JPH11143572A - Clock generation system - Google Patents

Clock generation system

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Publication number
JPH11143572A
JPH11143572A JP9308351A JP30835197A JPH11143572A JP H11143572 A JPH11143572 A JP H11143572A JP 9308351 A JP9308351 A JP 9308351A JP 30835197 A JP30835197 A JP 30835197A JP H11143572 A JPH11143572 A JP H11143572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clock
frequency
signal
clock generation
microcomputer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9308351A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Nakagawa
紀之 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Priority to JP9308351A priority Critical patent/JPH11143572A/en
Publication of JPH11143572A publication Critical patent/JPH11143572A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the peak level of harmonic noise generated from a clock needed for the operation of a microcomputer. SOLUTION: A clock signal is generated by an oscillator 1 is inputted to a clock shaping circuit 2 in a microcomputer package and is reshaped as a rectangular wave. A frequency adjusting circuit 3 changes the frequency of a clock by randomly or cyclically delaying it within the range that defines a rise edge, a fall edge or both of them. The clock signal whose reshaping and frequency are adjusted is divided by a clock frequency dividing circuit 4 and is supplied to function blocks that constitute the microcomputer such as a port control 5, an interrupt control 6, an A/D D/A control 7 and a bus interface 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロコンピ
ュータのクロック生成方式に関し、特に電波の送受信を
伴うマイクロコンピュータのクロック生成方式に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock generation method for a microcomputer, and more particularly, to a clock generation method for a microcomputer involving transmission and reception of radio waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、マイクロコンピュータ(以下、
マイコンという)を使った機器では、マイコンが動作す
るために必要なクロックを発振器が供給しており、発振
器は、その発振器固有の周波数で発振している。
2. Description of the Related Art Generally, a microcomputer (hereinafter, referred to as a microcomputer)
In a device using a microcomputer, an oscillator supplies a clock necessary for the operation of the microcomputer, and the oscillator oscillates at a frequency unique to the oscillator.

【0003】マイコンを使った機器では、このクロック
を受けて動作する機構から発生する、クロックの高調波
成分などの不必要な信号が、その機器が本来扱おうとす
る信号に干渉し、信号の送受信等の動作に影響を及ぼす
ことがあった。
In a device using a microcomputer, an unnecessary signal such as a harmonic component of a clock generated from a mechanism which operates in response to the clock interferes with a signal which the device originally intends to handle, and transmits / receives a signal. And so on.

【0004】実際に動作クロックが元となって発生する
高調波による影響には、さまざまなものがあるが、無線
通信機器の場合、特に携帯電話であれば、携帯電話の基
本機能である接続および通話において、制御用、通話用
と複数の周波数の電波を使用する。複数の周波数の電波
を使用すれば、マイコンの動作クロックから発生する高
調波による干渉を受ける周波数が現れる確率も高くな
る。
[0004] There are various effects caused by harmonics actually generated based on the operation clock. In the case of wireless communication equipment, particularly in the case of a mobile phone, connection and connection which are basic functions of the mobile phone are performed. In communication, radio waves of a plurality of frequencies are used for control and communication. If radio waves of a plurality of frequencies are used, the probability of occurrence of a frequency that is subject to interference by harmonics generated from the operation clock of the microcomputer increases.

【0005】制御や通話に使用する電波と、動作クロッ
クから発生する高調波とが干渉すれば、携帯電話端末と
基地局との間でやり取りする制御情報で、例えば位相変
調されたデータが、高調波の混入により、受信波のレベ
ルが変化し、位相のずれを起こすことも考えられ、端末
の認証や通話チャンネルの割り当て等の重要な情報が正
しく伝わらなかったり、通話情報においては、音声にノ
イズが混入する等の問題が発生し得る。
If radio waves used for control and communication interfere with harmonics generated from the operation clock, the control information exchanged between the mobile phone terminal and the base station, for example, phase-modulated data may be The mixing of waves may change the level of the received wave and cause a phase shift, and important information such as terminal authentication and call channel assignment may not be transmitted correctly. May be mixed.

【0006】従来のマイコンのノイズ低減のための方策
は、マイコンの動作クロック周波数を調整して、その機
器が使用する信号と干渉しない周波数に設定することで
あったり、マイコンの発振クロックと、その機器が使用
する信号とが干渉しないように、ハード的に遮蔽、隔離
等の処置をとることであった。また、クロック信号を解
析し、ノイズキャンセラ信号を生成重畳して、高調波ノ
イズ成分を消去するものもあった。
A conventional measure for reducing noise of a microcomputer is to adjust the operating clock frequency of the microcomputer to set it to a frequency that does not interfere with the signals used by the device, or to set the oscillation clock of the microcomputer and the In order to prevent interference with the signals used by the devices, hardware measures such as shielding and isolation were taken. In some cases, a clock signal is analyzed and a noise canceller signal is generated and superimposed to eliminate harmonic noise components.

【0007】ここでは従来例として、マイコンの動作ク
ロックに含まれる高調波を、動作クロック信号の解析、
逆フーリエ変換により、高調波成分を打ち消す成分を持
つ信号を生成し、クロック信号に重畳することにより高
調波成分をキャンセルしているものを紹介する。
Here, as a conventional example, harmonics included in the operation clock of the microcomputer are analyzed by analyzing the operation clock signal.
A signal that generates a signal having a component that cancels the harmonic component by the inverse Fourier transform and cancels the harmonic component by superimposing the signal on a clock signal is introduced.

