專利名稱：用于數(shù)據(jù)處理單元的頻率判定電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種頻率判定電路，它用于判定時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定的參考頻率，以及涉及到根據(jù)頻率判定電路的結(jié)果用于限制數(shù)據(jù)處理電路工作的數(shù)據(jù)處理單元。本專利申請是基于日本專利申請No.245837/2000。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，許多種類型的數(shù)據(jù)處理單元用在各種類型的應(yīng)用中，這樣的數(shù)據(jù)處理單元利用提供在其中的數(shù)據(jù)處理電路實現(xiàn)各種類型的數(shù)據(jù)處理操作。一般來講，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)一個時鐘信號來執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作。一個處理故障，或者一個相似的錯誤，可能發(fā)生在時鐘信號頻率偏離了容許的范圍時。
考慮到這個問題，一些數(shù)據(jù)處理單元都有一個頻率判定電路，它用于當(dāng)時鐘信號頻率偏離容許的范圍之前來停止該數(shù)據(jù)處理電路。該頻率判定電路判定時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定的參考頻率。
例如，這樣的頻率判定電路公開在日本公開專利公報平10-288635或者日本公開專利平11-134605中。現(xiàn)在將參考圖1和圖2A到2C描述日本公開專利公報平10-288635中描述的頻率判定電路。
參考圖1，頻率判定電路100包括從外部輸入電源電壓的電源端101，包括從外部輸入時鐘信號的時鐘端102，以及包括保持接地電位的地端103。該頻率判定電路100還包括開關(guān)晶體管104。
尤其是，時鐘端102連接到開關(guān)晶體管104的柵極，而電源端101連接到源極。電阻元件105，電容器元件106和反相器107連接到開關(guān)晶體管104的漏極電極。電阻元件105的另外一端和電容器元件106的另一端都連接到接地端103。
電阻元件105和電容器元件106一起形成一個延遲電路。該電容器元件106根據(jù)一個預(yù)定時間常數(shù)利用電源電壓連續(xù)地充電和放電。根據(jù)一個預(yù)定的閥值電壓Vthl，反相器107基于輸入電壓是高于還是低于該閥值電壓Vthl而產(chǎn)生二進(jìn)制的輸出。
頻率判定電路100判定外部輸入時鐘信號的頻率是高于還是低于預(yù)定的參考頻率。尤其是，當(dāng)開關(guān)晶體管104由時鐘信號接通(ON)時電容器元件106充電而當(dāng)它關(guān)斷(OFF)時放電。
因為儲存在電容器元件106中的電位是到反相器107的輸入電壓，所以二進(jìn)制輸出是根據(jù)儲存在電容器元件106中的電位是高于還是低于反相器107的閥值電壓Vthl來轉(zhuǎn)換的。如圖2A到2C中描繪，如果時鐘信號頻率低于預(yù)定參考頻率，則電容器元件106中儲存的電位通過反相器107的閥值電壓。如果時鐘信號頻率高于預(yù)定參考頻率，則電容器元件106儲存的電位保持高于反相器107的閥值電壓。
因此，如果時鐘信號頻率低于預(yù)定參考頻率，反相器107的二進(jìn)制輸出是周期性地轉(zhuǎn)換。另外，如果時鐘信號頻率高于參考頻率，則輸出是穩(wěn)定的(即，不-轉(zhuǎn)換)。因此，通過利用一個預(yù)定電路(沒有顯示)來監(jiān)視頻率判定電路100的二進(jìn)制輸出是能夠判定時鐘信號頻率是低于還是高于預(yù)定參考頻率的。
上述頻率判定電路100將電容器元件106儲存的電位與反相器107的閥值電壓進(jìn)行比較，根據(jù)預(yù)定時間常數(shù)，電容器利用反相器107的閥值電壓與時鐘信號同步連續(xù)地充電和放電。因此，就可能判定時鐘信號頻率是低于還是高于參考頻率。
