JPH05233849A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05233849A
JPH05233849A JP4007190A JP719092A JPH05233849A JP H05233849 A JPH05233849 A JP H05233849A JP 4007190 A JP4007190 A JP 4007190A JP 719092 A JP719092 A JP 719092A JP H05233849 A JPH05233849 A JP H05233849A
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JP
Japan
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clock
external
chip
circuit
output
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JP4007190A
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English (en)
Inventor
Yoshio Hirai
美穂 平位
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】内部にクロック発振回路を有するシングル・チ
ップ・マイクロコンピュータにおいて、チップ1から出
力するシステム・クロックから生成した外部クロックに
同期させる手段を備えることにより、同期システムの構
成及びチップテストの容易化を図る。 【構成】チップ1内部のクロック発振回路2で生成した
システム・クロック41(fclk)を、出力バッファ
5によってチップ外部に出力するシステム・クロック出
力端子9と、外部からチップ1にクロックを入力する外
部クロック入力端子10を備え、前記外部クロック入力
端子10から入力するクロックをチップ1の内部回路6
CPU7及びPRG8のシステム・クロック(CLK)
101とするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係わり、特
にシングルチップ・マイクロコンピュータのクロック信
号を外部から入力する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内部にクロック発生回路をもつシ
ングルチップ・マイクロコンピュータについて説明す
る。図3は日本電気(株)製の8,16ビットシングル
チップ・マイクロコンピュータμPD78325のクロ
ック発生回路のブロック図である。又、シングルチップ
・マイクロコンピュータ(以後単にチップと称す)1に
は、クロック発振回路2、波形整形回路3、分周・セレ
クト回路4、出力バッファ5、内部回路6、CPU7、
及びプロセッサ・コントロール・レジスタ(以後PRG
と称す)8を具備する。更に、クロック発振回路2の入
力は外部端子11と外部入力端子12を介して外部に水
晶発振器13を接続するとともに、このチップとシステ
ムを構成する外部システム20は、出力バッファ5を介
してシステム・クロック出力端子9からクロックを供給
する様に構成する。前記分周・セレクト回路4は、分周
回路42とセレクト回路43から成り、分周回路42は
クロック分周器421及び分周器422から成る。又、
クロック発振回路2の出力21はfx、波形整形回路3
の出力31をクロック周波数(1/2)・fx、分周器
421及び分周器422の出力423、424をそれぞ
れクロック周波数(1/4)・fx、クロック周波数
(1/8)・fxとし、セレクト回路43の出力41を
システム・クロック(fclk)とする。更にPRG8
の出力をセレクタ・コントロール信号81とする。
【0003】このクロック発生回路2及び分離・セレク
ト回路4で生成するシステム・クロック41(fcl
k)は、CPU7、PRG8及び内部回路6に各種のク
ロックを供給し、CPUの動作モードを制御する回路で
ある。通常、クロック発振回路2は外部端子11及び外
部入力端子12に接続される水晶発振器13により発振
する。発信周波数fxのクロック発振回路2から出力す
るクロック周波数21(fx)は波形整形回路3で1/
2分周,分周回路42の分周器421及び分周器422
で1/4分周及び1/8分周される。分離・セレクト回
路43は、PRG8からのセレクト・コントロール信号
81によりクロック周波数31(1/2)・fx,クロ
ック周波数423(1/4)・fx,クロック周波数4
24(1/8)・fxのいずれかの周波数を選択し、シ
ステム・クロック41(fclk)としてチップ1のC
PU7、PRG8及び内部回路6に供給すると共に、出
力バッファ5を通った後に、システム・クロック出力端
子9からチップ1の外部に接続する外部システム20の
クロックとして供給する。
【0004】又、チップ1に水晶発振器13の替りに外
部クロックを入力して使用する場合は、外部入力端子1
2に外部クロック信号を入力し、外部端子11からは前
記外部クロックの逆相の信号を入力して使用する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置に於て、このチップ1と同期をとる必要のある外部
システム20を接続してシステムを構築する場合、前記
外部回路がチップ1から供給するシステム・クロック4
1(fclk)の周波数を生成回路201で逓倍、又は
逓降した周波数のクロックを回路203で使用する。し
かし、そのクロック周波数を逓倍、又は逓降することに
よって、元のシステム・クロック41(fclk)に対
して信号の位相が遅延することになり位相合せが必要と
なる。また、発振器13を外し、外部端子11及び外部
入力端子12から、外部システムの生成回路201で生
