JPH10198457A - クロック周波数切り替え回路 - Google Patents

クロック周波数切り替え回路

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JPH10198457A
JPH10198457A JP9001935A JP193597A JPH10198457A JP H10198457 A JPH10198457 A JP H10198457A JP 9001935 A JP9001935 A JP 9001935A JP 193597 A JP193597 A JP 193597A JP H10198457 A JPH10198457 A JP H10198457A
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JP
Japan
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clock
frequency
switching
flip
output
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JP9001935A
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Inventor
Shinichi Abe
新一 阿部
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MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路配線を単純化することができるクロック
周波数切り替え回路を提供する。 【解決手段】 各セル1〜3はゲートロジック12から
のフィードバック信号F1〜3に基づいて入力されたク
ロックを2分周あるいはそのまま通過させる。切り替え
タイミング発生カウンタ6は、セル3から供給されたク
ロックをカウントする。ゲートロジック12は、切り替
えタイミング発生カウンタ6のカウント値に基づいてフ
ィードバック信号F1〜F3を発生して各セル1〜3に
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振器からのクロ
ックを使用して動作するデジタル装置におけるクロック
周波数切り替え回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の周波数自動切り替え回路
の1例を示している。この周波数自動切り替え回路は、
入力されたクロックを2分周、4分周、8分周する分周
回路31と、入力されたクロックをカウントしてクロッ
クの切り替えタイミングを計測し、切り替え信号を発生
する切り替えタイミング発生カウンタ32と、この切り
替えタイミング発生カウンタ32からの切り替え信号に
基づいて分周回路31の出力のいずれかを選択するマル
チプレクサ33とを備えている。
【0003】リセット入力端子を介してリセットパルス
が供給されると、切り替えタイミング発生カウンタ32
がクロック入力端子に供給されたクロックのカウントを
開始する。これにより、所定クロック周期の後、タイミ
ング信号が発生される。
【0004】一方、クロック入力端子から入力された原
発振クロックが分周回路31によって分周され、2分
周、4分周、8分周のクロックが出力される。切り替え
タイミング発生カウンタ32のカウント値がある値に達
すると、タイミング信号が出力され、マルチプレクサ3
3によって分周回路31からの各分周出力のいずれかが
選択されてクロック出力端子に出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の回路では、分周回路31と切り替えタイミ
ング発生回路31が別系統になっているので、回路配線
が繁雑になり、また使用するフリップフロップの数が多
くなる問題がある。
【0006】また、上述のような構成の回路では、分周
回路31からの各クロックを供給する配線、あるいは切
り替えタイミング発生カウンタ32からの切り替え信号
を供給する配線等の状態によってはマルチプレクサ33
に対する分周回路31の各分周出力の到達時間の差異が
生じ、切り替えタイミング発生カウンタ32の出力遷移
が分周回路31の出力遷移よりマルチプレクサ33の入
力において早くなる可能性があり、所定のパルス幅を損
なう虞がある。
【0007】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、回路を単純化することができるクロ
