
Fig. 114 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus (den
ersten und den zweiten PRD-Verstärker 2310b und 2320b) in dem Busverstärker der
Fig. 113 zeigt.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 114 und 109 ersichtlich ist, unterscheidet
sich der PRD-Verstärker (2310b, 2320b) in dem sechsten Ausführungsbeispiel von dem
PRD-Verstärker (2310a, 2320a) in dem in Fig. 109 gezeigten fünften
Ausführungsbeispiel in dem Aufbau des differentiellen Verstärkers 2303a.
Wie in Fig. 114 gezeigt ist, unterscheidet sich der differentielle Verstärker 2303a des
sechsten Ausführungsbeispieles von dem differentiellen Verstärker 2303 von Fig. 109
durch die Aufnahme eines NAND-Gates 2331 und eines AND-Gates 2332. Genauer gesagt
werden, während in dem differentiellen Verstärker 2303 von Fig. 109 die
Aktivierungssignale (en, /en) direkt den Gates der Steuertransistoren zugeführt werden, in
dem differentiellen Verstärker 2300a des sechsten Ausführungsbeispieles, der in Fig. 114
gezeigt ist, das Aktivierungssignal en und das Steuersignal Φ1 dem NAND-Gate 2331 und
dem AND-Gate 2332 für logische Operationen eingegeben, und die Ausgangssignale
dieser Gates 2331 und 2332 werden verwendet, um das Umschalten der Steuertransistoren
zu steuern. Auf diese Weise wird der differentielle Verstärker 2300a während einer
minimalen erforderlichen Zeit eingeschaltet (aktiviert), um den Energieverbrauch zu
verringern.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel ist, wie in dem vorhergehenden fünften
Ausführungsbeispiel, der differentielle Verstärker 2300a als Verstärker des
Gate-empfangenden Verriegelungstyps aufgebaut. Der differentielle Verstärker 2300a in
dem sechsten Ausführungsbeispiel ist als Verstärker des NMOS-Gate-empfangenden Typs
aufgebaut, aber ob er als Verstärker des NMOS- oder des PMOS-Gate-empfangenden
Typs aufgebaut sein soll, hängt von der Technologie etc. ab und davon, welcher
günstigerweise ausgewählt wird. Die Betriebsreihenfolge ist die gleiche wie die für das in
Fig. 111 gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel.
In Fig. 114 werden beim Vorladen des Busverstärkers die Knoten N1a und N1b des
differentiellen Verstärkers 2330a auf den hohen Pegel "H" aufgeladen; somit kann durch
Übernehmen des NMOS-Gate-empfangenden Aufbaus, wie in dem sechsten
Ausführungsbeispiel, die Betriebsgeschwindigkeit des Verstärkers erhöht werden. In dem
sechsten Ausführungsbeispiel wird, wie in dem in Fig. 108 gezeigten Aufbau, eine
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung durch Durchführen von
Verschachtelungsbetriebsschritten unter Verwendung der Steuersignale Φ1 und Φ2
dergestalt erreicht, daß ein PRD-Verstärker (der erste PRD-Verstärker 2310b) die
Zwischensymbolinterferenz bestimmt, während der andere PRD-Verstärker (der zweite
PRD-Verstärker 2320b) eine Entscheidung über Daten trifft, und beim nächsten Zeitpunkt
der eine PRD-Verstärker eine Entscheidung über Daten trifft, während der andere
PRD-Verstärker die Zwischensymbolinterferenz eliminiert.
Fig. 115 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Beispiel des
PRD-Verstärkeraufbaus in dem Busverstärker von Fig. 113 zeigt.
Der in Fig. 115 gezeigte differentielle Verstärker 2303b ist unter Aufnahme des
NAND-Gates 2331 und AND-Gates 2332 in den differentiellen Verstärker (2303c)
aufgebaut, der in der nachfolgend beschriebenen Fig. 119 gezeigt ist. In dem
differentiellen Verstärker 2303b von Fig. 115 werden, wie in dem differentiellen
Verstärker 2303a von Fig. 114, das Aktivierungssignal en und das Steuersignal Φ1 dem
NAND-Gate 2331 dem AND-Gate 2332 für logische Operationen eingegeben, und die
Ausgangssignale dieser Gates 2331 und 2332 werden zur Steuerung des Schaltens der
Steuertransistoren verwendet. Auf diese Weise wird der differentielle Verstärker 2303b für
eine minimale erforderliche Zeit aktiviert, um den Energieverbrauch zu verringern.
Fig. 116 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Multiplexers in dem
Busverstärker von Fig. 113 zeigt.
Wie in Fig. 116 gezeigt ist, wählt der MUX (Multiplexer) 2330b entweder das
Ausgangssignal (D) des ersten PRD-Verstärkers 2310b oder das Ausgangssignal (E) des
zweiten PRD-Verstärkers 2320b in Übereinstimmung mit den Steuersignalen Φ1' (/Φ1')
und Φ2' (/Φ2') aus und gibt das ausgewählte Signal als das Ausgangssignal (C) des
Busverstärkers (des komplementären differentiellen Busverstärkers 2330b des PRD-Typs)
aus, nachdem es durch einen Invertierer invertiert wurde, um die logische Integrität
aufrechtzuerhalten. Der in Fig. 116 gezeigte MUX 2330b ist mit dem in Fig. 114
gezeigten PRD-Verstärker (differentiellen Verstärker 2303a) zu verwenden. Wenn der in
Fig. 115 gezeigte PRD-Verstärker (differentieller Verstärker 2303b) verwendet wird,
sollte der in Fig. 110 gezeigte MUX 2330a verwendet werden. Es ist nicht notwendig zu
sagen, daß die Signallogik entsprechend den Bedürfnissen verändert werden kann.
Fig. 117 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses und des
Busverstärkers in dem sechsten Ausführungsbeispiel des Signalübertragungssystems gemäß
dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 117 gezeigt ist, werden gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die
komplementären Signale (A, /A), die von der Antriebsvorrichtung 2100' ausgegeben
werden, entlang den komplementären Bussen 2200' übertragen und der komplementäre
differentielle Busverstärker 2300b des PRD-Typs empfängt die komplementären
Signale (B, /B) und gibt das Signal (positives logisches Signal) C aus. In Fig. 117 sind
das Ausgangssignal D des ersten PRD-Verstärkers 2310b und das Ausgangssignal E des
zweiten PRD-Verstärkers 2320b ebenfalls gezeigt.
Fig. 118 ist ein Diagramm, das als ein siebtes Ausführungsbeispiel des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung ein
Beispiel des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem zeigt. Das siebte
Ausführungsbeispiel betrifft ebenfalls das Beispiel des komplementären Busses und das
Blockdiagramm selbst ist das gleiche wie das der oben beschriebenen Fig. 108
und 113.
Genauer gesagt umfaßt, wie in Fig. 118 gezeigt ist, der Busverstärker (der
komplementäre differentielle Busverstärker 2300c des PRD-Typs) einen ersten und einen
zweiten PRD-Verstärker 2310c und 2320c und einen Multiplexer (MUX) 2330c.
Fig. 119 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in dem
Busverstärker von Fig. 118 zeigt.
Wie weiter oben beschrieben wurde, unterscheidet sich der differentielle Verstärker 2303c
in dem PRD-Verstärker 2310c (2320c) von Fig. 119 von dem differentiellen
Verstärker 2303b, der in Fig. 115 gezeigt ist, durch das Weglassen des
NAND-Gates 2331 und des AND-Gates 2332.
Wie in Fig. 119 gezeigt ist, ist der differentielle Verstärker 2303c des siebten
Ausführungsbeispieles als Stromspiegelverstärker aufgebaut. Dieser Verstärkertyp hat eine
höhere Empfindlichkeit und ermöglicht einen Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit
als zum Beispiel ein differentieller Verstärker des Verriegelungstyps. Jedoch ist es, da der
dynamische Bereich eines Stromspiegelverstärkers im allgemeinen gering ist, von Vorteil,
den Eingangspegel zu optimieren, so daß eine maximale Verwendung von den
Eigenschaften des differentiellen Stromspiegelverstärkers 2303c gemacht werden kann.
Obwohl dieser Verstärker ein komplementärer Verstärker ist, kann die Empfindlichkeit
somit im Vergleich zum Beispiel mit dem fünften Ausführungsbeispiel dramatisch erhöht
werden. Wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ermöglicht das siebte
Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung durch
Verschachtelungsbetriebsschritte.
Fig. 120 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Multiplexers in dem
Busverstärker von Fig. 118 zeigt.
Wie in Fig. 120 gezeigt ist, weist der MUX (Multiplexer) 2330c einen identischen
Aufbau wie der in Fig. 116 gezeigte MUX 2330b auf. Das heißt, der MUX 2330c wählt
entweder das Ausgangssignal (D) des ersten PRD-Verstärkers 2310c oder das
Ausgangssignal (E) des zweiten PRD-Verstärkers 2320c gemäß den Steuersignalen Φ1'
(/Φ1') und Φ2' (/Φ2') aus und gibt das ausgewählte Signal als das Ausgangssignal (C) des
Busverstärkers (des komplementären differentiellen Busverstärkers 2330c des PRD-Typs)
aus, nachdem es von einem Invertierer invertiert wurde, um die logische Integrität
aufrechtzuerhalten.
Fig. 121 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 118 zeigt, und Fig. 122 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem siebten Ausführungsbeispiel
des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
zeigt.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 121 und 122 und den Fig. 111 und 112
ersichtlich ist, ist die Betriebsweise des Busverstärkers (des komplementären differentiellen
Busverstärkers 2330c) und des Signalübertragungssystems in dem siebten
Ausführungsbeispiel die gleiche wie die in dem fünften Ausführungsbeispiel beschriebene.
Fig. 123 ist ein Diagramm, das als achtes Ausführungsbeispiel des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung ein
Beispiel des Busverstärkers in dem Signalübertragungssystem zeigt. Das achte
Ausführungsbeispiel betrifft ebenfalls das Beispiel des komplementären Busses und das
Blockdiagramm selber ist das gleiche wie das der obenbeschriebenen Fig. 108 etc.
Das achte Ausführungsbeispiel betrifft einen Aufbau zum Kompensation des
Eingangsoffsets der differentiellen Verstärkerstufe, der beispielsweise in dem fünften bis
siebten Ausführungsbeispiel ein Problem werden kann. Das heißt, das achte
Ausführungsbeispiel ist darauf gerichtet, den Eingangsoffset des differentiellen Verstärkers
zu kompensieren. Genauer gesagt hat der differentielle Verstärker 2303d des achten
Ausführungsbeispiels die Funktion, den Eingangsoffset zu kompensieren.
Fig. 124 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in dem
Busverstärker von Fig. 123 zeigt.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 124 und 119 ersichtlich ist, ist in dem
achten Ausführungsbeispiel die Vorladeschaltung 2302d nur für einen Eingang des
differentiellen Stromspiegelverstärkers 2303d vorgesehen und der andere Eingang ist mit
dem Ausgang mittels eines Übertragungsgates verbunden, dessen Umschalten durch das
Steuersignal Φ1 (/Φ1) gesteuert wird.