然而，頻率判定電路100的電源電壓可以變化。這種電源電壓的變化引起反相器107的閥值電壓也同樣變化，從而降低了確定時鐘信號具有低頻率或者高頻率的判定精度。
此外，周圍溫度的變化也能引起頻率判定電路100的反相器107閥值電壓變化，從而降低判定精度。由于電阻元件104和電容器元件106的制造誤差引起時間常數(shù)的變化也可能降低判定精度。
本發(fā)明已經(jīng)考慮到上述問題，并且提供至少一頻率判定電路，即使當(dāng)電源電壓與周圍溫度或者其中之一變化時，該頻率判定電路的時鐘信號判定精度也不會降低。本發(fā)明還提供一個數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)頻率判定電路的判定結(jié)果來限制數(shù)據(jù)處理電路的工作。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，頻率判定電路包括頻帶間隙調(diào)整器電路，電容器元件，開關(guān)晶體管，比較器電路和高/低判定電路。電源電壓和時鐘信號被輸入到該電路。
在本發(fā)明頻率判定電路的一個實施例中，提供給電容器元件的電源電壓是由開關(guān)晶體管根據(jù)時鐘信號來接通或關(guān)斷(ON/0FF)的。該電容器元件利用電源電壓充電并且根據(jù)時鐘信號放電。頻帶間隙調(diào)整器電路從電源電壓產(chǎn)生一個恒定的參考電壓，而比較器電路將頻帶間隙調(diào)整器電路的參考電壓與電容器元件儲存的電壓進(jìn)行比較。高/低判定電路根據(jù)比較器電路的輸出信號確定該時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定參考頻率。因此，確定時鐘信號頻率是低還是高都不使用由于電源電壓與周圍溫度或者其中之一的變化會引起其閥值電壓變化的反相器元件。
在本發(fā)明頻率判定電路的另外一個實施例中，提供給電容器元件的電流由恒流電路根據(jù)頻帶間隙調(diào)節(jié)器電路的參考電壓保持恒定。這將保持電容器元件用電源電壓充電的速率。
在本發(fā)明中還有另外一個實施例，降低電壓電路將從頻帶間隙調(diào)整器電路提供到常數(shù)電流電路的參考電壓值降低到一預(yù)定電壓。這將擴(kuò)大恒流電路的最低工作電壓范圍。
在本發(fā)明中還有另外一個實施例，電流調(diào)整電路調(diào)整恒流電路的電流量。因此，由于制造誤差引起的恒定電流電路的任何輸出誤差都可以通過電流調(diào)整電路來調(diào)整。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元包括電壓產(chǎn)生裝置，時鐘產(chǎn)生裝置，數(shù)據(jù)處理電路，操作控制裝置，和本發(fā)明的頻率判定電路。在本發(fā)明的第一數(shù)據(jù)處理單元中，電壓產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電源電壓，而時鐘產(chǎn)生裝置產(chǎn)生時鐘信號。具有電源電壓和時鐘信號輸入的數(shù)據(jù)處理電路執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作。應(yīng)注意，因為該電源電壓和時鐘信號輸入給本發(fā)明的頻率判定電路，所以該頻率判定電路可以判定時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定參考頻率。工作控制裝置根據(jù)判定結(jié)果來限制數(shù)據(jù)處理電路的工作。例如，當(dāng)鐘信號頻率超過該參考頻率時，該數(shù)據(jù)處理電路被停止工作。
在本發(fā)明的第二數(shù)據(jù)處理單元中，時鐘信號不是產(chǎn)生在內(nèi)部，但它是通過時鐘輸入端從外部輸入的。例如，如上面描述的參考頻率被設(shè)置為在使用該頻率時數(shù)據(jù)處理電路不會出現(xiàn)錯誤時的一限制預(yù)定頻率。
在本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元另外一個實施例中，提供兩個頻率判定電路。一個頻率判定電路判定時鐘信號頻率超過預(yù)定上限頻率的增加量，而另外一個判定低于預(yù)定下限頻率的降低量。當(dāng)時鐘信號頻率增加量超出上限頻率或者降低量低于下限頻率時，工作控制裝置限制數(shù)據(jù)處理電路工作。因此，當(dāng)信號頻率偏離正常范圍時數(shù)據(jù)處理電路的工作被限制。
