JP3892693B2 - クロックノイズ除去回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロックの起動、停止時に発生するクロックノイズを除去するクロックノイズ除去回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ処理装置における半導体集積回路に使用するクロック信号はオシレータからの出力クロックを用いる。通常はシステム動作中にこのオシレータの動作を起動停止状態に切り替えることはない。しかしながら、電池を電源として使用する、例えば携帯型のデータ処理装置、例えば携帯型のパーソナル・コンピュータ、携帯端末装置等では電池の寿命を長くするため、使用しない回路のクロックを停止することが必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように、データ処理装置の消費電力削減のために動作中のオシレータの動作・停止を切り替えるとき、そのクロック出力にノイズが乗り、システムが誤動作する問題があった。
【0004】
したがって本発明の目的は、オシレータの動作・停止を切り替えるときに発生するクロック出力にノイズが乗ることによる影響を除去したクロックノイズ除去回路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理を図1により説明する。図1において、1は反転端子1−1を有する論理積回路、2はDフリップフロップである。Rはリセット信号が入力されるリセット端子、CKは入力クロックが伝達されるクロック端子、Qはクロック出力端子、Dは入力端子である。
【0006】
本発明の前記目的は下記(1)、(2)により達成される。
【0007】
(1)クロックが入力されるクロック入力端子CKと、
出力をリセットする第1制御信号が入力されるリセット端子Rと、
入力クロックに応じた出力クロックdが出力される出力端子Qと、
第1制御信号を切り替えるときに出力クロックdが入力クロックに非同期で変化しないように、入力クロックに応じて出力クロックを出力・停止制御する第2制御信号に応じた信号が入力される端子を設けたフリップ・フロップ回路2を具備し、第1制御信号によるクロック生成を非同期リセットにすることにより出力クロックの出力・停止時におけるクロックノイズの影響を除去することを特徴とするクロックノイズ除去回路。
【0008】
(2)クロックが入力されるクロック入力端子と、
出力をセットする第1制御信号が入力されるプリセット端子PRと、
入力クロックに応じた出力クロックが出力される出力端子と、
第1制御信号を切替えるときに出力クロックが入力クロックに非同期で変化しないように、入力クロックに応じて出力クロックを出力・停止制御する第2制御信号に応じた信号が入力される端子を設けたフリップ・フロップ回路5を具備し、第1制御信号によるクロック生成を非同期セットにすることにより、出力クロックの出力・停止時におけるクロックノイズの影響を除去することを特徴とするクロックノイズ除去回路。
【0009】
これにより下記の効果を奏する。
【0010】
(1)非同期リセット状態において、出力・停止時における出力クロックのクロックノイズの影響を除去することができ、発振器を任意に起動停止できるので省電力構成の情報処理装置を提供することができる。
【0011】
(2)非同期セット状態において、出力・停止時における出力クロックのクロックノイズの影響を除去することができ、発振器を任意に起動停止できるので、省電力構成の情報処理装置を提供することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図1〜図3により説明する。図1は本発明のクロックノイズ除去回路の一実施の形態、図2は図1の動作説明図、図3は図1に示す入力クロックの2分の1の周波数分周回路の基本構成説明図である。
【0013】
図1において、1は論理積回路であり、反転端子1−1を有する。2はDフリップ・フロップ(以下DFFという)であり、リセット端子R、クロック端子CK、入力端子D、出力端子Qを有する。また後述する第1制御信号cがリセット端子Rに入力され、第2制御信号aが論理積回路1に入力される。図1のDFF2は、入力クロックの2分の1の周波数分周回路を構成するものである。 いま図1より第1制御信号cと第2制御信号aを省略すると、図3(A)の如く、DFF10−1、インバータ10−2等で示すことができる。
【0014】
