JPH11118845A - 周波数−電圧変換回路およびその方法、並びに周波数−電圧変換回路を備えたシステム - Google Patents
周波数−電圧変換回路およびその方法、並びに周波数−電圧変換回路を備えたシステムInfo
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- JPH11118845A JPH11118845A JP9283333A JP28333397A JPH11118845A JP H11118845 A JPH11118845 A JP H11118845A JP 9283333 A JP9283333 A JP 9283333A JP 28333397 A JP28333397 A JP 28333397A JP H11118845 A JPH11118845 A JP H11118845A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意の目標回路に対して適切な電圧を供給す
る。 【解決手段】 目標回路10の複数の条件下で周波数−
電圧特性におけるクロックCLKに対する電圧値をメモ
リ30に記憶し、クロックCLKの周波数と、選択回路
40あるいは選択回路41とによって選択された1つの
周波数−電圧特性に基づいて、使用環境下に最適な周波
数−電圧特性における電圧値をメモリ30から選択する
ことで、目標回路10に供給する、使用環境下に最適な
電圧Vopを決定する。
る。 【解決手段】 目標回路10の複数の条件下で周波数−
電圧特性におけるクロックCLKに対する電圧値をメモ
リ30に記憶し、クロックCLKの周波数と、選択回路
40あるいは選択回路41とによって選択された1つの
周波数−電圧特性に基づいて、使用環境下に最適な周波
数−電圧特性における電圧値をメモリ30から選択する
ことで、目標回路10に供給する、使用環境下に最適な
電圧Vopを決定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数−電圧変換
回路およびその方法並びにその応用に関するものであ
る。
回路およびその方法並びにその応用に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路(LSI)の設計
においては、プロセス変動や温度変動に対する最悪条件
を考慮して、そのLSIの仕様(例えば、LSIの最小
電源電圧、最大動作周波数など)が決定されていた。
においては、プロセス変動や温度変動に対する最悪条件
を考慮して、そのLSIの仕様(例えば、LSIの最小
電源電圧、最大動作周波数など)が決定されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】最大動作周波数より低
い周波数でLSIを動作させる場合やプロセス変動や温
度変動により、LSIの処理性能が変化する場合には、
LSIの仕様に基づく最小電源電圧より小さい電圧でL
SIを動作させることが可能なはずである。しかし、L
SIの動作環境にかかわらず、LSIに供給させる電源
電圧は固定されていた。このため、LSIは無駄な電力
を消費していた。
い周波数でLSIを動作させる場合やプロセス変動や温
度変動により、LSIの処理性能が変化する場合には、
LSIの仕様に基づく最小電源電圧より小さい電圧でL
SIを動作させることが可能なはずである。しかし、L
SIの動作環境にかかわらず、LSIに供給させる電源
電圧は固定されていた。このため、LSIは無駄な電力
を消費していた。
【0004】本発明の目的は、目標回路の特性に適応す
るように調整可能な周波数−電圧変換回路およびその方
法を提供することにある。
るように調整可能な周波数−電圧変換回路およびその方
法を提供することにある。
【0005】本発明の他の目的は、目標回路が正常に動
作するために必要な最小の動作電圧を供給する周波数−
電圧変換回路を含むシステムを提供することにある。
作するために必要な最小の動作電圧を供給する周波数−
電圧変換回路を含むシステムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
周波数−電圧変換回路は、クロックを入力として受け取
り、該クロックの周波数に応じた電圧を出力として提供
する周波数−電圧変換回路であって、複数の異なる入出
力特性における該周波数−電圧変換回路の入力周波数に
対する出力電圧を記憶する記憶装置と、該記憶装置に記
憶された複数の該入出力特性の中から1つの入出力特性
を選択する選択回路とを備え、該入力クロック周波数と
該選択回路によって選択された入出力特性とに基づい
て、該記憶装置から該出力電圧を出力する。これにより
上記目的が達成される。
周波数−電圧変換回路は、クロックを入力として受け取
り、該クロックの周波数に応じた電圧を出力として提供
する周波数−電圧変換回路であって、複数の異なる入出
力特性における該周波数−電圧変換回路の入力周波数に
対する出力電圧を記憶する記憶装置と、該記憶装置に記
憶された複数の該入出力特性の中から1つの入出力特性
を選択する選択回路とを備え、該入力クロック周波数と
該選択回路によって選択された入出力特性とに基づい
て、該記憶装置から該出力電圧を出力する。これにより
上記目的が達成される。
【0007】前記記憶装置の内容の書き換えることによ
って、前記入出力特性が調整可能であるように構成され
ていてもよい。
って、前記入出力特性が調整可能であるように構成され
ていてもよい。
【0008】前記記憶装置は、周波数あるいは周波数に
相当する値をアドレスとし、前記周波数時の最小動作電
圧をデータとしてもよい。
相当する値をアドレスとし、前記周波数時の最小動作電
圧をデータとしてもよい。
【0009】前記記憶装置に記憶された複数の前記入出
力特性は、それぞれ製造上のばらつきあるいは温度が異
なる環境下で得られてもよい。
力特性は、それぞれ製造上のばらつきあるいは温度が異
なる環境下で得られてもよい。
【0010】前記選択回路は、遅延回路と、前記遅延回
路の遅延時間を判定する遅延時間判定回路とから構成さ
れていてもよい。
路の遅延時間を判定する遅延時間判定回路とから構成さ
れていてもよい。
【0011】前記選択回路の出力は、前記遅延時間判定
回路の出力のみで決定されてもよい。
回路の出力のみで決定されてもよい。
【0012】前記選択回路の出力は、前記遅延時間判定
回路の出力と、前記遅延回路の動作電圧とで決定されて
もよい。
回路の出力と、前記遅延回路の動作電圧とで決定されて
もよい。
【0013】前記選択回路は、前記遅延回路と、前記遅
延時間判定回路と、製造上のばらつきを判定するばらつ