【0008】従来、この種のシステムLSI用ノイズ対
策発振器は、例えば特開平6−315259号公報に示
されるように、クロック発振器において、クロックの発
振に伴って発生する高調波によるノイズの低減を目的と
して用いられている。
Conventionally, this type of noise suppression oscillator for a system LSI has been designed to reduce noise caused by harmonics generated with clock oscillation in a clock oscillator as disclosed in, for example, JP-A-6-315259. It is used as

【0009】図7は、上記公報に記載されたノイズ低減
装置を示す構成図である。このノイズ低減装置は、一般
に見られるクロック発振器から負荷までの構成要素とし
て、PWM信号発生器PS、駆動回路D、負荷Lおよび
直流電源Bに加え、電流センサ10、周波数解析部2
0、信号処理部30、逆フーリエ変換部40、PLL部
50、混合部60とを持つ。
FIG. 7 is a block diagram showing a noise reduction device described in the above publication. This noise reduction device includes a PWM signal generator PS, a drive circuit D, a load L, and a DC power supply B, as well as a current sensor 10 and a frequency analysis unit 2 as components generally seen from a clock oscillator to a load.
0, a signal processing unit 30, an inverse Fourier transform unit 40, a PLL unit 50, and a mixing unit 60.

【0010】電流センサ10は負荷電流を検出し、周波
数解析部20により負荷電流のスペクトルを測定する。
信号処理部30では、スペクトルに基づき消去スペクト
ルの演算を行ない、逆フーリエ変換部40は、消去スペ
クトル演算結果に基づきノイズキャンセラ信号を生成す
る。PLL部50は、ノイズキャンセラ信号と負荷電流
の同期をとり、混合部60は、ノイズキャンセラ信号と
PWM信号発生器PSからの信号とを合成する。
The current sensor 10 detects the load current, and the frequency analysis unit 20 measures the spectrum of the load current.
The signal processing unit 30 calculates an erasure spectrum based on the spectrum, and the inverse Fourier transform unit 40 generates a noise canceller signal based on the erasure spectrum calculation result. The PLL unit 50 synchronizes the noise canceller signal with the load current, and the mixing unit 60 combines the noise canceller signal and the signal from the PWM signal generator PS.

【0011】このように、ノイズとなる高調波につい
て、周波数ごとに振幅および位相を求め、当該高調波を
最も減衰させる振幅と位相を持つ波形を求め、ノイズキ
ャンセラ信号を生成し、PWM信号発生器PSからの信
号に重畳し、駆動回路Dに入力することで、高調波ノイ
ズを抑制する。
As described above, the amplitude and the phase are obtained for each frequency with respect to the harmonic which becomes noise, the waveform having the amplitude and the phase which attenuates the harmonic most is obtained, the noise canceller signal is generated, and the PWM signal generator PS The harmonic noise is suppressed by superimposing the signal on the signal from the controller and inputting the signal to the drive circuit D.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】マイコンを使った機器
の第1の問題点は、高調波ノイズの発生である。マイコ
ンのクロックによるノイズは、その動作クロックによっ
て動作する回路すべてが発生源となりうるが、その主た
る発生源として考えられるのは、マイコンのポートから
周辺回路へと広範囲に伸びる信号線である。これら信号
線のレベルのオン/オフ時にそのパルスから高調波ノイ
ズが発生する。
A first problem of a device using a microcomputer is generation of harmonic noise. Noise generated by the clock of the microcomputer can be generated by all circuits operated by the operation clock, but a main source of the noise is a signal line extending from a port of the microcomputer to a peripheral circuit over a wide range. When the levels of these signal lines are turned on / off, harmonic noise is generated from the pulses.

【0013】もちろん、これらポートに発振クロックそ
のものが乗ることはないが、ポートのオン/オフ制御
は、いずれも発振クロックを分周したクロックに同期し
て行なわれる。クロックに同期して信号の制御を行なう
限り、出力される信号は、元になる発振クロックの整数
倍の幅を持つパルスで構成されるものとなる。
Of course, the oscillation clock itself does not ride on these ports, but the on / off control of the ports is performed in synchronization with a clock obtained by dividing the oscillation clock. As long as the signal is controlled in synchronization with the clock, the output signal is composed of pulses having a width that is an integral multiple of the original oscillation clock.

【0014】ポートのオン/オフによって発生する信号
は、ハイレベルとローレベルの幅がさまざまであるが、
いずれも立ち上がり立ち下がり両エッジを持つパルスと
みなした場合、そのパルスによる高調波のピーク周波数
の間隔は、パルスの周期に反比例し、高調波の発生周波
数とピークレベルの関係を表す包絡線は、パルスの幅に
反比例する。
A signal generated by turning on / off a port has various widths of a high level and a low level.
If both are regarded as pulses having both rising and falling edges, the interval between the peak frequencies of the harmonics by the pulse is inversely proportional to the pulse period, and the envelope representing the relationship between the frequency of occurrence of the harmonics and the peak level is: It is inversely proportional to the pulse width.

【0015】いずれにせよ、信号線に乗るパルスの形状
が一見ランダムであっても、クロックの整数倍のパルス
となる以上、それに伴い発生する高調波も、クロックと
なんらかの関連を持つことになる。さらに、マイコンと
メモリ間のクロック信号等、一定の形状を持つパルスが
連続して発生する場合は、発生する高調波も一定の形状
となる。
In any case, even if the shape of the pulse on the signal line is seemingly random, as long as the pulse is an integral multiple of the clock, the harmonics generated therewith have some relation to the clock. Further, when a pulse having a certain shape such as a clock signal between the microcomputer and the memory is continuously generated, the generated harmonic also has a certain shape.

