JPH09321624A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
Semiconductor integrated circuitInfo
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- JPH09321624A JPH09321624A JP8155017A JP15501796A JPH09321624A JP H09321624 A JPH09321624 A JP H09321624A JP 8155017 A JP8155017 A JP 8155017A JP 15501796 A JP15501796 A JP 15501796A JP H09321624 A JPH09321624 A JP H09321624A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
装置に関し、特にA/D変換器(アナログ/ディジタル
変換器)を備えた半導体集積回路装置におけるサンプリ
ング技術に利用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technique effectively used for a sampling technique in a semiconductor integrated circuit device having an A / D converter (analog / digital converter). is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】1チップのマイクロコンピュータに搭載
されるA/D変換器において、高速かつ高精度が要求さ
れる場合、逐次比較方式又は直並列方式が広く採用され
ている。いずれの方式のA/D変換器においても、入力
アナログ信号に従ってサンプル・ホールド回路内のコン
デンサ(キャパシタ)を限られた時間内に充放電してサ
ンプリングする。このサンプリングにより上記コンデン
サに蓄えられた電荷は、その後に逐次比較又は並列比較
されてディジタル値にされる。A/D変換器に関して
は、(株)オーム社、昭和60年12月25日発行「マ
イクロコンピュータハンドブック」第354頁〜第35
7頁等がある。2. Description of the Related Art In an A / D converter mounted on a one-chip microcomputer, a successive approximation method or a serial / parallel method is widely adopted when high speed and high accuracy are required. In any type of A / D converter, a capacitor in the sample / hold circuit is charged / discharged and sampled within a limited time according to an input analog signal. The charges accumulated in the capacitor by this sampling are subsequently compared sequentially or in parallel to obtain digital values. Regarding the A / D converter, Ohmsha Co., Ltd., December 25, 1985, "Microcomputer Handbook", pages 354 to 35
There are 7 pages.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】信号源からA/D変換
器までの時定数がサンプリング時間に比べて大きい場
合、限られた時間内に上記コンデンサを十分に充放電さ
せることができず、変換精度に影響が出る。したがっ
て、信号源インピーダンス並びに入力容量を低く抑えて
時定数を小さくするか、またはA/D変換器時間の動作
周波数を落として十分なサンプリンジ時間の確保を図る
等のようにシステム側で対応を採る必要がある。しか
し、上記シングルチップのマイクロコンピュータ等のよ
うな半導体集積回路装置に搭載されるA/D変換器で
は、上記信号源インピーダンス並びに入力容量を低く抑
えて時定数を小さくすることは難しい。つまり、マイク
ロコンピュータシステム等の高速化に伴い、サンプリン
グ時間は短くなる傾向にある反面、信号源インピーダン
スならびに入力容量はシステムサイドから決まってお
り、その設計自由度は低くく容易に変更することも難し
い。特に、自動車搭載用のエンジン制御のためのO2 等
のセンサのように入力アナログ信号が急激に変化するも
のにおいては、それを正確に取り込むことが難しいとい
う問題が生じる。When the time constant from the signal source to the A / D converter is larger than the sampling time, the capacitor cannot be sufficiently charged / discharged within the limited time, and conversion is performed. Accuracy is affected. Therefore, the system side takes measures such as suppressing the signal source impedance and the input capacitance to reduce the time constant, or reducing the operating frequency of the A / D converter time to secure a sufficient sampling time. There is a need. However, in the A / D converter mounted on the semiconductor integrated circuit device such as the single-chip microcomputer, it is difficult to suppress the signal source impedance and the input capacitance to be low to reduce the time constant. In other words, as the speed of microcomputer systems increases, the sampling time tends to become shorter, but the signal source impedance and input capacitance are determined by the system side, and the degree of freedom in design is low and difficult to change easily. . In particular, in the case of a sensor such as an O 2 sensor for controlling an engine mounted on an automobile, in which the input analog signal changes rapidly, there arises a problem that it is difficult to accurately capture the input analog signal.
【0004】この発明の目的は、簡単な構成により、高
速、高精度の入力信号の取り込みを可能にしたサンプル
・ホールド回路を備えた半導体集積回路装置を提供する
ことにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明ら
かになるであろう。An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a sample and hold circuit capable of capturing an input signal at high speed and with high precision by a simple structure. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、サンプル・ホールド手段に
取り込まれたアナログ信号をディジタル信号に変換する
アナログ/ディジタル変換器を備えた半導体集積回路装
置において、外部端子から供給される入力信号を上記サ
ンプル・ホールド手段のサンプリング動作と同期して伝
えるとともに、上記サンプル・ホールド手段がホールド
動作のときから上記サンプリング動作開始までの間に上
記サンプル・ホールド手段の入力部に所定の電圧を与え
るという予備充放電手段を付加する。The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a semiconductor integrated circuit device equipped with an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample and hold means into a digital signal, an input signal supplied from an external terminal is used for the sampling operation of the sample and hold means. Preliminary charging / discharging means for applying a predetermined voltage to the input part of the sample / hold means is added while the sample / hold means performs the hold operation and the sampling / holding operation starts until the sampling operation starts.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1には、この発明に係るA/D
変換部の一実施例のブロック図が示されている。同図の
回路回路ブロックは、公知の半導体製造技術により、同
図では省略されているマイクロコンピュータを構成する
他の回路ブロックとともに、1つの半導体基板上(LS
I)において形成される。同図には、A/D変換器とそ
の入力部に設けられるサンプル・ホールド回路が示され
ている。1 is a block diagram of an A / D according to the present invention.