Die Fig. 125A und 125B sind Diagramme zur Erklärung der Betriebsweise des
Busverstärkers von Fig. 124: Fig. 125A zeigt eine Vorbereitung zur
Zwischensymbolinterferenzeliminierung und einen Selbsteichungsbetriebsschritt, und
Fig. 125B zeigt einen Signalentscheidungs-Betriebsschritt.
Zuerst wird, wie in Fig. 125A gezeigt ist, beim Zeitpunkt 1 ein Betriebsschritt zur
Bestimmung der Zwischensymbolinterferenz durchgeführt, während gleichzeitig der
Betriebsschritt zum Eliminieren des Eingangsoffsets des differentiellen Verstärkers selber
durch elektrisches Kurzschließen eines Einganges und des Ausganges des differentiellen
Verstärkers 2303d durchgeführt wird. Gleichzeitig wird der andere Eingang des
differentiellen Verstärkers 2303d durch die Vorladeschaltung 2302d auf einen Pegel (Vpr)
aufgeladen, der die Empfindlichkeit des differentiellen Verstärkers erhöht.
Als nächstes wird, wie in Fig. 125B gezeigt ist, zu einem Zeitpunkt 2 der Betriebsschritt
zur Datenentscheidung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kurzschluß zwischen
dem Eingang und dem Ausgang des differentiellen Verstärkers 2303d offen und das
Vorladen durch die Vorladeschaltung 2302d ist ebenfalls gestoppt.
Wie beschrieben wurde, wird in dem achten Ausführungsbeispiel eine Funktion
(Selbsteichungs-Funktion) zum Eliminieren des Eingangsoffsets hinzugefügt, der ein
Nachteil des komplementären differentiellen Verstärkers ist. Weiterhin weist der
PRD-Funktionalblock einen identischen Aufbau wie der des siebten Ausführungsbeispieles
auf und ungleich dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel kann die
Zwischensymbol-Interferenzkomponente idealerweise vollständig eliminiert werden. Das
heißt, das dritte Ausführungsbeispiel kann den Eingangsoffset durch die
Selbsteichungs-Funktion des komplementären Verstärkers eliminieren und durch
Eliminieren des Eingangsoffsets wird es möglich, sogar schwächere Signale zu detektieren,
wiederzugeben und zu verstärken.
Üblicherweise erfordert ein komplementärer Verstärker mit einer Selbsteichungs-Funktion
eine Kapazität zur Eingangsoffset-Kompensation, aber in dem achten Ausführungsbeispiel
besteht, da der Offset in der Kapazität gespeichert ist, - die zur Bestimmung der
Zwischensymbol-Interferenzkomponente verwendet wird, kein Bedürfnis, eine separate
Kapazität zur Offsetkompensation vorzusehen. Als Ergebnis kann die
Selbsteichungs-Funktion ohne Erhöhung der Fläche hinzugefügt werden.
In dem achten Ausführungsbeispiel werden die zwei PRD-Verstärker
(Busverstärker) 2310d und 2320d auf verschachtelte Art betrieben und führen abwechselnd
Signalwiedergabe und -verstärkung durch, wodurch eine Hochgeschwindigkeits-
Signalübertragung erreicht wird.
Fig. 126 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Multiplexers (MUX) 2330d in
dem Busverstärker von Fig. 123 zeigt. Der Aufbau ist der gleiche wie der des
MUX 2330c in dem siebten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 120 gezeigt ist.
Fig. 127 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 123 zeigt, und Fig. 128 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem achten Ausführungsbeispiel
des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
zeigt.
Wie in Fig. 127 gezeigt ist, wird auch in dem achten Ausführungsbeispiel eine
Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung durch Durchführen von
Verschachtelungsbetriebsschritten unter Verwendung der Steuersignale Φ1 und Φ2
dergestalt erreicht, daß ein PRD-Verstärker (der erste PRD-Verstärker 2310d) die
Zwischensymbolinterferenz eliminiert während der andere PRD-Verstärker (der zweite
PRD-Verstärker 2320d) eine Entscheidung über Daten trifft, und bei dem nächsten
Zeitpunkt der eine PRD-Verstärker eine Entscheidung über Daten trifft, während der
andere PRD-Verstärker die Zwischensymbolinterferenz eliminiert. In dem Verstärker, der
den Betriebsschritt zur Bestimmung der Zwischensymbolinterferenz durchführt, werden
die Eliminierung des Eingangsoffsets (Selbsteichungs-Betriebsschritt) und das
Verstärkervorladen gleichzeitig durchgeführt, wie oben beschrieben wurde (vergleiche die
Position, die in Fig. 128 durch Pfeile gekennzeichnet sind). Auf diese Weise kann in dem
achten Ausführungsbeispiel, da der Busverstärker (der komplementäre differentielle
Busverstärker 2300d des PRD-Typs) mit einer Selbsteichungs-Funktion versehen ist, sogar
eine schwache Variation des Potentials detektiert werden.
Hier beeinflussen, da die Selbsteichungs- und Vorlade-Betriebsschritte während der
Verschachtelungsdaten-Leseperiode im Hintergrund durchgeführt werden, diese
Betriebsschritte den Datenübertragungszyklus nicht (der somit keine zusätzliche Zeit
benötigt). Somit wird, wie in Fig. 127 gezeigt ist, das Aktivierungssignal en2 (/en2) das
dem zweiten PRD-Verstärker 2320d zugeführt wird, zu einem Zeitpunkt ausgegeben, der
um ein Bit von dem Aktivierungssignal en1 (/en1) verzögert ist, das dem ersten
PRD-Verstärker 2310d zugeführt wird, um zu vermeiden, daß ein unerwünschtes Signal
von dem MUX 2330d ausgegeben wird.
In anderen Gesichtspunkten ist der Aufbau des achten Ausführungsbeispieles der gleiche
wie der der bis hierhin beschriebenen anderen Ausführungsbeispiele. Das heißt,
Kapazitäten für PRD sind zwischen die Busse und die Eingangsknoten des
Hauptabschnittes des Busverstärkers (des komplementären differentiellen
Busverstärkers 2300d des PRD-Typs) eingefügt, so daß die Busse von den Eingangsknoten
des Verstärkerhauptabschnittes isoliert sind, und weiterhin können, da die
Potentialdifferenz zwischen den Bussen und den Eingangsknoten des Verstärkers in dem
PRD-Verfahren nicht speziell beschränkt ist, die Pegel der Eingangsknoten am Anfang des
Verstärkerbetriebes durch Vorladen an solchen Punkten eingestellt werden, die die
Empfindlichkeit des komplementären Verstärkers am meisten erhöhen. Hierdurch kann die
Empfindlichkeit stark erhöht werden, sogar wenn der gleiche komplementäre Verstärker in
dem Hauptabschnitt verwendet wird.
Weiterhin werden in der obenbeschriebenen Schaltung komplementäre Übertragungsgates
als die Schalter verwendet, aber andere Vorrichtungen mit Schaltfunktionen können ebenso
verwendet werden; zum Beispiel können die Schalter nur unter der Verwendung von
NMOS-Transistoren (NMOS-Übertragungsgates) oder nur von PMOS-Übertragungsgates
aufgebaut sein. In dem achten Ausführungsbeispiel ist der differentielle Verstärker 2303d
als Verstärker des NMOS-Gate-empfangenden Typs aufgebaut, aber ob er als Verstärker
des NMOS- oder PMOS-Gate-empfangenden Typs aufgebaut sein soll, hängt von der
Technologie etc. ab, und davon, welcher günstigerweise ausgewählt wird. Der in dem
achten Ausführungsbeispiel verwendete differentielle Verstärker 2303d ist so aufgebaut,
daß sein Betrieb durch die Aktivierungssignale en1 und /en1 (en2 und /en2) gestoppt
werden kann, wenn keine Datenübertragung durchgeführt wird.
Fig. 129 ist ein Diagramm, das als ein neuntes Ausführungsbeispiel des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung ein
Beispiel eines Busverstärkers 2300e in dem Signalübertragungssystem zeigt, und Fig. 130
ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus eines PRD-Verstärkers 2310e in
dem Busverstärker von Fig. 129 zeigt. Das neunte Ausführungsbeispiel betrifft ebenso
das Beispiel des komplementären Busses, aber ungleich dem in Fig. 123 gezeigten achten
Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel der komplementäre differentielle Busverstärker 2300e
des PRD-Typs unter Verwendung eines einzelnen PRD-Verstärkers 2310e und einer
Klinke bzw. einer Verriegelung 2340e aufgebaut. Hier weist der in Fig. 130 gezeigte
PRD-Verstärker 2310e den gleichen Aufbau wie der vorher in Fig. 124 gezeigte
PRD-Verstärker 2310d (2320d) auf.
Das heißt, in dem neunten Ausführungsbeispiel wird anstatt zwei PRD-Verstärker in
verschachtelter Weise zu verwenden, ein PRD-Verstärker 2310e verwendet, um die
Fläche (um beinahe die Hälfte) zu verringern, die der Busverstärker belegt, wobei einige
Opfer in Bezug auf die Datenübertragungsrate (Übertragungsgeschwindigkeit) gebracht
werden. In diesem Fall können, da es kein Bedürfnis zum Vorladen des Busses gibt, Daten
mit einer höheren Geschwindigkeit übertragen werden, als wenn ein Busvorladen für jedes
Bit durchgeführt wird. Der Grund ist der, daß, da die CR (Taktrate) des Abschnittes, der
geladen werden muß, um die Zwischensymbolinterferenz in dem Verstärker zu
eliminieren, viel geringer als die CR des Busses ist, die Vorbereitungszeit für die
Eliminierung der Zwischensymbolinterferenz kleiner als die Busvorladezeit ist.
Fig. 131 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Klinke bzw.
Verriegelung 2340e in dem Busverstärker 2300e von Fig. 129 zeigt.
Wie in Fig. 131 gezeigt ist, umfaßt die Klinke bzw. Verriegelung 2340e einen ersten
Verriegelungsabschnitt, dessen Datenverriegelungs-Betriebsschritt von den
Steuersignalen Φ1 und /Φ1 gesteuert wird, und einen zweiten Verriegelungsabschnitt,
dessen Datenverriegelungs-Betriebsschritt von den Steuersignalen Φ2 und /Φ2 gesteuert
wird. Alternativ kann die Klinke bzw. Verriegelung 2340e nur aus der einen oder anderen
der Verriegelungsabschnitte aufgebaut sein.
Fig. 132 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betrieb des
Busverstarkers von Fig. 129 zeigt, und Fig. 133 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem neunten
Ausführungsbeispiel des Signalsübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Das neunte Ausführungsbeispiel ist für Anwendungen geeignet, bei denen die hohe
Übertragungsrate, die durch Verwendung von zwei PRD-Verstärkern auf verschachtelte
Weise erreicht wird, nicht erforderlich ist, aber es gewünscht wird, die
Busverstärkerfläche zu verringern. Auch in dem neunten Ausführungsbeispiel ist ein
Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit möglich, als im Verfahren des Standes der
Technik, das ein Vorladen für jedes Bild erfordert, und weiterhin wird wegen des
Vorsehens der komplementären Selbsteichungs-Funktion eine viel höhere Empfindlichkeit
erreicht, als üblicher Weise für komplementäre Busverstarker verwendet wird. Weiterhin
sind Kapazitäten für PRD zwischen die Busse und die Eingangsknoten des
Hauptabschnittes des komplementären Verstärkers eingefügt, so daß die Busse von den
Eingangsknoten des Verstärkerhauptabschnittes isoliert sind, und da die Potentialdifferenz
zwischen den Bussen und den Eingangsknoten des Verstärkers in dem PRD-Verfahren
nicht speziell beschränkt ist, können die Pegel der Eingangsknoten am Anfang des
Verstärkerbetriebes an solchen Punkten eingestellt werden, die die Empfindlichkeit des
komplementären Verstärkers am meisten erhöhen. Demgemäß kann die Empfindlichkeit
sogar dann stark erhöht werden, wenn der gleiche komplementäre Verstärker in dem
Hauptabschnitt verwendet wird.