【0016】例えば、日本国内で使用されているPHS
の場合、制御および通話で使用する0と1のデジタル信
号を、π/4シフトQPSK変調と呼ばれる位相変調方
法によりキャリアに重畳する。
For example, PHS used in Japan
In the case of, digital signals of 0 and 1 used in control and communication are superimposed on a carrier by a phase modulation method called π / 4 shift QPSK modulation.

【0017】このような位相変調により情報を重畳した
場合はもちろん、それ以外の場合も、キャリアに極めて
近い周波数で高調波が発生した場合、キャリアに対しレ
ベル変動や位相のずれといった影響を与え、場合によっ
ては正常に復調できず、そのキャリアを使用した通信が
行なえなくなることも考えられる。
Not only when information is superimposed by such phase modulation, but also in other cases, when a harmonic is generated at a frequency very close to the carrier, the carrier is affected by level fluctuation and phase shift, In some cases, normal demodulation may not be performed, and communication using the carrier may not be performed.

【0018】高調波ノイズによるシステムの動作異常
は、以前から解決すべき問題として扱われており、その
解決にはさまぎまな試みが行なわれてきた。
The abnormal operation of the system due to harmonic noise has been treated as a problem to be solved before, and various attempts have been made to solve the problem.

【0019】先に述べたように、マイコンの動作クロッ
ク周波数を調整して、その機器が使用する信号と干渉し
ない周波数に設定しても、両信号間で干渉する周波数帯
をずらしたに過ぎず、その機器が必要とする信号の帯域
が広ければ、マイコンのクロック周波数をどのように調
整しても、必ずどこかの周波数帯で干渉するという事態
が生じ、根本的な解決にはならない上、動作クロックの
周波数が変えられることにより、そのシステムの持つ時
計等の時間的な正確さが要求される機構に悪影響を及ぼ
すことがあり、実用的ではない。
As described above, even if the operating clock frequency of the microcomputer is adjusted to a frequency that does not interfere with the signal used by the device, the frequency band that interferes between the two signals is merely shifted. However, if the signal bandwidth required by the device is wide, no matter how the clock frequency of the microcomputer is adjusted, interference will occur in some frequency band, and this will not be a fundamental solution. Changing the frequency of the operation clock may adversely affect a mechanism such as a clock of the system that requires time accuracy, and is not practical.

【0020】一方、マイコンの発振クロックと、その機
器が使用する信号とが干渉しないように、遮蔽、隔離と
いったハード的な処置を行なえば、根本的に有害な発振
信号が抑えられるため、前者のように扱う信号の帯域が
広くても問題は生じない。しかし、遮蔽、隔離をハード
的に処置するためには、マイコン周辺のバス等のポート
等、ノイズの発生源が広範囲にわたる場合には、それら
すべてを遮蔽、隔離しなければならず、それだけのスペ
ースを必要とし、あらゆる機器が軽薄短小に向かう流れ
に逆行することになり、とても現実的とは言えない。
On the other hand, if hardware measures such as shielding and isolation are performed so that the oscillation clock of the microcomputer does not interfere with the signals used by the device, fundamentally harmful oscillation signals can be suppressed. Even if the band of the signal to be handled is wide as described above, no problem occurs. However, in order to deal with shielding and isolation in a hardware manner, if noise sources such as buses around the microcomputer are widespread, all of them must be shielded and isolated, and that much space is required. And all the equipment goes against the trend toward lightness and small size, which is not very realistic.

【0021】また、マイコンの動作クロックに、原発振
信号の高調波成分の逆相信号を加算し、高調波成分を打
ち消すものは、図7からも明らかなように、高調波低減
のために、クロック信号の分析機構、高調波成分を生成
するための逆フーリエ変換部等の複雑な付加回路を必要
としており、コスト面では優位とは言えなくなる。
As shown in FIG. 7, a device for adding a negative-phase signal of the harmonic component of the original oscillation signal to the operation clock of the microcomputer to cancel the harmonic component is used to reduce the harmonic component. A complicated additional circuit such as a clock signal analysis mechanism and an inverse Fourier transform unit for generating a harmonic component is required, and it cannot be said to be superior in cost.

【0022】マイコンを使った機器の第2の問題点は、
クロックの誤差による影響である。この発明によるクロ
ックは、マイコンのシステムコントロール部等に内蔵す
る周波数調整回路により、指定した範囲で周波数調整さ
れている。
The second problem of the device using the microcomputer is as follows.
This is the effect of the clock error. The frequency of the clock according to the present invention is adjusted within a specified range by a frequency adjustment circuit built in a system control unit or the like of the microcomputer.

【0023】動作基準となるクロックの周波数が変化す
ることで、マイコンの各機能ブロックの動作に伴い発生
するノイズが周波数的に分散される。一方で、マイコン
に時計のようなクロックの正確さを求める機能を盛り込
む場合、動作基準のクロックが周波数的に不安定である
と、その動作の信頼性に問題が生じることが懸念され
る。
When the frequency of the clock serving as the operation reference changes, noise generated due to the operation of each functional block of the microcomputer is dispersed in frequency. On the other hand, in the case where a microcomputer is provided with a function for obtaining the accuracy of a clock, such as a clock, there is a concern that if the operation reference clock is unstable in frequency, a problem may occur in the reliability of the operation.

