JPH06216729A - バッファ回路選択装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数が変化する信号を取扱う装置におい
て、周波数に応じて適切な特性をもったバッファを使用
できるようにして、波形歪発生の防止不要輻射の低減を
可能とするバッファ回路選択装置を提供する。 【構成】 周波数が変化する信号を処理する装置におい
て、ダイナミックレンジや最高周波数等の駆動能力の異
なる複数のバッファ回路を備え、その中から所望のバッ
ファ回路を選択するためのバッファ回路選択回路を備え
る。また、扱う信号が複数のクロック周波数信号である
場合に、クロック周波数検出回路と、その周波数に対応
して所望のクロック用バッファ回路を選択するためのク
ロック用バッファ選択回路３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種ディジタル電子機
器の制御部等に使用されるバッファ回路に関し、特に、
クロック信号や処理する信号の周波数が可変な装置にお
いて、ダイナミックレンジや周波数通過帯域等、駆動能
力の異る複数のバッファ回路を備え、適宜、信号周波数
やクロック信号周波数に対応して最適のバッファ回路を
選択できる様に構成したバッファ回路選択装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置等、各種ディジタル電子機
器の制御部等には種々の目的の為にバッファ回路が多用
されている。また一方、使用される周波数が変化する情
報処理装置も出現する様になっている。その例として
は、例えば複数のクロック信号周波数を適宜切り替えて
用いるものがある。以下、周波数の変化する信号がクロ
ック信号の場合で説明する。いずれの場合であっても、
バッファ回路の駆動能力は次のような理由により、適切
な設定が必要である。なお、ここで駆動能力とは、バッ
ファ回路の入出力インピーダンス、増幅度、処理可能な
最高周波数、最高出力電圧等のダイナミックレンジ等の
ことである。

【０００３】第１の理由は、信号の波形整形上の理由で
ある。つまり、駆動能力が不充分であると、本来方形波
であるべきクロック信号の波形が、バッファ回路出力と
しては三角波のようなくずれた波形となって現れ、回路
の誤動作の原因となる。第２にはＥＭＩ（不要輻射）上
の理由である。つまり、逆に駆動能力が大きすぎると、
過大な出力電圧の発生や、高調波雑音の発生を伴い、外
部に不要輻射を出すという問題を発生する。この不要輻
射は他の機器に悪影響を及ぼすため、国内ではＶＣＣ
Ｉ、北米ではＦＣＣ、欧州ではＩ９５０等のＥＭＩ規格
等によって、現在各国で厳しい規制が行われている。

【０００４】上記のような理由により、従来からクロッ
ク信号用バッファ回路の駆動能力の設定に際しては、ク
ロック信号の周波数に応じ、上記２点を考慮して適切な
駆動能力のバッファを選択すべきものとされていた。周
波数に応じてバッファ回路特性を選定するのは例えば同
じ駆動能力の場合、周波数が高くなる程、クロック信号
の波形は方形波から三角波に近づく一方、過剰能力のバ
ッファ回路を用いると、不要雑音が増加する為であって
取り扱う信号周波数に応じて最適な特性を設定すべきで
ある。。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に従来の技術
では、使用されるクロック信号の周波数が一定という前
提でその周波数に最適な駆動能力のバッファを選定して
いた。従って、使用されるクロック信号の周波数が可変
である場合は、選定されたバッファの駆動能力はクロッ
ク信号の周波数がある特定の値を除いては、不適切なも
のになっていた。

【０００６】しかしながら近年、周波数が可変であるク
ロック信号が使用されることが多く、単一の特性のバッ
ファ回路では、その全てに対して上記要求を満たすこと
が不可能な為、その対応に苦慮しているのが実情であ
る。クロック周波数を可変する例としては、例えば近
年、電池で動作する携帯型の情報処理装置が増加してい
るが、これらの情報処理装置においては、電池の使用時
間を長くするために、ＣＰＵの仕事量が少ない時はクロ
ック信号の周波数を下げ、仕事量が多い時はクロック信
号の周波数を上げて低消費電流化を図っている。即ち、
デジタル回路の消費電流は、状態値の変化時時に多く流
れる為、クロック周波数が高くなる程、電流消費が大き
くなる。また、液晶表示装置のインターフェイス信号の
１つである転送用クロック信号等も可変である場合が多
い。

