JP6544919B2 - 半導体装置及び半導体装置の発振方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の発振方法に関する。

一例として図６に示すように、従来の半導体装置１００は、発振回路１０２を備えている。発振回路１０２は、マイクロコンピュータ（図示省略）が内蔵されたチップ１０４、水晶振動子Ｑｚ、及び負荷容量Ｃ１，Ｃ２を備えている。チップ１０４は、チップ１０４の入力側パッドである入力端子ｘｔ０、チップ１０４の出力側パッドである出力端子ｘｔ１、反転増幅器１６、インバータ式のシュミット回路１８、及び帰還抵抗ｒｆを備えている。

反転増幅器１６は制限抵抗ｒ１を介して接地されている。また、反転増幅器１６には、制限抵抗ｒ２を介して電源電圧ＶＤＤが供給されている。反転増幅器１６の入力端子は、入力端子ｘｔ０に接続されており、反転増幅器１６の出力端子は、出力端子ｘｔ１に接続されている。

帰還抵抗ｒｆは、反転増幅器１６に並列に接続されており、反転増幅器１６により出力される信号を反転増幅器１６の入力端子に帰還させる。

シュミット回路１８の入力端子は、反転増幅器１６の出力端子に接続されている。シュミット回路１８の出力端子１８Ａにより出力される発振信号は、マイクロコンピュータのクロック信号として使用される。

水晶振動子Ｑｚは、反転増幅器１６に並列に接続されている。すなわち、水晶振動子Ｑｚの一端は、入力端子ｘｔ０に接続されており、水晶振動子Ｑｚの他端が出力端子ｘｔ１に接続されている。

負荷容量Ｃ１の一端は、入力端子ｘｔ０に接続されており、負荷容量Ｃ１の他端は、接地されている。負荷容量Ｃ２の一端は、出力端子ｘｔ１に接続されており、負荷容量Ｃ２の他端は、接地されている。

このように構成された発振回路１０２では、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルにまで立ち上がった後、外来ノイズ等によって水晶振動子Ｑｚの振動が誘起される。水晶振動子Ｑｚの振動周波数は、負荷容量Ｃ１，Ｃ２によって調整される。そして、反転増幅器１６は、水晶振動子Ｑｚの発振振幅を増幅させる。水晶振動子Ｑｚの発振振幅が増幅されて得られた発振信号は、帰還抵抗ｒｆ及び水晶振動子Ｑｚによって反転増幅器１６の入力端子に帰還されることで、一例として図７に示すように、反転増幅器１６によって振幅が増幅される。このように生成された発振信号は、反転増幅器１６によりシュミット回路１８に出力される。シュミット回路１８では、反転増幅器１６から入力された発振信号の振幅が、一例として図７に示すように調整され、調整された発振信号が後段回路であるマイクロコンピュータに出力される。

ところで、半導体装置１００では、外来ノイズ等のノイズ成分のうち、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯のノイズ成分だけが水晶振動子を通り、反転増幅器１６の相互コンダクタンスによって発振信号の振幅が増幅される。そして、これが繰り返されることで、発振信号の振幅が徐々に増幅される。そのため、半導体装置１００では、発振信号が不安定状態を経て安定状態に達するまでに多大な時間を要する。

そこで、特許文献１〜４に記載の技術では、１クロック程度のパルス信号によって水晶振動子Ｑｚの振動を誘起することで、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間の短縮化を図っている。

特開昭５９−２０５８０２号公報 実開平２−１１８３１２号公報 特開２００７−３１８３９８号公報 特開平６−１８８６３２号公報

しかしながら、１クロック程度のパルス信号では、ノイズ成分を助長させるには不十分であるため、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間の短縮化が十分に行われない。

