JP4349257B2 - Integrated circuit - Google Patents
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本発明は、リングオシレータによって生成されるクロック信号に基づき、基準クロック信号の周波数をデジタル的な演算処理により逓倍した逓倍クロック信号を生成して出力するクロック信号出力回路を備えて構成される集積回路に関する。 The present invention relates to an integrated circuit comprising a clock signal output circuit for generating and outputting a multiplied clock signal obtained by multiplying the frequency of a reference clock signal by digital arithmetic processing based on a clock signal generated by a ring oscillator About.
近年、マイクロコンピュータなどの集積回路においては動作クロック周波数が上昇しているため、集積回路にPLL回路を利用して構成されるクロック信号出力回路を内蔵しておき、外部より供給されるクロック信号を内部で逓倍してCPUなどに供給する構成を採用するものが多い。また、そのようなクロック信号出力回路には、リングオシレータによって生成される高速なクロック信号により低速な基準クロック信号の周期を測定し、デジタル的なデータ処理により逓倍クロック信号を生成して出力するように構成されるものがある(一般に、デジタルPLL,DPLLと称される)。 In recent years, since an operation clock frequency has increased in an integrated circuit such as a microcomputer, a clock signal output circuit configured using a PLL circuit is built in the integrated circuit, and a clock signal supplied from the outside can be used. Many employ a configuration in which the frequency is internally multiplied and supplied to a CPU or the like. Also, in such a clock signal output circuit, the period of the low-speed reference clock signal is measured by the high-speed clock signal generated by the ring oscillator, and the multiplied clock signal is generated and output by digital data processing. (Generally referred to as a digital PLL or DPLL).
図8には、クロック信号出力回路の一構成例を示す。尚、詳細な構成については、特許文献1に開示されている。リングオシレータ1は、複数個の遅延ゲート、例えばINV(インバータ)ゲート2をリング状に接続して構成され、デジタル的な発振動作により高速なクロック信号を発生させるものである。例えば、2段の伝搬遅延時間が153psであるINVゲート2を32個接続すれば、153ps×16=2.45ns周期でハイ,ロウのレベルが反転する。従って、生成される高速クロック信号frの周期は、2.45ns×2=4.9nsとなる。
FIG. 8 shows a configuration example of the clock signal output circuit. The detailed configuration is disclosed in
一方、基準クロック信号fsとしては、例えば、発振回路18より出力される周波数4MHzのクロックを、分周回路3により例えば128分周した31.25kHz(周期32μs)を用いる。尚、分周回路3における分周比は、設定変更可能となっている。その基準クロック信号fsの周期を、例えば16ビットの周期カウンタ4により、リングオシレータ1の高速クロック信号frでカウントする。周期カウンタ4のカウントデータは、逓倍データレジスタ5に設定される逓倍値に応じて除算器6を介して除算(右ビットシフト)される。
On the other hand, as the reference clock signal fs, for example, 31.25 kHz (
ここで、リングオシレータ1においては、INVゲート2の1個おきの出力端子より、高速クロック信号frの周期に対して1/16の位相差を有する16個のパルスエッジを取り出すことができる。後述するように、それらのパルスエッジを選択して逓倍クロック信号の出力タイミングを設定することで、高速クロック信号frに対して4ビット分の分解能が実現される。従って、512逓倍する場合、除算器6ではカウントデータを5(=9−4)ビット右シフトする。そして、シフト後の上位7ビットを、上位データレジスタ7を介して8ビットのダウンカウンタ8にセットし、下位4ビットを位相差パルス選択用の下位データレジスタ9にセットする。
Here, in the
ダウンカウンタ8は、カウント許可信号が出力されるとダウンカウントを開始し、そのカウント値が「2」になった時点から、下位4ビットの値に応じて選択された16個の位相差(高速クロック信号frの16倍の分解能を有する)パルスの内何れか1つの立上がりエッジのタイミングに応じて逓倍クロック信号を出力する。
When the count enable signal is output, the
レジスタ9にセットされたデータは、逓倍クロック信号fmが出力される毎にパルスセレクタ10の内部で倍となるように加算され、データ値が「15」を超えてキャリーが発生すると、ダウンカウンタ8のカウント値が「1」になった時点から、位相差パルスの立上がりエッジのタイミングに応じて逓倍クロック信号を出力するようになっている。
The data set in the
以上の制御は、基準クロック信号fsの8周期(256μs)を1制御周期とするステートカウンタに基づいて行われる。基準クロック信号fsの周期測定は制御周期の第4ステートで行われて第5ステートで確定し、第6ステートで演算処理対象としてラッチされる。ラッチされたデータは第8ステートでクリアされる。
尚、512逓倍された周波数16MHzのクロック信号は、最終段において波形整形のため2分周され、8MHzの逓倍クロック信号fmとして出力される。
The above control is performed based on a state counter in which eight cycles (256 μs) of the reference clock signal fs are one control cycle. The period measurement of the reference clock signal fs is performed in the fourth state of the control period, is determined in the fifth state, and is latched as an arithmetic processing target in the sixth state. The latched data is cleared in the eighth state.
