JPH05233841A - Input/output buffer for microcomputer - Google Patents

Input/output buffer for microcomputer

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JPH05233841A
JPH05233841A JP4007206A JP720692A JPH05233841A JP H05233841 A JPH05233841 A JP H05233841A JP 4007206 A JP4007206 A JP 4007206A JP 720692 A JP720692 A JP 720692A JP H05233841 A JPH05233841 A JP H05233841A
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JP
Japan
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input
output
terminal
signal
logic circuit
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Withdrawn
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JP4007206A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Abe
秀夫 安部
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

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  • Bus Control (AREA)
  • Microcomputers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To avoid a Hi-Z state unfixing the input level of a logic element connected to a bus line when reducing energy consumption by stopping clocks. CONSTITUTION:The input terminal of a logic circuit 111 at an output buffer 11 is connected to the output terminal of a data selector 2, and the output terminal of a logic circuit 112 is connected to input an output permit signal 10 to an output permit signal input terminal 113 and to input a clock stop signal 6 to a clock stop signal input terminal 114. The output terminal of the output buffer 11 is connected to an input/output terminal 5 and one input terminal of a logic circuit 121 at an input buffer 12, and the logic circuit 121 outputs an input signal through an inverter 123. The output terminal of a logic circuit 122 to input a clock stop signal 7 and an output permit signal 9 is connected to the other input terminal of the logic circuit 121. An output data signal 7, input signal 8, clock stop signal 7 and the inverse of the clock stop signal 7 are respectively connected to the input terminal of the data selector 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はは半導体装置に係わり、
特にマイクロコンピュータや入出力インターフェースの
バスドライバに使用する出力バッファに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, it relates to an output buffer used for a bus driver of a microcomputer or an input / output interface.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来のマイクロコンピュータの入
出力バッファの等価回路図である。入出力バッファ31
の出力バッファ11は、入力端と出力端と出力制御端子
115を備え、出力端を入出力端子5と入力バッファ1
21の一方の入力端へ接続し、出力制御端子115には
インバータ311を介して出力許可信号10を接続す
る。入力バッファ121の他方の入力端には入力許可信
号9を接続し、出力を入力信号8とする。又、入出力端
子5の外部には、プルアップ抵抗32とラッチ回路33
のいずれかと外部回路51を接続する。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an input / output buffer of a conventional microcomputer. I / O buffer 31
The output buffer 11 includes an input end, an output end, and an output control terminal 115, and the output end is connected to the input / output terminal 5 and the input buffer 1.
The output permission signal 10 is connected to the output control terminal 115 via the inverter 311. The input permission signal 9 is connected to the other input terminal of the input buffer 121, and the output is used as the input signal 8. Further, outside the input / output terminal 5, a pull-up resistor 32 and a latch circuit 33 are provided.
External circuit 51.