Das heißt im neunten Ausführungsbeispiel ist die Fläche des Busverstärkers dadurch
verringert, daß der Verschachtelungs-Busverstärker-Aufbau des achten
Ausführungsbeispieles (durch Verwendung nur eines PRD-Verstärkers) nicht verwendet
wird; dieser Effekt der Verringerung der Busverstärkerfläche durch Verwendung nur eines
PRD-Verstärkers kann auf breite Weise auf verschiedene andere Busverstärker angewendet
werden. Weiterhin werden auch in dem neunten Ausführungsbeispiel komplementäre
Übertragungsgates als die Schalter verwendet, aber andere Vorrichtungen mit
Schaltfunktionen können ebenso verwendet werden. Z.B. können die Schalter nur unter
Verwendung von NMOS-Transistoren (NMOS-Überträgungsgates) oder von
PMOS-Übertragungsgates aufgebaut sein. In dem neunten Ausführungsbeispiel ist der
differenzielle Verstärker 2303e als ein Verstärker des NMOS-Gate-empfangenen Typs
aufgebaut, aber ob er als Verstärker des NMOS- oder PMOS-Gate-empfangenen Typs
aufgebaut ist, hängt von der Technologie etc. ab, und davon, welcher günstigerweise
ausgewählt wird. Der in dem neunten Ausführungsbeispiel verwendete differenzielle
Verstärker 2303e ist so aufgebaut, daß sein Betrieb durch die Aktivierungssignale en und
/en gestoppt werden kann, wenn keine Datenübertragung durchgeführt wird.
Fig. 134 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Busverstärkers in dem
Signalübertragungssystem als ein zehntes Ausführungsbeispiel des
Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel betrifft einen Busverstärker des Pseudo-PRD-Typs. Hiernach
ist das Blockdiagramm von Fig. 134 das gleiche wie das für das in Fig. 123 gezeigte achte
Ausführungsbeispiel.
Wie in Fig. 134 gezeigt ist, umfaßt der Busverstärker (der komplementäre differenzielle
Busverstärker 2300f des PRD-Typs) einen ersten und einen zweiten PRD-Verstärker 2310f
und 2320f und einen Multiplexer (MUX) 2330f.
Fig. 135A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in
dem Busverstärker von Fig. 134 zeigt, Fig. 135B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein
weiteres Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in dem Busverstärker in Fig. 134 zeigt, und
Fig. 136 ist ein Schaltungsdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel des
PRD-Verstärkeraufbaus in dem Busverstärker von Fig. 134 zeigt.
In dem PRD-Verstärker 2310f (2320f) des zehnten Ausführungsbeispieles sind, wie aus
dem Aufbau des in Fig. 135A gezeigten PRD-Funktionalblockes 2301f ersichtlich ist, die
Kapazitäten, die zum Wechseln der Verbindung mit dem anderen Bus, wenn der
Verstärker vorgeladen wird, verwendet werden, aus dem PRD-Funktionalblock 2301 in
dem PRD-Verstärker 2310d des in Fig. 124 gezeigten achten Ausführungsbeispieles
weggelassen. Die Vorladeschaltung 2302f und der differenzielle Verstärker 2303f sind die
gleichen wie die in dem in Fig. 124 gezeigten achten Ausführungsbeispiel.
In dem PRD-Verstärker 2310f' (2320f'), der in Fig. 135B gezeigt ist, ist der in Fig. 135A
gezeigte PRD-Funktionalblock 2301f in einen PRD-Funktionalblock 2301f' modifiziert,
bei dem das Umschalten der Kapazitäten C30a und C30b von einer Logikschaltung (OR-
und AND-Gates) gesteuert wird, die die Steuersignale Φ1, Φ2 (Φ1, /Φ2) empfängt.
In dem in Fig. 136 gezeigten PRD-Verstärker 2310f' (2320f') sind, wie aus dem Aufbau
des in Fig. 136 gezeigten PRD-Funktionalblockes 2301f'' ersichtlich ist, die
Übertragungsgates zum Steuern der Verbindungen zwischen den Bussen (B, /B) und den
Kapazitäten (C30a, C30b) aus dem in Fig. 135A gezeigten PRD-Verstärker weggelassen.
Wenn die Zeitkonstante des Busses klein ist oder wenn die Zeit, während der Daten auf den
Bus ausgegeben werden, kleiner ist als die Zykluszeit pro Bild, kann der Buspegel sich
verändern, wie vorher in Fig. 106B gezeigt wurde; wenn der Datenbus einen derartigen
stabilen Pegel hat, können die Übertragungsgates zum Steuern der Verbindungen zwischen
den Bussen (B, /B) und den Kapazitäten (C30a, C30b) weggelassen werden, wie in Fig.
136 gezeigt ist.
Der obige PRD-Verstärker ist so aufgebaut, daß sein Betrieb durch das Aktivierungssignal
en (/en) angehalten werden kann, wenn keine Daten übertragen werden.
In dem PRD-Verfahren (Pseudo-PRD-Verfahren), das in dem zehnten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, wird im Unterschied zum echten PRD-Verfahren eine Bitentscheidung
"0" oder "1" über das gegenwärtige Bit in Bezug auf den Wert von einem Bild vorher
getroffen. Somit ist der Betriebsspielraum im Vergleich zu dem achten
Ausführungsbeispiel klein. Statt dessen kann die von dem Busverstärker (dem
komplementären differenziellen Busverstärker 2300f des PRD-Typs) belegte Fläche verringert
werden. Auch in dem zehnten Ausführungsbeispiel werden, wie beispielweise in dem
fünften Ausführungsbeispiel, komplementäre Busse verwendet, und die
Datenübertragungsgeschwindigkeit wird durch Betreiben der zwei PRD-Verstärker 2310f
und 2320f auf verschachtelte Weise erhöht.
Fig. 137 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Multiplexers 2330f in dem in
Fig. 134 gezeigten Verstärker zeigt.
Wie in Fig. 137 gezeigt ist, hat der Multiplexer (MUX) 2330f den gleichen Aufbau wie
beispielsweise wie der in Fig. 116 gezeigte MUX 2330b des sechsten
Ausführungsbeispieles, und ist so aufgebaut, daß er abwechselnd die Ausgänge der
PRD-Verstärker 2310f und 2320f in Übereinstimmung mit den Steuersignalen Φ1' und Φ2' (Φ1'
und 1Φ2') als Ausgang auswählt.
Hier muß in dem PRD-Verfahren, um die Zwischensymbolinterferenz zu eliminieren, der
Zyklus zum Abtasten einer Zwischensymbol-Interferenzkomponente abwechselnd mit dem
Zyklus zum korrekten Abtasten der Daten ausgeführt werden; somit kann durch Betreiben
eines Paars von PRD-Verstärkern auf verschachtelte Weise eine Datenübertragung ohne
Unterbrechung durchgeführt werden. Weiterhin wird in den Fällen des ersten bis vierten
Ausführungsbeispieles und des achten und neunten Ausführungsbeispieles gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung die Verstärkerempfindlichkeit durch das
zusätzliche Durchführen des Verstärker-Selbsteichungs-Betriebsschrittes während des
Zyklus zum Abtasten (Bestimmen) einer Zwischensymbol-Interferenzkomponente erhöht.
Auch in dem zehnten Ausführungsbeispiel wird durch Verwendung der zwei
PRD-Verstärker als ein Paar eine Pseudo-Zwischensymbol-Interferenzkomponente (entsprechend
den Daten von einem Bit vorher) abgetastet und der Verstärker-Selbsteichungs-Zyklus wird
abwechselnd mit dem Zyklus zum korrekten Abtasten der Daten durchgeführt.
Fig. 138 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Signalwellenform zum Betreiben des
Busverstärkers von Fig. 134 zeigt, und Fig. 139 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der
Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in dem zehnten Ausführungsbeispiel
des Signalübertragungssystems gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
zeigt.
Auch in dem zehnten Ausführungsbeispiel wird durch Verwendung der zwei
PRD-Verstärker 2310f und 2320f der Zyklus zum Abtasten einer Pseudo-Zwischensymbol-
Interferenzkomponente (entsprechend den Daten von einem Bild vorher) und zum
Vorladen des Verstärkers abwechselnd mit dem Zyklus zum korrekten Abtasten der Daten
durchgeführt. Da das Vorladen während der Verschachtelungs-Datenleseperiode im
Hintergrund durchgeführt wird, beeinflußt die Vorladezeit nicht den
Datenübertragungszyklus. In dem zehnten Ausführungsbeispiel werden die zwei
PRD-Verstärker paarweise verbunden und auf verschachtelte Weise betrieben, um eine
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zu erreichen, aber der Aufbau kann dergestalt
sein, daß nur ein PRD-Verstärker verwendet wird und keine Verschachtelung durchgeführt
wird, wie in dem Aufbau des neuen Ausführungsbeispieles. In diesem Fall verringert sich
die Übertragungsrate, aber die Fläche, die der Busverstärker belegt, kann weiter
verkleinert werden.
Weiterhin wird, wie in Fig. 138 gezeigt ist, das dem zweiten PRD-Verstärker 2320f
zugeführte Aktivierungssignal en2 (/en2) zu einem Zeitpunkt ausgegeben, der um ein Bit
von dem durch den ersten PRD-Verstärker 2310f zugeführten Aktivierungssignal en1
(/en1) verzögert ist, um zu vermeiden, daß ein unerwünschtes Signal von dem MUX 2330f
ausgegeben wird.
Fig. 140 ist ein Blockdiagramm, das als ein elftes Ausführungsbeispiel in schematischer
Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
angewendet wird. In Fig. 140 bezeichnet das Bezugszeichen 2001 eine
Speicherzellenanordnung, 2002 ist ein Wortdecodierer (Wortdecodiereranordnung), 2100
ist ein Leseverstärker (Leseverstärkeranordnung), 2201 ist ein lokaler Datenbus, 2202 ist
ein globaler Datenbus, 2300g ist ein Datenbusverstärker des PRD-Typs (komplementärer
globaler Datenbusverstärker des PRD-Typs), 2401 ist eine Vorladeschaltung für die
lokalen Datenbusse, 2402 ist eine Vorladeschaltung für die globalen Datenbusse, 2009 ist
ein Schalter für die lokalen Datenbusse, 2010 ist ein Schreibverstärker, 2011 ist eine
Leseverstärker-Antriebsvorrichtung, und 2012 ist ein Spaltendecodierer
(Spaltendecodiereranordnung).