成したクロックを入力して使用しても、発振回路2によ
るアナログ遅延や、分周回路42による遅延を避けるこ
とができず、入力クロックとチップ1のシステム・クロ
ック41(fclk)とは位相がずれてしまう。クロッ
クが高周波数の場合は、前記のいずれの方法であって
も、チップ1と外部システム20との同期をとることが
困難であった。そため従来は、外部システムにおいて位
相調整のためのディレーライン202の挿入と調整が必
要となり、費用と工数の無駄があった。更に、チップ内
蔵の出力バッファ5が大きすぎるとチップ面積に影響
し、またノイズが増大してシステムに悪影響を及ぼす。
小さすぎるとクロックの波形が鈍化してしまうという欠
点を有している。本発明の目的は、このような欠点を除
去し、チップ内とチップ外のシステム・クロックに殆ど
遅延のない同期システムを構成すことが出来る半導体装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の特
徴は、外部の水晶発振器からの信号を内部に入力し、ク
ロック信号を発生させるクロック発振回路を有するシン
グルチップ・マイクロコンピュータにおいて、前記クロ
ック発振回路、波形整形回路、及び分周・セレクト回路
で生成するシステム・クロックを、前記シングルチップ
・マイクロコンピュータの外部へ出力するシステム・ク
ロック出力端子と、外部クロックを入力する外部クロッ
ク入力端子とを備えることにある。
【0007】前記システム・クロック出力端子から出力
するシステム・クロックを外部バッファを介して同期手
段の入力とするとともに、前記同期手段の出力を前記外
部クロック入力端子を介して入力し、前記シングルチッ
プ・マイクロコンピュータのシステム・クロックするこ
とができる。
【0008】前記同期手段の出力を、前記シングルチッ
プ・マイクロコンピュータの外部に設置する、システム
の他の回路のクロックとすることを特徴とすることがで
きる。
【0009】前記シングルチップ・マイクロコンピュー
タの外部に設置し、且つクロック発生回路を備える外部
システムが生成したクロックを、前記外部クロック入力
端子を介して入力し、前記シングルチップ・マイクロコ
ンピュータのシステム・クロックとすることができる。
【0010】前記シングルチップ・マイクロコンピュー
タの外部において前記システム・クロック出力端子と前
記外部クロック入力端子とを、導線あるいは前記外部バ
ッファのいずれかを介して接続することができる。
【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。
【0012】図1は本発明の半導体装置の第1の実施例
を示すブロック図である。図1に示すように、チップ1
には、クロック発振回路2、波形整形回路3、分周・セ
レクト回路4、出力バッファ5、内部回路6、CPU
7、及びPRG8で構成する。更に、クロック発振回路
2の入力は外部端子11と外部入力端子12を介して外
部に水晶発振器13を接続するとともに、このチップ1
とシステムを構成する外部システムは、同期手段である
同期カウンタ15、システムの他の回路16及び17か
ら成り、システム・クロック出力端子9から出力バッフ
ァ5を介してクロックを供給し、外部クロック入力端子
10には前記外部システムからクロックを入力する様に
構成する。
【0013】次に動作について説明する。外部端子11
と外部入力端子12間に接続する水晶発振器13とクロ
ック発振回路2で周波数21(fx)を生成し、次に波
形整形回路3で周波数31(1/2)・fxを生成した
後分周・セレクト回路4で更に分周及びPRG8からの
セレクト・コントロール信号81で選択したシステム・
クロック41(fclk)を、出力バッファ5を経てシ
ステム・クロック出力端子9から一旦外部へ出力する。
出力された前記システム・クロック41(fclk)は
外部バッファ14を経て同期カウンタ15に入力する。
この同期カウンタ15からの出力を、システムの他の回
路16及び17に供給すると同時に、チップ1の外部ク
ロック入力端子10にも入力してチップ1のシステム・
クロック101(CLK)としてCPU7、PRG8及
び内部回路6に供給することにより、チップ1とチップ
外部にある、システムの他の回路16及び17のシステ
ム・クロック152及び153との間に殆ど遅延のない
同期システムを構築することができる。
【0014】次に、第2の実施例について説明する。第
1の実施例と異なるところは、チップ内部のシステム・
クロック41(fclk)を使用せず、クロック発生回
路を備える外部システムのクロックにチップ1を同期さ
せることと、チップ単独で動作させることである。この
チップとシステムを構成するには、外部クロック入力端
子10に外部システム18からクロック181を、又は
LSI試験装置(以後単にテスタと称す)19からテス
ト・クロック信号191を入力する様に構成する。又、
外部システム18又はテスタを必要としない場合、シス
テム・クロック出力端子9と外部クロック入力端子10
が隣接して設けてあれば、両端子を導線91で接続し、
離れているときは外部バッファ14を介して接続する。
次に動作について説明する。外部端子11と外部入力
端子12間に接続する水晶発振器13とクロック発振回
路2で周波数21(fx)を生成し、次に波形整形回路
3で周波数31(1/2)・fxを生成した後分周・セ
レクト回路4で更に分周及びPRG8からのセレクト・
コントロール信号81によって選択するシステム・クロ
ック41(fclk)を、出力バッファ5を介してシス
テム・クロック出力端子9から一旦外部へ出力する。通
常状態で使用する場合は、システム上最適な駆動能力を
もった外部バッファ14をシステム・クロック出力端子
9と外部クロック入力端子10との間に接続し、システ
ム・クロック41(fclk)を再入力することによっ
てシステム・クロックとしてCPU7、PRG8及び内