き判定回路と、温度センサとを有し、前記遅延時間判定
回路と該ばらつき判定回路と前記温度センサとによって
出力を決定する出力決定回路とを備えていてもよい。
延時間判定回路と、製造上のばらつきを判定するばらつ
き判定回路と、温度センサとを有し、前記遅延時間判定
回路と該ばらつき判定回路と前記温度センサとによって
出力を決定する出力決定回路とを備えていてもよい。
【0014】前記出力決定回路は、前記3種類の入力に
対する出力の入出力特性を記憶する第2記憶装置を備え
ていてもよい。
対する出力の入出力特性を記憶する第2記憶装置を備え
ていてもよい。
【0015】前記3種類の入力に対する出力の入出力特
性をニューラルネットワークによって構築されてもよ
い。
性をニューラルネットワークによって構築されてもよ
い。
【0016】本発明の請求項11に係る周波数−電圧変
換回路は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換回路であって、単一の入出力特性における該周波
数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力電圧を記憶
する記憶装置と、該記憶装置の出力である該電圧にオフ
セット量を付けて出力電圧を決定するオフセット回路と
を備えることを特徴とする。これにより上記目的が達成
される。
換回路は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換回路であって、単一の入出力特性における該周波
数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力電圧を記憶
する記憶装置と、該記憶装置の出力である該電圧にオフ
セット量を付けて出力電圧を決定するオフセット回路と
を備えることを特徴とする。これにより上記目的が達成
される。
【0017】前記オフセット回路は、遅延回路と遅延時
間判定回路とを有し、前記遅延回路の前記遅延時間によ
って前記オフセット量を調整されてもよい。
間判定回路とを有し、前記遅延回路の前記遅延時間によ
って前記オフセット量を調整されてもよい。
【0018】本発明の請求項13に係る周波数−電圧変
換回路は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換回路であって、少なくとも1つの入出力特性にお
ける該周波数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力
電圧を記憶する記憶装置を有し、該入力クロック周波数
によって、該記憶装置から出力電圧を出力することを特
徴とする。これにより上記目的が達成される。
換回路は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換回路であって、少なくとも1つの入出力特性にお
ける該周波数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力
電圧を記憶する記憶装置を有し、該入力クロック周波数
によって、該記憶装置から出力電圧を出力することを特
徴とする。これにより上記目的が達成される。
【0019】本発明の請求項14に係る周波数−電圧変
換方法は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換方法であって、複数の異なる入出力特性における
入力周波数に対する出力電圧を記憶するステップと、該
複数の該入出力特性の中から1つの入出力特性を選択す
ると共に、選択された入出力特性と該入力クロック周波
数とに基づいて、該出力電圧を出力するステップとを備
えたことを特徴とする。
換方法は、クロックを入力として受け取り、該クロック
の周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数−電
圧変換方法であって、複数の異なる入出力特性における
入力周波数に対する出力電圧を記憶するステップと、該
複数の該入出力特性の中から1つの入出力特性を選択す
ると共に、選択された入出力特性と該入力クロック周波
数とに基づいて、該出力電圧を出力するステップとを備
えたことを特徴とする。
【0020】本発明のシステムは、クロックに従って動
作する目標回路と、該クロックの周波数に応じて該目標
回路に供給する電圧を決定する周波数−電圧変換回路と
を備えたシステムであって、該周波数−電圧変換回路
は、請求項1〜13に記載の周波数−電圧変換回路を含
み、該周波数−電圧変換回路により決定された電圧を該
目標回路に供給することを特徴することを特徴とする。
これにより上記目的が達成される。
作する目標回路と、該クロックの周波数に応じて該目標
回路に供給する電圧を決定する周波数−電圧変換回路と
を備えたシステムであって、該周波数−電圧変換回路
は、請求項1〜13に記載の周波数−電圧変換回路を含
み、該周波数−電圧変換回路により決定された電圧を該
目標回路に供給することを特徴することを特徴とする。
これにより上記目的が達成される。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【0022】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1のシステム1の構成を示す。システム1は、クロ
ック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの周
波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供する
周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでいる。
この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周波数
に応じた値(本例ではメモリ30の5ビットのアドレス
の下位3ビット)を出力するクロック変換器20と、目
標回路10の複数の異なる周波数−電圧特性における周
波数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力電圧を記
憶する記憶装置30(ここでは説明の簡単のためメモリ
とする)と、メモリ30に記憶された複数の周波数−電
圧特性のうち、1つを選択してメモリ30のアドレスの
上位2ビットを出力する選択回路40と、メモリ30の
出力に従って目標回路10に電圧を供給する電源供給回
路50とを含んでいる。システム1は単一の半導体チッ
プに形成され得る。
形態1のシステム1の構成を示す。システム1は、クロ