在本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元另外一個實施例中，兩個頻率判定電路中的一個用來根據(jù)低定時判定時鐘信號頻率超過參考頻率的增加量，而另外一個根據(jù)高定時進(jìn)行判定。當(dāng)分別根據(jù)低定時和高定時確定的時鐘信號頻率任何一個超過參考頻率時，工作控制裝置限制該數(shù)據(jù)處理電路的工作。因此，當(dāng)時鐘信號的負(fù)載額定值偏離正常范圍時，該數(shù)據(jù)處理電路的工作被限制。
對于本發(fā)明所使用的各種類型的裝置，每個裝置可以是只要能夠提供實現(xiàn)該功能的任何裝置，例如可以是專用的硬件，可以是一臺通過程序裝備有合適功能的計算機(jī)，可以是在一臺計算機(jī)中通過一個適當(dāng)程序所實現(xiàn)的功能，或它們的任何組合。


在下面參照附圖的描述中，本發(fā)明的上述和其他目的，優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將更明顯。
圖1是舉例說明一個常規(guī)頻率判定電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2A到2C是舉例說明常規(guī)頻率判定電路的各個部分的信號波形的時序圖；圖3是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頻率判定電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；圖4是舉例說明數(shù)據(jù)處理單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；
圖5是舉例說明頻帶間隙調(diào)整器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖；圖6是舉例說明降低電壓電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖；圖7是恒流電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖；圖8是頻率檢測電路的內(nèi)比結(jié)構(gòu)電路圖；圖9是高/低判定電路的電路圖；以及圖10A到10F是舉例說明頻率判定電路的各個部分信號的時序圖。
具體實施方案現(xiàn)在將參考圖3-10描述本發(fā)明的一個實施例。注意，本實施例的中的與上面描述的常規(guī)例子中相同的元件用相同的術(shù)語表示。所以，在下面將不提供詳細(xì)的描述。
如圖4中的描繪說明，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)據(jù)處理單元200包括作為電壓產(chǎn)生裝置的電源電路201，作為時鐘產(chǎn)生裝置的時鐘產(chǎn)生電路202，數(shù)據(jù)處理電路203，頻率判定電路204，工作控制電路205，而且預(yù)定的數(shù)據(jù)處理操作是通過數(shù)據(jù)處理電路203來完成的。
電源電路201產(chǎn)生電源電壓VDD并且通過饋線端提供該電壓給各個電路202到205。時鐘產(chǎn)生電路202包括石英振蕩器(沒有顯示)，其產(chǎn)生頻率在確定預(yù)定范圍之內(nèi)的時鐘信號CLK。時鐘產(chǎn)生電路202提供該時鐘信號CLK給數(shù)據(jù)處理電路203和頻率判定電路204。
數(shù)據(jù)處理電路203包括一臺具有預(yù)定處理程序?qū)崿F(xiàn)的微型計算機(jī)。電壓VDD和時鐘信號CLK都是從其外部輸入的。當(dāng)處理數(shù)據(jù)從外部輸入時，數(shù)據(jù)處理電路203執(zhí)行一個預(yù)定的數(shù)據(jù)處理操作，并且向外部輸出由于處理操作產(chǎn)生的處理數(shù)據(jù)。
