JP2008109563A - Counter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a counter in which a delay time from a clock to a change in bits of a count value is reduced even when there are a number of bits of the count value, and power consumption is reduced. <P>SOLUTION: A clock gating control circuit 3 is interposed between a low-order digit counter 1 and a high-order digit counter 2. The low-order digit counter 1 is a ripple counter and performs up-counting of a clock CLK. When the count value of the low-order digit counter 1 becomes "7" and digits should be carried, the clock gating control circuit 3 passes the next clock CLK and supplies it to the high-order digit counter 2 as a clock CLKa. The high-order digit counter 2 is a synchronous counter and performs up-counting of the clock CLKa supplied in this way. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、パルスの計数、計時、タイミング制御等に用いられるカウンタに関する。   The present invention relates to a counter used for pulse counting, timing, timing control, and the like.

カウンタの形態として、同期カウンタとリプルカウンタがある。周知の通り、同期カウンタは、カウント値を表現する複数のビットを記憶する複数のフリップフロップを備え、同一のクロックに同期して各フリップフロップに記憶された各ビットの更新が行われるように構成されたカウンタである。一方、リプルカウンタは、初段のフリップフロップに記憶された最下位ビットのみがクロックにより直接更新され、2段目以降の各フリップフロップに記憶された各ビットは、各々の前段のフリップフロップに記憶されたビットをクロックとして更新が行われるように構成されたカウンタである。
特表2003−519951号公報
As a form of the counter, there are a synchronous counter and a ripple counter. As is well known, the synchronization counter includes a plurality of flip-flops that store a plurality of bits representing the count value, and is configured so that each bit stored in each flip-flop is updated in synchronization with the same clock. Counter. On the other hand, in the ripple counter, only the least significant bit stored in the flip-flop at the first stage is directly updated by the clock, and each bit stored in each flip-flop at the second stage and thereafter is stored in each flip-flop at the previous stage. The counter is configured to be updated using the selected bit as a clock.
Special table 2003-519951 gazette

上述した同期カウンタは、クロックから各ビットの変化タイミングまでの遅延時間が短く、かつ、ビット間の遅延時間のばらつきが少ない。従って、同期カウンタを利用するデジタル回路全体の最大クロック周波数を高くすることが可能であり、かつ、同デジタル回路のタイミング設計が容易になるという利点を有する。その一方、同期カウンタは、クロックがカウンタ内の全てのフリップフロップに与えられるため、クロックと同一の周波数でスイッチング動作するトランジスタ数が多く、消費電力が大きくなるという問題がある。一方、リプルカウンタは、各ビットを記憶する各フリップフロップに対し、各々のビットの反転を行うべきときに限ってクロック(下位ビットの反転)が与えられる構成となっているため、消費電力が少ないという利点を有する。しかし、リプルカウンタは、各フリップフロップへのクロックの供給経路にその前段の全てのフリップフロップが介在しているため、上位ビットになる程、クロックの変化からの遅延時間が長くなる。このため、カウント値を表現するビット数が多い場合には、リプルカウンタを利用するデジタル回路全体の最大クロック周波数を高くするのが困難になり、かつ、同デジタル回路のタイミング設計も困難なものになるという問題がある。   The synchronous counter described above has a short delay time from the clock to the change timing of each bit, and there is little variation in the delay time between bits. Therefore, it is possible to increase the maximum clock frequency of the entire digital circuit using the synchronous counter, and it is advantageous in that the timing design of the digital circuit becomes easy. On the other hand, since the clock is supplied to all the flip-flops in the counter, there is a problem that the number of transistors that perform switching operation at the same frequency as the clock is large and the power consumption increases. On the other hand, the ripple counter is configured such that a clock (inversion of lower bits) is given to each flip-flop storing each bit only when each bit should be inverted, so that power consumption is low. Has the advantage. However, in the ripple counter, since all of the preceding flip-flops are interposed in the clock supply path to each flip-flop, the delay time from the change in the clock becomes longer as the higher-order bit is increased. For this reason, when the number of bits representing the count value is large, it is difficult to increase the maximum clock frequency of the entire digital circuit using the ripple counter, and the timing design of the digital circuit is also difficult. There is a problem of becoming.

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、カウント値を表現するビット数が多い場合であっても、クロックからカウント値を示す各ビットの変化までの遅延時間が少なく、かつ、消費電力が低減されたカウンタを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the circumstances described above, and even when the number of bits expressing the count value is large, the delay time from the clock to the change of each bit indicating the count value is small, and An object of the present invention is to provide a counter with reduced power consumption.

