JP5805052B2 - クロック回路 - Google Patents

Description

本発明は、クロック回路に関するものである。

遅延なくクロック信号を複数の論理回路に供給するための回路としてクロックツリー回路がある（例えば特許文献１参照）。

クロックツリー回路では、各クロックドライバーの出力に、次段の複数のクロックドライバーの入力を接続することで、クロック信号を分岐していき、複数のクロック信号を生成する。

特開２００７−３３６００３号公報

近年、電子機器内の回路は複雑になっており、複数のクロックドメインが設けられ、各クロックドメインにおいて論理回路が設計されている。この場合においても、クロックドメイン間で遅延がないようにクロック信号を各クロックドメインの論理回路に供給することが要求される。

図３は、複数のクロックドメインにクロック信号を供給するクロック回路の一例を示すブロック図である。

通常、クロックドメインの論理回路の規模に応じたクロックツリー回路がそのクロックドメインに設けられるため、クロックドメインごとに論理回路の規模が異なる場合、クロックツリー回路の段数が異なる。例えば、図３に示す例では、第１クロックドメイン１０１におけるクロックツリー回路１１１より第２クロックドメイン１０２におけるクロックツリー回路１２１のほうが段数が多く、クロックツリー回路１１１が論理回路１１２に供給するクロック信号の数より、クロックツリー回路１２１が論理回路１２２に供給するクロック信号の数のほうが多い。

このような場合、段数の違いに起因して、クロックツリー回路１１１でのクロック信号の遅延とクロックツリー回路１２１でのクロック信号の遅延とが異なる。このため、遅延を少ないクロックツリー回路１１１の前段にバッファー回路１１３を挿入することで、第１クロックドメイン１０１の論理回路１１２に供給されるクロック信号と第２クロックドメイン１０２の論理回路１２２に供給されるクロック信号との間の遅延を解消している。

また、近年、電子機器の省エネ化が求められており、動作の必要のない回路については、電源電力の供給を停止することが設計において求められている。

例えば、上述のように、第１クロックドメイン１０１と第２クロックドメイン１０２のうち、省電力モードでは、第２クロックドメイン１０２への電源電力の供給を停止して、論理回路１２２の動作を停止させることが考えられる。その場合、第１クロックドメイン１０１内の回路は動作を継続する。

しかしながら、回路規模の大きい第２クロックドメイン１０２への電源電力の供給を停止した場合においても、バッファー１１３による遅延量の調整は不要であるにも拘わらずバッファー１１３は動作を継続するため、バッファー１１３による電力消費が継続してしまう。なお、このようなバッファー１１３を使用せずに、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）でクロックドメイン間のクロックを同期させることも可能であるが、そのような場合、ＰＬＬの回路によって回路規模が大きくなってしまい、回路のコストが大きくなってしまう。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、段数の異なるクロックツリー回路をそれぞれ有するクロックドメインの１つへの電源電力供給を停止した場合における、電力消費をより少なくするクロック回路を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係るクロック回路は、第１クロックツリー回路を有する第１クロックドメインと、前記第１クロックツリー回路より段数の多い第２クロックツリー回路を有する第２クロックドメインと、前記第２クロックドメインに設けられた遅延回路と、前記第１クロックドメインに設けられた選択回路とを備える。そして、前記第２クロックツリー回路および前記遅延回路には、オリジナルクロック信号が入力され、前記選択回路は、前記第２クロックドメインへ電源電力が供給されているときには、前記遅延回路から出力されるクロック信号を選択して前記第１クロックツリー回路に入力し、前記第２クロックドメインへ電源電力が供給されていないときには、前記オリジナルクロック信号を選択して前記第１クロックツリー回路に入力する。

これにより、第２クロックドメインへの電源電力供給を停止した場合、遅延回路の動作が停止するので、段数の異なるクロックツリー回路をそれぞれ有するクロックドメインの１つへの電源電力供給を停止した場合における電力消費がより少なくなる。

