JPH11234043A - 発振回路および半導体集積回路 - Google Patents

発振回路および半導体集積回路

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JPH11234043A
JPH11234043A JP10037397A JP3739798A JPH11234043A JP H11234043 A JPH11234043 A JP H11234043A JP 10037397 A JP10037397 A JP 10037397A JP 3739798 A JP3739798 A JP 3739798A JP H11234043 A JPH11234043 A JP H11234043A
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JP
Japan
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inverter
operation mode
output
oscillation
circuit
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JP10037397A
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English (en)
Inventor
Masakazu Mizuno
野 正 和 水
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/364Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0082Lowering the supply voltage and saving power
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0094Measures to ensure starting of oscillations

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路を複雑化することなく、低消費電力モー
ドから通常動作モードヘの遷移時間を短くできる発振回
路および半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 本発明の発振回路は、インバータセラミ
ック発振器1とインバータ2とNANDゲート3とを備
える。NANDゲート3は、通常動作モード時にはイン
バータセラミック発振器1の出力をそのまま出力し、低
消費電力モード時には出力論理を固定にする。インバー
タセラミック発振器1の内部には、並列接続された大サ
イズのクロックドインバータ11と小サイズのインバー
タ12とが設けられる。インバータ12は常に動作状態
で、インバータ11は通常動作モード時のみ動作する。
このため、低消費電力モードから通常動作モードに移行
する際のインバータセラミック発振器1の発振動作が安
定するまでの期間を短くでき、かつ、低消費電力モード
時の消費電力を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1の動作モード
(例えば、通常動作モード)と第2の動作モード(例え
ば、倶消費電力モード)を有するシステムで用いられる
発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ノート型コンピュータや携帯電話などの
ようにバッテリで駆動する電子機器は、通常動作モード
の他に、消費電力低減のために低消費電力モードを備え
たものが多い。低消費電力モード時は、システム内の各
部に供給されるシステムクロックを停止させて消費電力
低減を図るのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、システ
ムクロックを生成するセラミック振動子等の発振器は、
発振開始直後は発振動作が不安定であり、発振動作が安
定した後にシステム各部にシステムクロックを供給する
必要がある。したがって、システムクロックをいったん
停止させた後に再び通常動作モードに移行する場合に
は、システムクロックが安定化するまで待機しなければ
ならず、モード切替に時間がかかってしまう。
【0004】また、システムクロックが安定化したか否
かを通常はカウンタの計測値により判断するため、カウ
ンタを初めとするハードウェア回路が新たに必要とな
り、コストアップの要因になる。
【0005】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、回路を複雑化することなく、
第2の動作モード(低消費電力モード)から第1の動作
モード(通常動作モード)への遷移時間を短くできる発
振回路および半導体集積回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明は、所定の共振周波数を有する
振動子と、入力信号を反転出力するインバータ部と、所
定のインピーダンスを有するインピーダンス素子とを並
列接続して構成される発振部を備えた発振回路におい
て、第1の動作モード時には前記発振部からの発振出力
に応じた信号を出力し、第1の動作モードよりも消費電
力の少ない第2の動作モード時には前記発振部の発振出
力に関係なく出力論理を固定にする論理回路部を備え、
前記インバータ部は、前記振動子および前記インピーダ
ンス素子に並列接続された第1および第2のインバータ
を有し、前記第1のインバータは、前記第1の動作モー
ド時には入力信号を反転して出力し、かつ、前記第2の
