JP2006340133A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶振動子等の振動子を用いて発振動作を行う発振回路や発振信号を分周する分周回路等を内蔵した半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit incorporating an oscillation circuit that performs an oscillation operation using a vibrator such as a crystal vibrator, a frequency divider circuit that divides an oscillation signal, and the like.
パソコンやプリンタ、又は、携帯電話等において、CPUにクロック信号を供給するために、発振動作を行う発振回路や発振信号を分周する分周回路や分周された発振信号をクロック信号として出力する出力回路等を内蔵した半導体集積回路が用いられている。このような半導体集積回路においては、発振回路の後段にNAND回路等のスイッチ手段を設けることにより、出力制御信号に従って分周回路に対する発振信号の供給を止め、クロック信号の出力を停止するようにしていた。 In order to supply a clock signal to the CPU in a personal computer, printer, mobile phone, etc., an oscillation circuit that performs an oscillation operation, a frequency dividing circuit that divides the oscillation signal, or a frequency-divided oscillation signal is output as a clock signal. A semiconductor integrated circuit incorporating an output circuit or the like is used. In such a semiconductor integrated circuit, by providing a switch means such as a NAND circuit at the subsequent stage of the oscillation circuit, the supply of the oscillation signal to the frequency divider circuit is stopped according to the output control signal, and the output of the clock signal is stopped. It was.
しかしながら、分周回路は浮遊容量によって前のデータを保持しているので、分周回路に対する発振信号の供給を止めてしまうと、出力制御信号によって出力停止が解除された際に、発振信号に含まれている最初の幾つかのパルスについて分周不良が起こる場合がある。また、出力停止が解除された際には、発振回路から出力される発振信号が分周回路及び出力回路を介してクロック信号出力端子へと伝搬するので、クロック信号が出力されるまでには遅延があり、分周不良が起きた場合にクロック信号が安定するまでに時間がかかってしまう。 However, since the divider circuit holds the previous data due to the stray capacitance, if the supply of the oscillation signal to the divider circuit is stopped, it is included in the oscillation signal when the output stop is canceled by the output control signal. A poor frequency division may occur for the first few pulses. Also, when the output stop is released, the oscillation signal output from the oscillation circuit propagates to the clock signal output terminal via the frequency divider and output circuit, so there is a delay until the clock signal is output. When a frequency division failure occurs, it takes time for the clock signal to stabilize.
関連する技術として、下記の特許文献1には、出力バッファが動作することによって生じる電源ラインのノイズが発振部における発振開始の妨害になるという欠点を除去した半導体集積回路が開示されている。この半導体集積回路においては、発振開始検出回路の入力部においてロジックレベルを変えた2つのインバータを用いることにより、発振が安定状態にあるか非安定状態にあるかを正確に判定することができる。このような発振開始検出回路を用いることにより、発振が安定していない初期状態においては分周部及び出力バッファ部の動作を停止し、発振が安定したと判定された後に、分周部及び出力バッファ部を動作させる。しかしながら、初期状態において分周部の動作を停止すると、発振が安定したと判定された後に、分周部が動作を開始してから分周動作が安定するまでに時間がかかってしまう。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、出力制御信号によって出力停止が解除された際に、分周回路において分周不良を起こすことなく、クロック信号の出力を迅速に開始できる半導体集積回路を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention provides a semiconductor integrated circuit capable of quickly starting output of a clock signal without causing a frequency division failure in a frequency divider circuit when output stop is canceled by an output control signal. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体集積回路は、振動子が接続されることにより発振動作を行って発振信号を生成する発振回路と、発振回路によって生成される発振信号を分周する分周回路と、分周回路によって分周された発振信号をバッファして出力する出力回路と、少なくとも出力制御信号に従って出力回路を活性化又は非活性化することにより、必要に応じて出力回路からの信号出力を停止させる論理回路とを具備する。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention oscillates when a vibrator is connected to generate an oscillation signal, and divides the oscillation signal generated by the oscillation circuit. A frequency divider circuit, an output circuit that buffers and outputs the oscillation signal divided by the frequency divider circuit, and activates or deactivates the output circuit in accordance with at least the output control signal, thereby enabling the output circuit to And a logic circuit for stopping the signal output.
