JP2014033073A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a consumption current in a power-saving mode to be reduced and prevent an indefinite signal from propagating from an output circuit with power being turned off to an input circuit with power being turned on, thereby suppressing a through current and stabilizing a circuit operation.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a circuit block 11A for generating a first control signal and a second control signal, respectively, so as to correspond to predetermined states; a power supply switch SW inserted in a power feeding path, whose on/off operations are controlled in response to the first control signal; a circuit block 12A including a circuit in which the second control signal is inputted, a third control signal is outputted, and power feeding is stopped when the power supply switch is turned off; and a circuit block 13A including a circuit to which the third control signal is inputted. When turning off the power supply switch while setting the first control signal as a non-active state, the second control signal is settled in a predetermined value, and after a value of the third control signal supplied from the circuit block 12A to the circuit block 13A is settled in a predetermined value, the first control signal is shifted from an active state to the non-active state.

Description

本発明は半導体装置に関し、特にインタフェース装置を備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including an interface device.

図1は、USB(Universal Serial Bus)3.0のインタフェースを説明する図である。USBはホスト機器をさまざまな周辺機器に接続するシリアルバス規格である。USB3.0では、最大データ転送速度が5Gbps (Gigabits per second)となり、物理層(PHY)にPCI(Peripheral Component Interconnect) Express2.0の技術が準用される。またUSB3.0では電源管理機能の強化が図られている。USB3.0では、U0状態で給電能力は900mAとされるが、サスペンド状態(例えばU3ステート)では、平均時間あたり消費電流は2.5mA以下とされる。図1を参照すると、リンク層(LINK)11は、送信データをパケット化して送信する送信回路(TX BLOCK)、受信パケットを分解(デパケット化)しデータを取得する受信回路(RX BLOCK)と、リンク状態を管理するリンク・トレーニング・ステータス・ステートマシンLTSSM(LINK Training & Status State Machine)とコントロールステータスレジスタ(Control Status Register)を含むポートロジック(PORT LOGIC)を備えている。なお、図1では、ポートロジック(PORT LOGIC)に含まれるリンク・パワーマネージメントLPM(LINK Power Management)は図示されていない。   FIG. 1 is a diagram for explaining an interface of USB (Universal Serial Bus) 3.0. USB is a serial bus standard that connects host devices to various peripheral devices. In USB3.0, the maximum data transfer rate is 5 Gbps (Gigabits per second), and the technology of PCI (Peripheral Component Interconnect) Express2.0 is applied to the physical layer (PHY). In addition, the power management function has been enhanced in USB3.0. In USB3.0, the power supply capacity is 900 mA in the U0 state, but the current consumption per average time is 2.5 mA or less in the suspended state (for example, the U3 state). Referring to FIG. 1, a link layer (LINK) 11 includes a transmission circuit (TX BLOCK) that packetizes transmission data and transmits it, a reception circuit (RX BLOCK) that decomposes a reception packet (depacketizes) and acquires data, and It includes a link training status state machine LTSSM (LINK Training & Status State Machine) for managing the link state and a port logic (PORT LOGIC) including a control status register (Control Status Register). In FIG. 1, link power management LPM (LINK Power Management) included in the port logic (PORT LOGIC) is not shown.

PIPE層12は、LINK層11のLTSSMからの2ビット信号POWER DOWN[1:0](U0〜U3ステートを表す)を受けるコントロールステート(Control State)、LINK層11の送信回路(TX BLOCK)からの信号を符号変換して送信する送信回路(TX BLOCK)、PHY層13の受信回路(RX BLOCK)からの信号を符号変換してLINK層11の受信回路(RX BLOCK)に出力する受信回路(RX BLOCK)を備えている。   The PIPE layer 12 receives a 2-bit signal POWER DOWN [1: 0] (representing the U0 to U3 states) from the LTSSM in the LINK layer 11, and from the transmission circuit (TX BLOCK) in the LINK layer 11. A transmitting circuit (TX BLOCK) that converts the signal of the signal of the PHY layer 13 and a receiving circuit that converts the signal from the receiving circuit (RX BLOCK) of the PHY layer 13 and outputs the signal to the receiving circuit (RX BLOCK) of the LINK layer 11 ( RX BLOCK).

物理層(PHY)13は、PIPE層12の送信回路(TX BLOCK)からの信号を受け出力端子DOUTにシリアル出力する送信回路(TX BLOCK)と、入力端子DINからの信号をシリアルに受信しPIPE層12の受信回路(RX BLOCK)に出力する受信回路(RX BLOCK)、LFPS(Low Frequency Periodic Signaling)検知回路、これらを制御する論理回路を備えている。パワーダウン(スリープ)状態からの復帰のためのサイドバンド信号として、LFPS(Low Frequency Periodic Signaling)という低周波バースト信号が用いられる。リンク確立後は、5Gbpsで動作するが、リンクが確立していない場合、リンク速度を下げたモードで通信を行う。LFPS検知回路からの制御信号(RXelecIdle)は、活性状態で、電気的アイドルの受信回路での検出を示し、LFPS等の検出で非活性化される。   The physical layer (PHY) 13 receives the signal from the transmission circuit (TX BLOCK) of the PIPE layer 12 and serially receives the signal from the input terminal DIN and the transmission circuit (TX BLOCK) that serially outputs to the output terminal DOUT. A reception circuit (RX BLOCK) that outputs to the reception circuit (RX BLOCK) of the layer 12, an LFPS (Low Frequency Periodic Signaling) detection circuit, and a logic circuit that controls these circuits are provided. A low frequency burst signal called LFPS (Low Frequency Periodic Signaling) is used as a sideband signal for returning from the power down (sleep) state. After the link is established, it operates at 5 Gbps. When the link is not established, communication is performed in a mode in which the link speed is lowered. The control signal (RXelecIdle) from the LFPS detection circuit is in an active state, indicates detection by an electric idle reception circuit, and is deactivated by detection of LFPS or the like.

USB3.0のリンクの電源間理(LINK PM(LINK Power Management))は、U0からU3の4つのステートを持っている。LINK層11のLTSSMからの2ビット信号POWER DOWN[1:0] = "00"、"01"、"10"、"11"は、それぞれ、U0、U1、U2、U3ステートを表す。なお、U0〜U3は、LTSSMからの2ビット制御信号POWER DOWN[1:0]でPIPE層12の制御状態回路(Control State)に通知される。   The USB3.0 link power supply interface (LINK PM (LINK Power Management)) has four states from U0 to U3. The 2-bit signal POWER DOWN [1: 0] = “00”, “01”, “10”, “11” from the LTSSM of the LINK layer 11 represents the U0, U1, U2, and U3 states, respectively. U0 to U3 are notified to the control state circuit (Control State) of the PIPE layer 12 by the 2-bit control signal POWER DOWN [1: 0] from the LTSSM.

U0(LINK Active)は全ての回路が稼動状態であり、LINK先の相手とパケット送受信を行う。U1〜U3は低電力モードである。   In U0 (LINK Active), all circuits are in operation, and packets are transmitted and received with the link partner. U1 to U3 are low power modes.

U1(LINK Idle with Fast Exit)は少しパワーダウンする(通常、受信回路へのクロック供給を止め、パケット送受を止める、復帰は早い)。U1→U0への復帰は、通常、パケットを送信する必要がある場合である。LFPSハンドシェイクに成功し、リカバリ(Recovery)状態へと遷移し、トレーニングを経てU0ステートに戻る。U1ステートにおいて、タイマ(U2 inactivity timer:U1ステートに入るとスタートする。)のタイムアウトでU2へ遷移する。さらに、LFPSハンドシェイクに失敗(例えばLFPSタイムアウト)すると、SS.Inactiveステートに遷移する。   U1 (LINK Idle with Fast Exit) is powered down a little (usually, the clock supply to the receiving circuit is stopped, packet transmission / reception is stopped, the return is fast). The return from U1 to U0 is usually when a packet needs to be transmitted. Successful LFPS handshake, transition to recovery state, return to U0 state after training. In the U1 state, when the timer (U2 inactivity timer: starts when entering the U1 state) times out, the state transits to U2. Furthermore, when the LFPS handshake fails (for example, LFPS timeout), the state transits to the SS.Inactive state.

