KR20000027050A - Low power circuit using plurality of clocks - Google Patents

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KR20000027050A
KR20000027050A KR1019980044875A KR19980044875A KR20000027050A KR 20000027050 A KR20000027050 A KR 20000027050A KR 1019980044875 A KR1019980044875 A KR 1019980044875A KR 19980044875 A KR19980044875 A KR 19980044875A KR 20000027050 A KR20000027050 A KR 20000027050A
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김동윤
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윤종용
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Abstract

PURPOSE: A low power circuit using a plurality of clocks is provided to reduce the power consumption by supplying an appropriate clock source out of a plurality of asynchronous clock sources according to the present operating state of a mobile communication system. CONSTITUTION: A low power circuit using a plurality of clocks comprises: a plurality of oscillation elements; a plurality of selection elements for selecting respective clock sources from the respective oscillation elements by a switching time signal from a micro processor; and a multiplexer for selecting a predetermined clock source out of the respective clock sources from the respective selection elements by a selection signal of the clock source from the micro processor, and outputting the selected clock source to a clock-dividing logic circuit.

Description

복수의 클록을 이용한 저전력 회로(Circuit for consuming low power by using multi-clock source)Circuit for consuming low power by using multi-clock source

본 발명은 복수의 클록을 이용하여 저전력 회로를 구현하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 기기회로의 저전력화를 위해 다중 클록소스를 사용하여 기기의 현재 동작상태에 따라 적절한 클록소스를 선택함으로써 전력 소모를 줄일 수 있는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로에 관한 것이다.The present invention is to implement a low-power circuit using a plurality of clocks, and more specifically, by selecting a suitable clock source according to the current operating state of the device by using multiple clock sources to reduce the power of the mobile communication device circuit power A low power circuit using a plurality of clocks that can reduce consumption.

현재, 이동통신에 대한 관심과 수요가 폭발적으로 증가하면서 개인통신시스템(PCS), 셀룰러폰(cellular phone) 시장이 급성장하고 있다. 이에 따라, 관련된 제품과 기술이 급속도로 발전하면서 저전력 소모기술에 대해 관심이 집중되고 있다.At present, the interest and demand for mobile communication has exploded, and the personal communication system (PCS) and cellular phone markets are booming. Accordingly, with the rapid development of related products and technologies, attention has been focused on low power consumption technologies.

일반적인 프로세서를 보면, 전력을 절약하기 위해 단일 클록을 사용하고, 필요한 경우에는 이러한 클록을 분주하여 사용함으로써 전력을 줄이고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 클록소스가 항상 발진하고, 분주 논리회로가 동작하기 때문에 패드 전력과 분주 논리회로의 전력 및 영역이 증가하는 문제점이 있었다.In a typical processor, power is saved by using a single clock to save power and dividing the clock when needed. However, this method has a problem in that the pad power and the power and area of the division logic circuit increase because the clock source always oscillates and the division logic circuit operates.

또한, 셀룰러폰 등과 같은 이동통신 단말기는 항상 최대 동작속도로 동작하지 않고, 통화(traffc channel)나 초기화(initialization) 때만 최대 동작속도로 동작한다. 이외의 대부분은 대기상태(standby)인 바, 이때는 현상태를 체크하거나 외부 입력신호에 대한 감지 등의 과정을 진행하고, 이 경우에는 프로세서 속도가 높지 않아도 충분하기 때문에 동작속도를 낮추어 전력을 감소시키는 방법을 사용하고 있다.In addition, a mobile communication terminal such as a cellular phone does not always operate at the maximum operating speed, but operates at the maximum operating speed only at the time of a traffic channel or initialization. Most of them are in standby mode. In this case, check the status or detect the external input signal. In this case, the processor speed is not enough to reduce the power by reducing the operating speed. I'm using.

이와 같은 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 단일 클록소스를 사용함으로써 회로의 면적과 패드 전력 소비가 크다는 단점이 있다.This method has the disadvantage of using a large clock area and pad power consumption by using a single clock source as shown in FIG.

