JP3746147B2 - Clock gate circuit and clock gating circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロック用ゲート回路及びクロックゲーティング回路に関し、特に、任意のタイミングでクロック信号の供給を停止しかつ再開することのできる、クロック用ゲート回路及びクロックゲーティング回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
クロック信号が動作する時の消費電力は、チップ全体の消費電力に占める割合が大きい。このため、クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方のエッジを利用することで、見かけ上のクロック信号の周波数を半分にすることにより、消費電力を低減する技術が使用されている。さらに、一時的に未使用の回路ブロックが存在する場合、任意のサイクルだけその回路ブロックへのクロック信号の供給を停止することにより、チップ全体の消費電力を低減する技術も使用されている。このように、一時的にクロックの供給を停止するための回路を、クロック用ゲート回路という。
【0003】
従来における、クロック用ゲート回路CGとフリップフロップ回路FFと有するクロックゲーティング回路を図28に示す。この図28からわかるように、従来のクロック用ゲート回路CGは、AND回路ANを備えて構成されていた。このAND回路ANには、入力クロック信号CLK1と、この入力クロック信号CLK1の供給を制御するイネーブル信号Eとが入力されていた。そして、このAND回路ANの出力クロック信号CLK0が、フリップフロップ回路FFへ入力されていた。すなわち、入力データ信号Dnを入力して、出力データ信号Qnを出力するようなフリップフロップ回路FFに入力されていた。したがって、この図28のフリップフロップ回路FFには、このフリップフロップ回路FFが使用されている間は出力クロック信号CLK0が供給され、使用されない間は出力クロック信号CLK0が供給されないしくみとなっていた。
【0004】
次に、図29に基づいて、クロック信号の立ち上がりエッジにのみ同期するフリップフロップ回路(以下、シングルエッジフリップフロップ回路という)と、クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方のエッジに同期するフリップフロップ回路(以下、ダブルエッジフリップフロップ回路という)との動作を、対比して説明する。この図29は、これら両タイプのフリップフロップ回路のタイミングチャートを示す図である。
【0005】
この図29からわかるように、シングルエッジフリップフロップ回路の場合、このフリップフロップ回路に入力するクロック信号をCP1、入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ1のようになる。これに対して、ダブルエッジフリップフロップ回路の場合、このフリップフロップ回路に入力するクロック信号をCP2、入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ2のようになる。これらのことからわかるように、ダブルエッジフリップフロップ回路は、クロック信号CP2の周波数をシングルエッジフリップフロップ回路のクロック周波数CP1の半分にしても、シングルエッジフリップフロップ回路と同様の動作をする。このように、クロック信号立ち上がりと立ち下がりの両方のエッジを利用することで、同様の動作をしながら、クロック信号の周波数を見かけ上半分にすることが出来るため、チップの消費電力が低減される。
【0006】
次に図30に基づいて、図28に示したクロック用ゲート回路CGを用いた場合のフリップフロップ回路FFの動作を説明する。この図30は、クロック用ゲート回路CGとフリップフロップFFのタイミングチャートを示す図である。
【0007】
この図30からわかるように、シングルエッジフリップフロップ回路の場合、入力クロック信号をCLK11、イネーブル信号をE1とした時のクロック用ゲート回路CGの出力クロック信号はCLK01になる。この出力クロック信号CLK01を、シングルエッジフリップフロップ回路に入力する。さらに、フリップフロップ回路に入力される入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ11のようになる。
【0008】
これに対して、ダブルエッジフリップフロップ回路の場合、入力クロック信号をCLK12、イネーブル信号をE1とした時のクロック用ゲート回路CGの出力クロック信号はCLK02になる。この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力する。さらに、フリップフロップ回路に入力される入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ21のようになる。この図30の場合においては、ダブルエッジフリップフロップ回路の出力データ信号Q22は、シングルエッジフリップフロップ回路の出力データ信号Q11と、同じ動作になる。
【0009】
このように、クロック用ゲート回路CGは、一時的にクロック信号の供給を停止し、かつ、この停止したクロック信号の供給を再開するものであり、その停止期間の設定は任意のサイクルで可能でなければならない。すなわち、任意のタイミングでクロック信号の停止と再開ができなければならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図31に示すタイミングチャートで、従来のクロック用ゲート回路CGで起こる問題点を説明する。この図31からわかるように、シングルエッジフリップフロップ回路の場合、入力クロック信号をCLK11、イネーブル信号をE2とした時のクロック用ゲート回路CGの出力クロック信号はCLK01のようになる。この出力クロック信号CLK01を、シングルエッジフリップフロップ回路に入力する。さらに、入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ12のようになる。
【0011】
これに対してダブルエッジフリップフロップ回路の場合、入力クロック信号をCLK12、イネーブル信号をE2とした時のクロック用ゲート回路CGの出力クロック信号はCLK02のようになる。この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力する。さらに、入力データ信号をD1とすると、出力データ信号はQ22のようになる。
【0012】
これら出力データ信号Q12、Q22を比較するとわかるように、ダブルエッジフリップフロップ回路の出力データ信号Q22は、シングルエッジフリップフロップ回路の出力データ信号Q12とは、異なる動作になる。これは、クロック用ゲート回路CGの出力クロック信号CLK02に、イネーブル信号E2と同期した余計なエッジEG、EGが発生するためである。このような場合、クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方のエッジを利用したダブルエッジフリップフロップ回路では、誤動作が起きてしまうという問題がある。
【0013】
次に、図32に基づいて、このような余計なエッジEGが発生する過程を詳細に検討する。図32(a)は、クロック用ゲート回路CGに入力される入力クロック信号CLK12を示している。このような入力クロック信号CLK12が入力されている状態において、図32(b)に示すようにイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK12がハイの時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK12がハイの時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK02には、ふたつの余分なエッジEG、EGが現れてしまう。このため、この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力すると、誤動作を引き起こす可能性がある。
【0014】
図32(a)に示すように入力クロック信号CLK12がクロック用ゲート回路CGに入力されている場合において、図32(c)に示すようなイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK12がハイの時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK12がロウの時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK02には、余分なエッジEGがひとつ現れてしまう。このため、この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力すると、誤動作を引き起こす可能性がある。
【0015】
図32(a)に示すように入力クロック信号CLK12がクロック用ゲート回路CGに入力されている場合において、図32(d)に示すようなイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK12がロウの時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK12がロウの時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK02には、余分なエッジEGは現れない。このため、この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力しても、誤動作は起きない。
【0016】
図32(a)に示すように入力クロック信号CLK12がクロック用ゲート回路CGに入力されている場合において、図32(e)に示すようなイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK12がロウの時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK12がハイの時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK02には、余分なエッジEGがひとつ現れてしまう。このため、この出力クロック信号CLK02を、ダブルエッジフリップフロップ回路に入力すると、誤動作を引き起こす可能性がある。
【0017】
以上のことからわかるように、このような誤動作が起きるのを回避するためには、図32(d)のようにネーブル信号Eのタイミングを一定の場合に限定するしかなかった。すなわち、図28に示すようなAND回路ANからなるクロック用ゲート回路CGを用いる場合には、図32(d)に示すように、入力クロック信号CLK12がロウのときにのみイネーブル信号Eを切り替えるよう、制限をしなければならなかった。つまり、任意のタイミングでクロック信号のゲーティングができないという問題があった。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るクロック用ゲート回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開することのできる、クロック用ゲート回路であって、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、ホールド回路と、
前記出力クロック信号の供給を再開する際に、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する、バッファ回路と、
を備えることを特徴とする。
【0019】
また、本発明に係るクロック用ゲート回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開できるとともに、前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、クロック用ゲート回路であって、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として外部へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファに出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、この出力クロック信号の供給を停止している期間中における入力クロック信号のエッジ数をカウントし、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、
カウントした前記エッジ数が偶数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、
カウントした前記エッジ数が奇数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とする。
本発明に係るクロック用ゲート回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開できるとともに、前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、クロック用ゲート回路であって、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として外部へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファに出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力する前記制御信号を出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とする。
本発明に係るクロック用ゲート回路は、
入力クロック信号と制御信号とが入力され、出力クロック信号を出力するバッファ回路と、
前記入力クロック信号と前記出力クロック信号とイネーブル信号とが入力され、前記制御信号を前記バッファ回路へ出力する制御信号生成回路と、
を備え、
前記バッファ回路は、第1排他的論理和回路と、第1ラッチ回路とを備え、
前記制御信号生成回路は、第2排他的論理和回路と、第2ラッチ回路とを備え、
前記第1排他的論理和回路には前記入力クロック信号と前記第2ラッチ回路からの前記制御信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第1中間信号を出力し、
前記第1ラッチ回路には、前記第1中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、前記イネーブル信号の状態に基づいて、前記第1中間信号をそのまま又は保持して前記出力クロック信号として出力し、
前記第2排他的論理和回路には、前記出力クロック信号と前記入力クロック信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第2中間信号を出力し、
前記第2ラッチ回路には、前記第2中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、前記イネーブル信号の状態に基づいて、前記第2中間信号をそのまま又は保持して前記制御信号として出力する、
ことを特徴とするクロック用ゲート回路。
本発明に係るクロック用ゲート回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、イネーブル信号を切り換えることにより前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開することのできる、クロック用ゲート回路であって、
前記入力クロック信号と前記イネーブル信号とが入力され、クロック供給停止期間中は、前記入力クロック信号のエッジ数をカウントして、前記エッジ数が偶数か又は奇数かによってハイ又はロウの第1中間信号を出力し、クロック供給期間中は、クロック供給を再開したときのハイ又はロウの状態を保持して第1中間信号として出力する、カウント回路と、
前記第1中間信号と前記入力クロック信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第2中間信号を出力する、第1排他的論理和回路と、
前記第2中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、クロック供給期間中は前記第2中間信号をそのまま出力クロック信号として出力し、クロック供給停止期間中はクロック供給を停止した時の出力クロック信号の状態を保持して出力する、ラッチ回路と、
を備えたことを特徴とする。
本発明に係るクロックゲーティング回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開することのできる、クロック用ゲート回路と、
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、ホールド回路と、
前記出力クロック信号の供給を再開する際に、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する、バッファ回路と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係るクロックゲーティング回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開できるとともに、前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、クロック用ゲート回路と、
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファ回路に出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する前記制御信号を出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とする。
本発明に係るクロックゲーティング回路は、
入力された入力クロック信号を出力クロック信号として外部へ供給するとともに、前記出力クロック信号の供給を任意のタイミングで停止し、かつ、この停止した出力クロック信号の供給を任意のタイミングで再開できるとともに、前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、クロック用ゲート回路と、
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファ回路に出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、この出力クロック信号の供給を停止している期間中における入力クロック信号のエッジ数をカウントし、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、
カウントした前記エッジ数が偶数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、
カウントした前記エッジ数が奇数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るクロック用ゲート回路は、出力クロック信号の供給を停止する際や、出力クロック信号の供給を再開する際に、出力クロック信号に余分なエッジが発生しないようにすることにより、出力クロック信号の供給の停止又は再開を任意のタイミングで行い得るようにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【0021】
図1は本発明の一実施形態に係るクロックゲーティング回路を示す図である。この図1からわかるように、このクロックゲーティング回路はクロック用ゲート回路CGとフリップフロップ回路FFとを備えて構成されている。
【0022】
クロック用ゲート回路CGには、入力クロック信号CLK1とイネーブル信号Eとが入力されている。そして、このクロック用ゲート回路CGは、出力クロック信号CLK0を出力する。但し、この出力クロック信号CLK0は、任意のタイミングで供給を停止し、また、供給を再開することができるようになっている。これら供給停止のタイミングや供給再開のタイミングは、イネーブル信号Eに基づいて決定される。
【0023】
このような機能を有するクロック用ゲート回路CGは、ホールド回路HLとバッファ回路BFとを備えて構成されている。ホールド回路HLは、出力クロック信号CLK0の供給を停止した時の出力クロック信号CLK0の値を保持する回路である。すなわち、出力クロック信号CLK0の供給を停止したときに、出力クロック信号CLK0がハイの場合には、このハイの状態を保持する。出力クロック信号CLK0の供給を停止したときに、出力クロック信号CLK0がロウの場合には、このロウの状態を保持する。つまり、このホールド回路HLは、一種の記憶回路として機能している。
【0024】
バッファ回路BFでは、イネーブル信号Eの状態に応じて、出力クロック信号CLK0を出力する。すなわち、イネーブル信号Eがクロック供給状態である場合は、入力クロック信号CLK1を同相のまま、又は逆相にして、出力クロック信号CLK0として出力する。イネーブル信号Eがクロック停止状態である場合は、ホールド回路HLの値を出力する。
【0025】
イネーブル信号Eがクロック供給状態である場合に、入力クロック信号CLK1を同相のまま出力クロック信号CLK0として出力するか、又は、入力クロック信号CLK1を反転させて出力クロック信号CLK0として出力するかは、次のようにして決められる。すなわち、出力クロック信号CLK0の供給を停止したときの出力クロック信号CLK0の状態と、出力クロック信号CLK0の供給を開始するときの入力クロック信号CLK1の状態とが、一致するか異なるかによって、出力の態様を切り替える。具体的には、両者が一致する場合は、同相で出力し、両者が異なる場合は逆相で出力する。
【0026】
図2は、この入力クロック信号CLK1とイネーブル信号Eと出力クロック信号CLK0との関係を示すタイミングチャートである。
【0027】
図2(a)は、クロック用ゲート回路CGに入力される入力クロック信号CLK1を示している。このような入力クロック信号CLK1が入力されている状態において、図2(b)に示すようにイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK1がハイ状態である時刻t1の時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイ状態である時刻t4の時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK0は、時刻t1から時刻t4の間、ハイ状態がそのまま維持される。そして、時刻t4において、入力クロック信号CLK1もハイ状態であるので、この時刻t4以降も、出力クロック信号CLK0を入力クロック信号CLK1と同相で出力する。
【0028】
図2(a)に示すような入力クロック信号CLK1がクロック用ゲート回路CGに入力されている状態において、図2(c)に示すようにイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK1がハイ状態である時刻t1の時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウ状態である時刻t3の時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK0は、時刻t1から時刻t3の間、ハイ状態がそのまま維持される。そして、時刻t3において、入力クロック信号CLK1はロウ状態であるので、この時刻t3以降は、出力クロック信号CLK0を入力クロック信号CLK1と逆相で出力する。
【0029】
図2(a)に示すような入力クロック信号CLK1がクロック用ゲート回路CGに入力されている状態において、図2(d)に示すようにイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK1がロウ状態である時刻t2の時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウ状態である時刻t5の時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK0は、時刻t2から時刻t5の間、ロウ状態がそのまま維持される。そして、時刻t5において、入力クロック信号CLK1もロウ状態であるので、この時刻t5以降は、出力クロック信号CLK0を入力クロック信号CLK1と同相で出力する。
