JP2000003239A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2000003239A
JP2000003239A JP10168172A JP16817298A JP2000003239A JP 2000003239 A JP2000003239 A JP 2000003239A JP 10168172 A JP10168172 A JP 10168172A JP 16817298 A JP16817298 A JP 16817298A JP 2000003239 A JP2000003239 A JP 2000003239A
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Japan
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circuit
clock
clock signal
semiconductor integrated
integrated circuit
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JP10168172A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Nagata
誠一 永田
Masaru Iwabuchi
勝 岩渕
Kenichi Ishibashi
謙一 石橋
Kaoru Sakoshita
薫 迫下
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit for suppressing peak currents regularly running through a circuit synchronously with a clock signal or the like, and easing a radiation noise. SOLUTION: A capacitative element Cs is inserted through resistance means R1 and R2 to power supply sources Vcc and Gnd in a circuit whose driving load is relatively large such as an output stage circuit 8A of a clock driver or the like. Currents are supplied from the capacitative element at a relatively low impedance side, or currents are extracted to the capacitative element in the transitional response stage of the reversal operation of an output stage circuit. The capacitative element is charged through the resistance means in a normal state after the transitional response operation, and preparation for the next transitional response operation can be realized. Therefore, any large currents can be prevented from running to a power source terminal at the time of the reversal operation in synchronism with the rising edge of a clock signal ϕ. Thus, a current peak can be eased, and an electromagnetic radiation noise can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、規則的に回路に流
れるピーク電流を抑えてEMI(Electro-Magnetic Int
erference:電磁波妨害)を緩和させる技術に関し、例
えばマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、デー
タプロセッサなどの、クロックに同期動作される半導体
集積回路に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an EMI (Electro-Magnetic Int.
The present invention relates to a technique for mitigating erference (electromagnetic interference), and relates to a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit operated synchronously with a clock, such as a microprocessor, a microcomputer, and a data processor.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロコンピュータなどの半導体集積
回路の動作が高速化されるのに伴って、内部の動作サイ
クルタイムが短くされる。それにしたがって、内部のク
ロック信号や内部バス信号を急峻に変化させなければな
らない。信号を急峻に変化させると、その信号波形に
は、数百MHz(メガヘルツ)から数GHz(ギガヘル
ツ)に及ぶ周波数成分の雑音(高調波)を含むことにな
る。
2. Description of the Related Art As the speed of operation of a semiconductor integrated circuit such as a microcomputer is increased, the internal operation cycle time is shortened. Accordingly, the internal clock signal and the internal bus signal must be changed sharply. When the signal is changed sharply, the signal waveform contains noise (harmonics) of frequency components ranging from several hundred MHz (megahertz) to several GHz (gigahertz).

【0003】半導体集積回路においてクロック信号配線
やバスの信号配線はチップの全面に巡っており、これら
がアンテナの作用をして、そのような高調波成分は輻射
ノイズとして放出される。放射された輻射ノイズは外部
の電界に影響を与え、所謂EMI(Electro-Magnetic I
nterference:電磁波妨害)を生ずる。
In a semiconductor integrated circuit, clock signal wiring and signal wiring of a bus run over the entire surface of a chip, and these function as an antenna, and such harmonic components are emitted as radiation noise. The emitted radiation noise affects an external electric field, so-called EMI (Electro-Magnetic I).
nterference: electromagnetic interference).

【0004】従来、そのような輻射ノイズに対しては、
半導体集積回路の実装技術によって対策していた。例え
ば、基板に実装した半導体集積回路の表面等に金属製の
シールド板などを配置したり、基板に対する半導体集積
回路の実装位置を工夫したり、更には基板それ自体の形
状を工夫したりして対策していた。
Conventionally, for such radiation noise,
The countermeasures were taken by the mounting technology of the semiconductor integrated circuit. For example, placing a metal shield plate on the surface of a semiconductor integrated circuit mounted on a substrate, devising a mounting position of the semiconductor integrated circuit with respect to the substrate, and devising a shape of the substrate itself. I was taking measures.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実装技
術によって輻射ノイズ対策を行う場合には、基板に実装
すべき部品点数が増え、また、基板の設計も容易ではな
いという問題点のあることが本発明者によって明らかに
された。
However, when measures are taken against radiation noise by mounting technology, there are problems that the number of components to be mounted on the board increases and that the design of the board is not easy. Revealed by the inventor.

【0006】また、VHF(Very High Frequency)帯
又はUHF(Ultra High Frequency)帯を使用する受信
機、携帯電話機、PHS(Personal Handyphone Syste
m)などの携帯用の無線機器には小型化の観点から多く
の半導体集積回路が高密度に実装され、また、前記輻射
ノイズの一部の周波数成分はそれら携帯無線機器の実用
周波数帯域に重なってしまい、自らノイズ源になる可能
性もある。
Further, a receiver, a portable telephone, a PHS (Personal Handyphone System) using a VHF (Very High Frequency) band or a UHF (Ultra High Frequency) band.
m), a large number of semiconductor integrated circuits are mounted at high density from the viewpoint of miniaturization, and some frequency components of the radiated noise overlap with the practical frequency band of those portable wireless devices. It can be a noise source by itself.

【0007】そこで本発明者は、半導体集積回路の輻射
ノイズの原因が、高い周波数で変化される動作クロック
信号やバスの信号による高調波成分であることから、ク
ロック信号等に同期して規則的に回路に流れるピーク電
流を抑えてEMI(Electro-Magnetic Interference:
電磁波妨害)を緩和させることについて検討した。ま
た、半導体集積回路には、その用途により、動作の高速
化を最優先にするか、低輻射ノイズを最優先にするか、
相互に異なる市場の要求が有る。これら相反する要求に
対して、選択的に何れにも対応できることの必要性が本
発明者によって見出された。
The inventor of the present invention has proposed that the radiation noise of a semiconductor integrated circuit is caused by a harmonic component due to an operation clock signal or a bus signal that is changed at a high frequency. EMI (Electro-Magnetic Interference:
To reduce electromagnetic interference). In addition, depending on the application, whether the highest priority is given to high-speed operation, the highest priority to low radiation noise,
There are different market requirements. The inventor of the present invention has found that it is necessary to selectively cope with these conflicting demands.

【0008】本発明の目的は、クロック信号等に同期し
て規則的に回路に流れるピーク電流を抑えて輻射ノイズ
を緩和させることができる半導体集積回路を提供するこ
とにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit capable of suppressing a peak current flowing in a circuit regularly in synchronization with a clock signal or the like and thereby reducing radiation noise.

【0009】本発明の別の目的は、動作の高速化を最優
先にするか、低輻射ノイズを最優先にするか、相互に異
なる要求の何れにも選択的に答えることができる半導体
集積回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of selectively responding to mutually different requests whether to give top priority to high-speed operation or low-radiation noise. Is to provide.

【0010】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0012】〔1〕駆動負荷の比較的大きな回路の電源
供給源に抵抗手段を介して容量素子を挿入する。例え
ば、クロック信号に同期動作されるプッシュ・プル回路
若しくはCMOS回路を有する半導体集積回路におい
て、前記プッシュプル回路若しくはCMOS回路(IN
V1)は第1の抵抗手段(R1)を介して一方の電源端
子(Vcc)に接続され、第2の抵抗手段(R2)を介
して他方の電源端子(Gnd)に接続され、前記第1の
抵抗手段に接続された第1の蓄積電極と第2の抵抗手段に
接続された第2の蓄積電極とを有する容量素子(Cs)
を設ける。前記プッシュ・プル回路若しくはCMOS回
路は、クロック信号を後段に伝達するクロックドライ
バ、或いは、バスを駆動するバスドライバなどである。
[1] A capacitive element is inserted into a power supply source of a circuit having a relatively large driving load via a resistance means. For example, in a semiconductor integrated circuit having a push-pull circuit or a CMOS circuit operated in synchronization with a clock signal, the push-pull circuit or the CMOS circuit (IN
V1) is connected to one power supply terminal (Vcc) via first resistance means (R1), and connected to the other power supply terminal (Gnd) via second resistance means (R2). (Cs) having a first storage electrode connected to the second resistance means and a second storage electrode connected to the second resistance means
Is provided. The push-pull circuit or the CMOS circuit is a clock driver that transmits a clock signal to a subsequent stage, or a bus driver that drives a bus.