A block diagram of one embodiment of a converter is shown. The circuit circuit block shown in the figure is formed on a single semiconductor substrate (LS) together with other circuit blocks, which are omitted in FIG.
Formed in I). The figure shows an A / D converter and a sample and hold circuit provided at its input.
【0007】サンプル・ホールド手段は、スイッチS1
とキャパシタC1から構成され、スイッチS1がオン状
態のときに、入力アナログ信号によりキャパシタC1の
充電又は放電が行われる。スイッチS1がオフ状態にさ
れると、その直前のアナログ信号がキャパシタC1に取
り込まれて、ホールド(保持)される。A/D変換器A
DCは、上記保持されたアナログ信号をD0〜D7等の
ような複数ビットからなるディジタル信号に変換する。
上記A/D変換回路ADCは、特に制限されないが、前
記のような公知の逐次比較方式又は直並列方式からな
る。The sample and hold means is a switch S1.
And the capacitor C1. When the switch S1 is in the on state, the capacitor C1 is charged or discharged by the input analog signal. When the switch S1 is turned off, the analog signal immediately before that is taken into the capacitor C1 and held (held). A / D converter A
The DC converts the held analog signal into a digital signal composed of a plurality of bits such as D0 to D7.
The A / D conversion circuit ADC is not particularly limited, but is composed of the above-described known successive approximation system or serial-parallel system.
【0008】信号源は、自動車搭載用のマイクロコンピ
ュータでは、空気流入量等の各種のアナログセンサから
なる。同図において、Zは、上記信号源の出力インピー
ダンス及びかかるセンサとマイクロコンピュータのA/
D入力端子との間の信号伝送路における分布抵抗等から
なり、Cは上記入力端子でのサージ吸収用容量や寄生容
量等からなる入力容量である。In a microcomputer mounted on an automobile, the signal source is composed of various analog sensors such as the air inflow amount. In the figure, Z is the output impedance of the signal source and A / A of the sensor and the microcomputer.
C is an input capacitance such as a distributed resistance in a signal transmission line between the D input terminal and the like, and C is a surge absorbing capacitance and a parasitic capacitance at the input terminal.
【0009】前記のように信号源の出力インピーダンス
や入力容量からなる時定数は、シテテム構成によって決
められ、その時定数に対して信号源の信号変化が比較的
大きいときには、上記サンプル・ホールド手段のスイッ
チS1がオン状態の期間において、キャパシタC1の電
圧を信号電圧に等しくなるように高速に充電又は放電さ
せることが困難となる。As described above, the time constant composed of the output impedance and the input capacitance of the signal source is determined by the system configuration, and when the signal change of the signal source is relatively large with respect to the time constant, the switch of the sample and hold means. It becomes difficult to charge or discharge the capacitor C1 at high speed so that the voltage of the capacitor C1 becomes equal to the signal voltage while the S1 is in the ON state.
【0010】この実施例では、サンプル・ホールド手段
と入力端子との間に、予備充放電手段を設けるようにす
る。この予備充放電手段は、スイッチSW1により構成
されて、上記入力端子と電圧選択手段とを切り換えるよ
うに作用する。つまり、スイッチSW1が接点a側に接
続されているときには、入力端子から供給された信号源
のアナログ電圧をサンプル・ホールド手段に伝え、接点
b側に接続されているときには、上記電圧選択手段によ
り形成された予充放電電圧を上記サンプル・ホールド手
段に伝える。上記電圧選択手段は、基準電圧Vref を抵
抗分圧回路により分圧して、特に制限されないが、上記
A/D入力端子から入力されたアナログ信号、つまりセ
ンサである信号源における許容最大振幅の1/2を形成
し、上記予充放電電圧とするものである。In this embodiment, preliminary charging / discharging means is provided between the sample / hold means and the input terminal. The preliminary charging / discharging means is composed of a switch SW1 and operates to switch between the input terminal and the voltage selecting means. That is, when the switch SW1 is connected to the contact a side, the analog voltage of the signal source supplied from the input terminal is transmitted to the sample and hold means, and when the switch SW1 is connected to the contact b side, it is formed by the voltage selecting means. The precharge / discharge voltage thus generated is transmitted to the sample / hold means. The voltage selection means divides the reference voltage Vref by a resistance voltage dividing circuit, and is not particularly limited, but is an analog signal inputted from the A / D input terminal, that is, 1/1 / maximum allowable amplitude in a signal source which is a sensor. 2 to form the above-mentioned precharge / discharge voltage.