【0024】この発明の目的は、マイコンが制御する回
路に対し、マイコンが動作のために必要とするクロック
から発生する高調波ノイズが与える影響を低減するクロ
ック生成方式を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a clock generation method for reducing the influence of harmonic noise generated from a clock required for operation of a microcomputer on a circuit controlled by the microcomputer.

【0025】また、この発明の他の目的は、従来から高
調波ノイズの対策としてとられてきた施策の持つ、複雑
な回路を必要としたり、動作性能に影響を与えるといっ
た問題を改善したクロック生成方式を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a clock generation apparatus which solves the problems of measures conventionally taken as countermeasures for harmonic noise, such as requiring a complicated circuit and affecting operation performance. It is to provide a method.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】この発明は、発振器と、
この発振器の出力信号を整形しクロック信号を出力する
波形整形手段とを有する半導体集積回路のクロック生成
方式において、クロック信号の立ち上がりエッジ、立ち
下がりエッジ、もしくは両エッジを遅延させることによ
り周波数を調整する手段を有する。また、遅延時間の制
御のために、遅延信号を生成する遅延素子の選択をラン
ダムに選択する手段、あるいは遅延パターンを記憶素子
に記憶させ、クロックに同期して読み出す手段を有す
る。
The present invention comprises an oscillator,
In a clock generation method of a semiconductor integrated circuit having a waveform shaping means for shaping an output signal of the oscillator and outputting a clock signal, a frequency is adjusted by delaying a rising edge, a falling edge, or both edges of the clock signal. Having means. In order to control the delay time, there is provided a means for randomly selecting a delay element for generating a delay signal, or a means for storing a delay pattern in a storage element and reading it in synchronization with a clock.

【0027】この発明では、クロックを受けて動作する
機構から生じる高調波成分そのものを抑えるため、ノイ
ズ発生源の遮蔽や隔離、あるいはノイズキャンセラ信号
の生成、重畳等の複雑な機構は必要とせず、クロック周
波数をずらして動作させるなどといった、システムの動
作に制限を付加するような対応を必要としない。
According to the present invention, since a harmonic component itself generated from a mechanism that operates in response to a clock is suppressed, a complicated mechanism such as shielding or isolating a noise source or generating and superimposing a noise canceller signal is not required. It is not necessary to take measures to limit the operation of the system, such as operating at a shifted frequency.

【0028】また、この発明では、発生させるクロック
信号の周波数を、指定する範囲内でランダムあるいは周
期的に変化させることにより、クロックを分周して得る
時間情報等は正確に保ちつつ、基本周波数の高調波とし
て発生するノイズ成分を周波数的に分散、ノイズのピー
クレベルを低く抑えることができる。
Further, in the present invention, the frequency of the clock signal to be generated is changed randomly or periodically within a designated range, so that the time information obtained by dividing the clock can be accurately maintained while maintaining the basic frequency. The noise component generated as a harmonic of the above can be dispersed in frequency, and the peak level of the noise can be suppressed low.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】図1は、この発明のクロック生成方式にか
かるノイズ低減機構を備えたマイクロコンピュータの構
成図である。図1に示すマイクロコンピュータは、一般
的なマイコンの構成であるクロックの発振器1、クロッ
ク整形回路2、クロック分周回路4、ポートコントロー
ル5、割り込みコントロール6、A/D,D/Aコント
ロール7、バスインタフェース8に、周波数調整回路3
を付加したものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a microcomputer provided with a noise reduction mechanism according to the clock generation method of the present invention. The microcomputer shown in FIG. 1 is a general microcomputer configuration including a clock oscillator 1, a clock shaping circuit 2, a clock frequency dividing circuit 4, a port control 5, an interrupt control 6, an A / D, a D / A control 7, The frequency adjustment circuit 3 is connected to the bus interface 8.
Is added.

【0031】なお、マイコンの構成は、クロック発生に
関する発振器1、クロック整形回路2、周波数調整回路
3、クロック分周回路4があれば、機能ブロックの追
加、削除があっても構わない。
The configuration of the microcomputer may include addition or deletion of functional blocks as long as there are an oscillator 1, a clock shaping circuit 2, a frequency adjusting circuit 3, and a clock dividing circuit 4 related to clock generation.

【0032】発振器1で生成されたクロック信号は、マ
イコンパッケージ内のクロック整形回路2に入り、矩形
波として整形される。周波数調整回路3により、立ち上
がりエッジか、立ち下がりエッジ、あるいはその両方を
規定した範囲内で、ランダムあるいは周期的に遅延さ
せ、クロックの周波数を変化させる。
The clock signal generated by the oscillator 1 enters a clock shaping circuit 2 in the microcomputer package and is shaped as a rectangular wave. The frequency adjustment circuit 3 randomly or periodically delays the rising edge, the falling edge, or both within a prescribed range to change the clock frequency.

【0033】整形および、周波数を調整されたクロック
信号は、クロック分周回路4により分周され、ポートコ
ントロール5、割り込みコントロール6、A/D,D/
Aコントロール7、バスインタフェース8等の、マイコ
ンを構成する機能ブロックヘ供給される。クロックを受
けて動作する各コントロールブロックから、マイコン外
部に接続されたキーマトリクスやメモリ等周辺デバイス
ヘ、制御信号が伝わる。
The shaped and frequency-adjusted clock signal is frequency-divided by the clock frequency dividing circuit 4, and the port control 5, interrupt control 6, A / D, D /
The signals are supplied to functional blocks constituting the microcomputer, such as the A control 7 and the bus interface 8. A control signal is transmitted from each control block that operates in response to the clock to peripheral devices such as a key matrix and a memory connected outside the microcomputer.

