JPH04134508A - マイクロコンピュータ・システムのクロック周波数調整装置 - Google Patents

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］ マイクロコンピュータ・システムのクロック周波数調整
装置に関する。

［従来の技術］ マイクロコンピュータ・システムにおいて、電源に電池
を使用した場合に、電池の消耗による電源の電圧降下が
問題となる。

すなわちマイクロコンピュータ・システムにおいては中
央演算処理装置（以下、ＣＰＵと称する。）に供給され
るシステム・クロックのクロック周波数によって、ＲＯ
Ｍ　（リード・オンリー・メモリ）およびＲＡＭ　（ラ
ンダム・アクセス・メモリ）等の記憶装置や外部装置等
の制御を行うための入出力装置へのアクセス時間が決ま
るが、電源電圧が降下するとマイクロコンピュータ・シ
ステム内の半導体の動作速度（スイッチング速度）が遅
くなり、クロック周波数がそのままであると記憶装置や
入出力装置がアクセス時間内に応答できなくなって、ア
クセスエラー等の誤動作を起こしてしまう。

ところでアクセス時間はマイクロコンピュータ・システ
ムの高速性能に大きく影響するので、クロック周波数を
最初から低く設定することはできない。

そこで上述した電源の電圧降下によるアクセスエラー等
の誤動作を防ぐために以下の装置が使用されていた。

例えば第４図に示すように、電源電池１に昇圧回路２を
介してクロック発振器内蔵のマイクロコンピュータ・シ
ステム３を接続したもので、これは電源電圧がある程度
降下しても、昇圧回路２により規定電圧を確保できるよ
うになっている。

また第５図に示すように、電源電池１に抵抗４と定電圧
ダイオード５の直列回路並びに抵抗６゜７の直列分圧回
路を接続すると共にクロック発振器内蔵のマイクロコン
ピュータ・システム３を接続し、コンパレータ８で抵抗
４と定電圧ダイオード５との接続点からの基準電圧と抵
抗６，７の接続点からの検出電圧を比較し、検出電圧が
基準電圧以上のときには電池電圧が正常電圧状態である
と判断し、検出電圧が基準電圧以下に低下するとマイク
ロコンピュータ−システム３に内蔵されているクロック
発振器からのクロック周波数でマイクロコンピュータ・
システム３が動作するには支障がでると判断してマイク
ロコンピュータ・システム３にシステム・ロック信号を
供給してマイクロコンピュータ・システム３の動作を停
止させるというものである。

［発明が解決しようとする課題］ 前者の装置では、昇圧回路２を使用しているためこの昇
圧回路での電力の損失が大きく、電池の寿命を短縮して
しまうという問題があった。

また後者の装置では、マイクロコンピュータ拳システム
３が内蔵されているクロック発振器からのクロック周波
数で正常に動作できなくなると判断してマイクロコンピ
ュータ・システム３を強制的に停止してしまうので、電
池容量を有効に使用することができないという問題があ
った。

そこでこの発明は、電池電源で駆動されるマイクロコン
ピュータ・システムにおいて、電池電源の電圧降下に応
じてシステムクロックの周波数を低下させてマイクロコ
ンピュータ・システムの動作を継続させることにより電
池容量を少ない電力損失で有効に使用できるマイクロコ
ンピュータ・システムのクロック周波数調整装置を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、電池電源により駆動され、システムクロッ
クに同期して動作するマイクロコンピュータ・システム
において、電池電源電圧を検出する電圧検出手段と、こ
の電圧検出手段により検出される電圧に応動してクロッ
ク周波数を設定するクロック調整手段とからなるもので
ある。

［作用］ このような構成の発明によれば、電池電源電圧が充分に
高い電圧状態にあるときにはシステム・クロックの周波
数を高くしてマイクロコンピュータ・システムを動作さ
せる。すなわちマイクロコンピュータ・システムのアク
セス時間は短くシステムの動作速度は早い。