따라서, 본 발명의 목적은 이동통신기기에서 동기가 다른 복수개의 클록소스를 사용하여 기기의 현재 동작상태에 따라 적절한 클록소스를 제공함으로써 전력소모를 감소시킴과 동시에 클릿치를 제거할 수 있는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로를 제공하고자 함에 그 목적인 있다.Accordingly, an object of the present invention is to use a plurality of clock sources with different synchronization in a mobile communication device to provide an appropriate clock source according to the current operation state of the device, thereby reducing power consumption and simultaneously eliminating a plurality of clocks. The purpose is to provide a low-power circuit using.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 클록을 이용한 저전력 회로는, 복수개의 발진수단과, 이 각각의 발진수단으로부터의 클록소스를 마이크로 프로세서로부터의 스위칭 시간신호에 의해 각각 선택하는 복수개의 선택수단 및, 이 각각의 선택수단으로부터의 각각의 클록소스를 상기 마이크로 프로세서로부터의 클록소스 선택신호에 의해 소정 클록소스를 선택하여 클록분주 논리회로로 출력하는 멀티플렉서로 구성된 것을 특징으로 한다.A low power circuit using a plurality of clocks according to the present invention for achieving the above object comprises a plurality of oscillation means and a plurality of oscillation means for respectively selecting a clock source from each oscillation means by a switching time signal from a microprocessor. And a multiplexer which selects a predetermined clock source by means of a clock source selection signal from the microprocessor and outputs each clock source from the respective selection means to a clock division logic circuit.

도 1은 종래 단일 클록소스를 사용하는 프로세서 클록로직의 블록도,1 is a block diagram of a processor clock logic using a conventional single clock source,

도 2는 본 발명에 따른 복수의 클록을 이용한 저전력 회로도,2 is a low power circuit diagram using a plurality of clocks according to the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 복수의 클록을 이용한 저전력 회로의 클록 타이밍도이다.3 is a clock timing diagram of a low power circuit using a plurality of clocks shown in FIG. 2.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10,11,12 : 발진수단 20,21,22 : 선택수단10,11,12: oscillation means 20,21,22: selection means

30 : 멀티플렉서 40 : 클록분주 논리회로30: multiplexer 40: clock division logic

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복수의 클록을 이용한 저전력 회로에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a low power circuit using a plurality of clocks according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이 단일 클록소스를 사용함으로써 회로의 면적과 패드 전력 소비가 크다는 단점이 있음에 따라 주파수가 다른 복수개의 클록소스를 사용하고, 또한 동작상태(operating status)에 따라 적절한 클록소스를 선택하여 불필요한 클록소스를 오프시킴으로써 전력소모를 줄이는 방법을 고려하기로 한다.As shown in FIG. 1, the use of a single clock source has a disadvantage of large circuit area and pad power consumption. Therefore, a plurality of clock sources having different frequencies may be used, and a suitable clock source may be used depending on operating status. Consider selecting power to turn off unnecessary clock sources to reduce power consumption.

도 2는 본 발명에 따른 복수의 클록을 이용한 저전력 회로이다. 도시된 바와 같이, 상기 저전력회는 복수개의 발진수단(10, 11, 12)과, 이 각각의 발진수단(10, 11, 12)으로부터의 클록소스(10KHz, 1MHz, 80MHz)를 마이크로 프로세서(도시하지 않음)로부터의 스위칭 시간신호(Switching_time)에 의해 각각 선택하는 복수개의 선택수단(20, 21, 22) 및, 이 각각의 선택수단(20, 21, 22)으로부터의 각각의 클록소스(10KHz, 1MHz, 80MHz)를 상기 마이크로 프로세서로부터의 클록소스 선택신호에 의해 소정 클록소스를 선택하여 클록분주 논리회로(40)로 출력하는 멀티플렉서(30)로 구성된다.2 is a low power circuit using a plurality of clocks according to the present invention. As shown, the low power circuit comprises a plurality of oscillation means (10, 11, 12) and clock sources (10 KHz, 1 MHz, 80 MHz) from the respective oscillation means (10, 11, 12). A plurality of selection means 20, 21, 22 respectively selected by the switching time signal Switching_time, and respective clock sources 10KHz, from each of the selection means 20, 21, 22, respectively. 1 MHz and 80 MHz), and a multiplexer 30 for selecting a predetermined clock source by the clock source selection signal from the microprocessor and outputting the predetermined clock source to the clock division logic circuit 40.