動作モード時には出力論理をハイインピーダンス状態に
設定し、前記第2のインバータは、モードにかかわらず
入力信号を反転出力するものである。
【0007】請求項1の発明を、例えば図1に対応づけ
て説明すると、「振動子」はセラミック振動子14に、
「インバータ部」はクロックドインバータ11およびイ
ンバータ12に、「インピーダンス素子」は抵抗13
に、「論理回路部」はNANDゲート3に、それぞれ対
応する。また、「第1の動作モード」は例えば通常動作
モードに、「第2の動作モード」は例えば低消費電力モ
ードに、それぞれ対応する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発振回路につ
いて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0009】図1は本発明に係る発振回路の一実施形態
の回路図である。図1の発振回路は、特定の周波数で発
振動作を行うインバータセラミック発振器1と、モード
切替信号HALDの反転信号を出力するインバータ2
と、インバータセラミック発振器1の発振出力の反転信
号を出力するか否かを切り替えるシュミットトリガ型の
NANDゲート3とを備える。NANDゲート3は、イ
ンバータセラミック発振器1の発振出力を波形整形して
出力する。このNANDゲート3の出力は、システムク
ロックとしてチップ内の各部に供給される。
【0010】インバータセラミック発振器1は、クロッ
クドインバータ11と、インバータ12と、抵抗13
と、所定の共振周波数を有するセラミック振動子14
と、セラミック振動子14の振動を安定化させるコンデ
ンサC1,C2とを有する。
【0011】クロックドインバータ11は、インバータ
2の出力論理に応じて、オン/オフ制御される。例え
ば、モード切替信号HALDがローレベル(通常動作モ
ード)のときは、クロックドインバータ11はオン状態
になり、入力信号を反転して出力する。また、NAND
ゲート3は、クロックドインバータ11の出力を反転出
力する。一方、モード切替信号HALDがハイレベル
(低消費電力モード)のときは、クロックドインバータ
11はオフ状態、すなわちハイインピーダンス状態にな
り、NANDゲート3の出力は、ハイレベル固定にな
る。
【0012】クロックドインバータ11とインバータ1
2はいずれもトランジスタを組み合わせて形成される
が、クロックドインバータ11を構成するトランジスタ
のサイズ(ディメンジョン)は、インバータ12を構成
するトランジスタのサイズよりも大きい。サイズが大き
いほどトランジスタの消費電力が増えるため、クロック
ドインバータ11の方がインバータ12よりも消費電力
が大きくなる。
【0013】図2は図1の発振回路の等価回路図であ
り、この図を用いて図1の回路の動作を説明する。図1
のセラミック振動子14は、等価的に、図2の発振部2
1、ダンピング抵抗22およびカップリングコンデンサ
23に相当する。また、図2では、図1のクロックドイ
ンバータ11を、インバータ24とスイッチ25に分け
て図示している。
【0014】図2に示すように、発振部22の出力は、
ダンピング抵抗22により高調波成分が抑制され、カッ
プリングコンデンサ23により直流分が除去される。こ
れにより、共振周波数成分のみがインバータ11,24
で増幅されて帰還され、最終的に、セラミック振動子1
4の共振周波数と同じ周波数の発振信号が図1,2の発
振回路から出力される。
【0015】通常動作モード時は図2のスイッチ25が
オンし、インバータ12,24が並列接続された状態に
なる。この場合、両インバータ12,24に電流が流れ
るため、消費電力が増えてしまうが、通常動作モードな
ので特に支障はない。また、通常動作モード時は、図1
のNANDゲート3の入力端子aはハイレベルになるた
め、インバータセラミック発振器1の出力を反転した信
号がNANDゲート3から出力される。
【0016】一方、低消費電力モード時は図2のスイッ
チ25がオフし、インバータ12だけがセラミック振動
子14と抵抗13に並列接続された状態になる。この場
合、インバータ24には電流は流れないため、消費電力
の低減が図れる。また、低消費電力モード時は、NAN
Dゲート3の出力はハイレベル固定になるため、図1の
発振回路から発振信号が出力されることはない。したが
って、発振回路からの発振信号(システムクロック)の
供給を受けるチップ内の回路はすべて非動作状態にな
り、チップ内で消費される電力を最小限に抑えることが
できる。
【0017】ただし、低消費電力モード時でも、インバ
ータセラミック発振器1自体は発振動作を継続して行う
ため、その後に通常動作モードに切り替わったときに、
インバータセラミック発振器1の発振動作が安定するま
での時間が非常に短くなる。より詳しくは、図1の発振
回路は、クロックドインバータ11がオフ状態からオン
状態に変化するのに必要な遷移時間とほぼ同程度の短い
時間で発振動作を安定化させることができる。
【0018】このように、本実施形態の発振回路は、イ
ンバータセラミック発振器1の内部に、並列接続された
大サイズのクロックドインバータ11と小サイズのイン
バータ12とを設け、小サイズのインバータ12は常に
動作状態にし、大サイズのインバータ11は通常動作モ
ード時のみ動作させるようにし、さらに、インバータセ
ラミック発振器11の出力側にNANDゲート3を設け
て、低消費電力動作モード時に発振信号が出力されない
ようにしたため、低消費電力モード時の消費電力を低減
できるとともに、低消費電力モードから通常動作モード
に移行する際のインバータセラミック発振器1の発振動
作が安定するまでの期間を短縮できる。なお、上述した