The clock signal having a frequency of 16 MHz multiplied by 512 is divided by two for waveform shaping at the final stage and output as a multiplied clock signal fm of 8 MHz.
図9は、以上のようなクロック信号出力回路11を備えて同一の半導体基板上に構成されるマイクロコンピュータ12の回路配置を概略的に示すものである。内部電源回路13は、マイコン12の外部より電源入力端子5V_INを介して供給される5Vの電源から3.3Vの電源電圧を生成する。その3.3Vの内部電源は、電源配線14を、電源端子3V_OUT,3V_INを介して一旦マイコン12の外部を経由させてから、マイコン12内部の各回路部に供給するようにしている。これは、電源ノイズ除去用のコンデンサ15をマイコン12に外付けすることで、外部配線が有する抵抗分を含んで構成されるローパスフィルタの効果を向上させるためである。
そして、電源配線14は、マイコン12の内部において、CPU(図示せず)や通信ブロック16などを含むデジタル回路群17に電源を供給してから、クロック信号出力回路11に電源を供給するように引き回されている。これは、クロック信号出力回路11については、外来高周波ノイズの影響を極力受け難くするという点から、外部端子より離れた場所に配置するのが好ましいためである。
FIG. 9 schematically shows a circuit arrangement of the
The power supply wiring 14 supplies power to the clock
デジタル回路群17は、クロック信号出力回路11より生成出力される逓倍クロック信号fmに同期して動作する回路部分を含んでいる。また、内部電源回路13はアナロググランドに接続されており、クロック信号出力回路11及びデジタル回路群17はデジタルグランドに接続されている(夫々異なるシンボルで図示している)。尚、デジタルグランドとアナロググランドとは、マイコン12の基板上では分離して配置されているが、マイコン12の外部端子を経由して接続されている。
ところで、デジタル回路群17においては、クロック同期で動作する回路部分の動作状況に応じて消費電流が変化する(ΔI)。従って、図9に示すような回路配置を採用すると、電源配線14が抵抗分Rを有するとすれば、(ΔI・R)の電圧変動が発生することになる。
そして、上記構成のクロック信号出力回路11においては、リングオシレータ1を構成するINVゲート2の伝搬遅延時間が電源電圧の変動に応じて変動するため、基準クロック周期の測定データが変動することになり、逓倍クロック信号fmの周波数精度を低下させるおそれがある。すると、その周波数精度の低下はデジタル回路群17の動作にも影響を及ぼすため、例えば通信ブロック16における通信機能の精度なども低下するという問題がある。
By the way, in the
In the clock
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部回路が逓倍クロック信号に基づいて動作することによる電源変動の影響が、クロック信号出力回路に及ぶことを極力回避できる集積回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an integrated circuit capable of avoiding as much as possible the influence of power fluctuation caused by the operation of the internal circuit based on the multiplied clock signal from reaching the clock signal output circuit. Is to provide.