ック周波数切り替え回路を提供することを目的とする。
【0008】また、本発明は、切り替えタイミングを実
配線状況にかかわらず適当なタイミングで切り替えるこ
とができるクロック周波数切り替え回路を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るクロック周
波数切り替え回路は、供給されたクロックを、外部から
制御可能な分周比で分周して出力する分周手段と、分周
手段により分周されたクロックをカウントして切り替え
タイミングを発生する切り替えタイミング発生手段と、
切り替えタイミング発生手段により発生された切り替え
タイミングに応じて分周手段の分周比を制御する制御手
段とを備えている。
【0010】また、分周手段は、直列に接続され、各々
入力されたクロックを所定の分周比で分周する少なくと
も2つの分周器と、制御手段からの制御に基づいて少な
くとも1つの分周器が分周を行うか否かを切り替える分
周切り替え手段とを備える構成としてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係るクロック周波数切り
替え回路は、例えば情報処理装置等において立ち上げ時
のクロックの制御等を行うクロック発生部等に適用する
ことができる。
【0012】図1は本発明の第1の実施形態に係るクロ
ック周波数切り替え回路の構成を示す図である。このク
ロック周波数切り替え回路は、入力端子(IN)に供給
される入力クロックを分周する分周部(分周手段)を構
成するセル(分周器、分周切り替え手段)1、2、3
と、これらのセル1〜3により分周され、出力端子(O
UT)から出力される出力クロックをカウントし、各セ
ル1〜3の動作を制御するための切り替えタイミング発
生カウンタ(切り替えタイミング発生手段)6、ゲート
ロジック(制御手段)12とを備えている。
【0013】各セル1〜3は、それぞれゲートロジック
12からのフィードバック信号F1、F2、F3に基づ
いて供給されたクロックを2分周するかそのまま通過
(スルー)させるかを切り替え得る単位セルであり、ノ
ード10、11を介して直列に接続されている。これら
のセル1〜3は各々フリップフロップ4とANDゲート
5を備えている。
【0014】各フリップフロップ4は、リセット端子を
備えており、各々の反転出力(QB:Qバー)は各々の
入力Dに接続されている。各フリップフロップ4はリセ
ット端子がローレベルであるときは、クロック入力端子
(CK)に供給されるクロックの立ち下がりエッジ毎に
出力を反転させ、供給されたクロックを2分周して出力
するようになっている。また、ANDゲート5の入力端
子には、各々各セル1〜3に供給されるクロックとフリ
ップフロップ4の反転出力QB(Qバー)が供給されて
いる。
【0015】切り替えタイミング発生カウンタ6は、複
数(n個)のフリップフロップが、各々前段の非反転出
力Qが次段のCK入力に供給されるように、直列に接続
されて構成されている。各々のフリップフロップの反転
出力QBは各々のフリップフロップの入力Dに接続され
ている。但し、最終段のフリップフロップの入力Dはプ
ルアップされている。これらのフリップフロップのリセ
ット端子はまとめられ、リセット端子(RESET)に
接続されている。
【0016】切り替えタイミング発生カウンタ6の最後
段から3つのフリップフロップからのカウント信号(カ
ウンタの上位3ビットすなわち2n-2、2n-1、2n 分周
された出力クロック)13、14、15はゲートロジッ
ク12に供給されている。ゲートロジック12は、例え
ばORゲート8、9から構成され、供給されるカウント
信号13〜15に基づいて各セル1〜3の動作を制御す
るためのフィードバック信号F1、F2、F3を発生す
る。これらのフィードバック信号F1〜F3は、それぞ
れセル1〜3のリセット入力に供給されている。
【0017】具体的にはフィードバック信号F1を発生
するORゲート8の一方の入力には、後ろから3段目の
フリップフロップの出力13が供給されており、他方の
入力には、ORゲート9の出力(フィードバック信号F
2)が供給されている。また、ORゲート9の一方の入
力には、後ろから2段目のフリップフロップの出力14
が供給されており、他方の入力には、最後段のフリップ
フロップの出力15(フィードバック信号F3)が供給
されている。このため、フィードバック信号F3がハイ
レベルとなるとフィードバック信号F2がハイレベルと
なり、フィードバック信号F2がハイレベルとなるとフ