【0013】上記手段によれば、プッシュプル回路若し
くはCMOS回路の動作が確定されている状態におい
て、前記容量素子は前記第1及び第2抵抗手段を介して
充電される。プッシュプル回路若しくはCMOS回路の
反転動作の過渡応答段階では、先ず、前記容量素子より
動作電源が供給される。電源端子との間には抵抗手段が
介在されているので、相対的に低インピーダンス側であ
る容量素子から電流が供給され、或いは、容量素子に向
けて電流が引き抜かれる。よって、クロック信号の立ち
上がりエッジなどに同期する反転動作時に電源端子に大
きな電流が流れず、電流ピークが緩和される。
According to the above means, the capacitance element is charged via the first and second resistance means in a state where the operation of the push-pull circuit or the CMOS circuit is determined. In the transient response stage of the inversion operation of the push-pull circuit or the CMOS circuit, first, operation power is supplied from the capacitor. Since the resistance means is interposed between the power supply terminal and the power supply terminal, a current is supplied from a capacitor element having a relatively low impedance, or the current is drawn toward the capacitor element. Therefore, a large current does not flow to the power supply terminal during the inversion operation synchronized with the rising edge of the clock signal, and the current peak is reduced.

【0014】特に、前記第1及び第2の抵抗手段と容量
素子を、相互に位相反転されたクロック信号が供給され
るインバータ回路部(INV2,INV3)に共有させ
ることができる。これによれば、双方のインバータ回路
部の出力が反転するとき、一方のインバータ回路部はハ
イレベルを出力するために容量素子から電荷を取り出
し、他方のインバータ回路部はローレベルを出力するた
めに容量素子に向けて電荷を供給する。この時の電流の
向きは容量素子に対して一方向とされ、換言すれば、ハ
イレベル出力への反転動作で取り出された電荷は、ロー
レベル出力への反転動作で供給される電荷が補おうとす
るから、出力反転時に必要な電流のほとんどを容量素子
の蓄積電荷で効率的にまかなうことができる。
In particular, the first and second resistance means and the capacitance element can be shared by the inverter circuit units (INV2, INV3) to which the mutually inverted clock signals are supplied. According to this, when the outputs of both inverter circuit sections are inverted, one of the inverter circuit sections takes out charge from the capacitive element to output a high level, and the other inverter circuit section outputs a low level. The charge is supplied to the capacitor. At this time, the direction of the current is one direction with respect to the capacitive element. In other words, the charge extracted in the inversion operation to the high-level output is intended to supplement the charge supplied in the inversion operation to the low-level output. Therefore, most of the current required at the time of output inversion can be efficiently covered by the charge accumulated in the capacitor.

【0015】〔2〕半導体集積回路内部にクロック信号
を供給する複数個のクロックゲート回路(11A〜11
F)の出力位相を可変可能にする。複数個のクロックゲ
ート回路は例えばクロックパルスジェネレータ(8)か
らクロック信号(φ)を受け、夫々異なる位相のクロッ
ク信号を出力して目的とする内部回路に供給する。例え
ば、内部回路が、クロック信号の立ち上がりエッジに同
期して動作を行う場合、内部回路は相互に位相の異なる
クロック信号に同期動作される結果、半導体集積回路全
体における電流消費タイミングは、前記クロック信号の
位相のずれに応じてずらされる。即ち、電源電流のピー
クがクロック信号の立ち上がりエッジに集中しない。こ
の結果として、クロック信号等に同期して規則的に回路
に流れるピーク電流を抑えて輻射ノイズを緩和させるこ
とができる。
[2] A plurality of clock gate circuits (11A to 11A) for supplying a clock signal to the inside of the semiconductor integrated circuit
The output phase of F) can be made variable. The plurality of clock gate circuits receive a clock signal (φ) from, for example, a clock pulse generator (8), output clock signals having different phases, and supply the clock signals to a target internal circuit. For example, when the internal circuit operates in synchronization with the rising edge of the clock signal, the internal circuit is operated in synchronization with clock signals having mutually different phases. As a result, the current consumption timing in the entire semiconductor integrated circuit becomes the clock signal. Is shifted according to the phase shift of That is, the peak of the power supply current does not concentrate on the rising edge of the clock signal. As a result, it is possible to suppress the peak current flowing in the circuit regularly in synchronization with the clock signal or the like, and to reduce the radiation noise.

【0016】どのように位相をずらすかは例えばCPU
(2)による制御動作で決定したりすることができる。
例えば個々のクロックゲート回路に対する1対1対応の
制御信号を形成するための制御情報をCPU(2)がコ
ントロールレジスタ(30)に設定する。その設定値に
従って位相をずらすか否か、ずらす場合にはどの程度ず
らすかなどが設定される。輻射ノイズの低減よりも動作
の高速化を最優先とする利用形態では、位相を全くずら
さないようにして、各回路の同期化を保証して、クロッ
ク信号周波数の上限を高くできるようにする。輻射ノイ
ズの低減を最優先とする場合には、誤動作を生じない範
囲で、各回路の同期動作クロック信号の位相を極力ずら
すようにする。
How to shift the phase is determined by, for example, a CPU.
It can be determined by the control operation according to (2).
For example, the CPU (2) sets control information for forming a one-to-one control signal for each clock gate circuit in the control register (30). Whether or not to shift the phase according to the set value, and if so, how much to shift, is set. In a usage mode in which high speed operation is prioritized over reduction of radiation noise, the phases are not shifted at all, synchronization of each circuit is guaranteed, and the upper limit of the clock signal frequency can be increased. When the priority is placed on the reduction of radiation noise, the phase of the synchronous operation clock signal of each circuit is shifted as much as possible within a range where no malfunction occurs.

【0017】上記により、動作の高速化を最優先にする
か、低輻射ノイズを最優先にするか、相互に異なる要求
の何れにも選択的に答えることができる。
According to the above, it is possible to selectively answer any of different requests whether to give top priority to high-speed operation or to give top priority to low radiation noise.

【0018】〔3〕出力バッファ回路や入出力バッファ
回路等、外部へ信号を出力する出力回路(10A)のト
ランジスタサイズを可変可能にする。例えば、前記出力
バッファ回路は、出力端子に接続されたプッシュ・プル
回路(INV5,INV6)を有し、プッシュ・プル回
路は、出力トランジスタ(Mp4,Mn4,Mp5,M
n5))と、出力トランジスタのサイズを前記内部回路
から与えられる制御信号(22G)に従って可変可能に
制御する論理手段(18,19)とによって構成するこ
とができる。
[3] The transistor size of an output circuit (10A) for outputting a signal to the outside, such as an output buffer circuit or an input / output buffer circuit, can be varied. For example, the output buffer circuit has push-pull circuits (INV5, INV6) connected to output terminals, and the push-pull circuits include output transistors (Mp4, Mn4, Mp5, Mp5).
n5)) and logic means (18, 19) for variably controlling the size of the output transistor according to a control signal (22G) given from the internal circuit.

【0019】トランジスタサイズを小さくすれば、出力
動作時における電源電流ピークを小さくすることができ
る。
If the transistor size is reduced, the power supply current peak during the output operation can be reduced.

【0020】動作速度を最優先とする場合にはトランジ
スタサイズを大きく選択し、輻射ノイズ低減を最優先と
する場合にはトランジスタサイズを小さく選択する。何
れを選択するかは、CPU(2)による制御動作で決定
したりすることができる。例えば出力回路に対する1対
1対応の制御信号を形成するための制御情報をCPU
(2)がコントロールレジスタ(30)に設定する。そ
の設定値に従ってトランジスタサイズを小さくするか、
小さくする場合にはどの程度小さくするかが決定され
る。
When the operation speed is the highest priority, the transistor size is selected to be large, and when the radiation noise reduction is the highest priority, the transistor size is selected to be small. Which one to select can be determined by the control operation of the CPU (2). For example, control information for forming a one-to-one control signal for an output circuit
(2) sets the control register (30). Reduce the transistor size according to the set value, or
When making it small, how much is made small is determined.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】《マイクロコンピュータの概要》
図2には本発明に係る半導体集積回路の一例であるマイ
クロコンピュータの概略がブロック図で示される。同図
に示されるマイクロコンピュータ1は、特に制限されな
いが、CMOS集積回路製造技術によって、単結晶シリ
コンから成るような1個の半導体チップに形成されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Outline of Microcomputer
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a microcomputer as an example of the semiconductor integrated circuit according to the present invention. Although not particularly limited, the microcomputer 1 shown in FIG. 1 is formed on a single semiconductor chip made of single crystal silicon by a CMOS integrated circuit manufacturing technique.