U2(LINK Idle, Slower Exit)は、U1よりも深いパワーダウン、例えばPLL(Phase Locked Loop)をオフし、U2を退出(Exit)するとき、復帰に少し時間がかかる。U2ステートからは、LFPSハンドシェイクの成功、リカバリ状態、トレーニングを経てU0ステートに戻る。U2ステートにおいて、LFPSハンドシェイクに失敗(例えばLFPSタイムアウト)すると、SS.Inactiveステートに遷移する。   U2 (LINK Idle, Slower Exit) takes a little time to recover when turning down power deeper than U1, for example, turning off PLL (Phase Locked Loop) and exiting U2. The U2 state returns to the U0 state after successful LFPS handshake, recovery state, and training. If the LFPS handshake fails in the U2 state (for example, LFPS timeout), the state transits to the SS.Inactive state.

U3(LINK Suspended)では電源を止める。ただし、LFPS検出回路によるLFPSのハンドリングは行う(復帰は遅い)。U3のエントリは、ホストによって開始される。U3ステートからは、LFPSハンドシェイク、リカバリ(Recovery)状態、トレーニングを経てU0ステートに戻る。U2ステートにおいて、LFPSハンドシェイクに失敗(LFPSタイムアウト)した場合、U3ステートのままである。   Turn off the power at U3 (LINK Suspended). However, LFPS is handled by the LFPS detection circuit (return is slow). The entry for U3 is initiated by the host. From the U3 state, the LFPS handshake, the recovery (Recovery) state, and training return to the U0 state. If the LFPS handshake fails (LFPS timeout) in the U2 state, the U3 state remains.

機能停止ステート(SS.Disable)では、LFPS検知機能は不要であり、消費電流は2.5mA以下とされる。   In the function stop state (SS.Disable), the LFPS detection function is unnecessary and the current consumption is 2.5 mA or less.

U3ステートでは、物理層(PHY)13のLFPS検知回路はオンしている必要があるが、消費電流は2.5mA以下とされる。このため、U3ステートでは、リーク電流を減らさないと、仕様を満たすことはできない。PIPEの規格で定められている出力信号には、SS Disabled状態を示す信号は含まれていない。PIPEの機能の停止は可能であるが、U3ステートと同じ電力とされる。   In the U3 state, the LFPS detection circuit of the physical layer (PHY) 13 needs to be turned on, but the current consumption is 2.5 mA or less. For this reason, in the U3 state, the specification cannot be satisfied unless the leakage current is reduced. The output signal defined by the PIPE standard does not include a signal indicating the SS Disabled state. The PIPE function can be stopped, but the power is the same as in the U3 state.

なお、信号の授受を行う回路(出力回路、入力回路)において、出力回路の電源オフによる配線電位の不定等による入力回路での貫通電流が生じることを回避するための構成として、例えば特許文献1には、電源オン側のゲート回路の入力レベルをLowに固定することで、該ゲート回路の出力を強制的にLowレベルに固定し、貫通電流の発生を防止した構成が開示されている。また、特許文献2には、電源オフの領域から電源オンの領域へ不定信号が伝搬されることを防止するための構成として、直近のリテンションフリップフロップまでの回路を電源オンに変更する方法が開示されている。   As a configuration for avoiding the occurrence of a through current in an input circuit due to an indefinite wiring potential caused by power-off of the output circuit in a circuit that transmits and receives signals (output circuit, input circuit), for example, Patent Document 1 Discloses a configuration in which the output level of the gate circuit is forcibly fixed at a low level by fixing the input level of the gate circuit on the power-on side to a low level, thereby preventing the occurrence of a through current. Patent Document 2 discloses a method for changing a circuit up to the nearest retention flip-flop to power-on as a configuration for preventing an indefinite signal from propagating from a power-off region to a power-on region. Has been.

特開2004−48370号公報JP 2004-48370 A 特開2010−218441号公報JP 2010-218441 A

以下に関連技術の分析を与える。   The analysis of related technology is given below.

U3ステートでは、物理層(PHY)13において、LFPS信号の送受のためにLFPS検知回路を活性状態(稼動状態)とすることが必要となる状態がある。この場合、消費電流が2.5mA以下というUSB3.0の規格を満たすためのリーク電流の対策として、電源スイッチが必要である。図3に、電源スイッチを備えた構成例(プロトタイプ)を示す。図3は、図1の構成において、電源(VDD)とPIPE層12とPHY層13の間に電源スイッチ(SW)を備えたものである。なお、電源とPIPE層12間、電源とPHY層13間にそれぞれ個別に電源スイッチを備えた構成としてもよい。図3において、物理層(PHY)13のLFPS検知回路を活性状態(稼動状態)とするには、PIPE層12と物理層(PHY)13への電源供給を必ずオンとする必要がある。   In the U3 state, in the physical layer (PHY) 13, there is a state in which the LFPS detection circuit needs to be activated (operating state) in order to transmit and receive the LFPS signal. In this case, a power switch is required as a countermeasure against leakage current to satisfy the USB3.0 standard of current consumption of 2.5 mA or less. FIG. 3 shows a configuration example (prototype) including a power switch. 3 includes a power switch (SW) between the power source (VDD), the PIPE layer 12 and the PHY layer 13 in the configuration of FIG. In addition, it is good also as a structure provided with the power switch separately between the power supply and the PIPE layer 12, and between the power supply and the PHY layer 13, respectively. In FIG. 3, in order to activate the LFPS detection circuit of the physical layer (PHY) 13, the power supply to the PIPE layer 12 and the physical layer (PHY) 13 must be turned on.

電源enable信号を非活性状態として、電源スイッチ(SW)をオフにすることで、PIPE層12とPHY層13への電源の供給を停止させ、SS Disabled状態における電力の削減が可能となる。   By turning off the power switch (SW) with the power enable signal deactivated, the power supply to the PIPE layer 12 and the PHY layer 13 is stopped, and the power can be reduced in the SS Disabled state.

図3のプロトタイプ例では、U3ステートにおいて、PHY層13のLFPS検知回路をオンとする場合、PIPE層12とPHY13の電源スイッチ(SW)は必ずオンとする必要があることから、消費電流2.5mA以下を満たすことは困難となる。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   In the prototype example of FIG. 3, when the LFPS detection circuit of the PHY layer 13 is turned on in the U3 state, the power switch (SW) of the PIPE layer 12 and the PHY 13 must be turned on. It is difficult to satisfy the following. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施形態によれば、予め定められた状態に対応して第1の制御信号及び第2の制御信号をそれぞれ生成する第1の回路ブロックと、第1の電源の給電経路に挿入され、前記第1の制御信号に応答してオン・オフが制御される第1の電源スイッチと、前記第2の制御信号を入力し、第3の制御信号を出力し、前記第1の電源スイッチがオフのとき給電が停止する出力回路を備えた第2の回路ブロックと、前記第3の制御信号を入力する入力回路を備えた第3の回路ブロックと、を備えている。前記第1の回路ブロックは、前記第1の制御信号を非活性状態として前記第1の電源スイッチをオフさせるにあたり、前記第1の制御信号を活性状態から非活性状態に遷移させる前に、前記第2の制御信号を予め定められた所定値に確定させ、前記第2の回路ブロックから前記第3の回路ブロックに供給される前記第3の制御信号の値が予め定められた所定値となった後に、前記第1の制御信号を活性状態から非活性状態に遷移させる。   According to one embodiment, a first circuit block that generates a first control signal and a second control signal corresponding to a predetermined state, respectively, and a power supply path of a first power source, A first power switch that is turned on / off in response to a first control signal, the second control signal is input, a third control signal is output, and the first power switch is turned off A second circuit block having an output circuit for stopping power supply and a third circuit block having an input circuit for inputting the third control signal. Before the first circuit block transitions the first control signal from the active state to the inactive state when the first control signal is deactivated to turn off the first power switch, The second control signal is fixed to a predetermined value, and the value of the third control signal supplied from the second circuit block to the third circuit block becomes a predetermined value. After that, the first control signal is changed from the active state to the inactive state.