頻率判定電路204判定時鐘信號CLK的頻率是高于還是低于參考頻率。工作控制電路205接收頻率判定電路204的輸出。當(dāng)頻率判定電路204判定時鐘信號CLK的頻率高于參考頻率時，數(shù)據(jù)處理電路203的工作暫時停止。
參考圖3，該頻率判定電路204包括頻帶間隙調(diào)整器電路211，包括降低電壓電路212，包括恒流電路213，包括電流調(diào)整電路214，包括頻率檢測電路215，以及包括高/低判定電路216。
參考圖5，頻帶間隙調(diào)整器電路211包括第一到第五晶體管元件221到225，包括第一和第二電阻元件226和227，以及包括兩極管228。頻帶間隙調(diào)整器電路211從電源電壓VDD產(chǎn)生一個恒定參考電壓BGR_OUT。
尤其是，該頻帶間隙調(diào)整器電路211包括電流鏡電路。連接到輸出端的第二電阻元件227和兩極管228的溫度特性得到消除，而且基于電源電壓VDD的相關(guān)性是低的。因為在輸出電壓大約是1.3V時，頻帶間隙調(diào)整器電路211的溫度相關(guān)性和電源相關(guān)性通常被最小化，所以在本實施例中該頻帶間隙調(diào)整器電路211配置為產(chǎn)生大約1.3V的參考電壓BGR_OUT。
參考圖6，降低電壓電路212包括差分放大器231，晶體管232，和一對電阻元件223和234。降低電壓電路將由頻帶間隙調(diào)整器電路211提供的參考電壓BGR_OUT降低到一預(yù)定電壓。尤其是，電阻元件233和234的電阻值R3和R4設(shè)置為實際上彼此相等。降低電壓電路212將大約1.3V的參考電壓BGR_OUT降低到約為該值一半的第二參考電壓HALF，即，大約0.65V。
參考圖7，恒定電流電路213包括差分放大器241，第一，第二和第三晶體管元件242到244，以及可變的電阻器245。恒流電路213向外部輸出電源電壓VDD，同時根據(jù)來自減低電路212提供的第二參考電壓HALF保持恒定的電流量為I2。
尤其是，電源電壓VDD的電流量I1通過第二晶體管元件243傳導(dǎo)到可變電阻器245，其相等于I1＝HALF/R5(即，第二參考電壓HALF和可變電阻器245的電阻值R5)。由第三晶體管元件244傳導(dǎo)給頻率檢測電路215的電源電壓VDD的電流量I2是恒定的。根據(jù)電流量I1的電流量I2在由第二/第三晶體管元件243和244構(gòu)成的電流鏡電路的比例是常量。
電流調(diào)整電路214包括，例如，電可擦除可編程的只讀存儲器芯片(EEPROM)(沒有顯示)?？勺冸娮杵?45的電阻值R5根據(jù)設(shè)置數(shù)據(jù)是可變的，以致于調(diào)整由恒流電路213的電源電壓VDD輸出為一預(yù)定電流量。
參考圖8，頻率檢測電路215包括電容器元件251，開關(guān)晶體管252和比較器電路253。電容器元件251利用由恒流電路213保持恒定電流量的電源電壓VDD來充電。
應(yīng)注意，該開關(guān)晶體管252根據(jù)時鐘信號CLK輪流切換提供給電容器元件251的電源電壓VDD。當(dāng)提供的電源電壓VDD由開關(guān)晶體管252轉(zhuǎn)換為接通(ON)時，電容器元件251放電已充電的電壓。
與上面描述的時鐘信號同步地進(jìn)行的電容器元件251的充電和放電按照預(yù)定時間常數(shù)完成。因此，正如圖10A所示，如果時鐘信號CLK的頻率低于參考頻率，儲存在電容器元件251的電位改變。尤其是，儲存電容器元件251的電位在儲存電位低于頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT的一種狀態(tài)與儲存電位高于參考電壓BGR_OUT的狀態(tài)之間變化。這個在圖10B中圖解示出。然而，如果時鐘信號CLK的頻率高于參考頻率，儲存在電容器元件251的電位保持在一種其低于頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT的狀態(tài)。