【0030】
図2(a)に示すような入力クロック信号CLK1がクロック用ゲート回路CGに入力されている状態において、図2(e)に示すようにイネーブル信号Eが入力されたとする。すなわち、入力クロック信号CLK1がロウ状態である時刻t2の時にイネーブル信号Eがロウになってクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイ状態である時刻t4の時にイネーブル信号Eがハイになってクロック供給を再開したとする。この場合、出力クロック信号CLK0は、時刻t2から時刻t4の間、ロウ状態がそのまま維持される。そして、時刻t4において、入力クロック信号CLK1はハイ状態であるので、この時刻t4以降は、出力クロック信号CLK0を入力クロック信号CLK1と逆相で出力する。
【0031】
以上の動作を表にまとめると図3に示すようになる。この図3からわかるように、クロック用ゲート回路CGがクロック供給を停止した時の出力クロック信号CLK0の状態と、クロック供給を再開する時の入力クロック信号CLK1の状態とが、一致する場合は、入力クロック信号CLK1と同相の出力クロック信号CLK0を出力する。これに対して、クロック用ゲート回路CGがクロック供給を停止した時の出力クロック信号CLK0の状態と、クロック供給を開始する時の入力クロック信号CLK1の状態とが、異なる場合は、入力クロック信号CLK1を反転させた出力クロック信号CLK0を出力する。
【0032】
以上のように本実施形態に係るクロック用ゲート回路CGによれば、任意のタイミングでクロック信号の供給を停止又は再開したとしても、出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生しないようにしたので、ダブルエッチングフリップフロップ回路の誤動作が生じないようにすることができる。すなわち、クロック供給を停止する際には、その時点の出力クロック信号CLK0の状態を再度クロック供給を開始するまで保持することとした。このため、クロック供給停止時に出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生してしまうのを回避することができる。さらに、クロック供給を開始する際には、クロック供給停止時における出力クロック信号CLK0の状態と、クロック供給開始時の入力クロック信号CLK1の状態とが、一致するか否かで出力態様を変えることとした。すなわち、両者が一致する場合は入力クロック信号CLK1を同相のまま出力クロック信号CLK0として出力し、両者が一致しない場合は入力クロック信号CLK1を反転して出力クロック信号CLK0として出力することとした。このため、クロック供給再開時においても出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生するのを回避することができる。
【0033】
このように任意のタイミングでクロックの供給を停止又は再開しても、出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生しないので、図1からわかるように、ダブルエッジフリップフロップ回路にクロック供給をした場合、このフリップフロップ回路FFの誤動作を回避することができる。しかも、このように任意のタイミングでクロック供給を停止又は再開することができることから、このクロックゲーティング回路を用いた場合の設計の自由度が増すとともに、消費電力を抑制することができる。
【0034】
(第2実施形態)
第2実施形態は、第1実施形態を変形したものであり、クロック供給を偶数回停止したか、又は、奇数回停止したかにより、クロック供給開始時に入力クロック信号を反転して出力クロック信号とするか、又は、入力クロック信号を同相のまま出力クロック信号とするかを、判別しようとするものである。
【0035】
図4は、第2実施形態に係るクロック用ゲート回路CGのブロック図である。この図4からわかるように、クロック用ゲート回路CGは、バッファ回路BFと制御信号生成回路CLとを備えて構成されている。
【0036】
バッファ回路BFには、外部からの入力クロック信号CLK1と、制御信号生成回路CLからの制御信号CTRとが、入力されている。そして、出力クロック信号CLK0を外部へ出力する。このバッファ回路BFは、クロック信号を供給する際に、制御信号CTRの状態を受けて、入力クロック信号CLK1と同相又は逆相で、出力クロック信号CLK0を出力する回路である。
【0037】
制御信号生成回路CLには、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0とイネーブル信号Eとが、入力されている。そして、制御信号CTRをバッファ回路BFへ出力する。この制御信号生成回路CLは、クロック供給を停止した時の出力クロック信号CLK0を保持する。また、この制御信号生成回路CLは、このクロック供給を停止したときの出力クロック信号CLK0の状態と、クロック供給を停止している間の入力クロック信号CLK1のエッジの回数とにより、バッファ回路BFの出力態様を制御するための制御信号CTRを生成する。すなわち、クロック供給停止期間中の入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数個である場合には、クロック供給再開以降も、クロック供給停止前と同一の態様で出力クロック信号CLK0を出力するための制御信号CTRを生成する。すなわち、クロック供給停止前に同相であった場合は同相で、クロック供給停止前に逆相であった場合は逆相で、出力クロック信号CLK0を出力するように、制御信号CTRを生成する。これに対して、クロック供給停止期間中の入力クロック信号CLK1のエッジ数が奇数個である場合には、クロック供給再開以降は、クロック供給停止前と反対の態様で出力クロック信号CLK0を出力するための制御信号CTRを生成する。すなわち、クロック供給停止前に同相であった場合は逆相で、クロック供給停止前に逆相であった場合は同相で、出力クロック信号CLK0を出力するように、制御信号CTRを生成する。
【0038】
図5は、図4に示すクロック用ゲート回路CGの回路構成の一例を示す図である。図5(a)からわかるように、バッファ回路BFは、スイッチS1、S2と、非反転出力回路10と、反転出力回路12とを、備えて構成されている。これらのうち、スイッチS1、S2は、互いに並列に接続されており、制御信号CTRにより制御される。より詳しくは、スイッチS1は、クロック供給状態で、かつ、制御信号CTRがロウの場合に、オンするスイッチである。これ以外の場合は、このスイッチS1はオフになっている。つまり、クロック停止状態である場合や、クロック供給状態でも制御信号CTRがハイの場合は、オフになっている。スイッチS2は、クロック供給状態で、かつ、制御信号CTRがハイの場合に、オンするスイッチである。これ以外の場合は、このスイッチS1はオフになっている。つまり、クロック停止状態である場合や、クロック供給状態でも制御信号CTRがロウの場合は、オフになっている。
【0039】
非反転出力回路10は、スイッチS1に直列的に接続されている。また、反転出力回路12は、スイッチS2に直列的に接続されている。非反転出力回路10は、入力された入力クロック信号CLK1をそのまま出力する回路である。反転出力回路12は、入力された入力クロック信号CLK1を反転して出力する回路である。
【0040】
制御信号生成回路CLは、ラッチ回路LAT1、LAT2と、スイッチS3、S4と、非反転出力回路14と、反転出力回路16とを、備えて構成されている。ラッチ回路LAT1は、クロック供給を停止している間は、クロック供給停止時における出力クロック信号CLK0の状態を記憶保持して、信号D1として出力する。一方、クロック供給をしている間は、出力クロック信号CLK0を信号D1として出力する。
【0041】
スイッチS3は、信号D1がロウの時にオンし、信号D1がハイの時にオフするスイッチである。スイッチS4は、信号D1がハイの時にオンし、信号D1がロウの時にオフするスイッチである。
【0042】
非反転出力回路14は、スイッチS3に直列的に接続されている。また、反転出力回路16は、スイッチS4に直列的に接続されている。非反転出力回路14は、入力された入力クロック信号CLK1をそのまま信号D2として出力する回路である。反転出力回路16は、入力された入力クロック信号CLK1を反転して信号D2として出力する回路である。これら非反転出力回路14や反転出力回路16から出力された信号D2は、ラッチ回路LAT2に入力される。
【0043】
このラッチ回路LAT2は、クロック供給状態にある場合は、クロック供給再開時におけるこの信号D2の状態を保持して、制御信号CTRとして出力する。一方、クロック供給停止状態にある場合は、信号D2をそのまま制御信号CTRとして出力する。
【0044】
上述したラッチ回路LAT1、LAT2は、例えば、図5(b)に示すような構成である。この図5(b)に示すラッチ回路では、クロック供給停止期間中、つまりイネーブル信号Eがロウの期間中は、ラッチ回路内のクロックドインバータがオンとなるため、D端子から入力される信号は、その期間中保持されるようになっている。
【0045】
次に、図6乃至図13に示すタイミングチャートに基づいて、図5に示すクロック用ゲート回路CGの動作を詳しく説明する。
【0046】
図6は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図6からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがロウである。このため、スイッチS1がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と同相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0047】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、出力クロック信号CLK0はハイ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もハイ状態に保持される。信号D1がハイであるので、スイッチS4がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1を反転させた信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1を反転させた制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0048】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。したがって、制御信号CTRはロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、スイッチS1がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1と同相のまま出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるロウ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と同相で出力される。
【0049】
図7は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図7からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがハイである。このため、スイッチS2がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0050】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、出力クロック信号CLK0はロウ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もロウ状態に保持される。信号D1がロウであるので、スイッチS3がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と同相のままの信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と同相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0051】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。したがって、制御信号CTRもハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、スイッチS2がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1の逆相として出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるハイ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と逆相で出力される。
【0052】
図8は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図8からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがロウである。このため、スイッチS1がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と同相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0053】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、出力クロック信号CLK0はハイ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もハイ状態に保持される。信号D1がハイであるので、スイッチS4がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1を反転させた信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1を反転させた制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0054】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。したがって、制御信号CTRはハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、スイッチS2がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1を反転して出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるハイ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と逆相で出力される。
【0055】
図9は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図9からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがハイである。このため、スイッチS2がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0056】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、出力クロック信号CLK0はロウ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もロウ状態に保持される。信号D1がロウであるので、スイッチS3がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と同相のままの信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と同相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0057】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。したがって、制御信号CTRもロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、スイッチS1がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1と同相として出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるロウ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と同相で出力される。
【0058】
図10は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図10からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがロウである。このため、スイッチS1がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と同相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0059】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、出力クロック信号CLK0はロウ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もロウ状態に保持される。信号D1がロウであるので、スイッチS3がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と同相の信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と同相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0060】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。したがって、制御信号CTRはロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、スイッチS1がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1と同相で出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるロウ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と同相で出力される。
【0061】
図11は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図11からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがハイである。このため、スイッチS2がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0062】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、出力クロック信号CLK0はハイ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もハイ状態に保持される。信号D1がハイであるので、スイッチS4がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と逆相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0063】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。したがって、制御信号CTRはハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、スイッチS2がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1の逆相として出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるハイ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と逆相で出力される。
【0064】
図12は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図12からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがロウである。このため、スイッチS1がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と同相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0065】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、出力クロック信号CLK0はロウ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もロウ状態に保持される。信号D1がロウであるので、スイッチS3がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と同相の信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と同相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0066】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。したがって、制御信号CTRもハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、スイッチS2がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1と逆相で出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるハイ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と逆相で出力される。
【0067】
図13は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図13からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、制御信号CTRがハイである。このため、スイッチS2がオン状態となっている。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相で出力クロック信号CLK0が出力されている。
【0068】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、出力クロック信号CLK0はハイ状態に保持されるとともに、ラッチ回路LAT1の出力信号D1もハイ状態に保持される。信号D1がハイであるので、スイッチS4がオン状態となる。したがって、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D2が、ラッチ回路LAT2に供給される。そして、時刻t1以降は、この入力クロック信号CLK1と逆相の制御信号CTRが、ラッチ回路LAT2から出力される。