【0034】図2は、ノイズ低減機構を持たないマイク
ロコンピュータの構成図である。クロック整形回路12
と、クロック分周14との間に周波数調整回路を持たな
いだけで、図1と構成および各部の働きは同じである。
FIG. 2 is a configuration diagram of a microcomputer having no noise reduction mechanism. Clock shaping circuit 12
1 and the clock divider 14, only the frequency adjustment circuit is not provided, and the configuration and the operation of each unit are the same as those in FIG.

【0035】図3は、図1の周波数調整回路3の詳細な
構成図である。これは、クロックのHレベル期間を延ば
し、立ち下がりエッジを遅延させるものである。
FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the frequency adjustment circuit 3 of FIG. This extends the H level period of the clock and delays the falling edge.

【0036】周波数調整回路3は、発振器1からの信号
のHレベル遅延用に、ランダムに4ビットの値をとる4
ビットランダムカウンタ24と、ランダムカウンタの4
ビットの情報(0〜15)を選択情報として16本の出
力ポートのうち1本だけからHレベルを出力する4to
16デコーダ25と、15本のそれぞれ異なる遅延時間
を持つ遅延素子26〜40と、遅延素子の出力信号を合
成するOR素子57とを持ち、ランダムに遅延されたH
信号の立ち下がりエッジとオリジナルのL信号の立ち上
がりエッジから、新たな信号を生成するセットリセット
F/F素子58とにより構成されている。図1のクロッ
ク整形回路2から供給されるクロックは、図3の4ビッ
トランダムカウンタ24、4to16デコーダ25、A
ND素子41、インバータ23および遅延素子26〜4
0に伝わる。
The frequency adjusting circuit 3 randomly takes a 4-bit value for delaying the signal from the oscillator 1 to the H level.
Bit random counter 24 and random counter 4
4 to output H level from only one of 16 output ports using bit information (0 to 15) as selection information
H, which has 16 decoders 25, 15 delay elements 26 to 40 each having a different delay time, and an OR element 57 for synthesizing the output signals of the delay elements,
It comprises a set / reset F / F element 58 that generates a new signal from the falling edge of the signal and the rising edge of the original L signal. The clock supplied from the clock shaping circuit 2 in FIG. 1 is a 4-bit random counter 24, a 4to16 decoder 25 in FIG.
ND element 41, inverter 23, and delay elements 26-4
It reaches 0.

【0037】4ビットランダムカウンタ24と、4to
16デコーダ25は、供給されたクロックにより動作す
る。4ビットランダムカウンタ24の4ビット出力は、
4to16デコーダ25に伝わり、4to16デコーダ
25の出力ポートは、16本のうち1本だけがアクティ
ブレベルとなるよう制御される。
The 4-bit random counter 24 and 4to
The 16 decoder 25 operates with the supplied clock. The 4-bit output of the 4-bit random counter 24 is
The signal is transmitted to the 4to16 decoder 25, and the output port of the 4to16 decoder 25 is controlled so that only one of the 16 ports is at the active level.

【0038】4to16デコーダ25の16本の出力
は、16本のAND素子41〜56に伝わり、遅延素子
26〜40により遅延をされたクロック信号および遅延
されていないクロック信号の選択を行なう。16本のう
ち1本だけゲートが開くAND素子41〜56により選
択されたクロックは、OR素子57を通り、セットリセ
ットF/F58のセット端子に入る。
The 16 outputs of the 4to16 decoder 25 are transmitted to 16 AND elements 41 to 56, and select a clock signal delayed by the delay elements 26 to 40 and a clock signal which is not delayed. The clocks selected by the AND elements 41 to 56 of which only one of the 16 gates is open pass through the OR element 57 and enter the set terminal of the set / reset F / F 58.

【0039】セットリセットF/F58のリセット端子
には、インバータ23から、遅延されていないクロック
が供給される。これによりセットリセットF/F58の
出力は、周波数調整回路3に供給される前の信号と比較
して、同相あるいは立ち上がりエッジだけが遅延された
信号となる。
An undelayed clock is supplied from the inverter 23 to the reset terminal of the set / reset F / F 58. As a result, the output of the set / reset F / F 58 becomes a signal in which only the in-phase or the rising edge is delayed as compared with the signal before being supplied to the frequency adjustment circuit 3.

【0040】図4は、Lレベル期間を延ばし、立ち上が
りエッジを遅延させるものである。また、図示しない
が、図3の回路例と図4の回路例とを組み合わせれば、
立ち上がり立ち下がり両エッジが遅延可能である。
FIG. 4 shows a case where the L level period is extended and the rising edge is delayed. Although not shown, if the circuit example of FIG. 3 and the circuit example of FIG. 4 are combined,
Both rising and falling edges can be delayed.

【0041】遅延するエッジは、このクロックを受ける
マイコンがクロックの立ち下がりエッジで動作するので
あれば、上記のように立ち下がりエッジを遅延させる機
構を用い、マイコンが立ち上がりエッジで動作するので
あれば、Lレベルを遅延させ、立ち上がりエッジを遅延
させる機構を用いる。また、必要であれば両エッジを遅
延させることも可能である。
If the microcomputer receiving this clock operates at the falling edge of the clock, the mechanism for delaying the falling edge is used as described above. If the microcomputer operates at the rising edge, , L level and a rising edge are delayed. If necessary, both edges can be delayed.