【0022】マイクロコンピュータ1は、特に制限され
ないが、半導体チップに、CPU(中央処理装置)2及
びシステムコントローラ9と共に、RAM(ランダム・
アクセス・メモリ)3、ROM(リード・オンリ・メモ
リ)4、DMAC(ダイレクト・メモリ・アクセス・コ
ントローラ)5、TMR(タイマ・カウンタ)6、SC
I(シリアル・コミュニケーション・インタフェース・
コントローラ)7、CPG(クロック・パルス・ジェネ
レータ)8、そしてIOP(入出力ポート)10等の周
辺回路ブロックを、バス12で結合して備える。
Although not particularly limited, the microcomputer 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 2 and a system controller 9 together with a RAM (Random Access Memory) on a semiconductor chip.
Access memory) 3, ROM (read only memory) 4, DMAC (direct memory access controller) 5, TMR (timer counter) 6, SC
I (serial communication interface
Peripheral circuit blocks such as a controller 7, a CPG (clock pulse generator) 8, and an IOP (input / output port) 10 are provided by being connected by a bus 12.

【0023】CPU2は、例えばROM4に格納されて
いる命令をフェッチし、フェッチした命令を解読してデ
ータ処理を制御する。データ処理の対象とされるデータ
はRAM3等からCPU2内の図示を省略するデータレ
ジスタにロードされる。データレジスタなどにロードさ
れたデータはCPU2内の図示を省略する算術論理演算
器などの演算器を用いてデータ処理される。DMAC5
は、CPU2によってDMA転送制御のためのソース・
ディスティネーション情報が初期設定される。DMAC
5が、DMA転送要求に応答してCPU2からバス権を
獲得すると、ソース情報で指定される領域から、ディス
ティネーション情報で指定される領域にデータ転送制御
を行う。
The CPU 2 fetches an instruction stored in, for example, the ROM 4, decodes the fetched instruction, and controls data processing. Data to be subjected to data processing is loaded from the RAM 3 or the like into a data register (not shown) in the CPU 2. The data loaded into the data register or the like is subjected to data processing using an arithmetic unit such as an arithmetic and logic unit (not shown) in the CPU 2. DMAC5
Is a source for DMA transfer control by the CPU 2.
Destination information is initialized. DMAC
5 acquires the bus right from the CPU 2 in response to the DMA transfer request, and controls the data transfer from the area specified by the source information to the area specified by the destination information.

【0024】クロックパルスジェネレータ8は外部から
供給されるシステムクロック信号若しくは発振子で生成
される発振信号を入力し、これを分周等して、基準クロ
ック信号φを生成する。10で示されるものは基準クロ
ック信号φを出力するクロックドライバである。基準ク
ロック信号φは図示を省略するクロック配線を介してク
ロックゲート回路11A〜11Fに供給される。クロッ
クゲート回路11A〜11Fに入力されたクロック信号
φは対応する回路ブロック内部に供給される。
The clock pulse generator 8 receives a system clock signal supplied from the outside or an oscillation signal generated by an oscillator, divides the frequency, and generates a reference clock signal φ. Reference numeral 10 denotes a clock driver that outputs a reference clock signal φ. The reference clock signal φ is supplied to the clock gate circuits 11A to 11F via a clock wiring not shown. Clock signals φ input to clock gate circuits 11A to 11F are supplied to the corresponding circuit blocks.

【0025】図1にはマイクロコンピュータ1における
クロック供給系の詳細な一例が示される。図1には回路
ブロックとしてCPU2、SCI7、CPG8に含まれ
るクロックドライバ8A、システムコントローラ9、及
びIOP10に含まれる出力回路10Aが代表的に示さ
れている。出力回路10Aは、マイクロコンピュータ1
の外部に対してバスドライバとして機能される。
FIG. 1 shows a detailed example of a clock supply system in the microcomputer 1. FIG. 1 representatively shows, as circuit blocks, a CPU 2, a clock driver 8A included in the SCI 7, the CPG 8, a system controller 9, and an output circuit 10A included in the IOP 10. The output circuit 10A is a microcomputer 1
Functions as a bus driver to the outside of the device.

【0026】CPU2、SCI7に代表される回路ブロ
ックはクロック信号に同期動作される。そのようなクロ
ック同期動作を行うための論理構成として、同図のCP
U2、SCI7に模式的に示されているように、データ
処理のための信号伝達経路を構成する組合せ論理回路部
LGTの要所に、フリップフロップ若しくはラッチ回路
などの順序論理回路FFが配置され、クロックサイクル
毎に順次情報を、順序論理回路FFにラッチさせなが
ら、組合せ論理回路部LGTでデータ処理を行うように
なっている。
The circuit blocks represented by the CPU 2 and the SCI 7 are operated in synchronization with the clock signal. As a logical configuration for performing such a clock synchronous operation, CP shown in FIG.
As schematically shown in U2 and SCI7, a sequential logic circuit FF such as a flip-flop or a latch circuit is arranged at a key point of the combinational logic circuit unit LGT configuring a signal transmission path for data processing. The data processing is performed in the combinational logic circuit unit LGT while sequentially latching the information in the sequential logic circuit FF every clock cycle.

【0027】クロック信号CK2は、クロックゲート回
路11Aから出力される、CPU2の内部クロック信号
である。同様に、クロック信号CK7は、クロックゲー
ト回路11Fから出力される、SCI7の内部クロック
信号である。
The clock signal CK2 is an internal clock signal of the CPU 2 output from the clock gate circuit 11A. Similarly, the clock signal CK7 is an internal clock signal of the SCI7 output from the clock gate circuit 11F.

【0028】マイクロコンピュータ1は前述の通りクロ
ック信号φに同期動作する。したがて、マイクロコンピ
ュータ1の全体ではクロックサイクル毎に比較的大きな
電源電流が流れる。マイクロコンピュータ1では、その
ようにして規則的に回路に流れる電源電流のピーク電流
を抑えるために、〜の特徴点を有する。その内容
は、個々の回路ブロックのクロックゲート回路は出力
クロック信号の位相を、システムコントローラからの制
御信号に従って可変する、クロック系において比較的
大きな負荷を駆動するクロックゲート回路やクロックド
ライバの電源系には容量素子の充電電荷を用いる2次電
池回路を採用する、外部負荷を駆動する外部への信号
出力系には駆動トランジスタのサイズを、システムコン
トローラからの制御信号に従って可変する、というもの
であり、以下で夫々を詳述する。尚、電源電流は、マイ
クロコンピュータチップの電源配線に流れる電流であ
り、これは、マイクロコンピュータチップの外部電源端
子(電源ピン)に流れる電流として把握することができ
る。
The microcomputer 1 operates in synchronization with the clock signal φ as described above. Therefore, a relatively large power supply current flows in the entire microcomputer 1 every clock cycle. The microcomputer 1 has the following characteristics in order to suppress the peak current of the power supply current flowing through the circuit regularly in this manner. The contents are as follows. The clock gate circuit of each circuit block changes the phase of the output clock signal according to the control signal from the system controller, and the clock gate circuit drives the relatively large load in the clock system and the power supply system of the clock driver. Adopts a secondary battery circuit that uses the charge of the capacitive element. In the signal output system for driving an external load, the size of the drive transistor is varied according to a control signal from a system controller. Each is described in detail below. The power supply current is a current flowing through the power supply wiring of the microcomputer chip, and can be grasped as a current flowing through an external power supply terminal (power supply pin) of the microcomputer chip.

