JPH03101312A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH03101312A
JPH03101312A JP1238149A JP23814989A JPH03101312A JP H03101312 A JPH03101312 A JP H03101312A JP 1238149 A JP1238149 A JP 1238149A JP 23814989 A JP23814989 A JP 23814989A JP H03101312 A JPH03101312 A JP H03101312A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
flip
flop
terminal
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP1238149A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomihiro Suzuki
富博 鈴木
Nobuyuki Hirakata
宣行 平方
Masanobu Ohata
大畑 正信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH03101312A publication Critical patent/JPH03101312A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路に関し、特に自動車電話・携帯電話
等の移動体通信の分野で広く用いられる、機器の低消費
電力化に適したプリスケーラICに関するものである。
〔従来の技術〕
情報化社会の発展から近年、自動車電話・携帯電話等の
移動体無線通信機に対する需要が高まっている。これら
の通信機器は移動体という制約上本質的に電力の供給が
困難であり、機器の低消費電力化により内蔵電池の電力
をいかに効率的に使用し、充電間隔を長くするかがポイ
ントである。
このため、従来のシリコン(Si)ICにかわって低消
費電力であるといわれるガリウム砒素(GaAs)IC
が、これらの用途向けに開発されつつある。
第2図に、基準信号の発生のために良く用いられるは、
デュアル・モジュラス令プリスケーラ方式(パルス・ス
ワロ方式)のPLL (フェーズ争ロック・ループ)回
路のブロック構成図を示す。
1は水晶振動子等を用いて作られた基準発振源(周波数
f )、2は位相周波数比較器(φDet)、3は位相
周波数比較器2の出力から高周波成分を除去するローパ
スフィルタ(LPF)、4は位相周波数比較器2から出
力された信号によってその発振周波数を変化させる電圧
−周波数変換器(VCO:ボルテージ・コンドロールド
Φオシレータ)である。また、5はこのシステムにより
基準発振源1に基づく基準信号(周波数f。)を出力す
る端子、6は1/P、1/P+1 (ここでPは自然数
)の2通りの分周が可能なデュアル・モジュラス・プリ
スケーラ(PSC) 、7はPSC6の出力をカウント
しPSC6の分周比をコントロールするモジュラス・カ
ウンタ(MC)、8はPSC6の出力をカウントしてM
C7をリセットし位相周波数比較器2の入力信号を発生
させるプログラムカウンタ(P C)である。
ここで、MC7のカウント数Aは、PSC6の分周比P
、PC8のカウント数Nよりも小さく設定される。この
PSC6の動作は次のようになる。
■PSC6はその動作の初期時にはVCO4の出力をP
+1分周している。
■PSC6の出力がA個を数えた時、MC7によってそ
の次からはPSC6の分周比がPに変更される。この時
までにPSC6の入力には、(P+1)XA個のパルス
入力があったことになる。
■さらにPSC6の出力が(N−A)個を数えた時、累
計でPSC6の出力はN個あったことになり、PC8に
よってMC7は初期状態にリセットされ、PSC6の分
周比がP+1に復帰する。
この間にはPSC6にpx(N−A)個のパルス入力が
あったことになる。
■従って、初期状態から再び初期状態になるまでの間に
PSC6には、 (P+1)xA+Px (N−A)■ A+PXN個 の入力があったことになり、Aの値を1変えることによ
りf の周波数だけ異なった基準信号f。
を得ることが出来る。
このシステムで最も高速の動作が必要とされ、消費電力
の増大の原因になるのはPSC6であり、低消費電力化
を向けてこの回路をGaAsICで実現することが試み
られている。
第7図に典型的な128/129の2モジュラス動作を
行うPSC6のブロック構成の一例を示す。
PSC6は3個のDタイプ・フリップフロップ(DFF
)11〜13と、5個のTタイプ・フリップフロップ(
TFF)、14〜18とを備え、各FFにより分周回路
が構成されている。PLL回路から出力される基準信号
は、このPLL回路内部に構成されたPSC6のクロッ
ク入力端子19に戻される。PSC6は、端子20に入
力されるコントロール信号に従い、128/129の分
周動作を行う。そして、入力された基準信号を分周して
端子21へ分周信号を出力する。この分周信号に基づい
て位相周波数比較器2に信号が与えられ、システムから
出力される基準信号の位相と基準発振源1から与えられ
る発振信号の位相との比較調整がなされ、出力される基
準信号は発振信号に同期される。
一方、更に機器としての低消費電力化をすすめるに当た
っては常にシステムを動作させるのではなく、電源のo
nloffを頻繁に行い間欠的に動作させることによっ
て平均的な消費電力を下げる方法が考えられる。しかし
、位相周波数比較器2を用いたPLL回路の特性として
、位相・周波数の引き込みが近くなった時には同期確立