前記実施形態によれば、省電力モードにおける消費電流を低減可能とし、電源オフの出力回路から電源オン状態の入力回路へ不定信号が伝搬されることを防止し、貫通電流の抑止及び回路動作の安定化に資する。   According to the embodiment, the current consumption in the power saving mode can be reduced, the indefinite signal is prevented from being propagated from the power-off output circuit to the power-on input circuit, the through current is suppressed, and the circuit operation is suppressed. Contributes to stabilization.

関連技術を説明する図である。It is a figure explaining related technology. 関連技術の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of related technology. プロトタイプを説明する図である。It is a figure explaining a prototype. 実施形態を説明する図である。It is a figure explaining embodiment. (A)、(B)はPIPEとPHYの接続とタイミング波形を示す図(比較例1)である。(A), (B) is a diagram (Comparative Example 1) showing the connection between PIPE and PHY and timing waveforms. (A)、(B)はPIPEとPHYの接続とタイミング波形を示す図(比較例2)である。(A), (B) is a figure (comparative example 2) which shows a connection and timing waveform of PIPE and PHY. PIPEとPHYの接続を説明する図(比較例3)である。It is a figure (comparative example 3) explaining the connection of PIPE and PHY. 図7のタイミング波形を示す図(比較例3)である。FIG. 8 is a diagram (Comparative Example 3) illustrating the timing waveform of FIG. 7. 実施形態1のPIPEとPHYの接続を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating connection between PIPE and PHY according to the first embodiment. 図9のタイミング波形を示す図である。It is a figure which shows the timing waveform of FIG. 実施形態2のPIPEとPHYの接続を説明する図である。It is a figure explaining the connection of PIPE and PHY of Embodiment 2. FIG. 図11のタイミング波形を示す図である。It is a figure which shows the timing waveform of FIG. 実施形態3のPIPEとPHYの接続を説明する図である。It is a figure explaining the connection of PIPE and PHY of Embodiment 3. 図13のタイミング波形を示す図である。It is a figure which shows the timing waveform of FIG. 実施形態4のPIPEとPHYの接続を説明する図である。It is a figure explaining the connection of PIPE and PHY of Embodiment 4. 図15のタイミング波形を示す図である。It is a figure which shows the timing waveform of FIG.

実施形態について説明する。実施形態によれば、予め定められた状態(例えばUSB3.0のU3ステート)に対応して第1の制御信号(電源enable信号)及び第2の制御信号(LPEN)をそれぞれ生成する第1の回路ブロック(11A)と、第1の電源(VDD又はVSS)の給電経路に挿入され、前記第1の制御信号に応答してオン・オフが制御される第1の電源スイッチ(SW)と、前記第2の制御信号を入力し、第3の制御信号を出力し、前記第1の電源スイッチ(SW)がオフのとき給電が停止する出力回路を備えた第2の回路ブロック(12A)と、前記第3の制御信号を入力する入力回路を備えた第3の回路ブロック(13A)と、を備えている。前記第1の回路ブロックは、前記第1の制御信号(電源enable信号)を非活性状態として前記第1の電源スイッチをオフさせるにあたり、前記第1の制御信号(電源enable信号)を活性状態から非活性状態に遷移させる前に、前記第2の制御信号を所定値に確定させ前記第2の回路ブロックから前記第3の回路ブロックに供給される前記第3の制御信号の値が所定値となった後に、前記第1の制御信号(電源enable信号)を活性状態から非活性状態に遷移させる。   Embodiments will be described. According to the embodiment, the first control signal (power enable signal) and the second control signal (LPEN) corresponding to a predetermined state (for example, USB 3.0 U3 state) are generated. A circuit block (11A) and a first power switch (SW) inserted in a power supply path of a first power supply (VDD or VSS) and controlled to be turned on / off in response to the first control signal; A second circuit block (12A) having an output circuit for inputting the second control signal, outputting a third control signal, and stopping power supply when the first power switch (SW) is off; And a third circuit block (13A) having an input circuit for inputting the third control signal. The first circuit block sets the first control signal (power enable signal) from the active state to turn off the first power switch by deactivating the first control signal (power enable signal). Before the transition to the inactive state, the second control signal is fixed to a predetermined value, and the value of the third control signal supplied from the second circuit block to the third circuit block is a predetermined value. Then, the first control signal (power enable signal) is changed from the active state to the inactive state.

実施形態によれば、前記第3の回路ブロック(13A)は、前記第1の電源スイッチ(SW)により給電が制御される少なくとも1つの第1の回路(論理回路/TX/RX回路)と、前記第3の制御信号の値に基づき、給電が制御される少なくとも1つの第2の回路(LFPS検知回路)と、を備えている。   According to the embodiment, the third circuit block (13A) includes at least one first circuit (logic circuit / TX / RX circuit) whose power supply is controlled by the first power switch (SW). And at least one second circuit (LFPS detection circuit) in which power feeding is controlled based on the value of the third control signal.

実施形態によれば、前記第1の制御信号(電源enable信号)を活性状態から非活性状態に遷移し前記第1の回路への給電が停止する場合にも、前記第3の制御信号(LPEN)が活性状態をとるとき、前記第2の回路(LFPS検知回路)への給電が行われる。   According to the embodiment, even when the first control signal (power enable signal) is changed from the active state to the inactive state and the power supply to the first circuit is stopped, the third control signal (LPEN ) Takes an active state, power is supplied to the second circuit (LFPS detection circuit).

実施形態によれば、前記第1の電源が高電位電源(VDD)であり、前記第2の回路ブロック(12A)と前記第1の電源間に前記第1の電源スイッチ(SW)を備え、前記第1の制御信号(電源enable信号)の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロック(12A)の出力回路から出力される前記第3の制御信号が低電位側の第2の電源電位(Low電位)に設定される。   According to the embodiment, the first power source is a high potential power source (VDD), and the first power switch (SW) is provided between the second circuit block (12A) and the first power source, The third control signal output from the output circuit of the second circuit block (12A) is low before the transition timing from the active state to the inactive state of the first control signal (power enable signal). The second power supply potential (Low potential) on the potential side is set.

別の実施形態によれば、前記第1の電源が低電位電源(VSS)であり、前記第2の回路ブロック(12A)と前記第1の電源間に前記第1の電源スイッチ(SW)を備え、前記第1の制御信号電源enable信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号が高電位側の第2の電源電位(High電位)に設定される。   According to another embodiment, the first power source is a low potential power source (VSS), and the first power switch (SW) is connected between the second circuit block (12A) and the first power source. And the third control signal output from the output circuit of the second circuit block before the transition timing from the active state to the inactive state of the first control signal power enable signal is on the high potential side. The second power supply potential (High potential) is set.

さらに別の実施形態によれば、前記第1の電源スイッチ(SW)が前記第2の回路ブロックと前記第1の電源間に挿入され、前記第3の回路ブロック(図13のPHY)が、前記第3の制御信号を入力して、前記第2の回路に転送させる回路群であって、前記第1の電源スイッチを介して給電が制御される少なくとも1つの回路(図13のINV1、INV2)と、前記第1の電源から給電される少なくとも1つの回路(図13のINV3、INV4)を備えた回路群(図13のINV1〜INV4)を有する。実施形態によれば、前記第1の電源が高電位電源(VDD)であり、前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロック(図13のPIPE)の出力回路から出力される前記第3の制御信号が低電位側の第2の電源電位に設定される(図14)。   According to yet another embodiment, the first power switch (SW) is inserted between the second circuit block and the first power supply, and the third circuit block (PHY in FIG. 13) is A circuit group that receives the third control signal and transfers it to the second circuit, at least one circuit (INV1, INV2 in FIG. 13) in which power feeding is controlled via the first power switch. And a circuit group (INV1 to INV4 in FIG. 13) including at least one circuit (INV3 and INV4 in FIG. 13) fed from the first power source. According to the embodiment, the first power supply is a high-potential power supply (VDD), and the second circuit block (see FIG. 5) before the transition timing of the first control signal from the active state to the inactive state. 13 PIPE) is set to the second power supply potential on the low potential side (FIG. 14).