【０００７】このように、使用されるクロック信号の周
波数が可変である場合に、クロック用バッファ回路の駆
動能力を固定にすると、前記のように波形整形上の問題
や不要輻射上の問題が発生する。なお、ウェスタン・デ
ィジタル社の製品であるＷＤ７６Ｃ１０ＬＰではＤＲＡ
Ｍ用のＲＡＳ信号、ＣＡＳ信号、アドレス信号のバッフ
ァの駆動能力をＣＰＵによる命令で変更できるようにな
っているが、本発明が対象にしているように、周波数が
変化する信号用のバッファ回路ではこのような手段は実
現されていない。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記のような従来のバッファ
回路における問題を解決し、周波数が変化する信号を扱
う装置における波形整形上の問題や不要輻射上の不具合
が発生しないバッファ選択装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
本発明では周波数が変化する信号を取扱う装置におい
て、ダイナミックレンジや増幅度或は最高周波数等の駆
動能力の異なる複数のバッファ回路を備え、上記複数の
バッファ回路の中から周波数に対応して最適なバッファ
回路を選択するためのバッファ回路選択回路を備えたこ
と、クロック信号周波数を変更可能な装置において、ク
ロック周波数を検出するためのクロック周波数検出回路
と、上記クロック周波数検出回路により検出した周波数
に対応して所望のクロック用バッファ回路を選択するた
めのクロック用バッファ回路選択回路を備えたこと、Ｃ
ＰＵからの命令によって所望のクロック用バッファ回路
を指定するための切替ポートと、クロック周波数検出回
路と、上記切替ポートからの信号とクロック周波数検出
回路からの信号に基づいて、クロック用バッファ選択信
号源を切替る選択切替回路を備えたこと、所望のクロッ
ク用バッファ回路を指定するための切替スイッチと、ク
ロック周波数検出回路と、上記切替スイッチからの信号
とクロック周波数検出回路からの信号に基づいて、クロ
ック用バッファ回路選択信号源を切替るための選択切替
回路を備えた構成にしたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】このように駆動能力の異なる複数のバッファ回
路と、上記複数のバッファ回路の中から所望のものを選
択するバッファ回路選択回路とを備えているので、信号
の周波数に応じて適切なバッファを選択的に使用でき
る。

【００１１】また、周波数が可変である信号がクロック
信号である場合には、クロック周波数を検出するための
クロック周波数検出回路と、上記クロック周波数検出回
路により検出した周波数に対応して所望のクロック用バ
ッファを選択するバッファ回路選択回路とを備えている
ので、クロック信号の周波数に応じて自動的に適切なク
ロック用バッファ回路を選択することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。以下の実施例では、周波数の変化する信
号がクロック信号の場合について、図面により詳細に説
明する。図１は本発明によるクロック用バッファ回路選
択装置の一実施例を示す全体ブロック図である。同図に
おいて、符号１はクロック信号の周波数を検出すると共
に、その周波数に対応したバッファ回路を選択するため
の選択信号を発生するクロック周波数検出回路、２はク
ロック周波数検出回路１を動作させるための基準クロッ
クを発生する基準クロック発生器、３は駆動能力の異る
複数のバッファと、それらの中から上記選択信号に従っ
て１個のバッファを選択するための選択論理回路から構
成されるクロック用バッファ選択回路である。

【００１３】この構成において、動作を説明する。ま
ず、クロック信号入力がクロック周波数検出回路１に入
力されると、クロック周波数検出回路１は上記入力され
たクロック信号入力と、基準クロック発生器２から入力
された基準クロックとに基づいてクロック周波数の高低
を検出する。上記周波数の高低（周波数の値）は複数の
グループにグルーピングされて、グループに対応した選
択信号を「信号有り」の状態にする。

