JP3088151B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP3088151B2
JP3088151B2 JP03285794A JP28579491A JP3088151B2 JP 3088151 B2 JP3088151 B2 JP 3088151B2 JP 03285794 A JP03285794 A JP 03285794A JP 28579491 A JP28579491 A JP 28579491A JP 3088151 B2 JP3088151 B2 JP 3088151B2
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保弘 中島
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日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に2つの半導体集積回路間で、一方の半導体集積回路
から直流を出力し、他方の半導体集積回路から低周波信
号を出力する半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路は、図2のよう
に、マスター側のデバイス5の内部クロック信号(水晶
発振器1で発振させた信号)をスレーブ側のデバイス8
へ伝える場合、マスター側デバイス5の水晶発振器1の
出力Aをまずインバータ9,10へ入力する。インバー
タ9の出力は、Pチャンネルトランジスタ11のゲート
へ接続されている。又、インバータ10の出力は、Nチ
ャンネルトランジスタ12のゲートへ接続され、Pチャ
ンネルトランジスタ11とNチャンネルトランジスタ1
2とインバータ9,10で出力バッファ14を構成す
る。この出力バッファ14の出力Gは、マスター側のデ
バイス5の端子を介してスレーブ側のデバイス8へ入力
され、スレーブ側のクロック信号として使用される。
又、マスター側デバイス5からスレーブ側デバイス8へ
接続するGの配線には寄生容量13が存在する。
【0003】今、水晶発振器1が発振し、出力Aが“L
ow”(低)レベルから“Hi”(高)レベルへ変化す
る時、インバータ9,10の出力が“Hi”レベルから
“Low”レベルへ変化する。この時、出力バッファ1
4のPチャンネルトランジスタ11,Nチャンネルトラ
ンジスタ12が共にON状態となり、貫通電流Iが電源
端子からGND端子へ流れる。又、出力バッファ14の
出力Gが“Low”レベルから“Hi”レベルへ変化す
るため、Pチャンネルトランジスタ11を通して電源端
子から寄生容量13へ充電電流I1が流れる。
【0004】水晶発振器1の出力Aが、“Hi”レベル
から“Low”レベルへ変化する時、インバータ9,1
0の出力が“Low”レベルから“Hi”レベルへ変化
する。この時、出力バッファ14のPチャンネルトラン
ジスタ11,Nチャンネルトランジスタ12が共にON
状態となり、貫通電流Iが電源端子からGND端子へ流
れる。
【0005】又、出力バッファ14の出力Gが“Hi”
レベルから“Low”レベルへ変化するため、Nチャン
ネルトランジスタ12を通して寄生容量13からGND
端子へ放電電流I2が流れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体集積回路は、マスター側デバイス5の出力バッファ1
4は、内部クロック信号を出力するため高周波を取り扱
うと同時に、外部のスレーブ側をドライブしたり、マス
ター側デバイス5とスレーブ側デバイス8の配線の寄生
容量13をドライブするため、出力バッファ14のPチ
ャネルトランジスタ11,Nチャンネルトランジスタ1
2のトランジスタチャンネル幅を大きくしている。
【0007】出力バッファ14のPチャンネルトランジ
スタ11,Nチャンネルトランジスタ12のトランジス
タチャンネル幅が大きいため、出力バッファ14の出力
が“Hi”レベルから“Low”レベルへ変化する時
に、出力バッファ14のPチャンネルトランジスタ1
1,Nチャンネルトランジスタ12が共にON状態とな
り、過大な貫通電流が流れ、一瞬電源端子のレベルが低
くなり、GND端子のレベルは高くなる。又、マスター
側デバイス5とスレーブ側デバイス8の配線(クロック
信号が伝わるライン)の寄生容量13からGND端子へ
Nチャンネルトランジスタ12を通して過大な放電電流
I2が一瞬流れるため、GND端子のレベルが高くな
る。
【0008】出力バッファ14の出力が“Low”レベ
ルから“Hi”レベルへ変化する時も、出力バッファ1