【0003】このインバータ311、出力バッファ11
及び入力バッファ121から構成する従来のマイクロコ
ンピュータの入出力バッファ31は、入力、出力及び高
インピーダンス(以下、Hi−Z、と称す)の3状態を
有する、いわゆる3ステートバッファが一般的であり、
マイクロコンピュータや入出力インターフェース装置の
入出力バッファとして使用されている。すなわち、出力
許可信号10が“1”のとき出力データ信号7を入出力
端子5を介して外部回路51へ出力し、入力許可信号9
が“0”のとき外部回路51からのデータ信号を入出力
端子5を介して内部へ入力する。出力許可信号10が
“0”のとき入出力バッファ31はHi−Z状態とな
る。しかしながら近年のマイクロコンピュータやその周
辺装置は、消費電力の低減を目的として、クロックを停
止することが多くなってきた。そのため、前記の3ステ
ートバッファもHi−Z状態で停止することもありう
る。このとき、マイクロコンピュータやその周辺装置の
内部回路で前記の3ステートバッファを接続するバスラ
インに対して、出力状態になっている論理ゲートが存在
しなければ前記バスラインはHi−Z状態となり、CM
OS(Complementary MetalOxi
de Semiconductor)で構成する回路で
あっても、時間の経過とともにバスラインの浮遊容量に
よってバスラインの電位が次第にCMOSの中間電位に
近づき、バスラインからの信号を入力とする論理ゲート
のPチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下
単にPチャネル型トランジスタと称す)とNチャネル型
絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下単にNチャネル
型トランジスタと称す)の両方が同時に導通状態となる
ことによって電流が流れ、そのため電力消費の増加を招
いている。従来では、このような電力消費に対しては、
出力バッファの出力端にプルアップ抵抗32を付加する
か、論理値を保持するラッチ回路33を付加することに
よって、Hi−Z状態におけるバスラインの電位を高レ
ベル、又は低レベルのいずれかの状態に設定する等の方
法がとられていた。
The inverter 311 and the output buffer 11
The input / output buffer 31 of the conventional microcomputer configured from the input buffer 121 is generally a so-called three-state buffer having three states of input, output and high impedance (hereinafter, referred to as Hi-Z).
It is used as an input / output buffer for microcomputers and input / output interface devices. That is, when the output permission signal 10 is “1”, the output data signal 7 is output to the external circuit 51 via the input / output terminal 5, and the input permission signal 9 is output.
When is "0", the data signal from the external circuit 51 is input to the inside through the input / output terminal 5. When the output permission signal 10 is "0", the input / output buffer 31 is in the Hi-Z state. However, in recent years, microcomputers and their peripheral devices often stop their clocks in order to reduce power consumption. Therefore, the three-state buffer may stop in the Hi-Z state. At this time, if there is no logic gate in the output state with respect to the bus line that connects the three-state buffer in the internal circuit of the microcomputer or its peripheral device, the bus line is in the Hi-Z state, CM
OS (Complementary MetalOxi)
Even if the circuit is composed of a de-semiconductor), the potential of the bus line gradually approaches the intermediate potential of the CMOS due to the stray capacitance of the bus line with the passage of time, and the P-channel type of the logic gate that inputs the signal from the bus line Both the insulated gate field effect transistor (hereinafter simply referred to as P-channel type transistor) and the N-channel type insulated gate field effect transistor (hereinafter simply referred to as N-channel type transistor) become conductive at the same time so that a current flows, which results in power consumption. This has led to an increase in consumption. Conventionally, for such power consumption,
By adding a pull-up resistor 32 or a latch circuit 33 for holding a logical value to the output terminal of the output buffer, the potential of the bus line in the Hi-Z state is either high level or low level. The method of setting to.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロコンピュータの入出力バッファ31は、クロックが停
止した場合のHi−Z状態でバスラインの電位が次第に
CMOSの中間電位になるのを、プルアップ抵抗32、
又は保持のラッチ回路33によって回避していた。前者
の場合は、クロックを停止した場合のバスラインの出力
論理値が“0”になると、電源線からプルアップ抵抗を
介し、論理値“0”の出力バッファのNチャネル型トラ
ンジスタを通して接地線に電流が流れるため、バスライ
ンの出力論理値が“0”の間は、常に電流を消費してし
まうことになる。又、保持のラッチ回路を使用する場合
には、通常の動作状態でもバスラインの電位が反転する
際に、出力バッファ11の出力電圧が反転した後で保持
のラッチ回路33の出力電圧が反転するため、過渡的に
は、出力バッファ11のNチャネル型トランジスタと保
持のラッチ回路33の出力側のPチャネル型トランジス
タが同時に導通する瞬間が生じ、同様に出力バッファ1
1のPチャネル型トランジスタと保持のラッチ回路33
の出力側のNチャネル型トランジスタが同時に導通する
瞬間が生じ、ラッチ回路の出力電位が反転するたびに、
前記ルートで貫通電流が流れるという欠点をを有してい
る。
The input / output buffer 31 of the conventional microcomputer described above is pulled up so that the potential of the bus line gradually becomes the intermediate potential of the CMOS in the Hi-Z state when the clock is stopped. Resistance 32,
Alternatively, it is avoided by the holding latch circuit 33. In the former case, when the output logic value of the bus line when the clock is stopped becomes “0”, the power line is pulled through the pull-up resistor to the ground line through the N-channel transistor of the output buffer having the logic value “0”. Since the current flows, the current is always consumed while the output logical value of the bus line is "0". Further, when the holding latch circuit is used, the output voltage of the output buffer 11 is inverted and then the output voltage of the holding latch circuit 33 is inverted when the potential of the bus line is inverted even in the normal operation state. Therefore, transiently, there occurs a moment when the N-channel transistor of the output buffer 11 and the P-channel transistor of the output side of the holding latch circuit 33 become conductive at the same time, and similarly the output buffer 1
1 P-channel transistor and holding latch circuit 33
There is a moment when the N-channel transistors on the output side of are simultaneously turned on, and every time the output potential of the latch circuit is inverted,
It has a drawback that a through current flows through the route.