この発明は、クロックをカウントする初段のカウンタと、前段のカウンタにおける桁上げまたは桁下げの発生に応じて前記クロックをカウントする2段目以降のカウンタからなる複数のカウンタを有し、前記複数のカウンタにおける2段目以降のカウンタに、当該カウンタの前段のカウンタにおける桁上げまたは桁下げの発生時に当該カウンタにクロックを通過させるクロックゲーティング制御回路を接続してなることを特徴とするカウンタを提供する。
かかる発明によれば、2段目以降のカウンタには、前段に桁上げまたは桁下げがあって、各々のカウント値の更新が必要なときに限ってクロックが供給されるため、消費電力が低減される。また、2段目以降の各カウンタへのクロックの供給経路にはクロックゲーティング制御回路のみが介在し、他のカウンタは介在していないので、クロックから各カウンタの出力信号の変化タイミングまでの遅延時間を短くすることができる。
The present invention has a plurality of counters including a first-stage counter that counts clocks and a second-stage and subsequent counters that count the clock in response to the occurrence of carry or carry-down in a previous-stage counter, Provided is a counter characterized by connecting a clock gating control circuit that allows a clock to pass through the counter when a carry or a carry-down occurs in the counter in the preceding stage of the counter to the counter in the second stage or later of the counter To do.
According to this invention, the counters in the second and subsequent stages have carry or carry down in the previous stage, and the clock is supplied only when each count value needs to be updated, thus reducing power consumption. Is done. In addition, only the clock gating control circuit is interposed in the clock supply path to each counter in the second and subsequent stages, and no other counter is interposed, so the delay from the clock to the change timing of the output signal of each counter Time can be shortened.

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
<第1実施形態>
図1はこの発明の第1実施形態であるカウンタの構成を示す回路図である。図示の例において、本実施形態によるカウンタは、ある半導体集積回路に搭載され、6ビット表現のカウント値のアップカウントを行う6ビットアップカウンタである。この6ビットアップカウンタは、カウント値を示す6ビットのうち下位3ビットのアップカウントを行う下位桁カウンタ1と、上位3ビットのアップカウントを行う上位桁カウンタ2と、下位桁カウンタ1および上位桁カウンタ2間に介挿されたクロックゲーティング制御回路3とにより構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a counter according to a first embodiment of the present invention. In the illustrated example, the counter according to the present embodiment is a 6-bit up counter that is mounted on a certain semiconductor integrated circuit and performs up-counting of the count value expressed in 6 bits. This 6-bit up counter includes a lower digit counter 1 that counts up the lower 3 bits of the 6 bits indicating the count value, an upper digit counter 2 that counts up the upper 3 bits, a lower digit counter 1 and an upper digit. The clock gating control circuit 3 is interposed between the counters 2.

本実施形態において、初段のカウンタである下位桁カウンタ1は、クロックCLKをカウントするリプルカウンタであり、カウント値の下位3ビットを記憶するフリップフロップ11〜13と、インバータ14〜16と、セレクタ17および18と、ANDゲート19とにより構成されている。   In the present embodiment, the lower-order counter 1 that is the first-stage counter is a ripple counter that counts the clock CLK, and includes flip-flops 11 to 13 that store the lower 3 bits of the count value, inverters 14 to 16, and a selector 17. And 18 and an AND gate 19.

ここで、フリップフロップ11〜13は、各々のローアクティブデータ出力端子の出力信号がインバータ14〜16により反転されて、各々のローアクティブデータ入力端子に供給されるようになっており、各々、クロック端子に与えられるクロックが立ち上がる都度、各々の出力信号のレベルを反転させるトグル動作を行う。そして、インバータ14〜16の各出力信号は、6ビット表現のカウント値の下位3ビットを示す出力信号Q0〜Q2として、カウント値を利用する回路(図示略)に供給される。   Here, in the flip-flops 11 to 13, the output signals of the respective low active data output terminals are inverted by the inverters 14 to 16 and supplied to the respective low active data input terminals. Each time the clock applied to the terminal rises, a toggle operation is performed to invert the level of each output signal. The output signals of the inverters 14 to 16 are supplied to a circuit (not shown) using the count value as output signals Q0 to Q2 indicating the lower 3 bits of the 6-bit expression count value.

下位桁カウンタ1のフリップフロップ11のクロック入力端子には、図示しないクロック発生源からクロックCLKが直接与えられる。一方、フリップフロップ12および13の各クロック入力端子には、セレクタ17および18の各出力端子が接続されており、これらのセレクタ17および18により選択された各信号が供給される。   The clock CLK is directly applied to the clock input terminal of the flip-flop 11 of the lower digit counter 1 from a clock generation source (not shown). On the other hand, the output terminals of the selectors 17 and 18 are connected to the clock input terminals of the flip-flops 12 and 13, and the signals selected by the selectors 17 and 18 are supplied.