【0042】もちろん、ランダムカウンタのビット数、
デコーダの入出力ビット数、遅延素子の数は、ここにあ
げた数値以外でも、理論的な間違いがない限り、この発
振器は成立する。
Of course, the number of bits of the random counter,
As long as the number of input / output bits of the decoder and the number of delay elements are not theoretically wrong, this oscillator is established as long as there is no theoretical error.

【0043】また、周波数調整回路は、マイコン等に内
蔵することにこだわらず、発振器と一体とする等、回路
の構成を変えても実現可能である。
The frequency adjustment circuit is not limited to being built in a microcomputer or the like, but can be realized by changing the circuit configuration, such as by integrating it with an oscillator.

【0044】遅延素子の働きについて、図3により説明
する。15本の遅延素子26〜40は、それぞれに違う
遅延時間を持ち、4to16デコーダ25の出力により
選択された1本の信号だけが、セットリセットF/F5
8へ送られるが、この遅延時間はすなわち元発振信号の
周波数が調整される範囲となるため、遅延時間の最大は
元発振の周波数および、発振信号を供給される機器の要
求する周波数範囲内に収まるよう設定する。
The operation of the delay element will be described with reference to FIG. The 15 delay elements 26 to 40 have different delay times, respectively, and only one signal selected by the output of the 4to16 decoder 25 outputs the set / reset F / F5.
8, the delay time is in the range in which the frequency of the original oscillation signal is adjusted. Therefore, the maximum delay time is within the frequency range of the original oscillation and the frequency range required by the device to which the oscillation signal is supplied. Set to fit.

【0045】例えば、元発振が10MHzで、周波数の
誤差が5%以内と規定されている機器に発振信号を供給
する場合、遅延素子による遅延時間は、もっとも長いも
ので1クロックの周期100nsの5%より4.8ns
とする。このとき元発振の周波数は、下記の範囲で変化
する。
For example, when an oscillation signal is supplied to a device whose original oscillation is 10 MHz and a frequency error is specified to be within 5%, the delay time by the delay element is 5% of the longest one clock period 100 ns. 4.8 ns
And At this time, the frequency of the original oscillation changes in the following range.

【0046】元発振周波数=10000kHz 元発
振周期=100.0ns+側5% =10500kH
z +側5% = 95.2ns 元発振の周期との差= 4.8ns−側5% =
9500kHz −側5% =105.2ns 元発振の周期との差= 5.2ns 最大遅延時間を4.8nsとした場合の出力周波数範囲
は、9.54MHz〜10.50MHzとなる。
Original oscillation frequency = 10000 kHz Original oscillation cycle = 100.0 ns + 5% on the side = 10500 kHz
z + side 5% = 95.2 ns Difference from the period of original oscillation = 4.8 ns-side 5% =
9500 kHz-5% on the negative side = 105.2 ns Difference from the period of the original oscillation = 5.2 ns The output frequency range when the maximum delay time is 4.8 ns is 9.54 MHz to 10.50 MHz.

【0047】図5は、4ビットランダムカウンタの構成
図である。4ビットランダムカウンタは、4ビットのセ
ットリセットF/F101,102,104,105か
ら構成し、各F/Fは、基本的に直列に接続されている
が、第1ビット101の入力は、第3ビット105と第
4ビット106の出力レベルのEXOR演算結果が供給
され、第3ビット105は、第2ビット102と第4ヒ
ット106の出力レベルのEXOR演算結果が供給され
る。これによりランダムカウンタの4ビットの出力から
は、ある規則にしたがった疑似的なランダム値が出力さ
れる。
FIG. 5 is a configuration diagram of a 4-bit random counter. The 4-bit random counter is composed of 4-bit set / reset F / Fs 101, 102, 104, and 105. Each F / F is basically connected in series, but the input of the first bit 101 is The EXOR operation result of the output level of the third bit 105 and the fourth bit 106 is supplied, and the EXOR operation result of the output level of the second bit 102 and the fourth hit 106 is supplied to the third bit 105. Thereby, a pseudo random value according to a certain rule is output from the 4-bit output of the random counter.

【0048】図6は、4ビットランダムカウンタの代わ
りに、あらかじめ記憶素子に1クロックごとに変化する
4ビットの選択パターンを記憶させ、クロックに同期し
て順次読み出すことにより、任意の遅延パターンを創出
する4ビットパターン読み出し機構を使用したものであ
る。
FIG. 6 shows that, instead of the 4-bit random counter, an arbitrary delay pattern is created by previously storing a 4-bit selection pattern that changes every clock in the storage element and sequentially reading out the synchronization pattern in synchronization with the clock. This employs a 4-bit pattern reading mechanism.

【0049】(高調波ノイズによる悪影響の改善量)上
述した構成により、発振器と、発振器からのクロック信
号を使用する機器との間では、基本波を含め高調波にお
いて周波数成分が拡散されることで、特定の周波数にお
いてはレベルが低下する。これにより、本来必要とされ
る周波数帯への干渉を軽減することができる。
(Amount of Improvement of Adverse Effects by Harmonic Noise) With the above-described configuration, a frequency component is diffused in a harmonic including a fundamental wave between an oscillator and a device using a clock signal from the oscillator. At a particular frequency, the level drops. As a result, interference with the originally required frequency band can be reduced.