ック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの周
波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供する
周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでいる。
この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周波数
に応じた値(本例ではメモリ30の5ビットのアドレス
の下位3ビット)を出力するクロック変換器20と、目
標回路10の複数の異なる周波数−電圧特性における周
波数−電圧変換回路の入力周波数に対する出力電圧を記
憶する記憶装置30(ここでは説明の簡単のためメモリ
とする)と、メモリ30に記憶された複数の周波数−電
圧特性のうち、1つを選択してメモリ30のアドレスの
上位2ビットを出力する選択回路40と、メモリ30の
出力に従って目標回路10に電圧を供給する電源供給回
路50とを含んでいる。システム1は単一の半導体チッ
プに形成され得る。
【0023】目標回路10は、例えば、デジタル信号処
理プロセッサ(DSP)や中央処理装置(CPU)であ
り得る。目標回路10は、クロックCLKに従って動作
する。目標回路10は、動作電圧Vopを電源電圧として
動作し、電源電圧が高いほど小さい遅延時間で動作し、
電源電圧が低いほど大きい遅延時間で動作する。
理プロセッサ(DSP)や中央処理装置(CPU)であ
り得る。目標回路10は、クロックCLKに従って動作
する。目標回路10は、動作電圧Vopを電源電圧として
動作し、電源電圧が高いほど小さい遅延時間で動作し、
電源電圧が低いほど大きい遅延時間で動作する。
【0024】クロック変換器20はクロックCLKの周
波数に応じた値、つまりメモリ30の5ビットの下位ア
ドレス000〜111を出力するもので、例えば、1M
Hzのとき‘000’、2MHzのとき‘001’、5
MHzのとき‘010’のようにそれぞれの周波数に一
意に値を割り当てるのが好ましい。なお、周波数とクロ
ック変換器20の出力値はこの限りではないのはいうま
でもない。
波数に応じた値、つまりメモリ30の5ビットの下位ア
ドレス000〜111を出力するもので、例えば、1M
Hzのとき‘000’、2MHzのとき‘001’、5
MHzのとき‘010’のようにそれぞれの周波数に一
意に値を割り当てるのが好ましい。なお、周波数とクロ
ック変換器20の出力値はこの限りではないのはいうま
でもない。
【0025】図2は、目標回路10の周波数−電圧特性
を示している。ここでは説明を簡単にするため、4種類
の異なる環境下での特性としている。この周波数−特性
は、目標回路10がクロックCLKの周波数fopで正常
動作可能な最小の電源電圧がVopであることを意味して
いる。この周波数−電圧特性は動作環境によって変化す
るが、g0〜g3は異なる環境下での目標回路10の周
波数−電圧特性である。この複数の周波数−電圧特性を
メモリ30に記憶する。そのときの様子を図3に示す。
複数の環境下の周波数−電圧特性g0〜g3及び各周波
数−電圧特性g0〜g3における複数の周波数f0〜f
7をアドレスとし、そのときの電圧をデータとして、メ
モリ30に記憶する。4種類の環境を識別するためには
2ビット、8つのクロックCLKの周波数を識別するた
めには3ビット必要なので、それぞれ、メモリ30のア
ドレスの上位2ビットおよび下位3ビットに割り当て
て、対応するアドレスに電圧をデータとして記憶する。
すなわち、クロック変換器20の出力を3ビット、選択
回路40の出力を2ビットとし、メモリ30のアドレス
を5ビットとする。
を示している。ここでは説明を簡単にするため、4種類
の異なる環境下での特性としている。この周波数−特性
は、目標回路10がクロックCLKの周波数fopで正常
動作可能な最小の電源電圧がVopであることを意味して
いる。この周波数−電圧特性は動作環境によって変化す
るが、g0〜g3は異なる環境下での目標回路10の周
波数−電圧特性である。この複数の周波数−電圧特性を
メモリ30に記憶する。そのときの様子を図3に示す。
複数の環境下の周波数−電圧特性g0〜g3及び各周波
数−電圧特性g0〜g3における複数の周波数f0〜f
7をアドレスとし、そのときの電圧をデータとして、メ
モリ30に記憶する。4種類の環境を識別するためには
2ビット、8つのクロックCLKの周波数を識別するた
めには3ビット必要なので、それぞれ、メモリ30のア
ドレスの上位2ビットおよび下位3ビットに割り当て
て、対応するアドレスに電圧をデータとして記憶する。
すなわち、クロック変換器20の出力を3ビット、選択
回路40の出力を2ビットとし、メモリ30のアドレス
を5ビットとする。
【0026】図4は、選択回路40の一例を示すもので
ある。選択回路40は、遅延回路60と、遅延回路60
の遅延時間を測定し、メモリ30に記憶された周波数−
電圧特性のうち、どの特性に相当するかを判定する遅延
時間判定回路70とを含んでいる。
ある。選択回路40は、遅延回路60と、遅延回路60
の遅延時間を測定し、メモリ30に記憶された周波数−
電圧特性のうち、どの特性に相当するかを判定する遅延
時間判定回路70とを含んでいる。
【0027】図5は、遅延回路60の構成を示す。遅延
回路60は、m個の遅延ユニット61−1〜61−mを
含んでいる。ここで、mは任意の整数である。遅延ユニ
ット61−1〜61−mのそれぞれは、例えば、インバ
ータであり得る。
回路60は、m個の遅延ユニット61−1〜61−mを
含んでいる。ここで、mは任意の整数である。遅延ユニ
ット61−1〜61−mのそれぞれは、例えば、インバ
ータであり得る。
【0028】図6は、遅延時間判定回路70に入力され
る遅延回路60の入力信号と出力信号を示す。ここで、
Δtは入力信号と出力信号の時間差、すなわち、遅延回
路60の遅延時間を表している。遅延時間判定回路70
は、遅延回路60の遅延時間を測定し、その遅延時間に
よって、現在動作している環境下での周波数−電圧特性
が、メモリ30に記憶されている周波数−電圧特性g0
〜g3のうちのどれに最も似ているかを判定する回路で
ある。
る遅延回路60の入力信号と出力信号を示す。ここで、
Δtは入力信号と出力信号の時間差、すなわち、遅延回
路60の遅延時間を表している。遅延時間判定回路70
は、遅延回路60の遅延時間を測定し、その遅延時間に
よって、現在動作している環境下での周波数−電圧特性
が、メモリ30に記憶されている周波数−電圧特性g0
〜g3のうちのどれに最も似ているかを判定する回路で