【００１４】図２は図１のクロック周波数検出回路１の
詳細例を示すブロック図である。図２において、11はク
ロック信号の周波数を検出するためのカウンタ、12はカ
ウンタ11の出力に基づいて選択信号を出力するためのフ
リップフロップ（レジスタ）である。図２の動作を図３
に示したタイミングチャートを参照しつつ説明する。図
２に示すように、カウンタ11のクロック入力には一定周
波数の基準クロックが、またクリア入力にはクロック信
号入力が供給される。上記基準クロックの周波数はクロ
ック信号の周波数より充分に高い周波数であり、そのた
め、基準クロックは図３に示すように、クロック信号の
半周期中に両クロック周波数の差に応じて基準クロック
信号値がHighの期間とLow の期間をくり返す。この例で
は、両クロック周期は約１５倍の差を持っている。本ク
ロック周波数検出回路１は、カウンタ11のクリア入力に
クロック信号を入力することにより、クロック信号がLo
w の期間は計数値‘０’に戻しておき、クロック信号が
Highの期間中の基準クロックのクロック数を計数する。
つまり、図３に示すように、クロック信号がHighになる
とカウンタ11は基準クロックに従って計数を開始し、カ
ウンタ11の出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに計数出力が現われる。
図２の実施例では、カウンタ11の出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
うち上位３ビットのＢ、Ｃ、Ｄをそれぞれ選択信号ｂ、
ｃ、ｄとして使用している。つまり、選択信号ｂ、ｃ、
ｄの信号値（状態値）をフリップフロップ12にラッチし
て選択信号ｅ、ｆ、ｇとしている。上記ラッチタイミン
グは図２に示すフリップフロップ12のクロック信号入力
がHighからLow になるクロック立ち下り時である。つま
り、クロック信号がHighの期間中に計数された最後の値
がフリップフロップ12にセットされる。図３の例では計
数値は７であり、図のように、選択信号ｅとｆの信号値
は‘１’、選択信号ｇは‘０’としてクロック信号入力
がLow になった後も保持される。

【００１５】以上の説明から明らかなように、クロック
信号の周波数が高くなって、クロック信号のHighの期間
（クロック信号の半周期）が短かくなり、例えば計数値
３でクロック信号がＬowになると、選択信号ｅの信号値
は‘１’選択信号ｆとｇの信号値は‘０’として保持さ
れ、逆にクロック信号の周波数が低くなって、クロック
信号のHighの期間が長くなり、例えば計数値15でクロッ
ク信号がLow になると、選択信号ｅ、ｆ、ｇの信号値は
全て‘１’として保持される。このように、クロック信
号の周波数が高くなるとカウンタ11の計数値が小さくな
り、クロック信号の周波数が低くなるとカウンタ11の計
数値が大きくなるので、計数値が００１×（×＝０or
１）になるクロック信号周波数グループ、計数値が０１
××になるクロック信号周波数グループ、計数値が１×
××になるクロック信号周波数グループというようにク
ロック信号をその周波数によってグルーピングし、選択
信号ｅ、ｆ、ｇを上記周波数グループに対応付けること
ができる。

【００１６】図４は図１のクロック用バッファ選択回路
３の詳細例を示す回路図である。この図において３１、
３２、３３は駆動能力の異るバッファ回路であって、バ
ッファ31、32、33、は例えば、駆動電流で評価した場
合、それぞれ12ｍＡ、６ｍＡ、３ｍＡ、の駆動能力を持
つ。即ち、駆動電流値が多い程、高い周波数信号を処理
することが可能となる。

【００１７】上記３種のバッファは選択信号ｅ、ｆ、ｇ
によって選択される。つまり、本実施例ではクロック信
号の周波数グループを低い周波数、中間の周波数、高い
周波数の３グループに分け、クロック信号が低い周波数
グループに属する周波数の時は駆動能力３ｍＡのバッフ
ァ33を選択してクロック信号を駆動し、クロック信号が
中間の周波数グループに属する周波数の時は駆動能力６
ｍＡのバッファ32を選択してクロック信号を駆動し、ク
ロック信号が高い周波数グループに属する周波数の時は
駆動能力12ｍＡのバッファ31を選択してクロック信号を
駆動している。また上記においては例えば低い周波数グ
ループに属する周波数をフリップフロップ12のセット値
が１×××である時の周波数と定義し、中間は０１××
である時の周波数、高い周波数とは００１×である時の
周波数と定義している。図４の３４は上記定義に従って
バッファを選択する選択論理回路である。

