JP2007279933A - Clock signal generation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック信号発生回路に関するものである。 The present invention relates to a clock signal generation circuit.
水晶発振器、CR発振器、リング発振器等の内部の発振回路を使用してクロック信号を供給する集積回路では、発振を開始してからクロック信号が安定するまでに若干の時間がかかる。クロック信号が安定するまでの間は、集積回路が不安定な動作をするおそれがあるため、このクロック信号が安定する時間よりも十分に長い時間、クロックの供給を停止しておく必要がある。特に、待機状態時にクロック信号を停止する機能を有する集積回路では、待機状態から通常動作へ移行するときに、発振回路の動作開始時の不安定なクロック信号の供給を制御するようにしている。 In an integrated circuit that supplies a clock signal using an internal oscillation circuit such as a crystal oscillator, a CR oscillator, or a ring oscillator, it takes some time for the clock signal to stabilize after oscillation starts. Until the clock signal is stabilized, the integrated circuit may operate in an unstable manner. Therefore, it is necessary to stop supplying the clock for a time sufficiently longer than the time during which the clock signal is stabilized. In particular, in an integrated circuit having a function of stopping a clock signal in a standby state, supply of an unstable clock signal at the start of operation of the oscillation circuit is controlled when shifting from the standby state to a normal operation.
図2は、従来のクロック信号発生回路の構成図である。
このクロック信号発生回路は、イネーブル信号ENによって発振動作が制御される発振器(OSC)11、この発振器11から出力される発振信号OCをカウントしてそのカウント値が所定の値cn1,cn2,cn3,…を越えたときに、それぞれ信号CN1,CN2,CN3,…を出力するカウンタ(CNT)12、これらの信号CN1,CN2,CN3,…をレジスタ(REG)13に設定された選択信号に従って選択して出力するセレクタ(SEL)14、及びセレクタ14から出力される信号CNで発振器11から出力される発振信号OCをゲート制御してクロック信号CLKとして出力するANDゲート15で構成されている。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional clock signal generation circuit.
This clock signal generation circuit counts an oscillator (OSC) 11 whose oscillation operation is controlled by an enable signal EN, an oscillation signal OC output from the
上記特許文献1には、クロック端子及び信号入力端子を有するフリップフロップ(以下、「FF」という)を2個縦続接続すると共に、非同期の入力信号の変化を検出してワンショットパルスを形成する回路と、このワンショットパルスを禁則信号として初段のFFへの供給を制御する伝送ゲートとからなるクロック禁則回路が記載され、これにより、複数のFFからなる同期化回路において、FFの出力の不安定状態を回避しつつ、短時間で非同期信号を同期化することができるとされている。
しかしながら、前記クロック信号発生回路では、カウンタのカウント値によってクロック信号の安定期間を設定していたため、クロック信号が安定していても、指定されたカウント値に達するまでは、クロック信号の供給が行われなかった。このため、クロック信号の供給が必要以上に遅延されるだけでなく、このクロック信号をカウントするためのカウンタ等の比較的大きな回路が必要であった。 However, since the clock signal generation circuit sets the stable period of the clock signal based on the count value of the counter, the clock signal is not supplied until the specified count value is reached even if the clock signal is stable. I was n’t. Therefore, not only the supply of the clock signal is delayed more than necessary, but also a relatively large circuit such as a counter for counting the clock signal is required.
本発明は、簡素化された回路構成で、不必要にクロック信号の供給を遅延させることのないクロック信号発生回路を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a clock signal generation circuit that has a simplified circuit configuration and does not unnecessarily delay the supply of a clock signal.