ある。
【0029】図7は、遅延時間判定回路の構成の一例を
示したものである。ここでは、遅延時間を測定するため
に、遅延回路60の入力信号と出力信号の差を表す遅延
量信号生成回路80と、遅延時間を測定するために、遅
延量信号のHの期間の面積を求める、つまり、積分する
積分回路90と、周波数−電圧特性g0〜g3のそれぞ
れの環境下での遅延回路60での遅延量を記憶し、積分
回路90からの出力値と最も近い値をもつ特性がg0〜
g3のいずれに相当するかを比較・検出してメモリ30
のアドレスの上位2ビットを出力する特性決定回路10
0とを含んでいる。
示したものである。ここでは、遅延時間を測定するため
に、遅延回路60の入力信号と出力信号の差を表す遅延
量信号生成回路80と、遅延時間を測定するために、遅
延量信号のHの期間の面積を求める、つまり、積分する
積分回路90と、周波数−電圧特性g0〜g3のそれぞ
れの環境下での遅延回路60での遅延量を記憶し、積分
回路90からの出力値と最も近い値をもつ特性がg0〜
g3のいずれに相当するかを比較・検出してメモリ30
のアドレスの上位2ビットを出力する特性決定回路10
0とを含んでいる。
【0030】もしくは、入力されるクロックよりも高速
なクロックを新たに用意し、そのクロックによって遅延
時間をカウントし、予め用意しておいた周波数−電圧特
性g0〜g3のそれぞれの環境下でのカウント数と比較
し、最もカウント数が近いものを選択してもよい。例え
ば、遅延時間が5nsのときg0、7nsのときg1
を、というように遅延時間と選択する周波数−電圧特性
を一意に割り当てる。このとき2つの特性の中間にきた
とき、この例の場合では遅延時間が6nsでは、目標回
路の正常動作のマージンを確保するという観点から、供
給電圧Vopが高くなる方に、つまり、g1を選択するこ
とが好ましい。
なクロックを新たに用意し、そのクロックによって遅延
時間をカウントし、予め用意しておいた周波数−電圧特
性g0〜g3のそれぞれの環境下でのカウント数と比較
し、最もカウント数が近いものを選択してもよい。例え
ば、遅延時間が5nsのときg0、7nsのときg1
を、というように遅延時間と選択する周波数−電圧特性
を一意に割り当てる。このとき2つの特性の中間にきた
とき、この例の場合では遅延時間が6nsでは、目標回
路の正常動作のマージンを確保するという観点から、供
給電圧Vopが高くなる方に、つまり、g1を選択するこ
とが好ましい。
【0031】電源供給回路50は、メモリ30からの出
力に基づいて目標回路10の動作電圧Vopを生成する。
このような異なる電圧値をもつ電源から動作電圧Vopに
変換する電圧変換器であり得る。そのような電圧変換器
は直流の電源電圧を直流の動作電圧Vopに変換するDC
−DCコンバータであることが好ましい。あるいは、電
源供給回路50は、オペアンプであってもよい。
力に基づいて目標回路10の動作電圧Vopを生成する。
このような異なる電圧値をもつ電源から動作電圧Vopに
変換する電圧変換器であり得る。そのような電圧変換器
は直流の電源電圧を直流の動作電圧Vopに変換するDC
−DCコンバータであることが好ましい。あるいは、電
源供給回路50は、オペアンプであってもよい。
【0032】しかし、メモリ30からの出力を直接、目
標回路10に動作電圧Vopとして供給してもよい。この
ような場合には周波数−電圧変換回路には電源供給回路
50は不要である。
標回路10に動作電圧Vopとして供給してもよい。この
ような場合には周波数−電圧変換回路には電源供給回路
50は不要である。
【0033】図8に示す選択回路41は、選択回路40
を図4とは異なる表現で示したものである。図8におい
て、図4と同一の構成要素には同一の参照番号を付して
いる。
を図4とは異なる表現で示したものである。図8におい
て、図4と同一の構成要素には同一の参照番号を付して
いる。
【0034】選択回路41は、遅延回路60、遅延時間
判定回路70と、製造上のばらつき具合を判定するばら
つき判定回路110、使用環境下の温度を測定する温度
センサ120とが含まれている。遅延時間判定回路7
0、ばらつき判定回路110、および温度センサ120
の3つの出力を組み合わせて複数の周波数−電圧特性の
うち一つを決定する特性判定回路101の一例である。
ここでは、特性判定回路101はメモリであるとする
と、3つの出力を特性判定回路101のアドレスとし、
それぞれの場合について、選択回路41の出力値、すな
わち、周波数−電圧特性g0〜g3のいずれかを選択す
るための値を特性判定回路101のデータに書き込むも
のとする。なお、書き込むデータは周波数−電圧特性g
0〜g3を得た環境下での値を予め用意しておく必要が
ある。このようにすれば、選択回路41は容易に実現可
能であることがわかる。
判定回路70と、製造上のばらつき具合を判定するばら
つき判定回路110、使用環境下の温度を測定する温度
センサ120とが含まれている。遅延時間判定回路7
0、ばらつき判定回路110、および温度センサ120
の3つの出力を組み合わせて複数の周波数−電圧特性の
うち一つを決定する特性判定回路101の一例である。
ここでは、特性判定回路101はメモリであるとする
と、3つの出力を特性判定回路101のアドレスとし、
それぞれの場合について、選択回路41の出力値、すな
わち、周波数−電圧特性g0〜g3のいずれかを選択す
るための値を特性判定回路101のデータに書き込むも
のとする。なお、書き込むデータは周波数−電圧特性g
0〜g3を得た環境下での値を予め用意しておく必要が
ある。このようにすれば、選択回路41は容易に実現可
能であることがわかる。
【0035】図9に示す特性判定回路102は、図8で
説明した3つの出力から選択回路41の出力を決定する
特性判定回路101の異なる一例である。ここでは、特
性判定回路102は、教師付き学習可能なニューラルネ
ットワーク130と、ニューラルネットワークの出力を
デコードするデコード回路140を含んでいる。ニュー
ラルネットワーク130は、学習則がバックプロパゲー
ション、入力層に130−1〜130−3の3ニューロ
ン、中間層に130−4〜130−5の2ニューロン、
出力層に130−6〜130−9の4ニューロンをもつ
3層のネットワークモデルとする。各層のニューロン数
や接続線は、説明のためのものであり、この限りではな
い。入力層のニューロンには、それぞれ、遅延時間判定
回路70、ばらつき判定回路110、および温度センサ
120が出力が入力される。出力層のニューロンの出力
は2値であるとすると、周波数−電圧特性g0〜g3を
それぞれ、‘0000’〜‘1111’にマッピングす