ィードバック信号F1がハイレベルとなる。
【0018】従って、切り替えタイミング発生カウンタ
6がカウントアップされ、切り替えタイミング発生カウ
ンタ6の後ろから3段分のフリップフロップの出力13
〜15が図3に示すように変化すると、各フィードバッ
ク信号F1〜F3は、同図中に示すように変化する。な
お、同図中のtは上述の入力端子に対する入力クロック
の供給が開始されてからの経過時間を示している。
【0019】以下、上述のように構成されたクロック周
波数切り替え回路の動作を説明する。図4(A)に示す
ように、リセット信号RESETがハイレベルである初
期状態では、フィードバック信号F1〜F3が全てロー
レベルとなっている。このような状態では、各セル1〜
3は各々供給されたクロックを2分周して出力する状態
となっている。
【0020】このような状態で、時刻t0においてリセ
ット信号をローレベルとし、図4(B)に示すようにク
ロック入力端子INに対するクロックの供給を開始する
と、各セル1〜3のフリップフロップ4はリセット端子
がローレベルとされているため、それぞれ同図(C)〜
同図(E)に示すように供給されたクロックを2分周し
て出力し、各セル1〜3のANDゲート5は同図(F)
〜同図(H)に示すように各々対応するフリップフロッ
プ4の出力と当該フリップフロップ4に供給されたクロ
ックとの積を求めて出力する。これにより、セル1に供
給された入力クロックが8分周され、出力端子OUT、
切り替えタイミング発生カウンタ6に供給される。
【0021】切り替えタイミング発生カウンタ6は、順
次、供給されたクロックをカウントし、時刻t1におい
て、供給されたクロック数が2n-2 個となると、図4
(I)に示すように切り替えタイミング発生カウンタ6
の後ろから3段目のフリップフロップの出力13がハイ
レベルとなり、同図(L)に示すようにフィードバック
出力F1がハイレベルとなる。フィードバック信号F1
がハイレベルとなると、セル1のフリップフロップ4は
このフィードバック信号によって常時リセットされた状
態となり、その反転出力QBは常にハイレベルとなる。
このため、セル1のANDゲート5は、同図(F)に示
すように対応するフリップフロップ4に供給されたクロ
ックをそのまま出力する。従って、セル1〜3により分
周された出力クロックは、同図(H)に示すようにセル
1に供給されたクロックを4分周したものとなる。
【0022】以下、同様に時刻t2、t3において、ク
ロックの分周比の変化の後に入力されるクロックの数が
n-1、2nとなると、図4(J)及び同図(K)に示す
ように切り替えタイミング発生カウンタ6の後ろから2
段目、最終段のフリップフロップの出力14、15がハ
イレベルになる。切り替えタイミング発生カウンタ6が
発生する各出力14、15がハイレベルとなると、これ
らの出力14、15によって各フィードバック信号F
2、F3が図4(M)及び同図(N)に示すように順
次、ハイレベルとなり、同図(H)に示すように出力ク
ロックの入力クロックに対する分周比がそれぞれ2、1
に変化する。
【0023】時刻t3において、最終段のフリップフロ
ップの出力がハイレベルとなった後は、このフリップフ
ロップの出力は、入力Dがプルアップされているため
に、リセット信号がハイレベルとなるまでハイレベルに
保持される。従って、リセットされるまでの間、フィー
ドバック信号F1〜F3がすべてハイレベルとなり、入
力クロックがそのまま出力クロックとして出力される。
【0024】ここで、フィードバック信号F1〜F3の
変化タイミングは、出力クロックのカウント値に基づい
ており、クロックの供給開始(t0)以降供給されたク
ロック数が2n-2 個となったとき(t1)にフィードバ
ック信号F1がハイレベルとされ、さらにこの後供給さ
れたクロック数が2n-1 個となったとき(t2)にフィ
ードバック信号F2がハイレベルとされ、さらにこの後
供給されたクロック数が2n 個となったとき(t2)に
フィードバック信号F3がハイレベルとされる。
【0025】ところが、フィードバック信号F1〜F3
の変化に応じて、各セル1〜3により発生されるクロッ
クの分周比が8から4(t1)、4から2(t2)、2
から1(t3)に変更されているため、クロック周波数
の変化から次の変化までの時間(すなわちt1−t0、
t2−t1、t3−t2)は等しく、原クロックの周期
の2n+1 倍となっている。
【0026】以上説明したように、この第1の実施形態
に係るクロック周波数切り替え回路では、切り替えタイ
