JPS6246318A - 発振回路を備えた論理集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明は、発振制御技術さらには半導体集積回路装置
における発振信号の形成技術に適用して特に有効な技術
に関し１例えば原発振用発振回路の他に時計用発振回路
有するマイクロコンピュータに利用して有効な技術に関
する。

［背景技術］ マイクロコンピュータやＩＣを使った計算機等では、シ
ステムの動作用クロック信号を作るために、水晶振動子
のような発振子を用いた発振回路が設けられる。このよ
うなデータ処理システムにおいては、例えばシステムが
間欠動作するような場合、原発振を停止させることによ
りマイクロプロセッサやメモリ等の状態を一時的に停止
させることにより、消費電力を少なくすることができる
。

そこで、外部からの制御信号やＣＰＵからの命令によっ
てクロックを停めてシステムを停止させるホールト機能
が設けられることがある。

しかしながら、時計機能を有するマイクロコンピュータ
等のＬＳＩでは、時計用と原発振用とで発振回路を共用
させると、時計を止めるわけにいかないので、上記のよ
うな低消費電力モードを実現することができない。そこ
で、例えば時計用の３２．７６８ｋＨｚの水晶発振回路
と原発振用の安価なＣＲ発振回路とを設けるようにした
マイクロコンピュータも提供されている（例えば、［株
］日立製作所が昭和５９年６月に発行した「日立４ビツ
ト１チツプマイクロコンピユータシステム。

８ＭＣ３４０シリーズ、ＬＣＤ−ｍ　　ユーザーズマニ
ュアル」第三版、第４頁、第２４．２５頁参照）。

上記の場合、システムの動作用クロックの元になる原発
振は時計用クロックと異なり、それほど高い精度は要求
されず、３０％程度の誤差は許容される。そのため、従
来、原発振用には上述したように安価なＣＲ発振回路が
用いられる。ところが、マイコン応用システムによって
は±１０％以下の精度が必要なこともある。しかし、Ｉ
Ｃ，技術によって構成されるＣＲ発振回路の精度は例え
ば±２５〜３０％程度であるので、上記のように±１０
％以下の精度がどうしても必要な場合には高価な水晶発
振回路等を使用せざるを得なかった。

［発明の目的］ この発明の目的は、第１基準周波数用の発振回路とは別
個に第２基準周波数用の発振回路が必要な場合において
、第２基準周波数用に安価な発振回路を用いしかも比較
的精度の高い発振信号を得ることができるような発振制
御技術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に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。

［発明の概要コ 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
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、システム・プログラムのメインルーチンにお
いてこれを１回実行するごとにカウンタをインクリメン
トさせるとともに、精度の高い発振回路の側から適当な
周期で計時信号としてのオーバーフロー信号を発生させ
て、このオーバーフロー信号によって上記カウンタの計
数値をチェックしてアラーム信号を発生させるようにす
る。これによって、精度の低い原発振信号の周期によっ
て決まる命令サイクルに従ってプログラムを実行する制
御部における所定時間内の実行命令数を、精度の高い発
振回路の側からのオーバーフロー信号でチェックするこ
とで原発振信号の周波数が所定の許容範囲に入っている
か否か検出して報知できるようにし、そのアラーム信号
を用いて原発振用の発振回路の周波数を調整して安価な
発振回路を用いたシステムにおける原発振信号の精度を
向上させるという上記目的を達成するものである。

［実施例コ 以下、本発明を、時計機能およびホールト機能による低
消費電力モードを有するようにされたシングルチップマ
イコンに適用した場合の一実施例を第１図および第２図
を用いて説明する。

この実施例のシングルチップマイコンは、時計機能を実
現するため、第１図に示すように、マイクロコンピュー
タ本体（ＬＳＩ）を構成するチップｌ内の水晶発振回路
２に接続された一対の外部端子３ａ、３ｂに、水晶発振
回路を構成する水晶振動子４ａおよび帰還抵抗Ｒ１負荷
容量Ｃ１，Ｃ２等からなる水晶回路４が外付けされてい
る。また、チップ１内のＣＲ発振回路５に接続された一
対の外部端子６ａ、６ｂには、抵抗値を調整することが
可能な可変抵抗回路７が接続されている。

内蔵ＲＯＭｇ内のシステム・プログラムを実行する制御
・実行部１０は、上記ＣＲ発振回路５から供給される原
発振信号もしくはこれを分周することにより形成された
システム・クロックφＣによって動作される。

この実施例のシングルチップマイコンは、内部の制御・
実行部１０からの制御信号によって、発振回路５の発振
動作が停止され、これによって制御・実行部１０に対す
るシステム・クロックφＣの供給そのものが停止されて
、制御・実行部１０をホールト状態に移行できるように
されている。