る。デコード回路140はニューラルネットワーク13
0の出力をデコードし、周波数−電圧特性g0〜g3の
いずれかがわかる信号を出力するものであるが、前述し
たシステム1で使用する場合には、メモリ30への上位
アドレス2ビットにそのまま割り当てることができるの
で、必ずしも必要なものではない。周波数−電圧特性g
0〜g3の各環境下でこの選択回路42を動作させ、ネ
ットワークを学習する。実動作時の環境は、周波数−電
圧特性g0〜g3にぴたり一致するものではなく、当然
ずれが生じるわけであるが、このずれがあっても、学習
済みのネットワークによって、最も確からしい特性を判
別する。この判別の精度は、他のニューラルネットワー
クがそうであるように、学習の程度、つまり、回数、あ
るいは学習に用いたデータによることは自明である。な
お、ニューラルネットワークには様々なモデルが存在
し、ここであげたモデルの限りでないことは、いうまで
もない。
説明した3つの出力から選択回路41の出力を決定する
特性判定回路101の異なる一例である。ここでは、特
性判定回路102は、教師付き学習可能なニューラルネ
ットワーク130と、ニューラルネットワークの出力を
デコードするデコード回路140を含んでいる。ニュー
ラルネットワーク130は、学習則がバックプロパゲー
ション、入力層に130−1〜130−3の3ニューロ
ン、中間層に130−4〜130−5の2ニューロン、
出力層に130−6〜130−9の4ニューロンをもつ
3層のネットワークモデルとする。各層のニューロン数
や接続線は、説明のためのものであり、この限りではな
い。入力層のニューロンには、それぞれ、遅延時間判定
回路70、ばらつき判定回路110、および温度センサ
120が出力が入力される。出力層のニューロンの出力
は2値であるとすると、周波数−電圧特性g0〜g3を
それぞれ、‘0000’〜‘1111’にマッピングす
る。デコード回路140はニューラルネットワーク13
0の出力をデコードし、周波数−電圧特性g0〜g3の
いずれかがわかる信号を出力するものであるが、前述し
たシステム1で使用する場合には、メモリ30への上位
アドレス2ビットにそのまま割り当てることができるの
で、必ずしも必要なものではない。周波数−電圧特性g
0〜g3の各環境下でこの選択回路42を動作させ、ネ
ットワークを学習する。実動作時の環境は、周波数−電
圧特性g0〜g3にぴたり一致するものではなく、当然
ずれが生じるわけであるが、このずれがあっても、学習
済みのネットワークによって、最も確からしい特性を判
別する。この判別の精度は、他のニューラルネットワー
クがそうであるように、学習の程度、つまり、回数、あ
るいは学習に用いたデータによることは自明である。な
お、ニューラルネットワークには様々なモデルが存在
し、ここであげたモデルの限りでないことは、いうまで
もない。
【0036】以上のように、目標回路10の複数の条件
下で周波数−電圧特性(g0〜g3)における入力周波
数に対する電圧値をメモリ30に記憶し、クロックCL
Kの周波数(f0〜f7)と、選択回路40あるいは選
択回路41によって選択された1つの周波数−電圧特性
とに基づいて、使用環境下に最適な周波数−電圧特性に
おける電圧値をメモリ30から選択することで、目標回
路10に供給する、使用環境下に最適な電圧Vopを決定
することが可能となる。
下で周波数−電圧特性(g0〜g3)における入力周波
数に対する電圧値をメモリ30に記憶し、クロックCL
Kの周波数(f0〜f7)と、選択回路40あるいは選
択回路41によって選択された1つの周波数−電圧特性
とに基づいて、使用環境下に最適な周波数−電圧特性に
おける電圧値をメモリ30から選択することで、目標回
路10に供給する、使用環境下に最適な電圧Vopを決定
することが可能となる。
【0037】(実施の形態2)図10は、本発明の実施
の形態2のシステム2の構成を示す。システム2は、ク
ロック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの
周波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供す
る周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでい
る。この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周
波数に応じた値(メモリ31のアドレス)を出力するク
ロック変換器20と、目標回路10の1つの周波数−電
圧特性における該周波数−電圧変換回路の入力周波数に
対する出力電圧を記憶するメモリ31と、メモリ31の
出力である電圧値にオフセット量を付けて出力電圧を決
定するオフセット回路150と、オフセット回路150
の出力に従って目標回路10に電圧を供給する電源供給
回路50とを含んでいる。システム2は単一の半導体チ
ップに形成され得る。なお、図1と同一の構成要素には
同一の参照番号を付している。またメモリ31からの出
力を直接、目標回路10に動作電圧Vopとして供給して
もよい。このような場合には周波数−電圧変換回路には
電源供給回路50は不要である。
の形態2のシステム2の構成を示す。システム2は、ク
ロック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの
周波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供す
る周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでい
る。この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周
波数に応じた値(メモリ31のアドレス)を出力するク
ロック変換器20と、目標回路10の1つの周波数−電
圧特性における該周波数−電圧変換回路の入力周波数に
対する出力電圧を記憶するメモリ31と、メモリ31の
出力である電圧値にオフセット量を付けて出力電圧を決
定するオフセット回路150と、オフセット回路150
の出力に従って目標回路10に電圧を供給する電源供給
回路50とを含んでいる。システム2は単一の半導体チ
ップに形成され得る。なお、図1と同一の構成要素には
同一の参照番号を付している。またメモリ31からの出
力を直接、目標回路10に動作電圧Vopとして供給して
もよい。このような場合には周波数−電圧変換回路には
電源供給回路50は不要である。
【0038】メモリ31には、図2で示した周波数−電
圧特性g0〜g3のうち、g0を記憶することにする。