本発明のクロック信号発生回路は、起動信号によってイネーブル信号の出力を開始し、パワーダウンが指定されたときには、該イネーブル信号の出力を停止する制御部と、前記イネーブル信号が与えられているときに発振動作を行ってパルス信号を出力する発振部と、前記パルス信号を予め設定された遅延時間だけ遅延させて出力する遅延部と、前記パルス信号を前記遅延部の出力信号と比較して該パルス信号のハイレベルの時間が前記遅延時間よりも長い時に第1の許可信号を出力する第1の検出部と、前記パルス信号を前記遅延部の出力信号と比較して該パルス信号のロウレベルの時間が前記遅延時間よりも長い時に第2の許可信号を出力する第2の検出部と、前記第1及び第2の許可信号が出力されているときに、前記遅延部の出力信号をクロック信号として出力する出力部とを備えたことを特徴としている。 The clock signal generation circuit of the present invention starts output of an enable signal by a start signal, and when power down is designated, a control unit that stops output of the enable signal, and when the enable signal is given An oscillation unit that performs an oscillation operation and outputs a pulse signal, a delay unit that delays and outputs the pulse signal by a preset delay time, and compares the pulse signal with an output signal of the delay unit A first detection unit that outputs a first permission signal when a high-level time of the signal is longer than the delay time; and a low-level time of the pulse signal by comparing the pulse signal with the output signal of the delay unit A second detection unit that outputs a second permission signal when is longer than the delay time, and an output signal of the delay unit when the first and second permission signals are output. It is characterized by comprising an output section for outputting a clock signal.
本発明では、発振部から出力されるパルス信号を予め設定された遅延時間だけ遅延させて出力する遅延部と、このパルス信号を遅延部の出力信号と比較して、パルス幅が遅延時間よりも長いときに、それぞれ第1及び第2の許可信号を出力する第1及び第2の検出部と、これらの第1及び第2の許可信号が出力されているときに、遅延部の出力信号をクロック信号として出力する出力部を有している。これにより、簡素化された回路構成で、不必要に供給を遅延させることなく、クロック信号を出力することができるという効果がある。 In the present invention, the delay unit that outputs the pulse signal output from the oscillation unit by delaying by a preset delay time, and the pulse signal is compared with the output signal of the delay unit. The first and second detection units that output the first and second permission signals, respectively, and the output signal of the delay unit when the first and second permission signals are output when the time is long. An output unit for outputting as a clock signal is provided. Thus, there is an effect that a clock signal can be output with a simplified circuit configuration without unnecessarily delaying supply.
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the preferred embodiment is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施例を示すクロック信号発生回路の構成図である。
このクロック信号発生回路は、リセット信号/RSと割込信号/INが与えられる2入力のANDゲート1を有している。リセット信号/RSは、初期リセット時にリセット回路から与えられると共に、任意のタイミングで操作員等から手動で与えられるもので、レベル“L”を与えることによって集積回路内の各部の状態を初期状態に戻すための信号である。通常動作状態では、リセット信号/RSはレベル“H”となっている。一方、割込信号/INは、外部の装置や回路からこのクロック信号発生回路を起動するための信号で、“L”に設定することによって割り込みを表示するようになっている。通常の動作状態では、割込信号/INは“H”となっている。ANDゲート1から出力される信号S1は、FF2のセット端子Sに与えられるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram of a clock signal generation circuit showing an embodiment of the present invention.