が早いのに対し、離れている場合には同期の確立に時間
がかかるという欠点がある。そのため、電源を頻繁にo
nloffする場合でも位相周波数比較器2の入力が基
準発振源1の位相とある程度近くなければならない。
そこで、第8図に示すようにDFF(Dタイプ・フリッ
プフロップ)、TFF(Tタイブーフリップフロップ)
にリセット端子22を設けて、電源をonした後にリセ
ット解除し電源投入直後においても位相周波数比較器2
の入力が基準発振源1の位相と掛は離れたものにならな
いようにする方法が試みられた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、この第8図に示される回路構成にあって
も、次のような課題を有していた。つまり、それぞれの
フリップフロップ(F F)のリセット信号に対するし
きい値を同一にして設計した場合、素子の製造バラツキ
等によってFFのリセット解除の順番がバラライでしま
う。従って、せっかく全てのFFの状態をリセットした
にもかかわらず、リセット解除信号が入力されてからP
SCの出力が現れるまでの時間はFFのリセット解除の
順番に依存してしまい、位相周波数比較器2の入力信号
の位相は基準発振源の位相と掛は離れてしまう可能性が
ある。
また、仮に全てのFFのリセット解除が常に一定の順番
で行われるとしても、このリセット解除の信号は全ての
FFに供給されなければならないため、この信号線にぶ
らさがる配線容量・入力容量負荷は非常に大きなものと
なってリセット解除信号自身の立ち上がりが遅くなる。
この信号の立ち上がりの遅さはFFのリセット解除のタ
イミングのバラツキを大きくシ、結果的にリセット解除
信号が与えられてからPSC出力までの遅延時間をバラ
ツかせることになる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、PSCを構成する全てのFFを電源投入時に自
動的にリセットする機能を与えると同時に、入力に最も
近い、すなわちその出力信号が変化しなり限り他のFF
の出力信号も変化しないような唯一のFFにのみ動作開
始の信号を与えるものである。
電源投入時に全てのFFをリセットする方法として2つ
の構成が考えられる。
第1の方法は、差動回路を用いたマスタ・スレーブ構成
FFのスレーブ・フリップフロップにおいて、通常1:
1の比に選ばれる一対の負荷抵抗対の抵抗値の比を1=
1以外の比に選ぶことである。
第2の方法は、通常同じ大きさに選ばれる情報保持のた
めの駆動用トランジスタの大きさ、例えば、バイポーラ
・トランジスタの場合はエミツタ幅、電界効果トランジ
スタの場合はゲート幅等を特に変えて1:1以外の大き
さの比にすることである。
〔作用〕
従来、全てのFFに与える必要のあった動作開始信号(
リセット解除信号)は、上記構成によれば唯一のFFに
与えるだけで良く、信号線にぶらさがる容量負荷は著し
く低減するため、動作開始信号の立ち上がりを速くでき
、PSC出力の遅延時間のバラツキを小さくできる。
また、負荷抵抗の抵抗値、あるいはトランジスタの大き
さのアンバランスは電源投入時のフリップフロップの初
期状態を決定させることになり、電源投入時に内部FF
を自動的にリセットする。
〔実施例〕
第1図は、第7図に示したPSC6に対して本発明を適
用した一実施例を示す回路図である。
符号31〜33はDFF、符号34〜38はTFFを示
す。全てのFF31〜38には、後述するように、本発
明の特許請求の範囲の第2項に記載されたスレーブ・フ
リップフロップの負荷抵抗のアンバランス化、または、
特許請求の範囲第3項に記載されたスレーブ・フリップ
フロップのトランジスタのアンバランス化により、自動
的にリセットされる機能が付加されている。また、DF
F31にのみ動作開始を指示するための信号入力端子(
START)47が設けられている。ps96の動作と
してはDFF31のフリップフロップの出力信号が変化
しない限り、クロック端子44にいくら入力があっても
他のFF32〜38の出力には変化が現れず、PSC6
全体の動作はまさにこのDFF31の動作から始まって
いる。
動作開始信号が端子47に与えられ、DFF31の動作
が始まるとPSC6は分周動作を開始し、分周した信号
を端子(OUT)45から出力する。なお、端子44は
VCO4からの基準クロック(CLK)信号が入力され
ものであり、また、端子(MC)46にはMC7からの
コントロール信号が与えられ、PSC6の分周比が制御
される。
全てのFFにリセット解除信号を供給しなければならな
い従来の方法に比べ、動作開始信号は唯一のFF (D
FF31)に供給されるのみで良くなり、信号の立ち上
がりが改善されるので、動作開始信号からPSC出力ま
での遅延時間のバラツキを小さく出来る。
また、第3図、第4図はPSC6をGaAsMESFE
Tで実現したDFF31〜33の回路図を示す。第3図
は動作開始信号端子(START)を持たないDFF3
2.33の回路図を示し、第4図はスレーブ・フリップ
フロップに動作開始信号端子(START)を持つDF
F31の回路図を示す。また、TFF34〜38は第3
図に示されたDFF32.33の出力を入力にフィード
バックする経路を付加することで実現される。
第3図、第4図において、符号51aと52B1符号5
1bと52bはスレーブ・フリップフロップの負荷抵抗
対をなしており、通常は1:1に設定される。これら負
荷抵抗対の抵抗値の比を例えば1:1.2として電源投
入時には高抵抗値側のFETのドレイン端子をロウレベ
ルにすることによって、電源投入時のFFの自動的なリ
セットを可能にする。さらに、第4図の回路では動作開
始信号(START)の入力されるFET54bと対に
なっているFET53bのドレイン端子がスレーブ・フ