【0011】図4には、この発明に係る上記サンプル・
ホールド回路の動作の一例を説明するためのタイミング
図が示されている。サンプリングクロックがロウレベル
のときには、サンプル・ホールド手段のスイッチS1が
オフ状態にされて、ホールド期間とされ、この間にA/
D変換器ADCによるA/D変換動作が行われる。上記
サンプリングクロックがハイレベルに変化すると、スイ
ッチS1がオン状態となり、入力アナログ信号の取り込
みが行われる。このときの入力アナログ信号の取り込み
を高速にするために、予充放電クロックにより予備充放
電手段の制御が行われる。FIG. 4 shows the sample according to the present invention.
A timing diagram is shown for explaining an example of the operation of the hold circuit. When the sampling clock is at a low level, the switch S1 of the sample and hold means is turned off to enter the hold period, during which A /
The A / D conversion operation is performed by the D converter ADC. When the sampling clock changes to the high level, the switch S1 is turned on and the input analog signal is taken in. In order to speed up the input analog signal at this time, the preliminary charging / discharging means is controlled by the precharging / discharging clock.
【0012】基本的には、上記予充放電クロックはサン
プリングクロックの逆相の信号とされ、サンプリングク
ロックがロウレベルの期間、言い換えるならば、ホール
ド期間においてハイレベルにされ、スイッチSW1をb
側にする。これによりサンプル・ホールド手段の入力に
は、アナログ入力信号の最大値の約半分にされた予充放
電電圧VPが与えられており、サンプリングクロックS
1のハイレベルによりスイッチS1がオン状態にされる
と同時に、キャパシタC1には上記予充放電電圧VPに
予備充電が行われる。Basically, the precharge / discharge clock is a signal having a phase opposite to that of the sampling clock, and is set to a high level during a low level period of the sampling clock, in other words, a hold period, and the switch SW1 is turned on.
To the side. As a result, the precharge / discharge voltage VP which is approximately half the maximum value of the analog input signal is applied to the input of the sample and hold means, and the sampling clock S
When the switch S1 is turned on by the high level of 1, the capacitor C1 is precharged to the precharge / discharge voltage VP at the same time.
【0013】上記予備充電動作は、上記電圧選択手段で
の出力インピーダンスを小さくし、かつ、予備充放電手
段からサンプル・ホールド手段までの配線抵抗を小さく
する等により、上記予充放電クロックとサンプリングク
ロックとがオーバーラップする短い時間t2において、
キャパシタC1の電圧が上記電圧VPになるように高速
に行われる。これにより、キャパシタC1の電圧は、ア
ナログ入力信号には無関係に1つ前のホールド電圧V1
から上記電圧VPまで点線で示すように変化させられ
る。In the preliminary charging operation, the output impedance of the voltage selecting means is reduced, and the wiring resistance from the preliminary charging / discharging means to the sample / hold means is reduced. At a short time t2 when and overlap,
It is performed at high speed so that the voltage of the capacitor C1 becomes the voltage VP. As a result, the voltage of the capacitor C1 is the previous hold voltage V1 regardless of the analog input signal.
To the above voltage VP as shown by the dotted line.
【0014】予充放電クロックがロウレベルにされる
と、スイッチSW1がa側に切り換えられて、入力端子
から供給される入力アナログ信号が伝えられる。このと
き、上記キャパシタC1には、既に上記電圧VPに設定
されているから、この電圧を基準にしてアナログ入力信
号に対応して変化することになるが、前記のように信号
源側のインピーダンスZと入力容量Cとの時定数に対応
してアナログ入力信号に対応した電圧となる。そして、
最終的にはサンプリングクロックがロウレベルに変化す
るタイミングでは、そのときの電圧V2がキャパシタC
1に保持される。When the precharge / discharge clock is set to the low level, the switch SW1 is switched to the side a, and the input analog signal supplied from the input terminal is transmitted. At this time, since the capacitor C1 has already been set to the voltage VP, it changes in accordance with the analog input signal with reference to this voltage. However, as described above, the impedance Z on the signal source side is set. And a voltage corresponding to the analog input signal corresponding to the time constants of the input capacitance C. And
Finally, at the timing when the sampling clock changes to the low level, the voltage V2 at that time changes to the capacitor C.
Held at 1.