実施形態によれば、前記第3の回路ブロック(図15のPHY)において、前記第3の制御信号を入力して前記第2の回路に転送させる回路群(図15のINV1〜INV4)であって、前記第1の電源スイッチを介して給電が制御される少なくとも1つの回路(図15のINV2)を前記第1の電源への接続に切替え、前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号を前記第1の電源電位に設定する(図16参照)。   According to the embodiment, in the third circuit block (PHY in FIG. 15), the circuit group (INV1 to INV4 in FIG. 15) that inputs the third control signal and transfers it to the second circuit. Then, at least one circuit (INV2 in FIG. 15) whose power supply is controlled via the first power switch is switched to the connection to the first power supply, and the first control signal is deactivated from the activated state. Prior to the transition timing to the state, the third control signal output from the output circuit of the second circuit block is set to the first power supply potential (see FIG. 16).

実施形態によれば、前記第3の回路ブロックと前記第1の電源間に、前記第1の制御信号により前記第1の電源スイッチ(SW)と共通にオン・オフが制御される第2の電源スイッチ(SW2)を備える。実施形態によれば、省電力モードにおける消費電流を低減可能とし、電源オフの出力回路から電源オン状態の入力回路へ不定信号が伝搬されることを防止し、貫通電流の抑止及び回路動作の安定化に貢献する。   According to the second embodiment, the second circuit in which on / off is controlled between the third circuit block and the first power source in common with the first power switch (SW) by the first control signal. A power switch (SW2) is provided. According to the embodiment, the current consumption in the power saving mode can be reduced, the indefinite signal is prevented from propagating from the power-off output circuit to the power-on input circuit, the through current is suppressed, and the circuit operation is stabilized. Contribute to

図4は、一実施形態の構成を示す図である。本実施形態は、図1乃至図3を参照して説明したUSB3.0仕様のインタフェースへの適用例である。図4を参照すると、物理層(PHY)13Aにおいて、LFPS検知回路の電源制御を、送信回路(TX BLOCK)、受信回路(RX BLOCK)の電源制御と分離している。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment. The present embodiment is an application example to the interface of the USB3.0 specification described with reference to FIGS. Referring to FIG. 4, in the physical layer (PHY) 13A, power control of the LFPS detection circuit is separated from power control of the transmission circuit (TX BLOCK) and the reception circuit (RX BLOCK).

PIPE層12Aの各回路、及び、物理層(PHY)13Aの論理回路、送信回路(TX BLOCK)、受信回路(RX BLOCK)への電源供給は、電源enable信号でオン・オフが制御される電源スイッチ(SW)を介して共通に制御される。   The power supply to each circuit of the PIPE layer 12A, the logic circuit of the physical layer (PHY) 13A, the transmission circuit (TX BLOCK), and the reception circuit (RX BLOCK) is a power supply whose on / off is controlled by a power enable signal. It is controlled in common via a switch (SW).

物理層(PHY)13AのLFPS検知回路には、電源スイッチを介さずに直接電源が接続され、リンク層(LINK)11AのLTSSMからからPIPE層12Aを介して物理層(PHY)13Aに供給される制御信号LPENにより、制御される。   The LFPS detection circuit of the physical layer (PHY) 13A is directly connected to the LFPS detection circuit without going through the power switch, and is supplied from the LTSSM of the link layer (LINK) 11A to the physical layer (PHY) 13A via the PIPE layer 12A. Is controlled by a control signal LPEN.

電源enable信号により電源スイッチ(SW)をオフし、物理層(PHY)13AのLFPS検知回路以外の回路の電源供給を停止したときも、制御信号LPENの値により、LFPS検知回路の制御が行われる。制御信号LPENが活性状態のとき、LFPS検知回路はオンとされ、制御信号LPENが非活性状態のとき、LFPS検知回路はオフする。   Even when the power switch (SW) is turned off by the power enable signal and power supply to circuits other than the LFPS detection circuit of the physical layer (PHY) 13A is stopped, the control of the LFPS detection circuit is performed by the value of the control signal LPEN. . When the control signal LPEN is active, the LFPS detection circuit is turned on, and when the control signal LPEN is inactive, the LFPS detection circuit is turned off.

したがって、U3ステートにおいて、電源スイッチ(SW)をオフし、LFPS検知回路をオンさせ、物理層(PHY)13Aの他の回路の電源供給を停止し、制御信号LPENが活性状態をLowとすることで、PIPE層12Aへの電源供給をオフし、P物理層(PHY)13Aの論理回路、送信回路(TX BLOCK)、受信回路(RX BLOCK)への電源供給をオフして、消費電流を削減し、2.5mAの仕様に対応可能である。   Therefore, in the U3 state, the power switch (SW) is turned off, the LFPS detection circuit is turned on, the power supply to other circuits in the physical layer (PHY) 13A is stopped, and the control signal LPEN is set to the active state low. The power supply to the PIPE layer 12A is turned off, and the power supply to the P physical layer (PHY) 13A logic circuit, transmission circuit (TX BLOCK), and reception circuit (RX BLOCK) is turned off to reduce current consumption. However, it can support the 2.5mA specification.

また、U3ステートにおいて、オン状態のLFPS検知回路からの信号RXELECIDLEは、直接、PIPE層12Aに接続される。なお、図4では、制御信号LPENは、リンク層(LINK)11AのLTSSMからからPIPE層12Aを介して物理層(PHY)13Aに供給される構成とされているが、リンク層(LINK)11AのLTSSMからPOWER DOWN[1:0]を受けるコントロールステート回路(Control State)でLPENを生成出力して物理層(PHY)13Aに供給する構成としてもよい。   In the U3 state, the signal RXELECIDLE from the ON state LFPS detection circuit is directly connected to the PIPE layer 12A. In FIG. 4, the control signal LPEN is supplied from the LTSSM of the link layer (LINK) 11A to the physical layer (PHY) 13A via the PIPE layer 12A, but the link layer (LINK) 11A. Alternatively, LPEN may be generated and output by a control state circuit (Control State) that receives POWER DOWN [1: 0] from the LTSSM and supplied to the physical layer (PHY) 13A.

図5(A)は、図4における、PIPE層12Aと物理層(PHY)13AのLFPS検知回路間の制御信号の接続(プロトタイプ)を説明する図(比較例)である。PIPE層12Aの出力バッファの電源端子と電源間に電源スイッチ(PchMOSトランジスタ)が挿入されている。PchMOSトランジスタのゲートには電源enable信号が入力される。PIPE層12Aの出力バッファには、LINK層11Aから制御信号入力(図4のLPEN)が入力され、PHY層13の入力バッファには、PIPE層12Aの出力バッファからの制御信号出力が入力される。PHY層13の入力バッファの出力はLFPS検知回路(図5(A)では不図示)に供給される。   FIG. 5A is a diagram (comparative example) for explaining connection (prototype) of control signals between the LFPS detection circuits of the PIPE layer 12A and the physical layer (PHY) 13A in FIG. A power switch (PchMOS transistor) is inserted between the power supply terminal of the output buffer of the PIPE layer 12A and the power supply. A power enable signal is input to the gate of the PchMOS transistor. The control signal input (LPEN in FIG. 4) is input from the LINK layer 11A to the output buffer of the PIPE layer 12A, and the control signal output from the output buffer of the PIPE layer 12A is input to the input buffer of the PHY layer 13. . The output of the input buffer of the PHY layer 13 is supplied to an LFPS detection circuit (not shown in FIG. 5A).

