JP4194247B2 - マイクロコンピュータ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロコンピュータに関し、特に電源状態に応じて的確にリセットスタート等の状態設定を行うことができるマイクロコンピュータに関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロコンピュータは、各種の電子機器を制御するために広く用いられている。図6に示すように、一般にマイクロコンピュータ100の電源は電子機器に設けられた電源回路10から供給される。そして、電源回路10がオフ状態になると、マイクロコンピュータ100に内蔵された検知回路101は、電源電圧VDDINのレベルの異常状態を検知する。これにより、マイクロコンピュータ100は自己の状態設定を行ったり、電源回路10からの電源供給が復帰したときにリセットスタートを行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にマイクロコンピュータ100には、バックアップ用コンデンサ30が電源に付加される。これは、電源回路10がオフ状態なった場合、一時的に電源電圧VDDのレベルを維持することにより、スタンバイ状態においてマイクロコンピュータ100に内蔵されたRAMやレジスタ等のデータの記憶状態を保持するためである。
【0004】
このため、電源電圧VDDのレベルを検知する検知回路101を有していても、電源回路10のオン・オフによる電源電圧VDDのレベル変化が少ないために、マイクロコンピュータ100は電源状態に応じて的確にリセット等の状態設定を行うことが困難であった。
【0005】
本発明の目的は電源状態に応じて的確に状態設定を行うことができるマイクロコンピュータを提供することである。本発明の他の目的は、バックアップ状態から復帰後のリセットスタート動作を高い精度で行うことができるマイクロコンピュータを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロコンピュータは、バックアップ用コンデンサが付加された第1の電源と、バックアップ用コンデンサが付加されない第2の電源と、第2の電源に付加された抵抗負荷と、を備え、第2の電源による電源電圧の供給が停止したときに抵抗負荷により第2の電源のレベルは、第1の状態から第2の状態に変化すると共に、第2の電源による電源電圧の供給が再開したときに、第2の電源のレベルは、第2の状態から第1の状態に復帰する。
【0007】
この発明はバックアップ用コンデンサが付加された第1の電源と、バックアップ用コンデンサが付加されない第2の電源を有するマイクロコンピュータに適用される。第1の電源は例えばCPU、RAM、レジスタ等のコンデンサバックアップが必要な回路ブロックに供給される。第2の電源はコンデンサバックアップを必要としない回路、例えば入出力回路等に供給される。
【0008】
そして、第2の電源に抵抗負荷を付加しているので、第2の電源による電源電圧の供給が停止したときに第2の電源のレベルは、第1の状態(ハイレベル)から第2の状態(ロウレベル)に変化する。次に、第2の電源による電源電圧の供給が再開したときに、第2の電源のレベルは、第2の状態(ロウレベル)から第1の状態(ハイレベル)に復帰する。
【0009】
したがって、電源供給停止時と電源供給再開時における第2の電源のレベル変化が明確になるので、このレベル変化を検知することにより、マイクロコンピュータの状態設定(例えば、スタンバイモードへの突入、電源供給再開時のリセットスタート)を的確に行うことができる。
【0010】
また、上記特徴構成に加えて、第2の電源のレベル変化に応じてリセット信号を出力するリセット信号発生回路を有し、第2の電源のレベルが第2の状態から第1の状態に復帰するのに応じて、リセット信号発生回路からリセット信号を出力する。
【0011】
上述したように電源供給停止状態から電源供給が再開されたとき、第2の電源のレベル変化(ハイレベル→ロウレベル)が明確になるので、上記リセット信号発生回路により確実にリセット信号を出力することができる。マイクロコンピュータはこのリセット信号を用いてリセットスタートを行う。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータについて図面を参照しながら説明する。図1は、マイクロコンピュータの構成を示す図である。電子機器に設けられた電源回路10から電源電圧VDDINがマイクロコンピュータ100に設けられた第1の電源端子11及び第2の電源端子12に供給される。第1の電源端子11から内部配線された電源線が第1の電源VDD1を構成する。また、第2の電源端子12から内部配線された電源線が第2の電源VDD2を構成する。