그리고, 상기 선택수단(20, 21, 22)은 D플립플롭과 선택기로 구성되고, 상기 복수개의 발진수단(10, 11, 12)은 각각 최대 10KHz, 1MHz, 80MHz의 클록소스를 발생하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The selecting means 20, 21, and 22 are composed of a D flip-flop and a selector, and the plurality of oscillating means 10, 11, and 12 generate clock sources of up to 10 KHz, 1 MHz, and 80 MHz, respectively. It is not limited.

한편, 동기가 서로 맞지 않는 여러 개의 클록소스를 사용하여 프로세서 클록을 만들어 낼 경우에는 클록소스를 선택할 때 글릿치를 방지하도록 해야 한다. 이러한 글릿치를 방지하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 플립플롭을 추가하여 클록 스위치구간에서는 모든 클록소스를 로우레벨로 고정시키고, 클록소스 스위칭을 수행하면 글릿치가 발생하지 않게 된다.On the other hand, if you are generating a processor clock using multiple clock sources that are out of sync, you should avoid glitches when selecting the clock source. In order to prevent such glitches, as shown in FIG. 2, a flip-flop is added to fix all clock sources at a low level in the clock switch section, and the glitches are not generated when the clock sources are switched.

도 3은 도 2에 도시된 복수의 클록을 이용한 저전력 회로의 클록 타이밍도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 스위칭 시간신호(Switching_time signal)가 하이레벨로 전환되면 현재 프로세서 클록으로 사용되는 X-tal<A> 소스는 다음 네거티브 가장자리(negative edge)일 때 로우레벨로 바뀌고(도 3에 도시된 ① 클록), 새로운 소스인 X-tal<B>도 마찬가지로 다음 네거티브 가장자리일 때 로우레벨로 바뀌게 된다(도 3에 도시된 ② 클록).3 is a clock timing diagram of a low power circuit using a plurality of clocks shown in FIG. 2. As shown in the figure, when the switching_time signal is switched to the high level, the X-tal <A> source used as the current processor clock is changed to the low level at the next negative edge (Fig. 3). 1) clock), a new source X-tal <B> is also changed to the low level at the next negative edge (2 clock shown in Figure 3).

상기 두 개의 클록소스(①, ②)가 모두 로우레벨을 유지하고 있을 때 클록소스 스위칭을 수행하고, 스위칭 시간신호(switching_time)가 로우레벨로 전환되면 다음 X-tal<B> 포지티브 가장자리(positive edge)일 때 프로세서 클록으로 X-tal<B>가 사용된다. 다음에, 클록소스 선택을 수행한 후 사용하지 않는 X-tal<A>를 디스에이블시키고, 이때 스위칭 시간신호(switching_time)는 여러개의 클록소스중 가장 느린 클록의 두 사이클 이상 하이레벨을 유지해야 한다.When both clock sources ① and ② maintain the low level, the clock source switching is performed. When the switching time signal switching_time changes to the low level, the next X-tal <B> positive edge X-tal <B> is used as the processor clock. Next, after performing the clock source selection, disable the unused X-tal <A>, and the switching time signal (switching_time) must be maintained at the high level for at least two cycles of the slowest clock among the multiple clock sources. .

일반적으로, 셀룰러폰의 통화(traffic channel)의 경우에는 최대속도로 동작하지만 대기상태(standby)에서는 클록을 분주하여 동작하는데, 이때에는 다양한 클록속도를 사용하는 것이 아니고 한 두 개의 설정된 클록으로만 분주하여 사용하게 된다. 또한, 최대 동작속도를 생성하기 위해 들어가는 클록을 그대로 분주하여 사용하게 되면, 발진기 패드(도시하지 않음)와 분주회로에서 상당한 양의 전력이 소모된다.In general, the cellular channel operates at the maximum speed, but operates in a standby mode by dividing the clock. In this case, the clock does not use various clock speeds but only one or two set clocks. Will be used. In addition, by dividing the clock into which the maximum operating speed is generated, a considerable amount of power is consumed in the oscillator pad (not shown) and the divider circuit.