セレクタ17および18には、テスト信号TESTが選択信号として与えられる。テスト信号TESTは、本実施形態によるカウンタが搭載された半導体集積回路の機能確認試験や故障試験時に機能確認を容易に行うためにレベル切り換えのなされる信号であり、機能確認試験や故障試験以外のときにはLレベルに固定される。セレクタ17および18は、テスト信号TESTがLレベルのときはフリップフロップ11および12の各ローアクティブデータ出力端子の各出力信号を選択し、テスト信号TESTがHレベルのときはANDゲート19の出力信号を選択する。このANDゲート19は、テスト信号TESTとクロックCLKとの論理積を出力する。このANDゲート19は、テスト信号TESTがLレベルのとき(機能確認試験や故障試験以外のとき)に、クロックCLKがセレクタ17および18へ伝わるのを阻止して、低消費電力化を行うために設けられたものである。   The selectors 17 and 18 are supplied with a test signal TEST as a selection signal. The test signal TEST is a signal whose level is switched in order to easily perform function confirmation during the function confirmation test or failure test of the semiconductor integrated circuit on which the counter according to the present embodiment is mounted. Sometimes it is fixed at L level. Selectors 17 and 18 select the output signals of the low active data output terminals of flip-flops 11 and 12 when test signal TEST is at the L level, and output signals of AND gate 19 when test signal TEST is at the H level. Select. The AND gate 19 outputs a logical product of the test signal TEST and the clock CLK. The AND gate 19 prevents the clock CLK from being transmitted to the selectors 17 and 18 when the test signal TEST is at the L level (other than the function confirmation test or the failure test) to reduce power consumption. It is provided.

2段目のカウンタである上位桁カウンタ2は、前段のカウンタである下位桁カウンタ1における桁上げの発生に応じてクロックCLKのカウントを行う同期カウンタであり、カウント値の上位3ビットを記憶する3ビットレジスタ21と、この3ビットレジスタ21から出力される3ビットのデータに「+1」(001B)を加算して3ビットレジスタ21に供給する3ビット全加算器22とにより構成される。ここで、3ビットレジスタ21には、下位桁カウンタ1における桁上げの発生時に、クロックゲーティング制御回路3からクロックCLKaが与えられる。上位桁カウンタ2では、このクロックCLKaの立ち上がりにより、その時点における3ビット全加算器22の出力データ(すなわち、3ビットレジスタ21の出力データに「+1」を加算したデータ)が3ビットレジスタ21に書き込まれ、カウント値のインクリメントが行われる。そして、3ビットレジスタ21における3ビットの出力信号が、本実施形態による6ビットカウンタの上位3ビットの出力信号Q3〜Q5として、カウント値を利用する回路(図示略)に供給される。   The high-order digit counter 2 that is the second-stage counter is a synchronous counter that counts the clock CLK in response to the occurrence of a carry in the low-order digit counter 1 that is the preceding-stage counter, and stores the high-order 3 bits of the count value. A 3-bit register 21 and a 3-bit full adder 22 that adds “+1” (001B) to the 3-bit data output from the 3-bit register 21 and supplies the 3-bit register 21 to the 3-bit register 21. Here, the clock CLKa is given to the 3-bit register 21 from the clock gating control circuit 3 when a carry occurs in the lower digit counter 1. In the upper digit counter 2, the output data of the 3-bit full adder 22 at that time (that is, data obtained by adding “+1” to the output data of the 3-bit register 21) to the 3-bit register 21 at the rising edge of the clock CLKa. It is written and the count value is incremented. Then, the 3-bit output signal in the 3-bit register 21 is supplied to a circuit (not shown) that uses the count value as the upper 3-bit output signals Q3 to Q5 of the 6-bit counter according to the present embodiment.

クロックゲーティング制御回路3は、下位桁カウンタ1における桁上げの発生時に限り、クロックCLKを通過させ、クロックCLKaとして上位桁カウンタ2の3ビットレジスタ21に供給する回路である。このクロックゲーティング制御回路3は、ローアクティブANDゲート31と、ラッチ32と、ANDゲート33とにより構成されている。ここで、ローアクティブANDゲート31は、フリップフロップ11〜13のローアクティブデータ出力端子の各出力信号が全てLレベルであり、下位桁カウンタ1のカウント値が「7」となり、次のクロックCLKの立ち上がりにおいて下位桁カウンタ1から上位桁カウンタ2への桁上げを行うべきとき、イネーブル信号EN1をHレベルとする。ラッチ32は、クロックCLKがLレベルのときイネーブル信号EN1をイネーブル信号EN2として通過させ(スルー状態)、クロックCLKがHレベルになったときその直前におけるイネーブル信号EN2を保持する(保持状態)。ANDゲート33は、イネーブル信号EN2がHレベルの期間のみクロックCLKをクロックCLKaとして通過させ、イネーブル信号EN2がLレベルの期間はLレベルの信号を出力する。
以上が本実施形態によるカウンタの構成の詳細である。
The clock gating control circuit 3 is a circuit that passes the clock CLK and supplies it to the 3-bit register 21 of the upper digit counter 2 only when a carry occurs in the lower digit counter 1 as the clock CLKa. The clock gating control circuit 3 includes a low active AND gate 31, a latch 32, and an AND gate 33. Here, in the low active AND gate 31, all the output signals of the low active data output terminals of the flip-flops 11 to 13 are at the L level, the count value of the lower digit counter 1 is “7”, and the next clock CLK When a carry from the lower digit counter 1 to the upper digit counter 2 is to be performed at the rising edge, the enable signal EN1 is set to H level. The latch 32 passes the enable signal EN1 as the enable signal EN2 when the clock CLK is at L level (through state), and holds the enable signal EN2 immediately before the clock CLK becomes H level (holding state). The AND gate 33 passes the clock CLK as the clock CLKa only when the enable signal EN2 is at the H level, and outputs an L level signal when the enable signal EN2 is at the L level.
The above is the details of the configuration of the counter according to the present embodiment.

