JPH02181509A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
Semiconductor integrated circuitInfo
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路に係り、特に、単位素子が直
列に接続されて、所定周波数で発振するリングオシレー
タを有する半導体集積回路の改良に関する。The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and particularly to an improvement in a semiconductor integrated circuit having a ring oscillator in which unit elements are connected in series and oscillates at a predetermined frequency.
【従来の技術1
半導体集積回路において、クロックパルス等の方形波の
発振を得るため、発振回路として、チップ上にリングオ
シレータが設けられる場合がある。
このリングオシレータは、インバータ、N0R1NAN
D、EXNOR(エクスクル−シブNOR:排他論理和
)、シュミットトリガ回路等の単位素子が直列に奇数段
接続されて構成されるものである0例えば、前記単位素
子がNAND6であれば、リングオシレータ8は、第3
図のように構成される。
なお、リングオシレータの発振周波数fは、第3図に示
すように単位素子の個数を所定の奇数2n+1(n=o
、1.2・・・)とすれば、次式(1)%式%
但し、td+はターンオン遅延時間、td2はターンオ
フ遅延時間である。
【発明が解決しようとする課!!!】
ところで、半導体集積回路においては、使用条件や特性
により、発振回路に要求する発振周波数が変化する場合
がある。
しかしながら、従来の半導体集積回路においてはリング
オシレータがチップ上に組み込まれており、単位素子の
個数や特性を簡単には変えられないため、一般に発振周
波数を任意に変化させることができないという問題点が
あった。
これに対して、要求される周波数に応じて、複数のリン
グオシレータを設けることが考えられるが、これでは、
チップ上に発振回路が占める面積が大幅に増えてしまい
、回路設計上の自由度を制限してしまう。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、リングオシレータの発振周波数を比較的簡単な構
成で変化させ得る半導体集積回路を提供することを課題
とする。[Prior Art 1] In a semiconductor integrated circuit, a ring oscillator is sometimes provided on a chip as an oscillation circuit in order to obtain square wave oscillation such as a clock pulse. This ring oscillator is an inverter, N0R1NAN
D, EXNOR (exclusive NOR), is configured by connecting an odd number of unit elements in series, such as a Schmitt trigger circuit 0 For example, if the unit element is NAND6, the ring oscillator 8 is the third
It is configured as shown in the figure. The oscillation frequency f of the ring oscillator is determined by setting the number of unit elements to a predetermined odd number 2n+1 (n=o
, 1.2...), then the following formula (1)% formula % where td+ is the turn-on delay time and td2 is the turn-off delay time. [The problem that the invention tries to solve! ! ! By the way, in semiconductor integrated circuits, the oscillation frequency required of the oscillation circuit may change depending on usage conditions and characteristics. However, in conventional semiconductor integrated circuits, the ring oscillator is built on the chip, and the number and characteristics of unit elements cannot be easily changed, so there is generally a problem that the oscillation frequency cannot be changed arbitrarily. there were. On the other hand, it is conceivable to provide multiple ring oscillators depending on the required frequency, but in this case,
The area occupied by the oscillation circuit on the chip increases significantly, which limits the degree of freedom in circuit design. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can change the oscillation frequency of a ring oscillator with a relatively simple configuration.
本発明は、単位素子が直列接続されて、所定周波数で発
振するリングオシレータを有する半導体集積回路におい
て、前記リングオシレータの単位素子の間に前記発振周
波数を変化させるための手段を接続したことにより、前
記課題を達成したものである。
なお、本発明においては、前記発振周波数を変化させる
手段を、単位素子の段数を変える手段、又は、単位素子
の出力を遅延させる手段とすることができる。The present invention provides a semiconductor integrated circuit having a ring oscillator in which unit elements are connected in series and oscillates at a predetermined frequency, in which means for changing the oscillation frequency is connected between the unit elements of the ring oscillator. The above-mentioned problem has been achieved. In the present invention, the means for changing the oscillation frequency may be a means for changing the number of stages of unit elements or a means for delaying the output of the unit elements.
前出(1)式から、リングオシレータの発振周波数fは
、該リングオシレータの構成素子の個数2n+1に応じ
て変化すると共に、各遅延時間tdl 、td2に応じ
ても変化する。
発明者らは、このような観点に基づき種々検討した結果
、リングオシレータの発振周波数を変化させるには、単
位素子の間に、例えば後出第1図に示すような単位素子
間を短絡するスイッチ10A〜IOCを接続し、あるい
は、後出第2図に示すような、各遅延時間tdl 、t
d2を変化させるためのコンデンサ01〜C3を接続す
ればよいことを見い出し、本発明を創案したものである
。
本発明によれば、リングオシレータに発振周波数を変化
させるための手段を接続するのみで、該発振周波数を任
意に変化させることができる。従って、半導体集積回路
において周波数を変化させる場合に複数のリングオシレ
ータを設ける必要がないため、チップ上における発振回
路の占有面積をおおきくすることなく発振回路を構成す
ることができる。そのため、回路構成の自由度が損なわ
れることがなく、集積回路設計及び製造の経済性が向上
する。From equation (1) above, the oscillation frequency f of the ring oscillator changes depending on the number 2n+1 of the constituent elements of the ring oscillator, and also changes depending on the respective delay times tdl and td2. As a result of various studies based on this point of view, the inventors found that in order to change the oscillation frequency of the ring oscillator, a switch that short-circuits between the unit elements as shown in FIG. 10A to IOC, or each delay time tdl, t as shown in Fig. 2 below.
