JP2722920B2 - クロック発振停止制御回路 - Google Patents

クロック発振停止制御回路

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JP2722920B2
JP2722920B2 JP4051180A JP5118092A JP2722920B2 JP 2722920 B2 JP2722920 B2 JP 2722920B2 JP 4051180 A JP4051180 A JP 4051180A JP 5118092 A JP5118092 A JP 5118092A JP 2722920 B2 JP2722920 B2 JP 2722920B2
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真司 宮田
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はクロック発振停止制御回
路に関し、特に大規模集積回路に内蔵され内部回路に対
するクロックの発振停止等を制御するクロック発振停止
制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロコンピュータ等の大規模
集積回路(以下LSIという)の進歩に伴って、ハンデ
ィ・ターミナルや電子手帳等の携帯用機器が多く開発さ
れている。これらの機器は、その用途から軽量化と長時
間動作が必要であり、これらの機器に搭載されるLSI
に対しては低消費電力化が要求される。
【0003】この低消費電力化を計るため、キー入力待
ち等でLSIが動作していない時には、内部クロックを
発生する発振器を持つLSIではこの発振器を停止さ
せ、内部クロックを一時的に停止させるクロック発振停
止制御回路を持つLSIが多くなっている。
【0004】通常、この発振器を内蔵するLSIでは、
水晶発振子やセラミック共振子を接続する発振子用端子
が2端子必要となる。また外部クロックで動作する時は
この発振子用端子にそれぞれ逆相の信号を入力する。
【0005】これらのLSIで発振器や内部クロックを
停止させるクロック発振停止制御回路としては、LSI
の動作を制御する命令の一つとしてストップ命令を持
ち、この命令を実行してクロックを停止させるソフトウ
ェア・ストップによるものや、外部ストップ端子を設け
て外部信号により内部クロックを停止させるハードウェ
ア・ストップによるものや、外部クロックを入力してい
る場合には外部クロックを直接停止させる方法のものが
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来のクロック発
振停止制御回路において、ソフトウェア・ストップによ
るものでは、外部から任意のタイミングでLSIの動作
を停止できないという問題点がある。また、ハードウェ
ア・ストップによるものでは、外部から任意のタイミン
グでLSIの動作を停止できるが、端子が一本増加する
欠点がある。また発振子用端子を一方を外部クロック入
力にし、もう一方をストップ信号入力にする方法もある
がこの方法は、このLSIを使用したシステムが水晶発
振をするのか外部クロックを使用するのかをシステム・
イニシャライズ以前に切換える事ができないため、LS
I内蔵発振器による内部クロックと外部クロックとに対
して兼用できない。
【0007】また、外部クロックを直接停止する方法の
ものでは次のような問題点が生じる。
【0008】通常、マイクロコンピュータ等のLSIで
は内部にダイナミック回路を多用してトランジスタ数を
削減しチップ・サイズを縮小している。これによりLS
Iのコスト低減を計っている。しかしダイナミック回路
は、サンプリング・タイミングでクロックを停止すると
保持していた電荷がリーク電流により抜けてしまいデー
タ等が破壊されてしまう。これを避けるにはLSIの内
部回路にスタティック回路を使用すれば良いが、CMO
Sを使用した場合、スタティック回路ではダイナミック
回路に比べてほぼ2倍のトランジスタ数が必要になりチ
ップ・サイズの増大からコスト・アップになる。又、L
SI内部のバス・サイクルやマシン・サイクルには機能
上の制約から途中でクロックを停止できないタイミング
がある。更にセンス・アンプやチャージ・ポンプ等では
クロック停止前後で所定手順を必要としクロックを直接
停止できないものもある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のクロック発振停
止制御回路は、第1及び第2の発振子用端子と、これら
第1及び第2の発振子用端子のレベルが所定の関係にあ
るときアクティブレベルの停止信号を発生する停止信号
発生回路と、前記停止信号がインアクティブレベルのと
き活性化し、前記第1及び第2の発振子用端子に供給さ
れた信号を内部クロックとして出力し前記第1及び第2
の発振子用端子に発振子が接続されているときは発振し
てこの発振信号を内部クロックとして出力し、前記停止
信号がアクティブレベルになると非活性化して前記内部
クロックの出力を停止する発振回路とを有している。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0011】図1は本発明の第1の実施例の回路図であ
る。
【0012】この実施例は、第1及び第2の発振子用端
子TX1,TX2と、第1及び第2の入力端を第1及び
第2の発振子用端子TX1,TX2とそれぞれ対応して