【0069】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。したがって、制御信号CTRはロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、スイッチS1がオン状態となる。このため、出力クロック信号CLK0は、入力クロック信号CLK1と同相として出力される。また、時刻t2以降、イネーブル信号Eがハイとなっているので、制御信号CTRは、この時刻t2におけるロウ状態を保持する。したがって、時刻t2以降は、出力クロック信号CLK0は入力クロック信号CLK1と同相で出力される。
【0070】
これら図6乃至図13からわかるように、クロック用ゲート回路CGは、イネーブル信号Eが立ち下がった場合、このイネーブル信号Eが立ち下がった時の出力クロック信号CLK0の状態を保持する。そして、イネーブル信号Eが立ち下がった時の同相/逆相の関係と、イネーブル信号Eが立ち上がった時の同相/逆相との関係をまとめると、図14に示すようになる。
【0071】
この図14からわかるように、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が同相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係も同相になる(図6、図10参照)。すなわち、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のロウとハイとの切り替わりが偶数回であった場合には、同相のまま出力クロック信号CLK1を出力する。このことは、初期状態が逆相である場合にも同様に当てはまる。すなわち、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が逆相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相になる(図7、図11参照)。つまり、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数個であった場合には、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は、クロック供給停止前とクロック供給再開後とで不変であることがわかる。
【0072】
さらにこの図14からわかるように、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が同相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が奇数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は逆相になる(図8、図12参照)。すなわち、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のロウとハイとの切り替わりが奇数回であった場合には、同相であったのを逆相に変えて出力クロック信号CLK1を出力する。これとは反対に、初期状態が逆相である場合には同相に切り替える。すなわち、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が逆相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジが奇数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は同相になる(図9、図13参照)。つまり、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のエッジ数が奇数個であった場合には、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は、クロック供給停止前とクロック供給再開後とで異なることがわかる。
【0073】
以上のように第2実施形態に係るクロック用ゲート回路CGによっても、第1実施形態と同様に、任意のタイミングでクロック信号の供給を停止又は再開したとしても、出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生しないようにすることができ、このため、ダブルエッジフリップフロップ回路の誤動作が生じないようにすることができる。
【0074】
(第3実施形態)
第3実施形態は、第2実施形態と同様に、本発明に係るクロック用ゲート回路の変形例を具体的に示したものである。
【0075】
図15は、この第3実施形態に係るクロック用ゲート回路CGを示す図である。この図15からわかるように、クロック用ゲート回路CGは、バッファ回路BFと制御信号生成回路CLとを備えて構成されている。
【0076】
バッファ回路BFは、排他的論理和回路EXO1とラッチ回路LAT3とを、備えて構成されている。排他的論理和回路EXO1には、外部からの入力クロック信号CLK1と、制御信号生成回路CLからの制御信号CTRとが、入力されている。そして、これら入力クロック信号CLK1と制御信号CTRとの排他的論理和の演算をした信号D3を出力する。つまり、この排他的論理和回路EXO1は、制御信号CTRによって、入力クロック信号CLK1を同相又は逆相で、信号D3として出力する回路である。ラッチ回路LAT3には、この信号D3と、イネーブル信号Eとが、入力されている。そして、出力クロック信号CLK0を出力する。つまり、ラッチ回路LAT3は、イネーブル信号Eの状態によって、信号D3をそのまま出力するか、又は、出力クロック信号CLK0を保持して出力する回路である。
【0077】
制御信号生成回路CLは、排他的論理和回路EXO2とラッチ回路LAT4とを備えて構成されている。排他的論理和回路EXO2には、出力クロック信号CLK0と入力クロック信号CLK1とが入力されている。そして、これら出力クロック信号CLK0と入力クロック信号CLK1との排他的論理和の演算をした信号D4を出力する。つまり、排他的論理和回路EXO2は、入力クロック信号CLK1の状態と出力クロック信号CLK0の状態とが、一致しているか否かによって、異なる信号D4を出力する回路である。ラッチ回路LAT4には、この信号D4とイネーブル信号Eとが入力されている。そして、上述のように、制御信号CTRをバッファ回路BFの排他的論理和回路EXO1へ出力する。つまり、ラッチ回路4は、イネーブル信号Eの状態によって、信号D4をそのまま制御信号CTRとして出力するか、又は、信号D4の状態を保持して制御信号CTRとして出力する回路である。
【0078】
次に、図16乃至図23に示すタイミングチャートに基づいて、図15に示すクロック用ゲート回路CGの動作を詳しく説明する。
【0079】
図16は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図16からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は同相である。このため、信号D4はロウになっており、制御信号CTRもロウになっている。
【0080】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はハイ状態が保持される。このハイ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と逆相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がったときに、この制御信号CTRがロウの場合は同相出力となり、ハイの場合は逆相出力となるようになっている。
【0081】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と逆相であるので、ロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は同相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのロウ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と同相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0082】
図17は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図17からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相である。このため、信号D4はハイになっており、制御信号CTRもハイになっている。
【0083】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はロウ状態が保持される。このロウ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と同相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0084】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と同相であるので、ハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は逆相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのハイ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と逆相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0085】
図18は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図18からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は同相である。このため、信号D4はロウになっており、制御信号CTRもロウになっている。
【0086】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はハイ状態が保持される。このハイ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と逆相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0087】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と逆相であるので、ハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は逆相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのハイ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と逆相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0088】
図19は、入力クロック信号CLK1がハイの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図19からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相である。このため、信号D4はハイになっており、制御信号CTRもハイになっている。
【0089】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はロウ状態が保持される。このロウ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と同相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0090】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と同相であるので、ロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は同相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのロウ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と同相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0091】
図20は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図20からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は同相である。このため、信号D4はロウになっており、制御信号CTRもロウになっている。
【0092】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はロウ状態が保持される。このロウ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と同相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0093】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と同相であるので、ロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は同相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのロウ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1とが同相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0094】
図21は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がロウのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図21からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相である。このため、信号D4はハイになっており、制御信号CTRもハイになっている。
【0095】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はハイ状態が保持される。このハイ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と逆相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0096】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はロウである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と逆相であるので、ハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は逆相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのハイ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と逆相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0097】
図22は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がロウの場合のタイミングチャートを示す図である。この図22からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は同相である。このため、信号D4はロウになっており、制御信号CTRもロウになっている。
【0098】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はロウであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はロウ状態が保持される。このロウ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と同相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0099】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と同相であるので、ハイである。この制御信号CTRがハイであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は逆相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのハイ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1とが逆相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0100】
図23は、入力クロック信号CLK1がロウの時にクロック供給を停止し、入力クロック信号CLK1がハイのときにクロック供給を再開する場合において、制御信号CTRの初期状態がハイの場合のタイミングチャートを示す図である。この図23からわかるように、クロック供給を停止する前、つまり、時刻t1前は、入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相である。このため、信号D4はハイになっており、制御信号CTRもハイになっている。
【0101】
時刻t1でイネーブル信号Eがロウに切り替わる。この時刻t1における出力クロック信号CLK0はハイであるので、ラッチ回路LAT3により、出力クロック信号CLK0はハイ状態が保持される。このハイ状態の出力クロック信号CLK0は排他的論理和回路EXO2にも入力される。このため、信号D4は、入力クロック信号CLK1と逆相の信号として、この排他的論理和回路EXO2から出力される。この信号D4がラッチ回路LAT4に入力されるが、イネーブル信号Eがロウであるので、そのまま、制御信号CTRとして出力される。この制御信号CTRは、排他的論理和回路EXO1に入力される。
【0102】
時刻t2でイネーブル信号Eがハイに切り替わる。この時刻t2における入力クロック信号CLK1はハイである。制御信号CTRは、入力クロック信号CLK1と逆相であるので、ロウである。この制御信号CTRがロウであるということは、排他的論理和回路EXO1の出力は同相である。つまり、排他的論理和回路EXO1から、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が出力される。また、時刻t2におけるラッチ回路LAT4の制御信号CTRのロウ状態は、この時刻t2以降も保持される。つまり、イネーブル信号Eが立ち上がった時の制御信号CTRの状態が保持される。このため、時刻t2以降も、入力クロック信号CLK1と同相の信号D3が排他的論理和回路EXO1から出力される。このため、ラッチ回路LAT3から、入力クロック信号CLK1と同相の出力クロック信号CLK0が出力される。
【0103】
これら図16乃至図23からわかるように、クロック用ゲート回路CGは、イネーブル信号Eが立ち下がった場合、このイネーブル信号Eが立ち下がった時の出力クロック信号CLK0の状態を保持する。そして、イネーブル信号Eが立ち下がった時の同相/逆相の関係と、イネーブル信号Eが立ち上がった時の同相/逆相との関係をまとめると、図24に示すようになる。
【0104】
この図24からわかるように、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が同相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は同相になる(図16、図20参照)。すなわち、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のロウとハイとの切り替わりが偶数回であった場合には、同相のまま出力クロック信号CLK1を出力する。このことは、初期状態が逆相である場合にも同様にあてはまる。すなわち、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0が逆相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が偶数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0は逆相になる(図17、図21参照)。
【0105】
さらにこの図24からわかるように、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係が同相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が奇数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は逆相になる(図18、図22参照)。すなわち、クロック供給停止期間中における入力クロック信号CLK1のロウとハイとの切り替わりが奇数回であった場合には、同相であったのを逆相に変えて出力クロック信号CLK1を出力する。これとは反対に、初期状態が逆相である場合には同相に切り替える。すなわち、イネーブル信号Eが立ち下がった時の入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係が逆相である場合において、イネーブル信号Eがロウとなっている間の入力クロック信号CLK1のエッジ数が奇数の場合は、イネーブル信号Eが立ち上がったときの入力クロック信号CLK1と出力クロック信号CLK0との関係は同相になる(図19、図23参照)。
【0106】
以上のように第3実施形態に係るクロック用ゲート回路CGによっても、上述した第1及び第2実施形態と同様に、任意のタイミングでクロック信号の供給を停止又は再開したとしても、出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生しないようにすることができ、ダブルエッジフリップフロップ回路の誤動作が生じないようにすることができる。
【0107】
(第4実施形態)
第4実施形態は、第3実施形態に係るクロック用ゲート回路を実現するための、より具体的なゲート素子構成の一例を示すものである。
【0108】
図25は、この第4実施形態に係るクロック用ゲート回路CGをゲート素子を用いて示す図である。この図25からわかるように、排他的論理和回路EXO1、EXO2は、AND素子とNOR素子を図示のごとく接続することにより構成し得る。ラッチ回路LAT3、LAT4は、インバータ素子とクロックドインバータ素子を図示のごとく接続することにより構成し得る。
【0109】
図26は、図25に示すクロック用ゲート回路CGを変形して、素子数の削減を図ったものである。すなわち、この図26からわかるように、排他的論理和回路EXO1、EXO2を、クロックド排他的論理和回路で構成することにより、バッファ回路BFにおいて2個のトランジスタを削減し、制御信号生成回路CLにおいても2個のトランジスタを削減した。
【0110】
(第5実施形態)
第5実施形態は、上記実施形態とは異なる具体的構成によって、クロック用ゲート回路を実現したものである。
【0111】
図27は、この第5実施形態に係るクロック用ゲート回路CGを示す図である。この図27からわかるように、第5実施形態に係るクロック用ゲート回路CGは、カウント回路CNT1と、排他的論理和回路EX03と、ラッチ回路LAT5とを、備えて構成されている。
【0112】
