JPH06231280A - マイクロコンピュータのクロック制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】共振素子を用いた発振器をもったマイクロコン
ピュータにおけるリセット解除直後に必要な起動処理を
高速でかつ小電流起動する。 【構成】複数の共振素子１０，１１を用いた発振器と遅
延素子Ｚを用いた起動用発振器と、これら発振器を選択
するスイッチとを備え、このスイッチによりマイクロコ
ンピュータのリセット信号４で共振素子を用いた発振器
が停止し、リセット解除で、起動用発振器が起動し、次
に共振素子を用いた発振器を起動させた後にクロック信
号を切替え、起動用発振器を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロコンピュータの
クロック制御回路に関し、特に複数の発振器を持つマイ
クロコンピュータのクロック制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進歩により消費電力の少な
いＣＭＯＳ方式のマイクロコンピュータが安価で供給さ
れるようになり、民生用電子機器に用いられている。こ
れらのマイクロコンピュータはプログラムに従って順次
処理を行うシーケンス制御に用いられる他に、タイマな
どの内蔵周辺回路を用いて高精度の実時間制御や時計機
能を実現させている。

【０００３】このような場合には正確な時間管理が必要
となるため、マイクロコンピュータのクロック信号は周
波数変動の小さい水晶振動子を用いた水晶発振器が用い
られている。民生用電子機器に用いられる水晶発振器と
して、マイクロコンピュータのプログラムや内蔵周辺回
路を動作させる第１の発振器と時計機能を動作させる第
２の発振器との２つの発振器を内蔵したマイクロコンピ
ュータがある。

【０００４】この発振器のうち第１の発振器はマイクロ
コンピュータのプログラムや内蔵周辺回路を安定して高
速に動作させるために数ｍＡの電流で動作するように設
計され、また第２の発振器は、超小型のボタン電池でも
長時間動作できるように、数μＡの低電流で動作するよ
うに設計されている。

【０００５】最近の民生用電子機器は、電子機器動作用
の第１の電源と、データ保持や時計用の第２の電源との
２個の電源が使用され、第２の電源として超小型のボタ
ン電池が使用されている。

【０００６】この電池交換をする場合第１の電源である
メイン電源を外して第２の電源である超小型のボタン電
池を入換えるが、第１の電源を接続するまで第２の電源
だけで動作しなければならない。通常、電源が入力され
るとマイクロコンピュータは動作を初め、第１の発振器
を動作クロックとして立上がる。ところが、その水晶発
振器は発振開始に長時間を要するという問題がある。

【０００７】図５は従来の水晶発振器を用いた回路の一
例のブロック図である。リセット信号４は外部から入力
されるハイアクティブのリセットパルス信号であり、共
振素子１０は例えば１０［ＭＨｚ］の水晶振動子、共振
素子１１は例えば３２［ＫＨｚ］の水晶振動子である。
インバータ２０，２１は否定論理回路で、抵抗器１３，
１４，でインバータ２０，２１に帰還をかけることによ
り、インバータ２０，２１を増幅器として動作させてい
る。

【０００８】スイッチ４１，４３は、第１の発振回路あ
るいは第２の発振器のいずれかを選択、ＲＳラッチ３
１，３２は、それぞれスイッチ４３，４１の開閉を制御
するための制御信号５１，５２を出力する記憶回路であ
る。

【０００９】次に図５のタイミングである図６を参照し
動作を説明する。リセット信号４によりＲＳラッチ３
２，３１の出力５２，５１がリセットされ、スイッチ４
１，４３が開くと共にカウンタ６０がカウントを開始す
る。カウンタ６０がカウントしている間に第１の発振器
によるクロック信号７１は発振が次第に成長し、やがて
最大振幅となって安定する。カウンタ６０のカウント値
が一定の値になると、オーバフロー信号５６をセット
し、ＲＳラッチ３２の出力５２をセットし、スイッチ４
１が閉じクロック信号はマイクロコンピュータ１に供給
される。従って、リセット信号４が入ってラッチ３２の
出力５２がセットされるまでの時間はマイクロコンピュ
ータ１は停止したままである。