比較器電路253將頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT與儲存在電容器元件251的電壓進(jìn)行比較。如上所述，根據(jù)時鐘信號CLK是高還是低，儲存在電容器元件251的電位在兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，一種狀態(tài)是在高于和低于頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT之間改變，另一種狀態(tài)是保持低電位。因此，在圖10C中比較器電路253的二進(jìn)制輸出COMPOA變化。
參考圖9，高/低判定電路216包括反相器261和二進(jìn)制計數(shù)器262和263。高/低判定電路216判定時鐘信號CLK的頻率是高于還是低于參考頻率。正如圖10D到10F圖解說明，高/低判定電路216輸出判定結(jié)果OUT給工作控制電路205。
參考圖4，本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元200中，電源電路201產(chǎn)生電源電壓VDD而時鐘產(chǎn)生電路202產(chǎn)生時鐘信號CLK。數(shù)據(jù)處理電路203接收電源電壓VDD和時鐘信號CLK，并且該數(shù)據(jù)處理電路203執(zhí)行預(yù)定的數(shù)據(jù)處理操作。
該電源電壓VDD和時鐘信號CLK還輸入到頻率判定電路204。因此，頻率判定電路204總是判定時鐘信號CLK的頻率是高于還是低于參考頻率。當(dāng)該時鐘信號頻率高于參考頻率時，工作控制電路205停止數(shù)據(jù)處理電路203。
尤其是，在頻率判定電路204中，大約1.3V的參考電壓BGR_OUT是由頻帶間隙調(diào)整器電路211從電源電壓VDD產(chǎn)生的。該參考電壓BGR_0UT由降低電壓電路212減小到大約0.65V的第二參考電壓HALF。
然后，恒流電路213提供該電源電壓VDD給頻率檢測電路215，同時根據(jù)第二參考電壓HALF保持恒定的電流量。所以，在頻率檢測電路215中，在電容器元件251利用電流量保持常量的電源電壓VDD充電的同時，提供給電容器元件251的電源電壓VDD由開關(guān)晶體管252輪流接通或斷開(ON/OFF)。該開關(guān)晶體管是由時鐘信號CLK輪流接通或斷開(ON/OFF)。
因此，如果時鐘信號CLK的頻率低于預(yù)定參考頻率(在圖10A中圖解說明)，儲存在電容器元件251的電位在低于頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT的一種狀態(tài)與高于該參考電壓BGR_OUT的狀態(tài)之間變化，如圖10B中所描繪。然而，如果時鐘信號CLK的頻率高于該參考頻率，則儲存在電容器元件251的電位保持在低于帶寬調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT的狀態(tài)。
儲存在電容器元件251中的電壓由比較器電路253將其與頻帶間隙調(diào)整器電路211的參考電壓BGR_OUT進(jìn)行比較。如圖10C圖解所示，比較器電路253的二進(jìn)制輸出COMPOA提供給高/低判定電路216。
如圖10D到10F中的圖解說明，該高/低判定電路216判定時鐘信號CLK的頻率是高于還是低于參考頻率，并且輸出該判定結(jié)果OUT給工作控制電路205。然后，工作控制電路205，當(dāng)根據(jù)高/低判定電路216的判定結(jié)果OUT檢測到時鐘信號CLK頻率高于參考頻率時，就停止數(shù)據(jù)處理電路203。而當(dāng)時鐘信號CLK的頻率返回到低于參考頻率值時工作控制電路205恢復(fù)數(shù)據(jù)處理電路203的工作。
在數(shù)據(jù)處理單元200中，頻率判定電路204判定時鐘信號CLK的頻率是否高于參考頻率。根據(jù)判定的結(jié)果數(shù)據(jù)處理電路203的工作暫時停止。因此，這可能避免當(dāng)時鐘信號有一個異常高的頻率時數(shù)據(jù)處理電路203發(fā)生故障。
此外，在頻率判定電路204中，頻帶間隙調(diào)整器電路211從電源電壓VDD產(chǎn)生恒定參考電壓BGR_OUT。比較器電路253將該恒定參考電壓BGR_OUT與儲存在電容器元件251的電壓進(jìn)行比較。如上所述，電容器元件251利用電源電壓充電并且與時鐘信號CLK同步進(jìn)行放電。所以，能夠判定時鐘信號CLK的頻率是高于還是低于參考頻率。