This clock signal generation circuit has a 2-input AND
FF2は、クロック端子Cに与えられるクロック信号CKの立ち上がりのタイミングで、入力端子Dに与えられる信号を保持して反転出力端子/Qに出力すると共に、セット端子Sに“L”の信号が与えられたときには、強制的にセットされて反転出力端子/Qから“L”を出力するものである。FF2の入力端子Dには、待機時に発振回路の動作を停止させるために“L”となるパワーダウン信号/PDが与えられるようになっている。なお、通常動作モードでは、パワーダウン信号/PDは“H”である。
The
FF2の反転出力端子/Qから出力される信号S2は、2入力のANDゲート3の一方の入力側に与えられ、このANDゲート3の他方の入力側には、リセット信号/RSが与えられている。そして、ANDゲート3から出力される信号S3は、FF2と同様のFF4のセット端子Sに与えられるようになっている。
The signal S2 output from the inverting output terminal / Q of FF2 is applied to one input side of the 2-input AND
FF4の入力端子Dは“L”に接続され、クロック端子CKにはクロック信号CKが与えられるようになっている。そして、FF4の出力端子Qからイネーブル信号ENが出力され、発振器5と後述するFF7,8に対する制御信号として与えられるようになっている。
The input terminal D of the
発振器5は、例えば、水晶発振器、CR発振器またはリング発振器等で構成され、イネーブル信号ENが“H”の時に発振動作を行い、“L”の時には発振動作を停止するものである。発振器5から出力されるパルス信号OCは、遅延素子6とFF7,8の入力端子Dに与えられるようになっている。遅延素子6は、複数段縦続接続したゲートや積分回路等で構成され、入力されたパルス信号OCを予め設定された遅延時間だけ遅延させて、遅延パルス信号DLとして出力するものである。遅延パルス信号DLは、FF7,8のクロック端子Cと3入力のAND9の第1の入力側に接続されている。
The oscillator 5 is composed of, for example, a crystal oscillator, a CR oscillator, or a ring oscillator, and performs an oscillation operation when the enable signal EN is “H”, and stops the oscillation operation when the enable signal EN is “L”. The pulse signal OC output from the oscillator 5 is supplied to the delay element 6 and the input terminals D of the
FF7は、入力端子Dに与えられるパルス信号OCを、クロック端子Cに与えられる遅延パルス信号DLの立ち上がりのタイミングで保持して出力端子Qから信号S7として出力すると共に、リセット端子Rに“L”のイネーブル信号ENが与えられると、その保持内容が強制的にリセットされるものである。
The
FF8は、入力端子Dに与えられるパルス信号OCを、クロック端子Cに与えられる遅延パルス信号DLの立ち下がりのタイミングで保持し、それを反転した信号を反転出力端子/Qから信号S8として出力すると共に、リセット端子Rに“L”のイネーブル信号ENが与えられと、その保持内容が強制的にリセットされるものである。 The FF 8 holds the pulse signal OC applied to the input terminal D at the falling timing of the delayed pulse signal DL applied to the clock terminal C, and outputs the inverted signal as the signal S8 from the inverted output terminal / Q. At the same time, when the “L” enable signal EN is given to the reset terminal R, the stored contents are forcibly reset.
これらのFF7,8からそれぞれ出力される信号S7,S8は、ANDゲート9の第2、第3の入力側に与えられ、このANDゲート9の出力側からクロック信号CKが出力されるようになっている。
The signals S7 and S8 respectively output from these
図3は、図1の入力信号であるリセット信号/RS、割込信号/IN及びパワーダウン信号/PDとイネーブル信号ENの関係を示す真理値表であり、図4は、このイネーブル信号ENが与えられたときの図1の発振動作を示す信号波形図である。以下、これらの図3、図4を参照しつつ、図1の動作を説明する。 FIG. 3 is a truth table showing the relationship between the reset signal / RS, the interrupt signal / IN and the power down signal / PD, which are the input signals of FIG. 1, and the enable signal EN. FIG. FIG. 2 is a signal waveform diagram showing the oscillation operation of FIG. 1 when given. Hereinafter, the operation of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
まず、図3に従って、発振器5の起動と停止の制御を行う制御部の動作を説明する。
図3に示すように、起動時にリセット信号/RSが“L”になると、割込信号/INやパワーダウン信号/PDとは無関係に、ANDゲート3から出力される信号S3が“L”となり、FF4がリセットされてイネーブル信号ENは“H”になる。また、待機状態時に外部からの割込信号/INが“L”になると、ANDゲート1の信号S1が“L”となり、FF2がセットされて信号S2が“L”となって、ANDゲート3の信号S3が“L”となる。これにより、イネーブル信号ENは“H”になる。従って、リセット信号/RSや割込信号/IN等の起動信号が与えられると、イネーブル信号ENが出力されて発振器5の発振動作が開始される。リセット信号/RSや割込信号/INは、その後“H”になり、通常動作状態に移行する。