【0029】《クロック信号の位相制御》図3にはクロ
ックゲート回路11Aの一例が示される。クロックゲー
ト回路11Aは、入力されたクロック信号φを夫々異な
った時間だけ遅延させる遅延手段として、インバータI
NVdの2段直列回路DEL1乃至n段直列回路DEL
nを有する。複数個のインバータ直列回路DEL1〜D
ELnの出力は複数ビットの制御信号22Aに従ってセ
レクタ20で選択可能にされる。セレクタ20で選択さ
れた遅延信号23とクロック信号φはアンドゲート21
に入力される。アンドゲート21から出力されるクロッ
ク信号CK2は、クロック信号φに対してインバータ直
列回路の遅延時間分だけ遅延した位相を有する。この構
成ではクロック信号φのハイレベル期間よりも短い時間
の範囲で位相をずらすことができる。SCI7等のその
他の回路モジュールのクロックゲート回路11B〜11
Fも同様に構成される。それらクロックゲート回路11
B〜11Fに供給される制御信号は、22B〜22Fと
して、図2に示してある。
<< Phase Control of Clock Signal >> FIG. 3 shows an example of the clock gate circuit 11A. The clock gate circuit 11A includes an inverter I as a delay means for delaying the input clock signal φ by different times.
NVd two-stage series circuit DEL1 to n-stage series circuit DEL
n. A plurality of inverter series circuits DEL1 to DEL
The output of ELn is made selectable by the selector 20 according to the control signal 22A of a plurality of bits. The delay signal 23 and the clock signal φ selected by the selector 20 are
Is input to Clock signal CK2 output from AND gate 21 has a phase delayed from clock signal φ by the delay time of the inverter series circuit. With this configuration, the phase can be shifted within a time range shorter than the high-level period of the clock signal φ. Clock gate circuits 11B to 11 of other circuit modules such as SCI7
F is similarly configured. Those clock gate circuits 11
The control signals supplied to B-11F are shown in FIG. 2 as 22B-22F.

【0030】前記システムコントローラ9にはコントロ
ールレジスタ30が設けられ、パワーオンなどのリセッ
ト処理で初期化され、その後はCPU2によって任意に
リード・ライト可能にされる。前記制御信号22A〜2
2Fは前記コントロールレジスタ30に設定された制御
情報若しくはそれに基づいて形成される情報である。
The system controller 9 is provided with a control register 30 which is initialized by reset processing such as power-on, and thereafter can be arbitrarily read / written by the CPU 2. The control signals 22A-2
2F is control information set in the control register 30 or information formed based on the control information.

【0031】コントロールレジスタ30に対するパワー
オンリセット時の初期状態はリセット処理プログラムに
従って決定され、また、リセット後のコントロールレジ
スタ30に対する操作はアプリケーションプログラムな
どによって決定することができる。すなわち、CPU2
等の回路ブロックの内部クロック信号CK2やCK7の
位相をどのようにずらすかは、CPU2による制御動作
で決定することができる。CPU2がコントロールレジ
スタ30に設定した制御情報の値に従って、位相をずら
すか否か、ずらす場合にはどの程度ずらすかなどが設定
される。
The initial state of the control register 30 at the time of power-on reset is determined according to a reset processing program, and the operation of the control register 30 after reset can be determined by an application program or the like. That is, CPU2
How the phases of the internal clock signals CK2 and CK7 of the circuit blocks such as are shifted can be determined by the control operation of the CPU 2. In accordance with the value of the control information set in the control register 30 by the CPU 2, whether or not to shift the phase and, if so, how much to shift the phase are set.

【0032】例えば、CPU2などの回路ブロックが、
クロック信号CK2の立ち上がりエッジに同期して動作
を行う場合、図4に例示されるようにCPU2等の各回
路ブロックの内部クロック信号の位相がクロック信号φ
と同じならば、各回路ブロックは相互に位相の同じクロ
ック信号に同期動作される結果、マイクロコンピュータ
1の全体における電流消費タイミングは、前記クロック
信号φの立ち上がりに同期され、電源電流のピークがク
ロック信号φの立ち上がりエッジに集中する。この結果
として、クロック信号に同期して規則的にCPU2等の
回路ブロックに流れるピーク電流は、クロック信号φの
周波数に比例して大きくされる。
For example, circuit blocks such as the CPU 2
When the operation is performed in synchronization with the rising edge of the clock signal CK2, the phase of the internal clock signal of each circuit block such as the CPU 2 becomes the clock signal φ as illustrated in FIG.
As a result, the respective circuit blocks are operated synchronously with the clock signal having the same phase, so that the current consumption timing in the entire microcomputer 1 is synchronized with the rising of the clock signal φ, and the peak of the power supply current is Focus on the rising edge of signal φ. As a result, the peak current flowing in a circuit block such as the CPU 2 regularly in synchronization with the clock signal is increased in proportion to the frequency of the clock signal φ.

【0033】これに対して、図5に例示されるように、
制御信号22A〜22Fによって回路ブロック相互間で
内部クロック信号の位相をずらせば、図6に例示される
ように、CPU2等の回路ブロックは相互に位相の異な
るクロック信号に同期動作される結果、マイクロコンピ
ュータ1の全体における電流消費タイミングは、前記ク
ロック信号CK2やCK7の位相のずれに応じてずらさ
れる。即ち、電源電流のピークがクロック信号φの立ち
上がりエッジに集中しない。この結果として、クロック
信号に同期して規則的に回路に流れるピーク電流を抑え
て輻射ノイズを緩和させることができる。
On the other hand, as exemplified in FIG.
If the phases of the internal clock signals are shifted among the circuit blocks by the control signals 22A to 22F, as illustrated in FIG. 6, the circuit blocks such as the CPU 2 are operated in synchronization with the clock signals having different phases from each other. The current consumption timing in the entire computer 1 is shifted according to the phase shift of the clock signals CK2 and CK7. That is, the peak of the power supply current does not concentrate on the rising edge of the clock signal φ. As a result, it is possible to reduce the peak current flowing to the circuit regularly in synchronization with the clock signal, and to reduce the radiation noise.

【0034】どのように位相をずらすかは、コントロー
ルレジスタ30に対するCPU2の制御情報の設定次第
で任意に決定することができるので、輻射ノイズの低減
よりも動作の高速化を最優先とする利用形態では、位相
を全くずらさないようにして、各回路の同期化を保証し
て、クロック信号周波数の上限を高くできるようにす
る。輻射ノイズの低減を最優先とする場合には、誤動作
を生じない範囲で、各回路ブロックの同期動作クロック
信号の位相を極力ずらすようにする。したがって、動作
の高速化を最優先にするか、低輻射ノイズを最優先にす
るか、相互に異なる要求の何れにも選択的に答えること
ができる。
How to shift the phase can be arbitrarily determined depending on the setting of the control information of the CPU 2 in the control register 30. Therefore, a usage mode in which the highest speed operation is prioritized over the reduction of radiation noise. Then, the phase is not shifted at all, the synchronization of each circuit is guaranteed, and the upper limit of the clock signal frequency can be increased. When reducing the radiation noise is given top priority, the phase of the synchronous operation clock signal of each circuit block is shifted as much as possible within a range where no malfunction occurs. Therefore, it is possible to selectively respond to any of mutually different requests whether to give top priority to high-speed operation or to give top priority to low radiation noise.

【0035】《2次電池回路》図1において13、14
で示されるものが2次電池回路であり、2次電池回路1
3、14は、駆動負荷の比較的大きな回路、例えば、C
PG8に含まれるクロックドライバ8Aの最終出力段、
クロックゲート回路11A〜11Fの最終出力段の電源
供給源に設けられている。
<< Secondary Battery Circuit >> In FIG.
Is a secondary battery circuit, and the secondary battery circuit 1
3 and 14 are circuits having a relatively large driving load, for example, C
A final output stage of the clock driver 8A included in the PG8,
It is provided in the power supply source of the final output stage of the clock gate circuits 11A to 11F.