The inventors discovered that it was sufficient to connect capacitors 01 to C3 to change d2, and devised the present invention. According to the present invention, the oscillation frequency can be changed arbitrarily simply by connecting a means for changing the oscillation frequency to the ring oscillator. Therefore, since it is not necessary to provide a plurality of ring oscillators when changing the frequency in a semiconductor integrated circuit, the oscillation circuit can be configured without increasing the area occupied by the oscillation circuit on the chip. Therefore, the degree of freedom in circuit configuration is not impaired, and the economic efficiency of integrated circuit design and manufacturing is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
まず第1実施例について説明する。
この第1実施例は第1図に示されるような、奇数段のイ
ンバータ12(1)〜12(2n+1)が直列接続され
たリングオシレータ8において、所定数のインバータを
短絡するためのトランジスタからなるスイッチIOA、
IOB、IOCをインバータ間に接続したものである。
前記スイッチIOA、IOB、IOCが短絡するインバ
ータの段数は、2h、2i、2j(h、1、j、は自然
数)の偶数段になっている。これは、リングオシレータ
は、単位素子を奇数段有して発振するからである。
又、各スイッチIOA〜IOCの短絡するインバータの
段数は異なるものとされている。
従って、オン、オフ信号φ1、φ2、φ3を入力して、
スイッチIOA、IOB、10Cのうちのいずれかをオ
ンすることにより、リングオシレータ8において発振に
寄与するインバータの段数が変わり、前出(1)式から
発振周波数が変わることになる。
なお、第1実施例では、スイッチIOA、10B、IO
Cは3個設けられているため、全スイッチIOA〜10
Gをオフとする場合を含めて、発振可能な周波数は4種
類となる。
又、本発明を実施する場合には、第1実施例のように、
第1図の如き位置に3個のスイッチを設けてインバータ
を短絡することに限定されず、必要な周波数に応じて適
宜の個数のスイッチを適宜の位置に設けることができる
。
次に第2実施例を説明する。
この第2実施例は、第1実施例と同様のインバータ12
(1)〜12(2n+1)が直列に接続されたリング
オシレータ8において、所定のインバータ間に各スイッ
チ14A〜14Cを介してコンデンサ01〜C3を接続
するようにしたものである。このコンデンサ01〜C3
は、ターンオン遅延時間td+、ターンオフ遅延時間t
d2を変化たせるためのものである。なお、コンデンサ
01〜C3の静電容量(キャパシタンス)は異なる値と
されている。
第2実施例にかかるリングオシレータ8においては、各
スイッチ14A〜14Cにオン、オフ信号φ1、φ2、
φ3を入力し、そのオン、オフの組み合せによりリング
オシレータ8に接続されるコンデンサの静電容量を変え
て前記遅延時間td+、tdzを変える。これにより、
前出(1)式から発振周波数fを変化させることができ
る。
又、前記スイッチ14A〜14Cのオン、オフにより選
べる発振周波数は、8種類となる。即ち、これら各スイ
ッチ14A〜14Cを単独にオンした場合の3通りの他
、各スイッチを組合せてオンした場合を含め23=8通
りの静電容量をオシレータ8に接続することができるた
めである。
なお、各コンデンサC1〜C3が同じ静電容量を有して
いるときは、スイッチ14A、〜14Cすべてをオフに
する場合も含めて、4通りの発振周波数を選べる。
又、リングオシレータに接続するためのコンデンサは第
2図の01〜C3の如く3個のみに限定されるものでは
ない、即ち、必要とされる周波数に応じて適宜の静電容
量及び数のコンデンサを接続することができる。
前記第1及び第2の実施例においては、単位素子がイン
バータで構成されるリングオシレータに本発明を適用し
た場合を例示したが、本発明を実施するためのリングオ
シレータの単位素子はインバータに限定されるものでは
ない0例えば、単位素子トしてNOR,NAND、EX
NOR,シュミットトリガ回路を用いたリングオシレー
タで本発明を実施することができる。
又、前記第1及び第2の実施例においては、発振周波数
を変化させる素子としてトランジスタやコンデンサを用
いていたが、本発明を実施する際にはこれら素子のみを
用いることに限定されるものではなく、必要に応じて他
の素子例えば抵抗を用いて発振周波数を変化させること
ができる。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, a first example will be explained. This first embodiment consists of transistors for short-circuiting a predetermined number of inverters in a ring oscillator 8 in which odd-numbered stages of inverters 12(1) to 12(2n+1) are connected in series, as shown in FIG. switch IOA,
IOB and IOC are connected between inverters. The number of inverter stages to which the switches IOA, IOB, and IOC are short-circuited is an even number of stages: 2h, 2i, and 2j (h, 1, and j are natural numbers). This is because the ring oscillator oscillates by having an odd number of stages of unit elements. Further, the number of inverter stages short-circuited for each switch IOA to IOC is different. Therefore, by inputting on/off signals φ1, φ2, φ3,
By turning on any one of the switches IOA, IOB, and 10C, the number of inverter stages contributing to oscillation in the ring oscillator 8 changes, and the oscillation frequency changes according to equation (1) above. In addition, in the first embodiment, the switches IOA, 10B, IO
Since three C are provided, all switches IOA ~ 10
There are four types of frequencies that can be oscillated, including when G is turned off. Furthermore, when implementing the present invention, as in the first embodiment,
The invention is not limited to providing three switches at the positions as shown in FIG. 1 to short-circuit the inverter, but an appropriate number of switches can be provided at appropriate positions depending on the required frequency. Next, a second embodiment will be explained. This second embodiment uses an inverter 12 similar to the first embodiment.