Wie in Fig. 140 gezeigt ist, umfaßt die Halbleiterspeichervorrichtung
(Speicherzellenanordnungsabschnitt eines DRAM) des ersten Ausführungsbeispiels
mehrere Speicherzellenanordnungen 2001, Wortdecodierer 2002, Leseverstärker 2100,
lokale Datenbusse 2201 und globale Datenbusse 2202. Die Halbleiterspeichervorrichtung
des elften Ausführungsbeispieles umfaßt weiterhin Datenbusverstärker 2300g des
PRD-Typs zum Verstärken von Daten auf den globalen Datenbussen 2202 beim Auslesen von
Daten, Vorladeschaltungen 2401 für die lokalen Datenbusse zum Vorladen der lokalen
Datenbusse 2201, Vorladeschaltungen 2402 für die globalen Datenbusse zum Vorladen der
globalen Datenbusse 2202, Schalter 2009 für die lokalen Datenbusse zum Steuern der
Verbindungen zwischen den globalen Datenbussen 2202 und den lokalen Datenbussen
2201 und Schreibverstärker 2010 zum Einschreiben von Daten in die Speicherzellen.
Weiterhin umfaßt die Halbleiterspeichervorrichtung des elften Ausführungsbeispiels
Spaltendecodierer 2012 zum Auswählen von Spaltenübertragungsgates, wie weiter unten
erläutert wird, und Leseverstärker-Antriebsvorrichtungen 2011 zum Antreiben der
Leseverstärker 2100. Hier sind die Schalter 2009 für die lokalen Datenbusse jeweils
beispielsweise aus einem komplementären NMOS- oder PMOS-Übertragungsgate
aufgebaut.
Fig. 141 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Busverstärkers in der
Halbleiterspeichervorrichtung der Fig. 140 zeigt. Hier entsprechen der lokale Datenbus
2201 und der globale Datenbus 2202 in Fig. 140 den komplementären Busen 2200' (B, /B)
in Fig. 141.
Wie in Fig. 141 gezeigt ist, ist der Busverstärker (der Datenbusverstärker 2300g des
PRD-Typs) des elften Ausführungsbeispiels als komplementärer differenzieller Busverstärker
aufgebaut und umfaßt einen ersten und einen zweiten PRD-Verstärker 2310g und 2320g
und einen Multiplexer (MUX) 2330g.
Fig. 142 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der PRD-Verstärkeraufbaus in dem
Busverstärker von Fig. 141 zeigt und Fig. 143 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein
Beispiel des Multiplexers in dem Busverstärker von Fig. 141 zeigt.
Wie aus dem Vergleich zwischen der Fig. 142 und der das vorher beschriebene achte
Ausführungsbeispiel betreffenden Fig. 124 ersichtlich ist, weisen die PRD-Verstärker
(der erste und der zweite PRD-Verstärker 2310g und 2320g) in dem elften
Ausführungsbeispiel im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die PRD-Verstärker in dem
achten Ausführungsbeispiel auf, außer daß die Sources der PMOS-Transistoren (P-Kanal-
MOS-Transistoren), die von dem Aktivierungssignal /en gesteuert werden, auf einem
vorbestimmten Potential Vpr' gehalten werden, nicht auf einem Speisestrom Vcc (Vii) mit
einem hohen Pegel.
Weiterhin weist, wie aus dem Vergleich zwischen der Fig. 143 und der das vorher
beschriebene achte Ausführungsbeispiel betreffenden Fig. 126 ersichtlich ist, der MUX
2330g in dem elften Ausführungsbeispiel den gleichen Aufbau wie der MUX 2330g in
dem achten Ausführungsbeispiel auf und ist so aufgebaut, daß er entweder das
Ausgangssignal D des ersten PRD-Verstärkers 2310g oder das Ausgangssignal E des
zweiten PRD-Verstärkers 2320g gemäß den Steuersignalen Φ1' (/Φ1') und Φ2' (/Φ2)
auswählt und das ausgewählte Signal als das Ausgangssignal C des Busverstärkers (des
komplementären differenziellen Busverstärkers 2300g des PRD-Typs ausgibt. Hier sind die
Steuersignale Φ1' (/Φ1') und Φ2' (/Φ2') im wesentlichen die gleichen wie die Steuersignale
Φ1 (/Φ1) und Φ2 (/Φ2), obwohl das Timing etwas unterschiedlich ist.
Fig. 144 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Leseverstärkers in der
Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 140 zeigt.
Der Leseverstärker 2100, der in der Halbleiterspeichervorrichtung des elften
Ausführungsbeispiels verwendet ist, ist beispielsweise der gleiche wie der Leseverstärker
2003, der in der in Fig. 74 gezeigten Halbleiterspeichervorrichtung des Standes der
Technik verwendet ist, und umfaßt einen Leseverstärker des Klinken- bzw.
Verriegelungstyps (komplementäre PMOS/NMOS-Leseverstärkerstufe des
Verriegelungstyps) 2101, ein Spaltenübertragungsgate 2101, das aus einem
NMOS-Transistor aufgebaut ist, um die von dem Leseverstärker verstärkten Daten auf den lokalen
Datenbus auszugeben, eine Bitleitungs-Verkürzungs/Vorladeschaltung 2103 zum
Verkürzen und Vorladen der Bitleitungen, und ein Bitleitungs-Übertragungsgate 2104, das
aus NMOS-Transistoren aufgebaut ist, um ein Verfahren bezüglich eines geteilten
Leseverstärkers zu unterstützen. Hier kennzeichnen die Bezugszeichen BL und /BL die
Bitleitungen und CL kennzeichnet die Spaltenauswählleitung.
Das Spaltenübertragungsgate 2102 wird von dem Spaltendecodierer 2012 in Fig. 140
ausgewählt und Daten von dem ausgewählten Leseverstärker 2100 werden auf die
Datenbusse (2001, 2202; 2200') ausgegeben. D.h. der Grundaufbau außer dem
Datenbusverstärker 2300g des PRD-Typs ist der gleiche, wie der eines gewöhnlichen
DRAM und ist hier nicht speziell gezeigt, es ist offensichtlich, daß dieses Verfahren auf
ähnliche DRAMs angewendet werden kann. Beispiele umfassen ein DRAM, bei dem die
Datenbusse (2200') nicht speziell zwischen dem lokalen Datenbus 2201 und dem globalen
Datenbus 2202 aufgeteilt sind.
Fig. 145 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses und des
Busverstärkers in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 140 zeigt. Ein Beispiel eines
Lesebetriebsschrittes mit einer Burstlänge 8 (in Blöcken von acht Bits: CL0 bis CL7) ist
hier gezeigt.
Wie in Fig. 145 gezeigt ist, werden durch sequentielles Ausgeben der
Spaltenauswahlsignale CL0 bis CL7 Lesedaten als ein Ausgang des MUX 2330g (dem
Ausgang C des Datenbusverstärkers) erhalten, wobei die PRD-Verstärker 2310g und
2320g auf verschachtelte Weise von den Steuersignalen Φ1 und Φ2 (Φ1' und Φ2') betrieben
werden.
In dem elften Ausführungsbeispiel werden, wenn sich keine Daten auf den Datenbussen
bus und /bus befinden, die Datenbusse vorgeladen, aber es ist anzumerken, daß ein
Aufbau, bei dem ein Busaufladen unter keinen Umständen durchgeführt wird, ebenso
möglich ist, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel; in diesem Fall können der
Verkürzungs/Vorladeschalter (2009</ 47613 00070 552 001000280000000200012000285914750200040 0002019744620 00004 47494BOL<) der lokalen Datenbusse, der
Verkürzungs/Vorladeschalter der globalen Datenbusse, etc. weggelassen werden. Es ist
ebenso möglich, das Vorladen selektiv auszuführen; z. B. wird, wenn erwartet wird, daß
das nächste Auslesen sofort beginnt, wird kein Vorladen durchgeführt, oder ein Vorladen
wird durch Zuführen eines Busvorladebefehls von außen durchgeführt, oder ein Vorladen
wird nur vor einem Schreibbetriebsschritt durchgeführt, um einen korrekten Betrieb des
Schreibverstärkers 2100 zu gewährleisten.
Weiterhin können, da der Busverstärker 2300g (die PRD-Verstärker 2310g und 2320g) des
elften Ausführungsbeispieles eine Selbsteichungs-Funktion hat, Daten detektiert und
verstärkt werden, sogar wenn die Spannungsveränderung, die auf der Datenleitung
erscheint, extrem klein ist. Darüberhinaus können, da Kapazitäten zwischen die Busse und
die Eingänge der Stromspiegelverstärker (2303g) in dem Busverstärker eingefügt sind, die
Eingänge des Verstärkers auf derartige Pegel eingestellt werden, die die Empfindlichkeit
des Stromspiegelverstärkers am meisten erhöhen. Das ermöglicht es, sogar geringere
Spannungsveränderungen zu verstärken. Hier würden, wenn die Busse direkt mit den
Eingängen verbunden wären, die Eingänge immer auf dem Buspotential gehalten und der
Verstärker könnte nicht immer in einem Bereich betrieben werden, in dem der
Stromspiegelverstärker eine hohe Empfindlichkeit hat. In dem elften Ausführungsbeispiel
ist im wesentlichen der gleiche Busverstärker, der in dem achten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, als der Datenbusverstärker (2300g) verwendet, aber statt dessen können
der Bus- und der Busverstärkeraufbau, die in jedem der vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiele (einschließlich des Falles des Einzelbusses) beschrieben sind, in dem
elften Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Fig. 146 ist ein Blockdiagramm, das als ein zwölftes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet wird.
Die Halbleiterspeichervorrichtung des zwölften Ausführungsbeispieles, das in Fig. 146
gezeigt ist, ist im wesentlichen die gleiche wie die Halbleiterspeichervorrichtung des in
Fig. 140 gezeigten elften Ausführungsbeispieles, wobei der einzige Unterschied im
Aufbau des Spaltendekodierers (Spaltendekodiereranordnung) 2120 liegt. Der
Spaltendekodierer 2012 in der vorher beschriebenen Halbleiterspeichervorrichtung ist
genau wie in normalen DRAMs so aufgebaut, daß er die Spaltenübertragungsgates nicht
auf überlappende Weise auswählt.
Genauer gesagt wird auf einem Bus ein Spaltenübertragungsgate ausgewählt und
angeschaltet und Daten aus dem Leseverstärker 2100 werden auf den lokalen
Datenbus 2201 und den globalen Datenbus 2202 ausgegeben und von dem
Datenbusverstärker 2300g verstärkt. Danach wird ein Busvorladen durchgeführt, aber vor
diesem Zeitpunkt müssen alle Spaltenübertragungsgates geschlossen sein. Der Grund ist
der, daß da das Vorladen des Busses (2202) eine endliche Zeit erfordert, die Daten in dem
Leseverstärker 2100 zerstört werden, wenn die Spaltenübertragungsgates während der
Vorladeperiode nicht geschlossen sind.
Jedoch besteht, wenn das PRD-Verfahren verwendet wird, kein Bedürfnis, eine Zeitdauer
vorzusehen, während der alle Spaltenübertragungsgates geschlossen werden, da die
Vorladeperiode selber eliminiert ist. Weiterhin erlaubt das PRD-Verfahren durch seine
Natur das Überlappen der vorhergehenden Daten in die nächsten Daten; somit kann, bevor
das Übertragungsgate in dem vorherigen Zyklus geschlossen wird, das nächste
Übertragungsgate geöffnet werden, um die nächsten Daten auf den Datenbus auszugeben,
wobei nicht erforderlich ist, daß das Spaltenübertragungsgate für ein Bit vorher
geschlossen wird. In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird der obige Vorteil vollständig
im Aufbau des Spaltendekodierers 2120 verwendet.