【0005】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を除去することにより、クロック停止状態において、
バスラインのHi−Z状態に起因する電力消費を避け、
且つ通常の動作状態においても、バスラインの電位が反
転する際の無用な電力消費を避けることができるマイク
ロコンピュータの入出力バッファを提供することにあ
る。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art so that in the clock stop state,
Avoid power consumption due to the Hi-Z state of the bus line,
Another object of the present invention is to provide an input / output buffer of a microcomputer that can avoid unnecessary power consumption when the potential of the bus line is inverted even in a normal operation state.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、中央処
理装置からの出力データ信号を、出力許可信号によって
外部回路への出力を制御する出力バッファと、前記外部
回路から入力する入力信号及び前記出力バッファから入
力する出力信号を、入力許可信号によって入力を制御す
る入力バッファと、から成る入出力バッファにおいて、
クロック停止信号及びデータセレクタを用いて、クロッ
ク停止時における前記入出力バッファの出力データの状
態を保持する手段を具備することにある。
A feature of the present invention is that an output data signal from a central processing unit is controlled by an output permission signal to an external circuit, an output buffer, an input signal input from the external circuit, and In an input / output buffer consisting of an output signal input from the output buffer and an input buffer for controlling the input by an input permission signal,
A means for holding the state of the output data of the input / output buffer when the clock is stopped is provided by using the clock stop signal and the data selector.

【0007】前記手段は、前記データセレクタの出力端
を前記出力バッファの、出力制御端子を有する第1の論
理回路の入力端に接続し、且つ前記出力制御端子には出
力許可信号とクロック停止信号とを入力とする第2の論
理回路の出力端を接続するとともに、前記第1の論理回
路の出力端は、入出力端子と前記入力バッファの、第3
の論理回路の一方の入力端とに接続し、且つ前記第3の
論理回路の出力端は第1のインバータを介して前記デー
タセレクタの入力端に接続するとともに、前記第3の論
理回路の他方の入力端には、前記クロック停止信号と前
記入力許可信号とを入力とする第4の論理回路の出力端
を接続することができる。
The means connects an output end of the data selector to an input end of a first logic circuit having an output control terminal of the output buffer, and outputs an output enable signal and a clock stop signal to the output control terminal. And an output end of the second logic circuit which receives as input, and an output end of the first logic circuit is connected to the input / output terminal and the third buffer of the input buffer.
Is connected to one input end of the logic circuit, and the output end of the third logic circuit is connected to the input end of the data selector via the first inverter, and the other end of the third logic circuit is connected. The output end of the fourth logic circuit, which receives the clock stop signal and the input enable signal, can be connected to the input end of the.

【0008】前記データセレクタはアンドオア論理機能
からなり、第1のアンド回路の一方の入力端に第2のイ
ンバータを介して前記クロック停止信号を、他方の入力
端に前記出力データ信号を、第2のアンド回路の一方の
入力端に前記クロック停止信号を、他方の入力端に前記
入力信号を、それぞれ接続するとともに、前記第1及び
第2のアンド回路の出力端をオア回路の入力端にそれぞ
れ接続し、且つ前記オア回路の出力端を前記データセレ
クタの出力端とすることができる。
The data selector has an AND-OR logic function. One of the input terminals of the first AND circuit receives the clock stop signal via the second inverter, and the other input terminal receives the output data signal. The clock stop signal is connected to one input terminal of the AND circuit and the input signal is connected to the other input terminal, and the output terminals of the first and second AND circuits are connected to the input terminal of the OR circuit. The output terminal of the OR circuit can be connected to the output terminal of the data selector.

【0009】前記クロック停止信号を、クロックを入力
とするクロック停止信号生成回路によって生成する手段
を有することができる。
It is possible to have means for generating the clock stop signal by a clock stop signal generation circuit that receives a clock.