【0013】
また、電源端子11にはバックアップ用コンデンサ30が接続されることにより、第1の電源V DD1にはバックアップ用コンデンサ30が付加される。この第1の電源VDD1は、マイクロコンピュータ100内部のCPU、RAM、各種レジスタ等の回路ブロック80に供給される。これにより、電源回路10からの電源電圧VDDINの供給が停止した場合であっても、スタンバイモードにおいて上記回路ブロック80内のデータを保持することができる。
【0014】
第2の電源VDD2にはバックアップ用コンデンサ30が付加さていない。その代わりに、電源端子12とアース間に抵抗負荷40が接続されることにより、第2の電源VDD2に抵抗負荷40が付加される。この第2の電源VDD2は、マイクロコンピュータ100内部の出力回路70に供給される。また、第2の電源VDD2は、そのレベル変化を検知してリセット信号RSPを出力するリセット信号発生回路60に供給されている。
【0015】
このように本実施形態のマイクロコンピュータ100は、2系統の電源VDD1,VDD2を有している。このように電源系統を分けることにより、出力回路70のスイッチングに伴うノイズが別の系統の電源(本実施形態では第1の電源VDD1)に悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【0016】
また、電源回路10から第1の電源VDD1及び第2の電源VDD2への電圧供給経路にはダイオード20,21が介挿されており、第1の電源VDD1との第2の電源VDD2間のノイズによる相互干渉を防止している。
【0017】
そして、本発明は上述したような2系統の電源VDD1,VDD2を有することを前提として、バックアップ用コンデンサ30が付加されていない第2の電源VDDに対して抵抗負荷40を付加することにより第2の電源VDDのレベル変化を明確にした。なお、抵抗負荷40はマイクロコンピュータ100に外部に抵抗部品を外付けしても良いし、マイクロコンピュータ100のチップ内に内蔵化することもできる。
【0018】
次に図2には、リセット信号発生回路60等の具体的な構成例を示した。リセット信号発生回路60の前段には、コンパレータ回路50が設けられている。コンパレータ回路50の非反転入力端子(+)には第2の電源VDD2が供給されている。また、その反転入力端子(−)には基準電圧VREFが供給されている。基準電圧VREFはアースレベル(Vss)と第2の電源VDD2のハイレベルVDDHの中間レベルに設定される( Vss<VREF<VDDH )。
【0019】
コンパレータ回路50は例えばCMOSの演算増幅回路を用いて容易に構成することができる。また、コンパレータ回路50の電源としては、第1の電源VDD1を用いることにより、電源回路10からの電源供給が停止した場合にもコンデンサバックアップにより安定した動作を保証することができる。
【0020】
コンパレータ回路50は第2の電源VDD2のレベルと基準電圧VREFのレベルとを比較し、VDD2>VREFの場合はハイレベルを出力し、VDD2<VREFの場合はロウレベルを出力する。
【0021】
また、リセット信号発生回路60は、NAND回路62の一方の入力端子ににコンパレータ回路50の出力を加えると共に、他方の入力端子に遅延回路61の出力を加えることによって構成されている。
【0022】
次に、上述した構成のマイクロコンピュータの動作例について図3の動作タイミング図を参照しながら説明する。電源回路10からの電圧供給が停止すると電源電圧VDDINはハイレベル(例えば5V)からロウレベル(例えば0V)に立ち下がり、電圧供給が再開されると電源電圧VDDINはロウレベルからハイレベルに復帰する。第1の電源VDD1にはバックアップ用コンデンサ30が付加されているので、マイクロコンピュータ100のバックアップのために多少の電流が消費されても電源電圧VDDINのレベル変化に伴うレベル変化は小さい。
【0023】
これに対して、第2の電源VDD2にはバックアップ用コンデンサ30は付加されず、その代わりに抵抗負荷40が付加されているので、第2の電源VDD2のレベルは電源電圧VDDINの立ち下がりに基づいてロウレベルに変化する。その後、電源電圧VDDINに伴い、第2の電源VDD2のレベルはハイレベルに復帰する(図中、Aで示す曲線)。もし、抵抗負荷40が付加されていない場合にはレベル変化は非常に小さい(図中、Bで示す曲線)。