図5(B)は、図5(A)の構成において、電源enable信号と制御信号入力と制御信号出力のタイミング波形の一例を示す図(比較例)である。電源enable信号が活性状態(Low)から非活性状態(High)に変化すると、電源スイッチ(PchMOSトランジスタ)がオフし、PIPE12Aへの電源供給がオフする。電源enable信号のLowからHighへの遷移につづいて、LINK層11AからPIPE層12Aに供給される制御信号入力(LPEN信号)がHighからLowとなる。PIPE層12Aの出力バッファから物理層(PHY)13Aの入力バッファ(電源オン)へ出力される制御信号出力は、電源スイッチSWのオフによりPIPE層12Aの出力バッファの出力がオフとなり、制御信号出力は直ちにLowに変化せず、High電位→中間電位→Low側へと徐々に推移し、High、Lowに確定されない不定状態あるいは中間電位となる。PIPE層12Aからの制御信号出力を入力信号として受ける物理層(PHY)13AのLFPS回路向けの入力バッファでは、その入力信号の論理が確定せず中間電位にあるとき、電源(VDD)からGND(VSS)側に貫通電流が流れる場合がある。   FIG. 5B is a diagram (comparative example) illustrating an example of timing waveforms of the power supply enable signal, the control signal input, and the control signal output in the configuration of FIG. When the power enable signal changes from the active state (Low) to the inactive state (High), the power switch (PchMOS transistor) is turned off and the power supply to the PIPE 12A is turned off. Following the transition of the power enable signal from Low to High, the control signal input (LPEN signal) supplied from the LINK layer 11A to the PIPE layer 12A changes from High to Low. The control signal output from the output buffer of the PIPE layer 12A to the input buffer (power on) of the physical layer (PHY) 13A turns off the output buffer of the PIPE layer 12A when the power switch SW is turned off. Does not immediately change to Low, but gradually changes from High potential → intermediate potential → Low side to become an indefinite state or intermediate potential that is not determined as High or Low. In the input buffer for the LFPS circuit of the physical layer (PHY) 13A that receives the control signal output from the PIPE layer 12A as an input signal, when the logic of the input signal is not fixed and is at an intermediate potential, the power supply (VDD) is connected to the GND ( A through current may flow to the VSS) side.

図6(A)は、電源スイッチSWを電源パスの低電位側に挿入した場合の構成(プロトタイプ)を説明する図(比較例)である。図6(B)は、図6(A)の構成において、電源enable信号と制御信号入力と制御信号出力のタイミング波形の一例を示す図(比較例)である。電源enable信号が活性状態(High)から非活性状態(Low)とすると、NchMOSトランジスタからなる電源スイッチSWがオフし、LINK層11AからPIPE層12Aに供給される御信号入力がLowからHighとなり、PIPE層12Aの出力バッファから物理層(PHY)13Aの入力バッファ(電源オン)へ出力される制御信号出力は、PIPE層12Aの出力バッファの電源がオフであるため、不定状態や中間電位となる。PHY層13の入力バッファの出力はLFPS検知回路(図5(A)では不図示)に供給される。PIPE層12Aの出力バッファのGND側の電源スイッチがオフの場合、図6(B)に示すように、制御信号出力は、Low側の電位→中間電位→High電位と徐々に推移し、論理が確定せず(中間電位)、PHY層13Aの入力バッファに、貫通電流が流れる場合がある。   FIG. 6A is a diagram (comparative example) illustrating a configuration (prototype) when the power switch SW is inserted on the low potential side of the power path. FIG. 6B is a diagram (comparative example) illustrating an example of timing waveforms of the power supply enable signal, the control signal input, and the control signal output in the configuration of FIG. When the power enable signal changes from the active state (High) to the inactive state (Low), the power switch SW composed of the NchMOS transistor is turned off, and the signal input supplied from the LINK layer 11A to the PIPE layer 12A is changed from Low to High. The control signal output that is output from the output buffer of the PIPE layer 12A to the input buffer (power on) of the physical layer (PHY) 13A is in an indefinite state or an intermediate potential because the power of the output buffer of the PIPE layer 12A is off. . The output of the input buffer of the PHY layer 13 is supplied to an LFPS detection circuit (not shown in FIG. 5A). When the power switch on the GND side of the output buffer of the PIPE layer 12A is OFF, as shown in FIG. 6B, the control signal output gradually changes from low side potential → intermediate potential → high potential. There is a case where a through current flows in the input buffer of the PHY layer 13A without being determined (intermediate potential).

そこで、別の比較例として、上記特許文献1にしたがって、図7に示すように、電源オン側のゲート回路(AND)の入力レベルをLowに固定することで、該ゲート回路(AND)の出力を強制的にLowに固定し、貫通電流の発生を防止することができる。図8は、図7の回路の動作例を示すタイミング図である。電源enable信号の非活性化(High)への遷移に同期して、インタフェース制御信号をLowとし、AND回路の出力(アイソレーション後)をLowとしている。   Therefore, as another comparative example, the output level of the gate circuit (AND) is fixed by fixing the input level of the gate circuit (AND) on the power-on side to Low as shown in FIG. Can be forcibly fixed to Low to prevent the occurrence of a through current. FIG. 8 is a timing chart showing an operation example of the circuit of FIG. In synchronization with the transition of the power supply enable signal to deactivation (High), the interface control signal is set to Low, and the output (after isolation) of the AND circuit is set to Low.

しかしながら、図7の構成の場合、論理を固定するための追加の回路、制御信号の追加や制御信号配線の引き回しが必要とされ、電源がオンの領域に回路が追加されるため、リーク電流の増加や回路の増大による面積増が考えられる。また、省電力化のために電源遮断領域を細かく増やせば増やすたびに、インタフェース部が増え、リーク電流及び回路の増大化が起こる。一方、特許文献2に開示されているように、不定となるパスの電源を全部オンにしていけばリーク電流が大きく増えることになる。   However, in the case of the configuration of FIG. 7, an additional circuit for fixing the logic, the addition of a control signal and the routing of the control signal wiring are required, and the circuit is added in the region where the power is on. An increase in area due to an increase or an increase in circuit is conceivable. Further, if the power cut-off area is increased finely to save power, the interface section increases each time the leakage current and the circuit increase. On the other hand, as disclosed in Patent Document 2, if all the power sources of the paths that are indefinite are turned on, the leakage current greatly increases.

実施形態では、電源スイッチをオフする回路において、電源enable信号を活性から非活性化する際、PIPE層の電源スイッチがオフする前に、PIPE層の出力バッファに入力する制御信号入力を確定した値(この場合、制御信号入力の活性状態を表すLow)に設定し、いまだ電源オン状態にあるPIPE層の出力バッファから出力される制御信号出力を確定した値(この場合、制御信号出力の活性状態を表すLow)とした上で、PIPE層の電源スイッチをオフする。電源オフ後の出力バッファの出力はオフし、Highインピーダンス状態となるが、その出力である制御信号出力は、電源スイッチがオンの時に設定された値であるLowレベルに維持される(中間電位に浮き上がることはない)。PIPE層の電源オフ時にも、Lowレベルの制御信号出力が、電源オン状態の入力バッファに入力される。入力バッファの出力はLFPS検知回路に供給される。   In the embodiment, when the power supply enable signal is deactivated from the active state in the circuit that turns off the power switch, the control signal input to be input to the output buffer of the PIPE layer is determined before the power switch of the PIPE layer is turned off. (In this case, set to Low, which represents the active state of the control signal input), and the value determined by the control signal output from the output buffer of the PIPE layer that is still powered on (in this case, the active state of the control signal output) And turn off the power switch of the PIPE layer. After the power is turned off, the output of the output buffer is turned off and enters a high impedance state, but the output of the control signal is maintained at the low level that is set when the power switch is turned on (to the intermediate potential). Will not float). Even when the PIPE layer is powered off, a low-level control signal output is input to the input buffer in the power-on state. The output of the input buffer is supplied to the LFPS detection circuit.