ミングを発生する切り替えタイミング発生カウンタがク
ロックを変速するための分周部の出力クロックに基づい
て切り替えタイミングを発生する構成したため、切り替
えタイミング発生カウンタと分周部の構成を一部共有す
ることができる。このため、切り替えタイミング発生カ
ウンタを分周部と別系統とした場合に比較して、クロッ
ク周波数切り替え回路を構成する部品数を低減すること
ができ、実装面積の低減、製造コストの低減等を実現す
ることができる。さらに、切り替えタイミング発生カウ
ンタと分周部を別系統とした場合に比較して、これらの
カウンタ及び回路間の配線が簡素になり、レイアウトの
配線面積を減少させることができる。
【0027】また、上述の図2に示すように、切り替え
タイミング発生カウンタ32を別系統とした場合には、
このカウンタ32の出力の位相とマルチプレクサ33に
よって選択した分周回路31の各分周出力の位相が、分
周比の切り替え(すなわち、分周回路31の各ノードの
出力の選択)によって変化するため、カウンタ32の出
力と選択された分周回路31の分周出力の位相が相前後
する虞がある。
【0028】これに対し、このクロック周波数切り替え
回路では、切り替えタイミング発生カウンタが分周され
たクロックに基づいて切り替えタイミングを発生してい
るため上述のフィードバック信号の位相が分周出力(セ
ル3の出力)の位相より早くなることはない。
【0029】なお、上述の図1に示す構成では、セル1
〜3をリセット端子付のフリップフロップを用いて構成
した場合について説明したが、図5に示すような構成の
セット端子付フリップフロップを用いてセル1〜3を構
成することもできる。この場合は、上述のフィードバッ
ク信号F1〜F3を図5に示すフリップフロップのセッ
ト端子に供給する。
【0030】図6は本発明の第2の実施形態に係るクロ
ック周波数切り替え回路の構成を示す図である。この図
6に示すクロック周波数切り替え回路は、上述の図1に
示すクロック周波数切り替え回路と同様に、分周部、タ
イミング発生カウンタ6、ゲートロジック12を備えて
いる。この図6に示すクロック周波数切り替え回路は、
セル1、2、3の代わりにセル19、20、21により
分周部を構成している。以下、図1と異なる部分につい
て説明する。
【0031】各セル19〜21はそれぞれフリップフロ
ップ22と、ORゲート23と、ANDゲート24とを
備えている。各セル19〜21のフリップフロップ22
のクロック入力CKには、各々入力クロックあるいは前
段のセル19、20の出力が供給されており、入力Dに
は反転出力QBが供給されている。また、各セル19〜
21のORゲート23の人力端子には、各々対応するフ
リップフロップ22の反転出力QBと上述のゲートロジ
ック12からのフィードバック信号F1〜F3が供給さ
れており、ANDゲート24の入力端子には、各々対応
するORゲート23の出力と入力クロックあるいは前段
のセル19、20の出力が供給されている。各セル19
〜21の内部のフリップフロップ22のリセット端子は
タイミング発生カウンタ6のリセット端子等と1つにま
とめられてリセット入力端子(RESET)に接続され
ている。
【0032】上述の図1に示すセル1〜3では、フィー
ドバック信号F1〜F3をフリップフロップのリセット
端子に供給し、このフィードバック信号F1〜F3によ
ってフリップフロップをリセットすることにより、当該
セルが供給されたクロックの分周を行うか否の制御を行
っていたが、この図6に示すセル19〜21ではORゲ
ート23により、同様な分周の制御を行うようになって
いる。
【0033】フィードバック信号がローレベルであると
きには、ORゲート23は、フリップフロップ22によ
って分周されたクロックをANDゲート24の一方の入
力端子に供給し、フィードバック信号がハイレベルであ
るときは、ANDゲート24の一方の入力端子を常にハ
イレベルとする。
【0034】これにより、ANDゲート24は、一方の
入力に分周されたクロックが供給されたときは、分周さ
れたクロックと、対応するフリップフロップ22に入力
されたクロックとの積信号を出力し、一方の入力がハイ
レベルであるときは、対応するフリップフロップ22に
入力されたクロックをそのまま出力する。従って、入力
端子INに上述の図4(B)と同様なクロックが供給さ
れた時には、各セル19〜21から出力されるクロック
は、上述の第1の実施形態と同様に図4(F)〜(H)
に示すようになる。
【0035】他の切り替えタイミング発生カウンタ6、
ゲートロジック12は上述の第1の実施形態と同様に動