【0010】前記クロック停止信号生成回路は、クロッ
クを入力とするPチャネル型絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタとNチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ
とを備え、前記Pチャネル型絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタのソースを電源線に、ドレインを第1のコンデン
サと第1の抵抗とを介して接地線に接続し、且つドレイ
ンは第3のインバータを介して第5の論理回路の一方の
入力端に接続するとともに、前記Nチャネル型絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタのソースは接地線に、ドレイン
は第2のコンデンサと第2の抵抗とを介して電源線に接
続し、且つドレインは第4のインバータと第5のインバ
ータを介して前記第5の論理回路の他方の入力端に接続
し、前記第5の論理回路の出力を前記クロック停止信号
とすることができる。
The clock stop signal generation circuit includes a P-channel type insulated gate field effect transistor and an N-channel type insulated gate field effect transistor which receive a clock as an input, and the source of the P-channel type insulated gate field effect transistor is a power source. The drain is connected to the ground line through the first capacitor and the first resistor, and the drain is connected to one input end of the fifth logic circuit through the third inverter, and The source of the N-channel insulated gate field effect transistor is connected to the ground line, the drain is connected to the power supply line via the second capacitor and the second resistor, and the drain is connected to the fourth inverter and the fifth inverter. Connected to the other input terminal of the fifth logic circuit, and the output of the fifth logic circuit can be used as the clock stop signal. .

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明のマイクロコンピュータの入
出力バッファの第1の実施例を示すブロック図である。
図1に示すように、入出力バッファ1、データセレクタ
2、CPU3、インバータ4、入出力端子5を具備し、
前記入出力端子5には外部回路51を接続する。入出力
バッファ1は出力バッファ11と入力バッファ12とか
らなる。出力バッファ11は出力制御端子115を有す
る第1の論理回路111と第2の論理回路112からな
り、前記第1の論理回路111の入力端はデータセレク
タ2の出力端に接続し、前記出力制御端子115には前
記第2の論理回路112の出力端を接続する。前記第2
の論理回路112の出力許可信号入力端子113には出
力許可信号10を入力し、クロック停止信号端子114
にはクロック停止信号6を入力とする。出力バッファ1
1の出力端は入出力端子5と、入力バッファ12の第3
の論理回路121の一方の入力端とに接続し、第3の論
理回路121の出力はインバータ123を介して入力信
号8を出力する。第3の論理回路121の他方の入力端
には、第4の論理回路122の出力端を接続する。第4
の論理回路122のクロック停止信号端子124にはク
ロック停止信号6を入力し、入力許可信号端子125に
は出力許可信号9を入力する。前記データセレクタ2の
第1のアンド回路の一方の入力端は出力データ信号7
を、他方の入力端はインバータ4を介してクロック停止
信号6を、第2のアンド回路の一方の入力端はクロック
停止信号7を、他方の入力端は入力信号8を、それぞれ
入力するように接続する。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the input / output buffer of the microcomputer of the present invention.
As shown in FIG. 1, it comprises an input / output buffer 1, a data selector 2, a CPU 3, an inverter 4, and an input / output terminal 5.
An external circuit 51 is connected to the input / output terminal 5. The input / output buffer 1 is composed of an output buffer 11 and an input buffer 12. The output buffer 11 is composed of a first logic circuit 111 having an output control terminal 115 and a second logic circuit 112. The input end of the first logic circuit 111 is connected to the output end of the data selector 2 to control the output. The output terminal of the second logic circuit 112 is connected to the terminal 115. The second
The output permission signal 10 is input to the output permission signal input terminal 113 of the logic circuit 112 of FIG.
The clock stop signal 6 is input to the. Output buffer 1
The output end of 1 is the input / output terminal 5 and the third end of the input buffer 12.
Connected to one input end of the logic circuit 121, and the output of the third logic circuit 121 outputs the input signal 8 via the inverter 123. The output terminal of the fourth logic circuit 122 is connected to the other input terminal of the third logic circuit 121. Fourth
The clock stop signal 6 is input to the clock stop signal terminal 124 of the logic circuit 122, and the output enable signal 9 is input to the input enable signal terminal 125. One input terminal of the first AND circuit of the data selector 2 has an output data signal 7
, The other input end receives the clock stop signal 6 through the inverter 4, one input end of the second AND circuit receives the clock stop signal 7, and the other input end receives the input signal 8. Connecting.