次に本実施形態の動作を説明する。図2は本実施形態においてテスト信号TESTがLレベルである場合のカウンタの各部の波形を示すタイムチャートである。テスト信号TESTがLレベルである場合、ANDゲート19の出力信号はLレベルとなる。また、セレクタ17はフリップフロップ11のローアクティブデータ出力端子の出力信号を選択してフリップフロップ12のクロック入力端子に供給し、セレクタ18はフリップフロップ12のローアクティブデータ出力端子の出力信号を選択してフリップフロップ13のクロック入力端子に供給する。このため、フリップフロップ11がクロックCLKの立ち上がりによりトグル動作すると、フリップフロップ12は、このフリップフロップ11のローアクティブデータ出力端子の出力信号が立ち上がるのに応じてトグル動作する。そして、フリップフロップ13は、このフリップフロップ12のローアクティブデータ出力端子の出力信号が立ち上がるのに応じてトグル動作する。このように、テスト信号TESTがLレベルである場合、フリップフロップ11〜13はリプルカウンタとして動作する。このため、下位桁カウンタ1の出力信号Q0〜Q2が示すカウント値は、クロックCLKの立ち上がりに応じて、「0」、「1」、「2」、…、「7」、「0」、…という具合に変化し、「0」〜「7」の範囲のカウント値を繰り返す。   Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 2 is a time chart showing waveforms of respective parts of the counter when the test signal TEST is at the L level in the present embodiment. When test signal TEST is at L level, the output signal of AND gate 19 is at L level. The selector 17 selects the output signal of the low active data output terminal of the flip-flop 11 and supplies it to the clock input terminal of the flip-flop 12. The selector 18 selects the output signal of the low active data output terminal of the flip-flop 12. To the clock input terminal of the flip-flop 13. For this reason, when the flip-flop 11 toggles at the rising edge of the clock CLK, the flip-flop 12 toggles according to the rise of the output signal of the low active data output terminal of the flip-flop 11. Then, the flip-flop 13 performs a toggle operation in response to the output signal of the low active data output terminal of the flip-flop 12 rising. Thus, when the test signal TEST is at the L level, the flip-flops 11 to 13 operate as a ripple counter. Therefore, the count values indicated by the output signals Q0 to Q2 of the lower digit counter 1 are “0”, “1”, “2”,..., “7”, “0”,. The count value in the range of “0” to “7” is repeated.

クロックゲーティング制御回路3におけるローアクティブANDゲート31は、この下位桁カウンタ1のカウント値が「7」、すなわち、フリップフロップ11〜13のローアクティブデータ出力端子の各出力信号が全てLレベルである期間、イネーブル信号EN1をHレベルとし、それ以外の期間はイネーブル信号EN1をLレベルする。   In the low active AND gate 31 in the clock gating control circuit 3, the count value of the lower digit counter 1 is “7”, that is, all the output signals of the low active data output terminals of the flip-flops 11 to 13 are at the L level. During the period, the enable signal EN1 is set to the H level, and the enable signal EN1 is set to the L level during the other periods.