部回路6に供給する。なお、前記した様にシステム・ク
ロック出力端子9と外部クロック入力端子10が隣接し
て設けてあれば、両端子を導線91で接続するので外部
バッファ14は省略することができる。次に、チップ1
のシステム・クロック41(fclk)を使用せず、外
部システム18の外部クロック181でチップ1を動作
させる場合は、システム・クロック出力端子9と外部ク
ロック入力端子10間の接続を切り離し、外部クロック
入力端子10に外部クロック181を入力する。従っ
て、クロック発振回路2、波形整形回路3及び分周・セ
レクト回路4による信号遅延がないため、外部システム
18のクロック181に同期して動作させることができ
る。外部システム18の替りにテスタ19を接続するこ
とも可能である。テスタ19によりチップ1の電気的特
性を測定する時は、テスタ19から供給するテスト・ク
ロック信号191を外部クロック入力端子10から入力
することにり、チップ1をテスト・クロック信号191
に同期して動作させ、チップ1をテストすることができ
る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置はチップ外部でチップ1のシステム・クロック41
(fclk)に同期させて使用する回路をもつシステム
を設計するような場合に、チップ1の周辺に設けるクロ
ック周波数の異なったクロック同期回路をシステムに容
易に組み込むことができ、且つ、クロックが高周波数の
時にも十分同期し得るため拡張性に富む同期システムを
構築することができる。更に、チップ内の出力バッファ
5のドライブ能力を必要最小限の大きさに抑えることが
できことと、ユーザがシステムに最適な駆動能力をもっ
た外部バッファ14を選択し、使用することも可能であ
る。又、クロック発生回路2、波形整形回路3及び分周
・セレクト回路4を通さずにクロックを外部クロック入
力端子10から入力することで、アナログ遅延や分周回
路の遅延を回避できる。更にテスタによりチップ1の電
気的特性測定を実行する場合に、従来は外部端子11及
び外部入力端子12からテスト・パターンを入力し、分
周回路を経由することから、異なる周波数のモードをテ
ストするためには、異なるテスト・パターンを用意する
必要があったが、クロックを直接外部クロック入力端子
10から入力することができるため、周波数が異なる場
合でもテストパターンを共通に使用することができる。
従って半導体装置の電気的特性評価の効率向上にも寄与
するという効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置に係わる第1の実施例を示
すブロック図である。
【図2】本発明の半導体装置に係わる第2の実施例を示
すブロック図である。
【図3】従来の半導体装置の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 シングル・チップ・マイクロコンピュータ 2 クロック発振回路 3 波形整形回路 4 分周・セレクト回路 5 出力バッファ 6 内部回路 7 CPU 8 プロセッサ・コントロールー・レジスタ 9 システム・クロック出力端子 10 外部クロック入力端子 14 外部バッファ 15 同期カウンタ 16,17 システムの他の回路 18,20 外部システム 19 LSI試験装置(テスタ) 41 システム・クロック(fclk) 91 導線 101 システム・クロック(CLK)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部の水晶発振器からの信号を内部に入
    力し、クロック信号を発生させるクロック発振回路を有
    するシングルチップ・マイクロコンピュータにおいて、
    前記クロック発振回路、波形整形回路、及び分周・セレ
    クト回路で生成するシステム・クロックを、前記シング
    ルチップ・マイクロコンピュータの外部へ出力するシス
    テム・クロック出力端子と、外部クロックを入力する外
    部クロック入力端子とを備えることを特徴とする半導体
    装置
  2. 【請求項2】 前記システム・クロック出力端子から出
    力するシステム・クロックを外部バッファを介して同期
    手段の入力とするとともに、前記同期手段の出力を前記
    外部クロック入力端子を介して入力し、前記シングルチ
    ップ・マイクロコンピュータのシステム・クロックする
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記同期手段の出力を、前記シングルチ
    ップ・マイクロコンピュータの外部に設置する、システ
    ムの他の回路のクロックとすることを特徴とする請求項
    2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記シングルチップ・マイクロコンピュ
    ータの外部に設置し、且つクロック発生回路を備える外
    部システムが生成したクロックを、前記外部クロック入
    力端子を介して入力し、前記シングルチップ・マイクロ
    コンピュータのシステム・クロックとすることを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記シングルチップ・マイクロコンピュ
    ータの外部において前記システム・クロック出力端子と
    前記外部クロック入力端子とを、導線あるいは前記外部
    バッファのいずれかを介して接続することを特徴とする
    請求項1に記載の半導体装置。
JP4007190A 1992-01-20 1992-01-20 半導体装置 Withdrawn JPH05233849A (ja)

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Effective date: 19990408