カウント回路CNT1は、クロック供給停止期間における入力クロック信号CLK1のエッジ数をカウントする回路である。そして、クロック供給期間中は、クロック供給を再開した時のハイ又はロウの出力を保持する回路である。より詳しくは、このカウント回路CNT1には、入力クロック信号CLK1とイネーブル信号Eとが入力されている。そして、イネーブル信号Eが立ち下がった時から立ち上がるまでの間の入力クロック信号CLK1のエッジ数をカウントする。このカウントしたエッジ数が偶数個ならば、イネーブル信号Eの立ち下がり時と同一状態の信号N1を出力する。つまり、イネーブル信号Eの立ち下がり時にN1がロウだった場合は、イネーブル信号Eの立ち上がり時にもロウを出力する。一方、イネーブル信号Eの立ち下がり時にN1がハイだった場合は、イネーブル信号Eの立ち上がり時にもハイを出力する。これに対して、このカウントしたエッジ数が奇数個ならば、イネーブル信号Eの立ち下がり時とは異なる状態の信号N1を出力する。つまり、イネーブル信号Eの立ち下がり時にN1がロウだった場合は、イネーブル信号Eの立ち上がり時にはハイを出力する。一方、イネーブル信号Eの立ち下がり時にN1がハイだった場合は、イネーブル信号Eの立ち上がり時にはロウを出力する。
【0113】
排他的論理和回路EX03には、この信号N1と、入力クロック信号CLK1とが、入力される。この排他的論理和回路EX03は、信号N1の状態に応じて、入力クロック信号CLK1を同相で又は逆相で出力する回路である。すなわち、信号N1がロウである場合には、入力クロック信号CLK1と同相の信号D5を出力する。信号N1がハイである場合には、入力クロック信号CLK1と逆相の信号D5を出力する。
【0114】
ラッチ回路LAT5は、クロック供給状態である場合には、信号D5をそのまま出力クロック信号CLK0として出力し、クロック供給停止状態である場合には、このクロック供給を停止した時の出力クロック信号CLK0の状態を保持して出力する回路である。
【0115】
以上のように、第5実施形態に係るクロック用ゲート回路は、クロック供給停止期間中の入力クロック信号CLK1のエッジ数をカウント回路CNT1でカウントすることにより、クロック供給再開時に、入力クロック信号CLK1と同相で出力クロック信号CLK0を出力するか、又は、入力クロック信号CLK1と逆相で出力クロック信号CLK0を出力するかを、決定することとした。このため、第5実施形態に係るクロック用ゲート回路CGによっても、上述の他の実施形態と同様に、任意のタイミングで出力クロック信号CLK0の供給を停止又は再開したとしても、出力クロック信号CLK0に余分なエッジが発生しないようにすることができ、ダブルエッジフリップフロップ回路の誤動作が生じないようにすることができる。
【0116】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。また、各実施形態を構成する各回路、各素子も、同等の機能を有する他のものを用いて実現することも可能である。また、クロック用ゲート回路CGがクロック信号を供給するものとしては、フリップフロップ回路に限らず、メモリ等の他の装置であってもよい。
【0117】
【発明の効果】
本発明によれば、出力クロック信号の供給停止期間中は、この出力クロック信号の供給停止時における出力クロック信号の状態を保持して出力し、かつ、出力クロック信号の供給再開時には、この出力クロック信号の供給を停止したときの出力クロック信号の状態と、出力クロック信号の供給再開時の入力クロック信号の状態とが一致するようにしたので、出力クロック信号の供給を停止及び再開する時に、出力クロック信号に余分なエッジが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るクロック用ゲート回路を備えたクロックゲーティング回路を示す図。
【図2】図1に示すクロック用ゲート回路の動作を説明するタイミングチャートを示す図。
【図3】クロック供給停止時の出力クロック信号の状態と、クロック供給再開時の入力クロック信号の状態と、クロック供給再開後の入力クロック信号と出力クロック信号の関係とを、まとめて示す図。
【図4】本発明の第2に係るクロック用ゲート回路を示す図。
【図5】図4に示すクロック用ゲート回路の具体的な構成の一例を示す図。
【図6】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図7】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図8】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図9】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図10】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図11】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図12】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図13】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図14】図6乃至図13におけるタイミングチャートの動作を、クロック供給停止時の入力クロック信号と出力クロック信号の関係と、クロック供給停止期間中の入力クロック信号のエッジ数と、クロック供給再開後の入力クロック信号と出力クロック信号との関係を、表にまとめて示す図。
【図15】第3実施形態に係るクロック用ゲート回路を示す図。
【図16】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図17】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図18】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図19】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がハイであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図20】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図21】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時にも入力クロック信号がロウである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図22】クロック供給停止前に同相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図23】クロック供給停止前に逆相で出力クロック信号を供給していた場合において、出力クロック信号の供給停止時には入力クロック信号がロウであり、出力クロック信号の供給再開時には入力クロック信号がハイである場合の、タイミングチャートを示す図。
【図24】図16乃至図23におけるタイミングチャートの動作を、クロック供給停止時の入力クロック信号と出力クロック信号の関係と、クロック供給停止期間中の入力クロック信号のエッジ数と、クロック供給再開後の入力クロック信号と出力クロック信号との関係を、表にまとめて示す図。
【図25】本発明の第4実施形態に係るクロック用ゲート回路を示す図。
【図26】本発明の別の第4実施形態に係るクロック用ゲート回路を示す図。
【図27】本発明の第5実施形態に係るクロック用ゲート回路を示す図。
【図28】従来のクロック用ゲート回路を備えるクロックゲーティング回路を示す図。
【図29】シングルエッジフリップフロップ回路とダブルエッジフリップフロップ回路の動作のタイミングチャートを示す図。
【図30】従来のクロック用ゲート回路を用いてシングルエッジフリップフロップ回路とダブルエッジフリップフロップ回路とを動作させた場合のタイミングチャートを示す図(シングルエッジフリップフロップ回路とダブルエッジフリップフロップ回路との動作が一致する場合)。
【図31】従来のクロック用ゲート回路を用いてシングルエッジフリップフロップ回路とダブルエッジフリップフロップ回路とを動作させた場合のタイミングチャートを示す図(シングルエッジフリップフロップ回路とダブルエッジフリップフロップ回路との動作が一致しない場合)。
【図32】従来のクロック用ゲート回路の詳細なタイミングチャートを示す図。
【符号の説明】
CLK1 入力クロック信号
CLK0 出力クロック信号
E イネーブル信号
Dn 入力データ信号
Qn 出力データ信号
CG クロック用ゲート回路
FF フリップフロップ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock gate circuit and a clock gating circuit, and more particularly to a clock gate circuit and a clock gating circuit that can stop and restart the supply of a clock signal at an arbitrary timing.
[0002]
[Prior art]
The power consumption when the clock signal operates is large in the power consumption of the entire chip. For this reason, a technique for reducing power consumption by halving the apparent frequency of the clock signal by using both rising and falling edges of the clock signal is used. Furthermore, when there is a temporarily unused circuit block, a technique for reducing the power consumption of the entire chip by stopping the supply of a clock signal to the circuit block for an arbitrary cycle is also used. A circuit for temporarily stopping the supply of the clock in this way is called a clock gate circuit.
[0003]
A conventional clock gating circuit having a clock gate circuit CG and a flip-flop circuit FF is shown in FIG. As can be seen from FIG. 28, the conventional clock gate circuit CG includes an AND circuit AN. The AND circuit AN is supplied with an input clock signal CLK1 and an enable signal E for controlling the supply of the input clock signal CLK1. The output clock signal CLK0 of the AND circuit AN is input to the flip-flop circuit FF. That is, the input data signal Dn is input and the output data signal Qn is input to the flip-flop circuit FF. Therefore, the output clock signal CLK0 is supplied to the flip-flop circuit FF of FIG. 28 while the flip-flop circuit FF is used, and the output clock signal CLK0 is not supplied when the flip-flop circuit FF is not used.
[0004]
Next, based on FIG. 29, a flip-flop circuit that is synchronized only with the rising edge of the clock signal (hereinafter referred to as a single edge flip-flop circuit), and a flip-flop circuit that is synchronized with both the rising and falling edges of the clock signal. The operation with (hereinafter referred to as a double edge flip-flop circuit) will be described in comparison. FIG. 29 is a timing chart of both types of flip-flop circuits.
[0005]
As can be seen from FIG. 29, in the case of a single edge flip-flop circuit, if the clock signal input to this flip-flop circuit is CP1 and the input data signal is D1, the output data signal is Q1. On the other hand, in the case of a double edge flip-flop circuit, if the clock signal input to the flip-flop circuit is CP2 and the input data signal is D1, the output data signal is Q2. As can be seen from these, the double edge flip-flop circuit operates in the same manner as the single edge flip-flop circuit even when the frequency of the clock signal CP2 is half the clock frequency CP1 of the single edge flip-flop circuit. In this way, by using both the rising and falling edges of the clock signal, the frequency of the clock signal can be apparently halved while performing the same operation, thereby reducing the power consumption of the chip. .
[0006]
Next, the operation of the flip-flop circuit FF when the clock gate circuit CG shown in FIG. 28 is used will be described with reference to FIG. FIG. 30 is a timing chart of the clock gate circuit CG and the flip-flop FF.
[0007]
As can be seen from FIG. 30, in the case of a single edge flip-flop circuit, the output clock signal of the clock gate circuit CG is CLK01 when the input clock signal is CLK11 and the enable signal is E1. This output clock signal CLK01 is input to the single edge flip-flop circuit. Further, when the input data signal input to the flip-flop circuit is D1, the output data signal is Q11.
[0008]
On the other hand, in the case of the double edge flip-flop circuit, the output clock signal of the clock gate circuit CG is CLK02 when the input clock signal is CLK12 and the enable signal is E1. This output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit. Further, when the input data signal input to the flip-flop circuit is D1, the output data signal is Q21. In the case of FIG. 30, the output data signal Q22 of the double edge flip-flop circuit has the same operation as the output data signal Q11 of the single edge flip-flop circuit.
[0009]
As described above, the clock gate circuit CG temporarily stops the supply of the clock signal and restarts the supply of the stopped clock signal, and the stop period can be set in an arbitrary cycle. There must be. That is, it must be possible to stop and restart the clock signal at an arbitrary timing.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The problems that occur in the conventional clock gate circuit CG will be described with reference to the timing chart shown in FIG. As can be seen from FIG. 31, in the case of a single edge flip-flop circuit, the output clock signal of the clock gate circuit CG is CLK01 when the input clock signal is CLK11 and the enable signal is E2. This output clock signal CLK01 is input to the single edge flip-flop circuit. Further, if the input data signal is D1, the output data signal is Q12.
[0011]
On the other hand, in the case of the double edge flip-flop circuit, the output clock signal of the clock gate circuit CG is CLK02 when the input clock signal is CLK12 and the enable signal is E2. This output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit. Further, when the input data signal is D1, the output data signal is Q22.
[0012]
As can be seen by comparing these output data signals Q12 and Q22, the output data signal Q22 of the double edge flip-flop circuit operates differently from the output data signal Q12 of the single edge flip-flop circuit. This is because extra edges EG and EG synchronized with the enable signal E2 are generated in the output clock signal CLK02 of the clock gate circuit CG. In such a case, there is a problem in that a double edge flip-flop circuit using both rising and falling edges of the clock signal causes a malfunction.
[0013]
Next, based on FIG. 32, the process in which such an extra edge EG occurs will be examined in detail. FIG. 32A shows the input clock signal CLK12 input to the clock gate circuit CG. Assume that an enable signal E is input as shown in FIG. 32B in a state where the input clock signal CLK12 is input. That is, assume that when the input clock signal CLK12 is high, the enable signal E becomes low and the clock supply is stopped, and when the input clock signal CLK12 is high, the enable signal E becomes high and the clock supply is resumed. In this case, two extra edges EG and EG appear in the output clock signal CLK02. Therefore, if this output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit, it may cause a malfunction.
[0014]
When the input clock signal CLK12 is input to the clock gate circuit CG as shown in FIG. 32A, it is assumed that the enable signal E as shown in FIG. 32C is input. That is, assume that when the input clock signal CLK12 is high, the enable signal E goes low and the clock supply is stopped, and when the input clock signal CLK12 is low, the enable signal E goes high and the clock supply is resumed. In this case, one extra edge EG appears in the output clock signal CLK02. Therefore, if this output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit, it may cause a malfunction.