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、１クロック程度のパルス信号によって水晶振動子の振動が誘起される場合に比べ、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間を短くすることができる半導体装置及び半導体装置の発振方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体装置は、水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、前記反転増幅器に並列に接続され、前記反転増幅器の入力端子に直接接続される第１端子と、前記反転増幅器の出力端子に直接接続される第２端子とを有する帰還抵抗と、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタを制御する制御信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給する供給部と、を含み、前記供給部は、ＲＣ発振信号を生成するＲＣ発振回路を有し、前記ＲＣ発振信号を用いて前記制御信号を生成し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止した後に、前記ＲＣ発振回路の周波数帯を前記水晶振動子の共振周波数帯とは異なる周波数帯に切り替えて得られた前記ＲＣ発振信号を被供給部に供給する。
上記目的を達成するために、請求項９に記載の半導体装置は、水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、前記反転増幅器の入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、ＲＣ発振信号を生成するＲＣ発振回路を有し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように第１ＲＣ発振信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記第１のＲＣ発振信号の供給を停止した後に、前記第１ＲＣ発振信号の周波数帯とは異なる周波数帯を有する第２ＲＣ発振信号を被供給部に供給する供給部と、を含む。

上記目的を達成するために、請求項１０に記載の半導体装置の発振方法は、水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、前記反転増幅器に並列に接続され、前記反転増幅器の入力端子に直接接続される第１端子と、前記反転増幅器の出力端子に直接接続される第２端子とを有する帰還抵抗と、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、を含む半導体装置の発振方法であって、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタを制御する制御信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給することを含み、前記制御信号は、ＲＣ発振回路によって生成されたＲＣ発振信号を用いて生成され、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止した後に、前記ＲＣ発振回路の周波数帯を前記水晶振動子の共振周波数帯とは異なる周波数帯に切り替えて得られた前記ＲＣ発振信号を被供給部に供給する。

本発明によれば、１クロック程度のパルス信号によって水晶振動子の振動が誘起される場合に比べ、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間を短くすることができる、という効果が得られる。

実施形態に係る半導体装置の要部構成の一例を示す回路図である。 実施形態に係る半導体装置に含まれる供給部の要部構成の一例を示すブロック図である。 図２に示す供給部に含まれるＲＣ発振回路の要部構成の一例を示す回路図である。 実施形態に係る半導体装置に含まれるチップの出力端子、チップの入力端子、及びシュミット回路の各々における発振信号の一例を示すグラフである。 実施形態に係る半導体装置に含まれるチップの出力端子及び入力端子の各々における発振信号、並びに第１接続端子及び第２接続端子に供給される制御信号の一例を示すグラフである。 従来例に係る半導体装置の要部構成の一例を示す回路図である。 従来例に係る半導体装置に含まれるチップの出力端子、チップの入力端子、及びシュミット回路の各々における発振信号の一例を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図６に示す半導体装置１００と同一の部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。また、以下では、説明の便宜上、Ｎ型ＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）電界効果トランジスタを「Ｎ型トランジスタ」と称し、Ｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタを「Ｐ型トランジスタ」と称する。

一例として図１に示すように、半導体装置１０は、半導体装置１００に比べ、発振回路１０２に代えて発振回路１２を有する点が異なる。発振回路１２は、発振回路１０２に比べ、チップ１０４に代えてチップ１４を有する点が異なる。チップ１４は、チップ１０４に比べ、誘起補助部２０を有する点が異なる。

誘起補助部２０は、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルに立ち上がった後のノイズ成分による水晶振動子Ｑｚの振動の誘起を補助する。誘起補助部２０は、Ｐ型トランジスタｐ０、Ｎ型トランジスタｎ０、第１接続端子２０Ａ，２０Ｂ、及び供給部２２を含む。なお、Ｐ型トランジスタｐ０は、本発明に係る第１トランジスタの一例であり、Ｎ型トランジスタｎ０は、本発明に係る第２トランジスタの一例である。