この半導体集積回路は、電源電圧の立ち上がりを検出する電圧検出回路と、電圧検出回路が電源電圧の立ち上がりを検出したときに、第2の制御信号を活性化するパワーオンリセット回路と、発振回路によって生成される発振信号を入力し、第2の制御信号が活性化されているときに、分周回路に発振信号を出力する第2の論理回路とをさらに具備するようにしても良い。 The semiconductor integrated circuit includes a voltage detection circuit that detects a rise of the power supply voltage, a power-on reset circuit that activates the second control signal when the voltage detection circuit detects the rise of the power supply voltage, and an oscillation circuit. A second logic circuit that inputs the generated oscillation signal and outputs the oscillation signal to the frequency divider circuit when the second control signal is activated may be further provided.
その場合に、論理回路が、出力制御信号又は第2の制御信号が非活性化されているときに、出力回路を非活性化することにより、出力回路からの信号出力を停止させるようにしても良い。具体的には、論理回路が、出力制御信号と第2の制御信号との論理積を求め、その結果に基づいて出力回路を活性化又は非活性化するAND回路を含むようにしても良い。 In that case, the logic circuit may stop signal output from the output circuit by deactivating the output circuit when the output control signal or the second control signal is deactivated. good. Specifically, the logic circuit may include an AND circuit that obtains a logical product of the output control signal and the second control signal and activates or deactivates the output circuit based on the result.
本発明によれば、少なくとも出力制御信号に従って出力回路を活性化又は非活性化して、必要に応じて出力回路からの信号出力を停止させることにより、出力制御信号によって出力停止が解除された際に、分周回路において分周不良を起こすことなく、クロック信号の出力を迅速に開始できる。 According to the present invention, when the output stop is released by the output control signal, the output circuit is activated or deactivated according to at least the output control signal and the signal output from the output circuit is stopped as necessary. The output of the clock signal can be started quickly without causing a frequency division failure in the frequency divider circuit.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この半導体集積回路は、振動子が接続されることにより発振動作を行って発振信号を生成する発振回路10と、発振回路10によって生成される発振信号を入力し、パワーオン制御信号DOUTが活性化されているときに発振信号を出力する論理回路(本実施形態においてはNAND回路を用いている)20と、発振回路10からNAND回路20を介して供給される発振信号を分周する分周回路30と、分周回路30によって分周された発振信号をバッファしてクロック信号として出力する出力バッファ40とを内蔵している。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this semiconductor integrated circuit receives an
また、この半導体集積回路は、電源電位VDDと電源電位VSS(本実施形態においては接地電位とする)との間の電源電圧の立ち上がりを検出する電圧検出回路50と、電圧検出回路50が電源電圧の立ち上がりを検出したときにパワーオン制御信号DOUTを活性化するパワーオンリセット回路60と、出力制御信号OEに従って出力バッファ40を活性化又は非活性化することにより、必要に応じてクロック信号の出力を停止させる論理回路(本実施形態においてはAND回路を用いている)70とを内蔵している。なお、発振回路10と、分周回路30と、電圧検出回路50とは、静止電流を測定するためのテストモードを設定するテストモード設定信号TESTによって制御可能となっている。
In addition, the semiconductor integrated circuit includes a
図2は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されている発振回路の構成を示す回路図である。本実施形態においては、振動子として水晶振動子XLが用いられる。なお、水晶振動子の他に、セラミック振動子やSAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)振動子等の振動子を用いても良い。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation circuit built in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. In the present embodiment, a crystal resonator XL is used as the resonator. In addition to the crystal resonator, a resonator such as a ceramic resonator or a SAW (Surface Acoustic Wave) resonator may be used.