[0015]
When the input clock signal CLK12 is input to the clock gate circuit CG as illustrated in FIG. 32A, it is assumed that the enable signal E illustrated in FIG. 32D is input. That is, assume that when the input clock signal CLK12 is low, the enable signal E is low and the clock supply is stopped, and when the input clock signal CLK12 is low, the enable signal E is high and the clock supply is resumed. In this case, no extra edge EG appears in the output clock signal CLK02. Therefore, even if this output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit, no malfunction occurs.
[0016]
As shown in FIG. 32A, when the input clock signal CLK12 is input to the clock gate circuit CG, it is assumed that the enable signal E as shown in FIG. 32E is input. That is, it is assumed that when the input clock signal CLK12 is low, the enable signal E becomes low and the clock supply is stopped, and when the input clock signal CLK12 is high, the enable signal E becomes high and the clock supply is resumed. In this case, one extra edge EG appears in the output clock signal CLK02. Therefore, if this output clock signal CLK02 is input to the double edge flip-flop circuit, it may cause a malfunction.
[0017]
As can be seen from the above, in order to avoid such a malfunction, the timing of the enable signal E has to be limited to a fixed case as shown in FIG. That is, when the clock gate circuit CG including the AND circuit AN as shown in FIG. 28 is used, the enable signal E is switched only when the input clock signal CLK12 is low as shown in FIG. Had to make a limit. That is, there is a problem that the clock signal cannot be gated at an arbitrary timing.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a clock gate circuit according to the present invention includes:
The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal is restarted at an arbitrary timing. It can be a clock gate circuit,
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, a hold circuit that holds the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs the hold circuit;
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped matches the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed. A buffer circuit that outputs the output clock signal to the outside in the same phase as the input clock signal, and outputs the output clock signal to the outside in a phase opposite to the input clock signal if they do not match,
It is characterized by providing.
[0019]
Further, the clock gate circuit according to the present invention includes:
While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing, A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during a period in which the supply of the output clock signal is stopped;
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the outside as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in the same phase or outputs it in the opposite phase; and
With
The control signal generation circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, the number of edges of the input clock signal is counted during the period when the supply of the output clock signal is stopped,
When resuming the supply of the output clock signal,
When the counted number of edges is an even number, if the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is the same phase, the output of the input clock signal in the same phase The control signal to be output as a clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal at the time of stopping supply of the output clock signal is in reverse phase, the input clock signal is in reverse phase Output the control signal to be output as an output clock signal,
When the counted number of edges is an odd number, the input clock signal is in reverse phase when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in phase. The control signal to be output as an output clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in reverse phase, the input clock signal is in phase Outputting the control signal to be output as an output clock signal;
It is characterized by that.
A clock gate circuit according to the present invention includes:
While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing, A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during a period in which the supply of the output clock signal is stopped;
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the outside as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in the same phase or outputs it in the opposite phase; and
With
The control signal generation circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed are: If they match, the control signal that outputs the output clock signal in the same phase as the input clock signal is output to the outside, and if they do not match, the output clock signal is out of phase with the input clock signal to the outside Outputting the control signal to be output;
It is characterized by that.
A clock gate circuit according to the present invention includes:
A buffer circuit that receives an input clock signal and a control signal and outputs an output clock signal;
A control signal generation circuit that receives the input clock signal, the output clock signal, and an enable signal and outputs the control signal to the buffer circuit;
With
The buffer circuit includes a first exclusive OR circuit and a first latch circuit,
The control signal generation circuit includes a second exclusive OR circuit and a second latch circuit,
The first exclusive OR circuit receives the input clock signal and the control signal from the second latch circuit, and outputs a first intermediate signal obtained by calculating an exclusive OR of these two signals.
The first latch circuit receives the first intermediate signal and the enable signal, and based on the state of the enable signal, outputs the output clock signal as the output signal as it is or holds the first intermediate signal,
The second exclusive OR circuit receives the output clock signal and the input clock signal, and outputs a second intermediate signal obtained by calculating an exclusive OR of these two signals.
The second intermediate circuit and the enable signal are input to the second latch circuit, and based on the state of the enable signal, the second intermediate signal is left as it is or is held and output as the control signal.
A clock gate circuit characterized by the above.
A clock gate circuit according to the present invention includes:
The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, and the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing by switching the enable signal, and the supply of the stopped output clock signal is arbitrarily performed. A clock gate circuit that can be restarted at the timing,
The input clock signal and the enable signal are input, and during the clock supply stop period, the number of edges of the input clock signal is counted, and a first intermediate signal that is high or low depending on whether the number of edges is even or odd. A count circuit that maintains a high or low state when the clock supply is resumed and outputs it as a first intermediate signal during the clock supply period;
A first exclusive OR circuit that receives the first intermediate signal and the input clock signal and outputs a second intermediate signal obtained by performing an exclusive OR operation between the two signals;
The second intermediate signal and the enable signal are input, the second intermediate signal is directly output as an output clock signal during the clock supply period, and an output clock signal when the clock supply is stopped during the clock supply stop period. A latch circuit that holds and outputs the state;
It is provided with.
A clock gating circuit according to the present invention includes:
The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal is restarted at an arbitrary timing. A clock gate circuit that can
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, a hold circuit that holds the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs the hold circuit;
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped matches the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed. A buffer circuit that outputs the output clock signal to the outside in the same phase as the input clock signal, and outputs the output clock signal to the outside in a phase opposite to the input clock signal if they do not match,
It is characterized by providing.
A clock gating circuit according to the present invention includes:
While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing, A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during the period in which the supply of the output clock signal is stopped;
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the double edge flip-flop circuit as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer circuit a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in phase or in phase, and
With
The control signal generation circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed are: If they match, the control signal is output to the double edge flip-flop circuit while keeping the output clock signal in phase with the input clock signal, and if not, the output clock signal is inverted from the input clock signal. Outputting the control signal to be output to the double edge flip-flop circuit in a phase;
It is characterized by that.
A clock gating circuit according to the present invention includes:
While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing, A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during the period in which the supply of the output clock signal is stopped;
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the double edge flip-flop circuit as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer circuit a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in phase or in phase, and
With
The control signal generation circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, the number of edges of the input clock signal is counted during the period when the supply of the output clock signal is stopped,
When resuming the supply of the output clock signal,
When the counted number of edges is an even number, if the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is the same phase, the output of the input clock signal in the same phase The control signal to be output as a clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is the reverse phase, the input clock signal Output the control signal to be output as an output clock signal,
When the counted number of edges is an odd number, the input clock signal is in reverse phase when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in phase. The control signal to be output as an output clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in reverse phase, the input clock signal is in phase Outputting the control signal to be output as an output clock signal;
It is characterized by that.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
The clock gate circuit according to the first embodiment of the present invention prevents an extra edge from being generated in the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped or when the supply of the output clock signal is resumed. Thus, the supply of the output clock signal can be stopped or restarted at an arbitrary timing. More details will be described below.
[0021]
FIG. 1 is a diagram showing a clock gating circuit according to an embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 1, this clock gating circuit includes a clock gate circuit CG and a flip-flop circuit FF.
[0022]
An input clock signal CLK1 and an enable signal E are input to the clock gate circuit CG. The clock gate circuit CG outputs an output clock signal CLK0. However, the supply of the output clock signal CLK0 can be stopped and restarted at an arbitrary timing. These supply stop timing and supply restart timing are determined based on the enable signal E.
[0023]
The clock gate circuit CG having such a function includes a hold circuit HL and a buffer circuit BF. The hold circuit HL is a circuit that holds the value of the output clock signal CLK0 when the supply of the output clock signal CLK0 is stopped. That is, when the supply of the output clock signal CLK0 is stopped, if the output clock signal CLK0 is high, this high state is maintained. If the output clock signal CLK0 is low when supply of the output clock signal CLK0 is stopped, this low state is maintained. That is, the hold circuit HL functions as a kind of memory circuit.
[0024]
The buffer circuit BF outputs an output clock signal CLK0 according to the state of the enable signal E. That is, when the enable signal E is in the clock supply state, the input clock signal CLK1 is output in the same phase or in the opposite phase and output as the output clock signal CLK0. When the enable signal E is in the clock stop state, the value of the hold circuit HL is output.
[0025]
When the enable signal E is in the clock supply state, whether the input clock signal CLK1 is output as the output clock signal CLK0 while being in phase, or whether the input clock signal CLK1 is inverted and output as the output clock signal CLK0 is as follows. It is decided like this. That is, depending on whether the state of the output clock signal CLK0 when the supply of the output clock signal CLK0 is stopped and the state of the input clock signal CLK1 when the supply of the output clock signal CLK0 is the same or different, Switch modes. Specifically, when the two match, the data is output in the same phase, and when the two are different, the data is output in the opposite phase.
[0026]
FIG. 2 is a timing chart showing the relationship among the input clock signal CLK1, the enable signal E, and the output clock signal CLK0.
[0027]
FIG. 2A shows the input clock signal CLK1 input to the clock gate circuit CG. Assume that the enable signal E is input as shown in FIG. 2B in a state where the input clock signal CLK1 is input. That is, the enable signal E goes low when the input clock signal CLK1 is in the high state to stop the clock supply, and the enable signal E goes high when the input clock signal CLK1 is in the high state at time t4. Assume that clock supply is resumed. In this case, the output clock signal CLK0 is maintained in the high state from time t1 to time t4. Since the input clock signal CLK1 is also in the high state at time t4, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1 even after time t4.
[0028]
Assume that the enable signal E is input as illustrated in FIG. 2C in a state where the input clock signal CLK1 as illustrated in FIG. 2A is input to the clock gate circuit CG. That is, the enable signal E goes low when the input clock signal CLK1 is in the high state to stop the clock supply, and the enable signal E goes high when the input clock signal CLK1 is in the low state at time t3. Assume that clock supply is resumed. In this case, the output clock signal CLK0 is maintained in the high state from time t1 to time t3. Since the input clock signal CLK1 is in the low state at time t3, the output clock signal CLK0 is output in phase opposite to that of the input clock signal CLK1 after time t3.
[0029]
Assume that the enable signal E is input as illustrated in FIG. 2D in a state where the input clock signal CLK1 as illustrated in FIG. 2A is input to the clock gate circuit CG. That is, the enable signal E goes low at time t2 when the input clock signal CLK1 is in the low state and the clock supply is stopped, and the enable signal E goes high at time t5 when the input clock signal CLK1 is in the low state. Assume that clock supply is resumed. In this case, the output clock signal CLK0 is maintained in the low state from time t2 to time t5. Since the input clock signal CLK1 is also in the low state at time t5, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1 after time t5.
[0030]
Assume that the enable signal E is input as illustrated in FIG. 2E in a state where the input clock signal CLK1 as illustrated in FIG. 2A is input to the clock gate circuit CG. That is, the enable signal E goes low at time t2 when the input clock signal CLK1 is in the low state and the clock supply is stopped, and the enable signal E goes high at time t4 when the input clock signal CLK1 is in the high state. Assume that clock supply is resumed. In this case, the output clock signal CLK0 is maintained in the low state from time t2 to time t4. Since the input clock signal CLK1 is in the high state at time t4, the output clock signal CLK0 is output in reverse phase to the input clock signal CLK1 after time t4.
[0031]
The above operations are summarized in a table as shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, when the state of the output clock signal CLK0 when the clock gate circuit CG stops supplying the clock and the state of the input clock signal CLK1 when restarting the clock supply match, An output clock signal CLK0 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output. On the other hand, if the state of the output clock signal CLK0 when the clock gate circuit CG stops supplying the clock and the state of the input clock signal CLK1 when starting the clock supply are different, the input clock signal CLK1 An output clock signal CLK0 is output.
[0032]
As described above, according to the clock gate circuit CG according to the present embodiment, even if the supply of the clock signal is stopped or restarted at an arbitrary timing, no extra edge is generated in the output clock signal CLK0. It is possible to prevent malfunction of the double etching flip-flop circuit. That is, when the clock supply is stopped, the state of the output clock signal CLK0 at that time is held until the clock supply is started again. For this reason, it is possible to avoid the occurrence of an extra edge in the output clock signal CLK0 when the clock supply is stopped. Furthermore, when the clock supply is started, the output mode is changed depending on whether or not the state of the output clock signal CLK0 when the clock supply is stopped and the state of the input clock signal CLK1 when the clock supply is started match. did. That is, when the two match, the input clock signal CLK1 is output as the output clock signal CLK0 in the same phase, and when the two do not match, the input clock signal CLK1 is inverted and output as the output clock signal CLK0. For this reason, it is possible to avoid occurrence of an extra edge in the output clock signal CLK0 even when the clock supply is resumed.