<実施形態1>
図9は、実施形態1の構成を示す図である。図10は、図9の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。図9を参照すると、LINK層11Aの状態検出回路111ではLTSSMによるステートの遷移を検出する。状態検出回路111は、例えばU0からU3ステートへの遷移時等、遷移したステート(現在のステート)がU3のときは、電源オフを指示する出力信号(例えばHigh)を、遅延回路(DELAY)114を介して、第1の制御信号生成回路112に通知する。PIPE層の出力回路と、高電位電源VDD間の電源スイッチSWは、ゲートに第1の制御信号生成回路112からの電源enable信号を入力するPchMOSトランジスタからなる。第1の制御信号生成回路112は、遅延回路(DELAY)114で遅延された信号を受け、この信号が電源オフを示す値のときは、電源enable信号を非活性状態(例えばHigh)とし、PchMOSトランジスタからなる電源スイッチSWをオフし、遅延回路(DELAY)114からの信号が電源オンを指示するときは、電源enable信号を活性状態(Low)とし、PchMOSトランジスタからなる電源スイッチSWをオンする。状態検出回路111は、遷移したステート(現在のステート)がU0、U1、U2、U3のときは、第2の制御信号生成回路113に対して、制御信号入力を活性化させる指示を出力し、第2の制御信号生成回路113は、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力を活性化する。このため、PIPE層12Aの出力バッファからの制御信号出力は活性化され、物理層(PHY)13Aの入力バッファに入力される。入力バッファの出力は、LFPS検知回路(不図示)に供給される。LFPS検知回路に電源が供給され、活性状態(稼動状態)とされる。状態検出回路111は、遷移したステート(現在のステート)が、SS.Disablej状態のときは、第2の制御信号生成回路113に対して、制御信号入力を非活性化させる指示を出力し、この指示に基づき、第2の制御信号生成回路113は、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力を非活性化する。PIPE層の出力バッファからの制御信号出力は非活性化され、LFPS検知回路の入力バッファに入力される。このため、LFPS検知回路の電源供給は停止され非活性状態とされる。
<Embodiment 1>
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment. FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. Referring to FIG. 9, the state detection circuit 111 in the LINK layer 11A detects a state transition by LTSSM. For example, when the transitioned state (current state) is U3, such as when transitioning from the U0 state to the U3 state, the state detection circuit 111 sends an output signal (for example, High) to instruct power-off to the delay circuit (DELAY) 114. The first control signal generation circuit 112 is notified through this. The power switch SW between the PIPE layer output circuit and the high-potential power supply VDD is composed of a PchMOS transistor that inputs the power enable signal from the first control signal generation circuit 112 to the gate. The first control signal generation circuit 112 receives the signal delayed by the delay circuit (DELAY) 114, and when this signal is a value indicating power off, the power enable signal is deactivated (for example, High), and PchMOS When the power switch SW made of a transistor is turned off and the signal from the delay circuit (DELAY) 114 instructs to turn on the power, the power enable signal is activated (Low), and the power switch SW made of a PchMOS transistor is turned on. The state detection circuit 111 outputs an instruction to activate the control signal input to the second control signal generation circuit 113 when the transitioned state (current state) is U0, U1, U2, U3. The second control signal generation circuit 113 activates the control signal input input to the output buffer of the PIPE layer. Therefore, the control signal output from the output buffer of the PIPE layer 12A is activated and input to the input buffer of the physical layer (PHY) 13A. The output of the input buffer is supplied to an LFPS detection circuit (not shown). Power is supplied to the LFPS detection circuit, and it is activated (operating). When the transitioned state (current state) is in the SS.Disablej state, the state detection circuit 111 outputs an instruction to deactivate the control signal input to the second control signal generation circuit 113. Based on the instruction, the second control signal generation circuit 113 deactivates the control signal input input to the output buffer of the PIPE layer. The control signal output from the PIPE layer output buffer is deactivated and input to the input buffer of the LFPS detection circuit. For this reason, the power supply of the LFPS detection circuit is stopped and inactivated.

図10のタイミング波形図を参照すると、電源enable信号は、U3ステート検出時(例えばU0からU3ステートへの遷移時)、遅延回路(DELAY)114で遅延時間分遅延されたタイミングで活性状態(例えばLow)から非活性状態(例えばHigh)となる。電源enable信号の活性状態(例えばLow)から非活性状態(例えばHigh)への遷移タイミングに先立って、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力が活性状態(例えばLow)に遷移する。このため、電源enable信号の活性状態(例えばLow)から非活性状態(例えばHigh)への遷移タイミングに先立って、PIPE層の出力バッファからの制御信号出力は活性状態(Low)に遷移する。電源enable信号が非活性状態(例えばHigh)のとき(PIPE層が電源オフのとき)は、制御信号出力は活性状態(Low)となっている。すなわち、図5(B)のように、PIPE層の電源スイッチがオフとなったのち、制御信号出力がHigh電位からLow電位側に徐々に推移することはない。このため、制御信号出力が不定又は中間値をとり、物理層(PHY)のLFPS検知回路へ制御信号を入力する入力バッファに貫通電流が流れることを回避することができる。実施形態によれば、省電力モードにおける消費電流を低減可能とし、電源オフの出力回路から電源オン状態の入力回路へ不定信号が伝搬されることを防止し、貫通電流の抑止及び回路動作の安定化に貢献する。   Referring to the timing waveform diagram of FIG. 10, when the U3 state is detected (for example, when transitioning from U0 to U3 state), the power enable signal is in an active state (for example, delayed by a delay time by the delay circuit (DELAY) 114). Low) to inactive state (for example, High). Prior to the transition timing of the power enable signal from the active state (for example, Low) to the inactive state (for example, High), the control signal input input to the output buffer of the PIPE layer transitions to the active state (for example, Low). For this reason, prior to the transition timing of the power enable signal from the active state (for example, Low) to the inactive state (for example, High), the control signal output from the output buffer of the PIPE layer transitions to the active state (Low). When the power enable signal is in an inactive state (for example, High) (when the PIPE layer is in a power off state), the control signal output is in an active state (Low). That is, as shown in FIG. 5B, the control signal output does not gradually change from the high potential to the low potential side after the power switch of the PIPE layer is turned off. For this reason, it can be avoided that the control signal output takes an indefinite or intermediate value and a through current flows to the input buffer that inputs the control signal to the LFPS detection circuit of the physical layer (PHY). According to the embodiment, the current consumption in the power saving mode can be reduced, the indefinite signal is prevented from propagating from the power-off output circuit to the power-on input circuit, the through current is suppressed, and the circuit operation is stabilized. Contribute to

<実施形態2>
図11は、実施形態2の構成を示す図である。実施形態2は、実施形態1の変形例である。図12は、図11の実施形態2の動作を説明するためのタイミング図である。図11を参照すると、LINK層11Aの状態検出回路111ではLTSSMによるステートの遷移を検出する。状態検出回路111は、例えばU0からU3ステートへの遷移時等、遷移したステート(現在のステート)がU3のときは、電源オフを指示する出力信号(例えばHigh)を遅延回路(DELAY)114を介して、第1の制御信号生成回路112に通知する。PIPE層の出力回路と低電位電源VSS(GND)間の電源スイッチSWは、ゲートに第1の制御信号生成回路112からの電源enable信号を入力するNchMOSトランジスタからなる。第1の制御信号生成回路112は、遅延回路(DELAY)114の出力信号を受け、電源オフを示す値のときは、電源enable信号を非活性状態(例えばLow)とし、NchMOSトランジスタからなる電源スイッチSWをオフし、遅延回路(DELAY)114からの信号が電源オンを指示するときは、電源enable信号を活性状態(Low)とし、NchMOSトランジスタからなる電源スイッチSWをオンする。状態検出回路111は、遷移したステート(現在のステート)が、U0、U1、U2、U3のときは、第2の制御信号生成回路113に対して、制御信号入力を活性化させる指示を出力し、第2の制御信号生成回路113は、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力を活性化する。PIPE層の出力バッファからの制御信号出力は活性化され、物理層(PHY)の入力バッファに入力される。入力バッファの出力はLFPS検知回路(不図示)に供給される。LFPS検知回路(不図示)には電源が供給され、活性状態(稼動状態)とされる。状態検出回路111は、遷移したステート(現在のステート)が、SS.Disablej状態のときは、第2の制御信号生成回路113に対して、制御信号入力を非活性化させる指示を出力し、この指示に基づき、第2の制御信号生成回路113は、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力を非活性化する。PIPE層の出力バッファからの制御信号出力は非活性化され、LFPS検知回路の入力バッファに入力され、LFPS検知回路の電源供給は停止され非活性状態とされる。
<Embodiment 2>
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the second embodiment. The second embodiment is a modification of the first embodiment. FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment shown in FIG. Referring to FIG. 11, the state detection circuit 111 in the LINK layer 11A detects a state transition by LTSSM. When the transition state (current state) is U3, for example, at the time of transition from the U0 to the U3 state, the state detection circuit 111 sends an output signal (for example, High) for instructing power off to the delay circuit (DELAY) 114. Via the first control signal generation circuit 112. The power switch SW between the output circuit of the PIPE layer and the low potential power supply VSS (GND) is composed of an NchMOS transistor that inputs the power enable signal from the first control signal generation circuit 112 to the gate. The first control signal generation circuit 112 receives the output signal of the delay circuit (DELAY) 114, and when the value indicates power supply off, the first control signal generation circuit 112 deactivates the power supply enable signal (for example, Low) and supplies a power switch composed of an NchMOS transistor. When the SW is turned off and the signal from the delay circuit (DELAY) 114 instructs to turn on the power, the power enable signal is activated (Low) and the power switch SW composed of an NchMOS transistor is turned on. When the transitioned state (current state) is U0, U1, U2, or U3, the state detection circuit 111 outputs an instruction to activate the control signal input to the second control signal generation circuit 113. The second control signal generation circuit 113 activates a control signal input that is input to the output buffer of the PIPE layer. The control signal output from the output buffer of the PIPE layer is activated and input to the input buffer of the physical layer (PHY). The output of the input buffer is supplied to an LFPS detection circuit (not shown). The LFPS detection circuit (not shown) is supplied with power and is activated (operated). When the transitioned state (current state) is in the SS.Disablej state, the state detection circuit 111 outputs an instruction to deactivate the control signal input to the second control signal generation circuit 113. Based on the instruction, the second control signal generation circuit 113 deactivates the control signal input input to the output buffer of the PIPE layer. The control signal output from the PIPE layer output buffer is deactivated and input to the input buffer of the LFPS detection circuit, and the power supply of the LFPS detection circuit is stopped and deactivated.