【0024】
コンパレータ回路50は、基準電圧VREFとの比較に基づき、第2の電源VDD2のレベル変化を検知して出力信号Vcを出力する。そして、リセット信号発生回路60は、出力信号Vcの立ち上がりを検知して、リセットパルス信号RSPを出力する。
【0025】
図4に、リセット信号発生回路60等の他の構成例を示す。コンパレータ回路50の電源として、第1の電源VDD1ではなく第2の電源VDD2を用いている点が図2に示した構成例と相違している。かかる構成によれば、コンパレータ回路50は抵抗負荷40と兼用することができる。すなわち、コンパレータ回路50には電源電流IDDが流れるから、抵抗負荷40とみなすことができる。これにより、マイクロコンピュータ100の外部の抵抗部品を削減することができる。
【0026】
図5に、マイクロコンピュータ100の入出力回路IOnの構成例を示す。マイクロコンピュータ100には多数の入出力回路が設けられているが、この図では簡単のため、そのうちの1つのみを示した。
【0027】
入出力回路IOnは、出力バッファ71と入力バッファ72とから構成されている。出力バッファ71はCMOSインバータであり、Pチャネル型MOSトランジスタTR1とNチャネル型MOSトランジスタTR2とから構成されている。また入力バッファ72もCMOSインバータであり、Pチャネル型MOSトランジスタTR3とNチャネル型MOSトランジスタTR4とから構成されている。
【0028】
出力バッファ71のトランジスタサイズは入力バッファ72のトランジスタサイズに比して大である。これにより、出力バッファ71の駆動能力は大きく設定されている。出力バッファ71の電源としては、第2の電源VDD2が用いられている。一方、入力バッファ72の電源としては、第1の電源VDD1が用いられている。これは前述したように、出力バッファ71のスイッチングに伴うノイズが電源を介して、他の回路に影響することを防止するためである。
【0029】
上述した実施形態においては、マイクロコンピュータ100は2つの電源を有しているが、これに限定されることなく、2つ以上の電源を有しているマイクロコンピュータに対しても適用することができる。ただし、少なくとも1つの電源にはバックアップ用コンデンサ30が付加され、他の少なくとも1つの電源にはバックアップ用のコンデンサ30が付加されず、その代わりに抵抗負荷40が付加される。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、バックアップ用コンデンサが付加されていない第2の電源に抵抗負荷を付加したので、電源の停止・再開に伴う伴うレベル変化が明確となり、これを検知することにより電源状態に応じてマイクロコンピュータの状態設定を的確に行うことができる。
【0031】
また、本発明によれば、かかる第2の電源のレベル変化に基づいてリセット信号を作成しているので、コンデンサによるバックアップ状態から復帰後のリセットスタート動作を高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータの構成を示す回路図である。
【図2】本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータに設けられたリセット信号発生回路等の回路構成図である。
【図3】本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータの動作タイミング図である。
【図4】本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータに設けられたリセット信号発生回路等の他の回路構成図である。
【図5】本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータ100に内蔵された入出力回路IOnの回路構成図である。
【図6】従来例に係るマイクロコンピュータの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
10 電源回路
11,12 電源端子
20,21 ダイオード
30 バックアップ用コンデンサ
40 抵抗負荷
50 コンパレータ回路
60 リセット信号発生回路
61 遅延回路
62 NAND回路
70 出力回路
71 出力バッファ
72 入力バッファ
80 回路ブロック