Fig. 147 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel des Spaltendekodierersystems in
der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 146 zeigt, und Fig. 148 ist ein Diagramm,
das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses und des Busverstärkers in der
Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 146 zeigt.
In Fig. 147 bezeichnen die Bezugszeichen 2120a und 2120b Spaltendekodierer (A und B)
für zwei Gruppen von Spalten (geradzahlige und ungeradzahlige Spalten), 2121a
und 2121b sind Spaltenvorkodierer (A und B) für die zwei Gruppen von Spalten
und 2122a und 2122b sind Spaltenauswahlleitungs-Steuerpulserzeuger (CL-Pulserzeuger A
und B) für die zwei Gruppen von Spalten. Das Bezugszeichen 2123 kennzeichnet einen
Taktsignalerzeuger (-Former).
Wie in Fig. 147 gezeigt ist, wird das Spaltendekodierersystem (die
Spaltendekodiereranordnung 2120) des zwölften Ausführungsbeispieles von zwei
Taktsignalen (CLK und /CLK) angetrieben und die erste Anzahl von Spaltendekodierern A
(2120a), die von dem positiven logischen Taktsignal CLK angetrieben werden, und die
zweite Anzahl von Spaltendekodierern B (2120b), die beispielsweise von dem invertierten
logischen Taktsignal /CLK angetrieben werden, werden auf verschachtelte Weise von den
Spaltenvorkodierern 2121a und 2121b angetrieben, um die Spaltenübertragungsgates mit
einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben, während ein bestimmtes Ausmaß an
Überlappung von einem Übertragungsgate zum nächsten erlaubt ist. Hier wird dem
Spaltenvorkodierer 2121a ein Spaltenadreßsignal und ein Taktsignal CLK für die
geradzahligen Spalten zugeführt, während dem Spaltenvorkodierer 2121b ein
Spaltenadreßsignal und ein Taktsignal /CLK für die ungeradzahligen Spalten zugeführt
wird. In dem in Fig. 147 gezeigten Beispiel werden die komplementären
Taktsignale CLK und /CLK direkt von außen zugeführt; jedoch wenn beispielsweise der
Taktsignalerzeuger 2123 unter Verwendung einer PLL oder dergleichen vorgesehen ist,
wie durch die gepunkteten Linien gezeigt ist, kann durch internes Erzeugen wesentlich
präziserer Taktsignale CLK und /CLK aus dem Taktsignal CLK' ein Betrieb mit einer
höheren Geschwindigkeit erreicht werden.
Durch Zulassen der Auswahl der Spaltenübertragungsgates auf überlappende Weise, wie
oben beschrieben wurde, wird es möglich, von einem Spaltenübertragungsgate auf das
nächste innerhalb eines kürzeren Zeitintervalles umzuschalten, was zur Folge hat, daß eine
Datenübertragung mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit realisiert werden kann,
als wenn einfach die Vorladezeit eliminiert wird. Weiterhin kann, wenn das System nicht
speziell so aufgebaut ist, daß es das Überlappen von Abschnitten der
Spaltenübertragungsgates erlaubt, da das PRD-Verfahren von Natur aus ein Überlappen
ohne Probleme zuläßt, das System mit einem größeren Zeitspielraum für das
Spaltenübertragungs-Auswahlsignal (CL) ausgestattet werden.
Wie in Fig. 148 gezeigt ist, werden durch sequentielles Ausgeben der
Spaltenauswahlsignale CL0 bis CL7 Lesedaten als ein Ausgang des MUX 2330g (der
Ausgang C des Datenbusverstärkers) erhalten, während die PRD-Verstärker 2310g
und 2320g auf verschachtelte Weise von den Steuersignalen Φ1 und Φ2 (Φ1' und Φ2')
angetrieben werden.
Hier kann in dem zwölften Ausführungsbeispiel, wenn die Zeit, während der jedes
Spaltenübertragungsgate geöffnet ist, länger gemacht wird, das auf den Datenbussen (2201
und 2202) erscheinende Potential erhöht werden, um den Betriebsspielraum zu erhöhen.
Wenn die Zeit, während der das Spaltenübertragungsgate geöffnet ist, ungefähr gleich der
in dem vorhergehenden elften Ausführungsbeispiel eingestellt wird, kann die
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung weiter erhöht werden.
Fig. 149 ist ein Blockdiagramm, das als ein dreizehntes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist.
Die Halbleiterspeichervorrichtung des dreizehnten Ausführungsbeispieles, das in Fig. 149
gezeigt ist, weist im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die
Halbleiterspeichervorrichtung des in Fig. 146 gezeigten zwölften Ausführungsbeispieles
auf, außer daß in dem dreizehnten Ausführungsbeispiel eine PMOS
(P-Kanal-MOS-Transistor) Last 2413 für den globalen Datenbus (2202) vorgesehen ist.
Genauergesagt ist ein PMOS-Transistor, der auf die Seite der hohen Speisespannung (Vcc)
gezogen ist, für jeden der komplementären Busse bus und /bus (dem globalen
Datenbus 2202) vorgesehen. Hier wird ein vorbestimmtes Laststeuersignal V1L an das
Gate jedes PMOS-Transistors angelegt, so daß die Last nur dann angeschaltet wird, wenn
der Datenbus verwendet wird.
Das dreizehnte Ausführungsbeispiel behandelt den Fall, in dem, wenn nichts getan wird,
das gesamte Buspotential (für beide der komplementären Busse) zur Seite des geringen
Pegels fällt, beispielsweise wegen der Eigenschaften des NMOS-Transistors des
Spaltenübertragungsgates oder weil die Anschubfähigkeit des Leseverstärkers 2100 auf die
Seite des hohen Pegels gering ist. Das heißt in dem Fall eines herkömmlichen Bussystems
wird, da ein Vorladen für jedes Bit durchgeführt wird, wenn das gesamte Buspotential zur
Seite des geringen Pegels fällt, das Potential sofort auf den Vorladepegel (Zwischenpegel)
zurückgebracht; in dem PRD-Verfahren andererseits fällt, da ein Busvorladen nicht für
jedes Bit durchgeführt wird, das gesamte Buspotential beispielsweise auf die Seite des
geringen Pegels. Bei dem PRD-Verfahren ist zwar wahr, daß Daten rekonstruiert werden
können, wenn der Bus beispielsweise auf dem geringen Pegel festgehalten wird, aber der
Betriebsspielraum wird dennoch etwas verringert.
Fig. 150 ist ein Diagramm zur Erklärung, wie sich die Datenbus-Wellenform abhängig
von der Anwesenheit oder Abwesenheit der Last in der Halbleiterspeichervorrichtung von
Fig. 149 ändert. Der oberste Teil der Figur zeigt die Wellenform des
Datenbusses (2202), wenn keine Last vorgesehen ist und der andere Teil zeigt die
Wellenform des Datenbusses, wenn die Last 2413 vorgesehen ist.
Wie aus Fig. 150 ersichtlich ist, fällt, wenn die Last nicht vorgesehen ist, das gesamte
Potential des Busses (des globalen Datenbusses 2202) zur Seite des geringen Pegels, aber
wenn die Last 2413 vorgesehen ist, wird der gesamte Pegel des Busses (des globalen
Datenbusses 2202) auf dem Zwischenpegel gehalten.
Hier weist die Last 2413 beispielsweise ungefähr die gleiche Größe wie der
PMOS-Transistor (P-Kanal-MOS-Transistor) auf, der in der Klinke bzw.
Verriegelung (2101) in dem Leseverstärker 2100 (vergleiche Fig. 144) verwendet ist, und
führt zu einem vernachlässigbaren Anwachsen der Fläche. Auf diese Weise dient das
Vorsehen der Last 2413 dazu, den Betriebsspielraum des Busverstärkers 2300g (2300) zu
erhöhen.
Die Fig. 151A bis 151I sind Diagramme, die verschiedene Beispiele der Last in der
Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 149 zeigen. Wie zu sehen ist, können nicht nur
Lasten des PMOS-Typs, sondern verschiedene andere Aufbauten, wie die in den
Fig. 151A bis 151I, für die Last 2413 verwendet werden.
Die Fig. 151A betrifft einen Aufbau, in dem als Last 2413 NMOS-Transistoren, die auf
die Seite (Vcc) der Speisespannung mit einem hohen Pegel gezogen sind, für die
komplementären Busse bus und /bus (den globalen Datenbus 2202) vorgesehen sind, und
eine vorbestimmte Lastspannung (Spannung mit einem hohen Pegel) V2L an das Gate
jedes NMOS-Transistors angelegt wird. Fig. 151B zeigt einen Aufbau, bei dem als die
Last 2413 Widerstände, die mit der Speisespannung mit dem hohen Pegel verbunden sind,
für die Busse bus und /bus vorgesehen sind, während Fig. 151C einen Aufbau darstellt,
bei dem ein PMOS-Transistor, dessen Gate das Aktivierungssignal /en zugeführt wird,
zwischen die in Fig. 151B gezeigten Widerstände und die Speisespannung mit dem hohen
Pegel eingefügt ist.
Genauer gesagt sind in dem Aufbau von Fig. 151A die auf die Seite (Vcc) der
Speisespannung mit dem hohen Pegel gezogenen NMOS-Transistoren als die Last 2413 für
die komplementären Busse bus und /bus (den globalen Datenbus 2202) vorgesehen und das
vorbestimmte Laststeuersignal (Aktivierungssignal) V2L wird an das Gate jedes
NMOS-Transistors angelegt, so daß die Last nur dann angeschaltet wird (verbunden wird),
wenn der Datenbus verwendet wird. In dem in Fig. 151B gezeigten Aufbau sind die mit
der Speisespannung mit dem hohen Pegel verbundenen Widerstände als die Last 2413 für
die Busse bus und /bus vorgesehen, während in dem Aufbau von Fig. 151C der
PMOS-Transistor, dessen Gate das Aktivierungssignal /en zugeführt wird, zwischen die in
Fig. 151B gezeigten Widerstände und die Speisespannung mit dem hohen Pegel eingefügt
ist. Das heißt, wenn PMOS- oder NMOS-Transistoren als die Last 2413 verwendet
werden, kann die Last so aufgebaut sein, daß sie nur dann angeschaltet wird, wenn der
Datenbus verwendet wird; andererseits sollte, wenn Widerstände verwendet werden, ein
Transistor (PMOS in dem dargestellten Beispiel), dessen Schalten durch ein Steuersignal
gesteuert wird, vorgesehen sein, wie in Fig. 151C gezeigt ist.