接続し第3の入力端にシステムリセット信号RESを入
力して出力端から停止信号STOPを出力する3入力型
のNORゲートNOG1を備え、これら第1及び第2の
発振子用端子TX1,TX2のレベルが共に低レベルで
システムリセット信号RESが低レベルであるときアク
ティブレベル(高レベル)の停止信号STOPを発生す
る停止信号発生回路1と、入力端を発振子用端子TX1
と接続し出力端を発振子用端子TX2と接続し停止信号
STOPにより活性化するクロックドインバータCIV
1及びこのクロックドインバータCIV1の入力端,出
力端間に接続された抵抗R1を備え、停止信号STOP
がインアクティブレベル(低レベル)のとき活性化し、
発振子用端子TX1,TX2に供給された信号を内部ク
ロックCKとして出力し、発振子用端子TX1,TX2
に発振子が接続されているときは発振してこの発振信号
を内部クロックCKとして出力し、停止信号STOPが
アクティブレベル(高レベル)になると非活性化して内
部クロックCKの出力を停止する発振回路2と、この発
振回路2の出力信号を緩衝増幅するバッファ回路BA1
とを有する構成となっている。
【0013】次にこの実施例の動作について説明する。
【0014】まずLSIのクロックとして外部クロック
信号を使用する場合について説明する。LSIをシステ
ムリセットすると、システムリセット信号RESが高レ
ベルになり、NORゲートNOG1は低レベルとなるの
で、停止信号STOPがインアクティブレベルになると
共にクロックドインバータCIV1は活性化する。この
時、発振子用端子TX1,TX2に逆相の外部クロック
信号を入力すれば、発振子用端子TX2と同相の内部ク
ロック信号CKが出力される。
【0015】システムリセット解除後、内部クロックC
Kを停止させるには、発振使用端子TX1,TX2を共
に低レベルにすればよい。するとNORゲートNOG1
の出力は高レベルになり、停止信号STOPがアクティ
ブレベルになると共にクロックドインバータCIV1の
出力端はハイインピーダンスになり、クロックドインバ
ータCIV1の出力端と発振子用端子TX2の信号の衝
突が避けられる。またLSI内部では停止信号STOP
により整然とストップ状態になる。ストップ状態を解除
する時は発振子用端子TX1,TX2に逆相の外部クロ
ック信号を入力すれば良い。
【0016】次に水晶発振子やセラミック共振子を利用
して発振回路2を発振させる場合について説明する。
【0017】システムリセット中は前述と同様にクロッ
クドインバータCIV1は活性化するので、発振回路2
は発振を開始する。一旦発振すれば発振子用端子TX
1,TX2は逆相の正弦波になるので、リセット解除後
もNORゲートNOG1の出力は低レベルの信号を出力
し停止信号STOPはインアクティブのままになる。
【0018】内部クロックCKを停止させるには、発振
子用端子TX1,TX2を外部のプルダウン・トランジ
スタにより低レベルにすればよい。
【0019】また、ストップ状態を解除するには、プル
ダウン・トランジスタをオフしシステムリセットをすれ
ば、LSIを通常の動作状態に戻す事ができる。
【0020】こうして、外部端子を新たに設けることな
く、外部クロック,内部の発振回路による何れの場合に
も使用でき、しかも任意のタイミングで内部クロックの
停止及び内部回路の動作停止を整然と行うことができ
る。
【0021】図2は本発明の第2の実施例の回路図であ
る。
【0022】この実施例は、停止信号発生回路1aが、
第1及び第2の発振子用端子TX1,TX2の信号を入
力する2入力型のNORゲートNOG2と、第2の発振
子用端子TX2の信号の反転信号及び第1の発振子用端
子TX1の信号を入力する2入力型ANDゲートAG1
と、このANDゲートAG1の出力信号及びシステムリ
セット信号RESを入力する2入力型のORゲートOG
1と、セット入力端(S)にNORゲートNOG2の出
力信号を入力しリセット入力端(R)にORゲートOG
1の出力信号を入力し出力端(Q)から停止信号STO
Pを出力するR−SフリップフロップFF1とを備えた
構成となっている以外は第1の実施例と同様である。
【0023】次にこの実施例の動作について説明する。
【0024】システムリセット後、外部クロック信号で
LSIの内部クロックが供給されるのは第1の実施例と
同じである。発振子用端子TX1,TX2を共に低レベ
ルにすると、NORゲートNOG2の出力は高レベルと
なりR−SフリップフロップFF1がセットされ停止信
号STOPがアクティブレベルになりクロックドインバ
ータCIV1の出力はハイインピーダンスになる。
【0025】R−SフリップフロップFF1は一旦セッ
トされると発振子用端子TX1が高レベルでかつ発振子
用端子TX2が低レベルになるまでリセットされない。
これにより停止信号STOPがアクティブレベルになっ
た後にも、発振子用端子TX2から外部クロックを供給
できるため、ストップ状態への移行処理に内部クロック
を必要とするLSI内部ハードウェアがある場合にも対
応できる。
【0026】ストップ状態を解除するには発振子用端子
TX1を高レベルに、発振子用端子TX2を低レベルに
すれば良い。
【0027】それ以外の動作及び効果は第1の実施例と
同じであるのでその説明は省略する。
【0028】図3は本発明の第3の実施例の回路図であ
る。
【0029】この実施例は、第1の実施例の3入力型の
NORゲートNOG1に換えて4入力型のNORゲート