[0033]
Even if the supply of the clock is stopped or restarted at an arbitrary timing as described above, no extra edge is generated in the output clock signal CLK0. Therefore, as shown in FIG. 1, when the clock is supplied to the double edge flip-flop circuit, This malfunction of the flip-flop circuit FF can be avoided. In addition, since the clock supply can be stopped or restarted at an arbitrary timing in this way, the degree of freedom of design when using this clock gating circuit is increased and the power consumption can be suppressed.
[0034]
(Second Embodiment)
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and the input clock signal is inverted at the start of clock supply depending on whether the clock supply is stopped even number of times or odd number of times. Or to determine whether the input clock signal is to be the output clock signal in phase.
[0035]
FIG. 4 is a block diagram of the clock gate circuit CG according to the second embodiment. As can be seen from FIG. 4, the clock gate circuit CG includes a buffer circuit BF and a control signal generation circuit CL.
[0036]
An input clock signal CLK1 from the outside and a control signal CTR from the control signal generation circuit CL are input to the buffer circuit BF. Then, the output clock signal CLK0 is output to the outside. The buffer circuit BF is a circuit that receives the state of the control signal CTR when supplying a clock signal, and outputs the output clock signal CLK0 in phase or in phase with the input clock signal CLK1.
[0037]
An input clock signal CLK1, an output clock signal CLK0, and an enable signal E are input to the control signal generation circuit CL. Then, the control signal CTR is output to the buffer circuit BF. The control signal generation circuit CL holds the output clock signal CLK0 when the clock supply is stopped. Further, the control signal generation circuit CL determines the buffer circuit BF depending on the state of the output clock signal CLK0 when the clock supply is stopped and the number of edges of the input clock signal CLK1 while the clock supply is stopped. A control signal CTR for controlling the output mode is generated. That is, when the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period is an even number, the control signal for outputting the output clock signal CLK0 in the same manner as before the clock supply stop after restarting the clock supply Generate CTR. That is, the control signal CTR is generated so as to output the output clock signal CLK0 in the same phase when the clock supply is stopped and in the opposite phase when the clock supply is stopped. On the other hand, when the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period is an odd number, the output clock signal CLK0 is output in a manner opposite to that before the clock supply stop after restarting the clock supply. Control signal CTR is generated. That is, the control signal CTR is generated so as to output the output clock signal CLK0 in the reverse phase when the clock supply is stopped and in the opposite phase when the clock supply is stopped.
[0038]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the clock gate circuit CG shown in FIG. As can be seen from FIG. 5A, the buffer circuit BF includes switches S <b> 1 and S <b> 2, a
[0039]
The
[0040]
The control signal generation circuit CL includes latch circuits LAT1 and LAT2, switches S3 and S4, a
[0041]
The switch S3 is a switch that is turned on when the signal D1 is low and turned off when the signal D1 is high. The switch S4 is a switch that is turned on when the signal D1 is high and turned off when the signal D1 is low.
[0042]
The
[0043]
When the latch circuit LAT2 is in the clock supply state, the latch circuit LAT2 holds the state of the signal D2 when the clock supply is resumed and outputs it as the control signal CTR. On the other hand, when the clock supply is stopped, the signal D2 is output as it is as the control signal CTR.
[0044]
The latch circuits LAT1 and LAT2 described above are configured as shown in FIG. 5B, for example. In the latch circuit shown in FIG. 5B, during the clock supply stop period, that is, during the period when the enable signal E is low, the clocked inverter in the latch circuit is turned on. , Is to be held during that period.
[0045]
Next, the operation of the clock gate circuit CG shown in FIG. 5 will be described in detail based on the timing charts shown in FIGS.
[0046]
FIG. 6 shows a timing chart when the control signal CTR is low when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 6, the control signal CTR is low before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S1 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0047]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in a high state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in a high state. Since the signal D1 is high, the switch S4 is turned on. Therefore, the signal D2 obtained by inverting the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR obtained by inverting the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0048]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Therefore, the control signal CTR is low. When the control signal CTR is low, the switch S1 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after the time t2, the control signal CTR holds the low state at the time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0049]
FIG. 7 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is resumed when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 7, the control signal CTR is high before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S2 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0050]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held in the low state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in the low state. Since the signal D1 is low, the switch S3 is turned on. Therefore, the signal D2 that remains in phase with the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having the same phase as that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0051]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Therefore, the control signal CTR is also high. When the control signal CTR is high, the switch S2 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output as a reverse phase of the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after time t2, the control signal CTR maintains the high state at time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0052]
FIG. 8 shows a timing chart when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low, and the initial state of the control signal CTR is low. FIG. As can be seen from FIG. 8, the control signal CTR is low before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S1 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0053]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in a high state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in a high state. Since the signal D1 is high, the switch S4 is turned on. Therefore, the signal D2 obtained by inverting the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR obtained by inverting the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0054]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Therefore, the control signal CTR is high. When the control signal CTR is high, the switch S2 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output by inverting the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after time t2, the control signal CTR maintains the high state at time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0055]
FIG. 9 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is resumed when the input clock signal CLK1 is low. FIG. As can be seen from FIG. 9, the control signal CTR is high before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S2 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0056]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held in the low state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in the low state. Since the signal D1 is low, the switch S3 is turned on. Therefore, the signal D2 that remains in phase with the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having the same phase as that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0057]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Therefore, the control signal CTR is also low. When the control signal CTR is low, the switch S1 is turned on. For this reason, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after the time t2, the control signal CTR holds the low state at the time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0058]
FIG. 10 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is low when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low. FIG. As can be seen from FIG. 10, the control signal CTR is low before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S1 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0059]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held in the low state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in the low state. Since the signal D1 is low, the switch S3 is turned on. Therefore, the signal D2 having the same phase as the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having the same phase as that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0060]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Therefore, the control signal CTR is low. When the control signal CTR is low, the switch S1 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after the time t2, the control signal CTR holds the low state at the time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0061]
FIG. 11 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low. FIG. As can be seen from FIG. 11, the control signal CTR is high before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S2 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0062]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in a high state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in a high state. Since the signal D1 is high, the switch S4 is turned on. Therefore, a signal D2 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0063]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Therefore, the control signal CTR is high. When the control signal CTR is high, the switch S2 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output as a reverse phase of the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after time t2, the control signal CTR maintains the high state at time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0064]
FIG. 12 is a timing chart when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high, and the initial state of the control signal CTR is low. FIG. As can be seen from FIG. 12, the control signal CTR is low before the clock supply is stopped, that is, before the time t1. For this reason, the switch S1 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0065]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held in the low state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in the low state. Since the signal D1 is low, the switch S3 is turned on. Therefore, the signal D2 having the same phase as the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having the same phase as that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0066]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Therefore, the control signal CTR is also high. When the control signal CTR is high, the switch S2 is turned on. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after time t2, the control signal CTR maintains the high state at time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0067]
FIG. 13 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 13, the control signal CTR is high before the clock supply is stopped, that is, before time t1. For this reason, the switch S2 is in an on state. Therefore, the output clock signal CLK0 is output in the opposite phase to the input clock signal CLK1.
[0068]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in a high state, and the output signal D1 of the latch circuit LAT1 is also held in a high state. Since the signal D1 is high, the switch S4 is turned on. Therefore, a signal D2 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is supplied to the latch circuit LAT2. After time t1, a control signal CTR having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT2.
[0069]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Therefore, the control signal CTR is low. When the control signal CTR is low, the switch S1 is turned on. For this reason, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1. Further, since the enable signal E is high after the time t2, the control signal CTR holds the low state at the time t2. Therefore, after time t2, the output clock signal CLK0 is output in phase with the input clock signal CLK1.
[0070]
As can be seen from FIGS. 6 to 13, when the enable signal E falls, the clock gate circuit CG holds the state of the output clock signal CLK0 when the enable signal E falls. Then, the relationship between the in-phase / anti-phase when the enable signal E falls and the relationship between the in-phase / anti-phase when the enable signal E rises are summarized as shown in FIG.
[0071]
As can be seen from FIG. 14, when the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase when the enable signal E falls, the edge of the input clock signal CLK1 while the enable signal E is low. When the number is even, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E rises is also in phase (see FIGS. 6 and 10). That is, when the input clock signal CLK1 is switched between low and high during the clock supply stop period, the output clock signal CLK1 is output in the same phase. This applies similarly when the initial state is in reverse phase. That is, when the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in reverse phase when the enable signal E falls, and the number of edges of the input clock signal CLK1 is an even number while the enable signal E is low. When the enable signal E rises, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases (see FIGS. 7 and 11). That is, when the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period is an even number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 is as follows before the clock supply stop and after the clock supply restart. It turns out that it is immutable.
[0072]
Further, as can be seen from FIG. 14, when the input clock signal CLK1 when the enable signal E falls and the output clock signal CLK0 are in phase, the input clock signal CLK1 while the enable signal E is low. When the number of edges is an odd number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E rises is reversed (see FIGS. 8 and 12). That is, when the input clock signal CLK1 is switched between low and high during the clock supply stop period an odd number of times, the output clock signal CLK1 is output with the in-phase changed to the opposite phase. On the other hand, when the initial state is the reverse phase, the phase is switched to the same phase. That is, when the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in reverse phase when the enable signal E falls, and the edge of the input clock signal CLK1 is odd while the enable signal E is low, When the enable signal E rises, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase (see FIGS. 9 and 13). That is, when the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period is an odd number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 is as follows before the clock supply stop and after the clock supply restart. I can see that they are different.
[0073]
As described above, even if the clock gate circuit CG according to the second embodiment also stops or restarts the supply of the clock signal at an arbitrary timing as in the first embodiment, an extra edge is added to the output clock signal CLK0. Therefore, it is possible to prevent the double edge flip-flop circuit from malfunctioning.
[0074]
(Third embodiment)
As in the second embodiment, the third embodiment specifically shows a modification of the clock gate circuit according to the present invention.
[0075]
FIG. 15 is a diagram showing a clock gate circuit CG according to the third embodiment. As can be seen from FIG. 15, the clock gate circuit CG includes a buffer circuit BF and a control signal generation circuit CL.
[0076]
The buffer circuit BF includes an exclusive OR circuit EXO1 and a latch circuit LAT3. An input clock signal CLK1 from the outside and a control signal CTR from the control signal generation circuit CL are input to the exclusive OR circuit EXO1. Then, a signal D3 obtained by calculating an exclusive OR of the input clock signal CLK1 and the control signal CTR is output. That is, the exclusive OR circuit EXO1 is a circuit that outputs the input clock signal CLK1 as the signal D3 in phase or in phase with the control signal CTR. This signal D3 and the enable signal E are input to the latch circuit LAT3. Then, the output clock signal CLK0 is output. That is, the latch circuit LAT3 is a circuit that outputs the signal D3 as it is or holds and outputs the output clock signal CLK0 depending on the state of the enable signal E.
[0077]
The control signal generation circuit CL includes an exclusive OR circuit EXO2 and a latch circuit LAT4. An output clock signal CLK0 and an input clock signal CLK1 are input to the exclusive OR circuit EXO2. Then, a signal D4 obtained by calculating an exclusive OR between the output clock signal CLK0 and the input clock signal CLK1 is output. That is, the exclusive OR circuit EXO2 is a circuit that outputs a different signal D4 depending on whether or not the state of the input clock signal CLK1 and the state of the output clock signal CLK0 match. The latch circuit LAT4 receives the signal D4 and the enable signal E. Then, as described above, the control signal CTR is output to the exclusive OR circuit EXO1 of the buffer circuit BF. That is, the
[0078]
Next, the operation of the clock gate circuit CG shown in FIG. 15 will be described in detail based on the timing charts shown in FIGS.
[0079]
FIG. 16 shows a timing chart when the control signal CTR is low when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 16, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase. For this reason, the signal D4 is low, and the control signal CTR is also low.
[0080]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in the high state by the latch circuit LAT3. The output clock signal CLK0 in the high state is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1. That is, when the enable signal E rises, when the control signal CTR is low, the output is in-phase, and when the control signal CTR is high, the output is opposite phase.