Ｐ型トランジスタｐ０は、プルアップ用のトランジスタである。Ｐ型トランジスタｐ０のソースには電源電圧ＶＤＤが印加されている。Ｐ型トランジスタｐ０のドレインは、反転増幅器１６の入力端子に接続されている。Ｐ型トランジスタｐ０のゲートは、第１接続端子２０Ａに接続されている。従って、第１接続端子２０Ａを介してＰ型トランジスタｐ０のゲートにオン電圧が印加されることでＰ型トランジスタｐ０がオンされると、反転増幅器１６の入力端子が電源電圧ＶＤＤにプルアップされる。

Ｎ型トランジスタｎ０は、プルダウン用のトランジスタである。Ｎ型トランジスタｎ０のソースは接地されている。Ｎ型トランジスタｎ０のドレインは、反転増幅器１６の入力端子に接続されている。Ｎ型トランジスタｎ０のゲートは、第２接続端子２０Ｂに接続されている。従って、第２接続端子２０Ｂを介してＮ型トランジスタｎ０のゲートにオン電圧が印加されることでＮ型トランジスタｎ０がオンされると、反転増幅器１６の入力端子が接地電圧にプルダウンされる。

供給部２２は、制御信号をＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に供給する。制御信号とは、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が所定期間内に交互にオンされるようにＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０を制御する信号を指す。

よって、制御信号がＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に供給されると、制御信号がローレベルの場合は、Ｐ型トランジスタｐ０がオンされる一方で、Ｎ型トランジスタｎ０がオフされる。また、制御信号がハイレベルの場合は、Ｐ型トランジスタｐ０がオフされる一方で、Ｎ型トランジスタｎ０がオンされる。

一例として図２に示すように、供給部２２は、ＲＣ発振回路２４、カウンタ２６、一致回路２８、レジスタ３０、及び論理回路３２を含む。

一例として図３に示すように、ＲＣ発振回路２４は、Ｄフリップフロップ４０、トリミング抵抗４２、反転増幅器４４，４６，４８，５０，５２，５４，５６、Ｐ型トランジスタｐ１，ｐ２ｐ３、及びＮ型トランジスタｎ１，ｎ２を含む。

Ｄフリップフロップ４０は、Ｄ端子、Ｑ端子、ＱＮ端子、ＣＫ端子、及びＳ端子を有する。Ｄ端子はＱＮ端子に接続されており、Ｑ端子は反転増幅器４８の入力端子に接続されている。ＣＫ端子には、反転増幅器５４の入力端子が接続されている。反転増幅器５４の出力端子は反転増幅器５６の入力端子に接続されており、反転増幅器５６の出力端子はトリミング抵抗４２の一端に接続されている。トリミング抵抗４２の他端は、コンデンサＣ４を介して接地されている。

トリミング抵抗４２とコンデンサＣ４との接続点は、反転増幅器５４と反転増幅器５６との接続点にコンデンサＣ３を介して接続されている。また、トリミング抵抗４２とコンデンサＣ４との接続点は、Ｎ型トランジスタｎ１のゲート、Ｐ型トランジスタｐ１のドレイン、及びＰ型トランジスタｐ２のゲートに接続されている。

Ｐ型トランジスタｐ２のソースは、Ｐ型トランジスタｐ１のソース及びＰ型トランジスタｐ３のソースに接続されている。Ｐ型トランジスタｐ２のドレインは、Ｐ型トランジスタｐ３のドレイン及びＮ型トランジスタｎ１のドレインに接続されている。Ｎ型トランジスタｎ１のソースは、Ｎ型トランジスタｎ２のドレインに接続されており、Ｎ型トランジスタｎ２のソースは、接地されている。

反転増幅器５０の入力端子は、Ｐ型トランジスタｐ３のドレインに接続されており、反転増幅器５０の出力端子は、反転増幅器５２の入力端子に接続されている。反転増幅器５２の出力端子は、Ｄフリップフロップ４０のＣＫ端子に接続されている。

反転増幅器４４の出力端子は反転増幅器４６の入力端子に接続されており、反転増幅器４６の出力端子は、Ｐ型トランジスタｐ１のゲート、Ｐ型トランジスタｐ３のゲート、及びＮ型トランジスタｎ２のゲートに接続されている。反転増幅器４４と反転増幅器４６との接続点は、Ｄフリップフロップ４０のＳ端子に接続されている。