First, the operation of the control unit that controls the start and stop of the oscillator 5 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, when the reset signal / RS becomes “L” at the time of startup, the signal S3 output from the
通常動作状態では、リセット信号/RS、割込信号/IN及びパワーダウン信号/PDは、すべて“H”である。これにより、信号S1は“H”となり、FF2はセット状態から解除され、入力端子Dのパワーダウン信号/PDがクロック信号CKのタイミングで保持されて、反転出力端子/Qから出力される。従って、信号S2は“L”となる。このため、ANDゲート3から出力される信号S3は“L”の状態に保持され、FF4のセット状態が継続されてイネーブル信号ENは“H”に保持される。
In the normal operation state, the reset signal / RS, the interrupt signal / IN, and the power down signal / PD are all “H”. As a result, the signal S1 becomes “H”, the FF2 is released from the set state, the power-down signal / PD of the input terminal D is held at the timing of the clock signal CK, and is output from the inverted output terminal / Q. Therefore, the signal S2 becomes “L”. For this reason, the signal S3 output from the
パワーダウン状態への移行時には、パワーダウン信号/PDが“L”に設定される。これにより、クロック信号CKの立ち上がりのタイミングで、FF2の信号S2が“H”となる。これに従い、ANDゲート3の信号S3が“H”になり、FF4のセット状態が解除される。そして、次のクロック信号CKの立ち上がりのタイミングで、FF4の入力端子Dの信号“L”が保持され、イネーブル信号ENは“L”となる。これにより、発振器5の発振動作が停止する。
At the time of transition to the power down state, the power down signal / PD is set to “L”. As a result, the signal S2 of the FF2 becomes “H” at the rising timing of the clock signal CK. Accordingly, the signal S3 of the
次に、図4に従って、発振器5の起動からクロック信号CKの出力までの動作を説明する。 Next, the operation from the start of the oscillator 5 to the output of the clock signal CK will be described with reference to FIG.
イネーブル信号ENが“L”のとき、発振器5の発振動作は停止しているが、このときの発振器5の出力信号OCは、回路構成に応じて“L”または“H”に固定されている。図4(a),(b)は、発振器5の停止時の出力信号OCがそれぞれ“L”,“H”の場合を示している。いずれの動作も同様であるので、ここでは、図4(a)に基づいて説明する。 When the enable signal EN is “L”, the oscillation operation of the oscillator 5 is stopped, but the output signal OC of the oscillator 5 at this time is fixed to “L” or “H” depending on the circuit configuration. . 4A and 4B show cases where the output signal OC when the oscillator 5 is stopped is “L” and “H”, respectively. Since both operations are the same, here, description will be given based on FIG.
イネーブル信号ENが“H”に変わると、発振器5の発振動作が開始されると共に、FF7,8は、リセット状態が解除されて通常の動作が可能となる。発振器5では、パルス信号OCの出力が開始される。このとき、パルス信号OCが“H”となるパルス幅は、動作開始直後は狭く、動作が安定するに従って所定のパルス幅となるように広くなる。パルス信号OCは、遅延素子6に与えられて予め設定された遅延時間だけ遅延され、遅延パルス信号DLとしてFF7,8のクロック端子Cに与えられる。
When the enable signal EN changes to “H”, the oscillation operation of the oscillator 5 is started, and the
FF7では、パルス信号OCが遅延パルス信号DLの立ち上がりのタイミングで保持され、出力端子Qから信号S7として出力されるが、パルス信号OCのパルス幅が遅延素子6の遅延時間よりも短い間は、この信号S7は“L”である。そして、パルス信号OCのパルス幅が遅延素子6の遅延時間を越えた時点で、信号S7は“H”となる。即ち、FF7によってパルス信号OCの“H”の時間が遅延時間より長いか否かが判定され、長い時に“H”の信号S7が出力されることになる。 In the FF7, the pulse signal OC is held at the rising timing of the delay pulse signal DL, and is output as the signal S7 from the output terminal Q. While the pulse width of the pulse signal OC is shorter than the delay time of the delay element 6, This signal S7 is "L". Then, when the pulse width of the pulse signal OC exceeds the delay time of the delay element 6, the signal S7 becomes "H". That is, it is determined by the FF7 whether or not the “H” time of the pulse signal OC is longer than the delay time, and when it is long, the “S” signal S7 is output.