そして、下位桁カウンタ1のカウント値が「7」となってイネーブル信号EN1がLレベルからHレベルになり、その後、クロックCLKがLレベルになると、ラッチ32は、このHレベルのイネーブル信号EN1を通過させ、イネーブル信号EN2としてANDゲート33に与える。その後、クロックCLKが立ち上がって下位桁カウンタ1のカウント値が「7」から「0」に変化すると、同クロックCLKの立ち上がりからその後の立ち下がりまでの期間、ラッチ32はHレベルのイネーブル信号EN2を保持する。このため、下位桁カウンタ1のカウント値を「7」から「0」に変化させたクロックCLKは、ANDゲート33を通過し、クロックCLKaとして上位桁カウンタ2の3ビットレジスタ21に供給され、上位桁カウンタ2のカウント値(出力信号Q3〜Q5が示すカウント値)のアップカウントが行われる。   When the count value of the lower digit counter 1 is “7” and the enable signal EN1 is changed from the L level to the H level, and the clock CLK is subsequently changed to the L level, the latch 32 receives the H level enable signal EN1. The signal is passed and provided to the AND gate 33 as an enable signal EN2. Thereafter, when the clock CLK rises and the count value of the lower digit counter 1 changes from “7” to “0”, the latch 32 outputs the H level enable signal EN2 during the period from the rise of the clock CLK to the fall thereafter. Hold. For this reason, the clock CLK whose count value of the lower digit counter 1 is changed from “7” to “0” passes through the AND gate 33 and is supplied to the 3-bit register 21 of the upper digit counter 2 as the clock CLKa. The count value of the digit counter 2 (the count value indicated by the output signals Q3 to Q5) is counted up.

図3は本実施形態においてテスト信号TESTがHレベルである場合(機能確認試験や故障試験の場合)のカウンタの各部の波形を示すタイムチャートである。この場合、ANDゲート19は、クロックCLKを通過させる。また、セレクタ17および18はANDゲート19を通過するクロックCLKを選択してフリップフロップ12および13のクロック入力端子に各々供給する。このため、クロックCLKが立ち上がる度にフリップフロップ11〜13がトグル動作して出力信号Q0〜Q2のレベル反転が発生し、下位桁カウンタ1のカウント値は「0」と「7」を交互に繰り返す。また、テスト信号TESTがLレベルである場合と同様、下位桁カウンタ1のカウント値が「7」から「0」に変化するとき、このカウント値を「7」から「0」に変化させたクロックCLKが、クロックゲーティング制御回路3を介し、クロックCLKaとして上位桁カウンタ2の3ビットレジスタ21に供給され、上位桁カウンタ2のカウント値(出力信号Q3〜Q5が示すカウント値)のアップカウントが行われる。これにより出力信号Q0〜Q5の各出力先の回路が動作し、その機能確認が可能になる。   FIG. 3 is a time chart showing waveforms of respective parts of the counter when the test signal TEST is at the H level (in the case of a function check test or a failure test) in this embodiment. In this case, the AND gate 19 passes the clock CLK. The selectors 17 and 18 select the clock CLK passing through the AND gate 19 and supply it to the clock input terminals of the flip-flops 12 and 13, respectively. Therefore, the flip-flops 11 to 13 toggle each time the clock CLK rises, and the level inversion of the output signals Q0 to Q2 occurs, and the count value of the lower digit counter 1 alternately repeats “0” and “7”. . Similarly to the case where the test signal TEST is at the L level, when the count value of the lower digit counter 1 changes from “7” to “0”, the clock in which the count value is changed from “7” to “0”. CLK is supplied to the 3-bit register 21 of the upper digit counter 2 as the clock CLKa through the clock gating control circuit 3, and the count value of the upper digit counter 2 (the count value indicated by the output signals Q3 to Q5) is incremented. Done. As a result, the output destination circuits of the output signals Q0 to Q5 operate and their functions can be confirmed.

以上のように、本実施形態においては、下位桁カウンタ1のカウント値が「7」となり、下位桁カウンタ1から上位桁カウンタ2への桁上げを行うべきときに限り、クロックゲーティング制御回路3を介してクロックCLKaが上位桁カウンタ2に供給される。従って、上位桁カウンタ2に無駄なスイッチング動作を行わせず、消費電力を低く抑えることができる。また、本実施形態においては、高い周波数のクロックが与えられる下位桁カウンタ1をリプルカウンタとしたため、下位桁カウンタ1の消費電力を減らし、これにより6ビットアップカウンタ全体としての消費電力を減らすことができる。また、本実施形態においては、上位桁カウンタ2へのクロックCLKの供給経路にはクロックゲーティング制御回路3のみが介在し、下位桁カウンタ1は介在していない。従って、クロックCLKから上位桁カウンタ2の各出力信号の変化タイミングまでの遅延時間を短くすることができる。また、本実施形態によれば、低い周波数のクロックが与えられる上位桁カウンタ2を同期カウンタとしたため、6ビットアップカウンタ全体としての消費電力を極力減らしつつ、クロックCLKの立ち上がりからの各出力信号Q3〜Q5の変化タイミングまでの各遅延時間のばらつきを少なくし、かつ、それらの遅延時間の最大値を低く抑えることができる。   As described above, in this embodiment, only when the count value of the lower digit counter 1 is “7” and the carry from the lower digit counter 1 to the upper digit counter 2 is to be performed, the clock gating control circuit 3 The clock CLKa is supplied to the upper digit counter 2 via. Therefore, it is possible to keep power consumption low without performing unnecessary switching operation on the upper digit counter 2. In this embodiment, since the lower digit counter 1 to which a high frequency clock is applied is a ripple counter, the power consumption of the lower digit counter 1 is reduced, thereby reducing the power consumption of the entire 6-bit up counter. it can. In the present embodiment, only the clock gating control circuit 3 is interposed in the supply path of the clock CLK to the upper digit counter 2, and the lower digit counter 1 is not interposed. Therefore, the delay time from the clock CLK to the change timing of each output signal of the upper digit counter 2 can be shortened. In addition, according to the present embodiment, since the high-order digit counter 2 to which a low-frequency clock is applied is a synchronous counter, each output signal Q3 from the rising edge of the clock CLK while reducing the power consumption of the entire 6-bit up counter as much as possible. It is possible to reduce the variation of each delay time until the change timing of .about.Q5 and to keep the maximum value of the delay times low.