실제로 X-tal이 고주파수(40MHz 이상)일 때는 발진기 패드(도시하지 않음)에서만 수 mA 정도의 전류가 흐르게 되지만, 도 2와 같이 다중 클록소스를 사용할 경우와 고속도가 필요한 경우에는 주파수가 높은 X-tal<A>를 사용하고, 셀룰러폰의 대기상태와 같은 낮은 속도로도 동작이 가능할 때는 클록소스를 X-tal<B>로 바꿈과 동시에 X-tal<A>를 오프시킨다. 반대로, 통화 때처럼 고속도가 필요한 경우에는 X-tal<A>를 온시킨 후 클록소스 변경을 수행한 다음 X-tal<B>를 오프시킨다.In fact, when X-tal is high frequency (40MHz or more), current of several mA flows only on the oscillator pad (not shown). However, when using multiple clock sources and high speed as shown in FIG. When tal <A> is used, and the clock source can be operated at a low speed such as the standby state of the cellular phone, the clock source is changed to X-tal <B> and the X-tal <A> is turned off. Conversely, if high speed is required, such as during a call, turn on X-tal <A>, change the clock source, and turn off X-tal <B>.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본원의 요지와 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments and can be carried out by variously modified and modified within the scope and spirit of the present application.

상기한 본 발명에 따른 복수의 클록을 이용한 저전력 회로에 의하면, 실제로 40MHz 이상을 드라이브하게 되면 발진기 패드에서 소모되는 몇 mA의 전류를 줄일 수 있고, 또 추가적인 클록 분주회로도 필요 없게 된다.According to the low-power circuit using a plurality of clocks according to the present invention, the actual drive of 40MHz or more can reduce the current of several mA consumed in the oscillator pad, and also eliminates the need for an additional clock divider circuit.

또한, 낮은 속도(10KHz∼1MHz)를 드라이브하는 패드에서는 수십 ㎂ 정도만이 소모되기 때문에 기존의 클록제어방식에 비해 상당한 전력 소모를 줄이는 효과가 있고, 다중클록 소스 선택 로직 뒤에 클록 분주회로를 추가하게 되면 다양한 클록범위를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the pad driving low speed (10KHz ~ 1MHz) consumes only a few tens of microwatts, which reduces the power consumption considerably compared to the conventional clock control method, and adds a clock divider circuit after the multi-clock source selection logic. Various clock ranges can be provided to the user.

Claims (4)

복수개의 발진수단과,A plurality of oscillation means, 이 각각의 발진수단으로부터의 클록소스를 마이크로 프로세서로부터의 스위칭 시간신호에 의해 각각 선택하는 복수개의 선택수단 및,A plurality of selection means for respectively selecting a clock source from each oscillation means by a switching time signal from a microprocessor, 이 각각의 선택수단으로부터의 각각의 클록소스를 상기 마이크로 프로세서로부터의 클록소스 선택신호에 의해 소정 클록소스를 선택하여 클록분주 논리회로로 출력하는 멀티플렉서로 구성된 것을 특징으로 하는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로.A low power circuit using a plurality of clocks comprising a multiplexer which selects a predetermined clock source by a clock source selection signal from the microprocessor and outputs each clock source from each of the selection means to a clock division logic circuit. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택수단은 D플립플롭과 선택기로 구성된 것을 특징으로 하는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로.And said selecting means comprises a D flip-flop and a selector. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 플립플롭은 클록 스위칭구간에서 상기 발진수단으로부터의 클록소스를 로우레벨로 고정시키고, 마이크로 프로세서로부터의 스위칭 시간신호에 의해 소스클록이 출력되어 글릿치가 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로.The flip-flop fixes a clock source from the oscillating means at a low level in a clock switching section, and outputs a source clock by a switching time signal from a microprocessor, thereby preventing a plurality of clocks. Low power circuit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수개의 발진수단은 각각 최대 10KHz, 1MHz, 80MHz의 클록소스를 발생하는 것을 특징으로 하는 복수의 클록을 이용한 저전력 회로.And said plurality of oscillating means generates clock sources of up to 10 KHz, 1 MHz, and 80 MHz, respectively.
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