JPH049336B2 - - Google Patents

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JPH049336B2
JPH049336B2 JP57102116A JP10211682A JPH049336B2 JP H049336 B2 JPH049336 B2 JP H049336B2 JP 57102116 A JP57102116 A JP 57102116A JP 10211682 A JP10211682 A JP 10211682A JP H049336 B2 JPH049336 B2 JP H049336B2
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circuit
clock signal
signal
logic
speed clock
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) この発明はクロツク信号発生回路、特に高速ク
ロツク信号発生回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a clock signal generation circuit, and more particularly to a high speed clock signal generation circuit.

(発明の背景) 従来、マイクロプロセツサ(CPU)のタイミ
ング制御用のクロツク信号は例えば30kHz程度の
低周波信号であり、水晶発振器により作られるの
が一般的である。クロツク信号周波数が低いと、
CPUの1命令を実行させる1マシンサイクルが
長くなり処理速度が遅くなる。このCPUを高速
動作させるためにクロツク信号周波数を高くする
と消費電力が上昇するので、電池による長時間動
作が困難であつた。したがつて従来のクロツク信
号発生回路ではCPUの低消費電力動作と1マシ
ンサイクル期間の高速動作とを両立させる事が困
難である欠点を有していた。
(Background of the Invention) Conventionally, a clock signal for timing control of a microprocessor (CPU) is a low frequency signal of, for example, about 30 kHz, and is generally generated by a crystal oscillator. If the clock signal frequency is low,
One machine cycle for executing one instruction by the CPU becomes longer, slowing down the processing speed. Increasing the clock signal frequency in order to operate this CPU at high speed increases power consumption, making it difficult to operate it on batteries for long periods of time. Therefore, the conventional clock signal generation circuit has the drawback that it is difficult to achieve both low power consumption operation of the CPU and high speed operation during one machine cycle period.

(発明の目的) この発明の目的は高速クロツク信号を断続的に
発振させるクロツク信号発生回路を提供するもの
である。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a clock signal generation circuit that intermittently oscillates a high-speed clock signal.

この発明の他の目的は2系統のクロツク信号で
動作するマイクロプロセツサ用の高速クロツク源
として適用可能なクロツク信号発生回路を提供す
るものである。
Another object of the present invention is to provide a clock signal generation circuit that can be used as a high-speed clock source for a microprocessor that operates with two systems of clock signals.

以下、図面にしたがつてこの発明の実施例を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

(発明の回路構成) 第1図はこの発明の実施例による高速クロツク
信号発生回路である。
(Circuit Configuration of the Invention) FIG. 1 shows a high-speed clock signal generation circuit according to an embodiment of the invention.

第1図において、この高速クロツク信号発生回
路は水晶発振回路1と、リング発振回路2、計数
回路3と制御回路4とから構成される。
In FIG. 1, this high-speed clock signal generation circuit is comprised of a crystal oscillation circuit 1, a ring oscillation circuit 2, a counting circuit 3, and a control circuit 4.

水晶発振回路1はインバータ5、水晶発振子
6、抵抗R、容量C1,C2から構成され、低速
の基本クロツク信号(例えば10〜50kHz)を出力
する。この基本クロツク信号Aは例えばCPUを
低速動作させるクロツク源として使用される。
The crystal oscillator circuit 1 includes an inverter 5, a crystal oscillator 6, a resistor R, and capacitors C1 and C2, and outputs a low-speed basic clock signal (for example, 10 to 50 kHz). This basic clock signal A is used, for example, as a clock source for operating the CPU at low speed.