請求項1記載の集積回路によれば、内部電源の配線を、内部回路を先に経由してからクロック信号出力回路に至るように引き回すと共に、内部回路からクロック信号出力回路に至る配線経路中に電源ノイズ低減手段を配置する。従って、内部回路の消費電流が変動することに伴って内部電源電圧が変動し、その変動が高周波的なノイズとして電源配線を伝搬しようとする場合でも、電源ノイズ低減手段によりノイズの伝搬を阻止することができる。従って、クロック信号出力回路に供給される電源電圧の変動を抑制して、逓倍クロック信号の周波数精度を向上させることができる。 According to the integrated circuit of the first aspect, the wiring of the internal power supply is routed from the internal circuit to the clock signal output circuit through the internal circuit, and in the wiring path from the internal circuit to the clock signal output circuit. A power supply noise reduction means is arranged. Therefore, even if the internal power supply voltage fluctuates as the current consumption of the internal circuit fluctuates, and the fluctuation is going to propagate through the power supply wiring as high frequency noise, the noise propagation is prevented by the power noise reduction means. be able to. Therefore, it is possible to suppress the fluctuation of the power supply voltage supplied to the clock signal output circuit and improve the frequency accuracy of the multiplied clock signal.
請求項2記載の集積回路によれば、クロック信号出力回路のグランド側にグランドノイズ低減手段を配置するので、グランド配線を介してクロック信号出力回路側に伝搬しようとするノイズ成分を低減してグランド電位の変動を抑制することができる。従って、電源電圧の変動を抑制することと略等価な効果を得ることができる。 According to the integrated circuit of the second aspect, since the ground noise reducing means is arranged on the ground side of the clock signal output circuit, the noise component to be propagated to the clock signal output circuit side via the ground wiring is reduced to reduce the ground. Potential fluctuation can be suppressed. Therefore, an effect substantially equivalent to suppressing the fluctuation of the power supply voltage can be obtained.
請求項3記載の集積回路によれば、ノイズ低減手段を、クロック信号出力回路においてリングオシレータに電源を供給するための第1電源供給端子側に配置する。即ち、クロック信号出力回路の内部で電源電圧変動の影響を大きく受けるのは専らリングオシレータであるから、第1電源供給端子側の電源ノイズ及び/又はグランドノイズを低減すれば、逓倍クロック信号の周波数精度を向上させることができる。 According to the integrated circuit of the third aspect, the noise reduction means is arranged on the first power supply terminal side for supplying power to the ring oscillator in the clock signal output circuit. That is, since it is the ring oscillator that is largely affected by the power supply voltage fluctuation inside the clock signal output circuit, the frequency of the multiplied clock signal can be reduced by reducing the power supply noise and / or ground noise on the first power supply terminal side. Accuracy can be improved.
請求項4記載の集積回路によれば、ノイズ低減手段をローパスフィルタで構成するので、電源配線及び/又はグランド配線を伝搬しようとするノイズ成分を、グランド側或いは電源側に逃がして除去することができる。 According to the integrated circuit of the fourth aspect, since the noise reduction means is composed of a low-pass filter, noise components that are to propagate through the power supply wiring and / or the ground wiring can be released to the ground side or the power supply side and removed. it can.
請求項5記載の集積回路によれば、クロック信号出力回路及び内部回路のグランドを第1回路グランドに接続し、電源ノイズ低減手段としてのローパスフィルタのグランドは第2回路グランド側に接続する。すると、第1回路グランドには、上記回路がデジタル的に動作することで比較的大きな電流が流れるが、第2回路グランドに流れる電流は比較的小さくなるのでグランド電位が安定する。従って、電源配線に重畳される高周波ノイズをローパスフィルタを介して第2回路グランド側に逃がすようにすれば、ノイズ除去効果を向上させることができる。 According to the integrated circuit of the fifth aspect, the ground of the clock signal output circuit and the internal circuit is connected to the first circuit ground, and the ground of the low-pass filter as the power supply noise reducing means is connected to the second circuit ground side. Then, a relatively large current flows through the first circuit ground due to the digital operation of the circuit, but the current flowing through the second circuit ground is relatively small, so that the ground potential is stabilized. Therefore, if the high-frequency noise superimposed on the power supply wiring is released to the second circuit ground side through the low-pass filter, the noise removal effect can be improved.
