JP2002232268A - クロック発生回路 - Google Patents

クロック発生回路

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JP2002232268A
JP2002232268A JP2001030676A JP2001030676A JP2002232268A JP 2002232268 A JP2002232268 A JP 2002232268A JP 2001030676 A JP2001030676 A JP 2001030676A JP 2001030676 A JP2001030676 A JP 2001030676A JP 2002232268 A JP2002232268 A JP 2002232268A
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JP
Japan
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clock
circuit
frequency
clock signal
signal
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JP2001030676A
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Tadao Nakamura
唯男 中村
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロック発生回路において、クロック信号の
周波数が低い場合の消費電流を低減する。 【解決手段】 クロック選択回路30によって高い周波
数のクロック信号CLKAが選択された場合には、周波数比
較器40の比較結果に応じてクロックドライバー回路5
0の能力を上げることによりクロック信号CLKAを各回路
ブロックに高速に供給する。逆に、高い周波数のクロッ
ク信号CLKAから低い周波数のクロック信号CLKBに切り換
えられた場合には、周波数比較器40の比較結果に応じ
て、クロックドライバー回路50のドライブ能力を下げ
ることにより、消費電流を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロック発生回路
に関し、特に周波数の異なる複数のクロックを切換えて
出力するクロック発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロコンピュータは、CR発振器、
水晶発振器、セラミックフィルタ等から作成される基本
クロックに基づいて動作する。この基本クロックはクロ
ックドライバーによって駆動され、各回路ブロックに供
給される。ここで、クロックドライバーは、マイクロコ
ンピュータの動作速度に応じて、例えば高い周波数の第
1クロックと、低い周波数の第2クロックのいずれかに
切り換え可能に構成していた。
【0003】この場合、クロックドライバーはマイクロ
コンピュータの最高動作速度に対応して、各回路ブロッ
クに基本クロックを高速に供給できるようにそのドライ
ブ能力が設定されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、クロックド
ライバーのドライブ能力を高くするとその分消費電流は
増加する。しかしながら、このような構成によると、基
本クロックが高い周波数の第1クロックから低い周波数
の第2クロックに切り換えられたときにも消費電流が多
くなってしまい、全体的にマイクロコンピュータの消費
電流が増大してしまうという欠点があった。
【0005】一方、クロックドライバーのドライブ能力
を補うために、各回路ブロックへの基本クロックを伝達
するためのクロックライン上の適当な箇所(例えば、各
回路ブロックへのクロック供給ポイント)に他のクロッ
クドライバーを介在させることが考えられる。こうする
ことにより、クロック源のクロックドライバーのサイズ
を小さくして消費電流を低減することが可能である。し
かしながら、クロックドライバーを介在させたために基
本クロックの遅延が生じてしまい、回路ブロックの誤動
作を招くおそれがあった。
【0006】そこで本発明の目的は、低い周波数のクロ
ックが選択されたときのクロックドライバーの消費電流
を低減することであり、特に、マイクロコンピュータに
おいて、その動作速度が遅いときの消費電流を低減する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のクロック発生回
路は、第1の切換信号に応じて周波数の異なる第1及び
第2のクロック信号の内、いずれか一方のクロック信号
を選択的に出力するクロック選択回路と、前記第1のク
ロック信号と前記クロック選択回路の出力信号の周波数
を比較する周波数比較器と、前記クロック選択回路によ
って選択されたクロック信号が印加されると共に、前記
周波数比較器の比較結果に応じてドライブ能力が切換可
能なクロックドライバー回路と、を備えることを特徴と
する。
【0008】第1の切換信号に応じてクロック選択回路
により高い周波数のクロック信号が選択された場合に
は、周波数比較器による周波数の比較結果に応じて、ク
ロックドライバーの能力を上げることによりクロック信
号を各回路ブロックに高速に供給することができる。そ
して、クロック選択回路により高い周波数のクロック信
号から低い周波数のクロック信号に切り換えられた場合
には、周波数比較器が周波数の切り換えを検知し、これ
に応じてクロックドライバー回路のドライブ能力を下げ
ることが可能となる。
【0009】これにより、周波数に応じてクロックドラ
イバー回路のドライブ能力が最適化されると共に、周波
数の低いクロック信号が選択された場合のクロックドラ
イバー回路の消費電流を低減することができる。また、