【0050】その理由は以下のとおりである。パルス波
から発生する高調波のスペクトルは、フーリエ変換によ
り下式で表される。
The reason is as follows. The spectrum of the harmonic generated from the pulse wave is represented by the following equation by Fourier transform.

【0051】[0051]

【数1】 (Equation 1)

【0052】この式より、T/τ=2のときのスペクト
ルをグラフに示すと、次のようになる。
From this equation, the spectrum when T / τ = 2 is shown in the graph as follows.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】前式τ(=パルスのHレベル幅)を一定に
し、T(パルスの周期)を変化させると、スペクトルは
以下のように変化する。
When the above equation τ (= H level width of the pulse) is fixed and T (period of the pulse) is changed, the spectrum changes as follows.

【0055】T/τが2よりも少し大きい場合のスペク
トルを図示する。
A spectrum when T / τ is slightly larger than 2 is shown.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】このように、パルスのH幅を一定にしたま
ま周期を変化させることにより、現れるスペクトルは周
波数的に変化する。
As described above, by changing the period while keeping the H width of the pulse constant, the appearing spectrum changes in frequency.

【0058】また、高調波のピークが周波数的に遷移
し、周波数の幅を有するようになると共に、その振幅は
小さくなる。
Further, the peak of the harmonics changes in frequency, has a frequency width, and its amplitude decreases.

【0059】前式より、スペクトル周波数Cnは、Tが
変化に対してn(次数)が大きい、すなわち周波数の高
いスプリアス程、周波数の変化する幅(分布帯域幅:F
cとする)が大きくなる。分布帯域幅Fcが大きくなれ
ば、1/Fcに比例する高調波成分のピークの振幅は小
さくなる。
From the above equation, the spectrum frequency Cn is such that the n (order) is larger with respect to the change of T, that is, the higher the spurious the frequency is, the wider the frequency changes (distribution bandwidth: F
c) is increased. As the distribution bandwidth Fc increases, the amplitude of the peak of the harmonic component proportional to 1 / Fc decreases.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】動作クロックを周波数的に変化させること
により、付随して発生する高調波も、周波数的に変化す
る。これらを積分することで得られる信号のレベルは、
周波数的に拡散されている分、レベルは低くなる。
By changing the operating clock in terms of frequency, the accompanying harmonics also change in terms of frequency. The level of the signal obtained by integrating these is
The level is lowered by the frequency spread.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、発振器と、発振器
からのクロック信号を使用する機器との間では、基本波
を含め高調波において周波数成分が拡散されることで、
特定の周波数においてはレベルが低下する。これによ
り、この発明は、本来必要とされる周波数帯への干渉を
軽減することができる。
As described above, between the oscillator and the device using the clock signal from the oscillator, the frequency components are spread in the harmonics including the fundamental wave.
The level decreases at a specific frequency. As a result, the present invention can reduce interference with the originally required frequency band.

【0063】また、この発明は、従来、施行されていた
ノイズ低減機構にあった問題点である、ノイズを遮蔽す
るためのスペースおよび重量が増加することや、クロッ
ク周波数そのものを変化させ、クロックを受けて動作す
る機器の動作精度を損ねることなく、クロック信号の分
析、逆フーリエ変換部等の複雑な回路を必要とせず、高
調波ノイズによる影響を低減することができる。
Further, the present invention increases the space and weight for shielding noise, and changes the clock frequency itself, which are problems with the noise reduction mechanism that has been conventionally implemented. The effects of harmonic noise can be reduced without compromising the operation accuracy of the device that operates upon receiving, without requiring a complicated circuit such as a clock signal analysis and an inverse Fourier transform unit.

【0064】この発明のクロック元発振機構は、クロッ
ク調整機能を持たない従来の発振機構と同様に周波数的
に正確な発振を続けており、クロックの周波数調整は、
波形整形の段階で立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ
を遅延させることで行なっている。
The clock source oscillating mechanism of the present invention continues to oscillate accurately in frequency similarly to the conventional oscillating mechanism having no clock adjusting function.
This is performed by delaying the rising edge and the falling edge in the waveform shaping stage.

【0065】このため、短い時間に限ってみると周波数
誤差があるが、その誤差は積算される性質のものではな
い。つまり、時計のカウント間隔である500ms間あ
るいは1秒間に生じる遅延時間も、1パルスあたりの最
大遅延時間と変わらないことになる。
For this reason, there is a frequency error only for a short time, but the error is not of a nature of being integrated. In other words, the delay time that occurs during 500 ms or 1 second, which is the clock counting interval, is not different from the maximum delay time per pulse.

【0066】また、遅延時間は周期的に変化するよう制
御し、遅延時間の変化パターンを工夫することで、1秒
に満たない間隔で実行される動作は、時間的にふらつか
せるが、1秒に1回行なう動作は、時間的にふらつかせ
ない(毎回同じ遅延時間のクロックパルスに同期して動
作する)ことも可能となる。
By controlling the delay time to change periodically and devising a change pattern of the delay time, the operation executed at an interval of less than one second can fluctuate in terms of time. It is also possible to make the operation performed once every time fluctuate in time (operate in synchronization with a clock pulse having the same delay time every time).

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

【図1】この発明のクロック生成方式にかかるノイズ低
減機構を備えたマイクロコンピュータの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a microcomputer including a noise reduction mechanism according to a clock generation method of the present invention.

【図2】ノイズ低減機構を持たないマイクロコンピュー
タの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a microcomputer having no noise reduction mechanism.