これは説明のためであり、周波数−電圧特性g0〜g3
のどれでもよいし、違うものでもよい。
圧特性g0〜g3のうち、g0を記憶することにする。
これは説明のためであり、周波数−電圧特性g0〜g3
のどれでもよいし、違うものでもよい。
【0039】図11は、オフセット回路150の一例を
示すものである。オフセット回路150は、遅延回路6
0と、遅延回路60の遅延時間を測定し、メモリ31に
記憶された周波数−電圧特性の出力値、つまり電圧値
に、オフセット量としての電圧値を付けるオフセット発
生回路160とを含んでいる。
示すものである。オフセット回路150は、遅延回路6
0と、遅延回路60の遅延時間を測定し、メモリ31に
記憶された周波数−電圧特性の出力値、つまり電圧値
に、オフセット量としての電圧値を付けるオフセット発
生回路160とを含んでいる。
【0040】説明を簡単にするために、周波数−電圧特
性g0が目標回路10の動作環境において最悪の条件下
で得られたものであるとする。このとき、オフセット電
圧は常に負の値を持つ。なぜならば、メモリ31に記憶
されているものは、いずれの周波数においてもその周波
数で目標回路10を動作させるために必要な電圧の最大
値を持っているからである。遅延回路60の遅延時間が
大きければ、最悪条件に近いということなので、オフセ
ット電圧は大きくなる(負の値で大きいというのは、絶
対値が小さいということである)。また逆に、遅延回路
60の遅延時間が小さければ、最高条件に近いというこ
とでオフセット電圧は小さくなる。
性g0が目標回路10の動作環境において最悪の条件下
で得られたものであるとする。このとき、オフセット電
圧は常に負の値を持つ。なぜならば、メモリ31に記憶
されているものは、いずれの周波数においてもその周波
数で目標回路10を動作させるために必要な電圧の最大
値を持っているからである。遅延回路60の遅延時間が
大きければ、最悪条件に近いということなので、オフセ
ット電圧は大きくなる(負の値で大きいというのは、絶
対値が小さいということである)。また逆に、遅延回路
60の遅延時間が小さければ、最高条件に近いというこ
とでオフセット電圧は小さくなる。
【0041】一方、周波数−電圧特性g0が目標回路の
動作環境において、最高の条件下で得られたものである
とすると、オフセット電圧は常に正の値を持つ。なお、
オフセット電圧の設定値を調整することにより、周波数
−電圧特性g0はどのような条件下で得ても良く、周波
数−電圧特性g0およびオフセット電圧の値の設定には
制限はないことはいうまでもない。
動作環境において、最高の条件下で得られたものである
とすると、オフセット電圧は常に正の値を持つ。なお、
オフセット電圧の設定値を調整することにより、周波数
−電圧特性g0はどのような条件下で得ても良く、周波
数−電圧特性g0およびオフセット電圧の値の設定には
制限はないことはいうまでもない。
【0042】図12は、オフセット発生回路160の構
成の一例を示したものである。ここでは、遅延時間を測
定するために、遅延回路60の入力信号と出力信号の差
を表す遅延量信号生成回路80と、遅延時間を測定する
ために、遅延量信号のHの期間の面積を求める、つま
り、積分する積分回路90と、遅延回路60での遅延量
に応じてオフセット量としての電圧値を出力するオフセ
ット量記憶回路170と、オフセット量記憶回路170
の出力とメモリ31から出力とを加算する加算回路18
0とを含んでいる。オフセット量記憶回路170は、積
分回路90の出力をアドレスとする。上記で説明したよ
うに、遅延回路60の遅延時間がΔT1で、このときの
オフセット電圧をVof1とすると、遅延回路60の遅延
時間がΔT2(ΔT2<ΔT1)のときのオフセット電
圧Vof2はVof2<Vof1という関係が成り立つ。
成の一例を示したものである。ここでは、遅延時間を測
定するために、遅延回路60の入力信号と出力信号の差
を表す遅延量信号生成回路80と、遅延時間を測定する
ために、遅延量信号のHの期間の面積を求める、つま
り、積分する積分回路90と、遅延回路60での遅延量
に応じてオフセット量としての電圧値を出力するオフセ
ット量記憶回路170と、オフセット量記憶回路170
の出力とメモリ31から出力とを加算する加算回路18
0とを含んでいる。オフセット量記憶回路170は、積
分回路90の出力をアドレスとする。上記で説明したよ
うに、遅延回路60の遅延時間がΔT1で、このときの
オフセット電圧をVof1とすると、遅延回路60の遅延
時間がΔT2(ΔT2<ΔT1)のときのオフセット電
圧Vof2はVof2<Vof1という関係が成り立つ。
【0043】以上のように、目標回路10の1つの条件
下での周波数−電圧特性における該周波数−電圧変換回
路の入力周波数に対する出力電圧をメモリ31に記憶
し、オフセット回路150でメモリ31の出力である電
圧値にオフセット量を付けることによって、目標回路1
0に供給する、使用環境下に最適な電圧Vopを決定する
ことが可能となる。
下での周波数−電圧特性における該周波数−電圧変換回
路の入力周波数に対する出力電圧をメモリ31に記憶
し、オフセット回路150でメモリ31の出力である電
圧値にオフセット量を付けることによって、目標回路1
0に供給する、使用環境下に最適な電圧Vopを決定する
ことが可能となる。
【0044】(実施の形態3)図13は、本発明の実施
の形態3のシステム3の構成を示す。システム3は、ク
ロック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの
周波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供す
る周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでい
る。この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周
波数に応じた値(メモリ32のアドレス)を出力するク
ロック変換器20と、目標回路10の周波数−電圧特性
を1つだけ記憶するメモリ32と、メモリ32の出力に
したがって、目標回路10に電圧に供給する電源供給回
路50とを含んでいる。システム3は単一の半導体チッ
プに形成され得る。なお、図1と同一の構成要素には同
一の参照番号を付している。またメモリ32からの出力
を直接、目標回路10に動作電圧Vopとして供給しても
よい。このような場合には周波数−電圧変換回路には電
源供給回路50は不要である。
の形態3のシステム3の構成を示す。システム3は、ク
ロック(CLK)を入力として受け取り、該クロックの