また、本発明に係るクロック回路は、上記のクロック回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、このクロック回路は、前記第１クロックドメインに設けられ前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を制御する制御回路をさらに備える。そして、前記制御回路は、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給の制御に対応して前記選択回路を制御し、前記遅延回路から出力されるクロック信号および前記オリジナルクロック信号の一方を選択させて前記第１クロックツリー回路に供給させる。

また、本発明に係るクロック回路は、上記のクロック回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、前記制御回路は、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を停止するとき、前記選択回路に、前記第１クロックツリー回路に入力するクロック信号を、前記遅延回路からのクロック信号から、前記オリジナルクロック信号へ切り替えさせた後、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を停止する。

また、本発明に係るクロック回路は、上記のクロック回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、前記選択回路は、グリッチレスセレクターである。

また、本発明に係るクロック回路は、上記のクロック回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、前記第１クロックドメインおよび前記第２クロックドメインは、１つの集積回路内に存在する。

本発明によれば、段数の異なるクロックツリー回路をそれぞれ有するクロックドメインの１つへの電源電力供給を停止した場合における、電力消費をより少なくするクロック回路が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係るクロック回路の構成を示すブロック図である。 図２は、図１におけるクロックツリー回路の例を説明する回路図である。 図３は、複数のクロックドメインにクロック信号を供給するクロック回路の一例を示すブロック図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るクロック回路の構成を示すブロック図である。

図１に示すクロック回路は、第１クロックドメイン１へ供給されるオリジナルクロック信号に基づいて、第１クロックドメイン１および第２クロックドメイン２にクロック信号を供給する。この実施の形態では、第１クロックドメイン１および第２クロックドメイン２は、１つの集積回路内に存在する。

第１クロックドメイン１にはクロックツリー回路１１が設けられており、クロックツリー回路１１により互いに遅延のない複数のクロック信号が論理回路１２に供給される。

また、第２クロックドメイン２にはクロックツリー回路２１が設けられており、クロックツリー回路２１により互いに遅延のない複数のクロック信号が論理回路２２に供給される。

図２は、図１におけるクロックツリー回路の例を説明する回路図である。このクロック回路では、クロックツリー回路２１の出力するクロック信号の数が、クロックツリー回路１１の出力するクロック信号の数より多いため、図２に示すように、第１クロックドメイン１のクロックツリー回路１１におけるドライバー段数Ｍより、第２クロックドメイン２のクロックツリー回路２１におけるドライバー段数Ｎが大きく、クロックツリー回路１１でのクロック信号の遅延よりクロックツリー回路２１でのクロック信号の遅延のほうが大きい。

図１に戻り、第２クロックドメイン２には、遅延回路２３が設けられている。遅延回路２３は、クロックツリー回路２１でのクロック信号の遅延とクロックツリー回路１１でのクロック信号の遅延との差だけ、オリジナルクロック信号を遅延させる回路である。

他方、第１クロックドメイン１には、選択回路１３および制御回路１４が設けられている。例えば、選択回路１３には、グリッチレスセレクターが使用される。

選択回路１３は、第２クロックドメイン２へ電源電力が供給されているときには、遅延回路２３から出力されるクロック信号を選択して第１クロックツリー回路１１に入力し、第２クロックドメイン２へ電源電力が供給されていないときには、オリジナルクロック信号を選択して第１クロックツリー回路１１に入力する。

制御回路１４は、第２クロックドメイン２への電源電力の供給を制御する。また、制御回路１４は、第２クロックドメイン２への電源電力の供給の制御に対応して選択回路１３を制御し、遅延回路２３から出力されるクロック信号およびオリジナルクロック信号の一方を選択させて第１クロックツリー回路１１に供給させる。