ホールト状態に移行した制御・実行部１０は、上記水晶
発振回路２の発振信号を分周する分周回路９から、例え
ば６２．５ｍｓに一回呂力されるオーバーフロー信号Ｏ
Ｆによってタイマ割込みがかけられて起動されるように
なっている。これによって、制御・実行部１０が間欠動
作され、ＬＳＩ全体の消費電力が大幅に低減される。た
だし、制御・実行部１０がホールト状態になっている間
も水晶発振回路２は動作されるため、時計機能が損なわ
れることはない。

一方、この実施例では、制御・実行部１０内のレジスタ
やＲＡＭ等の一部をカウンタとして使用し、かつ第２図
に示すようにシステム・プログラムのメインルーチンＭ
Ｒ内に、上記カウンタをインクリメントするステップＳ
ｉが設けられている。

また、リセット信号によるシステムのリセット動作後、
メインルーチンＭＲに入る前に、命令による上記カウン
タのリセットを行なうステップＳｒが設けられている。

従って、この実施例では、システムが動作を開始し、プ
ログラムのメインルーチンＭＲを繰り返し実行すると、
ステップＳｉにてカウンタがインクリメントされるため
、カウンタには常にメインルーチンＭＲの実行回数に相
当する値が入っていることになる。そして、前記水晶発
振回路２側の分周回路９からオーバーフロー信号ＯＦが
制御・実行部１０内に供給されてタイマ割込みが発生す
ると、プログラムは上記メインルーチンＭＲから割込み
ルーチンＩＲヘジャンプする。すると、割込みルーチン
では、先ずステップＳ１で時計処理を行なった後、ステ
ップＳ２へ進み、上記メインルーチンＭＲ内のステップ
Ｓｉでインクリメントされたカウンタの値が、予めレジ
スタ等に設定された下限値ＭＩＮと上限値ＭＡＸとの間
に入っているか否か判定する。

ここで、イエス（ＹＥＳ）つまり許容範囲に入っている
と判定されると、ステップＳ４ヘジヤンプして上記カウ
ンタをリセットした後、リターンインタラブド命令を実
行してメインルーチンＭＲへ復帰する（ステップＳ５）
。

しかして、上記ステップＳ２でノー（Ｎ　Ｏ）つまりカ
ウンタ値が許容範囲に入っていないと判定されると、ス
テップＳ３へ進み、ＬＳＩ外部へアラーム信号ＡＬＭを
出力させる。それから、ステップＳ４．Ｓ５と進んでメ
インルーチンＭＲへ復帰する。

上記の場合、オーバーフロー信号ＯＦによる割込みルー
チンＩＲへの移行は、水晶発振回路２からの発振信号に
基づいて６２．５ｍｓごとに発生される。一方、制御・
実行部１０によるシステム・プログラムの実行は発振回
路５からの原発振信号に基づいて行なわれる。しかも、
メインルーチンＭＲの命令数はシステム・プログラムを
作るときに予め知ることができる。従って、１回のタイ
マ割込みが発生してから次のタイマ割込みが発生するま
での時間（６２，５ｍ５）内に、原発振が設計どおりだ
ったならば実行されるであろう命令サイクル数を求め、
それから原発振信号の許容誤差を考慮してステップＳ２
におけるカウンタ値の下限値ＭＩＮと上限値ＭＡＸを決
定してやる。

このようにすれば、水晶発振回路２から供給される高精
度の計時信号に基づいて、発振回路５から供給される精
度の低い原発振信号の周波数を間　　　　　　５接的に
知ることができる　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｌ、′上記実施例では、これを利用して原発振の周波　
　　　　　１数が許容範囲に入っていない場合に、ＬＳ
Ｉ外部　　　　　　１ヘアラ一ム信号ＡＬＭが出力され
るようになって　　　　　　１いる。従って、このアラ
ーム信号によってブザー　　　　　　１を鳴らしたりラ
ンプを点灯させるようにすれば、　　　　　　１± 作業者がブザーの音あるいはランプの光がなくな　　　
　　　（るように可変抵抗回路７を調整して抵抗値を変
え　　　　　（てやることにより１発振回路５の原発振
周波数を許容範囲内に入れてやることができる。このよ
うにして、可変抵抗回路７の抵抗値を調整することによ
って、従来±２５〜３０％の誤差のあった発振回路５に
おける発振精度を、±５％以下に抑えることが可能とな
る。

なお、上記の場合、ステップＳ２におけるカウンタ値の
大小判定に際して、カウンタ値が下限値ＭＩＮ側に外れ
たときと上限値ＭＡＸ側に外れたときとでは、異なる音
もしくは異なる色の光を発生させるようにすれば、いず
れの側にずれているのか知ることができるので抵抗値の
調整が容易になる。