作する。これにより、上述の第1の実施形態と同様に所
定時間(原クロックの周期の2n+1 倍)毎に分周比が自
動的に変更される。
【0036】以上説明したように、この第2の実施形態
に係るクロック周波数切り替え回路では、上述の第1の
実施形態と同様な効果に加えて、分周部のフリップフロ
ップ22のリセット端子をセルの動作を切り替えるため
の信号入力端子として使用していないため、リセット端
子にリセット信号を供給することにより分周部の初期化
を行うことが可能となる。また、リセット端子なしのフ
リップフロップ22を用いてセル19〜21を構成する
ことも可能であり、このようなフリップフロップ22を
用いた場合には、実装面積を低減することができ、特に
当該クロック周波数切り替え回路をIC化したとき等に
顕著な効果がある。
【0037】図7は本発明の第3の実施形態に係るクロ
ック周波数切り替え回路の構成を示す図である。この図
7に示すクロック周波数切り替え回路は、上述の図1に
ほぼ同様に構成されており、分周部、タイミング発生カ
ウンタ6、ゲートロジック12とを備えている。
【0038】このクロック周波数切り替え回路が第1の
実施形態と相違する点は、切り換えタイミング発生カウ
ンタ6の最後段のフリップフロップの入力Dがプルアッ
プされておらず、その前段のフリップフロップと同様に
入力Dに当該フリップフロップの反転出力QBが接続さ
れていることである。
【0039】上述の第1の実施形態では切り替えタイミ
ング発生カウンタ6の最終段のフリップフロップがプル
アップされていたために、最終段のフリップフロップに
入力されるクロック(すなわち前段のフリップフロップ
の出力Q)のダウンエッジによって出力15がハイレベ
ルとなった後、リセット入力端子RESETに供給され
るリセット信号がハイレベルとなるまでの間、このフリ
ップフロップの出力15がハイレベルに保持される。こ
の出力15がハイレベルであると各フィードバック信号
がハイレベルとなったままで、各セル1〜3は分周を行
わず入力端子INに供給されたクロックがそのまま出力
端子OUTに出力される。従って、第1の実施形態で
は、リセット信号が再度入力されない限り、クロック周
波数の切り替えは1回である。
【0040】これに対し、この第3の実施形態に係るク
ロック周波数切り替え回路では、切り替えタイミング発
生カウンタ6の最終段のフリップフロップの入力Dに当
該フリップフロップの反転出力QBを供給したため、カ
ウント値がキャリーオーバーする(すなわち、切り替え
タイミング発生カウンタ6の全てのフリップフロップの
出力Qが1となった後、さらに出力クロックが供給され
る)とカウント値が0(全てのフリップフロップの出力
が0)に戻り、クロックの周波数の切り替えを自動的に
繰り返す。
【0041】具体的には、上述の図4に示す時刻t4の
後、タイミング発生カウンタ6に2n+1 個のクロックが
供給されると、全てのフリップフロップの出力が0にな
り、各フィードバック信号F1〜F3が0となって、同
図中に示す時刻t0と同じ状態となり、以下、クロック
の周波数の切り替えを繰り返す。
【0042】従って、この第3の実施形態に係るクロッ
ク周波数切り替え回路は、上述の第1の実施形態の効果
に加えて、周波数切り替えを自動に繰り返すことができ
る。
【0043】なお、上述の各実施形態では、クロックの
周波数を低速(8分周)から高速(原クロック)への自
動の切り替えの例をあげたが、この切り替え方法に限定
されるものではなく、例えば上述の図1中のフィードバ
ック信号F1〜F3を反転させることによって高速から
低速への切り替えを行うことができ、あるいはゲートロ
ジック12の出力パターンを適宜変更することにより自
由な周波数の切り替えを自動で行うことができる。
【0044】また、各実施形態では、前段の分周部は単
位セルの3段構成であったが、この段数は減少あるいは
増加させ、分周比の切り替え範囲を大きくしてもよい。
この場合、ゲートロジックの出力数を増加させて全ての
セルにフィードバック信号を供給してもよく、あるいは
一部のセルにのみフィードバック信号を供給する構成と
してもよい。
【0045】また、各実施形態では、切り替えタイミン
グ発生カウンタ6の最後段のフリップフロップから3つ
のフリップフロップの出力をゲートロジック12の制御
用に用いているが、実際は任意のカウント値(桁)を取
り出してゲートロジック12の制御用に用いることがで
きる。
【0046】また、上述の図6に示す第2の実施形態に
おいてセル19、20、21の内部のリセット付きフリ