発振回路10は、水晶振動子XLの第1の端子から振動子用入力端子PINに印加される信号を反転し、反転された信号を振動子用出力端子POUTから水晶振動子XLの第2の端子に供給するインバータ11と、インバータ11の出力と振動子用出力端子POUTとの間に接続された直列抵抗Rdと、振動子用出力端子POUTと振動子用入力端子PINとの間に接続された帰還抵抗Rfと、振動子用入力端子PINと接地電位との間に接続されたコンデンサCgと、振動子用出力端子POUTと接地電位との間に接続されたコンデンサCdとを含んでいる。振動子用出力端子POUTから出力される信号は、水晶振動子XL等により所定の位相回転を与えられて振動子用入力端子PINに帰還され、これにより発振動作が行われる。なお、直列抵抗Rdと、帰還抵抗Rfと、コンデンサCgと、コンデンサCdとの内の1つ又は複数を、半導体集積回路の外付け部品としても良い。
The
図3は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されている分周回路の構成を示す回路図である。本実施形態においては、分周回路30としてフリップフロップが用いられる。分周回路30は、PチャネルMOSトランジスタQP31〜QP38と、NチャネルMOSトランジスタQN31〜QN39とによって構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a frequency dividing circuit built in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. In the present embodiment, a flip-flop is used as the
図3に示すように、分周回路30は、クロック信号入力端子Cに印加される発振信号の立ち上がりエッジに同期して、データ入力端子Dに印加されるデータを保持すると共に、保持されたデータと逆相の反転データを反転データ出力端子Qバーから出力し、保持されたデータと同相のデータをデータ出力端子Qから出力する。反転データ出力端子Qバーから出力される反転データは、データ入力端子Dに帰還され、これにより発振信号が2分周されて、得られた分周信号がデータ出力端子Qから出力される。
As shown in FIG. 3, the
図4は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されている出力バッファの構成を示す回路図である。出力バッファ40は、PチャネルMOSトランジスタQP41〜QP56と、NチャネルMOSトランジスタQN41〜QN56とによって構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an output buffer built in the semiconductor integrated circuit shown in FIG.
図4において、トランジスタQP41及びQN41は、信号入力端子INに入力される分周信号を反転する第1のインバータを構成しており、トランジスタQP42及びQN42は、制御入力端子CONTに入力される出力制御信号OEDを反転する第2のインバータを構成しており、トランジスタQP43及びQN43は、第2のインバータから出力される反転出力制御信号をさらに反転する第3のインバータを構成している。 In FIG. 4, transistors QP41 and QN41 constitute a first inverter that inverts the frequency-divided signal input to the signal input terminal IN, and the transistors QP42 and QN42 output control input to the control input terminal CONT. A second inverter that inverts the signal OED is configured, and the transistors QP43 and QN43 configure a third inverter that further inverts the inverted output control signal output from the second inverter.
また、トランジスタQP44及びQN44によって構成される第4のインバータと、出力制御信号に従って第4のインバータを活性化又は非活性化するためのトランジスタQN45とが直列に接続されている。トランジスタQP46及びQN46は、第4のインバータの出力信号を反転する第5のインバータを構成する。出力制御信号に従ってトランジスタQP46及びQN46のゲートをハイレベルに固定するために、トランジスタQP45が設けられている。トランジスタQP47〜QP49及びQN47〜QN49は、第6〜第8のインバータをそれぞれ構成する。 Further, a fourth inverter constituted by transistors QP44 and QN44 and a transistor QN45 for activating or deactivating the fourth inverter according to the output control signal are connected in series. Transistors QP46 and QN46 constitute a fifth inverter that inverts the output signal of the fourth inverter. A transistor QP45 is provided to fix the gates of the transistors QP46 and QN46 to a high level according to the output control signal. Transistors QP47 to QP49 and QN47 to QN49 constitute sixth to eighth inverters, respectively.
同様に、トランジスタQP50及びQN50によって構成される第9のインバータと、出力制御信号に従って第9のインバータを活性化又は非活性化するためのトランジスタQP51とが直列に接続されている。トランジスタQP52及びQN52は、第9のインバータの出力信号を反転する第10のインバータを構成する。出力制御信号に従ってトランジスタQP52及びQN52のゲートをローレベルに固定するために、トランジスタQN51が設けられている。トランジスタQP53〜QP55及びQN53〜QN55は、第11〜第13のインバータをそれぞれ構成する。 Similarly, a ninth inverter constituted by transistors QP50 and QN50 and a transistor QP51 for activating or deactivating the ninth inverter according to the output control signal are connected in series. Transistors QP52 and QN52 constitute a tenth inverter that inverts the output signal of the ninth inverter. A transistor QN51 is provided to fix the gates of the transistors QP52 and QN52 to a low level in accordance with the output control signal. Transistors QP53 to QP55 and QN53 to QN55 constitute the 11th to 13th inverters, respectively.