請求項6記載の集積回路によれば、ローパスフィルタの遮断周波数を変更するための遮断周波数変更手段を設けるので、実際の配線状態に応じてノイズ除去効果が最適となるように、フィルタの定数を後から変更することが可能となる。
請求項7記載の集積回路によれば、制御レジスタに導通制御データを設定すれば、当該データに応じてスイッチング素子の導通状態を制御することができ、ローパスフィルタを構成する複数の抵抗素子を選択的に有効化してフィルタの定数を変更することができる。
According to the integrated circuit of the sixth aspect, since the cutoff frequency changing means for changing the cutoff frequency of the low-pass filter is provided, the constant of the filter is set so that the noise removal effect is optimized according to the actual wiring state. It can be changed later.
According to the integrated circuit of the seventh aspect, when conduction control data is set in the control register, the conduction state of the switching element can be controlled according to the data, and a plurality of resistance elements constituting the low-pass filter are selected. Can be activated to change the filter constants.
請求項8記載の集積回路によれば、電源ノイズ低減手段に、クロック信号出力回路以降の回路部分に電源供給を行うための駆動能力が不足している場合でも、ボルテージフォロワ回路を介すことで前記の不足を補うことができ、駆動能力不足による電圧降下を防止することができる。
請求項9記載の集積回路によれば、ボルテージフォロワ回路の出力側に、電流給能力増加用のトランジスタを配置するので、ボルテージフォロワ回路だけでは電流給能力が不十分である場合でも、その不足を補うことができる。
According to the integrated circuit of the eighth aspect, even when the power supply noise reduction means has insufficient driving capability to supply power to the circuit portion after the clock signal output circuit, the voltage follower circuit can be used. The shortage can be compensated for, and a voltage drop due to insufficient drive capability can be prevented.
According to the integrated circuit of the ninth aspect, since the transistor for increasing the current supply capability is arranged on the output side of the voltage follower circuit, even if the current supply capability is insufficient only by the voltage follower circuit, the shortage of the current supply capability is reduced. Can be supplemented.
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1を参照して説明する。尚、図8または図9と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例のマイクロコンピュータ(集積回路)21は、電源配線14がデジタル回路群(内部回路)17を経由してクロック信号出力回路11に電源供給を行う経路中に、ローパスフィルタ(電源ノイズ低減手段)22を配置して構成されている。即ち、電源配線14には抵抗素子22Rが直列に挿入され、その抵抗素子22Rとクロック信号出力回路11の電源供給端子との共通接続点は、コンデンサ22Cを介してアナロググランドに接続されている。その他の構成については、図8に示すものと同様である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same parts as those in FIG. 8 or FIG. 9 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only different parts will be described below. The microcomputer (integrated circuit) 21 of the present embodiment includes a low-pass filter (power supply noise reduction means) in a path in which the
次に、本実施例の作用について説明する。デジタル回路群17の内部において、クロック同期で動作する回路部分の割合が変化することでデジタル回路群17の消費電流が変化すると、電源配線14の配線抵抗或いはインピーダンスに応じて内部電源電圧が変動する。その電圧変動が高周波的なノイズとして電源配線14を介してクロック信号出力回路11側に伝搬しようとすると、そのノイズ成分は、ローパスフィルタ22によりアナロググランド側に逃がされて除去される。従って、電源電圧変動の影響がクロック信号出力回路11側に及ぶことは阻止され、クロック信号出力回路11による逓倍クロック信号fmの発振精度が向上する。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the current consumption of the