【0015】すなわち、キャパシタC1にホールドされ
るべき電圧V2は、1つの前のホールド電圧V1からは
大きく変化しているが、上記予充放電電圧VPからみる
と小さな電圧変化となり、システム構成により決まる信
号源でのインピーダンスと入力容量からなる比較的大き
な時定数にあっても、高い精度のサンプリング動作を行
わせるようにすることができる。That is, the voltage V2 to be held in the capacitor C1 is largely changed from the previous hold voltage V1, but it is a small voltage change in view of the precharge / discharge voltage VP and is determined by the system configuration. Even if there is a relatively large time constant composed of the impedance and the input capacitance in the signal source, it is possible to perform a highly accurate sampling operation.
【0016】同図では省略されているが、この実施例の
サンプル・ホールド回路では、キャパシタC1の電圧
は、ほぼ中点電圧VPに対応した予充放電電圧からアナ
ログ入力信号に対応した電圧となり、最大でも変化幅が
許容最大アナログ信号の半分に軽減できるために、短い
時間内(高速)に高い精度のサンプリング動作を行わせ
るようにすることができる。Although not shown in the figure, in the sample and hold circuit of this embodiment, the voltage of the capacitor C1 changes from the precharge / discharge voltage corresponding to the midpoint voltage VP to the voltage corresponding to the analog input signal. Since the change width can be reduced to half of the maximum allowable analog signal even at the maximum, it is possible to perform a highly accurate sampling operation within a short time (high speed).
【0017】図2には、この発明に係るA/D変換部の
他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例
では、サンプル・ホールド手段に対して、連続サンプリ
ング制御手段が付加される。つまり、A/D変換動作の
ためのホールドされるアナログ信号を得るために、2回
のサンプリングを行うことにより、実質的にサンプリン
グ期間を長くするものである。この構成では、マイクロ
コンピュータ等のシテテムクロックの周波数を変更する
ことなく、実質的にサンプリング周期を長くすることが
できるものとなる。FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the A / D converter according to the present invention. In this embodiment, continuous sampling control means is added to the sample and hold means. That is, in order to obtain a held analog signal for the A / D conversion operation, the sampling period is substantially lengthened by performing sampling twice. With this configuration, the sampling cycle can be substantially lengthened without changing the frequency of the system clock of the microcomputer or the like.
【0018】図3には、この発明に係るA/D変換部の
更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実
施例では、サンプル・ホールド手段に対して、サンプリ
ング時間制御手段が付加される。つまり、A/D変換動
作のためのホールドされるアナログ信号を得るために、
サンプリング時間のみを長くできるようにするものであ
る。このようなサンプリング時間の制御は、上記サンプ
リングクロックの周波数そのものを設定できるようにし
たり、パルスデューティの制御を行うようにすることに
より行われる。A/D変換器の使い勝手を良くするため
には、制御レジスタを設け、ソフトウェアによりサンプ
リング時間を書き込むようにし、それに対応してサンプ
リング時間が設定できるようにすることが便利である。FIG. 3 is a block diagram showing still another embodiment of the A / D converter according to the present invention. In this embodiment, sampling time control means is added to the sample and hold means. That is, in order to obtain a held analog signal for the A / D conversion operation,
Only the sampling time can be lengthened. Such control of the sampling time is performed by setting the frequency itself of the sampling clock or by controlling the pulse duty. In order to improve the usability of the A / D converter, it is convenient to provide a control register and write the sampling time by software so that the sampling time can be set correspondingly.
【0019】図5には、この発明が適用されたシングル
チップマイクロコンピュータの一実施例のブロック構成
図が示されている。特に制限されないが、この実施例の
シングルチップマイクロコンピュータMCUは、自動車
又は産業用機械等に組み込まれ、その制御装置として機
能する。FIG. 5 shows a block diagram of an embodiment of a single chip microcomputer to which the present invention is applied. Although not particularly limited, the single-chip microcomputer MCU of this embodiment is incorporated in an automobile, an industrial machine or the like, and functions as a control device for the same.
【0020】同図のマイクロコンピュータMCUは、い
わゆるストアドプログラム方式の中央処理装置CPUと
される。中央処理装置CPUには、特に制限されない
が、内部バスIBUSを介してリードオンリーメモリR
OM,ランダムアクセスメモリRAM,アナログディジ
タル変換回路A/D,ウォッチドッグタイマWDT,タ
イマー回路TIM及びシリアルコミュニケーションイン
ターフェイスSCIが結合される。また、中央処理装置
CPUを含むマイクロコンピュータMCUの各部には、
クロック生成回路CLKGから所定のクロック信号CL
Kが供給され、マイクロコンピュータMCUは、さら
に、クロック生成回路CLKGの動作を制御するための
クロックコントローラCLKCと、電源投入時にマイク
ロコンピュータMCUの各部を初期状態にリセットする
ためのパワーオンリセット回路PORとを備える。The microcomputer MCU shown in the figure is a so-called stored program type central processing unit CPU. The central processing unit CPU is not particularly limited, but a read-only memory R via an internal bus IBUS.