Die Fig. 151D bis 151F betreffen jeweils den Fall, in dem das gesamte Buspotential
(für beide komplementäre Busse) in Richtung der Seite des hohen Pegels ansteigt, wenn
nichts gemacht wird. In Fig. 151D sind NMOS-Transistoren, die auf die Seite (Vss) der
Speisespannung mit einem geringen Pegel gezogen sind, als die Last 2413 für die
komplementären Busse bus und /bus vorgesehen, und ein vorbestimmtes Laststeuersignal
(Aktivierungssignal) V3L wird an das Gate jedes NMOS-Transistors angelegt, so daß die
Last nur dann angeschaltet wird (verbunden wird), wenn der Datenbus verwendet wird. In
Fig. 151E sind mit der Speisespannung mit dem geringen Pegel verbundene Widerstände
als Last 2413 für die Busse bus und /bus vorgesehen, während in Fig. 151F die
NMOS-Transistoren in Fig. 151D durch PMOS-Transistoren ersetzt sind. Hier wird ein
vorbestimmtes Laststeuersignal (Aktivierungssignal) V4L an das Gate jedes
PMOS-Transistors angelegt.
Die Fig. 151G bis 151I zeigen Beispiele, in denen die Last auf ein Potential (Vtt)
gezogen ist, das verschieden von der Speisespannung mit dem hohen Pegel und der
Speisespannung mit dem niedrigen Pegel ist. In Fig. 151G sind auf das obenerwähnte
Potential (Vtt) gezogene PMOS-Transistoren als die Last 2413 für die komplementären
Busse bus und /bus vorgesehen; in Fig. 151H sind NMOS-Transistoren vorgesehen; und
in Fig. 151I sind aus PMOS- und NMOS-Transistoren aufgebaute Übertragungsgates
vorgesehen. Hier kennzeichnen V5L bis V7L (/V7L) Steuersignale (Aktivierungssignale),
durch die die Last nur dann angeschaltet wird (verbunden wird), wenn der Datenbus
verwendet wird.
Die Fig. 152 bis 154 zeigen Beispiele der Befestigungspositionen der Last in der
Halbleiterspeichervorrichtung des dreizehnten Ausführungsbeispieles, wobei das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist.
Neben dem in Fig. 149 gezeigten Aufbau, bei dem nur eine Last (2413) für jeden
globalen Datenbus 2202 vorgesehen ist, sind verschiedene andere Aufbauten möglich; das
heißt mehrere derartiger Lasten können voneinander beabstandet entlang dem globalen
Datenbus 2202 (vergleiche Fig. 152) vorgesehen sein, oder können auf der Seite des
lokalen Datenbusses 2201 (vergleiche Fig. 153) vorgesehen sein, oder die Lasten können
für den globalen Datenbus 2202 und den lokalen Datenbus 2201 (vergleiche Fig. 154)
vorgesehen sein.
Fig. 155 ist ein Blockdiagramm, das als ein vierzehntes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist. Das vierzehnte Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen das gleiche wie das
vorhergehende dreizehnte Ausführungsbeispiel, außer daß die Last 2413 aus einem Paar
von PMOS-Transistoren gebildet ist, die in Bezug auf die Busse kreuzweise verbunden
sind.
Wenn die Last 2413 aus einem PMOS-Transistorpaar gebildet ist, das in Bezug auf die
komplementären Busse bus und /bus kreuzweise verbunden ist, wie in Fig. 155
dargestellt ist, wird in den komplementären Bussen das Ausmaß der Bewegung in Richtung
des hohen Pegels größer als wenn eine einfache Last verwendet ist, wie in dem
dreizehnten Ausführungsbeispiel. Weiterhin erhöht sich in dem Fall des dreizehnten
Ausführungsbeispieles (Fig. 149) das Buspotential, sei es auf einem hohen Pegel oder auf
einem niedrigen Pegel, in Richtung des hohen Potentials (hohen Pegels) mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit, aber in dem Fall des vierzehnten Ausführungsbeispieles ist das Ausmaß
der Bewegung in Richtung des hohen Pegels verringert, wenn sich der Datenbus in
Richtung des geringen Potentials (geringen Pegels) bewegt. Genauergesagt verhindert das
vierzehnte Ausführungsbeispiel nicht nur, daß der Datenbus (2202) auf einem bestimmten
Potential festgehalten wird, sondern liefert weiterhin einen Verstärkungseffekt, um die
Busantriebsfähigkeit des Leseverstärkers (2100) zu unterstützen. Demgemäß kann der
Betriebsspielraum weiter erhöht werden.
Fig. 156 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der Datenbuswellenformen zeigt, wenn
die Last gemäß dem dreizehnten und vierzehnten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist,
wobei das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung verwendet ist.
Wie aus dem Vergleich der Wellenform des dreizehnten Ausführungsbeispieles, die in dem
obersten Teil von Fig. 156 gezeigt ist, und der Wellenform des fünfzehnten
Ausführungsbeispieles, die in dem anderen Teil gezeigt ist, ersichtlich ist, kann das
vierzehnte Ausführungsbeispiel eine weitere Vergrößerung des Betriebsspielraumes des
Busverstärkers (des Datenbusverstärkers 2300 des PRD-Typs) ermöglichen.
In dem in Fig. 155 gezeigten Beispiel ist anzumerken, daß ein zusätzlicher
PMOS-Transistor, dessen Gate ein Aktivierungssignal /en zugeführt wird, vorgesehen ist,
um die Last 2413 auszuschalten, wenn der Datenbus nicht verwendet wird.
Fig. 157 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Last zeigt, die zur
Verwendung in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 155 geeignet ist.
Wenn in dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Datenbus dazu neigt, sich auf die Seite
des hohen Potentials (hohen Pegels) zu verschieben, sollte das kreuzweise verbundene
PMOS-Paar, das die Last in Fig. 155 bildet, durch ein kreuzweise verbundenes
NMOS-Paar ersetzt werden und das kreuzweise verbundene NMOS-Paar sollte auf die
Seite des geringen Potentials (geringen Pegels) gezogen werden, wie in Fig. 157 gezeigt
ist. In dem modifizierten Beispiel von Fig. 157 ist weiterhin anzumerken, daß ein
zusätzlicher NMOS-Transistor, dessen Gate das Aktivierungssignal en zugeführt wird,
vorgesehen ist, so daß die Last 2413 ausgeschaltet wird (ausgeschlossen wird), wenn der
Datenbus nicht verwendet wird.
In Bezug auf die Anbringungsposition der Last 2413 kann auch in dem vierzehnten
Ausführungsbeispiel nur eine einzige derartige Last für den globalen Datenbus 2202
vorgesehen sein, oder mehrere derartiger Lasten können beabstandet entlang dem globalen
Datenbus 2202 vorgesehen sein; alternativ können die Last oder die Lasten nur auf der
Seite des lokalen Datenbusses 2201 für den globalen Datenbus 2202 und den lokalen
Datenbus 2201 vorgesehen sein, wie vorher unter Bezug auf die Fig. 152 bis 154
beschrieben wurde.
Fig. 158 ist ein Blockdiagramm, das als ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist. Die Halbleiterspeichervorrichtung des fünfzehnten Ausführungsbeispieles ist
im wesentlichen die gleiche wie die des dreizehnten Ausführungsbeispieles, das in
Fig. 149 gezeigt ist, oder des in Fig. 153 gezeigten vierzehnten Ausführungsbeispieles,
wobei der einzige Unterschied im Aufbau des Leseverstärkers 2100 besteht. Genauergesagt
ist in dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Leseverstärker 2100 als
Direktleseverstärker (gateempfangender Leseverstärker) aufgebaut, der die Pegel der
Bitleitungen direkt verstärkt und sie auf zwei Datenbussen (RDB, /RDB) ausgibt.
Fig. 159 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Leseverstärkers zeigt, der zur
Verwendung in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 158 geeignet ist. In Fig. 159
kennzeichnet das Bezugszeichen 2103 eine Bitleitungs-Vorladeschaltung, 2104 ist ein
Bitleitungs-Übertragungsgate, 2105 ist eine Lesesteuerungsschaltung (Leseverstärkerstufe),
2106 ist eine Schreibsteuerungsschaltung, und 2107 ist eine Verriegelungsschaltung.
Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen BTE ein Bitleitungs-Übertragungs-
Aktivierungssignal, RDB und /RDB sind Lesedatenbusse, WDB und /WDB sind
Schreibdatenbusse, WE ist ein Schreibaktivierungssignal, PLE und NLE sind PMOS- bzw.
NMOS-Verriegelungs-Aktivierungssignale, Vpr ist ein Bitleitungs-Vorladepegel und
PRE ist ein Bitleitungs-Vorladesignal.
In dem in Fig. 159 gezeigten Leseverstärker empfängt im Unterschied zum
herkömmlichen Verriegelungstyp (zum Beispiel dem in Fig. 144 gezeigten), die
Lesesteuerungsschaltung 2105 Lesedaten von den Gates und gibt die Daten direkt auf den
Lesedatenbussen RDB und /RDB aus. Mit dieser Anordnung kann die Datenzugriffszeit
weiter verringert werden. Hinsichtlich dessen, daß die Datenzugriffszeit verringert wird,
besteht kein Unterschied zum herkömmlichen Gate-empfangenden Leseverstärker, aber es
ist hier anzumerken, daß eine weitere Verringerung der Zugriffszeit durch Verwendung
der Leseverstärkerstufe des Gate-empfangenden Lesetyps (der
Lesesteuerungsschaltung 2105), nicht des herkömmlichen Leseverstärkers des
Verriegelungstyps (zum Beispiel des in Fig. 144 gezeigten), in Kombination mit dem Bus
des PRD-Typs erreicht werden kann.
In dem Bussystem, in dem das PRD-Verfahren verwendet ist, besteht, wenn die Potentiale
der komplementären Busse sich vollständig auf einem hohen Pegel "H" und einem
niedrigen Pegel "L" befinden, falls die Daten in dem Leseverstärker und die Daten auf den
Bussen einander entgegengesetzt sind, im schlimmsten Fall die Gefahr, daß die Daten in
dem Leseverstärker invertiert (zerstört) werden, wenn die Zeit, während der das
Spaltenübertragungsgerät geöffnet ist, länger als eine bestimmt Zeit ist. Das ergibt eine
Grenze für die Zeit, während der das Spaltenübertragungssystem geöffnet werden kann,
wenn der herkömmliche Verstärker des Verriegelungstyps verwendet wird. Es ist natürlich
möglich, dieses Problem in dem Verriegelungstyp durch Optimierung des Aufbaus zu
vermeiden, aber wenn der Leseverstärker des Gate-empfangenden Lesetyps
(Direktleseverstärker) verwendet wird, wie in dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, kann,
da die Daten in dem Leseverstärker durch die Potentiale der Datenbusse (RDB, /RDB)
relativ unbeeinflußt bleiben, nicht nur eine höhere Geschwindigkeit erreicht werden,
sondern auch die Betriebs- und Aufbauspielräume können dramatisch verbessert werden.
Für ein Beispiel eines Direktleseverstärkers wird beispielsweise Bezug genommen auf
G. Kitsukawa et. al., "A 23-ns 1-Mb BiCMOS DRAM", IEEE Journal of Solid-State
Circuits, Vol. 25, No. 5, October 1990.
Fig. 160 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung eines Beispieles der Betriebsweise
der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 158.
Das Wellenformdiagramm von Fig. 160 betrifft einen Lesebetriebsschritt mit einer
Burstlänge 8 (in Blöcken von acht Bits: CL0 bis CL7), das den Fall zeigt, bei dem der
Vorladepegel (Vpr) des Busses (RDB, /RDB), auf einen hohen Pegel "H" (Vcc) gesetzt
ist. Durch Erhöhen des Busvorladepegels, wie gezeigt ist, kann die Busantriebsfähigkeit
des Gate-empfangenden NMOS-Leseverstärkers erhöht werden. In diesem Falle ist es von
Vorteil, eine geringere Last zu verwenden.