反転増幅器４４の入力端子には、ＲＣ発振回路２４の発振を許可する発振許可信号が入力される。発振許可信号は、Ｄフリップフロップ４０によって制御される信号である。従って、電源電圧ＶＤＤの上昇中にＤフリップフロップ４０が動作可能な電圧になると、Ｄフリップフロップ４０での値が確定し、発振許可信号が作用してＲＣ発振回路２４が動作し、反転増幅器４８によりＲＣ発振信号が出力される。反転増幅器４８により出力されるＲＣ発振信号は、例えば、水晶振動子Ｑｚの共振周波数で発振するＲＣ発振信号であり、コンデンサＣ３，Ｃ４の容量値が固定された状態で調整用信号によりトリミング抵抗４２が調整されることで生成される。水晶振動子Ｑｚの共振周波数とは、例えば、３２ｋＨｚを指す。

一例として図２に示すように、ＲＣ発振回路２４により出力されたＲＣ発振信号は、カウンタ２６及び論理回路３２に入力される。カウンタ２６は、入力されたＲＣ発振信号のクロック数をカウントする。

レジスタ３０には、発振回路１２によって得られる発振信号が安定状態に達するクロック数として水晶振動子Ｑｚの種類に応じて定められたクロック数を特定するクロック数特定情報が格納されている。なお、半導体装置１０に接続されたタッチパネルやキーボード等の受付手段（図示省略）によって受け付けられたクロック数特定情報がレジスタ３０に上書き保存されることで、レジスタ３０のクロック数特定情報は更新される。

一致回路２８は、カウンタ２６によってカウントされたクロック数とレジスタ３０に格納されているクロック数特定情報により特定されるクロック数とが一致した場合に、カウンタ２６を停止する。

論理回路３２は、入力されたＲＣ発振信号に同期する制御信号を生成し、生成した制御信号を第１接続端子２０Ａ及び第２接続端子２０Ｂに供給する。そして、論理回路３２は、カウンタ２６が停止したことを条件に、第１接続端子２０Ａ及び第２接続端子２０Ｂに対する制御信号の供給を停止する。

ＲＣ発振回路２４は、出力端子１８Ｂに接続されており、出力端子１８Ｂは、チップ１４に内蔵された被供給部の一例であるマイクロコンピュータに接続されている。ＲＣ発振回路２４は、論理回路３２により第１接続端子２０Ａ及び第２接続端子２０Ｂに対する制御信号の供給が停止された後、周波数帯を切り替えて発振動作を行う。

なお、被供給部は、出力端子１８Ａにより出力される信号の供給先と同じ供給先であってもよいし、出力端子１８Ａにより出力される信号の供給先と異なる供給先であってもよい。例えば、出力端子１８Ａにより出力される発振信号が３２ｋＨｚの周波数の発振信号であり、出力端子１８Ｂにより出力されるＲＣ発振信号が４ＭＨｚの周波数のＲＣ発振信号である場合、マイクロコンピュータに対して、３２ｋＨｚの周波数の発振信号の代わりに４ＭＨｚの周波数のＲＣ発振信号が供給されてもよいし、４ＭＨｚの周波数のＲＣ発振信号は、マイクロコンピュータ以外の部品であるカウンタ等に供給されてもよい。

ここで、周波数帯を切り替えるとは、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯とは異なる周波数帯に切り替えることを意味する。この場合、例えば、ＲＣ発振回路２４は、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯よりも高い周波数帯で発振動作を行う。水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯よりも高い周波数帯とは、例えば、４ＭＨｚ程度の周波数帯を指す。

ＲＣ発振回路２４は、周波数帯を切り替えて発振動作を行うことで、水晶振動子Ｑｚの周波数帯とは異なる周波数帯のＲＣ発振信号を生成し、生成したＲＣ発振信号を、出力端子１８Ｂを介してマイクロコンピュータに供給する。