図12のタイミング波形図を参照すると、第1の制御信号生成回路112からの電源enable信号は、U3ステート検出時、遅延回路(DELAY)114で遅延時間分遅延されたタイミングで活性状態(High)から非活性状態(Low)となる。電源enable信号の活性状態(High)から非活性状態(Low)への遷移タイミングに先立って、PIPE層の出力バッファに入力される制御信号入力が活性状態(High)に遷移する。このため、電源enable信号の活性状態(High)から非活性状態(Low)への遷移タイミングに先立って、PIPE層の出力バッファからの制御信号出力は活性状態(Highに遷移する。電源enable信号が非活性状態(Low))のとき(PIPE層が電源オフのとき)は、制御信号出力は活性状態(High)となっている。すなわち、図6(B)のように、PIPE層のGND側の電源スイッチオフとなったのち、制御信号出力がLow電位からHigh電位側に徐々に推移することはない。このため、制御信号出力が不定又は中間値をとり、物理層(PHY)のLFPS検知回路の入力バッファに貫通電流が流れることを回避することができる。本実施形態においても前記実施形態と同様の作用効果を奏する。   Referring to the timing waveform diagram of FIG. 12, the power supply enable signal from the first control signal generation circuit 112 is active (High) at the timing delayed by the delay circuit (DELAY) 114 by the delay circuit (DELAY) 114 when the U3 state is detected. To an inactive state (Low). Prior to the transition timing of the power enable signal from the active state (High) to the inactive state (Low), the control signal input to the output buffer of the PIPE layer transitions to the active state (High). For this reason, prior to the transition timing of the power enable signal from the active state (High) to the inactive state (Low), the control signal output from the output buffer of the PIPE layer transitions to the active state (High. When inactive (low)) (when the PIPE layer is powered off), the control signal output is active (high). That is, as shown in FIG. 6B, after the power switch on the GND side of the PIPE layer is turned off, the control signal output does not gradually change from the low potential to the high potential side. For this reason, it can be avoided that the control signal output is indefinite or takes an intermediate value, and a through current flows in the input buffer of the LFPS detection circuit of the physical layer (PHY). Also in this embodiment, there exists an effect similar to the said embodiment.

<実施形態3>
図13は、実施形態3の構成を示す図である。PIPE層の出力バッファからの制御信号出力を入力するインバータ列(INV1〜INV4)の1段目と2段目のインバータINV1、INV2の電源は、PIPE層の電源スイッチSW(PchMOSトランジスタ)を介して供給される。インバータ列(INV1〜INV4)の三段目以降のインバータINV3、INV4は、物理層(PHY)の電源スイッチSW2(PchMOSトランジスタ)を介して電源に接続される。PIPE層の電源スイッチSW、物理層(PHY)の電源スイッチSW2は共通の電源enable信号でオン・オフされる。電源enable信号の活性状態(Low)から非活性状態(High)への遷移タイミングは、前記実施形態1と同様に、制御信号入力、制御信号出力の遷移タイミングよりも遅れる。
<Embodiment 3>
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the third embodiment. The power supply for the first and second inverters INV1 and INV2 of the inverter train (INV1 to INV4) that receives the control signal output from the PIPE layer output buffer is supplied via the PIPE layer power switch SW (PchMOS transistor). Supplied. The inverters INV3 and INV4 in the third and subsequent stages of the inverter train (INV1 to INV4) are connected to the power supply via the power switch SW2 (PchMOS transistor) in the physical layer (PHY). The power switch SW of the PIPE layer and the power switch SW2 of the physical layer (PHY) are turned on / off by a common power enable signal. The transition timing of the power enable signal from the active state (Low) to the inactive state (High) is delayed from the transition timing of the control signal input and control signal output, as in the first embodiment.

図14は、図13のタイミング波形の一例を示す図である。U3ステートで電源enable信号のHighへの遷移により、物理層(PHY)のインバータINV1、INV2の電源供給は停止するが、電源enable信号のHighへの遷移タイミングよりも前に、制御信号出力がLowに遷移しており(図14の(3)の波形参照)、電源enable信号のHighへの遷移に応答してインバータINV1、INV2がオフ状態となるとき、インバータINV2の出力信号である境界信号はLowに設定されており(図14の(4)の波形参照)、LFPS検知回路に入力されるLPEN制御信号がLowに確定される。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the timing waveform of FIG. The power supply of the inverters INV1 and INV2 in the physical layer (PHY) stops due to the transition of the power enable signal to high in the U3 state, but the control signal output is low before the transition timing of the power enable signal to high When the inverters INV1 and INV2 are turned off in response to the transition of the power supply enable signal to High, the boundary signal that is the output signal of the inverter INV2 is The LPEN control signal input to the LFPS detection circuit is determined to be Low because it is set to Low (see the waveform (4) in FIG. 14).

LFPS検知回路に入力されるLPEN制御信号をHighとするときは、図15に示すように、物理層(PHY)にあるPIPEの電源で動作するインバータINV1、2のうち例えばインバータINV2をPHYの電源に変更する。このとき、このとき電源enable信号を非活性状態(High)とする前に、制御信号入力をHighとし、制御信号出力をHighにする。   When the LPEN control signal input to the LFPS detection circuit is set to High, as shown in FIG. 15, for example, the inverter INV2 among the inverters INV1 and 2 operating with the PIPE power supply in the physical layer (PHY) is connected to the PHY power supply. Change to At this time, before the power supply enable signal is inactivated (High), the control signal input is set to High and the control signal output is set to High.

PIPE層の出力バッファの出力信号である制御信号出力のHigh電位は、電源電圧と同じ電圧であり、電源enable信号を非活性状態となると、電源スイッチSWがオフするため、徐々にLow電位側に推移するが、電源スイッチSWがオフのとき、PIPE層の出力バッファの次段のインバータINV1の電源も同じレベルであるため、インバータINV1に貫通電流は流れない。またインバータINV1の出力信号である境界信号は、制御信号出力が入力されたとき、電源enable信号がHighに遷移するタイミングの前にすでにLowに落ちているため、中間電位にならず、Lowを維持する。このとき、LPEN制御信号はHighとなる。図6と図7の回路を組み合わせることで、PIPE層の電源スイッチのオフ時に、制御信号出力はLowにもHighにも対応することが可能である。   The high potential of the control signal output, which is the output signal of the PIPE layer output buffer, is the same voltage as the power supply voltage, and when the power enable signal is deactivated, the power switch SW is turned off, so it gradually goes to the low potential side. However, when the power switch SW is off, the power supply of the inverter INV1 in the next stage of the output buffer of the PIPE layer is also at the same level, so no through current flows through the inverter INV1. In addition, the boundary signal that is the output signal of the inverter INV1 does not become an intermediate potential and remains low because the control signal output is already low before the power enable signal transitions to high. To do. At this time, the LPEN control signal becomes High. By combining the circuits of FIGS. 6 and 7, the control signal output can correspond to both low and high when the power switch of the PIPE layer is turned off.