Fig. 161 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung eines weiteren Beispieles der
Betriebsweise der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 158.
Das Wellenformdiagramm von Fig. 161 betrifft einen Lesebetriebsschritt mit einer
Burstlänge 16 (in Blöcken von sechzehn Bits: CL0 bis CL7), das den Fall zeigt, bei dem
der Busvorladepegel auf einen Zwischenpegel zwischen den hohen Pegel "H" und einen
niedrigen Pegel "H", aber näher zum hohen Pegel eingestellt wird. In diesem Fall ist die
Lastfähigkeit im Vergleich zu dem Fall von Fig. 160 erhöht.
In dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel wird ein Gate-empfangender
NMOS-Leseverstärker verwendet, aber statt dessen kann ein Gate-empfangender
PMOS-Leseverstärker verwendet werden.
Fig. 162 ist ein Schaltungsdiagramm, das als ein sechzehntes Ausführungsbeispiel den
Aufbau eines wesentlichen Teils einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
angewendet ist.
Wie in Fig. 162 gezeigt ist, ist in dem sechzehnten Ausführungsbeispiel die
Gate-empfangende NMOS-Leseverstärkerstufe (die Lesesteuerungsschaltung 2105) des
fünfzehnten Ausführungsbeispieles, das in Fig. 159 gezeigt ist, durch eine
Gate-empfangende Leseverstärkerstufe (Lesesteuerungsschaltung 2105') ersetzt. Ansonsten
ist der Aufbau der gleiche wie der des fünfzehnten Ausführungsbeispieles. Wenn der
Direktleseverstärker in Kombination mit dem PRD-Verfahren verwendet wird, ist der
CMOS-Aufbau für die Lesesteuerungsschaltung 2105' vom Gesichtspunkt des Betriebes
her vorzuziehen, obwohl die erforderliche Schaltungsfläche erhöht ist.
Fig. 163 ist ein Blockdiagramm, das als ein siebzehntes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form ein Beispiel einer Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das
Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist.
Das siebzehnte Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau als das
vorher beschriebene vierzehnte Ausführungsbeispiel von Fig. 155, außer daß im
Unterschied zum vierzehnten Ausführungsbeispiel die Busse nicht zwischen dem lokalen
Datenbus 2201 und dem globalen Datenbus 2202 aufgeteilt sind und der
Schreibverstärker 2010 und der Busverstärker (Datenbusverstärker des PRD-Typs) 2300
für jeden Datenbus 2200 vorgesehen sind. Weiterhin sind die Last 2413 und die
Datenbus-Vorladeschaltung 2402 ebenso für jeden Datenbus 2200 vorgesehen.
Genauer gesagt empfängt und verstärkt jeder Datenbusverstärker 2300 des PRD-Typs in
direkter Weise Daten, die von den Spaltenübertragungsgates übertragen wurden. Der hier
verwendete Datenbusverstärker 2300 des PRD-Typs ist der gleiche, wie der in dem
vierzehnten Ausführungsbeispiel verwendete.
Fig. 164 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebswellenform des Busses und des
Busverstärkers in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 163 zeigt, und Fig. 165 ist
ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Betriebswellenform des Busses und des
Busverstärkers in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 163 zeigt.
Wie in Fig. 164 gezeigt ist, kann in dem siebzehnten Ausführungsbeispiel, da der
Datenbus 2200 nicht als ein langer Bus, wie zum Beispiel als lokale und globale
Datenbusse (2201 und 2202) ausgebildet ist, das heißt, da die Länge des Datenbusses 2200
geringer ist, die Busamplitude höher gemacht werden und der Betriebsspielraum somit
erhöht werden. Das bedeutet, daß wenn die Spaltenauswahl-Zykluszeit verringert ist und
der Busamplitudenpegel ungefähr gleich dem in dem vierzehnten Ausführungsbeispiel
eingestellt wird, das in Fig. 165 gezeigt ist, sogar eine höhere Übertragungsrate erreicht
werden kann.
Dieser Effekt des siebzehnten Ausführungsbeispieles wird nicht erhalten, da die Busse, die
zwischen dem lokalen Datenbus (2201) und dem globalen Datenbus (2202) aufgeteilt
waren, zu einem Datenbus 2200 kombiniert sind. Es ist jedoch anzumerken, daß sogar in
dem Fall, in dem Datenbusse beispielsweise auf eine hierarchische Weise organisiert sind,
ein ähnlicher Effekt erhalten werden kann, wenn die gesamte Buslänge verringert wird,
um die Zeitkonstante des Busses zu verringern.
Im allgemeinen werden in einer Halbleiterspeichervorrichtung, ob sie des PRD-Typs oder
eines anderen Typs ist, Daten von Leseverstärkern auf den lokalen Datenbus und den
lokalen Datenbus (in einigen Aufbauten gibt es keine lokalen Datenbusse) ausgegeben und
in den Datenbusverstärker eingespeist, der am Ende der Speicheranordnung
(Speicherzellenanordnung) angeordnet ist, um verstärkt zu werden. Wenn die
Einheitsgröße der Speicheranordnung groß ist, wird der Unterschied des Abstandes des
Leseverstärkers zum Busverstärker abhängig von der Position des Leseverstärkers
beträchtlich. Als Folge tritt ein Unterschied in der Zeit auf, die zwischen dem Moment,
wenn das Spaltenübertragungsgate geöffnet wird, bis die Daten bei dem Busverstärker
ankommen, verstreicht. Genauer gesagt besteht bei einem Betrieb, bei dem der
Unterschied in der Zeit, die notwendig ist, damit die Daten bei dem Datenbusverstärker
ankommen, groß in Bezug auf die Datenübertragungsrate ist, in dem Fall des
PRD-Verfahrens die Gefahr, daß ein fehlerhafter Betrieb stattfindet, da der Busverstärker
von dem Taktsignal betrieben wird. Somit kann, wenn die Datenzeitverschiebung in Folge
der Leseverstärkerposition eliminiert werden kann, die durch das PRD-Verfahren erreichte
hohe Betriebsfrequenz weiter erhöht werden. In dieser Hinsicht betrifft das im folgenden
beschriebene achtzehnte Ausführungsbeispiel den Aufbau und die Betriebsweise einer
Speicheranordnung (Halbleiterspeicheranordnung), die die Datenschrittverschiebung
kompensiert.
Fig. 166 ist ein Blockdiagramm, das als das achtzehnte Ausführungsbeispiel in
schematischer Form den Aufbau eines wesentlichen Teiles einer
Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das Signalübertragungssystem gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung angewendet ist. In Fig. 166 bezeichnet das
Bezugszeichen 2002a einen Hauptwortdekodierer, 2002b ist ein Unterwortdekodierer,
2100 ist eine Leseverstärkeranordnung, 2201 ist ein lokales Datenbuspaar, 2202 ist ein
globales Datenbuspaar, und 2300 ist ein Datenbusverstärker (Datenbusverstärker des
PRD-Typs).
Die in Fig. 166 gezeigte Halbleiterspeichervorrichtung ist ein Teil einer
32-Mbit-Speicherzellenanordnung (ein 16-Mbit (16M)-Block, der die Hälfte der
Speicherzellenanordnung bildet, ist gezeigt). Der 16M-Block ist in acht kleinere Blöcke
(2M pro Block) in der Zeilenrichtung (X-Richtung: vertikale Richtung) aufgeteilt. Hier
umfaßt jeder 2M-Block Speicherzellenanordnungen 2001, Unterwort
dekodiereranordnungen 2002b, Lesespeicheranordnungen 2100, lokale Datenbusse 2201,
globale Datenbusse 2202 etc. und ein Busverstärker 2300 ist für jeden globalen
Datenbus 2202 vorgesehen. Jeder Datenbus (2201, 2202) ist ein Bus des PRD-Typs und
der Datenbusverstärker 2300 ist auch ein Busverstärker des PRD-Typs.
Fig. 167 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Busverstärkers in der
Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 166 zeigt, Fig. 168 ist ein Schaltungsdiagramm,
das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in dem Busverstärker von Fig. 167 zeigt,
und Fig. 169 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines Multiplexers in dem
Busverstärker von Fig. 167 zeigt. Hier entsprechen die Fig. 167 bis 169 den vorher in
Verbindung mit dem elften Ausführungsbeispiel gezeigten Fig. 141 bis 143.
Fig. 170 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Spaltendekodierersystemes
in der Halbleiterspeichervorrichtung des achtzehnten Ausführungsbeispieles zeigt, bei dem
das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
verwendet ist.
In Fig. 170 bezeichnen die Bezugszeichen 2120a und 2120b Spaltendekodierer (A und B)
für zwei Gruppen von Spalten (geradzahlige und ungeradzahlige Spalten), 2121a
und 2121b sind Spalten-Vorkodierer (A und B) für die zwei Gruppen von Spalten, und
2122a' und 2122b' sind Spaltenauswahlleitungs-Steuerpulserzeugungsschaltungen mit einer
Verzögerungseinstellfunktion (CL-Pulserzeugungsschaltungen A und B mit einer
Verzögerungseinstellfunktion) für die zwei Gruppen von Spalten. Das Bezugszeichen 2123
kennzeichnet einen Taktsignalerzeuger (-former).
Wie in Fig. 170 gezeigt ist, wird das Spaltendekodierersystem (die
Spaltendekodiereranordnung 2120) des achtzehnten Ausführungsbeispieles von zwei
Taktsignalen (CLK, und /CLK) angetrieben, und die erste Anzahl der
Spaltendekodierer A (2120a), die von dem positiven logischen Taktsignal CLK angetrieben
ist und die zweite Anzahl von Spaltendekodierern B (2120b), die beispielsweise von dem
invertierten logischen Taktsignal /CLK angetrieben sind, werden auf verschachtelte Weise
von den Spalten-Vorkodierern 2121a und 2121b angetrieben, um die
Spaltenübertragungsgates mit einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben, während sie ein
bestimmtes Ausmaß an Überlappung von einem Spaltenübertragungsgate zum nächsten
erlauben. Hier wird dem Spalten-Vorkodierer 2121a ein Spaltenadreßsignal und ein
Taktsignal CLK für die geradzahligen Spalten zugeführt, während dem
Spalten-Vorkodierer 2121b ein Spaltenadreßsignal und ein Taktsignal /CLK für die
ungeradzahligen Spalten zugeführt wird.
Genauer gesagt werden ein Signal mit dekodierten Spaltenadressen und ein
Spaltenpulssignal den Spaltendekodierern 2120a und 2120b zugeführt, und nachdem eine
Adresse aufgebaut wurde, wird ein Spaltenpuls (Spaltenauswahlleitungs-Steuerpuls CL)
zugeführt, mit dem das Spaltenübertragungsgate synchron arbeitet. Andererseits werden
das Taktsignal (CLK) und eine Zeilenadresse des RAS-Typs (vorkodiertes Adreßsignal)
den CL-Puls-Erzeugungsschaltungen mit einer Verzögerungseinstellfunktion,
2122a' und 2122b', zugeführt. Das vorkodierte Adreßsignal ist ein Zeilenadreßsignal
(3 Bits) zum Spezifizieren von einem der acht Blöcke. In dem dargestellten Beispiel wird
ein vorkodiertes 3-Bit-Signal als das Zeilenadreßsignal eingegeben, aber das
Zeilenadreßsignal ist nicht auf diesen bestimmten Typ beschränkt; das einzige Erfordernis
ist, ein Adreßsignal des RAS-Typs einzugeben, das einen Block auswählen kann.