因此，可以不使用具有由電源電壓VDD與/或周圍的溫度的變化而造成閥值電壓變化的反相器元件來確定時鐘信號CLK的頻率是低還是高都。因此，即使在電源電壓與周圍的溫度或者它們之一變化時，也能夠高精度地判定時鐘信號CLK的頻率是高還是低。
此外，根據(jù)頻帶間隙調(diào)節(jié)器電路211的參考電壓BGR_OUT，提供給電容器元件251來自電源電壓VDD的電流量由恒流電路213保持恒定。這使其能夠保持在恒定的速率利用電源電壓VDD對電容器元件251充電，從而更進(jìn)一步改良判定精度。
此外，電流調(diào)整電路214調(diào)整恒流電路213的電流量。由于制造誤差等導(dǎo)致的恒流電路213的任何輸出誤差，也可以由電流調(diào)整電路214來調(diào)整，從而更進(jìn)一步改善精度。此外，降低電壓電路212將來自頻帶間隙調(diào)整器電路211提供給恒流電路213的參考電壓BGR_OUT降低到一個預(yù)定電壓。這使其能夠擴(kuò)大恒流電路213的最低工作電壓范圍。
本發(fā)明沒有限制到上面描述的實施例，而且對于不違背本發(fā)明精神的各式各樣的修改都是可以的。例如，數(shù)據(jù)處理單元200利用單一頻率判定電路204，判定是否存在超過預(yù)定上限頻率的時鐘信號CLK頻率的增加。如果檢測到一個增加，工作控制電路205根據(jù)判定暫時停止數(shù)據(jù)處理電路203工作。
替代地，能夠由如上所述的頻率判定電路204判定時鐘信號CLK的頻率低于下限頻率的降低量，以致于通過工作控制電路205來暫時停止數(shù)據(jù)處理電路203。此外，可以用兩個頻率判定電路來判定時鐘信號信號超過上限頻率的增加量以及低于下限頻率的降低量。工作控制電路205根據(jù)兩個判定來暫時停止數(shù)據(jù)處理電路203。
雖然時鐘信號CLK的頻率超過參考頻率的增加量是根據(jù)上面實施例中已經(jīng)描述的低定時判定的，替代地，這也可能根據(jù)高定時進(jìn)行判定。此外，超過參考頻率的時鐘信號頻率可以分別地根據(jù)低定時和高定時利用兩個頻率判定電路單獨(dú)地進(jìn)行判定。當(dāng)時鐘信號的占空比偏離正常范圍時，工作控制電路205就停止數(shù)據(jù)處理電路203。
正如上面實施例描述的，在數(shù)據(jù)處理單元200中提供的用于內(nèi)部產(chǎn)生電源電壓的電源電路201是作為電壓產(chǎn)生裝置。替代地，可以提供從外部輸入電源電壓的電壓輸入端當(dāng)作數(shù)據(jù)處理單元200中的電壓產(chǎn)生裝置。
類似地，正如上面實施例描述的，在數(shù)據(jù)處理單元200中提供的用于內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號的時鐘產(chǎn)生電路202作為時鐘產(chǎn)生裝置。替代地，可以提供一個從外部輸入時鐘信號的時鐘輸入端當(dāng)作數(shù)據(jù)處理單元200中的時鐘產(chǎn)生裝置。
在本發(fā)明的頻率判定電路中，提供給電容器元件的電源電壓是根據(jù)時鐘信號由開關(guān)晶體管輪換接通或斷開(ON/OFF)的。該電容器元件利用電源電壓充電并且根據(jù)時鐘信號放電。頻帶間隙調(diào)整器電路從外部輸入的電源電壓產(chǎn)生一個恒定參考電壓。比較器電路將頻帶間隙調(diào)整器電路的參考電壓與儲存在電容器元件的電壓進(jìn)行比較。根據(jù)比較器電路的輸出信號，高/低判定電路判定時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定的參考頻率。這使得即使在電源電壓與周圍的溫度或者它們之一變化時也可能判定具有低頻率或者高頻率的時鐘信號。
此外，根據(jù)頻帶間隙調(diào)節(jié)器電路的參考電壓，恒流電路保持提供給電容器元件的電源電壓的電流量恒定。這能夠保持用電源電壓充電電容器的速率為恒定，從而改善確定時鐘信號具有低的頻率還是高的頻率時的判定精度。
此外，降低電壓電路將從頻帶間隙調(diào)整器電路提供到恒流電路的參考電壓降低到一個預(yù)定電壓，使其能夠擴(kuò)大恒流電路的最小工作電壓的范圍。