【0013】次にこの第1の実施例の動作について説明
する。出力バッファ11に出力許可を出す出力許可信号
10、及び入力バッファ12に入力の許可を出す入力許
可信号9は、クロックの停止動作に依存せず、通常の動
作状態としての入出力の許可を出す信号である。マイク
ロコンピュータに接続するパワー制御ユニット等が、マ
イクロコンピュータのクロックを停止する際に出力する
クロック停止信号6は、通常の動作状態では論理値
“0”である。このとき、データセレクタ2はマイクロ
コンピュータ内部からの出力データ信号7を選択する。
よって、出力バッファ11は前記出力データ信号7のデ
ータを、出力許可信号10が“1”となるタイミングで
入出力端子5から出力する。又、入力バッファ12の入
力信号許可端子125に入力する入力許可信号9が
“1”となるタイミングで、マイクロコンピュータに接
続する外部回路51から入出力端子5を介して入力する
データを内部に取り込むことになる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. The output permission signal 10 that issues output permission to the output buffer 11 and the input permission signal 9 that issues input permission to the input buffer 12 do not depend on the stop operation of the clock and issue the input / output permission as a normal operation state. It is a signal. The clock stop signal 6 output when the power control unit or the like connected to the microcomputer stops the clock of the microcomputer has a logical value "0" in a normal operation state. At this time, the data selector 2 selects the output data signal 7 from the inside of the microcomputer.
Therefore, the output buffer 11 outputs the data of the output data signal 7 from the input / output terminal 5 at the timing when the output permission signal 10 becomes "1". Further, at the timing when the input permission signal 9 input to the input signal permission terminal 125 of the input buffer 12 becomes "1", the data input from the external circuit 51 connected to the microcomputer via the input / output terminal 5 is fetched inside. It will be.

【0014】次に、クロックの停止状態における動作を
説明する。クロックを停止する場合には、クロック停止
信号6が“1”となる。従って、入力バッファ12は出
力許可状態となり、又データセレクタ4は、入力信号8
を選択する。このとき、マイクロコンピュータに接続す
る外部回路51が、前記の入出力端子5にデータを出力
している場合でも、その入力データは入力バッファ1
2、データセレクタ2、出力バッファ11の経路で帰還
されるため、前記出力バッファ11の出力は入出力端子
5に与えられるデータの状態により、高レベル又は低レ
ベルのいずれかの電位を保持するので、Hi−Z状態に
ならず、且つ不定にもならない。従って前記出力バッフ
ァ11と外部回路51との間で、貫通電流は流れず、無
用な電力消費はない。又、マイクロコンピュータ自身が
出力状態にある場合でも、出力バッファ11が前記と同
様の経路でそのときの出力データを帰還し、保持するた
め、入出力端子5はHi−Z状態にはならず、且つ不定
にもならない。
Next, the operation when the clock is stopped will be described. When the clock is stopped, the clock stop signal 6 becomes "1". Therefore, the input buffer 12 is in the output enable state, and the data selector 4 has the input signal 8
Select. At this time, even if the external circuit 51 connected to the microcomputer outputs the data to the input / output terminal 5, the input data is input to the input buffer 1
2, the data selector 2 and the output buffer 11 are fed back, so that the output of the output buffer 11 holds either the high level potential or the low level potential depending on the state of the data given to the input / output terminal 5. , Hi-Z state, and does not become indefinite. Therefore, a through current does not flow between the output buffer 11 and the external circuit 51, and there is no unnecessary power consumption. Further, even when the microcomputer itself is in the output state, the output buffer 11 feeds back and holds the output data at that time through the same path as described above, so that the input / output terminal 5 does not enter the Hi-Z state. And it doesn't become indefinite.

【0015】次に、第2の実施例について説明する。第
1の実施例と異るところは、入出力バッファ1自身に、
クロック停止信号生成回路40を付加することにより、
クロック停止信号400を生成するものであり、従って
外部からクロック停止信号を入力する必要はない。入出
力バファ1そのものは第1の実施例と同様であるので説
明は省略する。従って、ここではクロック停止信号生成
回路40を説明する。図2は、本発明の第2の実施例の
等価回路図である。図1と同じ個所は同一符号とする。
Pチャネル型MOSトランジスタ405及びNチャネル
型MOSトランジスタ410のゲートはクロック信号5
0を入力するように接続する。前記Pチャネル型MOS
トランジスタ405のソースを電源線に接続し、ドレイ
ンを第3のインバータ402の入力とコンデンサ406
の一方の端子に接続するとともに、コンデンサ406の
他方の端子は抵抗407を介して接地線に接続し、さら
にインバータ402の出力は第5の論理回路401の一
方の入力端に接続する。次に、前記Nチャネル型MOS
トランジスタ410のソースを接地線に接続し、ドレイ
ンを第4のインバータ404の入力とコンデンサ409
の一方の端子に接続するとともに、コンデンサ409の
他方の端子は抵抗408を介して電源線40に接続し、
さらに第4のインバータ404の出力は第5のインバー
タ403を介して論理回路401の他方の入力端に接続
する。前記第5の論理回路401の出力を前記入出力バ
ッファ1とデータセレクタ2のクロック停止信号入力端
に接続する。
Next, a second embodiment will be described. The difference from the first embodiment is that the input / output buffer 1 itself is
By adding the clock stop signal generation circuit 40,
Since the clock stop signal 400 is generated, it is not necessary to input the clock stop signal from the outside. The input / output buffer 1 itself is the same as that of the first embodiment, so its explanation is omitted. Therefore, the clock stop signal generation circuit 40 will be described here. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
The gates of the P-channel type MOS transistor 405 and the N-channel type MOS transistor 410 have the clock signal 5
Connect to enter 0. The P channel type MOS
The source of the transistor 405 is connected to the power supply line, and the drain of the transistor 405 is connected to the input of the third inverter 402 and the capacitor 406.
The other terminal of the capacitor 406 is connected to the ground line via the resistor 407, and the output of the inverter 402 is connected to one input terminal of the fifth logic circuit 401. Next, the N-channel type MOS
The source of the transistor 410 is connected to the ground line, and the drain of the transistor 410 is connected to the input of the fourth inverter 404 and the capacitor 409.
The other terminal of the capacitor 409 is connected to the power supply line 40 via the resistor 408, while being connected to one terminal of
Further, the output of the fourth inverter 404 is connected to the other input terminal of the logic circuit 401 via the fifth inverter 403. The output of the fifth logic circuit 401 is connected to the input / output buffer 1 and the clock stop signal input terminal of the data selector 2.