従ってクロック端子CKに、図3(B)に示す如きクロックbを入力すると、2分の1に分周された出力クロックXが出力端子Qより得られる。
【0015】
図1の動作の概略を説明する。
【0016】
第1制御信号cは、図1に示すクロック制御回路のDFF2の動作を非同期リセットするものであり、第2制御信号aによりクロックに同期してDFF2の動作を制御する。
【0017】
DFF2のクロック端子CKにクロックbを入力する、図1では図示省略したオシレータが停止しているときは第1制御信号cにより、DFF2を非同期リセットにより出力を論理0に固定させる。
【0018】
従って、図示省略したオシレータが停止から動作に切り替わり、その過程でオシレータから出力されるクロックbにノイズが乗っても、第1制御信号cによるリセットのためにDFF2の出力は論理0に固定されている。
【0019】
オシレータを停止させるとき、停止に先立ち第2制御信号aによりDFF2を論理0にしてクロックに同期してマスクする。これによりDFF2の出力はリセット状態と同じレベルになる。その後に第1制御信号cをリセット状態に遷移させ、オシレータを停止させる。このときオシレータの出力クロックにノイズが乗るが、DFF2はすでにリセット状態に固定されているのでノイズは外部に伝播しない。
【0020】
図1の動作を図2にもとづき詳細に説明する。図示省略したオシレータを発振・停止させるとき、出力されるクロックにノイズNが乗る。すなわち図2のbに示す如く、オシレータを停止状態から発振にするとき、時間t0 の間ノイズNが乗る。それ故、入力されるクロックbを停止から発振にするときは、第1制御信号cと第2制御信号aを論理0にしておく、これら第1制御信号c、第2制御信号aが論理0のときはDFF2から出力クロックdは出力されない。
【0021】
すなわちオシレータが、図2bに示す如く、停止から動作に切り替わり、その過程でクロックにノイズNが乗ってもDFF2は第1制御信号cによるリセットのため、その出力は論理0に固定される。
【0022】
そしてオシレータ動作が安定する時間t0 が経過した後に、第1制御信号cを論理1にして第1制御信号cによるリセットを解除する。しかしこのとき第2制御信号aが論理0のためDFF2は出力クロックdを出力しない。
【0023】
そして第2制御信号aも論理1になると、図2に示す如く、DFF2は、入力クロックbに同期して、2分の1分周された出力クロックdをQ端子より出力する。第1制御信号cと第2制御信号aが論理1の間はこの2分の1に分周された出力クロックdが出力される。
【0024】
オシレータを停止させるとき、まず第2制御信号aを論理0にする。これにより図2に示す如く、入力クロックに同期してマスクされ、第2制御信号aが論理0になったときの次の入力クロックに応じて出力クロックdの出力が抑制され、リセット状態と同じレベルになる。
【0025】
その後第1制御信号cを論理0にし、リセットレベルに遷移させる。この状態で図示省略したオシレータを停止させる。このときも図2に示す如く、オシレータからの入力クロックbにはノイズが乗るが、DFF2はリセット状態に固定されているので、ノイズは他の回路に伝播されない。
【0026】
もし第2制御信号aがなく、第1制御信号cのみでDFF2を制御する場合には、第1制御信号cが論理0になったとき、DFF2より出力クロックd0 を送出している場合は、幅の狭いクロックd′が出力される可能性があり、これを防止するため第1制御信号cを非同期リセットするに先立ち、第2制御信号aを論理0にするものである。
【0027】
本発明の第2の実施の形態を図4及び図5にもとづき説明する。第2の実施の形態では第1制御信号cによりDFFの出力を非同期セットするものであり、図4は第2の実施の形態を示し、図5はその動作説明図である。
【0028】
図4において、DFF5はクロック端子CK、入力端子D、出力端子Qの外に、プリセット端子PRを具備している。また6は論理和回路であり、出力端子Qの出力クロックdが反転入力される反転端子6−1を有する。
【0029】
図4において図示省略したオシレータが発振動作を停止しているとき、DFF5のプリセット端子PRには論理0の第1制御信号cが印加され、また論理和回路6には論理1の第2制御信号aが印加され、これによりDFF5の出力端子Qは論理1の出力信号を出力、すなわちDFF5はセット状態にある。
【0030】