実施形態では、セラミック振動子14を用いたインバー
タセラミック発振器1を一例として説明したが、本発明
は、並列接続された複数のインバータを有する発振回路
であれば、特に回路構成は間わない。例えば、セラミッ
ク振動子14の代わりに、水晶振動子を用いて発振回路
を構成してもよい。
【0019】また、図1では、クロックドインバータ1
1とインバータ12とを並列接続する例を示したが、イ
ンバータと同等の作用を行うものであれば、種類や形態
は問わない。例えば、図3に示すように、インバータ1
2をクロックドインバータ12aやNANDゲート12b等
に置き換えてもよい。
【0020】また、図1では、サイズの異なる2種類の
インバータ11,12を並列接続する例を示したが、同
サイズのインバータを複数並列接続し、通常動作モード
時は全インバータを動作させ、低消費電力モード時は一
部のインバータのみ動作させて消費電力の低減を図って
もよい。
【0021】また、上述した実施形態では、図1のクロ
ックドインバータ11を構成するトランジスタのサイズ
を、インバータ12を構成するトランジスタのサイズよ
りも大きくする例について説明したが、例えばインバー
タ12の内部回路構成を、クロックドインバータ11よ
りも低消費電力型の回路構成にしてもよい。
【0022】また、図1では、インバータセラミック発
振器1の出力端子にNANDゲート3を接続している
が、低消費電力時に出力論理が固定になるのであれば、
NANDゲート3以外の論理ゲートを接続してもよい。
ただし、波形整形を行う必要があるため、シュミット型
の論理ゲートを用いるのが望ましい。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、発振部の内部に、並列接続された第1および第2
のインバータを設け、第2のインバータは常に動作状態
にし、第1のインバータは第1の動作モード時のみ動作
させるようにし、さらに、発振部の出力側に論理回路部
を設けて、第2の動作モード時には発振部からの発振信
号が出力されないようにしたため、第2の動作モード時
の消費電力を低減できるとともに、第2の動作モードか
ら第1の動作モードに移行する際の発振部の発振動作が
安定するまでの期間を非常に短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発振回路の一実施形態の回路図。
【図2】図1の発振回路の等価回路図。
【図3】インバータをクロックドインバータやNAND
ゲートに置き換えた例を示す図。
【符号の説明】
1 インバータセラミック発振器 2,12,24 インバータ 3 NANDゲート 11 クロックドインバータ 13 抵抗 14 セラミック振動子 21 発振部 22 ダンピング抵抗 23 カップリングコンデンサ C1,C2 コンデンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の共振周波数を有する振動子と、入力
    信号を反転出力するインバータ部と、所定のインピーダ
    ンスを有するインピーダンス素子とを並列接続して構成
    される発振部を備えた発振回路において、 第1の動作モード時には前記発振部からの発振出力に応
    じた信号を出力し、第1の動作モードよりも消費電力の
    少ない第2の動作モード時には前記発振部の発振出力に
    関係なく出力論理を固定にする論理回路部を備え、 前記インバータ部は、前記振動子および前記インピーダ
    ンス素子に並列接続された第1および第2のインバータ
    を有し、 前記第1のインバータは、前記第1の動作モード時には
    入力信号を反転して出力し、かつ、前記第2の動作モー
    ド時には出力論理をハイインピーダンス状態に設定し、
    前記第2のインバータは、モードにかかわらず入力信号
    を反転出力することを特徴とする発振回路。
  2. 【請求項2】前記第2のインバータは、前記第1のイン
    バータよりも消費電力の少ない回路で構成されることを
    特徴とする請求項1に記載の発振回路。
  3. 【請求項3】前記第1のインバータを構成するトランジ
    スタのサイズを、前記第2のインバータを構成するトラ
    ンジスタのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請
    求項2に記載の発振回路。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の発振回路
    を半導体基板上に形成し、前記発振回路の出力を半導体
    基板上に形成された各部の回路に供給することを特徴と
    する半導体集積回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8890632B2 (en) 2006-12-07 2014-11-18 Semiconductor Components Industries, Llc Oscillator circuit
EP2242175B1 (en) * 2009-01-23 2019-03-13 Rohm Co., Ltd. Oscillator circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8890632B2 (en) 2006-12-07 2014-11-18 Semiconductor Components Industries, Llc Oscillator circuit
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