100 マイクロコンピュータ
101 検知回路

Claims (10)

  1. バックアップ用コンデンサが付加された第1の電源と、バックアップ用コンデンサが付加されない第2の電源と、前記第2の電源に付加された抵抗負荷と、前記第2の電源のレベル変化に応じてリセット信号を出力するリセット信号発生回路とを備え、
    前記第2の電源による電源電圧の供給が停止したときに前記抵抗負荷により前記第2の電源のレベルは、第1の状態から第2の状態に変化すると共に、前記第2の電源による電源電圧の供給が再開したときに前記第2の電源のレベルが、前記第2の状態から前記第1の状態に復帰するのに応じて、前記リセット信号発生回路からリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
  2. 請求項1に記載したマイクロコンピュータであって、前記第2の電源のレベルと所定の基準電圧とを比較するコンパレータ回路を有し、前記リセット信号発生回路は、このコンパレータ回路の出力に応じてリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
  3. 請求項1に記載したマイクロコンピュータであって、前記負荷抵抗はマイクロコンピュータに外付されていることを特徴とするマイクロコンピュータ。
  4. 請求項2に記載したマイクロコンピュータであって、前記コンパレータ回路に前記第1の電源からの電源電圧を供給したことを特徴とするマイクロコンピュータ。
  5. 請求項1に記載したマイクロコンピュータであって、前記負荷抵抗はマイクロコンピュータに内蔵されていることを特徴とするマイクロコンピュータ。
  6. 請求項5に記載したマイクロコンピュータであって、前記コンパレータ回路に前記第2の電源からの電源電圧を供給することにより、前記コンパレータ回路を前記負荷抵抗として兼用したことを特徴とするマイクロコンピュータ。
  7. バックアップ用コンデンサが付加された第1の電源と、バックアップ用コンデンサが付加されない第2の電源と、前記第2の電源が供給された出力バッファ回路と、前記第1の電源が供給された、前記出力バッファ回路を除く他の回路ブロックと、前記第2の電源に付加された抵抗負荷と、前記第2の電源のレベル変化に応じてリセット信号を出力するリセット信号発生回路とを備え、
    前記第1及び第2の電源電圧は外部の電源回路から供給され、前記電源回路からの電源電圧の供給が停止したときに前記抵抗負荷により前記第2の電源のレベルは、第1の状態から第2の状態に変化すると共に、前記電源回路からの電源電圧の供給が再開したときに前記第2の電源のレベルが、前記第2の状態から前記第1の状態に復帰するのに応じて、前記リセット信号発生回路からリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
  8. 請求項7に記載したマイクロコンピュータであって、前記第2の電源のレベルと所定の基準電圧とを比較するコンパレータ回路を有し、前記リセット信号発生回路は、このコンパレータ回路の出力に応じてリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
  9. バックアップ用コンデンサが付加された第1の電源と、バックアップ用コンデンサが付加されない第2の電源と、前記第2の電源が供給された出力バッファ回路と、前記第1の電源が供給された、前記出力バッファ回路を除く他の回路ブロックと、前記第2の電源に付加された抵抗負荷と、前記第2の電源のレベル変化に応じてリセット信号を出力するリセット信号発生回路とを備え、
    前記第2の電源による電源電圧の供給が停止したときに前記抵抗負荷により前記第2の電源のレベルは、第1の状態から第2の状態に変化すると共に、前記第2の電源による電源電圧の供給が再開したときに前記第2の電源のレベルが、前記第2の状態から前記第1の状態に復帰するのに応じて、前記リセット信号発生回路からリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
  10. 請求項9に記載したマイクロコンピュータであって、前記第2の電源のレベルと所定の基準電圧とを比較するコンパレータ回路を有し、前記リセット信号発生回路は、このコンパレータ回路の出力に応じてリセット信号を出力することを特徴とするマイクロコンピュータ。
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