NOG3とし、発振子用端子TX1の信号を遅延する遅
延回路DL1を設け、この遅延回路DL1の出力信号を
NORゲートNOG3の第4の入力端に供給するように
したもので、これ以外は第1の実施例と同様である。
【0030】遅延回路DL1の遅延時間は、発振回路2
で内部発振している場合はクロクドインバータCIV1
の出力遅延時間以上、また外部クロック信号を使用した
場合は発振子用端子TX1の信号から発振子用端子TX
2の信号を生成する外部インバータの出力遅延時間以上
に設定する。
【0031】次にこの実施例の動作について説明する。
【0032】発振子用端子TX1が高レベルから低レベ
ルに変化した時、発振子用端子TX2は逆相の低レベル
から高レベルに変化するが、発振子用端子TX2の変化
はクロクドインバータCIV1または外部インバータの
出力遅延時間分だけ遅れる。その結果、発振子用端子T
X1と発振子用端子TX2の信号は両方共低レベルにな
るタイミングが発生する。
【0033】この時、第1の実施例ではNORゲートN
OG1からアクティブレベルの停止信号STOPが一瞬
出力され、発振回路2及びLSI内部回路が誤動作する
危険性があるが、この実施例では、新たに追加した遅延
時間DL1が発振子用端子TX1が高レベルから低レベ
ルに変化した後、一定の遅延時間後に高レベルから低レ
ベルに変化するため、発振子用端子TX1,TX2の信
号の切換わり時にNORゲートNOG3からアクティブ
レベウの停止信号STOPが出力される事はなく安定し
た動作が得られる。
【0034】それ以外の動作及び効果は第1の実施例と
同じであるのでその説明は省略する。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1及び
第2の発振子用端子の信号が特定の条件のときアクティ
ブレベルとなる停止信号を発生する停止信号発生回路を
設けたので、内蔵発振回路による内部クロックを発生す
る場合でも、また外部クロックを使用した場合でも特別
な外部端子を設ける事なく任意のタイミングでLSIの
内部回路を整然と停止させる事ができる効果があり、ま
た従来は直接外部クロック信号を停止する事ができなか
ったダイナミック回路等をLSI内部回路に使用できる
ためコスト低減できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例の回路図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 停止信号発生回路 2 発振回路 AG1 ANDゲート BA1 バッファ回路 CIV1 クロックドインバータ DL1 遅延回路 FF1 R−Sフリップフロップ NOG1〜NOG3 NORゲート OG1 ORゲート R1 抵抗 TX1,TX2 発振子用端子

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2の発振子用端子と、これら
    第1及び第2の発振子用端子のレベルが所定の関係にあ
    るときアクティブレベルの停止信号を発生する停止信号
    発生回路と、前記停止信号がインアクティブレベルのと
    き活性化し、前記第1及び第2の発振子用端子に供給さ
    れた信号を内部クロックとして出力し前記第1及び第2
    の発振子用端子に発振子が接続されているときは発振し
    てこの発振信号を内部クロックとして出力し、前記停止
    信号がアクティブレベルになると非活性化して前記内部
    クロックの出力を停止する発振回路とを有するクロック
    発振停止制御回路。
  2. 【請求項2】 停止信号発生回路が、第1及び第2の入
    力端を第1及び第2の発振子用端子とそれぞれ対応して
    接続し第3の入力端にシステムリセット信号を入力して
    出力端から停止信号を出力する3入力NORゲートを備
    えて構成された請求項1記載のクロック発振停止制御回
    路。
  3. 【請求項3】 停止信号発生回路が、第1及び第2の発
    振子用端子の信号を入力する2入力NORゲートと、前
    記第2の発振子用端子の信号の反転信号及び第1の発振
    子用端子の信号を入力する2入力ANDゲートと、この
    2入力ANDゲートの出力信号及びシステムリセット信
    号を入力する2入力ORゲートと、セット入力端に前記
    2入力NORゲートの出力信号を入力しリセット入力端
    に前記2入力ORゲートの出力信号を入力し出力端から
    停止信号を出力するR−Sフリップフロップとを備えて
    構成された請求項1記載のクロック発振停止制御回路。
  4. 【請求項4】 停止信号発生回路が、入力端を第1の発
    振子用端子と接続する遅延回路と、第1及び第2の入力
    端を前記第1の発振子用端子及び第2の発振子用端子と
    それぞれ対応して接続し第3の入力端を前記遅延回路の
    出力端と接続し第4の入力端にシステムリセット信号を
    入力して出力端から停止信号を出力する4入力NORゲ
    ートとを備えて構成された請求項1記載のクロック発振
    停止制御回路。
JP4051180A 1992-03-10 1992-03-10 クロック発振停止制御回路 Expired - Lifetime JP2722920B2 (ja)

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