また電池電源電圧が低下するとシステム・クロックの周
波数を低下させることによりマイクロコンピュータ・シ
ステムのアクセス時間を長くする。

これにより電圧降下のためにマイクロコンピュータ・シ
ステム内の半導体の動作速度に遅れが生じても支障なく
追従ができる。すなわちシステムの動作速度は遅くなる
がアクセスエラー等の誤動作を起こすこと無くマイクロ
コンピュータ・システムは動作できる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図に示すように、電池電源１１に電圧検出手段を構
成する電圧比較器１２並びにマイクロコンピュータ・シ
ステム１３を接続している。

前記電圧比較器１２は前記電池電源１１に抵抗１２ａと
定電圧ダイオード１２ｂの直列回路並びに抵抗１２ｃ、
１２ｄの直列分圧回路を接続し、抵抗１２ａと定電圧ダ
イオード１２ｂとの接続点からの基準電圧と抵抗１２ｃ
、１２ｄの接続点からの検出電圧をコンパレータ１２ｅ
で比較するようになっている。前記コンパレータ１２ｅ
は検出電圧が基準電圧以上のときにはハイレベルな信号
を出力し、また検出電圧が基準電圧より低くなると反転
してローレベルな信号を出力するようになっている。

前記マイクロコンピュータ・システム１３は第２図に示
すように、制御部本体を構成するＣＰＵ２１、前記ＣＰ
Ｕ２１が行う処理のプログラムデータが格納されたＲＯ
Ｍ２２、各種データ処理に使用されるメモリ等を設定す
るＲＡＭ２３および入出力回路２４を設け、前記ＣＰＵ
２１とＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３および入出力回路２４を
システムバス２５により接続している。

前記入出力回路２４にはキーボード２６およびデイスプ
レィ２７が接続されている。

前記ＣＰＵ２１には、外部から後述するシステム・クロ
ックが供給ライン２８を介して供給されるようになって
いる。

前記コンパレータ１２ｅの出力は、クロック調整手段を
構成するクロック切換え部１４に供給されている。

前記クロック切換え部１４は第１、第２の１／２分周回
路１４ａ、１４ｂ、第１、第２の２人力形ＡＮＤ回路１
４ｃ、コ、４ｄ１インバータ回路１４ｅおよび２人力形
ＯＲ回路１４ｆからなり、前記コンパレータ１２ｅの出
力を第１のＡＮＤ回路１４ｃの一方の入力端子に供給す
ると共にインバータ回路１４ｅを介して第２のＡＮＤ回
路１４ｄの一方の入力端子に供給している。

前記クロック切換え部１４にはまた基本となるクロック
パルスを発生する発振器１５からクロックパルスが入力
されている。

前記発振器１５からのクロックパルスは前記第１の分周
回路１４ａによって１／２分周された後ヂｌ前記第２の
分周回路１４ｂ並びに第１のＡＮＤ回路１４ｃの他方の
入力端子にそれぞれ供給されている。前記第２の分周回
路１４ｂはクロックパルスをさらに１／２分周した後節
２のＡＮＤ回路１４ｄの他方の入力端子に供給している
。

前記第１のＡＮＤ回路１４ｃと第２のＡＮＤ回路１４ｄ
の出力はそれぞれ前記ＯＲ回路１４ｆの入力端子に供給
されている。

前記ＯＲ回路１４ｆはその出力をシステム・クロックと
して前記供給ライン２８を介して前記マイクロコンピュ
ータ・システム１３内のＣＰＵ２１に供給するようにな
っている。

このような構成の実施例においては、電池電源１１の容
量が充分ある場合には、その電圧値は充分に高く、電圧
比較器１２のコンパレータ１２ｅに入力される検出電圧
は基準電圧に比べて高くなっている。この状態ではコン
パレータ５ｅからはハイレベル信号が送出される。

このハイレベル信号はそのまま第１のＡＮＤ回路１４ｃ
の一方の入力端子に入力され、またインバータ回路１４
ｅを介してローレベル信号に反転された後節２のＡＮＤ
回路１４ｄの一方の入力端子に入力される。

従って第１の分周回路１４ａからの１／２分周されたク
ロックパルスが第１のＡＮＤ回路１４ｃおよびＯＲ回路
１４ｆを介してマイクロコンピュタナシステム１３のＣ
ＰＵ２１にシステム・タロツクとして供給されることに
なる。