リング発振回路2は遅延回路7とゲート回路8
から構成され、高速のクロツク信号(例えば1〜
12MHz)を発生する。OR遅延回路7は直列接続
された複数のインバータ9とシユミツトトリガー
回路10から構成され、ゲート回路8は、直列接
続されたインバータ11と2入力論理回路12か
ら構成される。遅延回路7の信号入力部とインバ
ータ11の信号出力部は共通接続され、遅延回路
7の信号出力部は論理回路12の一方の信号入力
部に接続される。リング発振回路2の発振は論理
回路12の他方の信号入力端子に入力される制御
信号により制御され、その発振周波数は遅延回路
7を構成するインバータ9の段数により決定され
る。シユミツトトリガ回路10は、リング発振状
態を安定にするために使用される。
The ring oscillation circuit 2 includes a delay circuit 7 and a gate circuit 8
consists of a high-speed clock signal (e.g. 1 to
12MHz). The OR delay circuit 7 is composed of a plurality of inverters 9 and a Schmitt trigger circuit 10 connected in series, and the gate circuit 8 is composed of an inverter 11 and a two-input logic circuit 12 connected in series. The signal input section of the delay circuit 7 and the signal output section of the inverter 11 are commonly connected, and the signal output section of the delay circuit 7 is connected to one signal input section of the logic circuit 12. The oscillation of the ring oscillation circuit 2 is controlled by a control signal input to the other signal input terminal of the logic circuit 12, and its oscillation frequency is determined by the number of stages of inverters 9 forming the delay circuit 7. Schmitt trigger circuit 10 is used to stabilize the ring oscillation condition.

計数回路3は、直列に接続されたリセツト機能
を有するD型フリツプフロツプ13,14,1
5,16と、これらのフリツプフロツプの端子の
NOR出力信号が入力された4入力論理回路17
とから構成され、リング発振回路2から出力され
た高速クロツク信号のパルス数を計数して制御用
のパルス信号を出力する。この高速クロツク信号
Cは例えばCPUを高速動作させるためのクロツ
ク源として使用される。フリツプフロツプ13,
14,15,16の各リセツト端子Rは発振回路
1の出力部に共通接続され、フリツプフロツプ1
3の信号入力部はインバータ9及びクロツク信号
出力端子20に共通接続される。この信号出力端
子20は例えばマイクロプロセツサのクロツク信
号入力部に接続される。
The counting circuit 3 includes D-type flip-flops 13, 14, 1 having a reset function connected in series.
5, 16 and the terminals of these flip-flops.
4-input logic circuit 17 into which the NOR output signal is input
It counts the number of pulses of the high-speed clock signal output from the ring oscillation circuit 2 and outputs a control pulse signal. This high-speed clock signal C is used, for example, as a clock source for operating the CPU at high speed. flipflop 13,
Reset terminals R of 14, 15, and 16 are commonly connected to the output part of the oscillation circuit 1, and the reset terminals R of the flip-flop 1
The signal input section 3 is commonly connected to the inverter 9 and the clock signal output terminal 20. This signal output terminal 20 is connected, for example, to a clock signal input section of a microprocessor.

制御回路4はフリツプフロツプ18と2入力
OR論理回路19で構成され、制御回路3から出
力されたパルス信号により、リング発振回路2の
発振動作を制御する制御信号を出力する。フリツ
プフロツプ18は、信号端子、例えば、マイクロ
プロセツサのクロツク入力端子20に接続された
信号入力部と、NOR論理回路17の出力部に接
続されたデータ信号端子Dと、水晶発振回路1の
出力部に接続されたリセツト端子Rとを有し、リ
ング発振回路17の出力信号をデータ端子Dに取
り込む。OR論理回路19は、2入力信号部が
各々フリツプフロツプ18の出力端子Q及びリセ
ツト端子Rに接続され、その信号出力部はOR論
理回路12の他方の信号入力部に接続されてい
る。
The control circuit 4 has a flip-flop 18 and two inputs.
It is composed of an OR logic circuit 19 and outputs a control signal for controlling the oscillation operation of the ring oscillation circuit 2 in response to a pulse signal output from the control circuit 3. The flip-flop 18 has a signal input terminal connected to a clock input terminal 20 of a microprocessor, a data signal terminal D connected to an output terminal of the NOR logic circuit 17, and an output terminal of the crystal oscillation circuit 1. The ring oscillation circuit 17 has a reset terminal R connected to the ring oscillation circuit 17, and receives the output signal of the ring oscillation circuit 17 to the data terminal D. The OR logic circuit 19 has two input signal sections connected to the output terminal Q and the reset terminal R of the flip-flop 18, respectively, and its signal output section is connected to the other signal input section of the OR logic circuit 12.