PIPE層の電源領域と物理層(PHY)の常時電源オンの領域がアレイ状に並んでいるような回路では、電源を切り替えるだけで、PIPE層の電源スイッチオフ時に、常時電源オン領域(図13のインバータINV3、INV4)への信号の論理を変更可能である。本実施形態によれば、省電力モードにおける消費電流をさらなる低減可能とし、電源オフの出力回路から電源オン状態の入力回路へ不定信号が伝搬されることを防止し、貫通電流の抑止及び回路動作の安定化に貢献する。   In a circuit in which the power supply area of the PIPE layer and the always power-on area of the physical layer (PHY) are arranged in an array, the power supply is switched only by switching the power supply. The logic of signals to the inverters INV3 and INV4) can be changed. According to the present embodiment, the current consumption in the power saving mode can be further reduced, the indeterminate signal is prevented from propagating from the power-off output circuit to the power-on input circuit, the through current is suppressed, and the circuit operation Contribute to the stabilization of

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. It should be noted that the disclosures of the above patent documents are incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment, each element of each drawing, etc.) can be combined or selected within the scope of the claims of the present invention. . That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.

11、11A LINK層
12、12A PIPE層
13、13A 物理層(PHY)
111 状態検出回路
112 第1の制御信号生成回路
113 第2の制御信号生成回路
114 遅延回路
11, 11A LINK layer 12, 12A PIPE layer 13, 13A Physical layer (PHY)
111 State Detection Circuit 112 First Control Signal Generation Circuit 113 Second Control Signal Generation Circuit 114 Delay Circuit

Claims (10)

予め定められた状態に対応して第1の制御信号及び第2の制御信号をそれぞれ生成する第1の回路ブロックと、
第1の電源の給電経路に挿入され、前記第1の制御信号に応答してオン・オフが制御される第1の電源スイッチと、
前記第2の制御信号を入力し、第3の制御信号を出力し、前記第1の電源スイッチがオフのとき給電が停止する出力回路を備えた第2の回路ブロックと、
前記第3の制御信号を入力する入力回路を備えた第3の回路ブロックと、
を備え、
前記第1の回路ブロックは、前記第1の制御信号を非活性状態として前記第1の電源スイッチをオフさせるにあたり、前記第1の制御信号を活性状態から非活性状態に遷移させる前に、前記第2の制御信号を予め定められた所定値に確定させ、前記第2の回路ブロックから前記第3の回路ブロックに供給される前記第3の制御信号の値が予め定められた所定値となった後に、前記第1の制御信号を活性状態から非活性状態に遷移させる、半導体装置。
A first circuit block that respectively generates a first control signal and a second control signal in correspondence with a predetermined state;
A first power switch that is inserted into a power supply path of a first power source and is controlled to be turned on and off in response to the first control signal;
A second circuit block including an output circuit that inputs the second control signal, outputs a third control signal, and stops power feeding when the first power switch is off;
A third circuit block including an input circuit for inputting the third control signal;
With
Before the first circuit block transitions the first control signal from the active state to the inactive state when the first control signal is deactivated to turn off the first power switch, The second control signal is fixed to a predetermined value, and the value of the third control signal supplied from the second circuit block to the third circuit block becomes a predetermined value. And then transitioning the first control signal from an active state to an inactive state.
前記第3の回路ブロックが、前記第1の電源スイッチにより給電が制御される少なくとも1つの第1の回路と、
前記第1の回路とは分離して給電が制御される第2の回路であって、前記第3の制御信号の値に基づき、給電が制御される少なくとも1つの第2の回路と、
を備えている、請求項1記載の半導体装置。
The third circuit block includes at least one first circuit whose power supply is controlled by the first power switch;
A second circuit in which power feeding is controlled separately from the first circuit, wherein at least one second circuit in which power feeding is controlled based on a value of the third control signal;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第1の制御信号が活性状態から非活性状態に遷移し、前記第3の回路ブロックにおいて、前記第1の回路への給電が停止する場合にも、前記第3の制御信号が活性状態をとるとき、前記第2の回路への給電が行われる、請求項2記載の半導体装置。   Even when the first control signal transitions from the active state to the inactive state and the power supply to the first circuit is stopped in the third circuit block, the third control signal remains in the active state. The semiconductor device according to claim 2, wherein power is supplied to the second circuit. 前記第1の電源が高電位電源であり、前記第2の回路ブロックと前記第1の電源間に前記第1の電源スイッチを備え、
前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号が低電位側の第2の電源電位に設定される、請求項3記載の半導体装置。
The first power source is a high potential power source, and the first power switch is provided between the second circuit block and the first power source;
Before the transition timing of the first control signal from the active state to the inactive state, the third control signal output from the output circuit of the second circuit block is the second power supply potential on the low potential side. The semiconductor device according to claim 3, wherein
前記第1の電源が低電位電源であり、前記第2の回路ブロックと前記第1の電源間に前記第1の電源スイッチを備え、
前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号が高電位側の第2の電源電位に設定される、請求項3記載の半導体装置。
The first power source is a low-potential power source, and the first power switch is provided between the second circuit block and the first power source;
Prior to the transition timing of the first control signal from the active state to the inactive state, the third control signal output from the output circuit of the second circuit block is the second power supply potential on the high potential side. The semiconductor device according to claim 3, wherein
前記第1の電源スイッチが前記第2の回路ブロックと前記第1の電源間に挿入され、
前記第3の回路ブロックが、前記第3の制御信号を入力して、前記第2の回路に転送させる回路群であって、前記第1の電源スイッチを介して給電が制御される少なくとも1つの回路と、前記第1の電源から給電される少なくとも1つの回路を備えた回路群を含む、請求項2記載の半導体装置。
The first power switch is inserted between the second circuit block and the first power source;
The third circuit block is a circuit group that receives the third control signal and transfers the third control signal to the second circuit, and at least one of which power supply is controlled via the first power switch The semiconductor device according to claim 2, comprising a circuit group including a circuit and at least one circuit fed from the first power source.
前記第1の電源が高電位電源であり、前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号が低電位側の第2の電源電位に設定される、請求項6記載の半導体装置。   The first power source is a high potential power source, and the third control signal output from the output circuit of the second circuit block before the transition timing of the first control signal from the active state to the inactive state. The semiconductor device according to claim 6, wherein the control signal is set to a second power supply potential on a low potential side. 前記第3の回路ブロックにおいて、前記第3の制御信号を入力して前記第2の回路に転送させる回路群であって、前記第1の電源スイッチを介して給電が制御される少なくとも1つの回路を前記第1の電源への接続に切替え、前記第1の制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングの前に、前記第2の回路ブロックの出力回路から出力される前記第3の制御信号を前記第1の電源電位に設定する、請求項7記載の半導体装置。   In the third circuit block, at least one circuit that inputs the third control signal and transfers the third control signal to the second circuit, the power feeding being controlled via the first power switch. To the connection to the first power supply, and before the transition timing from the active state to the inactive state of the first control signal, the third output from the output circuit of the second circuit block The semiconductor device according to claim 7, wherein a control signal is set to the first power supply potential. 前記第3の回路ブロックと前記第1の電源間に、前記第1の制御信号により前記第1の電源スイッチと共通にオン・オフが制御される第2の電源スイッチを備えた、請求項8記載の半導体装置。   9. A second power switch that is turned on / off in common with the first power switch by the first control signal is provided between the third circuit block and the first power supply. The semiconductor device described. 前記第1、第2、第3の回路ブロックがそれぞれUSB(Universal Serial Bus)のLINK、PIPE、PHYである、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置。   10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first, second, and third circuit blocks are USB (Universal Serial Bus) LINK, PIPE, and PHY, respectively.
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