In dem in Fig. 170 gezeigten Beispiel werden die komplementären Taktsignale CLK
und /CLK direkt von außen zugeführt; wenn jedoch beispielsweise der
Taktsignalerzeuger 2123 unter Verwendung eines PLL oder dergleichen vorgesehen ist,
wie durch die gepunkteten Linien dargestellt ist, kann durch internes Erzeugen von viel
schärferen Taktsignalen CLK und /CLK aus dem Taktsignal CLK' ein Betrieb mit einer
höheren Geschwindigkeit erreicht werden.
Fig. 171 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der CL-Puls-Erzeugungsschaltung (CL-Puls-
Erzeugungsschaltungen mit einer Verzögerungseinstellfunktion, 2122a' und 2122b') in
Fig. 170 zeigt.
Wie in Fig. 171 gezeigt ist, ist die CL-Puls-Erzeugungsschaltung mit einer
Verzögerungseinstellschaltung, 2122a' (2122b') des achten Ausführungsbeispieles so
aufgebaut, daß die Kapazität des auf der Seite jeder Source jedes NMOS vorgesehene
Kapazität gemäß der vorkodierten RAS-Adresse (C0 < C1 . . . < C7) variiert wird, um
einen Spaltenpuls (Spaltenauswahlleitungs-Steuerpuls CL) zu erzeugen, so daß der Puls
früher ansteigt, als der Abstand von dem Datenbusverstärker (2300) ansteigt. Das heißt,
die CL-Puls-Erzeugungsschaltung 2122a' erzeugt den Spaltenpuls CL so, daß ein
Spaltenübertragungsgate, das weiter von dem Datenbusverstärker entfernt ist, früher
aktiviert wird, in anderen Worten, daß der Zeitpunkt zum Übertragen von Daten von dem
Leseverstärker 2100 auf den Datenbus (2201, 2202) nach vorne geschoben wird, wenn
sich der Abstand von der Anordnung 2001 zum Datenbusverstärker 2300 erhöht.
Hier können, wenn die CL-Puls-Erzeugungsschaltung so aufgebaut ist, daß sie den
CL-Puls zum gleichen Zeitpunkt unabhängig vom Abstand von der
CL-Puls-Erzeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker erzeugt, die in dem
Datenbusverstärker verwendeten Steuersignale (Φ1, Φ2) für Leseverstärker, die näher zu
der Spaltenauswahlsignal-Erzeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker angeordnet
sind, zu einem früheren Zeitpunkt erzeugt werden, und für Leseverstärker, die weiter weg
von der Spaltenauswahlsignal-Erzeugungsschaltung und dem Datenbusverstärker
angeordnet sind, zu einem späteren Zeitpunkt erzeugt werden, und die Steuersignale
können zu einem geeigneten Zeitpunkt bestimmt werden, wenn die ankommenden Daten
wirksam werden (zum Beispiel an einem hinteren Abschnitt der Bitzeit).
Fig. 172 ist ein Diagramm zur Erklärung der Betriebsweise der
CL-Puls-Erzeugungsschaltung (CL-Puls-Erzeugungsschaltung mit einer
Verzögerungseinstellfunktion), die in Fig. 171 gezeigt ist.
Daten (Lesedaten) bewegen sich entlang dem lokalen Datenbus 2201 und dem globalen
Datenbus 2202 und kommen an dem Datenbusverstärker 2300 (2300g) an. Die
erforderliche Zeit für die aus einer Anordnung (Speicherzellenanordnung 2001)
ausgelesenen Daten, um bei dem Datenbusverstärker 2300 anzukommen, erhöht sich,
wenn der Abstand von der Anordnung zu dem Datenbusverstärker sich erhöht.
Somit erzeugt die CL-Puls-Erzeugungsschaltung 2122a' (2122b') einen derartigen
Spaltenpuls CL, der für Speicheranordnungen, die weiter weg von dem
Datenbusverstärker 2300 angeordnet sind, wie in Fig. 172 gezeigt ist, früher ansteigt,
wodurch gewährleistet ist, daß aus irgendeiner Anordnung ausgelesene Daten zur gleichen
Zeit bei dem Datenbusverstärker 2300 ankommen. Genauergesagt wird in den
CL-Puls-Erzeugungsschaltungen mit einer Verzögerungseinstellfunktion, 2122a'
und 2122b', die Pulsanstiegszeit dergestalt gesteuert, daß die Summe der Verzögerung
durch den Datenbus und der Verzögerung durch die Signalleitung, die das
Spaltenübertragungsgate antreibt, verschoben wird. Hierdurch wird ermöglicht, daß Daten
immer zum gleichen Zeitpunkt bei dem Datenbusverstärker 2300 ankommen und somit
kann eine konstante Datenentscheidungsperiode immer aufrechterhalten werden. Da der
Busverstärker des PRD-Typs durch das Taktsignal betrieben wird, kann ein fehlerhafter
Betrieb des Verstärkers bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb durch Sicherstellung, daß
Daten immer zum gleichen Zeitpunkt ankommen, verhindert werden. Mit diesem
Verfahren kann der Speicherbus des PRD-Typs mit einer höheren Geschwindigkeit auf
einem höheren Pegel betrieben werden.
In dem obigen Beispiel ist der 32M-Block in acht Blöcke in der Zeilenrichtung unterteilt,
aber die Anzahl der Blöcke muß natürlich nicht notwendigerweise auf diese spezielle Zahl
beschränkt sein, noch ist die Speicherkapazität auf irgendeine bestimmte Kapazität
beschränkt. Weiterhin kann als alternatives Verfahren die Anstiegszeit des
Spaltenpulssignales (CL) entsprechend dem Abstand des Zeilenblockes von dem
Datenbusverstärker verfrüht oder verzögert werden, wenn sich der Abstand des Blockes
von dem Datenbusverstärker verringert. In dem obigen Beispiel ist jeder lokale Datenbus
auf eine solche Länge eingestellt, daß er keine Zeitverschiebung auf dem lokalen Datenbus
bewirkt.
Fig. 173 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Busverstärkers in der
Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 166 zeigt, Fig. 174 ist ein Schaltungsdiagramm,
das ein Beispiel des PRD-Verstärkeraufbaus in dem Busverstärker von Fig. 173 zeigt und
Fig. 175 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Verriegelung in dem
Busverstärker von Fig. 173 zeigt. Hier entsprechen die Fig. 173 bis 175 den vorher in
Verbindung mit dem neunten Ausführungsbeispiel gezeigten Fig. 129 bis 131.
Wenn der Aufbau des vorher beschriebenen neunten Ausführungsbeispieles angewendet
wird, kann auch eine Datenübertragung mit einer höheren Geschwindigkeit als bei der
Halbleiterspeichervorrichtung des Standes der Technik erreicht werden, obwohl die
Übertragungsrate geringer als im Falle des in den obigen Fig. 167 bis 169 gezeigten
Busverstärkers ist. Andererseits besteht, wenn der Aufbau des Busverstärkers (des
Datenbusverstärkers 2300e des PRD-Typs), der in den Fig. 173 bis 175 gezeigt ist,
angewendet wird, der Vorteil, daß die Schaltungsfläche im Vergleich zu dem in
Fig. 167 bis 169 gezeigten Busverstärker (2300g) verringert werden kann.
Fig. 176 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Aufbaubeispiel des
Spaltendekodierersystems in der Halbleiterspeichervorrichtung des achtzehnten
Ausführungsbeispieles zeigt, bei der das Signalübertragungssystem gemäß dem fünften
Modus der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 176 und 170 ersichtlich ist, weist das in
Fig. 176 gezeigte Spaltendekodierersystem keine Verschachtelung auf, aber der
Spaltendekodierer 2120 wird von dem Taktsignal (dem positiven logischen
Taktsignal CLK) betrieben. Wie bereits bei der Erklärung der Fig. 170 erwähnt wurde,
kann der Taktsignalerzeuger unter Verwendung eines PLL oder dergleichen, wie durch die
gepunkteten Linien in Fig. 176 gezeigt ist, vorgesehen sein, wobei in diesem Fall ein
sogar noch schärferes Taktsignal CLK intern aus dem Taktsignal CLK' erzeugt werden
kann.
Fig. 177 ist ein Blockdiagramm, das als ein neunzehntes Ausführungsbeispiel in
schematischer Form den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes einer
Halbleiterspeichervorrichtung zeigt, bei der das Signalübertragungssystem gemäß dem
fünften Modus der vorliegenden Erfindung angewendet ist, und Fig. 178 ist ein
Diagramm, das ein Beispiel der CL-Puls-Erzeugungsschaltung zeigt, die zur Verwendung
in der Halbleiterspeichervorrichtung von Fig. 177 geeignet ist. Hier entsprechen die
Fig. 177 und 178 den Fig. 166 und 171, die das obenbeschriebene achtzehnte
Ausführungsbeispiel darstellen.
Wie in Fig. 177 gezeigt ist, ist in dem neunzehnten Ausführungsbeispiel der
16M-Speicherzellenanordnungs (Speicheranordnungs)-Block in vier kleinere Blöcke in der
Zeilenrichtung (X-Richtung: Vertikalrichtung) unterteilt. Ansonsten ist der Aufbau der
gleiche wie der des achtzehnten Ausführungsbeispieles.
Jedoch werden, wie in Fig. 178 gezeigt ist, die Verzögerungswerte in der
CL-Puls-Erzeugungsschaltung (CL-Puls-Erzeugungsschaltungen mit einer
Verzögerungseinstellfunktion, 2122a' und 2122b'), nicht durch Variation der Kapazität des
auf der Seite der Source jedes NMOS-Transistors vorgesehenen Kapazität, sondern durch
die Anzahl der kaskadenförmig angeordneten Verzögerungsstufen
(NAND-Gate/Invertierer-Verzögerungseinheiten) gesteuert, die so angeordnet sind, daß sie
einen Spaltenpuls (Spaltenauswahlleitungs-Steuerpuls CL) dergestalt erzeugen, daß der
Puls für Speicheranordnungen, die weiter weg von dem Datenbusverstärker (2300)
angeordnet sind, früher ansteigt. Es ist nicht notwendig zu sagen, daß der
Verzögerungsstufenaufbau auf verschiedene Arten modifiziert werden kann.
Obwohl jedes Ausführungsbeispiel in dem fünften Modus der vorliegenden Erfindung
unter Anwendung auf eine Halbleiterspeichervorrichtung (DRAM) beschrieben worden ist,
ist anzumerken, daß die Anwendung des Signalübertragungssystems auf die vorliegende
Erfindung nicht auf ein DRAM beschränkt ist.
Viele verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können gebaut
werden, ohne vom Umfang und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
und es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die in dieser Beschreibung
beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, außer wie in den
beigefügten Ansprüchen definiert ist.