出力制御信号がハイレベルであるときには、トランジスタQN45がオン状態となりトランジスタQP45がオフ状態となるので、第4のインバータの出力信号が、第5のインバータを構成するトランジスタQP46及びQN46のゲートに入力され、第5のインバータの出力信号が、第6〜第8のインバータを介してトランジスタQP56のゲートに供給される。また、トランジスタQP51がオン状態となりトランジスタQN51がオフ状態となるので、第9のインバータの出力信号が、第10のインバータを構成するトランジスタQP52及びQN52のゲートに入力され、第10のインバータの出力信号が、第11〜第13のインバータを介してトランジスタQN56のゲートに供給される。従って、トランジスタQP56及びQN56のドレインから、バッファされた分周信号が出力端子OUTに出力される。 When the output control signal is at a high level, the transistor QN45 is turned on and the transistor QP45 is turned off, so that the output signal of the fourth inverter is input to the gates of the transistors QP46 and QN46 constituting the fifth inverter. The output signal of the fifth inverter is supplied to the gate of the transistor QP56 via the sixth to eighth inverters. Since the transistor QP51 is turned on and the transistor QN51 is turned off, the output signal of the ninth inverter is input to the gates of the transistors QP52 and QN52 constituting the tenth inverter, and the output signal of the tenth inverter. Is supplied to the gate of the transistor QN56 through the 11th to 13th inverters. Therefore, the buffered frequency-divided signal is output from the drains of the transistors QP56 and QN56 to the output terminal OUT.
一方、出力制御信号がローレベルになると、トランジスタQN45がオフ状態となりトランジスタQP45がオン状態となるので、第4のインバータが非活性化されると共に、第5のインバータを構成するトランジスタQP46及びQN46のゲートがハイレベルに固定される。また、トランジスタQP51がオフ状態となりトランジスタQN51がオン状態となるので、第9のインバータが非活性化されると共に、第10のインバータを構成するトランジスタQP52及びQN52のゲートがローレベルに固定される。従って、トランジスタQP56のゲートがハイレベルに固定され、トランジスタQN56のゲートがローレベルに固定されて、これらのトランジスタがカットオフするので、出力端子OUTがハイインピーダンス状態となる。 On the other hand, when the output control signal becomes low level, the transistor QN45 is turned off and the transistor QP45 is turned on, so that the fourth inverter is deactivated and the transistors QP46 and QN46 constituting the fifth inverter are turned on. The gate is fixed at a high level. Further, since the transistor QP51 is turned off and the transistor QN51 is turned on, the ninth inverter is deactivated and the gates of the transistors QP52 and QN52 constituting the tenth inverter are fixed at a low level. Accordingly, the gate of the transistor QP56 is fixed at a high level, the gate of the transistor QN56 is fixed at a low level, and these transistors are cut off, so that the output terminal OUT is in a high impedance state.
再び図1を参照すると、従来は、出力制御信号OEがローレベルになったときに、NAND回路20の一方の入力をローレベルとすることにより、分周回路30に対する発振信号の供給を止めていた。しかしながら、分周回路30は、浮遊容量(又は寄生容量)によってデータを保持しているので、分周回路30に対する発振信号の供給を止めてしまうと、図5に示すように、出力制御信号OEが再びハイレベルになって発振信号が分周回路30に供給された際に、発振信号に含まれている最初の幾つかのパルスについて分周不良が起こる場合がある。
Referring to FIG. 1 again, conventionally, when the output control signal OE becomes low level, one input of the
また、出力制御信号OEが再びハイレベルになった際には、発振回路10から出力される発振信号が分周回路30によって分周されて、分周信号が出力バッファ40を介してクロック信号出力端子へと伝搬するので、クロック信号が出力されるまでには遅延があり、分周不良が起きた場合にクロック信号が安定するまでに時間がかかってしまう。
Further, when the output control signal OE becomes high level again, the oscillation signal output from the
そこで、本実施形態においては、出力制御信号OEによって出力停止モードが設定された場合においても、分周回路30に対する発振信号の供給を止めずに、出力バッファ40のみを非活性化するようにしている。以下に、本実施形態に係る半導体集積回路の動作について説明する。
Therefore, in the present embodiment, even when the output stop mode is set by the output control signal OE, only the