(発明の回路動作) 次に第1図の動作を第2図の動作タイミング図
に従つて説明する。なお(A)〜(I)は、それぞれ第1
図に同一符号で示した部分の波形図である。
(Circuit Operation of the Invention) Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained according to the operation timing chart shown in FIG. 2. Note that (A) to (I) are the first
FIG. 3 is a waveform diagram of portions indicated by the same reference numerals in the figure.

第2図に示される高速クロツク期間において、
水晶発振回路1は低速の基準クロツク信号A(例
えば10〜50kHz程度)をフリツプフロツプ13,
14,15,16,18のリセツト信号端子R及
びOR論理回路19に供給する。基本クロツク信
号が論理“1”であると、フリツプフロツプ1
3,14,15,16はリセツト状態となり、各
Q出力は論理“1”、“1”、“1”、“1”となり、
これらの信号はNOR論理回路17に入力され論
理“0”を出力する(第2図D,E,F,G,H
参照)。同時にリセツト信号及び論理回路17の
出力信号が入力されているフリツプフロツプ18
のQ出力は論理“0”となる。従つてOR論理回
路19は論理“1”を出力しリング発振回路2の
発振動作を停止させるため、クロツク信号出力端
子20には論理“0”が出力される(第2図I,
B,C参照)。次に基本クロツク信号が論理“1”
から“0”に変化すると、フリツプフロツプ1
3,14,15,16,18はリセツト状態から
解除される。同時に論理回路19の出力が論理
“1”から“0”に変化し、リング発振回路2は
発振を開始し高速クロツクパルス信号を出力する
(第2図C参照)。これにより、第2図eに示され
るように高速クロツクパルス信号は制御信号Bの
“0”レベル期間に発生し、例えばマイクロプロ
セツサのマシンサイクルのタイミング制御信号と
して使用される。計数回路3は計数動作を開始
し、高速クロツク信号のパルスを15個計数すると
パルス信号をフリツプフロツプ18の信号入力端
子Dに出力する(第2図Hを参照)。このフリツ
プフロツプ18はOR論理回路19に論理“1”
の信号を出力するので、OR論理回路19は論理
“1”の出力信号を発生してリング発振回路2の
発振動作を停止させる(第2図I,B参照)。従
つて、クロツク信号出力端子20は論理“0”と
なりフリツプフロツプ13,14,15,16,
18の出力信号Qは各々論理“1”、“1”、“1”、
“1”に保持される。
During the fast clock period shown in Figure 2,
The crystal oscillator circuit 1 sends a low-speed reference clock signal A (for example, about 10 to 50 kHz) to a flip-flop 13,
It is supplied to the reset signal terminals R of 14, 15, 16, and 18 and to the OR logic circuit 19. When the basic clock signal is logic “1”, flip-flop 1
3, 14, 15, and 16 are in the reset state, and each Q output becomes logic "1", "1", "1", "1",
These signals are input to the NOR logic circuit 17 and output logic "0" (D, E, F, G, H in Figure 2).
reference). A flip-flop 18 to which the reset signal and the output signal of the logic circuit 17 are simultaneously input.
The Q output of will be logic "0". Therefore, the OR logic circuit 19 outputs a logic "1" and stops the oscillation operation of the ring oscillation circuit 2, so a logic "0" is output to the clock signal output terminal 20 (see FIG. 2I,
(See B and C). Next, the basic clock signal is logic “1”
When it changes from to “0”, flip-flop 1
3, 14, 15, 16, and 18 are released from the reset state. At the same time, the output of the logic circuit 19 changes from logic "1" to "0", and the ring oscillation circuit 2 starts oscillating and outputs a high speed clock pulse signal (see FIG. 2C). As a result, as shown in FIG. 2e, the high speed clock pulse signal is generated during the "0" level period of the control signal B, and is used, for example, as a timing control signal for the machine cycle of a microprocessor. The counting circuit 3 starts counting, and when it counts 15 pulses of the high speed clock signal, it outputs a pulse signal to the signal input terminal D of the flip-flop 18 (see FIG. 2H). This flip-flop 18 outputs a logic “1” to the OR logic circuit 19.
Therefore, the OR logic circuit 19 generates an output signal of logic "1" and stops the oscillation operation of the ring oscillation circuit 2 (see FIG. 2 I and B). Therefore, the clock signal output terminal 20 becomes logic "0" and the flip-flops 13, 14, 15, 16,
The 18 output signals Q are respectively logical "1", "1", "1",
It is held at “1”.