周波数比較器はクロック信号が切り換えられたことを検
知するので、クロックドライバー回路のドライブ能力の
切り換えを自動的に行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態に係るク
ロック発生回路ついて図1〜図4を参照しながら説明す
る。源発振クロック信号を作成する発振器10から出力
されるクロック信号(第1のクロック信号CLKA)は分周
器20によって分周され、第1のクロック信号CLKAより
低い周波数を有する第2のクロック信号CLKBが作成され
る。また発振器10は、CR発振器、水晶発振器、セラ
ミックフィルタ等を利用することができる。
【0011】クロック選択回路30は、第1のクロック
切換信号Sig1に応じて、第1、第2のクロック信号CLK
A,CLKBのいずれか一方を選択して出力する。クロック選
択回路30は例えばマルチプレクサーによって構成する
ことができる。これにより、第1のクロック切換信号Si
g1が「L(ロウレベル)」の場合には第1のクロック信
号CLKAが選択され、クロック切換信号Sig1が「H(ハイ
レベル)」の場合には第2のクロック信号CLKBが選択さ
れる。
【0012】周波数比較器40は、分周器20から出力
される第2のクロック信号CLKBとクロック選択回路30
によって選択出力されたクロック信号CLK(第1のクロ
ック信号CLKA又は第2のクロック信号CLKB)とを比較
し、その比較結果に応じて第2の切換信号Sig2を出力す
る。
【0013】具体的には、クロック選択回路30によっ
て第2のクロック信号CLKBが出力されている場合、周波
数比較器40はクロック信号CLKの周波数fCLKが第2の
クロック信号CLKBの周波数fCLKBと等しいこと(fCLK
=fCLKB)を検知し、第2の切換信号Sig2は「L」とな
る。
【0014】一方、クロック選択回路30によって第1
のクロック信号CLKAに切り換えられた場合には、周波数
比較器40はクロック信号CLKの周波数fCLKが第2のク
ロック信号CLKBの周波数fCLKBよりも大きいこと(fCL
K>fCLKB)を検知し、第2の切換信号Sig2は「H」に
変化する。
【0015】クロックドライバー回路50はクロック選
択回路30によって選択されたクロック信号CLK(第1
のクロック信号CLKA又は第2のクロック信号CLKB)をド
ライブするための回路であり、周波数比較器40から出
力される第2の切換信号Sig2によって、ドライブ能力が
切換可能に構成されている。
【0016】具体的には、クロックドライバー回路50
は、クロック選択回路30の出力が印加されたクロック
ド・インバータ51(第1のインバータ)及びインバー
タ52(第2のインバータ)から構成されている。クロ
ックド・インバータ51及びインバータ52の出力は共
通接続されている。クロックド・インバータ51はPチ
ャネル型MOSトランジスタM1,M2、Nチャネル型
MOSトランジスタM3,M4を縦列に接続して構成さ
れている。インバータ52はPチャネル型MOSトラン
ジスタM5,Nチャネル型MOSトランジスタM6を縦
列に接続して構成されている。
【0017】クロックド・インバータ51はクロック切
換信号Sig1が「L」の場合には、M1,M4はオン状態
となるのでインバータとして機能するが、第2のクロッ
ク切換信号Sig2が「H」の場合にはM1,M4はオフ状
態となるので、その出力は高インピーダンスになる。こ
れに対して、インバータ52は第2のクロック切換信号
Sig2に関わらず常に動作する。
【0018】なお、図2に示すように、第1のクロック
信号CLKAについては、周波数の高い第1の発振器11で
作成し、第2のクロック信号CLKBについては、周波数の
低い第2の発振器12で作成してもよい。そして、クロ
ック選択回路30によって、第2のクロック信号CLKBが
選択された場合には、周波数の高い第1の発振器11の
動作を停止させることにより、発振器の消費電流につい
ても低減することが可能である。
【0019】次に、本実施形態のクロック作成回路の動
作について図3を参照しながら動作を説明する。第1の
切換信号Sig1が「L」から「H」に変化すると、これに
応じてクロック選択回路30により、高い周波数の第1
のクロック信号CLKAから低い周波数の第2のクロック信
号CLKBへ切り換えられる。
【0020】すると、周波数比較器40からの第2の切
換信号Sig2は「L」から「H」に変化し、クロックドラ
イバー回路50のドライブ能力が低く切り換えられる。
したがって、低い周波数の第2のクロック信号CLKBが選
択されたときのクロックドライバー回路50の消費電流
を低減することができる。
【0021】逆に、低い周波数の第2のクロック信号CL
KBから高い周波数の第1のクロック信号CLKAへ切り換え
られる場合は、まず第1の切換信号Sig1が「H」から
「L」に変化する。すると、周波数比較器40からの第
2の切換信号Sig2は「H」から「L」に変化し、クロッ
クドライバー回路50のドライブ能力は自動的に高く切
り換えられる。
【0022】なお、本実施形態においては、2つのクロ
ック信号を切り換える場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、2つ以上のクロック信号の内、いずれ
か1つのクロック信号を選択する場合にも適用すること
ができる。すなわち、周波数比較器40は複数のクロッ
ク信号の各周波数とクロック選択回路30から出力され
るクロック信号CLKの周波数を比較することにより、ど
のクロック信号が選択されたかを検知して、それに応じ
てクロックドライバー回路50のドライブ能力を自動的
に切り換えるように構成する。
【0023】また、上述した構成のクロック発生回路1
00をマイクロコンピュータに内蔵し、その基本クロッ
クとして供給する場合、第1の切換信号Sig1は、マイク