【0036】例えば、クロックドライバ8Aの最終出力
段は、pチャンネル型MOSトランジスタMp1とnチ
ャンネル型MOSトランジスタMn1とによって構成さ
れたCMOSインバータを有する。このとき、2次電池
回路13は、電源供給源に抵抗手段R1,R2を介して
容量素子Csを挿入して成る。即ち、MOSトランジス
タMp1のソースは第1の抵抗手段R1を介して一方の
電源端子(高電位側の電源端子Vcc)に接続され、前
記MOSトランジスタMn1のソースは第2の抵抗手段
R2を介して他方の電源端子(接地端子Gnd)に接続
され、前記第1の抵抗手段R1に接続された第1の蓄積電
極と第2の抵抗手段R2に接続された第2の蓄積電極とを
有する容量素子Csが設けられる。
For example, the final output stage of the clock driver 8A has a CMOS inverter constituted by a p-channel MOS transistor Mp1 and an n-channel MOS transistor Mn1. At this time, the secondary battery circuit 13 is configured by inserting the capacitance element Cs into the power supply source via the resistance means R1 and R2. That is, the source of the MOS transistor Mp1 is connected to one power supply terminal (high-potential-side power supply terminal Vcc) via the first resistance means R1, and the source of the MOS transistor Mn1 is connected via the second resistance means R2. A capacitive element connected to the other power supply terminal (ground terminal Gnd) and having a first storage electrode connected to the first resistance means R1 and a second storage electrode connected to the second resistance means R2; Cs is provided.

【0037】前記抵抗手段R1及びR2には、例えば、
MOSトランジスタのオン抵抗を利用することができ、
ゲートを接地端子Gndに結合したpチャンネル型MO
Sトランジスタ及びゲートを電源端子Vccに結合した
nチャンネル型MOSトランジスタによって構成するこ
とができる。抵抗手段R1,R2及び容量素子Csの大
きさは電源電圧、半導体集積回路の全体的な回路規模、
製造プロセスなどに応じて決定され、例えば、抵抗手段
R1,R2は1〜5kΩ、容量素子は40〜200pF
程度にすることができる。
The resistance means R1 and R2 include, for example,
The ON resistance of the MOS transistor can be used,
P-channel type MO with gate coupled to ground terminal Gnd
It can be constituted by an n-channel MOS transistor having an S transistor and a gate coupled to a power supply terminal Vcc. The magnitudes of the resistance means R1, R2 and the capacitance element Cs are determined by the power supply voltage, the overall circuit scale of the semiconductor integrated circuit,
For example, the resistance means R1 and R2 are 1 to 5 kΩ, and the capacitance element is 40 to 200 pF.
Degree.

【0038】2次電池回路14は、図1及び図7に例示
されるように、前記アンドゲート21の電源供給源Vc
c、Gndに抵抗手段R1,R2を介して容量素子Cs
を挿入して構成することができる。図7においてMp
2,Mp3はpチャンネル型MOSトランジスタであ
り、Mn2,Mn3はnチャンネル型MOSトランジス
タである。
As shown in FIGS. 1 and 7, the secondary battery circuit 14 has a power supply source Vc for the AND gate 21.
c and Gnd via the resistance means R1 and R2 to the capacitive element Cs
Can be inserted. In FIG. 7, Mp
2 and Mp3 are p-channel MOS transistors, and Mn2 and Mn3 are n-channel MOS transistors.

【0039】上記2次電池回路13によれば、図8に例
示されるように、MOSトランジスタMp1,Mn1か
ら成るCMOSインバータINV1の動作が確定されて
いる状態において、CMOSインバータINV1は貫通
電流を流さないので、前記容量素子Csは前記第1及び
第2抵抗手段R1,R2を介して充電される。CMOS
インバータINV1の反転動作の過渡応答段階では、C
MOSインバータINV1には電流貫通経路が生成され
るが、電源端子Vcc,Gndとの間には抵抗手段R
1,R2が介在されているので、先ず、相対的に低イン
ピーダンス側である容量素子Csから電流が供給され、
或いは、容量素子Csに向けて電流が引き抜かれる。過
渡応答動作の後、CMOSインバータINV1の状態が
確定されると、容量素子Csに対する充電動作が行わ
れ、それに応じて電源電流Iccが徐々に流れる。これ
により、図9に例示されるように、電源電流Iccのピ
ークが緩和される。クロック信号φの立ち上がりエッジ
などに同期する反転動作時に電源端子Vcc,Gndに
大きな電流が流れず、電流ピークが緩和される結果、輻
射ノイズを低減することができる。2次電池回路14も
同様の効果を得ることができる。
According to the secondary battery circuit 13, as shown in FIG. 8, when the operation of the CMOS inverter INV1 including the MOS transistors Mp1 and Mn1 is determined, the CMOS inverter INV1 allows a through current to flow. Since there is no capacitive element, the capacitive element Cs is charged via the first and second resistance means R1 and R2. CMOS
In the transient response stage of the inverting operation of the inverter INV1, C
Although a current through path is generated in the MOS inverter INV1, a resistance means R is provided between the power supply terminals Vcc and Gnd.
1 and R2, a current is first supplied from the capacitive element Cs on the relatively low impedance side,
Alternatively, current is drawn toward the capacitance element Cs. After the transient response operation, when the state of the CMOS inverter INV1 is determined, the charging operation for the capacitance element Cs is performed, and the power supply current Icc gradually flows accordingly. Thereby, as illustrated in FIG. 9, the peak of power supply current Icc is reduced. During the inversion operation synchronized with the rising edge of the clock signal φ, a large current does not flow through the power supply terminals Vcc and Gnd, and the current peak is alleviated. As a result, radiation noise can be reduced. The secondary battery circuit 14 can obtain the same effect.

【0040】図10には2次電池回路の別の利用形態が
示される。前記第1及び第2の抵抗手段R1,R2と容
量素子Csを、相補信号を出力するCMOSインバータ
INV2,INV3に共有させる。図10では、CMO
SインバータINV2にはクロック信号φが供給され
る。クロック信号φをインバータINV4で反転した反
転クロック信号がCMOSインバータINV3に供給さ
れる。
FIG. 10 shows another usage of the secondary battery circuit. The first and second resistance means R1 and R2 and the capacitance element Cs are shared by CMOS inverters INV2 and INV3 that output complementary signals. In FIG. 10, the CMO
The clock signal φ is supplied to the S inverter INV2. An inverted clock signal obtained by inverting the clock signal φ by the inverter INV4 is supplied to the CMOS inverter INV3.

【0041】図10の構成によれば、双方のCMOSイ
ンバータINV2,INV3の出力が反転するとき、一
方のCMOSインバータはハイレベルを出力するために
容量素子Csから電荷を取り出し、他方のCMOSイン
バータはローレベルを出力するために容量素子Csに向
けて電荷を供給する。この時の電流の向きは、図10に
示されるように容量素子Csに対して一方向とされ、換
言すれば、ハイレベル出力への反転動作で取り出された
電荷は、ローレベル出力への反転動作で供給される電荷
が補おうとするから、出力反転時に必要な電流のほとん
どを容量素子の蓄積電荷で効率的にまかなうことができ
る。
According to the configuration of FIG. 10, when the outputs of both CMOS inverters INV2 and INV3 are inverted, one of the CMOS inverters extracts electric charge from the capacitive element Cs to output a high level, and the other CMOS inverter outputs the high level. The charge is supplied to the capacitor Cs to output a low level. At this time, the direction of the current is one direction with respect to the capacitive element Cs as shown in FIG. 10, in other words, the charge extracted by the inversion operation to the high level output is inverted to the low level output. Since the charge supplied by the operation is intended to supplement, most of the current required at the time of output inversion can be efficiently covered by the charge accumulated in the capacitor.

【0042】例えば図10の例は、回路ブロック内で、
クロック信号を相補信号として供給する回路に適用でき
る。例えば、図3のアンドゲート21の出力に図10の
回路を追加すればよい。相補信号でクロック信号を供給
すれば、同相ノイズ成分をキャンセルでき、クロック信
号に関する耐ノイズ性をを向上させることができる。ク
ロックドライバ8Aに対しても相補信号でクロック信号
を出力させるようにしてもよい。
For example, in the example of FIG. 10, in the circuit block,
The present invention can be applied to a circuit that supplies a clock signal as a complementary signal. For example, the circuit of FIG. 10 may be added to the output of the AND gate 21 of FIG. If the clock signal is supplied as a complementary signal, the in-phase noise component can be canceled and the noise resistance of the clock signal can be improved. A clock signal may be output to the clock driver 8A as a complementary signal.