<第2実施形態>
図4はこの発明の第2実施形態であるカウンタの構成を示す回路図である。上記第1実施形態は、本発明をアップカウンタに適用したものであったが、本実施形態は、本発明をダウンカウンタに適用したものである。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a counter according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the present invention is applied to an up counter. However, in the present embodiment, the present invention is applied to a down counter.

上記第1実施形態における下位桁カウンタ1では、フリップフロップ11および12のローアクティブデータ出力端子の各出力信号がセレクタ17および18に供給されたが、本実施形態における下位桁カウンタ1Aでは、フリップフロップ11および12のハイアクティブデータ出力端子の各出力信号がセレクタ17および18に供給されるようになっており、下位桁カウンタ1Aは3ビットダウンカウンタとして動作する。   In the lower digit counter 1 in the first embodiment, the output signals of the low active data output terminals of the flip-flops 11 and 12 are supplied to the selectors 17 and 18, but in the lower digit counter 1A in the present embodiment, the flip-flop The output signals at the high active data output terminals 11 and 12 are supplied to the selectors 17 and 18, and the lower digit counter 1A operates as a 3-bit down counter.

また、上記第1実施形態における上位桁カウンタ2では、3ビット全加算器22が3ビットレジスタ21の出力データに「+1」を加算したが、本実施形態における上位桁カウンタ2Aでは、3ビット全加算器22が3ビットレジスタ21の出力データに「−1」を加算するようになっており、上位桁カウンタ2Aは3ビットダウンカウンタとして動作する。   In the upper digit counter 2 in the first embodiment, the 3-bit full adder 22 adds “+1” to the output data of the 3-bit register 21, but in the upper digit counter 2A in the present embodiment, the 3-bit full adder 22 The adder 22 adds “−1” to the output data of the 3-bit register 21, and the upper digit counter 2A operates as a 3-bit down counter.

また、本実施形態におけるクロックゲーティング制御回路3において、ローアクティブANDゲート31は、フリップフロップ11〜13のハイアクティブデータ出力端子の出力信号が全てLレベルであるとき、すなわち、カウント値が「0」であり、次のクロックCLKの立ち上がりにおいて桁下げを行うべきときイネーブル信号EN1をHレベルとする。そして、本実施形態におけるクロックゲーティング制御回路3は、桁下げの発生時にクロックCLKを通過させ、クロックCLKaとして上位桁カウンタ2Aに供給する。
本実施形態においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。
In the clock gating control circuit 3 according to the present embodiment, the low active AND gate 31 has a count value of “0” when the output signals of the high active data output terminals of the flip-flops 11 to 13 are all at the L level. The enable signal EN1 is set to H level when a digit reduction is to be performed at the next rising edge of the clock CLK. Then, the clock gating control circuit 3 in the present embodiment passes the clock CLK when the carry-down occurs, and supplies the clock CLK to the upper digit counter 2A as the clock CLKa.
Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
図5はこの発明の第3実施形態であるカウンタの構成を示す回路図である。上記第1および第2実施形態では、下位桁カウンタおよび上位桁カウンタという2個のカウンタにより1個のカウンタを構成したが、本実施形態では、3個のカウンタにより1個のカウンタを構成する。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a counter according to the third embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, one counter is composed of two counters, a lower digit counter and an upper digit counter. In the present embodiment, one counter is composed of three counters.

図5に示すように、本実施形態によるカウンタは、3ビットのカウンタ101〜103と、カウンタ101および102間に介挿されたクロックゲーティング制御回路111と、カウンタ102および103間に介挿されたクロックゲーティング制御回路112とにより構成されている。   As shown in FIG. 5, the counter according to the present embodiment is inserted between the 3-bit counters 101 to 103, the clock gating control circuit 111 interposed between the counters 101 and 102, and the counters 102 and 103. And a clock gating control circuit 112.

カウンタ101〜103は、全てがアップカウンタであってもよいし、全てがダウンカウンタであってもよい。また、カウンタ101〜103の各々は、リプルカウンタであってもよいし、同期カウンタであってもよい。   The counters 101 to 103 may all be up counters or all may be down counters. Each of the counters 101 to 103 may be a ripple counter or a synchronous counter.