【００１０】ところで、カウンタ６０が例えば１８段の
バイナリカウンタとすると、カウンタ６０のオーバフロ
ー信号５６セットされるまで、およそ２６万回のカウン
トが行われる。これは［ＭＨｚ］の発振器でおよそ２６
［ｍｓｅｃ］（１ｍｓｅｃは千分の１秒）に相当する。
従って、このマイクロコンピュータが動作を開始するま
での数＋［ｍｓｅｃ］（従来例では２６［ｍｓｅｃ］）
の間、外部回路で数ｍＡから数百ｍＡといった無駄な電
流が流れてしまうことになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロコンピュータのクロック制御回路では、低消費電流の
要求されるマイクロコンピュータであっても共振素子を
用いた発振器では電源の立上がり直後には大きな電流が
流れていた。このため超小型のボタン電池のような小容
量の電源だけで立上がる必要性のある回路では、電源投
入直後のリセット解除はメイン電源を必要とし、すぐに
緊急度を要する処理を行うことが出来なかった。

【００１２】本発明の目的はこのような問題を解決し、
小電流で高速起動できるようにしたマイクロコンピュー
タのクロック制御回路を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロコンピ
ュータのクロック制御回路の構成は、共振器を用いた複
数の第１の発振器と、遅延回路を用いた第２の発振器
と、これら第１、第２の発振器の出力のいずれかを選択
するセレクタとを備え、このセレクタによりマイクロコ
ンピュータのリセット入力及びリセット解除後は前記第
１の発振器を停止させ前記第２の発振器の出力により動
作を開始させるようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示すブロック図
である。マイクロコンピュータ１はプログラムに従って
所定の処理を行い、第１の発振器選択信号５又は第２の
発振器選択信号６を発生させ切換えを行う。第１の発振
器動作開始信号７及び第２の発振器動作開始信号８によ
り第１の発振器及び第２の発振器を起動させる。

【００１５】遅延回路２はコンデンサ１２と抵抗器１５
によって構成され、インバータ２２の出力を遅延させて
インバータ２２の入力に帰還させる。スイッチ４０はイ
ンバータ２０に共振素子１０，抵抗器１３からなる帰還
をかけるか否かを設定し、第１の発振器を構成し、スイ
ッチ４２はインバータ２１に共振素子１１，抵抗器１４
からなる帰還をかけるか否かを設定し、第２の発振器を
構成し、スイッチ４４はインバータ２２に遅延回路２か
らなる帰還をかけるか否かを設定し、起動用発振器を構
成する。

【００１６】スイッチ４１，４３及び４５は第１の発振
回路、第２の発振器あるいは起動用発振器のいずれかを
選択する。ＲＳラッチ３０，３１及び３２は、それぞれ
スイッチ４５，４３，４１の開閉を制御するための制御
信号５０，５１及び５２を出力し、ＲＳラッチ３６，３
７はそれぞれスイッチ４２，４０の開閉を制御するため
の信号５３，５４を出力する。ＲＳラッチの出力の制御
信号５０は、スイッチ４４の制御信号でもある。

【００１７】次に図１のタイミング図である図２を参照
し動作を説明る。リセット信号４によりＲＳラッチ３
１，３２の出力５１，５２、ＲＳラッチ３６，３７の出
力５３，５４がリセットされスイッチ４０〜４３が開
く。一方、ＲＳラッチ３０の出力５０はセットされるの
で、スイッチ４４，４５を閉じて、起動用発振器は発振
を開始する。この時スイッチ４０，４２は開いているた
め第１の発振器及び第２の発振器は停止している。

【００１８】起動用発振器は、コンデンサ１２及び抵抗
器１５によって構成され、数μＡから数十μＡの比較的
小さな電流で動作し、１周期目から安定したクロック信
号を得ることが出来る。従ってマイクロコンピュータ１
は瞬時に動作が開始できる。

【００１９】クロック信号３は、スイッチ４５によって
起動用発振器からのクロック信号７３が選択され、この
クロック信号３によって動作を開始し、プログラムに従
って所定の処理を行う。第１の発振器の動作開始及びク
ロック切替えは、プログラム上の特定の処理によって行
われる。

【００２０】マイクロコンピュータ１から第１の発振器
動作開始信号７が発生すると、ＲＳラッチ３７の出力５
４がセットされ、スイッチ４０が閉じて第１の発振回路
が動作を開始する。第１の発振器によるクロック信号７
１は発振が次第に大きくなり最大振幅となって安定す
る。