周波数に応じた電圧を目標回路10に出力として提供す
る周波数−電圧変換回路と、目標回路10を含んでい
る。この周波数−電圧変換回路は、クロックCLKの周
波数に応じた値(メモリ32のアドレス)を出力するク
ロック変換器20と、目標回路10の周波数−電圧特性
を1つだけ記憶するメモリ32と、メモリ32の出力に
したがって、目標回路10に電圧に供給する電源供給回
路50とを含んでいる。システム3は単一の半導体チッ
プに形成され得る。なお、図1と同一の構成要素には同
一の参照番号を付している。またメモリ32からの出力
を直接、目標回路10に動作電圧Vopとして供給しても
よい。このような場合には周波数−電圧変換回路には電
源供給回路50は不要である。
【0045】図14は、目標回路10の最悪条件下での
周波数−電圧特性を示している。つまり、あらゆる動作
環境において、必ず目標回路10が動作する電圧が各周
波数ごとにメモリ32に記憶される。
周波数−電圧特性を示している。つまり、あらゆる動作
環境において、必ず目標回路10が動作する電圧が各周
波数ごとにメモリ32に記憶される。
【0046】このとき、メモリ32は電源を切ってもデ
ータが消えず、かつ書き換え可能なフラッシュメモリが
好ましい。
ータが消えず、かつ書き換え可能なフラッシュメモリが
好ましい。
【0047】システム3において、クロックCLKが入
力されると、そのクロックCLKの周波数の応じた値を
クロック変換器20が出力する。メモリ32は、クロッ
ク変換器20の出力をアドレスとしており、そのアドレ
スに格納されたデータを読み出す。この読み出されたデ
ータは、目標回路10の周波数−電圧特性における電圧
であり、メモリ32のデータは電源供給回路50に入力
され、電源供給回路50は、入力されたデータを電圧Vo
pとして、目標回路10に供給する。
力されると、そのクロックCLKの周波数の応じた値を
クロック変換器20が出力する。メモリ32は、クロッ
ク変換器20の出力をアドレスとしており、そのアドレ
スに格納されたデータを読み出す。この読み出されたデ
ータは、目標回路10の周波数−電圧特性における電圧
であり、メモリ32のデータは電源供給回路50に入力
され、電源供給回路50は、入力されたデータを電圧Vo
pとして、目標回路10に供給する。
【0048】以上のように、目標回路10の最悪条件下
での周波数−電圧特性における入力周波数に対する電圧
値をメモリ32に記憶すれば、クロックCLKの周波数
によって、あらゆる動作環境下で目標回路10が動作し
うる電圧Vopを決定することが可能となる。
での周波数−電圧特性における入力周波数に対する電圧
値をメモリ32に記憶すれば、クロックCLKの周波数
によって、あらゆる動作環境下で目標回路10が動作し
うる電圧Vopを決定することが可能となる。
【0049】
【発明の効果】本発明の周波数−電圧変換回路によれ
ば、プロセス変動、温度変動などすべての環境下で、所
望の動作速度に対する適切な電源電圧を検出し、供給す
ることが可能なため、消費電力の低減に非常に効果があ
る。また、目標回路の周波数−電圧特性がどのような非
線形性を持っていたとしても本発明は再現できる。
ば、プロセス変動、温度変動などすべての環境下で、所
望の動作速度に対する適切な電源電圧を検出し、供給す
ることが可能なため、消費電力の低減に非常に効果があ
る。また、目標回路の周波数−電圧特性がどのような非
線形性を持っていたとしても本発明は再現できる。
【図1】本発明の実施の形態1のシステム1の構成を示
す図
す図
【図2】メモリ30に格納した目標回路10の周波数−
電圧特性を示す図
電圧特性を示す図
【図3】メモリ30のデータ格納の構成を示す図
【図4】選択回路40の構成を示す図
【図5】遅延回路60の構成を示す図
【図6】選択回路40の入力信号と出力信号の位相関係
を示す図
を示す図
【図7】遅延時間判定回路70の構成を示す図
【図8】選択回路41の構成を示す図
【図9】図8に示す特性決定回路の他の構成を示す図
【図10】本発明の実施の形態2のシステム2の構成を
示す図
示す図
【図11】オフセット回路150の構成を示す図
【図12】オフセット発生回路160の構成を示す図
【図13】本発明の実施の形態3のシステム3の構成を
示す図
示す図
【図14】メモリ32に格納した目標回路10の周波数
−電圧特性を示す図
−電圧特性を示す図
1〜3 システム 10 目標回路 20 クロック変換器 30〜32 メモリ 40,41 選択回路 50 電源供給回路 60 遅延回路 70 遅延時間判定回路 80 遅延量生成回路 90 積分回路 100〜101 特性決定回路 110 ばらつき判定回路 120 温度センサ 130 ニューラルネットワーク回路 140 デコーダ回路 150 オフセット回路 160 オフセット発生回路 170 オフセット量記憶回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 雅善 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (15)
- 【請求項1】 クロックを入力として受け取り、該クロ
ックの周波数に応じた電圧を出力として提供する周波数
−電圧変換回路であって、 複数の異なる入出力特性における該周波数−電圧変換回
路の入力周波数に対する出力電圧を記憶する記憶装置
と、 該記憶装置に記憶された複数の該入出力特性の中から1
つの入出力特性を選択する選択回路とを備え、 該入力クロック周波数と該選択回路によって選択された
入出力特性とに基づいて、該記憶装置から該出力電圧を
出力することを特徴とする周波数−電圧変換回路。 - 【請求項2】 該記憶装置の内容の書き換えることによ
って、該入出力特性が調整可能であることを特徴とする
請求項1記載の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項3】 該記憶装置は、周波数あるいは周波数に
相当する値をアドレスとし、該周波数時の最小動作電圧
をデータとすることを特徴とする請求項1記載の周波数
−電圧変換回路。 - 【請求項4】 該記憶装置に記憶された複数の該入出力
特性は、それぞれ製造上のばらつきあるいは温度が異な
る環境下で得られることを特徴とする請求項1記載の周
波数−電圧変換回路。 - 【請求項5】 該選択回路は、遅延回路と、該遅延回路
の遅延時間を判定する遅延時間判定回路とからなること
を特徴とする請求項1記載の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項6】 該選択回路の出力は、該遅延時間判定回
路の出力のみで決定することを特徴とする請求項5記載