The OM, random access memory RAM, analog / digital conversion circuit A / D, watchdog timer WDT, timer circuit TIM and serial communication interface SCI are connected. Further, in each unit of the microcomputer MCU including the central processing unit CPU,
A predetermined clock signal CL from the clock generation circuit CLKG
K is supplied, and the microcomputer MCU further includes a clock controller CLKC for controlling the operation of the clock generation circuit CLKG, and a power-on reset circuit POR for resetting each part of the microcomputer MCU to the initial state when the power is turned on. Equipped with.
【0021】ウォッチドッグタイマWDTには、中央処
理装置CPUから内部信号PRが供給され、その出力信
号つまり異常検出信号TDは、クロックコントローラC
LKCに供給される。クロック生成回路CLKGの一方
の入力端子は、外部端子EXTALを介して水晶発振子
XTALの一方の電極に結合され、その他方の入力端子
には、クロックコントローラCLKCのクロック出力信
号CGが供給される。水晶発振子XTALの他方の電極
は、外部端子XTALを介してクロックコントローラC
LKCに結合される。The watchdog timer WDT is supplied with an internal signal PR from the central processing unit CPU, and its output signal, that is, the abnormality detection signal TD, is supplied to the clock controller C.
Supplied to LKC. One input terminal of the clock generation circuit CLKG is coupled to one electrode of the crystal oscillator XTAL via the external terminal EXTAL, and the clock output signal CG of the clock controller CLKC is supplied to the other input terminal. The other electrode of the crystal oscillator XTAL is connected to the clock controller C via the external terminal XTAL.
It is bound to LKC.
【0022】パワーオンリセット回路PORには、外部
端子VCC及びVSSを介してシングルチップマイクロ
コンピュータMCUの動作電源となる電源電圧VCC及
び接地電位VSSがそれぞれ供給され、その出力信号つ
まりパワーオンリセット信号PORは、クロックコント
ローラCLKCに供給される。上記クロックコントロー
ラCLKCには、さらに中央処理装置CPUから完全停
止制御レジスタRSTPの出力信号RSTPならびにモ
ード制御レジスタRCMDの出力信号RCMDが供給さ
れ、その出力信号つまり通常リセット信号RSは、中央
処理装置CPUを含むマイクロコンピュータMCUの各
部に供給される。The power-on reset circuit POR is supplied with the power supply voltage VCC and the ground potential VSS, which are the operating power supplies of the single-chip microcomputer MCU, via the external terminals VCC and VSS, respectively, and its output signal, that is, the power-on reset signal POR. Are supplied to the clock controller CLKC. To the clock controller CLKC, the output signal RSTP of the complete stop control register RSTP and the output signal RCMD of the mode control register RCMD are further supplied from the central processing unit CPU, and the output signal, that is, the normal reset signal RS is supplied to the central processing unit CPU. It is supplied to each part of the microcomputer MCU including.
【0023】上記中央処理装置CPUは、リードオンリ
ーメモリROMに格納されたユーザプログラムに従って
ステップ動作し、所定の演算処理を実行するとともに、
マイクロコンピュータの各部を制御・統括する。この実
施例において、中央処理装置CPUは、命令により書き
込み可能な完全停止制御レジスタ及びモード制御レジス
タを備え、その出力信号RSTP及びRCMDは、前述
のように、クロックコントローラCLKCに供給され
る。また、中央処理装置CPUのプログラム実行状況を
示す内部信号PRは、ウォッチドッグタイマWDTによ
って常時モニタされ、マイクロコンピュータMCUの異
常検出に供される。リードオンリーメモリROMは、例
えば所定の記憶容量を有するマスクROM等からなり、
中央処理装置CPUの制御に必要なプログラムや固定デ
ータを格納する。ランダムアクセスメモリRAMは、例
えば所定の記憶容量を有するスタティック型RAM等か
らなり、中央処理装置CPUの演算結果や制御データ等
を一時的に格納する。The central processing unit CPU executes step operations according to a user program stored in the read-only memory ROM to execute predetermined arithmetic processing, and at the same time,
Controls and controls each part of the microcomputer. In this embodiment, the central processing unit CPU comprises an instruction-writable complete stop control register and a mode control register, the output signals RSTP and RCMD of which are supplied to the clock controller CLKC as described above. Further, the internal signal PR indicating the program execution status of the central processing unit CPU is constantly monitored by the watchdog timer WDT and is used for abnormality detection of the microcomputer MCU. The read-only memory ROM is, for example, a mask ROM having a predetermined storage capacity,
It stores programs and fixed data necessary for controlling the central processing unit CPU. The random access memory RAM is, for example, a static RAM having a predetermined storage capacity, and temporarily stores the calculation result of the central processing unit CPU, control data, and the like.