【0016】次に、この第2の実施例の動作について説
明する。クロック停止信号生成回路40は、クロックが
“1”で停止した場合の検出回路と、クロックが“0”
で停止した場合の検出回路とからなり、動作は論理値が
反転している以外は同じである。はじめにクロックが
“1”で停止する場合について説明する。通常動作状態
においてクロック50が反転動作を繰り返えしている場
合、前記Pチャネル型MOSトランジスタ405はクロ
ック50が“0”の期間は導通するためコンデンサ40
6を充電し、クロック50が“1”の期間は前記Pチャ
ネル型MOSトランジスタ405が非導通となるため、
コンデンサ406と抵抗407の時定数で決る時間に従
って放電動作を行う。前記放電動作の結果、第3のイン
バータ402の入力レベルがスレシホールド電圧以下に
なると、第3のインバータ402の出力レベルは“1”
となる。しかし、クロック50は反転動作を繰り返えし
ているため、第3のインバータ402の出力レベルが
“1”に反転する前に再充電動作が行なわれる。従っ
て、クロック50が“1”で停止した場合には、前記の
放電動作によって第3のインバータ402の入力レベル
がスレシホールド電圧以下になり、第3のインバータ4
02の出力レベルは“1”に反転する。そため、第5の
論理回路401の出力であるクロック停止信号400は
“1”となる。又、クロックが“0”で停止した場合
も、前述の充放電が逆の関係にある、Nチャネル型MO
Sトランジスタ410、コンデンサ409と抵抗408
によって同様の動作が行なわれて、第4のインバータ4
04,第5のインバータ403を通り、第5のインバー
タ403の出力レベルは“1”に反転する。そため、第
5の論理回路401の出力であるクロック停止信号40
0は“1”となる。本実施例は、このクロック停止信号
400を用いて第1の実施例で説明したように入出力バ
ッファの帰還制御を行なうものである。
Next, the operation of the second embodiment will be described. The clock stop signal generation circuit 40 includes a detection circuit when the clock stops at "1" and a clock of "0".
The operation is the same except that the logic value is inverted. First, the case where the clock stops at "1" will be described. When the clock 50 repeats the inversion operation in the normal operation state, the P-channel type MOS transistor 405 becomes conductive while the clock 50 is "0", so that the capacitor 40
6 is charged and the P-channel type MOS transistor 405 is non-conducting during the period when the clock 50 is "1",
The discharging operation is performed according to the time determined by the time constant of the capacitor 406 and the resistor 407. As a result of the discharging operation, when the input level of the third inverter 402 becomes lower than the threshold voltage, the output level of the third inverter 402 becomes "1".
Becomes However, since the clock 50 repeats the inversion operation, the recharge operation is performed before the output level of the third inverter 402 is inverted to "1". Therefore, when the clock 50 is stopped at "1", the input level of the third inverter 402 becomes equal to or lower than the threshold voltage due to the discharge operation, and the third inverter 4
The output level of 02 is inverted to "1". Therefore, the clock stop signal 400 output from the fifth logic circuit 401 becomes "1". In addition, even when the clock stops at "0", the N-channel type MO that has the opposite relation of the charge and discharge described above.
S transistor 410, capacitor 409 and resistor 408
The same operation is performed by the fourth inverter 4
04, through the fifth inverter 403, the output level of the fifth inverter 403 is inverted to "1". Therefore, the clock stop signal 40 output from the fifth logic circuit 401 is output.
0 becomes "1". In this embodiment, the clock stop signal 400 is used to perform feedback control of the input / output buffer as described in the first embodiment.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
コンピュータの入出力バッファは、入出力端子5に接続
する出力バッファ11と入力バッファ12とデータセレ
クタ2とが帰還回路を構成するため、クロック停止状態
のとき、出力バッファ11の出力データの状態によりバ
スラインの電位を高レベル、又は低レベルのいずれかに
保持する。従って、バスラインがHi−Z状態になるこ
とに起因する電力消費を避けるだけでなく、通常の動作
状態においても、従来の様なプルアップ抵抗や保持用の
ラッチ回路を使用していないため、バスラインの電位が
反転する際の貫通電流が流れず無用な電力消費をするこ
とがない、という効果を有している。
As described above, in the input / output buffer of the microcomputer of the present invention, the output buffer 11, the input buffer 12 and the data selector 2 which are connected to the input / output terminal 5 form a feedback circuit. In the stop state, the potential of the bus line is held at either a high level or a low level depending on the state of the output data of the output buffer 11. Therefore, in addition to avoiding power consumption due to the bus line entering the Hi-Z state, the conventional pull-up resistor and the holding latch circuit are not used even in the normal operating state. This has an effect that a through-current does not flow when the potential of the bus line is inverted and unnecessary power consumption is prevented.