電圧検出回路50が電源電圧の立ち上がりを検出したときには、パワーオンリセット回路60がパワーオン制御信号DOUTをハイレベルに活性化するので、NAND回路20は、発振回路10によって生成される発振信号を分周回路30に供給する。分周回路30は、供給された発振信号を分周して分周信号を生成し、これを出力バッファ40に供給する。
When the
AND回路70は、パワーオン制御信号DOUTと出力制御信号OEとの論理積を求め、その結果を出力制御信号OEDとして出力する。従って、パワーオン制御信号DOUTと出力制御信号OEとの両方がハイレベルであるときに、出力制御信号OEDがハイレベルになる。出力制御信号OEDがハイレベルになると、出力バッファ40が、分周信号をバッファしてクロック信号として出力する。
The AND
一方、出力制御信号OEがローレベルになると、出力制御信号OEDもローレベルになる。出力制御信号OEDがローレベルになると、出力バッファ40がハイインピーダンス状態となり、クロック信号の出力が停止する。しかしながら、この状態においても、発振回路10及び分周回路30は動作しているので、図6に示すように、出力制御信号OEが再びハイレベルになったときに、分周回路30において分周不良を起こすことなく、出力バッファ40は、迅速にクロック信号を出力することができる。
On the other hand, when the output control signal OE becomes low level, the output control signal OED also becomes low level. When the output control signal OED becomes low level, the
10 発振回路、 11 インバータ、 20 論理回路(NAND回路)、 30 分周回路、 40 出力バッファ、 50 電圧検出回路、 60 パワーオンリセット回路、 70 論理回路(AND回路)、 XL 水晶振動子、 Rd 直列抵抗、 Rf 帰還抵抗、 Cg、Cd コンデンサ、 QP31〜QP38、QP41〜QP56 PチャネルMOSトランジスタ、 QN31〜QN39、QN41〜QN56 NチャネルMOSトランジスタ 10 oscillator circuit, 11 inverter, 20 logic circuit (NAND circuit), 30 frequency divider circuit, 40 output buffer, 50 voltage detection circuit, 60 power-on reset circuit, 70 logic circuit (AND circuit), XL crystal resonator, Rd series Resistor, Rf feedback resistor, Cg, Cd capacitor, QP31-QP38, QP41-QP56 P channel MOS transistor, QN31-QN39, QN41-QN56 N channel MOS transistor
Claims (4)
前記発振回路によって生成される発振信号を分周する分周回路と、
前記分周回路によって分周された発振信号をバッファして出力する出力回路と、
少なくとも出力制御信号に従って前記出力回路を活性化又は非活性化することにより、必要に応じて前記出力回路からの信号出力を停止させる論理回路と、
を具備する半導体集積回路。 An oscillation circuit that generates an oscillation signal by performing an oscillation operation by connecting a vibrator;
A frequency dividing circuit for frequency-dividing the oscillation signal generated by the oscillation circuit;
An output circuit for buffering and outputting the oscillation signal divided by the divider circuit;
A logic circuit for activating or deactivating the output circuit according to at least an output control signal to stop signal output from the output circuit as necessary;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記電圧検出回路が電源電圧の立ち上がりを検出したときに、第2の制御信号を活性化するパワーオンリセット回路と、
前記発振回路によって生成される発振信号を入力し、第2の制御信号が活性化されているときに、前記分周回路に発振信号を出力する第2の論理回路と、
をさらに具備する、請求項1記載の半導体集積回路。 A voltage detection circuit for detecting the rise of the power supply voltage;
A power-on reset circuit that activates a second control signal when the voltage detection circuit detects a rising edge of a power supply voltage;
A second logic circuit that inputs an oscillation signal generated by the oscillation circuit and outputs an oscillation signal to the frequency divider circuit when a second control signal is activated;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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JP2005163618A JP2006340133A (en) | 2005-06-03 | 2005-06-03 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101854620B1 (en) * | 2017-03-08 | 2018-06-15 | 충북대학교 산학협력단 | Low Voltage Power-On Reset Circuits |
-
2005
- 2005-06-03 JP JP2005163618A patent/JP2006340133A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101854620B1 (en) * | 2017-03-08 | 2018-06-15 | 충북대학교 산학협력단 | Low Voltage Power-On Reset Circuits |
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