【0024】アナログディジタル変換回路A/Dは、外
部の各種センサから入力されるアナログ入力信号を所定
ビットのディジタル信号に変換し、内部バスIBUSを
介して中央処理装置CPU等に伝達する。この実施例で
は、前記のような予充放電電圧を形成するために用いら
れる基準電圧Vref が供給される。この基準電圧Vref
は、A/D変換器にも供給され、A/D変換動作のため
の基準電圧としても用いるようにしても差支えない。ア
ナログディジタル変換器A/Dに含まれる前記のような
サンプル・ホールド手段、予備充放電手段に用いられる
サンプリングクロック及び予充放電クロックは、前記ク
ロック発生回路CPGにより形成されたクロックに基づ
いて形成される。また、A/変換器ADCそれ自体に用
いられるクロック信号も同様である。The analog-digital conversion circuit A / D converts an analog input signal input from various external sensors into a digital signal of a predetermined bit and transmits it to the central processing unit CPU or the like via the internal bus IBUS. In this embodiment, the reference voltage Vref used to form the precharge / discharge voltage as described above is supplied. This reference voltage Vref
Is also supplied to the A / D converter and may be used as a reference voltage for the A / D conversion operation. The sampling and holding means and the precharging / discharging clock used in the precharging / discharging means, which are included in the analog / digital converter A / D, are formed on the basis of the clock generated by the clock generating circuit CPG. It The same applies to the clock signal used for the A / converter ADC itself.
【0025】タイマー回路TIMは、クロック発生回路
CPGから供給されるクロック信号に従って時間計時を
行い、シリアルコミュニケーションインターフェイスS
CIは、例えばマイクロコンピュータの外部に結合され
たシリアル入出力装置とランダムアクセスメモリRAM
との間の高速データ転送をサポートする。The timer circuit TIM measures time according to the clock signal supplied from the clock generation circuit CPG, and the serial communication interface S
The CI is, for example, a serial input / output device and a random access memory RAM which are connected to the outside of the microcomputer.
Support high speed data transfer to and from.
【0026】ウォッチドッグタイマWDTは、中央処理
装置CPUから出力される内部信号PRをモニタし、こ
の内部信号PRが所定時間を超えて形成されないことを
受けて、言い換えるならば中央処理装置CPUによる命
令フェッチが長期間にわたって行われないことを受けて
中央処理装置つまりはマイクロコンピュータの異常を検
出して、その出力信号つまり異常検出信号TDを選択的
にハイレベルとする。上記パワーオンリセット回路PO
Rは、外部端子VCC及びVSSを介して供給される電
源電圧VCC及び接地電位VSSの電位をモニタし、動
作電源が投入された当初において、その出力信号つまり
パワーオンリセット信号PORを所定期間だけ一時的に
ハイレベルとする。ウォッチドッグタイマWDTによる
異常検出信号TD及びパワーオンリセット回路PORに
よるパワーオンリセット信号PORは、クロックコント
ローラCLKCに供給される。The watchdog timer WDT monitors the internal signal PR output from the central processing unit CPU, and in response to the internal signal PR not being formed for a predetermined time, in other words, the instruction by the central processing unit CPU. In response to the fact that the fetch is not performed for a long period of time, an abnormality of the central processing unit, that is, the microcomputer is detected, and its output signal, that is, the abnormality detection signal TD is selectively set to the high level. The power-on reset circuit PO
R monitors the potentials of the power supply voltage VCC and the ground potential VSS supplied via the external terminals VCC and VSS, and temporarily outputs its output signal, that is, the power-on reset signal POR, for a predetermined period when the operating power is turned on. To a high level. The abnormality detection signal TD from the watchdog timer WDT and the power-on reset signal POR from the power-on reset circuit POR are supplied to the clock controller CLKC.
【0027】これにより、自動車や産業用機械等に組み
込まれるシングルチップマイクロコンピュータ等におい
て、ウォッチドッグタイマによる異常検出あるいは中央
処理装置からの命令による所定レジスタの書き込みを受
けて選択的にクロック生成回路の動作を停止しうるクロ
ックコントローラを設け、この完全停止状態の解除を、
電源再投入時のパワーオンリセット信号によってのみ可
能とすることで、異常発生時には、動作電源が切断後再
投入されるまでの間、マイクロコンピュータ等の動作を
完全に停止することができる。As a result, in a single-chip microcomputer or the like incorporated in an automobile, an industrial machine or the like, a watchdog timer detects an abnormality or a predetermined register is written by an instruction from a central processing unit to selectively operate a clock generation circuit. A clock controller that can stop the operation is provided to release this complete stop state.