次に発振回路1の出力信号が論理“0”から
“1”に変化すると、フリツプフロツプ13,1
4,15,16,18はリセツト状態となり、同
時にフリツプフロツプ18の出力端子Qは論理
“1”から“0”に変化する。
Next, when the output signal of the oscillation circuit 1 changes from logic "0" to "1", the flip-flops 13 and 1
4, 15, 16, and 18 are in the reset state, and at the same time, the output terminal Q of the flip-flop 18 changes from logic "1" to "0".

発振回路1の出力信号が論理“1”から“0”
に変化すると、フリツプフロツプ13,14,1
5,16,18のリセツト状態が解除され再びリ
ング発振回路2は発振状態を開始し、以下同様の
動作手段で断続的に高速クロツクパルス信号を出
力する。このように、第1図に示されるクロツク
発生回路は計数回路3により一定周期で高速クロ
ツク信号を発生する。
The output signal of oscillation circuit 1 changes from logic “1” to “0”
, flip-flops 13, 14, 1
5, 16, and 18 are released, the ring oscillation circuit 2 starts oscillating again, and thereafter outputs high-speed clock pulse signals intermittently using the same operating means. In this manner, the clock generating circuit shown in FIG. 1 generates a high-speed clock signal at a constant period using the counting circuit 3.

第2図に示される低消費電力動作のための低速
クロツク期間への切り替えは例えば図示されてい
ないスイツチにより実施され、水晶発振回路1か
ら低速クロツクAが直接CPUに入力され、低速
クロツク動作のために使用される。この動作モー
ド切り替えはソフトウエアにより切り替えること
も可能である。
Switching to the low-speed clock period for low power consumption operation shown in FIG. 2 is carried out by, for example, a switch not shown, and the low-speed clock A is directly input to the CPU from the crystal oscillator circuit 1. used for. This operation mode switching can also be done by software.

第1図の回路において、高速クロツク発生期間
は第2図A,Bに示すように低速クロツク信号の
論理“0”レベル期間より短く設定される。
In the circuit shown in FIG. 1, the high speed clock generation period is set shorter than the logic "0" level period of the low speed clock signal, as shown in FIGS. 2A and 2B.

一般に、マイクロコンピユータやマイクロプロ
セツサは一定周波数のクロツク信号で制御されて
いる。しかしながら、このような回路を常に高速
で動作させる必要はなく、第2図Cの様に必要な
マシンサイクルのみ高速動作を発揮し、その他の
期間では通常の速度で動作させれば、マイクロコ
ンピユータやマイクロプロセツサの高速動作と低
消費電力化を両立させることができる。この発明
のクロツク信号発生回路は、上述した動作を可能
にするクロツク信号を発生できるので、複数のク
ロツク源で動作する様に構成されたマイクロコン
ピユータやマイクロプロセツサ用のクロツク源と
して応用できるものである。
Generally, microcomputers and microprocessors are controlled by a clock signal of a constant frequency. However, it is not necessary for such a circuit to always operate at high speed; if it operates at high speed for only the necessary machine cycles as shown in Figure 2C, and operates at normal speed for the rest of the time, it will be possible to use a microcomputer or It is possible to achieve both high-speed operation and low power consumption of the microprocessor. Since the clock signal generation circuit of the present invention can generate a clock signal that enables the above-described operation, it can be applied as a clock source for microcomputers and microprocessors configured to operate with multiple clock sources. be.