初段のカウンタ101には、クロックCLKが直接与えられる。カウンタ101は、クロックCLKに応じて、「0」〜「7」の範囲のアップカウントまたはダウンカウントを繰り返す。   The clock CLK is directly given to the first-stage counter 101. The counter 101 repeats up-counting or down-counting in the range of “0” to “7” according to the clock CLK.

クロックゲーティング制御回路111は、アップカウントの場合にはカウンタ101のカウント値が「7」になって桁上げをするべきとき、ダウンカウントの場合にはカウンタ101のカウント値が「0」となって桁下げをするべきとき、その直後に立ち上がるクロックCLKを通過させ、クロックCLKaとしてカウンタ102に供給する。これによりカウンタ102では、アップカウント(桁上げ)またはダウンカウント(桁下げ)が行われる。   The clock gating control circuit 111 sets the count value of the counter 101 to “7” in the case of up-counting and should carry, and in the case of down-counting, the count value of the counter 101 becomes “0”. When the digit is to be reduced, the clock CLK rising immediately after that is passed and supplied to the counter 102 as the clock CLKa. As a result, the counter 102 performs up-counting (carrying up) or down-counting (carrying down).

また、クロックゲーティング制御回路112は、アップカウントの場合にはカウンタ101のカウント値が「7」となり、かつ、カウンタ102のカウント値が「7」となって桁上げをするべきとき、ダウンカウントの場合にはカウンタ101のカウント値が「0」となり、かつ、カウンタ102のカウント値が「0」となって桁下げをするべきとき、その直後に立ち上がるクロックCLKを通過させ、クロックCLKbとしてカウンタ103に供給する。これによりカウンタ103では、アップカウント(桁上げ)またはダウンカウント(桁下げ)が行われる。   The clock gating control circuit 112 counts down when the count value of the counter 101 is “7” in the case of up-counting and the count value of the counter 102 is “7” to carry. In this case, when the count value of the counter 101 becomes “0” and the count value of the counter 102 becomes “0” and the digit should be reduced, the clock CLK rising immediately after that is passed, and the counter is used as the clock CLKb. 103. As a result, the counter 103 performs up-counting (carrying up) or down-counting (carrying down).

以上のように、本実施形態によれば、上位桁のカウントを行うカウンタ102および103には、カウント値の更新が必要な場合のみクロックが供給され、それ以外の場合に不要なクロックは供給されない。従って、消費電力を低減することができる。また、本実施形態の場合、カウンタ102へのクロックCLKの供給経路にはクロックゲーティング制御回路111が介在しているのみであり、カウンタ103へのクロックCLKの供給経路にはクロックゲーティング制御回路112が介在しているのみであり、下位桁のカウンタは介在していない。従って、カウント値を表現するビット数(図5の例の場合は9ビット)が多い場合であっても、上位桁のカウントを行うカウンタ102および103の各出力信号のクロックCLKからの遅延時間を短くすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the clocks are supplied to the counters 102 and 103 that count the upper digits only when the count value needs to be updated, and unnecessary clocks are not supplied otherwise. . Therefore, power consumption can be reduced. In the present embodiment, only the clock gating control circuit 111 is interposed in the supply path of the clock CLK to the counter 102, and the clock gating control circuit is provided in the supply path of the clock CLK to the counter 103. 112 is only interposed, and the lower digit counter is not interposed. Therefore, even when the number of bits representing the count value (9 bits in the example of FIG. 5) is large, the delay time from the clock CLK of each output signal of the counters 102 and 103 that count the upper digits is set. Can be shortened.

<他の実施形態>
以上、この発明の第1〜第3実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。
<Other embodiments>
The first to third embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention may have other embodiments.

(1)例えば上記第1および第2実施形態では、6ビットのカウンタを2個の3ビットのカウンタに分割し、3ビットのカウンタ間にクロックゲーティング制御回路を介挿したが、1個のカウンタを何個のカウンタに分割するか、あるいは、何ビットのカウンタに分割するかは、許容される消費電力、半導体集積回路においてカウンタに許される占有面積等に応じて決定すればよい。 (1) For example, in the first and second embodiments described above, a 6-bit counter is divided into two 3-bit counters, and a clock gating control circuit is inserted between the 3-bit counters. The number of counters to be divided or the number of bits to be divided may be determined according to the allowable power consumption, the occupation area allowed for the counter in the semiconductor integrated circuit, and the like.