以上のように本実施例によれば、電源配線14がデジタル回路群17を経由してクロック信号出力回路11に電源供給を行う経路中にローパスフィルタ22を配置したので、電源配線14を伝搬しようとするノイズ成分をアナロググランド側に逃がして除去することができる。そして、クロック信号出力回路11による逓倍クロック信号fmの発振精度を向上させて、その逓倍クロック信号fmに同期して動作するデジタル回路群17における通信ブロック16の通信精度等を向上させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the low-
また、本実施例によれば、クロック信号出力回路11及びデジタル回路群17のグランドをデジタルグランド(第1回路グランド)に接続し、ローパスフィルタ22はアナロググランド(第2回路グランド)側に接続した。即ち、デジタルグランドには、上記回路がデジタル的に動作することで比較的大きな電流が流れるが、アナロググランドに流れる電流は比較的小さくなるのでグランド電位が安定する。従って、電源配線14に重畳される高周波ノイズをローパスフィルタ22を介してアナロググランド側に逃がすことでノイズ除去効果を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the grounds of the clock
(第2実施例)
図2は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例のマイクロコンピュータ21Aを構成するクロック信号出力回路11Aにおいては、リングオシレータ1に電源を供給する端子VDD1(第1電源供給端子)と、その他の回路部11Aaに電源を供給する端子VDD2(第2電源供給端子)とが分けられている。尚、その他の回路部11Aaには、図8に示す周期カウンタ4,ダウンカウンタ8,パルスセレクタ10などを含んでいる。そして、電源供給端子VDD2は電源配線14に対して直接接続されており、電源供給端子VDD1は、ローパスフィルタ22の出力端子に接続されている。
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described below. In the clock
以上のように構成された第2実施例によれば、クロック信号出力回路11Aにおいてリングオシレータ1に電源を供給するための電源供給端子VDD1側にローパスフィルタ22配置したので、クロック信号出力回路11Aの内部で電源電圧変動の影響を大きく受けるリングオシレータ1側の電源ノイズを低減することで、逓倍クロック信号fmの周波数精度を向上させることができる。
According to the second embodiment configured as described above, since the low-
(第3実施例)
図3は本発明の第3実施例であり、第2実施例と異なる部分についてのみ説明する。第3実施例のマイクロコンピュータ21Bは、第2実施例の構成に加えて、クロック信号出力回路11Aにおけるリングオシレータ1のグランド端子側にも、ローパスフィルタ(グランドノイズ低減手段)23を配置したものである。即ち、クロック信号出力回路11Aのグランド端子は、抵抗素子23Rを介してデジタルグランドに接続されていると共に、コンデンサ23Cを介して自身の電源端子に接続されている。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, and only different portions from the second embodiment will be described. In the
以上のように構成された第3実施例によれば、電源配線14に重畳されるノイズは、ローパスフィルタ22を介してアナロググランド側に除去され、デジタルグランドに重畳されるノイズは、ローパスフィルタ23を介してリングオシレータ1の電源側に除去されるようになっている。即ち、ローパスフィルタ22の出力端子とリングオシレータ1の電源端子との間の電源配線24は、ローパスフィルタ22の作用によりノイズが除去されて安定した電位を示すようになっており、その電源配線24に対してデジタルグランドに重畳されるノイズを逃がすようにしている。従って、クロック信号出力回路11Aのグランド電位の変動を抑制することで、電源電圧の変動を抑制することと略等価な効果を得ることができる。
According to the third embodiment configured as described above, the noise superimposed on the
(第4実施例)
図4は本発明の第4実施例であり、第1実施例と異なる部分についてのみ説明する。第4実施例のマイクロコンピュータ21Cは、第1実施例におけるローパスフィルタ22の出力端子側にボルテージフォロワ回路25を配置し、そのボルテージフォロワ回路25を介してクロック信号出力回路11に電源を供給するようにしている。尚、ボルテージフォロワ回路25は、外部より供給される5V電源によって動作する。以上のように構成された第4実施例によれば、ボルテージフォロワ回路25を配置することで、クロック信号出力回路11に対して電源電流の供給を十分に行うことができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, and only different portions from the first embodiment will be described. In the
(第5実施例)