By making it possible only by the power-on reset signal when the power is turned on again, when an abnormality occurs, the operation of the microcomputer or the like can be completely stopped until the operating power is turned off and then turned on again.
【0028】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) サンプル・ホールド手段に取り込まれたアナロ
グ信号をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタ
ル変換器を備えた半導体集積回路装置において、外部端
子から供給される入力信号を上記サンプル・ホールド手
段のサンプリング動作と同期して伝えるとともに、上記
サンプル・ホールド手段がホールド動作のときから上記
サンプリング動作開始直後までの間に上記サンプル・ホ
ールド手段の入力部に所定の電圧を与えるという予備充
放電手段を付加することにより、変化幅を軽減できるか
ら高速に高い精度のサンプリング動作を行わせるように
することができるという効果が得られる。The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. (1) In a semiconductor integrated circuit device equipped with an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample and hold means into a digital signal, an input signal supplied from an external terminal is supplied to the sample and hold means. Preliminary charging / discharging means is added for transmitting in synchronization with the sampling operation and for applying a predetermined voltage to the input part of the sample / hold means from the time when the sample / hold means is in the hold operation until immediately after the start of the sampling operation. By doing so, it is possible to reduce the range of change, so that it is possible to obtain a high-speed and highly accurate sampling operation.
【0029】(2) 上記所定の電圧として、上記アナ
ログ/ディジタル変換器の変換許容最大電圧の半分の電
圧に設定することにより、最大でも変換許容最大電圧の
半分に変化幅を軽減できるから、高速に高い精度のサン
プリング動作を行わせることができるという効果が得ら
れる。(2) Since the predetermined voltage is set to a voltage which is half the maximum allowable conversion voltage of the analog / digital converter, the change width can be reduced to half the maximum allowable conversion voltage, so that the maximum speed is high. It is possible to obtain the effect that the sampling operation can be performed with high accuracy.
【0030】(3) 上記サンプリング動作を、2回連
続してサンプリングが行うようにすることにより、実質
的にサンプリング周期を長くすることができ、高い精度
のサンプリング動作を行わせることができるという効果
が得られる。(3) By performing the sampling operation twice in succession, it is possible to substantially lengthen the sampling cycle and to perform the highly accurate sampling operation. Is obtained.
【0031】(4) 上記サンプリング時間をサンプリ
ング時間制御手段により調整可能にすることにより、最
適なサンプリング動作を行わせることができるという効
果が得られる。(4) By making the sampling time controllable by the sampling time control means, there is an effect that an optimum sampling operation can be performed.
【0032】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、電圧
選択手段は、信号源の許容最大電圧に対応して電圧を形
成するもの他、基準電圧Vref を1/2に分圧した固定
電圧を低インピーダンスとするためにボルテージフォロ
ワ回路を介して出力させるようにしてもよい。基準電圧
Vref は、内部回路の電源電圧又は定電圧に置き換える
ようにしても良い。さらに予備充放電の電圧は外部端子
から与えてもよい。この発明は、A/D変換器を内蔵し
たマイクロコンピュータ等の各種半導体集積回路装置に
広く利用できるものである。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the voltage selection means forms a voltage corresponding to the maximum allowable voltage of the signal source, and also via a voltage follower circuit in order to make a fixed voltage obtained by dividing the reference voltage Vref into 1/2 a low impedance. You may make it output. The reference voltage Vref may be replaced with the power supply voltage of the internal circuit or a constant voltage. Further, the voltage for preliminary charging / discharging may be given from an external terminal. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for various semiconductor integrated circuit devices such as microcomputers having a built-in A / D converter.
【0033】[0033]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、サンプル・ホールド手段に
取り込まれたアナログ信号をディジタル信号に変換する
アナログ/ディジタル変換器を備えた半導体集積回路装
置において、外部端子から供給される入力信号を上記サ
ンプル・ホールド手段のサンプリング動作と同期して伝
えるとともに、上記サンプル・ホールド手段がホールド
動作のときから上記サンプリング動作開始直後までの間
に上記サンプル・ホールド手段の入力部に所定の電圧を
与えるという予備充放電手段を付加することにより、変
化幅を軽減できるから高速に高い精度のサンプリング動
作を行わせるようにすることができる。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a semiconductor integrated circuit device equipped with an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample and hold means into a digital signal, an input signal supplied from an external terminal is used for the sampling operation of the sample and hold means. By transmitting in synchronism, by adding a pre-charging / discharging means for applying a predetermined voltage to the input part of the sample / hold means from the time of the hold operation of the sample / hold means to immediately after the start of the sampling operation. Since the change width can be reduced, the sampling operation can be performed at high speed and with high accuracy.
【図1】この発明に係るA/D変換部の一実施例を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an A / D conversion unit according to the present invention.
【図2】この発明に係るA/D変換部の他の一実施例を
示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the A / D conversion unit according to the present invention.