(2)消費電力を低くするためには、1個のカウンタを分割した各カウンタのうち、最も周波数の高いクロックが与えられる初段のカウンタは、リプルカウンタであることが望ましい。しかし、初段のカウンタをリプルカウンタにすると、初段のカウンタの出力信号(特に初段のカウンタのカウント値の最上位ビット)のクロックからの遅延時間が長くなる。しかしながら、本発明によれば、クロックゲーティング制御回路が働くことにより、第2段以降のカウンタに供給されるクロックの周波数を低くし、2段目以降のカウンタの消費電力を低減する効果が得られる。従って、この2段目以降のカウンタの消費電力の低減効果だけで充分な場合には、初段のカウンタを同期カウンタとし、初段のカウンタの各ビットの遅延時間の短縮化を図ってもよい。また、1個のカウンタを分割した各カウンタの全てを同期カウンタとしてもよい。 (2) In order to reduce power consumption, it is desirable that the first stage counter to which the clock with the highest frequency is given among the counters obtained by dividing one counter is a ripple counter. However, if the first stage counter is a ripple counter, the delay time from the clock of the output signal of the first stage counter (particularly, the most significant bit of the count value of the first stage counter) becomes longer. However, according to the present invention, the clock gating control circuit works to lower the frequency of the clock supplied to the second and subsequent counters and to reduce the power consumption of the second and subsequent counters. It is done. Therefore, when only the effect of reducing the power consumption of the counters after the second stage is sufficient, the first stage counter may be a synchronous counter, and the delay time of each bit of the first stage counter may be shortened. Further, all the counters obtained by dividing one counter may be used as the synchronous counter.

(3)上記各実施形態では、複数の2進カウンタを用いて1個のカウンタを構成したが、「0」〜「9」の範囲のカウント値を繰り返す複数のBCD(Binary Coded Decimal;2進化10進)カウンタを用い、各BCDカウンタ間にクロックゲーティング制御回路を介挿してもよい。 (3) In each of the above embodiments, a single counter is configured using a plurality of binary counters. However, a plurality of BCDs (Binary Coded Decimal; binary) that repeat count values in the range of “0” to “9” are used. A (decimal) counter may be used, and a clock gating control circuit may be inserted between each BCD counter.

この発明の第1実施形態であるカウンタの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the counter which is 1st Embodiment of this invention. 同実施形態においてテスト信号TESTがLレベルである場合のカウンタの各部の波形を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing waveforms of respective parts of the counter when the test signal TEST is at the L level in the embodiment. 同実施形態においてテスト信号TESTがHレベルである場合のカウンタの各部の波形を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing waveforms of respective parts of the counter when the test signal TEST is at the H level in the embodiment. この発明の第2実施形態であるカウンタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the counter which is 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態であるカウンタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the counter which is 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A……下位桁カウンタ、2,2A……上位桁カウンタ、3,111,112……クロックゲーティング制御回路、101〜103……カウンタ、11〜13……フリップフロップ、14〜16……インバータ、17,18……セレクタ、19,33……ANDゲート、31……ローアクティブANDゲート、32……ラッチ、21……3ビットレジスタ、22……3ビット全加算器。 1, 1A: Lower digit counter, 2, 2A: Upper digit counter, 3, 111, 112 ... Clock gating control circuit, 101-103 ... Counter, 11-13 ... Flip-flop, 14-16 ... Inverter, 17, 18 ... Selector, 19, 33 ... AND gate, 31 ... Low active AND gate, 32 ... Latch, 21 ... 3-bit register, 22 ... 3-bit full adder.

Claims (4)

クロックをカウントする初段のカウンタと、前段のカウンタにおける桁上げまたは桁下げの発生に応じて前記クロックをカウントする2段目以降のカウンタからなる複数のカウンタを有し、
前記複数のカウンタにおける2段目以降のカウンタに、当該カウンタの前段のカウンタにおける桁上げまたは桁下げの発生時に当該カウンタにクロックを通過させるクロックゲーティング制御回路を接続してなることを特徴とするカウンタ。
A plurality of counters including a first-stage counter that counts the clock and a second-stage counter that counts the clock according to the occurrence of carry or carry-down in the previous-stage counter;
A clock gating control circuit that allows a clock to pass to the counter when a carry or a carry in the counter in the preceding stage of the counter is generated is connected to the second and subsequent counters in the plurality of counters. counter.
前記複数のカウンタにおける初段のカウンタがリプルカウンタであることを特徴とする請求項1に記載のカウンタ。   2. The counter according to claim 1, wherein a first-stage counter of the plurality of counters is a ripple counter. 前記複数のカウンタにおける初段のカウンタを除くカウンタの中に同期カウンタが含まれることを特徴とする請求項1または2に記載のカウンタ。   3. The counter according to claim 1, wherein a counter other than a first-stage counter of the plurality of counters includes a synchronization counter. 前記複数のカウンタの全てが同期カウンタであることを特徴とする請求項1に記載のカウンタ。
The counter according to claim 1, wherein all of the plurality of counters are synchronous counters.
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