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

【図1】本発明の第1の実施例の入出力バッファを示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an input / output buffer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の入出力バッファを示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an input / output buffer according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の入出力バッファの一例を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional input / output buffer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,20 入出力バッファ 2 データセレクタ 3 中央処理装置(CPU) 4 第2のインバータ 5 入出力端子 6,400 クロック停止信号 7 出力データ信号 8 入力信号 9 入力許可信号 10 出力許可信号 11 出力バッファ 12 入力バッファ 21 第1のアンド回路 22 第2のアンド回路 23 オア回路 30 電源線 40 クロック停止信号生成回路 50 クロック 51 外部回路 111 第1の論理回路 112 第2の論理回路 113 出力許可信号入力端子 114,124 クロック停止信号入力端子 115 出力制御端子 121 第3の論理回路 122 第4の論理回路 123 第1のインバータ 125 入力許可信号入力端子 202 第3のインバータ 203 第5のインバータ 204 第4のインバータ 205 Pチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジス
タ 206 第1のコンデンサ 207 第1の抵抗 208 第2の抵抗 209 第2のコンデンサ 210 Nチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジス
1, 20 Input / output buffer 2 Data selector 3 Central processing unit (CPU) 4 Second inverter 5 Input / output terminal 6,400 Clock stop signal 7 Output data signal 8 Input signal 9 Input enable signal 10 Output enable signal 11 Output buffer 12 Input buffer 21 First AND circuit 22 Second AND circuit 23 OR circuit 30 Power line 40 Clock stop signal generation circuit 50 Clock 51 External circuit 111 First logic circuit 112 Second logic circuit 113 Output enable signal input terminal 114 , 124 clock stop signal input terminal 115 output control terminal 121 third logic circuit 122 fourth logic circuit 123 first inverter 125 input permission signal input terminal 202 third inverter 203 fifth inverter 204 fourth inverter 205 P-channel insulated gate Field effect transistor 206 the first capacitor 207 first resistor 208 and the second resistor 209 a second capacitor 210 N-channel insulated gate field effect transistor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中央処理装置からの出力データ信号を、
出力許可信号によって外部回路への出力を制御する出力
バッファと、前記外部回路から入力する入力信号及び前
記出力バッファから入力する出力信号を、入力許可信号
によって入力を制御する入力バッファと、から成る入出
力バッファにおいて、クロック停止信号及びデータセレ
クタを用いて、クロック停止時における前記入出力バッ
ファの出力データの状態を保持する手段を具備したこと
を特徴とするマイクロコンピュータの入出力バッファ。
1. An output data signal from a central processing unit,
An input buffer that controls an output to an external circuit by an output enable signal, and an input buffer that controls an input signal input from the external circuit and an output signal input from the output buffer by an input enable signal. An input / output buffer of a microcomputer, wherein the output buffer includes means for holding a state of output data of the input / output buffer when the clock is stopped, using a clock stop signal and a data selector.
【請求項2】 前記手段は、前記データセレクタの出力
端を前記出力バッファの、出力制御端子を有する第1の
論理回路の入力端に接続し、且つ前記出力制御端子には
出力許可信号とクロック停止信号とを入力とする第2の
論理回路の出力端を接続するとともに、前記第1の論理
回路の出力端は、入出力端子と前記入力バッファの、第
3の論理回路の一方の入力端とに接続し、且つ前記第3
の論理回路の出力端は第1のインバータを介して前記デ
ータセレクタの入力端に接続するとともに、前記第3の
論理回路の他方の入力端には、前記クロック停止信号と
前記入力許可信号とを入力とする第4の論理回路の出力
端を接続することを特徴とする請求項1に記載のマイク
ロコンピュータの入出力バッファ。
2. The means connects an output end of the data selector to an input end of a first logic circuit having an output control terminal of the output buffer, and an output enable signal and a clock are provided at the output control terminal. The output terminal of the second logic circuit, which receives the stop signal as an input, is connected, and the output terminal of the first logic circuit is connected to the input / output terminal and one input terminal of the third logic circuit of the input buffer. And to the third