この実施の形態では、制御回路１４は、例えば当該クロック回路が内蔵されている電子機器の動作モードが通常モードから省電力モードへ移行する場合において、第２クロックドメイン２への電源電力の供給を停止するとき、選択回路１３に、第１クロックツリー回路１１に入力するクロック信号を、遅延回路２３からのクロック信号から、オリジナルクロック信号へ切り替えさせた後、第２クロックドメイン２への電源電力の供給を停止する。

次に、上記クロック回路の動作について説明する。

制御回路１４は、第２クロックドメイン２内の回路を動作させる場合、第２クロックドメイン２に電源電力を供給し、選択回路１３に、遅延回路２３から出力されるクロック信号（つまり、遅延されたオリジナルクロック信号）を、第１クロックツリー回路１１に供給させる。これにより、第１クロックツリー回路１１から出力されるクロック信号と、第２クロックツリー回路２１から出力されるクロック信号との間の遅延が解消される。

一方、制御回路１４は、第２クロックドメイン２内の回路を動作させない場合、第２クロックドメイン２への電源電力の供給を停止し、選択回路１３に、オリジナルクロック信号を、第１クロックツリー回路１１に供給させる。これにより、第１クロックドメイン１が単独で動作する場合には、遅延回路２３での電力消費が発生せずに済む。

以上のように、上記実施の形態によれば、第２クロックドメイン２の第２クロックツリー回路２１が、第１クロックドメイン１の第１クロックツリー回路１１より段数が多い場合、選択回路１３は、第２クロックドメイン２へ電源電力が供給されているときには、遅延回路２３から出力されるクロック信号を選択して第１クロックツリー回路１１に入力し、第２クロックドメイン２へ電源電力が供給されていないときには、オリジナルクロック信号を選択して第１クロックツリー回路１１に入力する。

これにより、第２クロックドメイン２への電源電力供給を停止した場合、遅延回路２３の動作が停止するので、段数の異なるクロックツリー回路１１，２１をそれぞれ有するクロックドメイン１，２の１つへの電源電力供給を停止した場合における電力消費がより少なくなる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態において、第２クロックドメイン２と同様のクロックドメインを複数設けるようにしてもよい。

本発明は、例えば、複数のクロックドメインを有する電子機器に適用可能である。

１ 第１クロックドメイン
２ 第２クロックドメイン
１１ 第１クロックツリー回路
１３ 選択回路
１４ 制御回路
２１ 第２クロックツリー回路
２３ 遅延回路

Claims (5)

1. 第１クロックツリー回路を有する第１クロックドメインと、
   前記第１クロックツリー回路より段数の多い第２クロックツリー回路を有する第２クロックドメインと、
   前記第２クロックドメインに設けられた遅延回路と、
   前記第１クロックドメインに設けられた選択回路とを備え、
   前記第２クロックツリー回路および前記遅延回路には、オリジナルクロック信号が入力され、
   前記選択回路は、前記第２クロックドメインへ電源電力が供給されているときには、前記遅延回路から出力されるクロック信号を選択して前記第１クロックツリー回路に入力し、前記第２クロックドメインへ電源電力が供給されていないときには、前記オリジナルクロック信号を選択して前記第１クロックツリー回路に入力すること、
   を特徴とするクロック回路。
2. 前記第１クロックドメインに設けられ前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を制御する制御回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給の制御に対応して前記選択回路を制御し、前記遅延回路から出力されるクロック信号および前記オリジナルクロック信号の一方を選択させて前記第１クロックツリー回路に供給させること、
   を特徴とする請求項１記載のクロック回路。
3. 前記制御回路は、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を停止するとき、前記選択回路に、前記第１クロックツリー回路に入力するクロック信号を、前記遅延回路からのクロック信号から、前記オリジナルクロック信号へ切り替えさせた後、前記第２クロックドメインへの電源電力の供給を停止することを特徴とする請求項２記載のクロック回路。
4. 前記選択回路は、グリッチレスセレクターであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のクロック回路。
5. 前記第１クロックドメインおよび前記第２クロックドメインは、１つの集積回路内に存在することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のクロック回路。

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