【0043】《出力回路のトランジスタサイズ制御》図
1に従えば、入出力ポート10に含まれる、出力バッフ
ァ回路や入出力バッファ回路等、外部へ信号を出力する
出力回路10Aに対して、そのトランジスタサイズを可
変可能にしてある。例えば、出力回路10Aは、出力端
子OUTにドレインが結合されたpチャンネル型MOS
トランジスタMp4,Mp5及びnチャンネル型MOS
トランジスタMn4,Mn5を有する。MOSトランジ
スタMp4,Mn4及びMp5,Mn5は夫々CMOS
インバータINV5,INV6として機能される。出力
回路10Aには、出力すべき信号IN1,IN2とコン
トロールレジスタ30の制御情報に応ずる制御信号22
Gが供給される。信号IN1,IN2がハイレベル,ロ
ーレベルにされると出力回路10Aは高出力インピーダ
ンス状態とされ、出力動作不可能になる。出力回路10
Aは、信号IN1,IN2が共にローレベルにされると
ハイレベルを出力し、信号IN1,IN2が共にハイレ
ベルにされるとローレベルを出力する。
<< Transistor Size Control of Output Circuit >> According to FIG. 1, the output circuit 10A for outputting a signal to the outside, such as an output buffer circuit or an input / output buffer circuit, included in the input / output port 10 has its transistor The size is variable. For example, the output circuit 10A is a p-channel MOS having a drain coupled to an output terminal OUT.
Transistors Mp4, Mp5 and n-channel type MOS
It has transistors Mn4 and Mn5. MOS transistors Mp4, Mn4 and Mp5, Mn5 are CMOS
Function as inverters INV5 and INV6. The output circuit 10A includes signals IN1 and IN2 to be output and a control signal 22 corresponding to the control information of the control register 30.
G is supplied. When the signals IN1 and IN2 are set to the high level and the low level, the output circuit 10A is set to the high output impedance state, and the output operation is disabled. Output circuit 10
A outputs a high level when both the signals IN1 and IN2 are set to a low level, and outputs a low level when both the signals IN1 and IN2 are set to a high level.

【0044】アンドゲート18及びオアゲート19は、
制御信号22Gに従って出力回路10Aの出力トランジ
スタのサイズを可変可能に制御する論理手段を構成す
る。
The AND gate 18 and the OR gate 19 are
A logic means for variably controlling the size of the output transistor of the output circuit 10A according to the control signal 22G is configured.

【0045】図11に示されるように、制御信号22G
がハイレベル(“1”)にされると、オアゲート19の
出力は信号IN1の論理値に一致され、アンドゲート1
8の出力は信号IN2の論理値に一致され、これによっ
て双方のCMOSインバータINV5,INV6が出力
動作を行うことができ、出力動作の高速化が達成され
る。一方、制御信号22Gがローレベル(“0”)にさ
れると、アンドゲート18の出力はローレベルに固定さ
れ、オアゲート19の出力はハイレベルに固定される。
これにより、一方のCMOSインバータINV5は高出
力インピーダンス状態にされる。この状態は、前者に比
べて、出力回路10Aを構成するMOSトランジスタの
サイズが大凡半分にされた状態である。出力動作の高速
化は犠牲になるが、出力回路10Aのトランジスタサイ
ズを小さくできるので、出力動作時における電源電流の
ピークを小さくすることができる。従って、誘導ノイズ
の低減を優先させることができる。
As shown in FIG. 11, the control signal 22G
Is set to the high level ("1"), the output of the OR gate 19 matches the logical value of the signal IN1 and the AND gate 1
The output of 8 is matched with the logical value of the signal IN2, whereby both the CMOS inverters INV5 and INV6 can perform the output operation, and the output operation can be speeded up. On the other hand, when the control signal 22G is set to a low level ("0"), the output of the AND gate 18 is fixed at a low level, and the output of the OR gate 19 is fixed at a high level.
Thereby, one CMOS inverter INV5 is brought into a high output impedance state. This state is a state in which the size of the MOS transistor forming the output circuit 10A is reduced to approximately half as compared with the former. Although the speeding up of the output operation is sacrificed, the transistor size of the output circuit 10A can be reduced, so that the peak of the power supply current during the output operation can be reduced. Therefore, priority can be given to reducing the induction noise.

【0046】このように、動作速度を最優先とする場合
にはトランジスタサイズを大きく選択し、輻射ノイズ低
減を最優先とする場合にはトランジスタサイズを小さく
選択すればよい。何れを選択するかは、CPU2がコン
トロールレジスタ30に設定する制御情報にによって任
意に決定することができる。例えば出力回路10Aの制
御信号22Gを形成するための制御情報をCPU2がコ
ントロールレジスタ30に設定する。その設定値に従っ
てトランジスタサイズを小さくするか、小さくする場合
にはどの程度小さくするかを決定することができる。
As described above, the transistor size is selected to be large when the operation speed is the highest priority, and the transistor size is selected to be small when the radiation noise reduction is the highest priority. Which one to select can be arbitrarily determined based on control information set in the control register 30 by the CPU 2. For example, the CPU 2 sets control information for forming the control signal 22G of the output circuit 10A in the control register 30. According to the set value, it is possible to determine whether to reduce the transistor size or, if so, how small.

【0047】図1の例ではpチャンネル型及びnチャン
ネル型双方の出力トランジスタのサイズを可変とするよ
うにしたが、例えば図12に示されるように、サイズ調
整の対象を、一方の導電型のトランジスタだけに限定し
てもよい。
In the example of FIG. 1, the sizes of both the p-channel type and the n-channel type output transistors are made variable. However, as shown in FIG. It may be limited to only a transistor.

【0048】以上説明したように、クロック信号の位
相制御、2次電池回路、出力回路のトランジスタサ
イズ制御の夫々は、電磁輻射ノイズを低減可能にする
が、ここで、その評価手法を説明する。上記電磁輻射ノ
イズ低減手法は、規則的に回路に流れるピーク電流を抑
えてEMIを緩和させようとするものであるから、それ
に適した評価方法の一つとして、電流スペクトル測定法
を挙げることができる。これは、実装基板に評価対象L
SIを実装し、外部から電源を供給して動作させる。こ
のとき、電源線に電流プローブを近接させて電流スペク
トルを測定する。例えば、そのような電流スペクトル測
定を行った結果、図1で説明したクロックドライバ8A
及びクロックゲート回路11A〜11Fに上記2次電池
回路13,14を採用しただけで、高周波電流のピーク
値は10dB低くなった。
As described above, each of the phase control of the clock signal, the control of the transistor size of the secondary battery circuit, and the control of the transistor size of the output circuit can reduce the electromagnetic radiation noise. Here, the evaluation method will be described. Since the above-mentioned electromagnetic radiation noise reduction method is intended to reduce the EMI by regularly suppressing the peak current flowing in the circuit, a current spectrum measurement method can be cited as one of the suitable evaluation methods. . This is because the L
The SI is mounted and externally supplied with power to operate. At this time, a current spectrum is measured by bringing the current probe close to the power supply line. For example, as a result of performing such a current spectrum measurement, the clock driver 8A described with reference to FIG.
In addition, the peak value of the high-frequency current is reduced by 10 dB only by employing the secondary battery circuits 13 and 14 in the clock gate circuits 11A to 11F.

【0049】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。
The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments and can be variously modified without departing from the gist of the invention. No.

【0050】例えば、2次電池回路を適用可能な回路は
以上説明した回路構成のクロックゲート回路及びクロッ
クドライバに限定されない。例えば図13に例示される
クロックゲート回路17であってもよい。この例では、
クロックゲート回路17は2入力アンドゲートで構成さ
れ、その一方の入力は、例えば、スタンバイモードでロ
ーレベルにされるスタンバイ信号であってもよい。ま
た、以上の説明ではCMOS回路を一例としているが、
インバータは1対のnチャンネル型MOSトランジスタ
を用いたプッシュ・プル形式の回路であってもよい。
For example, the circuit to which the secondary battery circuit can be applied is not limited to the clock gate circuit and the clock driver having the circuit configuration described above. For example, the clock gate circuit 17 illustrated in FIG. 13 may be used. In this example,
The clock gate circuit 17 includes a two-input AND gate, and one input of the clock gate circuit 17 may be, for example, a standby signal that is set to a low level in a standby mode. In the above description, a CMOS circuit is taken as an example.
The inverter may be a push-pull circuit using a pair of n-channel MOS transistors.