【図3】クロックのHレベル期間を延ばし、立ち下がり
エッジを遅延させる周波数調整回路の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a frequency adjustment circuit that extends an H level period of a clock and delays a falling edge.

【図4】クロックのLレベル期間を延ばし、立ち上がり
エッジを遅延させる周波数調整回路の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a frequency adjustment circuit that extends an L level period of a clock and delays a rising edge.

【図5】4ビットランダムカウンタの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a 4-bit random counter.

【図6】4ビットパターン読み出し機構を使用した周波
数調整回路の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a frequency adjustment circuit using a 4-bit pattern reading mechanism.

【図7】従来のノイズ低減装置を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional noise reduction device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 発振器 2,12 クロック整形回路 3 周波数調整回路 4,14 クロック分周回路 5,15 ポートコントロール 6,16 割り込みコントロール 7,17 A/D,D/Aコントロール 8,18 バスインタフェース 23,59,99,113,149 インバータ 24,64 4ビットランダムカウンタ 25,65,115 4to16デコーダ 26〜40,66〜80,116〜130 遅延素子 41〜56,81〜96,131〜146 AND素子 57,97,147 OR素子 58,98,148 セットリセットF/F 101,104 EXOR素子 102,103,105,106 セットリセットF/
F 114 4ビットパターン読み出し機構
1,11 Oscillator 2,12 Clock shaping circuit 3 Frequency adjustment circuit 4,14 Clock divider circuit 5,15 Port control 6,16 Interrupt control 7,17 A / D, D / A control 8,18 Bus interface 23,59 , 99, 113, 149 Inverter 24, 64 4-bit random counter 25, 65, 115 4 to 16 decoder 26 to 40, 66 to 80, 116 to 130 Delay element 41 to 56, 81 to 96, 131 to 146 AND element 57, 97 , 147 OR element 58, 98, 148 Set reset F / F 101, 104 EXOR element 102, 103, 105, 106 Set reset F / F
F 114 4-bit pattern reading mechanism

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原発振生成手段と、この原発振生成手段の
出力信号を整形しクロック信号を出力する波形整形手段
とを有する半導体集積回路のクロック生成方式におい
て、前記波形整形手段に周波数可変手段を設けたことを
特徴とするクロック生成方式。
1. A clock generation method for a semiconductor integrated circuit comprising: an original oscillation generating means; and a waveform shaping means for shaping an output signal of the original oscillation generating means and outputting a clock signal. A clock generation method, characterized by having:
【請求項2】請求項1記載のクロック生成方式におい
て、前記周波数可変手段を複数の遅延素子とそれぞれの
遅延素子の出力信号のなかから1本を選択する選択手段
とにより構成し、クロック信号のエッジを遅延させる遅
延量を選択することを特徴とするクロック生成方式。
2. The clock generation system according to claim 1, wherein said frequency varying means comprises a plurality of delay elements and a selection means for selecting one of output signals of each of the delay elements. A clock generation method for selecting a delay amount for delaying an edge.
【請求項3】請求項2記載のクロック生成方式におい
て、前記原発振生成手段の出力信号の立ち上がりエッジ
を遅延させることを特徴とするクロック生成方式。
3. The clock generation method according to claim 2, wherein a rising edge of an output signal of said source oscillation generation means is delayed.
【請求項4】請求項2記載のクロック生成方式におい
て、前記原発振生成手段の出力信号の立ち下がりエッジ
を遅延させることを特徴とするクロック生成方式。
4. The clock generation method according to claim 2, wherein a falling edge of an output signal of said source oscillation generation means is delayed.
【請求項5】請求項2記載のクロック生成方式におい
て、前記原発振生成手段の出力信号の立ち上がりエッジ
と立ち下がりエッジの両方を遅延させることを特徴とす
るクロック生成方式。
5. The clock generation method according to claim 2, wherein both a rising edge and a falling edge of an output signal of said source oscillation generating means are delayed.
【請求項6】請求項3〜5のいずれかに記載のクロック
生成方式において、前記遅延素子の出力信号の選択を所
定の周期で変更する周波数可変手段を有することを特徴
とするクロック生成方式。
6. The clock generation method according to claim 3, further comprising frequency variable means for changing selection of an output signal of said delay element at a predetermined cycle.
【請求項7】請求項6記載のクロック生成方式におい
て、前記周波数可変手段は、ランダムに遅延素子を選択
することを特徴とするクロック生成方式。
7. The clock generation method according to claim 6, wherein said frequency variable means randomly selects a delay element.
【請求項8】請求項7記載のクロック生成方式におい
て、前記周波数可変手段にランダムカウンタを具備し、
このランダムカウンタの出力信号または出力信号のデコ
ード信号にて遅延素子を選択することを特徴とするクロ
ック生成方式。
8. The clock generation system according to claim 7, wherein said frequency variable means includes a random counter,
A clock generation method wherein a delay element is selected based on an output signal of the random counter or a decoded signal of the output signal.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004145435A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JP2005184488A (en) * 2003-12-19 2005-07-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit for modulating frequency
JP2007259435A (en) * 2006-03-20 2007-10-04 Samsung Electronics Co Ltd Method, circuit, and system for generating delayed high frequency clock signal used for spread spectrum clocking
US8270535B2 (en) 2009-01-15 2012-09-18 Sharp Kabushiki Kaisha Electronic device
US9071252B2 (en) 2010-11-29 2015-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Radio communication apparatus

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