此外，電流調(diào)整電路調(diào)整恒流電路的電流量，使其能夠通過電流調(diào)整電路來調(diào)整由于制造誤差等等引起的恒流電路的輸出誤差。這更進(jìn)一步改進(jìn)判定時鐘信號具有低的頻率還是高的頻率的判定精度。
在本發(fā)明的第一數(shù)據(jù)處理單元中，電壓產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電源電壓而時鐘產(chǎn)生裝置產(chǎn)生時鐘信號。電源電壓和時鐘信號被輸入的數(shù)據(jù)處理電路執(zhí)行一個數(shù)據(jù)處理操作。頻率判定電路判定該時鐘信號頻率是高于還是低于參考頻率。根據(jù)判定結(jié)果工作控制裝置限制數(shù)據(jù)處理電路的操作。這使得能夠在時鐘信號頻率變得不正常時就停止數(shù)據(jù)處理電路。
在本發(fā)明的第二數(shù)據(jù)處理單元中，電壓產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電源電壓而時鐘信號是從外部通過時鐘輸入端輸入的。對于電源電壓和時鐘信號都是從外部輸入的數(shù)據(jù)處理電路執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作。頻率判定電路判定該時鐘信號頻率是高于還是低于參考頻率。工作控制裝置根據(jù)判定結(jié)果限制數(shù)據(jù)處理電路的工作。這使其能夠當(dāng)時鐘信號頻率變得不正常時停止數(shù)據(jù)處理電路。
在本發(fā)明數(shù)據(jù)處理單元的另一實施例中，提供兩個頻率判定電路。一個頻率判定電路判定是否存在時鐘信號頻率超過預(yù)定上限頻率的增加量，而另外一個頻率判定電路用于判定是否存在時鐘信號頻率低于預(yù)定下限頻率的降低量。當(dāng)時鐘信號頻率的增加超出上限頻率和時鐘信號頻率降低低于下限頻率兩者發(fā)生時，工作控制裝置限制數(shù)據(jù)處理電路的工作。這使其能夠在時鐘信號頻率偏離正常范圍時停止數(shù)據(jù)處理電路。
兩個頻率判定電路的一個根據(jù)低定時來判定是否時鐘信號頻率超過參考頻率，而另一個頻率判定電路根據(jù)高定時進(jìn)行判定。當(dāng)任何一個時鐘信號的頻率被判定超過參考頻率時，根據(jù)低定時和高定時工作控制裝置限制數(shù)據(jù)處理電路的工作。這使其能夠在時鐘信號的負(fù)載額定值偏離正常范圍時停止數(shù)據(jù)處理電路。
本發(fā)明沒有限制到上面所述的實施例，而且在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下是能夠做出很多的修改的。參考附圖，如上所述，頻率判定電路僅是本發(fā)明的可仿效的實施例，本發(fā)明的范圍沒有限制為這些特殊的實施例。因此，其它可以使用的結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)并沒有脫離本發(fā)明的權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一個頻率判定電路，其中包括從電源電壓產(chǎn)生一恒定參考電壓的頻帶間隙調(diào)整器電路；利用所述電源電壓充電和響應(yīng)一時鐘信號放電的電容器；將儲存在所述電容器的電壓與所述頻帶間隙調(diào)整器電路的所述恒定參考電壓進(jìn)行比較的比較器電路；以及高/低判定電路，它根據(jù)所述比較器電路的輸出信號判定所述時鐘信號的頻率是高于還是低于一預(yù)定參考頻率，并且輸出判定結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率判定電路，其特征在于還包括并聯(lián)連接在所述比較器的輸入端與源電壓之間的所述電容器的開關(guān)晶體管，它響應(yīng)所述時鐘信號實現(xiàn)所述電容器的充電和放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率判定電路，其特征在于還包括對所述電容器提供所述電源電壓同時對所述電容器保持一基本恒定電流的恒流電