次に、半導体装置１０の動作について図４及び図５を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、水晶振動子Ｑｚの共振周波数が３２ｋＨｚの場合について説明する。

電源電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルにまで立ち上がると、ノイズ成分によって水晶振動子Ｑｚの振動が誘起される。ノイズ成分のうち、３２ｋＨｚ近辺のノイズ成分だけが水晶振動子Ｑｚを通り、水晶振動子Ｑｚの発振振幅が反転増幅器１６によって徐々に増幅されることで、発振回路１２による発振動作を示す発振信号が出力端子ｘｔ１，１８Ａにより出力される。

一方、ＲＣ発振回路２４では、３２ｋＨｚのＲＣ発振信号が生成され、生成されたＲＣ発振信号が論理回路３２に供給される。論理回路３２では、ＲＣ発振信号が供給されると、ＲＣ発振信号に同期した制御信号が生成され、生成された制御信号が第１接続端子２０Ａ及び第２接続端子２０Ｂに供給される。

第１接続端子２０Ａに供給された制御信号は、Ｐ型トランジスタｐ０のゲートに供給され、第２接続端子２０Ｂに供給された制御信号は、Ｎ型トランジスタｎ０のゲートに供給される。これにより、水晶振動子Ｑｚの共振周波数である３２ｋＨｚ近辺の周波数でＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が交互にオンされる。

そのため、３２ｋＨｚ近辺のノイズ成分が助長され、一例として図４に示すように、発振回路１２により出力される発振信号は、図７に示す発振信号に比べ、振幅が早く増大する。結果的に、発振回路１２により出力される発振信号は、図７に示す発振信号に比べ、早く安定状態に達する。

カウンタ２６によってカウントされたクロック数がレジスタ３０に格納されているクロック数特定情報により特定されるクロック数と一致した場合、カウンタ２６によって、発振回路１２により出力される発振信号が安定状態に達したと判定される。カウンタ２６によって発振信号が安定状態に達したと判定されると、論理回路３２による制御信号の供給が停止される。

例えば、図５に示すように、カウンタ２６によってクロック数として“１０”がカウントされたことを条件に、第１接続端子２０Ａ及び第２接続端子２０Ｂに対する制御信号の供給が停止される。また、図５に示す例では、制御信号の供給が停止されると、出力端子ｘｔ１の電圧レベルは、ローレベルから電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧レベルに遷移し、入力端子ｘｔ０の電圧レベルは、ハイレベルから電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧レベルに遷移する。また、制御信号の供給が停止されてから電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧レベルまでの遷移に要する時間は、帰還抵抗ｒｆ及びコンデンサＣ１，Ｃ２によって決まる。

一方、論理回路３２による制御信号の供給が停止された後、ＲＣ発振回路２４により、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯よりも高い周波数帯のＲＣ発振信号、例えば、４ＭＨｚのＲＣ発振信号が生成される。そして、生成されたＲＣ発振信号は、ＲＣ発振回路２４により、出力端子１８Ｂを介してマイクロコンピュータに供給される。

以上説明したように、半導体装置１０では、供給部２２により、制御信号がＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が供給される。そして、制御信号は、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が所定期間内に交互にオンされるようにＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０を制御する制御信号である。よって、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が所定期間内に交互にオンされるので、水晶振動子Ｑｚの振動を誘起するノイズ成分が助長され、発振信号の振幅の増大が促進される。これにより、半導体装置１０は、１クロック程度のパルス信号によって水晶振動子の振動が誘起される場合に比べ、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間を短くすることができる。

また、半導体装置１０では、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に対応する周期で交互にオンされる。よって、半導体装置１０は、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に対応しない周期でＰ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０が交互にオンされる場合に比べ、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間を短くすることができる。

また、半導体装置１０では、ＲＣ発振回路２４によりＲＣ発振信号が生成され、論理回路３２によりＲＣ発振信号に同期した制御信号が生成される。よって、半導体装置１０は、ＲＣ発振回路２４を用いずに制御信号を生成する場合に比べ、簡易に制御信号を生成することができる。