【図3】この発明に係るA/D変換部の更に他の一実施
例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing still another embodiment of the A / D conversion unit according to the present invention.
【図4】この発明に係るサンプル・ホールド回路の動作
の一例を説明するためのタイミングである。FIG. 4 is a timing chart for explaining an example of the operation of the sample hold circuit according to the present invention.
【図5】この発明が適用されたシングルチップマイクロ
コンピュータの一実施例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a single-chip microcomputer to which the present invention is applied.
Z…信号源インピーダンス、C…入力容量、S1…サン
プリングスイッチ、C1…サンプリングキャパシタ、S
W1…切り換えスイッチ、MCU…シングルチップマイ
クロコンピュータ、CPU…中央処理装置、IBUS…
内部バス、ROM…リードオンリメモリ、RAM…ラン
ダムアクセスメモリ、A/D(ADC)…アナログディ
ジタル変換回路、WDT…ウォッチドッグタイマ、TI
M…タイマ回路、SCI…シリアルコミュニケーション
インターフェイス、POR…パワーオンリセット回路、
CLKC…クロックコントローラ、CLKG…クロック
生成回路、XTAL…水晶発振子。Z ... Signal source impedance, C ... Input capacitance, S1 ... Sampling switch, C1 ... Sampling capacitor, S
W1 ... Changeover switch, MCU ... Single chip microcomputer, CPU ... Central processing unit, IBUS ...
Internal bus, ROM ... Read only memory, RAM ... Random access memory, A / D (ADC) ... Analog-to-digital conversion circuit, WDT ... Watchdog timer, TI
M ... Timer circuit, SCI ... Serial communication interface, POR ... Power-on reset circuit,
CLKC ... Clock controller, CLKG ... Clock generation circuit, XTAL ... Crystal oscillator.
Claims (5)
プル・ホールド手段に取り込まれたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
外部端子から供給される入力信号を上記サンプル・ホー
ルド手段のサンプリング動作と同期して伝えるととも
に、上記サンプル・ホールド手段がホールド動作のとき
から上記サンプリング動作開始までの間に上記サンプル
・ホールド手段の入力部に所定の電圧を与える予備充放
電手段とを備えてなることを特徴とする半導体集積回路
装置。1. A sample / hold means, and an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample / hold means into a digital signal,
The input signal supplied from the external terminal is transmitted in synchronization with the sampling operation of the sample and hold means, and the input of the sample and hold means is performed during the hold operation of the sample and hold means until the start of the sampling operation. A semiconductor integrated circuit device, comprising: a precharge / discharge means for applying a predetermined voltage to a unit.
ジタル変換器の変換許容最大電圧の半分の電圧に設定さ
れるものであることを特徴とする請求項1の半導体集積
回路装置。2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the predetermined voltage is set to half the maximum allowable conversion voltage of the analog / digital converter.
化するものであることを特徴とする請求項1の半導体集
積回路装置。3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the input signal is one in which a change in the signal changes rapidly.
プル・ホールド手段に取り込まれたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
外部端子から供給される入力信号を上記サンプル・ホー
ルド手段のサンプリング動作と同期して伝えるととも
に、上記サンプリング動作は2回以上連続してサンプリ
ングが行われ、2回目以降のサンプリング信号がアナロ
グ/ディジタル変換器によりディジタル信号に変換され
るものであることを特徴とする半導体集積回路装置。4. A sample / hold means, an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample / hold means into a digital signal,
The input signal supplied from the external terminal is transmitted in synchronism with the sampling operation of the sample and hold means, and the sampling operation is performed twice or more continuously, and the sampling signal after the second sampling is analog / digital converted. A semiconductor integrated circuit device, which is converted into a digital signal by a device.
プル・ホールド手段に取り込まれたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
外部端子から供給される入力信号を上記サンプル・ホー
ルド手段のサンプリング動作と同期して伝えるととも
に、上記サンプリング時間はサンプリング時間制御手段
により調整可能にされるものであることを特徴とする半
導体集積回路装置。5. A sample / hold means, an analog / digital converter for converting an analog signal taken in by the sample / hold means into a digital signal,
A semiconductor integrated circuit device characterized in that an input signal supplied from an external terminal is transmitted in synchronization with the sampling operation of the sample and hold means, and the sampling time is adjustable by the sampling time control means. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8155017A JPH09321624A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8155017A JPH09321624A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09321624A true JPH09321624A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15596861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8155017A Pending JPH09321624A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Semiconductor integrated circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09321624A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10250143A (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-22 | Canon Inc | Image-forming apparatus |
JP2010068349A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Fujitsu Ltd | Data receiving circuit |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP8155017A patent/JPH09321624A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10250143A (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-22 | Canon Inc | Image-forming apparatus |
JP2010068349A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Fujitsu Ltd | Data receiving circuit |
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