リップフロップの高抵抗値側の負荷抵抗51bに接続さ
れており、かつFET53Bがonするように5TAR
Tにハイレベル信号が与えられている。なお、端子CL
KおよびCLKはVCO4から出力された基準信号CL
Kおよびその反転信号であるCLKが与えられる端子、
端子INおよびINは入力データおよびその反転データ
が与えられる端子、端子OUTおよびOUTはスレーブ
・フリップフロップに記憶保持されたデータおよびその
反転データが出力される端子である。
また、第5図、第6図は、第3図、第4図と同様にPS
C6をG a A s M E S F E Tで実現
した場合に本発明を適用した他の実施例を示すDFF3
1〜33の回路図である。なお、この他の実施例におい
ても、PSC6の内部構成は第1図と同様である。′W
&5図は動作開始信号端子(START)を持たないD
FF32.33の回路図を示し、第6図はスレーブ・フ
リップフロップに動作開始信号端子(START)を持
つDFF31の回路図である。TFF34〜38は第4
図に示されたDFF32.33の出力を入力にフィード
バックする経路を付加することで実現される。
′!J5図、第6図において、符号61aと62a。
符号61bと62bは、スレーブφフリップフロップに
おける情報保持用の駆動FETであり、通常は1;1の
比に設計されるこれらトランジスタのゲート幅を例えば
1:1.5として、電源投入時にはゲート幅の広いFE
Tのドレイン端子をロウレベルにすることにより、電源
投入時のFFの自動的なリセットを可能にする。さらに
、第6図の回路では、動作開始信号5TARTの入力さ
れるFET64bと対になっているFET63bのドレ
イン端子が、スレーブ・フリップフロップのゲート幅の
広い側のFET62bのドレイン端子に接続され、かつ
FET63bがonするように5TART端子にハイレ
ベル信号が与えられている。
従って、動作開始信号が入力されてクロックが入力され
て初めてFFの出力が変化する。
なお、以上の説明では分周比が128/129のプリス
ケーラについて述べたが、他の分周比のプリスケーラは
もちろん、分周比が固定のプリスケーラに本発明を適用
可能であることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、PSCの動作開始
信号から出力までの遅れ時間のバラツキを小さくし、位
相周波数比較器の入力位相を安定化させることにより、
PLL回路の同期確立時間を短縮できるため、頻繁な電
源のonloffによる消費電力の低減が可能となり、
従来より長時間充電なしで動作する移動体通信機が実現
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による280回路6の内部構
成を示すブロック構成図、第2図は基準信号発生器の一
例であるPLL回路の構成を示すブロック構成図、第3
図は第1図に示されたDFF32.33の内部構成を示
す回路図、第4図は第1図に示されたDFF31の内部
構成を示す回路図、第5図は他の実施例におけるDFF
32゜33の内部構成を示す回路図、第6図はこの他の
実施例におけるDFF31の内部構成を示す回路図、第
7図は従来の第1の280回路の内部構成を示すブロッ
ク構成図、第8図は従来の第2の280回路の内部構成
を示すブロック構成図である。 6・・・デュアル・モジュラス・プリスケーラ(PSC
)回路、31・・・リセット解除信号が与えられる唯一
のDタイプ・フリップフロップ(DFF)、32.33
・・・DFF、34〜38・・・Tタイプψフリップフ
ロップ(TFF)、 61 a 、b s 62 a 、  b・・・ゲート
幅比が相違する一対のF E T s 51 a −b
 s 52 a 、 b ・・・抵抗値の異なる一対の
負荷抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個のフリップフロップより構成されるリセット
    機能を有するプリスケーラICにおいて、全てのフリッ
    プフロップが電源投入時に自動的にリセットされ、かつ
    、ある1つのフリップフロップにのみ動作開始信号を与
    えることを特徴とする半導体装置。 2、プリスケーラICが、差動回路を用いたマスタ・ス
    レーブ構成によるフリップフロップにより実現され、フ
    リップフロップ中の一対の負荷抵抗の値を互いに異なっ
    た値にすることによってリセット動作を可能ならしめる
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 3、プリスケーラICが、差動回路を用いたマスタ・ス
    レーブ構成によるフリップフロップにより実現され、フ
    リップフロップ中の一対の情報保持用駆動トランジスタ
    の大きさを同一値以外に設定することによってリセット
    動作を可能ならしめることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。 4、プリスケーラICが、GaAsMESFETを用い
    てモノリシックに構成されていることを特徴とする請求
    項1または請求項2または請求項3記載の半導体装置。
JP1238149A 1989-09-13 1989-09-13 半導体装置 Pending JPH03101312A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466065B1 (en) 1999-11-01 2002-10-15 Fujitsu Limited Prescaler and PLL circuit

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