ロコンピュータのコマンドを用いて発生させることがで
きる。
【0024】次に、本発明のクロック発生回路のマイク
ロコンピュータへの適用例について図4を参照しながら
説明する。クロック発生回路100からのクロック信号
は(第1のクロック信号CLKA又は第2のクロック信号CL
KB)基本クロックとしてクロックライン110上を伝達
される。
【0025】マイクロコンピュータ200において、ク
ロックライン110は、LCD等の表示駆動回路、シリ
アルインターフェイス回路等の周辺回路101、タイマ
ーやADコンバータ等の内部回路102、CPU10
3,ROM104等の多くの回路ブロックに基本クロッ
クを供給するためにマイクロコンピュータ・チップ内の
至るところに配線されている。
【0026】クロックライン110はAl配線等の金属
配線によって構成されており、途中に他の複数のクロッ
クドライバー回路(インバータ等)を介在させることな
く配線されている。これは、クロックドライバー回路を
介在させることによりクロックスキューが生じるのを防
止するためである。これにより、クロックライン110
の有する浮遊容量は相当大きくなる。そこで、マイクロ
コンピュータ200の最高動作速度に対応できるように
クロックドライバー回路50のドライブ能力を高く設定
する必要がある。
【0027】そこで、マイクロコンピュータ200の動
作速度が速い場合(例えば、第1のクロック信号CLKAを
基本クロックとして用いる場合)には、クロックドライ
バー回路50のドライブ能力を高くし、マイクロコンピ
ュータ200の動作速度が遅い場合には、クロックドラ
イバー回路50のドライブ能力を低くするように切換可
能である。
【0028】したがって、マイクロコンピュータの動作
速度に応じて最適なドライブ能力を得ることができると
共に、動作速度が遅い場合のクロックドライバー回路5
0の消費電流を低減することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明のクロック発生回路によれば、周
波数比較器によりクロック信号の周波数を検知して、ク
ロックドライバー回路のドライブ能力を切換可能とした
ので、クロックの周波数に対応して適したドライブ能力
が得られると共に、クロック信号の周波数が低い場合の
消費電流を低減することが可能となる。
【0030】特に、本発明は特にマイクロコンピュータ
の基本クロックの発生回路として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るクロック発生回路の回
路図である。
【図2】本発明の実施形態に係るクロック発生回路の回
路図である。
【図3】本発明の実施形態に係るクロック発生回路の動
作を示すタイミング図である。
【図4】本発明のクロック作成回路のマイクロコンピュ
ータへの適用例を示す図である。
【符号の説明】
10 発振器 20 分周器 30 クロック選択回路 40 周波数比較器 50 クロックドライバー回路 51 クロックド・インバータ(第1のインバー
タ) 52 インバータ(第2のインバータ) 100 クロック発生回路 101 周辺回路 102 内部回路 103 CPU 104 ROM 110 クロックライン 200 マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── 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) H03K 19/0175 H03K 19/00 101J Fターム(参考) 5B011 DC06 LL11 LL13 5B079 AA07 BA02 BA03 BC01 DD08 5J055 AX08 AX12 AX54 AX65 BX03 CX27 DX22 DX56 DX72 DX83 EX07 EX21 EY21 EZ00 EZ07 EZ28 EZ39 FX12 FX17 FX35 GX01 5J056 AA05 BB12 BB17 CC00 CC16 DD13 DD29 EE11 FF01 FF07 GG12 KK00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の切換信号に応じて周波数の異なる
    第1及び第2のクロック信号の内、いずれか一方のクロ
    ック信号を選択的に出力するクロック選択回路と、 前記第1のクロック信号と前記クロック選択回路の出力
    信号の周波数を比較する周波数比較器と、 前記クロック選択回路によって選択されたクロック信号
    が印加されると共に、前記周波数比較器の比較結果に応
    じてドライブ能力が切換可能なクロックドライバー回路
    と、を備えることを特徴とするクロック発生回路。
  2. 【請求項2】 前記クロックドライバー回路は、前記ク
    ロック選択回路によって選択されたクロック信号が印加
    された第1のインバータ及び第2のインバータとを含
    み、前記第1のインバータは、前記周波数比較器の比較
    結果に応じて出力が高インピーダンスとなるクロックド
    ・インバータであることを特徴とする請求項1に記載の
    クロック発生回路。
  3. 【請求項3】 前記クロックドライバー回路から出力さ
    れるクロック信号を伝達するクロックラインを有し、前
    記クロック信号は当該クロックライン上を、他のクロッ
    クドライバー回路を介在することなく、マイクロコンピ
    ュータに内蔵された複数の回路ブロックへ基本クロック
    として伝達されることを特徴とする請求項2に記載のク
    ロック発生回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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