The output end of the logic circuit is connected to the input end of the data selector through the first inverter, and the clock stop signal and the input enable signal are input to the other input end of the third logic circuit. The input / output buffer of the microcomputer according to claim 1, wherein the output terminal of the fourth logic circuit for input is connected.
【請求項3】 前記データセレクタはアンドオア論理機
能からなり、第1のアンド回路の一方の入力端に第2の
インバータを介して前記クロック停止信号を、他方の入
力端に前記出力データ信号を、第2のアンド回路の一方
の入力端に前記クロック停止信号を、他方の入力端に前
記入力信号を、それぞれ接続するとともに、前記第1及
び第2のアンド回路の出力端をオア回路の入力端にそれ
ぞれ接続し、且つ前記オア回路の出力端を前記データセ
レクタの出力端とすることを特徴とする請求項2に記載
のマイクロコンピュータの入出力バッファ。
3. The data selector has an AND-OR logic function, wherein one input terminal of the first AND circuit receives the clock stop signal via a second inverter and the other input terminal receives the output data signal. The clock stop signal is connected to one input terminal of the second AND circuit and the input signal is connected to the other input terminal thereof, and the output terminals of the first and second AND circuits are connected to the input terminal of the OR circuit. 3. The input / output buffer of the microcomputer according to claim 2, wherein the output terminal of the OR circuit is an output terminal of the data selector.
【請求項4】 前記クロック停止信号を、クロックを入
力とするクロック停止信号生成回路によって生成する手
段を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ
コンピュータの入出力バッファ。
4. The input / output buffer of a microcomputer according to claim 1, further comprising means for generating the clock stop signal by a clock stop signal generation circuit which receives a clock as an input.
【請求項5】 前記クロック停止信号生成回路は、クロ
ックを入力とするPチャネル型絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタとNチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジス
タとを備え、前記Pチャネル型絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタのソースを電源線に、ドレインを第1のコンデ
ンサと第1の抵抗とを介して接地線に接続し、且つドレ
インは第3のインバータを介して第5の論理回路の一方
の入力端に接続するとともに、前記Nチャネル型絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタのソースは接地線に、ドレイ
ンは第2のコンデンサと第2の抵抗とを介して電源線に
接続し、且つドレインは第4のインバータと第5のイン
バータを介して前記第5の論理回路の他方の入力端に接
続し、前記第5の論理回路の出力を前記クロック停止信
号とする請求項4に記載のマイクロコンピュータの入出
力バッファ。
5. The clock stop signal generation circuit includes a P-channel type insulated gate field effect transistor and an N-channel type insulated gate field effect transistor which receive a clock, and the source of the P-channel type insulated gate field effect transistor. Is connected to the power supply line, the drain is connected to the ground line via the first capacitor and the first resistor, and the drain is connected to one input end of the fifth logic circuit via the third inverter. The source of the N-channel insulated gate field effect transistor is connected to the ground line, the drain is connected to the power supply line through the second capacitor and the second resistor, and the drain is the fourth inverter and the fifth inverter. 5. The other input terminal of the fifth logic circuit is connected via the above, and the output of the fifth logic circuit is used as the clock stop signal. Input / output buffer of the described microcomputer.
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