このようにして電池電源１１の電圧値が高い状態では発
振器１５からのクロックパルスを１／２分周しただけの
高い周波数のシステム・クロックがＣＰＵ２１に供給さ
れ、ＣＰＵ２１はメモリ等を早い速度でアクセス制御す
ることになる。

また、電池電源１１が消費されてその電圧値が降下し、
検出電圧が基準電圧よりも低下すると、ニア　ンハＬ／
　−夕１２　ｅの出力が反転してローレベルとなる。

このローレベル信号はそのまま第１のＡＮＤ回路１４ｃ
の一方の入力端子に入力され、またインバータ回路１４
ｅを介してハイレベル信号に反転された後節２のＡＮＤ
回路１４ｄの一方の入力端子に入力される。

従って第１、第２の分周回路１４ａ、１４ｂにより１／
４分周されたタロツクパルスが第２のＡＮＤ回路１４ｄ
およびＯＲ回路１４ｆを介してマイクロコンピュータ・
システム１３のＣＰＵ２ユにシステム・クロックとして
供給されることになる。

このようにして電池電源１１の電圧値が低下した状態で
は発振器１５からのクロックパルスを１／４分周した低
い周波数のシステム・クロックがＣＰＵ２１に供給され
、ＣＰＵ２１はメモリ等を遅い速度でアクセス制御する
ことになる。

従って電圧降下のためにマイクロコンピュータ・システ
ム１３内の半導体の動作速度に遅れが生じてもアクセス
速度も遅くなるのでアクセスエラー等の誤動作が生じる
虞はない。すなわちマイクロコンピュータ・システム１
３は動作速度は遅くなるが確実に動作できることになる
。

このように従来アクセスエラー等の誤動作により使用で
きなかった電池電圧状態でも、マイクロコンピュータ・
システム１３を動作させることが可能となり電池の容量
を有効に使用することができる。しかも昇圧回路等を使
用しないので大きな電力損失は無い。

なお、この実施例では２つの分周回路を使用してシステ
ム・クロックの周波数を２段階に切替えるようにしたが
必ずしもこれに限定されるものではなく、分周回路を３
段以上設けると共に基準電圧を複数設定し、システム・
クロックの周波数を３段階以上に切替えるようにすれば
電池電源電圧の各低下レベルに対応して最適な周波数に
設定されたシステム・クロックをマイクロコンピュータ
・システムに供給することができる。

また前記実施例では電圧検出手段とクロック調整手段を
別々の回路で構成したものについて述べたが必ずしもこ
れに限定されるものではなく、例えば第３図に示すよう
に、電圧追従型発振回路（ＶＦＯ）１６を使用し、電池
電源１１の電圧変化を抵抗１７．１８の直列分圧回路の
分圧点電圧で検出し、その電圧値に応動して電圧追従型
発振回路１６からのクロック周波数を連続的に変化させ
、それをシステム・クロックとしてマイクロコンピュー
タ・システム１３に供給するものであってもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、電池電源で駆動
されるマイクロコンピュータ・システムにおいて、電池
電源の電圧降下に応じてシステムクロックの周波数を低
下させてマイクロコンピュータ・システムの動作を継続
させることにより電池容量を少ない電力損失で有効に使
用できるマイクロコンピュータ・システムのクロック周
波数調整装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は回路構成図、第２図はマイクロコンピュータ
・システムの構成を示すブロック図、第３図はこの発明
の他の実施例を示す回路構成図、第４図および第５図は
従来例を示す回路構成図である。 １１・・・電池電源、 １２・・・電圧比較器（電圧検出手段）、１３・・・マ
イクロコンピュータ・システム、１４・・・クロック切
換え部（クロック調整手段）、１６・・・電圧追従型発
振回路。 第２図 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池電源により駆動され、システムクロックに同期して
   動作するマイクロコンピュータ・システムにおいて、電
   池電源電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手
   段により検出される電圧に応動してクロック周波数を設
   定するクロック調整手段とからなるマイクロコンピュー
   タ・システムのクロック周波数調整装置。