[0081]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. The control signal CTR is low because it is opposite in phase to the input clock signal CLK1. The fact that the control signal CTR is low means that the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1. Further, the low state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at the time t2 is maintained after the time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. Therefore, the signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, the latch circuit LAT3 outputs the output clock signal CLK0 having the same phase as the input clock signal CLK1.
[0082]
FIG. 17 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is resumed when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 17, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases. Therefore, the signal D4 is high and the control signal CTR is also high.
[0083]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held low by the latch circuit LAT3. This low state output clock signal CLK0 is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal in phase with the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0084]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Since the control signal CTR is in phase with the input clock signal CLK1, it is high. When the control signal CTR is high, the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in reverse phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. Further, the high state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at time t2 is maintained after time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. For this reason, the signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, an output clock signal CLK0 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT3.
[0085]
FIG. 18 shows a timing chart when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low, and the initial state of the control signal CTR is low. FIG. As can be seen from FIG. 18, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase. For this reason, the signal D4 is low, and the control signal CTR is also low.
[0086]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in the high state by the latch circuit LAT3. The output clock signal CLK0 in the high state is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0087]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. The control signal CTR is high because it is opposite in phase to the input clock signal CLK1. When the control signal CTR is high, the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in reverse phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. Further, the high state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at time t2 is maintained after time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. For this reason, the signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, an output clock signal CLK0 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT3.
[0088]
FIG. 19 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is high and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low. FIG. As can be seen from FIG. 19, before the clock supply is stopped, that is, before the time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases. Therefore, the signal D4 is high and the control signal CTR is also high.
[0089]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held low by the latch circuit LAT3. This low state output clock signal CLK0 is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal in phase with the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0090]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Since the control signal CTR is in phase with the input clock signal CLK1, it is low. The fact that the control signal CTR is low means that the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1. Further, the low state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at the time t2 is maintained after the time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. Therefore, the signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, the latch circuit LAT3 outputs the output clock signal CLK0 having the same phase as the input clock signal CLK1.
[0091]
FIG. 20 is a timing chart when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low, and the initial state of the control signal CTR is low. FIG. As can be seen from FIG. 20, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase. For this reason, the signal D4 is low, and the control signal CTR is also low.
[0092]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held low by the latch circuit LAT3. This low state output clock signal CLK0 is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal in phase with the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0093]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. Since the control signal CTR is in phase with the input clock signal CLK1, it is low. The fact that the control signal CTR is low means that the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1. Further, the low state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at the time t2 is maintained after the time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. Therefore, the signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, the latch circuit LAT3 outputs an output clock signal CLK0 that is in phase with the input clock signal CLK1.
[0094]
FIG. 21 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is low. FIG. As can be seen from FIG. 21, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases. Therefore, the signal D4 is high and the control signal CTR is also high.
[0095]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in the high state by the latch circuit LAT3. The output clock signal CLK0 in the high state is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0096]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is low. The control signal CTR is high because it is opposite in phase to the input clock signal CLK1. When the control signal CTR is high, the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in reverse phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. Further, the high state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at time t2 is maintained after time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. For this reason, the signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, an output clock signal CLK0 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT3.
[0097]
FIG. 22 shows a timing chart when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high, and the initial state of the control signal CTR is low. FIG. As can be seen from FIG. 22, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase. For this reason, the signal D4 is low, and the control signal CTR is also low.
[0098]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is low, the output clock signal CLK0 is held low by the latch circuit LAT3. This low state output clock signal CLK0 is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal in phase with the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0099]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. Since the control signal CTR is in phase with the input clock signal CLK1, it is high. When the control signal CTR is high, the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in reverse phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. Further, the high state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at time t2 is maintained after time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. For this reason, the signal D3 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, an output clock signal CLK0 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output from the latch circuit LAT3.
[0100]
FIG. 23 shows a timing chart when the initial state of the control signal CTR is high when the clock supply is stopped when the input clock signal CLK1 is low and the clock supply is restarted when the input clock signal CLK1 is high. FIG. As can be seen from FIG. 23, before the clock supply is stopped, that is, before time t1, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases. Therefore, the signal D4 is high and the control signal CTR is also high.
[0101]
The enable signal E switches to low at time t1. Since the output clock signal CLK0 at this time t1 is high, the output clock signal CLK0 is held in the high state by the latch circuit LAT3. The output clock signal CLK0 in the high state is also input to the exclusive OR circuit EXO2. Therefore, the signal D4 is output from the exclusive OR circuit EXO2 as a signal having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1. This signal D4 is input to the latch circuit LAT4, but since the enable signal E is low, it is output as it is as the control signal CTR. This control signal CTR is input to the exclusive OR circuit EXO1.
[0102]
The enable signal E switches to high at time t2. The input clock signal CLK1 at time t2 is high. The control signal CTR is low because it is opposite in phase to the input clock signal CLK1. The fact that the control signal CTR is low means that the output of the exclusive OR circuit EXO1 is in phase. That is, the exclusive OR circuit EXO1 outputs a signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1. Further, the low state of the control signal CTR of the latch circuit LAT4 at the time t2 is maintained after the time t2. That is, the state of the control signal CTR when the enable signal E rises is held. Therefore, the signal D3 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output from the exclusive OR circuit EXO1 after the time t2. Therefore, the latch circuit LAT3 outputs the output clock signal CLK0 having the same phase as the input clock signal CLK1.
[0103]
As can be seen from FIGS. 16 to 23, when the enable signal E falls, the clock gate circuit CG holds the state of the output clock signal CLK0 when the enable signal E falls. Then, the relationship between the in-phase / anti-phase when the enable signal E falls and the relationship between the in-phase / anti-phase when the enable signal E rises are summarized as shown in FIG.
[0104]
As can be seen from FIG. 24, when the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in phase when the enable signal E falls, the edge of the input clock signal CLK1 while the enable signal E is low. When the number is an even number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E rises is in phase (see FIGS. 16 and 20). That is, when the input clock signal CLK1 is switched between low and high during the clock supply stop period, the output clock signal CLK1 is output in the same phase. This also applies when the initial state is in reverse phase. That is, when the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in reverse phase when the enable signal E falls, the number of edges of the input clock signal CLK1 is an even number while the enable signal E is low. When the enable signal E rises, the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 are in opposite phases (see FIGS. 17 and 21).
[0105]
Further, as can be seen from FIG. 24, when the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E falls is in phase, the input clock while the enable signal E is low. When the number of edges of the signal CLK1 is an odd number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E rises is reversed (see FIGS. 18 and 22). That is, when the input clock signal CLK1 is switched between low and high during the clock supply stop period an odd number of times, the output clock signal CLK1 is output with the in-phase changed to the opposite phase. On the other hand, when the initial state is the reverse phase, the phase is switched to the same phase. That is, when the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E falls is opposite in phase, the number of edges of the input clock signal CLK1 while the enable signal E is low. In the case of an odd number, the relationship between the input clock signal CLK1 and the output clock signal CLK0 when the enable signal E rises is in phase (see FIGS. 19 and 23).
[0106]
As described above, the clock gate circuit CG according to the third embodiment can output the clock signal even if the supply of the clock signal is stopped or restarted at an arbitrary timing, as in the first and second embodiments described above. An extra edge can be prevented from occurring in CLK0, and a malfunction of the double edge flip-flop circuit can be prevented.
[0107]
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment shows an example of a more specific gate element configuration for realizing the clock gate circuit according to the third embodiment.
[0108]
FIG. 25 is a diagram showing a clock gate circuit CG according to the fourth embodiment using gate elements. As can be seen from FIG. 25, the exclusive OR circuits EXO1 and EXO2 can be configured by connecting AND elements and NOR elements as shown. The latch circuits LAT3 and LAT4 can be configured by connecting inverter elements and clocked inverter elements as shown.
[0109]
FIG. 26 is a modification of the clock gate circuit CG shown in FIG. 25 to reduce the number of elements. That is, as can be seen from FIG. 26, by configuring the exclusive OR circuits EXO1 and EXO2 as clocked exclusive OR circuits, two transistors are reduced in the buffer circuit BF, and the control signal
[0110]
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a clock gate circuit is realized by a specific configuration different from the above embodiment.
[0111]
FIG. 27 is a diagram showing a clock gate circuit CG according to the fifth embodiment. As can be seen from FIG. 27, the clock gate circuit CG according to the fifth embodiment includes a count circuit CNT1, an exclusive OR circuit EX03, and a latch circuit LAT5.
[0112]
The count circuit CNT1 is a circuit that counts the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period. During the clock supply period, the circuit holds a high or low output when the clock supply is resumed. More specifically, an input clock signal CLK1 and an enable signal E are input to the count circuit CNT1. Then, the number of edges of the input clock signal CLK1 from when the enable signal E falls to when it rises is counted. If the counted number of edges is an even number, the signal N1 in the same state as when the enable signal E falls is output. That is, when N1 is low when the enable signal E falls, low is also output when the enable signal E rises. On the other hand, if N1 is high when the enable signal E falls, high is also output when the enable signal E rises. On the other hand, if the counted number of edges is an odd number, the signal N1 in a state different from that when the enable signal E falls is output. That is, if N1 is low when the enable signal E falls, a high is output when the enable signal E rises. On the other hand, if N1 is high when the enable signal E falls, low is output when the enable signal E rises.
[0113]
This signal N1 and the input clock signal CLK1 are input to the exclusive OR circuit EX03. The exclusive OR circuit EX03 is a circuit that outputs the input clock signal CLK1 in phase or in phase according to the state of the signal N1. That is, when the signal N1 is low, the signal D5 having the same phase as the input clock signal CLK1 is output. When the signal N1 is high, a signal D5 having a phase opposite to that of the input clock signal CLK1 is output.
[0114]
The latch circuit LAT5 outputs the signal D5 as it is as the output clock signal CLK0 when it is in the clock supply state, and when it is in the clock supply stop state, the state of the output clock signal CLK0 when the clock supply is stopped. Is a circuit that holds and outputs.
[0115]
As described above, the clock gate circuit according to the fifth embodiment counts the number of edges of the input clock signal CLK1 during the clock supply stop period by the count circuit CNT1, so that when the clock supply is resumed, It is decided whether to output the output clock signal CLK0 in the same phase or to output the output clock signal CLK0 in the opposite phase to the input clock signal CLK1. For this reason, even if the supply of the output clock signal CLK0 is stopped or restarted at an arbitrary timing, the clock gate circuit CG according to the fifth embodiment also generates the output clock signal CLK0 as in the other embodiments described above. Extra edges can be prevented from occurring, and malfunction of the double edge flip-flop circuit can be prevented.
[0116]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. In addition, each circuit and each element constituting each embodiment can be realized by using other circuits having equivalent functions. The clock gate circuit CG supplies the clock signal is not limited to the flip-flop circuit, and may be another device such as a memory.
[0117]
【The invention's effect】
According to the present invention, during the supply stop period of the output clock signal, the state of the output clock signal at the time when the supply of the output clock signal is stopped is held and output, and when the supply of the output clock signal is resumed, the output clock signal is output. Since the state of the output clock signal when the supply of the signal is stopped matches the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is restarted, the output is performed when the supply of the output clock signal is stopped and restarted. It is possible to prevent an extra edge from occurring in the clock signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a clock gating circuit including a clock gate circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the clock gate circuit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram collectively showing a state of an output clock signal when a clock supply is stopped, a state of an input clock signal when a clock supply is resumed, and a relationship between the input clock signal and the output clock signal after the clock supply is resumed.
FIG. 4 is a diagram showing a clock gate circuit according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example of a specific configuration of a clock gate circuit shown in FIG. 4;
FIG. 6 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also high when the supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 7 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also supplied when the supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being high.
FIG. 8 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is low when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in a case.
FIG. 9 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the output clock signal supply is stopped, and the input clock signal is low when the output clock signal supply is resumed. The figure which shows a timing chart in case of.
FIG. 10 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also low when the supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 11 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when the output clock signal supply is stopped, and the input clock signal is also supplied when the output clock signal supply is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being low.
FIG. 12 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is high when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in a case.
FIG. 13 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is high when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in case of.
FIG. 14 is a timing chart illustrating the operation of the timing charts in FIGS. 6 to 13; the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the clock supply is stopped; the number of edges of the input clock signal during the clock supply stop period; The figure which shows the relationship between the input clock signal of this and an output clock signal collectively in a table | surface.
FIG. 15 is a view showing a clock gate circuit according to a third embodiment.