図5は本発明の第5実施例であり、第4実施例と異なる部分についてのみ説明する。第5実施例のマイクロコンピュータ21Dは、ボルテージフォロワ回路25の出力端子側に、電流供給能力増加用のPチャネルMOSFET26を配置したものである。即ち、FET26のソースは5V電源端子に接続されており、ゲートはボルテージフォロワ回路25の出力端子に接続され、ドレインは、ボルテージフォロワ回路25を構成するオペアンプの非反転入力端子(クロック信号出力回路11の電源端子)に接続されている。
以上のように構成された第5実施例によれば、FET26は、ボルテージフォロワ回路25の出力電圧レベルに応じて導通状態が変化し、5V電源から電源電流を供給するように作用する。従って、ボルテージフォロワ回路25だけでは、電源電流の供給が不十分である場合でも、その不足分を、FET26を介して供給される電流によって補うことができる。
(5th Example)
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention, and only parts different from the fourth embodiment will be described. In the
According to the fifth embodiment configured as described above, the
(第6実施例)
図6及び図7は、本発明の第6実施例を示す図1の一部相当図であり、第5実施例と異なる部分について説明する。第6実施例のマイクロコンピュータ21Eは、ローパスフィルタのカットオフ周波数が変更可能となるように構成したものである。即ち、ローパスフィルタ(電源ノイズ低減手段)27は、例えば直列接続された3つの抵抗素子27Ra〜27Rcと、抵抗素子27Rcとボルテージフォロワ回路25を構成するオペアンプの反転入力端子との共通接続点に接続されるコンデンサ27Cとで構成されている。
(Sixth embodiment)
FIGS. 6 and 7 are partial equivalent views of FIG. 1 showing the sixth embodiment of the present invention, and different parts from the fifth embodiment will be described. The
そして、各抵抗素子27Ra〜27Rcの夫々の両端には、PチャネルMOSFET(スイッチング素子)28a〜28cが夫々並列に接続されており、FET28a〜28cの各ゲートは、抵抗値設定レジスタ(制御レジスタ)29の対応するデータ出力端子に夫々接続されている。EEPROMやフラッシュROMなどで構成される不揮発性メモリ30には、デジタル回路群17に含まれているCPUのアプリケーションプログラム31が書き込まれて記憶されている。そして、リセット解除後に前記CPUによりアプリケーションプログラム31が実行されると、初期設定として当該プログラム31と共に記憶されている抵抗設定値32が、抵抗値設定レジスタ29に書き込まれるようになっている。
Further, P-channel MOSFETs (switching elements) 28a to 28c are connected in parallel to both ends of each of the resistance elements 27Ra to 27Rc, and each gate of the FETs 28a to 28c is a resistance value setting register (control register). 29 corresponding data output terminals are respectively connected. An
すると、FET28a〜28cは、抵抗値設定レジスタ29に書き込まれた抵抗設定値32(導通制御データ:0,1)に応じてオンオフされる。FET28がオンすれば対応する抵抗素子27Rはバイパスされるため、当該抵抗素子27Rの抵抗値は、ローパスフィルタ27のカットオフ周波数の決定には寄与しなくなる。尚、FET28a〜28cと抵抗値設定レジスタ29とは、遮断周波数変更手段33を構成している。
Then, the
次に、ローパスフィルタ27のカットオフ周波数をどのように決定するかについて、図7を参照して説明する。図7(a)に示すように、例えば第1実施例のローパスフィルタ22において、ローパスフィルタ22の入力電圧がΔVin(2πf・j)として変動する場合(fは変動周波数)、ローパスフィルタ22の出力電圧変動がΔVout(2πf・j)であるとすれば、ローパスフィルタ22のゲインH(2πf・j)は、
H(2πf・j)=ΔVout(2πf・j)/ΔVin(2πf・j)
として表される。
また、図7(b)に示すように負荷電流変動がΔId(2πf・j)である場合に、内部電源回路(内部電源生成回路)13における出力電圧変動がΔVd(2πf・j)であるとすると、内部電源回路13の応答性インピーダンスZd(2πf・j)は、
Zd(2πf・j)=ΔVd(2πf・j)/ΔId(2πf・j)
となる。この応答性インピーダンスZdは回路シミュレーションによって算出可能である。
Next, how to determine the cutoff frequency of the low-
H (2πf · j) = ΔVout (2πf · j) / ΔVin (2πf · j)
Represented as:
Further, when the load current fluctuation is ΔId (2πf · j) as shown in FIG. 7B, the output voltage fluctuation in the internal power supply circuit (internal power generation circuit) 13 is ΔVd (2πf · j). Then, the responsive impedance Zd (2πf · j) of the internal
Zd (2πf · j) = ΔVd (2πf · j) / ΔId (2πf · j)
It becomes. This responsive impedance Zd can be calculated by circuit simulation.