In a ring oscillator 8 in which (1) to 12 (2n+1) are connected in series, capacitors 01 to C3 are connected between predetermined inverters via respective switches 14A to 14C. This capacitor 01~C3
are turn-on delay time td+, turn-off delay time t
This is for changing d2. Note that the capacitors 01 to C3 have different capacitances. In the ring oscillator 8 according to the second embodiment, on/off signals φ1, φ2,
φ3 is input, and the capacitance of the capacitor connected to the ring oscillator 8 is changed by the combination of ON and OFF to change the delay times td+ and tdz. This results in
The oscillation frequency f can be changed from the above equation (1). Furthermore, there are eight types of oscillation frequencies that can be selected by turning on and off the switches 14A to 14C. In other words, this is because in addition to the three ways in which these switches 14A to 14C are turned on individually, 23=8 ways of capacitance can be connected to the oscillator 8, including the case in which the switches are turned on in combination. . Note that when the capacitors C1 to C3 have the same capacitance, four oscillation frequencies can be selected, including the case where all the switches 14A and 14C are turned off. Furthermore, the number of capacitors to be connected to the ring oscillator is not limited to only three as shown in 01 to C3 in Fig. 2; in other words, an appropriate capacitance and number of capacitors may be used depending on the required frequency. can be connected. In the first and second embodiments, the present invention is applied to a ring oscillator whose unit element is an inverter, but the unit element of the ring oscillator for implementing the present invention is limited to an inverter. For example, if the unit element is NOR, NAND, EX
The present invention can be implemented with a ring oscillator using a NOR, Schmitt trigger circuit. Further, in the first and second embodiments, transistors and capacitors were used as elements for changing the oscillation frequency, but the present invention is not limited to the use of only these elements. Instead, the oscillation frequency can be changed using other elements such as resistors as necessary.
第1図は、本発明に係る第1実施例の構成を示す回路図
、
第2図は、本発明に係る第2実施例の構成を示す回路図
、
第3図は、一般的なリングオシレータの構成例を示す回
路図である。
12(1)〜12<2n+1)・・・インバータ、14
A〜14C・・・コンデンサ用スイッチ、01〜C3・
・・コンデンサ。FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a first embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a second embodiment according to the present invention, and FIG. 3 is a general ring oscillator. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration. 12(1) to 12<2n+1)...Inverter, 14
A~14C...Capacitor switch, 01~C3・
...Capacitor.
Claims (2)
るリングオシレータを有する半導体集積回路において、 前記リングオシレータの単位素子の間に前記発振周波数
を変化させるための手段を接続したことを特徴とする半
導体集積回路。(1) A semiconductor integrated circuit having a ring oscillator in which unit elements are connected in series and oscillates at a predetermined frequency, characterized in that means for changing the oscillation frequency is connected between the unit elements of the ring oscillator. semiconductor integrated circuits.
の手段が、単位素子の段数を変える手段、又は、単位素
子の出力を遅延させる手段とすることを特徴とする半導
体集積回路。(2) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the means for changing the oscillation frequency is means for changing the number of stages of unit elements or means for delaying the output of the unit elements.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP64000912A JPH02181509A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP64000912A JPH02181509A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02181509A true JPH02181509A (en) | 1990-07-16 |
Family
ID=11486889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP64000912A Pending JPH02181509A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Semiconductor integrated circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02181509A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH053422A (en) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Ring oscillator circuit |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP64000912A patent/JPH02181509A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH053422A (en) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Ring oscillator circuit |
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