また、半導体装置１０では、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に相当する周波数帯として予め定められた周波数帯のＲＣ発振信号が生成されたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が開始される。よって、半導体装置１０は、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に相当する周波数帯として予め定められた周波数帯のＲＣ発振信号が生成される前に制御信号の供給を開始する場合に比べ、発振信号が安定状態に達するまでに要する時間を短くすることができる。

また、半導体装置１０では、ＲＣ発振回路２４で生成されたＲＣ発振信号から所定のクロック数がカウントされたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止される。よって、半導体装置１０は、ＲＣ発振回路２４で生成されたＲＣ発振信号から所定のクロック数をカウントする前に又は所定のクロック数を超えるカウント数をカウントしてから制御信号の供給を停止する場合に比べ、制御信号を過不足なく供給することができる。

また、半導体装置１０では、ＲＣ発振回路２４で生成されたＲＣ発振信号から、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められたクロック数がカウントされたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止される。よって、半導体装置１０は、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められていないクロック数がカウントされたことを条件に制御信号の供給を停止する場合に比べ、制御信号を過不足なく供給することができる。

また、半導体装置１０では、レジスタ３０にクロック数特定情報が変更可能に格納されている。よって、半導体装置１０は、レジスタ３０にクロック数特定情報が変更可能に格納されない場合に比べ、高い汎用性を実現することができる。

また、半導体装置１０では、論理回路３２による制御信号の供給が停止された後に、ＲＣ発振回路２４の周波数帯が水晶振動子Ｑｚの周波数帯域とは異なる周波数帯域に切り替えられて得られたＲＣ発振信号がマイクロコンピュータに供給される。よって、半導体装置１０によれば、制御信号の供給が停止された後もＲＣ発振回路２４の周波数帯が水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に拘束されている場合に比べ、制御信号の供給が停止された後のＲＣ発振回路２４を有効利用することができる。

例えば、マイクロコンピュータに含まれるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の動作を、水晶振動子Ｑｚによる３２ｋＨｚの周波数での動作からＲＣ発振回路２４による４ＭＨｚの周波数での動作に移行させることができる。すなわち、ＣＰＵを低消費電力で低速動作させる場合は、出力端子１８Ａの出力で動作させ、高消費電力で高速動作させる場合は、出力端子１８Ｂの出力で動作させることができる。

なお、上記実施形態では、クロック数特定情報として、クロック数を直接特定する情報を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、水晶振動子Ｑｚの種類を特定する情報であってもよい。この場合、水晶振動子Ｑｚの種類とクロック数とが予め対応付けられたテーブルを用いてクロック数が特定されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＲＣ発振信号から所定のクロック数がカウントされたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＲＣ発振信号の周波数が所定の周波数に達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。

この場合も、所定の周波数を、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた周波数とすることが好ましい。また、レジスタ３０に、周波数を特定する周波数特定情報が変更可能に格納され、レジスタ３０に格納されている周波数特定情報により特定された周波数を所定の周波数として用いることが好ましい。

また、ＲＣ発振回路２４の出力レベルが所定の出力レベルに達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定の出力レベルを、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた出力レベルとすることが好ましい。なお、ＲＣ発振回路２４の出力レベルとは、例えば、カウンタ２６に代えて、ＲＣ発振回路２４の出力端子に接続された電圧センサ（図示省略）によって測定された電圧値を指す。また、この場合、レジスタ３０に、出力レベルを特定する出力レベル特定情報が変更可能に格納され、レジスタ３０に格納されている出力レベル特定情報により特定された出力レベルを所定の出力レベルとして用いることが好ましい。

また、反転増幅器１６により出力される発振信号から所定のクロック数がカウンタ２６によってカウントされたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定のクロック数を、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められたクロック数とすることが好ましい。また、この場合も、クロック数特定情報を用いることが好ましい。