この状態で図示省略したオシレータを発振動作させると、最初の間オシレータからノイズNが乗ったクロックbが出力され、DFF5のクロック端子CKに入力されるが、DFF5の出力端子Qの出力はセット状態のまま論理1を出力する。
【0031】
そしてオシレータの動作が安定する時間t0 が経過した後に第1制御信号cを論理0から論理1に制御し、その後に第2制御信号aを論理1から論理0に制御すると、クロック端子CKに入力される次のクロックの立上りに同期して、図5に示す如き、1/2分周されたクロック出力がDFF5の出力端子Qより得られる。
【0032】
このようにして1/2分周されたクロック出力をセット状態に固定する場合、先ず第2制御信号aを論理0から論理1に制御する。これによりDFF5の出力dは第2制御信号aが論理1に切替制御された次のクロックCKの立上りに同期してセット状態になったとき、論理1に固定される。
【0033】
この状態で第1制御信号cを論理0に切替え制御し、次いでオシレータの発振を停止すると、DFF5にはノイズの乗ったクロックが入力されるが、第1制御信号cの論理0によりその出力はセット状態のまま固定されているのでノイズは出力されず、伝播しない。
【0034】
本発明の第3の実施の形態を図6〜図8にもとづき通常ゲーテッドクロック制御回路の場合について説明する。図6は本発明を通常ゲーテッドクロック制御回路に使用した第3の実施の形態を示し、図7は図6の動作説明図である。
【0035】
通常ゲーテッドクロック制御回路は出力クロック時間を通常ゲーテッドクロック制御信号に応じて制御するものであり、図8(A)に示す如く、DFF10−3と論理積回路11を具備し、図8(B)に示す如く、反転端子付きのクロック端子CKに入力クロックgが入力され、通常ゲーテッドクロック制御信号eが入力端子Dに入力されると、DFF10−3の出力端子Qより図8(B)に示す如き信号が出力され、これに応じて論理積回路11より図8(B)に示す出力クロックXが出力されることになる。このとき、入力クロックgを発生停止するオシレータ出力にノイズNが存在するとその影響を受けることになる。
【0036】
本発明では、図示省略したオシレータの出力にノイズNが乗らない安定状態期間t0 を経過した後に、DFF7のリセット端子Rに印加された第1制御信号hを論理1に制御し、次に論理積回路8に入力する第2制御信号fを論理1に制御する。それから通常ゲーテッドクロック制御信号eを、図7に示す如く論理1に制御する。これにもとづき論理積回路9より出力クロックiが出力される。なおDFF7のクロック端子CKは反転端子付きである。
【0037】
そして通常ゲーテッドクロック制御信号eが論理0に制御されると、これに応じて出力クロックiも出力停止となる。そして第2制御信号f、第1制御信号hを順次論理0に制御する。
【0038】
これにより、図7に示す如く、入力クロックgの動作開始・動作停止時にノイズNが乗っていても、これによる悪影響は防止される。
【0039】
本発明の第4の実施の形態を図9及び図10にもとづき説明する。第4の実施の形態では第1制御信号hにより通常ゲーテッドクロック制御回路の出力を非同期セットする通常ゲーテッドクロック制御回路を示すものであり、図9は第4の実施の形態を示し、図10はその動作説明図である。
【0040】
図9では、第1制御信号hにより、通常ゲーテッドクロック制御回路の出力iを非同期セットすなわち論理1にセットすることにより、ノイズの影響を阻止し、さらに第1制御信号hを論理0から論理1に切替えるときに出力クロックが入力クロックに非同期で変化しないように第2制御信号fと通常ゲーテッドクロック制御信号eによって同期的に出力クロックiを発振・停止させるものである。
【0041】
図9に示す通常ゲーテッドクロック制御回路は、DFF12、論理和回路13、14を具備しており、通常はプリセット端子PRに第1制御信号h論理Oが入力され、論理和13の端子に第2制御信号fが論理1、通常ゲーテッドクロック制御信号論理1が入力されると、論理和回路14の出力iは論理1を出力する。
【0042】
図示省略したオシレータが発振動作し、その安定状態期間t0 を経過した後に第1制御信号hを論理1に制御し、第2制御信号fを論理0に切替え、その後通常ゲートクロック制御信号eを論理0に切替えると、この通常ゲートクロック制御信号eに応じて論理和回路14より出力クロックiが出力される。
【0043】