【0051】また、本発明はクロック信号のドライバ若
しくはバッファだけでなく、バス系信号のためのバスド
ライバ若しくはバスバッファにも上記同様の手段を採用
することができる。その場合には、半導体集積回路の内
部バスのバスバッファにも適用できる。また、2次電池
回路などは液晶表示駆動制御用の半導体集積回路におい
てドライブ電圧の出力回路の電源系などにも適用するこ
とができる。
In the present invention, the same means as described above can be employed not only for a clock signal driver or a buffer but also for a bus driver or a bus buffer for a bus signal. In that case, the present invention can be applied to a bus buffer of an internal bus of the semiconductor integrated circuit. A secondary battery circuit or the like can be applied to a power supply system of a drive voltage output circuit in a semiconductor integrated circuit for driving and controlling a liquid crystal display.

【0052】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるマイク
ロコンピュータに適用した場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、通信制御用のプ
ロトコルプロセッサ、描画及び表示制御用のグラフィッ
ク・ディスプレイプロセッサ、ディジタル信号処理プロ
セッサ等、クロック信号に同期動作する条件の半導体集
積回路に広く適用することができる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a microcomputer which is the field of application as the background has been described. However, the present invention is not limited to this, and is not limited thereto. Such as a protocol processor, a graphic display processor for controlling drawing and display, and a digital signal processor, which can operate in synchronization with a clock signal.

【0053】[0053]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0054】〔1〕クロックドライバやバスドライバな
どの出力段回路のような駆動負荷の比較的大きなクロッ
ク同期型回路に対し、その電源供給源に抵抗手段を介し
て容量素子を挿入するから、出力段回路の反転動作の過
渡応答段階では、相対的に低インピーダンス側である容
量素子から電流が供給され、或いは、容量素子に向けて
電流が引き抜かれ、過渡応答動作後の定常状態では容量
素子が抵抗手段を介して充電され、次に過渡応答動作に
備える。よって、クロック信号の立ち上がりエッジなど
に同期する反転動作時に電源端子に大きな電流が流れ
ず、電流ピークを緩和することができ、これによって電
磁輻射ノイズが低減される。
[1] In a clock synchronous circuit having a relatively large driving load such as an output stage circuit such as a clock driver or a bus driver, a capacitive element is inserted into a power supply source via a resistance means. In the transient response stage of the inverting operation of the stage circuit, a current is supplied from the capacitive element on the relatively low impedance side or the current is drawn toward the capacitive element, and the capacitive element is in a steady state after the transient response operation. It is charged via the resistance means and then prepares for a transient response operation. Therefore, a large current does not flow through the power supply terminal during the inversion operation synchronized with the rising edge of the clock signal, and the current peak can be reduced, thereby reducing electromagnetic radiation noise.

【0055】〔2〕半導体集積回路内部にクロック信号
を供給する複数個のクロックゲート回路の出力位相を可
変可能にするから、クロック信号等に同期して規則的に
回路に流れるピーク電流を抑えて輻射ノイズを緩和させ
ることができる。
[2] Since the output phases of a plurality of clock gate circuits for supplying a clock signal to the inside of the semiconductor integrated circuit can be varied, the peak current flowing to the circuit regularly in synchronization with the clock signal or the like can be suppressed. Radiation noise can be reduced.

【0056】〔3〕出力バッファ回路や入出力バッファ
回路等、外部へ信号を出力する出力回路のトランジスタ
サイズを可変可能にするから、トランジスタサイズを小
さくすれば、出力動作時における電源電流ピークを小さ
くすることができる。動作速度を最優先とする場合には
トランジスタサイズをい大きく選択し、輻射ノイズ低減
を最優先とする場合にはトランジスタサイズを小さく選
択すればよい。何れを選択するかは、CPUによる制御
動作で決定したりすることができる。
[3] Since the transistor size of an output circuit, such as an output buffer circuit or an input / output buffer circuit, for outputting a signal to the outside can be made variable, the power supply current peak during output operation can be reduced by reducing the transistor size. can do. When the operation speed is the highest priority, the transistor size is selected to be large, and when the radiation noise reduction is the highest priority, the transistor size is selected to be small. Which one to select can be determined by the control operation of the CPU.

【0057】〔4〕動作の高速化を最優先にするか、低
輻射ノイズを最優先にするか、相互に異なる要求の何れ
にも選択的に答えることができる。
[4] It is possible to selectively respond to any of different requests whether to give top priority to high-speed operation or to give top priority to low radiation noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体集積回路の一例であるマイ
クロコンピュータについてクロック供給系を中心に示し
たブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram mainly showing a clock supply system of a microcomputer which is an example of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体集積回路の一例であるマイ
クロコンピュータの全体を概略的に示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing an entire microcomputer as an example of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図3】クロックゲート回の一例を示す論理回路図であ
る。
FIG. 3 is a logic circuit diagram showing an example of clock gate times.

【図4】各回路ブロックの内部クロック信号の位相をず
らさない場合にクロック信号に対する電源電流の状態を
示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of a power supply current with respect to a clock signal when a phase of an internal clock signal of each circuit block is not shifted.

【図5】各回路ブロックにおいて位相をずらしたときの
内部クロック信号の様子を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of an internal clock signal when a phase is shifted in each circuit block.

【図6】内部クロック信号の位相をずらしたとき電源電
流のピークが分散される様子を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the peak of the power supply current is dispersed when the phase of the internal clock signal is shifted.

【図7】アンドゲートの電原系に2次電池回路を採用し
たときの回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram when a secondary battery circuit is employed in the power source system of the AND gate.

【図8】2次電池回路の動作説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the secondary battery circuit.

【図9】2次電池回路の採用によって電源電流Iccの
ピークが緩和される様子を示す電源電流波形図である。
FIG. 9 is a power supply current waveform diagram showing a manner in which the peak of the power supply current Icc is reduced by employing a secondary battery circuit.

【図10】相補信号を出力する一対のインバータの2次
電池回路を共有させた例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example in which a pair of inverters that output complementary signals share a secondary battery circuit.

【図11】トランジスタサイズ可変の出力回路における
動作説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation in an output circuit having a variable transistor size.

【図12】トランジスタサイズ可変出力回路の別の例を
示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing another example of the transistor size variable output circuit.