ップフロップ22をセット付きフリップフロップに置き
換えてもよい。但し、この場合はセット信号はカウンタ
6のリセット信号と分離して使用するようにする。
【0047】その他、本発明の技術的思想の範囲内で適
宜変更を施すことができる。
【0048】
【発明の効果】本発明に係るクロック周波数切り替え回
路は、切り替えタイミング発生手段が、分周手段により
分周されたクロックをカウントして切り替えタイミング
を発生し、制御手段が切り替えタイミング発生手段によ
り発生された切り替えタイミングに応じて分周手段の分
周比を制御することにより、切り替えタイミング手段が
分周手段とは独立に当該クロック周波数切り替え回路に
供給されたクロックをカウントして切り替えタイミング
を発生する場合に比較して部品数を削減することができ
る。また、切り替えタイミング手段が分周されたクロッ
クに基づいて切り替えタイミングを発生することによ
り、分周されたクロックの遷移により切り替えタイミン
グ発生回路の遷移を実配線の状況にかかわらず必ず遅ら
せることができるので所定のパルス幅を損なうことはな
いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係るクロック周波
数切り替え回路の構成を示すブロック図である。
【図2】 従来のクロック周波数切り替え回路の構成を
示すブロック図である。
【図3】 上記本発明の第1の実施形態に係るクロック
周波数切り替え回路を構成するタイミング発生カウンタ
の動作を示す真理値表である。
【図4】 上記クロック周波数切り替え回路の動作を示
すタイミングチャートである。
【図5】 上記クロック周波数切り替え回路を構成する
セルの他の構成例を示すブロック図である。
【図6】 本発明の第2の実施形態に係るクロック周波
数切り替え回路の構成を示すブロック図である。
【図7】 本発明の第3の実施形態に係るクロック周波
数切り替え回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1〜3 セル、4 フリップフロップ、5 ANDゲー
ト、6 切り替えタイミング発生カウンタ、8、9 O
Rゲート、10、11 分周出力、12 ゲートロジッ
ク、13、14、15 カウント信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給されたクロックを、外部から制御可
    能な分周比で分周して出力する分周手段と、 該分周手段により分周されたクロックをカウントして切
    り替えタイミングを発生する切り替えタイミング発生手
    段と、 該切り替えタイミング発生手段により発生された切り替
    えタイミングに応じて上記分周手段の分周比を制御する
    制御手段とを備えることを特徴とするクロック周波数切
    り替え回路。
  2. 【請求項2】 上記分周手段は、 直列に接続され、各々入力されたクロックを所定の分周
    比で分周する少なくとも2つの分周器と、 上記制御手段からの制御に基づいて、少なくとも上記分
    周器の1つが分周を行うか否かを切り替える分周切り替
    え手段とを備えることを特徴とする請求項1記載のクロ
    ック周波数切り替え回路。
  3. 【請求項3】 上記分周器は、 クロック入力として上記クロックが入力されるフリップ
    フロップと、 該フリップフロップの出力と入力されたクロックの積信
    号を求める積信号形成手段とを備え、 上記分周切り替え手段は、上記制御手段からの制御に基
    づいて、当該分周器が分周を行うときに上記フリップフ
    ロップが入力されたクロックに基づいてその出力を反転
    させ、当該分周器が分周を行わないときには上記積信号
    が入力されたクロックと同一となるように上記フリップ
    フロップが出力を所定の値とするようにフリップフロッ
    プの動作を制御することを特徴とする請求項2記載のク
    ロック周波数切り替え回路。
  4. 【請求項4】 上記切り替えタイミング発生手段は、桁
    上げを生じる下位桁の出力の変化を上位桁の入力とする
    リプル・キャリーカウンタからなることを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれかに記載のクロック周波数切り替
    え回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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