以上説明したようにこの発明のクロツク信号発
生回路は低速クロツク信号に基ずいて高速クロツ
ク信号を断続的に出力し、マイクロコンピユータ
やマイクロプロセツサなどのタイミング制御信号
として使用でき、これらのマシンサイクルを高速
化することが可能となる。この発明回路は装置の
マシンサイクルに必要な期間のみ高速クロツク信
号を発生させるのでクロツク信号発生回路の平均
消費電力が大幅に低減される。
As explained above, the clock signal generation circuit of the present invention intermittently outputs a high-speed clock signal based on a low-speed clock signal, and can be used as a timing control signal for microcomputers, microprocessors, etc., and can control these machine cycles. It becomes possible to increase the speed. Since the inventive circuit generates a high speed clock signal only during the period necessary for the machine cycle of the device, the average power consumption of the clock signal generation circuit is greatly reduced.

この発明回路はMOS型トランジスタによる集
積回路により極めて容易に実施可能である。
This inventive circuit can be very easily implemented using an integrated circuit using MOS type transistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明による高速クロツク信号発生
回路図であり、第2図は第1図の実施例のための
動作タイミング図である。 1……水晶発振回路、2……リング発振回路、
3……計数回路、4……制御回路。
FIG. 1 is a diagram of a high speed clock signal generation circuit according to the present invention, and FIG. 2 is an operation timing diagram for the embodiment of FIG. 1...Crystal oscillation circuit, 2...Ring oscillation circuit,
3... Counting circuit, 4... Control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高速クロツク信号を出力するリング発振回路
と、所定期間前記高速クロツク信号のクロツクパ
ルス数を計数した後制御信号を出力する計数回路
と、前記計数回路の前記制御信号が入力されると
所定期間前記リング発振回路の動作を停止させ、
かつ水晶発振回路から出力された低速クロツク信
号が入力されると前記リング発振回路を動作を開
始させる信号を前記リング発振回路に出力する制
御回路とを具備して成るクロツク信号発生回路。 2 前記リング発振回路が遅延回路と、前記制御
回路の出力信号により選択的に前記遅延回路の出
力信号を前記高速クロツク信号として前記遅延回
路の入力部に帰還させるゲート回路とから成る事
を特徴とする特許請求の範囲1項記載の信号発生
回路。 3 前記低速クロツク信号の周波数が約10〜50k
Hzであり、前記高速クロツク信号の周波数が約1
〜12MHzであることを特徴とする特許請求の範囲
1項記載のクロツク信号発生回路。
[Scope of Claims] 1. A ring oscillation circuit that outputs a high-speed clock signal, a counting circuit that outputs a control signal after counting the number of clock pulses of the high-speed clock signal for a predetermined period, and the control signal of the counting circuit is inputted. then stops the operation of the ring oscillation circuit for a predetermined period,
and a control circuit that outputs a signal to the ring oscillation circuit to start operation of the ring oscillation circuit when the low-speed clock signal output from the crystal oscillation circuit is input. 2. The ring oscillation circuit is characterized by comprising a delay circuit and a gate circuit that selectively feeds back the output signal of the delay circuit as the high-speed clock signal to the input section of the delay circuit according to the output signal of the control circuit. A signal generating circuit according to claim 1. 3 The frequency of the low-speed clock signal is approximately 10 to 50k.
Hz, and the frequency of the high speed clock signal is approximately 1
2. The clock signal generating circuit according to claim 1, wherein the clock signal generating circuit has a frequency of 12 MHz.
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