一方、FF8では、パルス信号OCが遅延パルス信号DLの立ち下がりのタイミングで保持され、反転されて反転出力端子/Qから信号S8として出力されるので、この信号S8は、パルス信号OCのパルス幅に関係なく、常に“H”となる。即ち、FF8によってパルス信号OCの“L”の時間が遅延時間より長いか否かが判定され、長い時に“H”の信号S8が出力されることになる。 On the other hand, in the FF8, the pulse signal OC is held at the falling timing of the delayed pulse signal DL, inverted, and output from the inverted output terminal / Q as the signal S8. Therefore, the signal S8 has a pulse width of the pulse signal OC. Regardless of whether it is always “H”. That is, it is determined by the FF8 whether or not the “L” time of the pulse signal OC is longer than the delay time, and when it is long, the “S” signal S8 is output.
信号S7,S8及び遅延パルス信号DLは、ANDゲート9で論理積が取られ、クロック信号CKとして出力される。これにより、動作開始直後のパルス幅の狭い遅延パルス信号DLの出力は停止され、所定の遅延時間に相当するパルス幅以上のパルス幅のクロック信号CKが出力される。
The signals S7 and S8 and the delayed pulse signal DL are ANDed by the AND
以上のように、この実施例のクロック信号発生回路は、発振器5から出力されるパルス信号OCを所定の時間だけ遅延させて遅延パルス信号DLを出力する遅延素子6と、パルス信号OCを、遅延パルス信号DLのタイミングで保持するFF7,8と、これらのFF7,8の出力信号S7,S8及び遅延パルス信号DLの論理積をクロック信号CKとして出力するANDゲート9を有している。これにより、簡単な回路構成で動作開始直後のパルス幅の狭い異常なクロック信号CKの出力を排除し、かつ、パルス幅が所定の値になったときには、不必要にクロック信号の供給を遅延させることなく、直ちにクロック信号CKを出力することができるという利点がある。
As described above, the clock signal generation circuit of this embodiment delays the pulse signal OC output from the oscillator 5 by delaying the pulse signal OC by delaying the pulse signal OC by a predetermined time and the pulse signal OC.
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) イネーブル信号ENの出力を制御する入力信号や回路は、例示したものに限定されない。
(b) 遅延素子6に代えて、遅延時間を切り替えることができるような遅延回路を設けても良い。これにより、各種の発振周波数に対応させることができる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. Examples of this modification include the following.
(A) The input signal and circuit for controlling the output of the enable signal EN are not limited to those illustrated.
(B) Instead of the delay element 6, a delay circuit capable of switching the delay time may be provided. Thereby, it is possible to correspond to various oscillation frequencies.
1,3,9 ANDゲート
2,4,7,8 FF
5 発振器
6 遅延素子
1,3,9 AND
5 Oscillator 6 Delay element
Claims (1)
前記イネーブル信号が与えられているときに発振動作を行ってパルス信号を出力する発振部と、
前記パルス信号を予め設定された遅延時間だけ遅延させて出力する遅延部と、
前記パルス信号を前記遅延部の出力信号と比較して該パルス信号のハイレベルの時間が前記遅延時間よりも長い時に第1の許可信号を出力する第1の検出部と、
前記パルス信号を前記遅延部の出力信号と比較して該パルス信号のロウレベルの時間が前記遅延時間よりも長い時に第2の許可信号を出力する第2の検出部と、
前記第1及び第2の許可信号が出力されているときに、前記遅延部の出力信号をクロック信号として出力する出力部とを、
備えたことを特徴とするクロック信号発生回路。 A control unit that starts output of the enable signal by a start signal and stops output of the enable signal when power down is designated;
An oscillating unit that oscillates and outputs a pulse signal when the enable signal is given;
A delay unit that delays and outputs the pulse signal by a preset delay time;
A first detection unit that compares the pulse signal with an output signal of the delay unit and outputs a first permission signal when a high level time of the pulse signal is longer than the delay time;
A second detection unit that compares the pulse signal with the output signal of the delay unit and outputs a second permission signal when the low level time of the pulse signal is longer than the delay time;
An output unit that outputs the output signal of the delay unit as a clock signal when the first and second permission signals are output;
A clock signal generation circuit comprising:
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