そして、図7(c)は、応答性インピーダンスZdに対して、設定すべきローパスフィルタ22のゲインHを示すものである。即ち、応答性インピーダンス|Zd(2πf・j)|による応答性の限界周波数が例えばf2であるとするなら、フィルタゲイン|H(2πf・j)|で定まるカットオフ周波数fc=1/(2πRf・Cf)は、限界周波数f2以下となるように設定する。また、デジタル回路群17が動作した場合の消費電流変動周波数がf1(<f2)であるとするなら、カットオフ周波数fcは、その変動周波数がf1を十分下回るように設定する必要がある。即ち、
fc=1/(2πRf・Cf)<<f1,且つ
fc=1/(2πRf・Cf)<<f2
となるようにカットオフ周波数fcを選択すれば良い。
FIG. 7C shows the gain H of the low-
fc = 1 / (2πRf · Cf) << f1, and fc = 1 / (2πRf · Cf) << f2.
The cut-off frequency fc may be selected so that
以上のように第6実施例によれば、ローパスフィルタ27のカットオフ周波数を変更するための遮断周波数変更手段33を設けるので、実際の配線状態に応じてローパスフィルタ27のノイズ除去効果が最適となるように、フィルタの定数を後から変更することが可能となる。
具体的には、ローパスフィルタ27を抵抗素子27Ra〜27Rcとコンデンサ27Cとで構成し、遮断周波数変更手段33を、抵抗素子に27Ra〜27Rc対応して夫々並列に接続されるFET28a〜28cと、これらFET28a〜27cのゲートに導通制御データを出力するための抵抗値設定レジスタ29とで構成したので、抵抗値設定レジスタ29に導通制御データを書き込んで設定すれば、当該データに応じてFET28のオンオフ状態を制御することができ、ローパスフィルタ27を構成する抵抗素子27Ra〜27Rcを選択的に有効化してフィルタ27の定数を変更することができる。
As described above, according to the sixth embodiment, since the cutoff frequency changing means 33 for changing the cutoff frequency of the low-
Specifically, the low-
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
クロック信号出力回路を、例えば上位データレジスタ7のデータ値データ値Xに「1」を加えた値を格納するデータレジスタを用意しておき、データ値「16」を下位データレジスタ9にセットされた4ビットデータ値に「1」を加えた値で割った商Yを求め、Y回の内1回はダウンカウンタ8にデータ値(X+1)をダウンカウントさせ、(Y−1)回はデータ値Xをダウンカウントさせるように構成しても良い。斯様に構成した場合は、リングオシレータ1によって生成される位相差パルスを使用せずとも、逓倍クロック信号fmを、等価的に高速クロック信号frの周期未満の分解能で表現することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications are possible.
For example, a data register for storing a value obtained by adding “1” to the data value data value X of the upper data register 7 is prepared as the clock signal output circuit, and the data value “16” is set in the
基準クロック信号fsや高速クロック信号frの周波数は、適宜変更して実施すれば良い。また、基準クロック信号fsの分周比やクロック信号出力回路における逓倍率についても同様である。
デジタル回路群17には、必ずしも通信ブロック16を含んでいなくても良い。
第3実施例の構成を、第1実施例の構成に適用しても良い。また、第3実施例におけるイグランド側のローパスフィルタ23について、第6実施例における遮断周波数変更手段を同様に適用しても良い。
また、第4〜第6実施例の構成を、第2又は第3実施例の構成に適用しても良い。
電流供給能力増加用のトランジスタや遮断周波数変更手段を構成するスイッチング素子はPチャネルMOSFETに限ることなく、NチャネルMOSFETやバイポーラトランジスタであっても良い。
The frequency of the reference clock signal fs and the high-speed clock signal fr may be changed as appropriate. The same applies to the division ratio of the reference clock signal fs and the multiplication factor in the clock signal output circuit.
The
The configuration of the third embodiment may be applied to the configuration of the first embodiment. Further, the cutoff frequency changing means in the sixth embodiment may be similarly applied to the low-
Further, the configuration of the fourth to sixth embodiments may be applied to the configuration of the second or third embodiment.
The switching element constituting the transistor for increasing the current supply capability and the cutoff frequency changing means is not limited to the P-channel MOSFET, but may be an N-channel MOSFET or a bipolar transistor.