の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項7】 該選択回路の出力は、該遅延時間判定回
路の出力と、該遅延回路の動作電圧とで決定することを
特徴とする請求項5記載の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項8】 該選択回路は、該遅延回路と、該遅延時
間判定回路と、製造上のばらつきを判定するばらつき判
定回路と、温度センサとを有し、 該遅延時間判定回路と該ばらつき判定回路と該温度セン
サとによって出力を決定する出力決定回路とを備えてい
ることを特徴とする請求項1記載の周波数−電圧変換回
路。 - 【請求項9】 該出力決定回路は、前記3種類の入力に
対する出力の入出力特性を記憶する第2記憶装置を持っ
ていることを特徴とする請求項8記載の周波数−電圧変
換回路。 - 【請求項10】 該3種類の入力に対する出力の入出力
特性をニューラルネットワークによって構築することを
特徴とする請求項8記載の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項11】 クロックを入力として受け取り、該ク
ロックの周波数に応じた電圧を出力として提供する周波
数−電圧変換回路であって、 単一の入出力特性における該周波数−電圧変換回路の入
力周波数に対する出力電圧を記憶する記憶装置と、 該記憶装置の出力である該電圧にオフセット量を付けて
出力電圧を決定するオフセット回路とを備えたことを特
徴とする周波数−電圧変換回路。 - 【請求項12】 該オフセット回路は、遅延回路と遅延
時間判定回路とを有し、該遅延回路の該遅延時間によっ
て該オフセット量を調整することを特徴とする請求項9
の周波数−電圧変換回路。 - 【請求項13】 クロックを入力として受け取り、該ク
ロックの周波数に応じた電圧を出力として提供する周波
数−電圧変換回路であって、 少なくとも1つの入出力特性における該周波数−電圧変
換回路の入力周波数に対する出力電圧を記憶する記憶装
置を有し、 該入力クロック周波数によって、該記憶装置から出力電
圧を出力することを特徴とする周波数−電圧変換回路。 - 【請求項14】 クロックを入力として受け取り、該ク
ロックの周波数に応じた電圧を出力として提供する周波
数−電圧変換方法であって、 複数の異なる入出力特性における入力周波数に対する出
力電圧を記憶するステップと、 該複数の該入出力特性の中から1つの入出力特性を選択
すると共に、選択された入出力特性と該入力クロック周
波数とに基づいて、該出力電圧を出力するステップとを
備えたことを特徴とする周波数−電圧変換方法。 - 【請求項15】 クロックに従って動作する目標回路
と、該クロックの周波数に応じて該目標回路に供給する
電圧を決定する周波数−電圧変換回路とを備えたシステ
ムであって、 該周波数−電圧変換回路は、請求項1〜13に記載の周
波数−電圧変換回路を含み、該周波数−電圧変換回路に
より決定された電圧を該目標回路に供給することを特徴
とする、システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9283333A JPH11118845A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数−電圧変換回路およびその方法、並びに周波数−電圧変換回路を備えたシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9283333A JPH11118845A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数−電圧変換回路およびその方法、並びに周波数−電圧変換回路を備えたシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118845A true JPH11118845A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17664122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9283333A Pending JPH11118845A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数−電圧変換回路およびその方法、並びに周波数−電圧変換回路を備えたシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11118845A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518364A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-06-23 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | 電子回路、詳細にはデジタル回路に電力を供給するための装置およびそれに関連する方法 |
-
1997
- 1997-10-16 JP JP9283333A patent/JPH11118845A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518364A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-06-23 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | 電子回路、詳細にはデジタル回路に電力を供給するための装置およびそれに関連する方法 |
| US8621257B2 (en) | 2008-03-06 | 2013-12-31 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Device for powering an electronic circuit, in particular a digital circuit, and associated method |
| JP2014089748A (ja) * | 2008-03-06 | 2014-05-15 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | 電子回路、詳細にはデジタル回路に電力を供給するための装置およびそれに関連する方法 |
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