また、上記実施例では、発振回路５に可変抵抗回路７を
外付けして抵抗の値を変えることで原発振周波数を調整
するようにしているが、発振回路５あるいはＬＳＩ自体
に印加する電圧を変えることによって原発振周波数を調
整するようにしてもよい。

さらに、原発振信号を形成する発振回路は、上記実施例
のようなＣＲ発振回路に限定されるものでなく、水晶振
動子よりも安価なセラミック振動子を用いた発振回路、
リングオツシレータなどであってもよい。

また、上記実施例では、原発振周波数が所定の許容範囲
内に入っているか否かの判定をソフトウェアで行なって
いるが、水晶発振回路２もしくは分周回路９からの信号
と、発振回路５からの発振信号もしくはそれを分周した
信号とを比較する回路を設け、ハードウェアで発振回路
５の原発振周波数が所定の許容範囲に入っているか否か
検出するようにしてもよい。

［効果］ 原発振用の精度の低い発振回路の他に時計用の１５度の
高い発振回路を有しているシングルチップマイコンのよ
うな論理集積回路において、システム・プログラムのメ
インルーチンにおいてこれを１口実行するごとにカウン
タをインクリメン１へさせるとともに、精度の高い発振
回路の側から適当な周期で計時信号としてのオーバーフ
ロー信号を発生させて、このオーバーフロー信号によっ
てＬ記カウンタの計数値をチェックしてアラーム信号を
発生させるようにしたので、精度の低い原発振信号の周
期によって決まる命令サイクルに従ってプログラムを実
行する制御部における所定時間内の実行会令数が、精度
の高い発振回路の側からのオーバーフロー信号でチェッ
クされて、原発振信号の周波数が所定の許容範囲に入っ
ているか否か検出され報知されるという作用により、そ
のアラーム信号を用いて原発振用の発振回路の周波数を
調整してやることによって安価な発振回路を用いたシス
テムにおける原発振信号の精度を向上させることができ
るという効果がある。

以上本発明汗によってなされた発明を実施例に、−基づ
き具体的に説明したが、本発明は上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。例えば時計用の高精
度発振回路は水晶発振回路に限定されるものでなく、発
振回路よりも精度の高い他の発振回路であってもよい。

さらに、上記実施例における可変抵抗回路を有する発振
回路は、上記のように原発振信号の周波数精度を向上さ
せる場合のみならず、例えばリモコン装置において信号
の周波数をずらしたい場合にも利用することができる。

すなわち、同一室内にリモート・コントロール式の機器
が２つ以上ある場合において、遠隔操作装置から発せら
れる指令信号の周波数帯が同一であると信号が競合して
機器の誤動作を引き起こすおそれがある。しかし、各機
器ごとに指令信号の周波数をずらして競合しないように
してやることによってリモート・コントロール式の機器
の誤動作を防止することができる。上記の場合、遠隔操
作装置が時計表示機能を有するようにされているときに
、本発明を適用すると有効な効果が得られる。

口利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である時計機能と低消費力
モードを有するシングルチップマイコンに適用したもの
について説明したが、この発明はそれに限定されるもの
でなく、高精度の発振回路とそれよりも低い精度の発振
回路の２つの発振回路を有する論理集積回路一般に利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を時計機能付シングルチップマイコン
に適用した場合の一実施例を示す構成説明図、 第２図は、ソフトウェアにより原発振周波数が所定の範
囲に入っているか否か検出する一手順を示すフローチャ
ートである。 １・・・・半導体チップ、２・・・・水晶発振回路、３
ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ・・・・外部端子、４ａ”水晶振
動子、４・・・・水晶回路、５・・・・ＣＲ発振回路、
７・・・・可変抵抗回路、８・・・・ＲＯＭ、９・・・
・分周回路、１０・・・・制御・実行部箱　　１　　図 ′１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１発振信号を形成するための第１発振回路と、第
   ２発振信号を形成するための第２発振回路とを備えた論
   理集積回路であって、上記第１発振回路からの発振信号
   に基づいて時間信号を形成し、この時間信号に基づいて
   上記第２の発振回路の発振信号の周波数が所定の範囲に
   入っているか検出し、その結果を出力するようにされて
   なることを特徴とする発振回路を備えた論理集積回路。 ２、上記第１発振回路は高精度発振回路であり、上記第
   ２発振回路は低精度発振回路であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の発振回路を備えた論理集積回
   路。 ３、上記第２発振回路には、半導体チップに外付けされ
   た可変抵抗回路が接続され、かかる可変抵抗回路によっ
   てその発振周波数が変更可能にされてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の発振回路を備えた論理
   集積回路。