【００１８】図５は本発明の変形例を示すブロック図で
あり、クロック用バッファを指定する手段として、前記
のクロック周波数検出回路１の他に、ＣＰＵ６からの命
令によってクロック用バッファを指定するための切替ポ
ート５を備え、クロック用バッファの選択を上記２つの
指定手段のうちどちらの指定によっても行えるようにし
たものである。同図において、４は切替ポート５からの
信号とクロック周波数検出回路１からの信号とに基づい
て、クロック用バッファ選択信号源を切替るための選択
切替回路である。切替ポート５は図２のフリップフロッ
プ12と同様に３ビットまたは４ビットのフリップフロッ
プ（レジスタ）で構成し、例えばバッファ31を選択する
ときは、ＣＰＵからの命令により００１×（４ビット構
成の場合）というデータを切替ポート５にセットする。
また、選択切替回路４における選択信号源の切替えはＣ
ＰＵ６から選択切替回路４に信号を与える（図示してい
ない）ことによって行われる。

【００１９】図６は更に本発明の変形例を示すブロック
構成図であって、この例ではクロック用バッファを指定
する手段として、クロック周波数検出回路１の他に、切
替スイッチ７を備え、図５に示す実施例と同様に制御す
ることにより、切替スイッチ７にセットしたデータによ
ってもクロック用バッファを選択できるようにしたもの
である。この例は切替スイッチ７を例えば３個（３ビッ
ト）のスイッチ列で構成し、この例はスイッチのオン、
オフによって‘１’または‘０’をセットする。 以
上、周波数が可変な信号として、クロック信号を例にし
て説明したが、本発明が適用されるのはこの例に限ら
ず、周波数が可変な信号としてはアナログ信号処理回路
やデジタルデータ自体のビットレートが変化する場合に
も適用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号の周波数に応じて適切なバッファを使用できるの
で、本来方形波が必要である装置において、三角波のよ
うな崩れた波形となる波形整形上の問題を解決でき、従
って回路の誤動作を引き起こすことがなくなる。更に過
剰な能力をもったバッファ回路の使用に起因する不要輻
射の外部放出という問題も解決できる。また、ＣＰＵか
らの命令や切り替えスイッチによっても駆動能力を選択
できるので、最適な駆動能力の選択をより確実に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクロック用バッファ選択装置の一
実施例を示す全体ブロック図である。

【図２】図１に示すクロック周波数検出回路の詳細例を
示すブロック図である。

【図３】図１に示す一実施例のタイミングチャートであ
る。

【図４】図１に示すクロック用バッファ選択回路の詳細
を示す回路図である。

【図５】本発明によるクロック用バッファ選択装置の変
形実施例を示す全体ブロック図である。

【図６】本発明によるクロック用バッファ選択装置の変
形実施例を示す全体ブロック図である。

【符号の説明】

１…クロック周波数検出回路、２…基準クロック発生
器、３…クロック用バッファ選択回路、４…選択切替回
路、５…切替ポート、６…ＣＰＵ、７…切替スイッチ、
11…カウンタ、12…フリップフロップ、31、32、33…バ
ッファ、34…選択論理回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数が変化する信号を取扱う装置にお
   いて、ダイナミックレンジや増幅度或は最高周波数等の
   駆動能力の異なる複数のバッファ回路を備え、上記複数
   のバッファ回路の中から周波数に対応して最適なバッフ
   ァ回路を選択するためのバッファ回路選択回路を備えた
   ことを特徴とするバッファ回路選択装置。
2. 【請求項２】 クロック信号周波数を変更可能な装置に
   おいて、クロック周波数を検出するためのクロック周波
   数検出回路と、上記クロック周波数検出回路により検出
   した周波数に対応して所望のクロック用バッファ回路を
   選択するためのクロック用バッファ回路選択回路を備え
   たことを特徴するクロック用バッファ回路選択装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のクロック用バッファ回路
   選択装置において、ＣＰＵからの命令によって所望のク
   ロック用バッファ回路を指定するための切替ポートと、
   クロック周波数検出回路と、上記切替ポートからの信号
   とクロック周波数検出回路からの信号に基づいて、クロ
   ック用バッファ選択信号源を切替る選択切替回路を備え
   たことを特徴とするクロック用バッファ回路選択装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のクロック用バッファ回路
   選択装置において、所望のクロック用バッファ回路を指
   定するための切替スイッチと、クロック周波数検出回路
   と、上記切替スイッチからの信号とクロック周波数検出
   回路からの信号に基づいて、クロック用バッファ回路選
   択信号源を切替るための選択切替回路を備えた構成にし
   たことを特徴とするクロック用バッファ回路選択装置。