FIG. 16 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also high when the supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 17 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also supplied when the supply of the output clock signal is restarted. The figure which shows a timing chart in the case of being high.
FIG. 18 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is low when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in a case.
FIG. 19 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is low when the supply of the output clock signal is restarted. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 20 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is low when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 21 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is also supplied when the supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being low.
FIG. 22 shows that when the output clock signal is supplied in the same phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when the supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is high when the supply of the output clock signal is restarted. The figure which shows a timing chart in a case.
FIG. 23 shows that when the output clock signal is supplied in reverse phase before the clock supply is stopped, the input clock signal is low when supply of the output clock signal is stopped, and the input clock signal is high when supply of the output clock signal is resumed. The figure which shows a timing chart in the case of being.
FIG. 24 shows the operation of the timing charts in FIGS. 16 to 23 with respect to the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the clock supply is stopped, the number of edges of the input clock signal during the clock supply stop period, and after the clock supply is restarted. The figure which shows the relationship between the input clock signal of this and an output clock signal collectively in a table | surface.
FIG. 25 is a diagram showing a clock gate circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram showing a clock gate circuit according to another fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing a clock gate circuit according to a fifth embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a diagram showing a clock gating circuit including a conventional clock gate circuit.
FIG. 29 is a timing chart of operations of a single edge flip-flop circuit and a double edge flip-flop circuit.
FIG. 30 is a timing chart when a single edge flip-flop circuit and a double edge flip-flop circuit are operated using a conventional clock gate circuit (with a single-edge flip-flop circuit and a double-edge flip-flop circuit; If the behavior matches).
FIG. 31 is a timing chart when a single edge flip-flop circuit and a double edge flip-flop circuit are operated using a conventional clock gate circuit (a circuit between a single edge flip-flop circuit and a double edge flip-flop circuit; If the behavior does not match).
FIG. 32 is a diagram showing a detailed timing chart of a conventional clock gate circuit.
[Explanation of symbols]
CLK1 input clock signal
CLK0 output clock signal
E Enable signal
Dn Input data signal
Qn output data signal
CG clock gate circuit
FF flip-flop circuit
Claims (9)
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、ホールド回路と、
前記出力クロック信号の供給を再開する際に、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する、バッファ回路と、
を備えることを特徴とするクロック用ゲート回路。The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal is restarted at an arbitrary timing. It can be a clock gate circuit,
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, a hold circuit that holds the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs the hold circuit;
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped matches the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed. A buffer circuit that outputs the output clock signal to the outside in the same phase as the input clock signal, and outputs the output clock signal to the outside in the opposite phase to the input clock signal if not matched ,
A clock gate circuit comprising:
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として外部へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファに出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、この出力クロック信号の供給を停止している期間中における入力クロック信号のエッジ数をカウントし、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、
カウントした前記エッジ数が偶数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、
カウントした前記エッジ数が奇数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とするクロック用ゲート回路。While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing , A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during a period in which the supply of the output clock signal is stopped ;
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the outside as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in the same phase or outputs it in the opposite phase; and
With
The control signal generation circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, the number of edges of the input clock signal is counted during the period when the supply of the output clock signal is stopped,
When resuming the supply of the output clock signal,
When the counted number of edges is an even number, if the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is the same phase, the output of the input clock signal in the same phase The control signal to be output as a clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal at the time of stopping supply of the output clock signal is in reverse phase, the input clock signal is in reverse phase Output the control signal to be output as an output clock signal,
When the counted number of edges is an odd number, the input clock signal is in reverse phase when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in phase. The control signal to be output as an output clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in reverse phase, the input clock signal is in phase Outputting the control signal to be output as an output clock signal;
A clock gate circuit characterized by the above.
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として外部へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファに出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力する前記制御信号を出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とするクロック用ゲート回路。While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing , A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during a period in which the supply of the output clock signal is stopped ;
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the outside as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in the same phase or outputs it in the opposite phase; and
With
The control signal generation circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed are: If they match, the control signal that outputs the output clock signal in the same phase as the input clock signal is output to the outside, and if they do not match, the output clock signal is out of phase with the input clock signal to the outside Outputting the control signal to be output;
A clock gate circuit characterized by the above.
前記入力クロック信号と前記出力クロック信号とイネーブル信号とが入力され、前記制御信号を前記バッファ回路へ出力する制御信号生成回路と、
を備え、
前記バッファ回路は、第1排他的論理和回路と、第1ラッチ回路とを備え、
前記制御信号生成回路は、第2排他的論理和回路と、第2ラッチ回路とを備え、
前記第1排他的論理和回路には前記入力クロック信号と前記第2ラッチ回路からの前記制御信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第1中間信号を出力し、
前記第1ラッチ回路には、前記第1中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、前記イネーブル信号の状態に基づいて、前記第1中間信号をそのまま又は保持して前記出力クロック信号として出力し、
前記第2排他的論理和回路には、前記出力クロック信号と前記入力クロック信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第2中間信号を出力し、
前記第2ラッチ回路には、前記第2中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、前記イネーブル信号の状態に基づいて、前記第2中間信号をそのまま又は保持して前記制御信号として出力する、
ことを特徴とするクロック用ゲート回路。A buffer circuit that receives an input clock signal and a control signal and outputs an output clock signal;
A control signal generation circuit that receives the input clock signal, the output clock signal, and an enable signal and outputs the control signal to the buffer circuit;
With
The buffer circuit includes a first exclusive OR circuit and a first latch circuit,
The control signal generation circuit includes a second exclusive OR circuit and a second latch circuit,
The first exclusive OR circuit receives the input clock signal and the control signal from the second latch circuit, and outputs a first intermediate signal obtained by calculating an exclusive OR of these two signals.
The first latch circuit receives the first intermediate signal and the enable signal, and based on the state of the enable signal, outputs the output clock signal as the output signal as it is or holds the first intermediate signal,
The second exclusive OR circuit receives the output clock signal and the input clock signal, and outputs a second intermediate signal obtained by calculating an exclusive OR of these two signals.
The second intermediate circuit and the enable signal are input to the second latch circuit, and based on the state of the enable signal, the second intermediate signal is left as it is or is held and output as the control signal.
A clock gate circuit characterized by the above.
前記入力クロック信号と前記イネーブル信号とが入力され、クロック供給停止期間中は、前記入力クロック信号のエッジ数をカウントして、前記エッジ数が偶数か又は奇数かによってハイ又はロウの第1中間信号を出力し、クロック供給期間中は、クロック供給を再開したときのハイ又はロウの状態を保持して第1中間信号として出力する、カウント回路と、
前記第1中間信号と前記入力クロック信号とが入力され、これら両信号の排他的論理和の演算をした第2中間信号を出力する、第1排他的論理和回路と、
前記第2中間信号と前記イネーブル信号とが入力され、クロック供給期間中は前記第2中間信号をそのまま出力クロック信号として出力し、クロック供給停止期間中はクロック供給を停止した時の出力クロック信号の状態を保持して出力する、ラッチ回路と、
を備えたことを特徴とするクロック用ゲート回路。The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, and the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing by switching the enable signal, and the supply of the stopped output clock signal is arbitrarily performed. A clock gate circuit that can be restarted at the timing,
The input clock signal and the enable signal are input, and during the clock supply stop period, the number of edges of the input clock signal is counted, and a first intermediate signal that is high or low depending on whether the number of edges is even or odd. A count circuit that maintains a high or low state when the clock supply is resumed and outputs it as a first intermediate signal during the clock supply period;
A first exclusive OR circuit that receives the first intermediate signal and the input clock signal and outputs a second intermediate signal obtained by performing an exclusive OR operation between the two signals;
The second intermediate signal and the enable signal are input, the second intermediate signal is directly output as an output clock signal during the clock supply period, and an output clock signal when the clock supply is stopped during the clock supply stop period. A latch circuit that holds and outputs the state;
A clock gate circuit comprising:
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、前記出力クロック信号の供給を停止した際における前記出力クロック信号の状態を保持して外部へ出力する、ホールド回路と、
前記出力クロック信号の供給を再開する際に、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま外部へ出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして外部へ出力する、バッファ回路と、
を備えることを特徴とするクロックゲーティング回路。The input clock signal is supplied to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal is stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal is restarted at an arbitrary timing. A clock gate circuit that can
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, a hold circuit that holds the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs the hold circuit;
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped matches the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed. A buffer circuit that outputs the output clock signal to the outside in the same phase as the input clock signal, and outputs the output clock signal to the outside in the opposite phase to the input clock signal if not matched ,
A clock gating circuit comprising:
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファ回路に出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、前記出力クロック信号の供給を停止した時の出力クロック信号の状態と、前記出力クロック信号の供給を再開する時の入力クロック信号の状態とが、一致する場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と同相のまま前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する前記制御信号を出力し、一致しない場合は、前記出力クロック信号を前記入力クロック信号と逆相にして前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とするクロックゲーティング回路。While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing , A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during the period in which the supply of the output clock signal is stopped ;
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the double edge flip-flop circuit as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer circuit a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in phase or in phase, and
With
The control signal generation circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and the state of the input clock signal when the supply of the output clock signal is resumed are: If they match, the control signal is output to the double edge flip-flop circuit while keeping the output clock signal in phase with the input clock signal, and if not, the output clock signal is inverted from the input clock signal. Outputting the control signal to be output to the double edge flip-flop circuit in a phase;
A clock gating circuit characterized by that.
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたクロックゲーティング回路であって、
前記クロック用ゲート回路は、
前記出力クロック信号の供給を再開する際は、前記入力クロック信号を同相のまま、又は、逆相にして前記出力クロック信号として前記ダブルエッジフリップフロップ回路へ出力する、バッファ回路と、
前記バッファ回路が、前記入力クロック信号を同相のまま出力するか、又は、逆相にして出力するかを制御するための制御信号を、前記バッファ回路に出力する、制御信号生成回路と、
を備え、
前記制御信号生成回路は、
前記出力クロック信号の供給を停止している期間中は、この出力クロック信号の供給を停止している期間中における入力クロック信号のエッジ数をカウントし、
前記出力クロック信号の供給を再開する際には、
カウントした前記エッジ数が偶数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、
カウントした前記エッジ数が奇数個であった場合、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が同相であったときは逆相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力し、前記出力クロック信号の供給停止時における前記入力クロック信号と前記出力クロック信号との関係が逆相であったときは同相で前記入力クロック信号を前記出力クロック信号として出力する前記制御信号を出力する、
ことを特徴とするクロックゲーティング回路。While supplying the input clock signal input to the outside as an output clock signal, the supply of the output clock signal can be stopped at an arbitrary timing, and the supply of the stopped output clock signal can be restarted at an arbitrary timing , A clock gate circuit that maintains the state of the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped and outputs it to the outside during the period in which the supply of the output clock signal is stopped ;
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
The clock gate circuit includes:
When resuming the supply of the output clock signal, the input clock signal remains in phase or is out of phase and output to the double edge flip-flop circuit as the output clock signal; and
A control signal generation circuit that outputs to the buffer circuit a control signal for controlling whether the buffer circuit outputs the input clock signal in phase or in phase, and
With
The control signal generation circuit includes:
During the period when the supply of the output clock signal is stopped, the number of edges of the input clock signal is counted during the period when the supply of the output clock signal is stopped,
When resuming the supply of the output clock signal,
When the counted number of edges is an even number, if the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is the same phase, the output of the input clock signal in the same phase The control signal to be output as a clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal at the time of stopping supply of the output clock signal is in reverse phase, the input clock signal is in reverse phase Output the control signal to be output as an output clock signal,
When the counted number of edges is an odd number, the input clock signal is in reverse phase when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in phase. The control signal to be output as an output clock signal is output, and when the relationship between the input clock signal and the output clock signal when the supply of the output clock signal is stopped is in reverse phase, the input clock signal is in phase Outputting the control signal to be output as an output clock signal;
A clock gating circuit characterized by that.
前記クロック用ゲート回路からの前記出力クロック信号が入力されるとともに、前記出力クロック信号の立ち下がりと立ち上がりの両方のエッジに同期するダブルエッジフリップフロップ回路と、
を備えたことを特徴とするクロックゲーティング回路。A clock gate circuit according to claim 4 or 5,
A double edge flip-flop circuit that receives the output clock signal from the clock gate circuit and is synchronized with both falling and rising edges of the output clock signal;
A clock gating circuit comprising:
Priority Applications (1)
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