そして通常ゲートクロック制御信号eを再び論理1に切替制御するとこれに応じて出力クロックは停止し、論理和回路14から論理1が出力される。その後第2制御信号fを論理1に切替え、第1制御信号hを論理0に切替えると、オシレータの出力クロックgの停止時にノイズが存在していたとしてもこのノイズは第1制御信号hがDFF12をプリセットしているのでその影響は出力されず、図9に示す通常ゲーテッドクロック制御回路は論理1を出力する。
【0044】
本発明のクロックノイズ除去回路は、例えば図11に示す如き、ICカード51と接続したり、パソコン52と接続して使用される携帯端末50に使用される。
【0045】
携帯端末50とICカード51には、それぞれ互いに接続するため電極53−1、53−2が設けられ、また携帯端末50にはICカード51等に対する信号を入出力制御するICカード制御回路55が具備されている。また携帯端末50はパソコン52と接続するためのRS232Cインタフェース規格のケーブル54により接続され、パソコン52に対するRS232Cインタフェースの信号を入出力制御するRS232C制御回路59が設けられている。
【0046】
これらのICカード制御回路55やRS232C制御回路59は、携帯端末50を制御するCPU62を動作させるシステムクロックとはそれぞれ異なる専用のクロック周波数を必要とするもので、第1発振器56、第2発振器60から供給されるクロックで動作される。なおCPU62はシステムクロック発振器63から供給されるシステムクロックにより動作される。
【0047】
第1ノイズ除去回路57は、第1発振器56が起動・停止するとき出力クロックにノイズが乗ってもその悪影響を防止するものであり、前記説明した本発明の各実施の形態により構成される。また第2ノイズ除去回路61は、第2発振器60が起動・停止するとき出力クロックにノイズが乗ってもその悪影響を防止するものであり、これまた前記説明した本発明の各実施の形態により構成される。
【0048】
制御用レジスタ64は、CPU62が第1発振器56、第2発振器60を起動・停止制御したり前記第1制御信号、第2制御信号、通常ゲートクロック制御信号をオン・オフするための制御データを記入するものである。
【0049】
またICカードチップ58は、携帯端末50を使用するユーザの個人のID情報等が記入されるものである。
【0050】
図11において、CPU62、制御用レジスタ64、ノイズ除去回路57、61、ICカード制御回路55、RS232C制御回路59等は、図12に示す如く、LSI70により構成される。なお図12では、ノイズ除去回路61、RS232C制御回路59は省略している。
【0051】
図12の動作を、図1に示す実施の形態の場合について簡単に説明する。
【0052】
S1.クロック停止状態から動作する場合。
【0053】
(1)例えばICカードの挿入にもとづくセンサ信号とか、他のソフト等からCPU62に対して、ICカード制御回路55の如き内部回路にクロック供給要求があると、CPU62は制御用レジスタ64を制御し、この制御用レジスタ64に第1発振器56に対する起動用制御信号を記入する。
【0054】
(2)これによりLSI70の外部にある第1発振器56が起動して発振する。
【0055】
(3)次にCPU62は制御用レジスタ64に第1制御信号を出力させる制御信号を記入し、クロックノイズ除去回路57の非同期リセットを解除する。
【0056】
(4)それからCPU62は、制御用レジスタ64に第2制御信号を出力させる制御信号を記入し、クロックノイズ除去回路57を同期的に動作開始させる。これによりICカード制御回路55等の内部回路にクロックが供給されることになる。
【0057】
S2.クロック動作から停止する場合。
【0058】
(1)例えばCPU62がジョブの終わりであって省電力モードに移行すべきであるとかICカードを外す直前においてクロック停止等の省電力モードへの移行要求があるとき、CPU62は制御用レジスタ64を制御して、先に記入した第2制御信号を出力させるために記入した制御信号を落とし、クロックノイズ除去回路57を同期的に論理0にして、ICカード制御回路55等の内部回路に対するクロックの供給を停止する。
【0059】
(2)それから制御用レジスタ64から第1制御信号を出力させるために記入した制御信号を落とし、クロックノイズ除去回路57を非同期リセット状態にする。
【0060】
(3)それから第1発振器56に対する動作停止用制御信号を記入し、LSI70の外部にある第1発振器56を停止制御する。
【0061】