【００２１】第１の発振器選択信号５が発生すると、オ
ア回路３３を通してＲＳラッチ３０の出力５０がリセッ
トされ、スイッチ４４，４５が開き遅延回路２からなる
帰還回路の発振は停止すると共に、ＲＳラッチ３２の出
力５２がセットされスイッチ４１を閉じる。クロック信
号３はスイッチ４１によって共振素子１０及び抵抗器１
３からなる帰還回路からのクロック信号７１切替ってお
りマイクロコンピュータ１はプログラムに従って所定の
処理を続けて実行される。

【００２２】本実施例は、第１の発振器発振開始信号７
及び第１の発振器選択信号５がセットされることによる
動作を説明したが、第２の発振器発振開始信号８及び第
２の発振器選択信号６がセットされることによっても同
様の動作を行う。

【００２３】図３は本発明の第２実施例を示すブロック
図である。本実施例は、３つの発振器、ＲＳラッチ及び
スイッチの構成要素は第１実施例と同じである。カウン
タ６０は共振素子１０及び抵抗器１３からなる帰還回路
によるクロック信号によってカウントされ、カウンタ６
１は共振素子１１及び抵抗器１４からなる帰還回路によ
るクロック信号によってカウントされ、いずれもカウン
ト値が一定の値になるとオーバフローがセットされる発
振安定用カウンタである。

【００２４】次に図３のタイミング図である図４を参照
し動作を説明する。

【００２５】マイクロコンピュータ１から第１の発振器
選択信号５が発生すると、ＲＳラッチ３７の出力５４が
セットされ、スイッチ４０が閉じて、第１の発振器が発
振が開始すると共にカウンタ６０がカウントを開始す
る。カウンタ６０がカウントしている間に第１の発振器
によるクロック信号７１は発振が大きくなり、最大振幅
となって安定する。カウンタ６０のカウント値が一定の
値になると、オーバフロー信号５６をセットし、アンド
回路３５を通してＲＳラッチ３２の出力５２をセットし
スイッチ４１が閉じると共に、オア回路３３を通してＲ
Ｓラッチ３０の出力５０をリセットされ、スイッチ４
４，４５は開き起動用発振器は停止する。

【００２６】本実施例の場合、カウンタによって共振素
子を用いた発振器が安定した後にクロック信号を自動的
に切替えるので、第１実施例のような発振起動開始信号
が不要となり、発振器の出力が安定しているか否かを意
識せずにクロック信号の切替えを行うことが出来る効果
がある。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、瞬時に発
振出力が安定し、しかも小電流の発振回路（例えば遅延
回路又は抵抗器とコンデンサーによる充放電を用いた発
振器）をリセット解除後のクロック信号として選び、発
振安定時間の大きな共振素子を用いた発振器を停止させ
ておくことにより、緊急度の高いリセット要求がある回
路であっても小さい電流で動作でき、超小型のボタン電
池のような小容量の電源だけの状態でも起動できるシス
テム構成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図

【図２】図１の動作タイミング図

【図３】本発明の第２の実施例のブロック図

【図４】図３の動作タイミング図

【図５】従来の制御回路のブロック図

【図６】図５の動作タイミング図

【符号の説明】 １ マイクロコンピュータ ２ 遅延回路 ３ クロック信号 ４ リセット信号 ５，６ 第１，第２の発振器選択信号 ７，８ 第１，第２の発振器発振開始信号 １０，１１ 共振素子 １２ コンデンサ １３，１４，１５ 抵抗器 ２０，２１，２２ インバータ ３０〜３２，３６，３７ ＲＳラッチ ３３ オア回路 ３４，３５ アンド回路 ４０〜４５ スイッチ ５０〜５６ 信号 ６０，６１ カウンタ ７１〜７３ クロック信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振器を用いた複数の第１の発振器と、
   遅延回路を用いた第２の発振器と、これら第１、第２の
   発振器の出力のいずれかを選択するセレクタとを備え、
   このセレクタによりマイクロコンピュータのリセット入
   力及びリセット解除後は前記第１の発振器を停止させ前
   記第２の発振器の出力により動作を開始させるようにし
   たことを特徴とするマイクロコンピュータのクロック制
   御回路。
2. 【請求項２】 遅延回路が抵抗器とコンデンサとを用い
   た充放電回路である請求項１記載のマイクロコンピュー
   タのクロック制御回路。