図面中、1はリングオシレータ、11はクロック信号出力回路、13は内部電源回路(内部電源生成回路)、14は電源配線、17はデジタル回路群(内部回路)、21はマイクロコンピュータ(集積回路)、22はローパスフィルタ(電源ノイズ低減手段)、23はローパスフィルタ(グランドノイズ低減手段)、25はボルテージフォロワ回路、26はPチャネルMOSFET、27はローパスフィルタ(電源ノイズ低減手段)、27Ra〜27Rcは抵抗素子と、27Cはコンデンサ、28a〜28cはPチャネルMOSFET(スイッチング素子)、29は抵抗値設定レジスタ(制御レジスタ)、33は遮断周波数変更手段を示す。 In the drawings, 1 is a ring oscillator, 11 is a clock signal output circuit, 13 is an internal power supply circuit (internal power generation circuit), 14 is power supply wiring, 17 is a digital circuit group (internal circuit), and 21 is a microcomputer (integrated circuit). , 22 is a low-pass filter (power supply noise reduction means), 23 is a low-pass filter (ground noise reduction means), 25 is a voltage follower circuit, 26 is a P-channel MOSFET, 27 is a low-pass filter (power supply noise reduction means), and 27Ra to 27Rc are A resistor element, 27C is a capacitor, 28a to 28c are P-channel MOSFETs (switching elements), 29 is a resistance value setting register (control register), and 33 is a cutoff frequency changing means.
Claims (9)
前記逓倍クロック信号が供給されて動作する内部回路と、
外部より供給される電源に基づいて前記電源電圧を降圧して安定化させた内部電源を生成し、前記クロック信号出力回路及び前記内部回路に供給する内部電源生成回路とを、同一の半導体基板上に形成してなる集積回路において、
前記内部電源の配線を、前記内部回路を先に経由してから前記クロック信号出力回路に至るように引き回すと共に、前記内部回路から前記クロック信号出力回路に至る配線経路中に、電源ノイズ低減手段を配置したことを特徴とする集積回路。 By including a ring oscillator configured by connecting a plurality of delay gates in a ring shape, and performing arithmetic processing based on data obtained by counting the period of the reference clock signal by a high-speed clock signal generated by the ring oscillator, A clock signal output circuit for generating and outputting a multiplied clock signal obtained by multiplying the frequency of the reference clock signal;
An internal circuit that operates when supplied with the multiplied clock signal;
An internal power supply that generates a stabilized internal power supply by stepping down the power supply voltage based on an externally supplied power supply, and supplies the clock signal output circuit and the internal power supply circuit to the internal circuit on the same semiconductor substrate. In the integrated circuit formed in
The wiring of the internal power supply is routed so as to reach the clock signal output circuit after passing through the internal circuit first, and power supply noise reduction means is provided in the wiring path from the internal circuit to the clock signal output circuit. An integrated circuit characterized by being arranged.
前記ノイズ低減手段は、少なくとも前記第1電源供給端子側に配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の集積回路。 The clock signal output circuit includes a first power supply terminal for supplying power to the ring oscillator, and a second power supply terminal for supplying power to other circuit units,
The integrated circuit according to claim 1, wherein the noise reduction unit is disposed at least on the first power supply terminal side.
前記クロック信号出力回路及び前記内部回路のグランドを前記第1回路グランドに接続し、
前記電源ノイズ低減手段としてのローパスフィルタのグランドを、前記第2回路グランド側に接続することを特徴とする請求項4記載の集積回路。 Comprising first and second circuit grounds arranged to be separated on the substrate;
Connecting the ground of the clock signal output circuit and the internal circuit to the first circuit ground;
5. The integrated circuit according to claim 4, wherein a ground of a low-pass filter as the power supply noise reducing means is connected to the second circuit ground side.
前記遮断周波数変更手段は、
前記複数の抵抗素子に対応して夫々並列に接続される複数のスイッチング素子と、
これら複数のスイッチング素子の導通制御端子に導通制御データを出力するための制御レジスタとで構成されていることを特徴とする請求項6記載の集積回路。 The low-pass filter is composed of a plurality of resistance elements and capacitors,
The cutoff frequency changing means is
A plurality of switching elements respectively connected in parallel corresponding to the plurality of resistance elements;
7. The integrated circuit according to claim 6, further comprising a control register for outputting conduction control data to the conduction control terminals of the plurality of switching elements.
9. The integrated circuit according to claim 8, wherein a transistor for increasing a current supply capability is disposed on an output side of the voltage follower circuit.
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