また、反転増幅器１６により出力される発振信号の周波数が所定の周波数に達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定の周波数を、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた周波数とすることが好ましい。また、この場合も、周波数特定情報を用いることが好ましい。

また、反転増幅器１６の出力レベルが所定の出力レベルに達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定の出力レベルを、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた出力レベルとすることが好ましい。なお、反転増幅器１６の出力レベルとは、例えば、出力端子ｘｔ１に接続された電圧センサ（図示省略）によって測定された電圧値を指す。また、この場合も、出力レベル特定情報を用いることが好ましい。

また、シュミット回路１８により出力される発振信号から所定のクロック数がカウンタ２６によってカウントされたことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定のクロック数を、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められたクロック数とすることが好ましい。また、この場合も、クロック数特定情報を用いることが好ましい。

また、シュミット回路１８により出力される発振信号の周波数が所定の周波数に達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定の周波数を、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた周波数とすることが好ましい。また、この場合も、周波数特定情報を用いることが好ましい。

また、シュミット回路１８の出力レベルが所定の出力レベルに達したことを条件に、Ｐ型トランジスタｐ０及びＮ型トランジスタｎ０に対する制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。この場合も、所定の出力レベルを、水晶振動子Ｑｚの種類毎に定められた出力レベルとすることが好ましい。なお、シュミット回路１８の出力レベルとは、例えば、カウンタ２６に代えて、出力端子１８Ａに接続された電圧センサ（図示省略）によって測定された電圧値を指す。また、この場合も、出力レベル特定情報を用いることが好ましい。

また、上記実施形態では、特定の周波数帯のＲＣ発振信号が生成されたことを条件に制御信号の供給が開始され、ＲＣ発振信号から所定のクロック数がカウントされたことを条件に制御信号の供給が停止される場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、特定の周波数帯のＲＣ発振信号が生成されてから制御信号の供給が開始され、制御信号の供給が開始されてからタイマ（図示省略）により予め定められた時間が計測されたとの条件を満たした場合に制御信号の供給が停止されるようにしてもよい。予め定められた時間は、発振回路１２により出力される発振信号が安定状態に達するまでに要する時間として予め定められた時間であり、例えば、ＲＣ発振信号の所定のクロック数がカウントされるまでの時間に相当する時間として予め定められた時間である。

また、上記実施形態では、水晶振動子Ｑｚの共振周波数帯に相当する周波数帯として予め定められた周波数帯のＲＣ発振信号が生成されたことを条件に制御信号の供給が開始される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、周波数帯に拘わらずＲＣ発振信号が生成されたことを条件に制御信号の供給が開始されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＲＣ発振回路２４が出力端子１８Ｂに直接接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＲＣ発振回路２４は論理回路３２を介して出力端子１８Ｂに接続されていてもよい。この場合、論理回路３２は、ＲＣ発振回路２４から供給されたＲＣ発振信号の周波数が特定の周波数に到達したことを条件に、ＲＣ発振信号を出力端子１８Ｂを介してマイクロコンピュータに供給する。

また、ＲＣ発振回路２４はシュミット回路１８に接続されていてもよく、この場合、ＲＣ発振回路２４からシュミット回路１８にＲＣ発振信号が供給されることでシュミット回路１８により出力される信号がマイクロコンピュータに供給されるようにすればよい。なお、信号の供給先は、マイクロコンピュータに限定されるものではなく、信号がマイクロコンピュータ以外の電子部品に供給されてもよいことは言うまでもない。

１０ 半導体装置
１６ 反転増幅器
１８ シュミット回路
２２ 供給部
２４ ＲＣ発振回路
ｎ０ Ｎ型トランジスタ
ｐ０ Ｐ型トランジスタ
Ｑｚ 水晶振動子

Claims (10)