【図13】2次電池回路を適用可能なクロックゲート回
路の別の例を示す論理回路図である。
FIG. 13 is a logic circuit diagram showing another example of a clock gate circuit to which a secondary battery circuit can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロコンピュータ 2 CPU 7 SCI 8 クロックパルスジェネレータ 8A クロックドライバ 9 システムコントローラ 10A 出力回路 Mp4,Mp5,Mn4,Mn5 MOSトランジスタ 11A〜11F クロックゲート回路 12 バス 13,14 2次電池回路 R1,R2 抵抗手段 Cs 容量素子 18 アンドゲート 19 オアゲート 21 アンドゲート 22A〜22F 内部クロック信号の位相制御信号 22G トランジスタサイズ制御信号 30 コントロールレジスタ DEL1〜DELn 遅延手段 20 セレクタ 21 アンドゲート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microcomputer 2 CPU 7 SCI 8 Clock pulse generator 8A Clock driver 9 System controller 10A Output circuit Mp4, Mp5, Mn4, Mn5 MOS transistor 11A-11F Clock gate circuit 12 Bus 13, 14 Secondary battery circuit R1, R2 Resistance means Cs Capacitance element 18 AND gate 19 OR gate 21 AND gate 22A to 22F Phase control signal of internal clock signal 22G Transistor size control signal 30 Control register DEL1 to DELn Delay means 20 Selector 21 AND gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G06F 1/04 (72)発明者 石橋 謙一 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 迫下 薫 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // G06F 1/04 (72) Inventor Kenichi Ishibashi 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo (72) Kaoru Soshishita, Inventor Kaoru Soshita 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo In-house Hitachi, Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロック信号に同期動作されるプッシュ
・プル回路を有する半導体集積回路において、前記プッ
シュプル回路は第1の抵抗手段を介して一方の電源端子
に接続され、第2の抵抗手段を介して他方の電源端子に
接続され、前記第1の抵抗手段に接続された第1の蓄積電
極と第2の抵抗手段に接続された第2の蓄積電極とを有す
る容量素子を設けて成る半導体集積回路。
1. A semiconductor integrated circuit having a push-pull circuit operated in synchronization with a clock signal, wherein the push-pull circuit is connected to one power supply terminal via a first resistor, and the second resistor is connected to the power supply terminal. A semiconductor element comprising a capacitor element having a first storage electrode connected to the first resistance means and a second storage electrode connected to the second resistance means, connected to the other power supply terminal via Integrated circuit.
【請求項2】 前記プッシュ・プル回路は、クロック信
号を後段に伝達するクロックドライバに含まれる請求項
1記載の半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said push-pull circuit is included in a clock driver that transmits a clock signal to a subsequent stage.
【請求項3】 前記プッシュ・プル回路は、バスを駆動
するバスドライバに含まれる請求項1記載の半導体集積
回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said push-pull circuit is included in a bus driver for driving a bus.
【請求項4】 クロック信号が供給されるインバータ回
路部を有する半導体集積回路において、相互に位相反転
された前記クロック信号が供給される一対の前記インバ
ータ回路部には、第1の抵抗手段を介して一方の電源端
子が接続され、第2の抵抗手段を介して他方の電源端子
が接続され、前記第1の抵抗手段に接続された第1の蓄積
電極と第2の抵抗手段に接続された第2の蓄積電極とを有
する容量素子が設けられて成る半導体集積回路。
4. In a semiconductor integrated circuit having an inverter circuit section to which a clock signal is supplied, a pair of said inverter circuit sections to which said clock signals whose phases are inverted are supplied through a first resistor means. One power supply terminal is connected, the other power supply terminal is connected via the second resistance means, and connected to the first storage electrode and the second resistance means connected to the first resistance means. A semiconductor integrated circuit provided with a capacitor having a second storage electrode.
【請求項5】 クロック信号に同期動作されるCMOS
回路を有する半導体集積回路において、前記CMOS回
路は第1の抵抗手段を介して一方の電源端子に接続さ
れ、第2の抵抗手段を介して他方の電源端子に接続さ
れ、前記第1の抵抗手段に接続された第1の蓄積電極と第
2の抵抗手段に接続された第2の蓄積電極とを有する容量
素子を設けて成る半導体集積回路。
5. A CMOS operated synchronously with a clock signal.
In a semiconductor integrated circuit having a circuit, the CMOS circuit is connected to one power supply terminal via a first resistance means, connected to the other power supply terminal via a second resistance means, The first storage electrode connected to
A semiconductor integrated circuit comprising a capacitor having a second storage electrode connected to a second resistance means.
【請求項6】 前記CMOS回路はクロック信号をクロ
ック配線の後段に伝達するクロックドライバの最終出力
段を構成すCMOSインバータである請求項5記載の半
導体集積回路。
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein said CMOS circuit is a CMOS inverter constituting a final output stage of a clock driver for transmitting a clock signal to a subsequent stage of a clock wiring.
【請求項7】 前記クロックドライバはクロックパルス
ジェネレータに含まれ、前記クロックパルスジェネレー
タはクロック配線を介してクロック信号を複数個の回路
ブロックに供給するものである請求項6記載の半導体集
積回路。
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein said clock driver is included in a clock pulse generator, and said clock pulse generator supplies a clock signal to a plurality of circuit blocks via a clock wiring.
【請求項8】 前記CMOS回路はクロック信号を後段
に伝達するクロックゲート回路である請求項5記載の半
導体集積回路。
8. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein said CMOS circuit is a clock gate circuit for transmitting a clock signal to a subsequent stage.
【請求項9】 前記CMOS回路は前記夫々の回路ブロ
ックに設けられたクロックゲート回路であり、前記クロ
ックゲート回路は、前記クロック配線からクロック信号
を入力して対応する回路ブロックの内部にクロック信号
を供給するものである請求項7記載の半導体集積回路。
9. The CMOS circuit is a clock gate circuit provided in each of the circuit blocks, and the clock gate circuit inputs a clock signal from the clock wiring and outputs a clock signal inside a corresponding circuit block. 8. The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein said semiconductor integrated circuit is supplied.
【請求項10】 半導体チップに、クロックパルスジェ
ネレータと、クロックパルスジェネレータから供給され
るクロック信号に同期動作される複数個の回路ブロック
とを含んで成る半導体集積回路であって、前記回路ブロ
ックはクロックパルスジェネレータから供給されるクロ
ック信号を入力するクロックゲート回路を有し、前記ク
ロックゲート回路は、入力されたクロック信号に対する
出力クロック信号の位相を制御信号によって可変可能に
するものである半導体集積回路。
10. A semiconductor integrated circuit comprising: a semiconductor chip including a clock pulse generator and a plurality of circuit blocks operated in synchronization with a clock signal supplied from the clock pulse generator, wherein the circuit block includes a clock signal. A semiconductor integrated circuit having a clock gate circuit for inputting a clock signal supplied from a pulse generator, wherein the clock gate circuit makes a phase of an output clock signal with respect to the input clock signal variable by a control signal.
【請求項11】 前記クロックゲート回路に1対1対応
で前記制御信号を生成する制御情報が設定されるレジス
タ手段を有し、前記回路ブロックの一つはCPUであ
り、前記CPUは前記レジスタ手段に対する前記制御情
報の設定を行うものである請求項10記載の半導体集積
回路。
11. A register unit in which control information for generating the control signal is set in one-to-one correspondence with the clock gate circuit, one of the circuit blocks is a CPU, and the CPU is the register unit. 11. The semiconductor integrated circuit according to claim 10, wherein said control information is set for said control information.
【請求項12】 前記クロックゲート回路は、入力され
たクロック信号を遅延させる遅延手段と、遅延時間を前
記制御信号によって選択する選択手段と、入力されたク
ロック信号と当該クロック信号に対して前記選択された
遅延時間を有するクロック信号との論理積に基づいてク
ロック信号を出力する論理ゲートとを有して成るもので
ある請求項11記載の半導体集積回路。
12. The clock gate circuit comprises: a delay unit for delaying an input clock signal; a selection unit for selecting a delay time by the control signal; and a selection unit for selecting the input clock signal and the clock signal. 12. The semiconductor integrated circuit according to claim 11, further comprising: a logic gate that outputs a clock signal based on a logical product of the clock signal having the delay time.
【請求項13】 前記論理ゲートは動作電源の供給を受
けるために、第1の抵抗手段を介して一方の電源端子に
接続され、第2の抵抗手段を介して他方の電源端子に接
続され、前記第1の抵抗手段に接続された第1の蓄積電極
と第2の抵抗手段に接続された第2の蓄積電極とを有する
容量素子が設けられて成るものである請求項12記載の
半導体集積回路。
13. The logic gate is connected to one power supply terminal via a first resistance means, and connected to the other power supply terminal via a second resistance means, to receive supply of operation power, 13. The semiconductor integrated circuit according to claim 12, further comprising a capacitor having a first storage electrode connected to the first resistance means and a second storage electrode connected to the second resistance means. circuit.
【請求項14】 半導体チップに、当該半導体チップの
外部に信号を出力可能な出力回路と、前記出力回路に信
号を与えて当該出力回路を出力動作させる内部回路とを
有して成る半導体集積回路であって、前記出力回路は、
出力端子に接続されたプッシュ・プル回路を有し、プッ
シュ・プル回路は、出力トランジスタと、出力トランジ
スタのサイズを前記内部回路から与えられる制御信号に
従って可変可能に制御する論理手段とを有して成るもの
である半導体集積回路。
14. A semiconductor integrated circuit, comprising: a semiconductor chip, an output circuit capable of outputting a signal to the outside of the semiconductor chip, and an internal circuit that supplies a signal to the output circuit and causes the output circuit to perform an output operation. Wherein the output circuit comprises:
A push-pull circuit connected to the output terminal, the push-pull circuit having an output transistor and logic means for variably controlling the size of the output transistor according to a control signal given from the internal circuit; A semiconductor integrated circuit.
【請求項15】 前記内部回路はCPUと当該CPUに
よってアクセス可能にされるレジスタ手段を有し、前記
レジスタ手段は、前記制御信号の状態を決定するための
制御情報が前記CPUによって設定されるものである請
求項14記載の半導体集積回路。
15. The internal circuit includes a CPU and register means accessible by the CPU, wherein the register means sets control information for determining a state of the control signal by the CPU. 15. The semiconductor integrated circuit according to claim 14, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059261A (en) * 2001-08-23 2003-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Memory system and semiconductor integrated circuit

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