4のPチャンネルトランジスタ11,Nチャンネルトラ
ンジスタ12が共にON状態となり、過大な貫通電流が
流れ、一瞬電源端子のレベルが低くなり、GND端子の
レベルは高くなる。又、マスター側デバイス5とスレー
ブ側デバイス8の配線(クロック信号が伝わるライン)
の寄生容量13を充電するため、電源端子から寄生容量
13へPチャンネルトランジスタ11を通して過大な充
電電流I1が一瞬流れるため、電源端子のレベルが低く
なる。
【0009】このように、マスター側デバイス5の出力
バッファ14の出力が変化するときに、一瞬電源端子の
レベルが低くなったり、GND端子のレベルが高くなっ
たりするため、マスター側デバイス5の誤動作が発生す
る。又、マスター側デバイス5の出力バッファ14の出
力が変化するときに、出力バッファ14の出力レベルに
より、電源端子が低いレベルとなった時や、出力バッフ
ァ14の出力レベルより、GND端子が高いレベルとな
った時、ラッチアップを発生する原因となるという問題
点がある。
【0010】本発明の目的は、前記問題点を解決し、課
題の貫通電流が流れず、ラッチアップが発生しないよう
にした半導体集積回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
の構成は、基準周波数を入力し直流電圧を発生する位相
検出器と前記位相検出器の出力を入力とするローパスフ
ィルタとを備えたマスター側のデバイスと、前記ローパ
スフィルタの出力を入力とする電圧制御発振器と前記電
圧制御発振器の出力を入力し分周する分周器とを備えた
スレーブ側のデバイスとを設け、前記スレーブ側のデバ
イスの前記分周器の出力を前記マスター側の前記位相検
出器へ直接入力することを特徴とする。
【0012】
【実施例】図1は本発明の半導体集積回路を示すブロッ
ク図である。
【0013】図1において、本実施例は、マスター側の
デバイス5が水晶発振器1,分周器2,位相検出器3,
ローパスフィルタ4を有し、またスレーブ側のデバイス
8が電圧制御発振器6,分周器7を有する。
【0014】マスター側のデバイス5の中は、水晶発振
器1の出力Aを分周器2によって低い周波数へ変換す
る。この分周器2の出力Bは、位相検出器3へ入力され
る。2つの入力信号の位相差と周波数差を識別できる位
相検出3は、分周器2で作られた低い周波数の信号B
とスレーブ側のデバイス8から送られてくる信号Fとの
周波数の比較を行なう。
【0015】周波数差がない場合、位相検出器3は、電
源レベルとGNDレベルの中間レベル(直流)を出力C
へ出力する。
【0016】又、信号Bに比べ信号Fの周波数が低い場
合、位相検出器3の出力Cは、周波数差がない時の出力
レベル(中間レベル)より高いレベルを出力する。又、
周波数差がない時の出力レベルと高いレベルとの差は、
周波数差に対応している。
【0017】信号Bに比べ信号Fの周波数が高い場合、
位相検出器3の出力Cは、周波数差がない時の出力レベ
ル(中間レベル)より低いレベルを出力する。
【0018】又、周波数差がない時の出力レベルと低い
レベルとの差は、周波数差に対応している。位相検出器
3の出力Cは直流であるが、高周波成分が混じっている
ので、この高周波成分を除くため、ローパスフィルタ4
を通して、直流成分だけを出力Dへ出力する。
【0019】スレーブ側のデバイス8の中は、マスター
側のデバイス5のローパスフィルタ4の出力Dが電圧制
御発振器6へ入力される。電圧制御発振器6は、電圧制
御発振器の入力レベルが低い時、発振周波数が低くな
り、入力レベルが高い時、発振周波数が高くなる構成と
する。電圧制御発振器6の出力は、分周器7へ入力され
分周された出力信号Fは、マスター側のデバイス5の位
相検出器3へ入力される構成である。
【0020】又、本実施例(図1)の水晶発振器1の発
振周波数を1MHzとする。又、分周器2,7の分周は
1/100とする。位相検出器3の出力は、信号Bと信
号Fの周波数差がない場合、(電源レベル/2)とす
る。電圧制御発振器の発振周波数は入力Dが(電源レベ
ル/2)の時、1MHzとする。
【0021】次に本実施例の動作を説明する。マスター
側のデバイス5の水晶発振器1の発振周波数が1MHz
であるため、分周器2により1/100へ分周された周
波数10KHzが出力Bへ出力される。スレーブ側のデ
バイス8の分周器7から出力された信号Fの周波数が1
0KHzより低い場合、信号Bに比べ信号Fの周波数が
低いため位相検出器3の出力Cは(電源レベル/2)よ
り高いレベルの直流電圧を出力する。位相検出器3の出
力信号から高周波成分を除くため、ローパスフィルタ4
を通して直流成分のみをマスター側のデバイス5より出