1. 水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、
   前記反転増幅器に並列に接続され、前記反転増幅器の入力端子に直接接続される第１端子と、前記反転増幅器の出力端子に直接接続される第２端子とを有する帰還抵抗と、
   前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、
   前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタを制御する制御信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給する供給部と、
   を含み、
   前記供給部は、ＲＣ発振信号を生成するＲＣ発振回路を有し、前記ＲＣ発振信号を用いて前記制御信号を生成し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止した後に、前記ＲＣ発振回路の周波数帯を前記水晶振動子の共振周波数帯とは異なる周波数帯に切り替えて得られた前記ＲＣ発振信号を被供給部に供給する
   半導体装置。
2. 前記制御信号は、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが前記所定期間内に
   前記水晶振動子の共振周波数帯に対応する周期で交互にオンされるように前記第１トラン
   ジスタ及び前記第２トランジスタを制御する制御信号である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記供給部は、前記ＲＣ発振回路によって前記水晶振動子の共振周波数帯に相当する周波数帯として予め定められた周波数帯のＲＣ発振信号が生成されたことを条件に、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を開始する請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記供給部は、前記ＲＣ発振信号から所定のクロック数をカウントしたとの条件、前記ＲＣ発振信号の周波数が所定の周波数に達したとの条件、及び前記ＲＣ発振回路の出力レベルが所定の出力レベルに達したとの条件の何れかの条件を満たした場合に、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置。
5. 前記供給部は、前記反転増幅器により出力される信号から所定のクロック数をカウントしたとの条件、前記反転増幅器により出力される信号の周波数が所定の周波数に達したとの条件、及び前記反転増幅器の出力レベルが所定の出力レベルに達したとの条件の何れかの条件を満たした場合に、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置。
6. 前記反転増幅器の出力端子に接続されたシュミット回路を更に含み、
   前記シュミット回路により出力される信号から所定のクロック数をカウントしたとの条件、前記反転増幅器により出力される信号の周波数が所定の周波数に達したとの条件、及び前記シュミット回路の出力レベルが所定の出力レベルに達したとの条件の何れかの条件を満たした場合に、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置。
7. 前記所定のクロック数は、前記水晶振動子の種類毎に定められたクロック数であり、
   前記所定の周波数は、前記水晶振動子の種類毎に定められた周波数であり、
   前記所定の出力レベルは、前記水晶振動子の種類毎に定められた出力レベルである請求項４から請求項６の何れか１項に記載の半導体装置。
8. 前記所定のクロック数は、レジスタに変更可能に格納されたクロック数特定情報に従って決められたクロック数であり、
   前記所定の周波数は、レジスタに変更可能に格納された周波数特定情報に従って決められた周波数であり、
   前記所定の出力レベルは、レジスタに変更可能に格納された出力レベル特定情報に従って決められた出力レベルである請求項４から請求項７の何れか１項に記載の半導体装置。
9. 水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、
   前記反転増幅器の入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、
   前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、
   ＲＣ発振信号を生成するＲＣ発振回路を有し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように第１ＲＣ発振信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給し、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記第１ＲＣ発振信号の供給を停止した後に、前記第１ＲＣ発振信号の周波数帯とは異なる周波数帯を有する第２ＲＣ発振信号を被供給部に供給する供給部と、
   を含む半導体装置。
10. 水晶振動子に並列に接続された反転増幅器と、前記反転増幅器に並列に接続され、前記反転増幅器の入力端子に直接接続される第１端子と、前記反転増幅器の出力端子に直接接続される第２端子とを有する帰還抵抗と、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルアップ用の第１トランジスタと、前記反転増幅器の前記入力端子に接続されたプルダウン用の第２トランジスタと、を含む半導体装置の発振方法であって、
    前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタが所定期間内に交互にオンされるように前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタを制御する制御信号を前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに供給することを含み、
    前記制御信号は、ＲＣ発振回路によって生成されたＲＣ発振信号を用いて生成され、
    前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに対する前記制御信号の供給を停止した後に、前記ＲＣ発振回路の周波数帯を前記水晶振動子の共振周波数帯とは異なる周波数帯に切り替えて得られた前記ＲＣ発振信号を被供給部に供給する半導体装置の発振方法。