携帯端末50等では消費電力を低く抑え、電池の寿命を長くすることが重要である。このような携帯端末ではICカードとの通信やパソコンとの通信を行わない状態ではそれぞれに対する制御回路は動作しなくともよく、すなわちクロックが停止していてもよい。発振器は電力を消費するので、それぞれの制御回路のクロック供給元である発振器を選択停止させることは省電力に大きな効果がある。
【0062】
パソコン等に対するRS232Cインタフェース制御の場合、初期状態では発振器は停止しており、RS232C制御回路59はクロックが供給されず停止している。したがってRS232Cインタフェースによりパソコン52と通信するとき、まず、第2発振器60を停止から発振に切り替える。これによりRS232C制御回路59にクロックが供給され、動作可能となり、CPU62がRS232C制御回路59を経由してパソコン52と通信を行うことができる。この通信が終了し、RS232C制御回路59にクロックを停止させてもよくなれば、第2発振器60を停止させる。
【0063】
ICカードチップや外部のICカードの場合も同様に、初期状態では第1発振器56は停止しており、通信を始める前に第1発振器56を発振させ、通信が終了した後に第1発振器56を停止させる。
【0064】
ところで情報処理装置において、データ処理状態でない場合、出力を非同期リセット状態つまり論理0に保持することも、非同期セット状態つまり論理1にすることもよく使用されている周知のことである。
【0065】
本発明は、前記の携帯端末の外に、携帯型ICカードリーダ・フィルタ、ICカードチップ搭載携帯電話、その他の携帯端末等、消費電力が問題となる携帯型装置に広く使用することができる。
【0066】
【発明の効果】
本発明により下記の効果を奏することができる。
【0067】
(1)非同期リセット状態において、出力・停止時における出力クロックのクロックノイズの影響を除去することができ、発振器を任意に起動停止できるので省電力構成の情報処理装置を提供することができる。
【0068】
(2)非同期セット状態において、出力・停止時における出力クロックのクロックノイズの影響を除去することができ、発振器を任意に起動停止できるので、省電力構成の情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】従来例説明図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態である。
【図5】図4の動作説明図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態である。
【図7】図6の動作説明図である。
【図8】従来の通常ゲーテッドクロック制御回路及びその動作説明図である。
【図9】本発明の第4の実施の形態である。
【図10】図9の動作説明図である。
【図11】本発明の使用状態説明図である。
【図12】図11の要部説明図である。
【符号の説明】
1 論理積回路
2 Dフリップ・フロップ
R リセット端子
CK クロック端子
10−1 Dフリップ・フロップ
10−2 インバータ

Claims (2)

  1. クロックが入力されるクロック入力端子と、
    出力をリセットする第1制御信号が入力されるリセット端子と、
    入力クロックに応じた出力クロックが出力される出力端子と、
    第1制御信号を切替えるときに出力クロックが入力クロックに非同期で変化しないように、入力クロックに応じて出力クロックを出力・停止制御する第2制御信号に応じた信号が入力される端子を設けたフリップ・フロップ回路を具備し、
    第1制御信号によるクロック生成を非同期リセットにすることにより、出力クロックの出力・停止時におけるクロックノイズの影響を除去することを特徴とするクロックノイズ除去回路。
  2. クロックが入力されるクロック入力端子と、
    出力をセットする第1制御信号が入力されるプリセット端子と、
    入力クロックに応じた出力クロックが出力される出力端子と、
    第1制御信号を切替えるときに出力クロックが入力クロックに非同期で変化しないように、入力クロックに応じて出力クロックを出力・停止制御する第2制御信号に応じた信号が入力される端子を設けたフリップ・フロップ回路を具備し、
    第1制御信号によるクロック生成を非同期セットにすることにより、出力クロックの出力・停止時におけるクロックノイズの影響を除去することを特徴とするクロックノイズ除去回路。
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