力する。
【0022】スレーブ側のデバイス8の電圧制御発振器
6の入力Dのレベルが(電源レベル/)より高いレベ
ルのため、電圧制御発振器6の発振周波数は1MHzよ
り高い周波数となる。電圧制御発振器6の出力Eが分周
器7へ入力され、1/100へ分周された周波数は10
KHzより高い周波数が信号Fへ出力される。スレーブ
側のデバイス8から出力された信号Fがマスター側のデ
バイス5の位相検出器3へ入力される。信号Bに比べ信
号Fの周波数が高いため、位相検出器3の出力Cは(電
源レベル/2)より低いレベルの直流電圧を出力する。
【0023】位相検出器3の出力Cは、ローパスフィル
タ4を通り、出力Dがマスター側のデバイス5より出力
される。スレーブ側のデバイス8の電圧制御発振器6の
入力Dのレベルが(電源レベル/2)より低いレベルの
ため、電圧制御発振器6の発振周波数は1MHzより低
い周波数となる。電圧制御発振器6の出力Eが分周器7
へ入力され、1/100へ分周された周波数は10KH
zより低い周波数が信号Fへ出力される。スレーブ側の
デバイス8から出力された信号Fがマスター側のデバイ
ス5の位相検出器3へ入力される。
【0024】以上の動作をくり返しながら、スレーブ側
のデバイス8の電圧制御発振器6の発振周波数が1MH
zとなる。
【0025】マスター側のデバイス5のクロック信号と
して水晶発振器1の出力Aを使用する。又、スレーブ側
のデバイス8のクロック信号として電圧制御発振器6の
出力Eを使用することによって、マスター側のデバイス
5とスレーブ側のデバイス8のクロック信号は共に1M
Hzとして動作する。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マスタ
ー側のデバイスとスレーブ側のデバイスで特にPLL回
路を構成することにより、マスター側のデバイスからは
直流の電圧を出力するのみであり、スレーブ側のデバイ
スからは低い周場数の信号を出力するだけなので、両方
のデバイスの出力部にトランジスタチャンネル幅の大き
いトランジスタは必要でなくなり、貫通電流や充放電に
おける電流が少なくなるという効果があり、故にデバイ
ス内の電源レベルやGNDレベル等の変化が少なくな
り、マスター側のデバイスの誤動作がなくなると同時に
スレーブ側のデバイスも誤動作しないという効果があ
り、出力部のトランジスタチャンネル幅が小さいため、
出力部に過大な電流が流れなくなり、このためラッチア
ップを起こす原因にもならないという効果もある。
【0027】また、本発明は、二次的な効果として、ス
レーブ側のデバイスの分周器の分周を変えることによっ
て電圧制御発振器の発振周波数を簡単に変更でき、たと
えば分周器の分周を1/200にすれば電圧制御発振器
の発振器周波数を2MHzに変更できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体集積回路を示すブロ
ック図である。
【図2】従来の半導体集積回路を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 水晶発振器 2 分周器 3 2つの入力信号の位相差と周波数差を識別できる
位相検出器 4 ローパルフィルタ 5 マスター側のデバイス 6 電圧制御発振器 7 分周器 8 スレーブ側のデバイス 9,10 インバータ 11 Pチャンネルトランジスタ 12 Nチャンネルトランジスタ 13 マスター側のデバイスとスレーブ側のデバイス
間のクロック信号ラインの寄生容量 14 出力バッファ I 貫通電流 I1 充電電流 I2 放電電流 A,B,C,E 出力 D 入力 F 信号

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準周波数を入力し直流電圧を発生する
    位相検出器と前記位相検出器の出力を入力とするローパ
    スフィルタとを備えたマスター側のデバイスと、前記ロ
    ーパスフィルタの出力を入力とする電圧制御発振器と前
    記電圧制御発振器の出力を入力し分周する分周器とを備
    えたスレーブ側のデバイスとを設け、前記スレーブ側の
    デバイスの前記分周器の出力を前記マスター側の前記位
    相検出器へ直接入力することを特徴とする半導体集積回
    路。
  2. 【請求項2】 前記分周器は100分の1の分周機能
    有することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
    路。
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