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率判定電路，其特征在于所述基本恒定電流是響應(yīng)所述頻帶間隙調(diào)整器電路的所述恒定參考電壓來判定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率判定電路，其特征在于還包括一降低電壓電路，它將從所述頻帶間隙調(diào)整器電路提供給所述恒流電路的所述恒定參考電壓減小到一預(yù)定電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率判定電路，其特征在于還包括調(diào)整所述恒流電路的所述基本恒定電流的電流調(diào)整電路。
7.一個數(shù)據(jù)處理單元，其中包括提供電源電壓的電壓產(chǎn)生器；提供時鐘信號的時鐘產(chǎn)生器；第一頻率判定電路，所述頻率判定電路包括從所述電源電壓產(chǎn)生一恒定參考電壓的頻帶間隙調(diào)整器電路；利用所述電源電壓充電和響應(yīng)所述時鐘信號放電的電容器；將儲存在所述電容器的電壓與所述頻帶間隙調(diào)整器電路的所述恒定參考電壓進(jìn)行比較的比較器電路；高/低判定電路，它根據(jù)所述電容器電路的輸出信號判定所述時鐘信號是高于還是低于一預(yù)定參考頻率，并且輸出判定結(jié)果；執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作的數(shù)據(jù)處理電路，所述時鐘信號和所述電源電壓被輸入到該電路；以及響應(yīng)所述判定結(jié)果限制所述數(shù)據(jù)處理電路的工作控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路還包括與在所述比較器的輸入端和源電壓之間的電容器并聯(lián)連接的開關(guān)晶體管，它響應(yīng)所述時鐘信號實現(xiàn)所述電容器的充電和放電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路還包括對所述電容器提供所述電源電壓同時對所述電容器保持基本恒定電流的恒流電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述基本恒定電流是響應(yīng)所述頻帶間隙調(diào)整器電路的所述恒定參考電壓來判定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路還包括一降低電壓電路，它將從所述頻帶間隙調(diào)整器電路提供給所述恒流電路的所述恒定參考電壓減小到一預(yù)定電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路還包括一個調(diào)整所述恒流電路的所述基本恒定電流的電流調(diào)整電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路判定所述時鐘信號頻率超過一預(yù)定上限頻率的增加量；所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二頻率判定電路，它判定所述時鐘信號頻率低于一預(yù)定下限頻率的減小量；以及當(dāng)所述時鐘信號頻率超過上限頻率或者所述時鐘信號頻率低于下限頻率時，所述工作控制器限制所述數(shù)據(jù)處理電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定電路根據(jù)一低定時判定所述時鐘信號頻率是高于還是低于所述預(yù)定參考頻率；所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二頻率判定電路，它根據(jù)一高定時判定所述時鐘信號頻率是高于還是低于所述預(yù)定參考頻率；以及當(dāng)根據(jù)低定時或者高定的任何一個判定所述時鐘信號的頻率超過所述預(yù)定參考頻率時，所述工作控制器限制所述數(shù)據(jù)處理電路。
15.一個頻率判定電路，其中包括從電源電壓產(chǎn)生一恒定參考電壓的頻帶間隙調(diào)整裝置；利用所述電源電壓充電和響應(yīng)一時鐘信號放電的電容裝置；將儲存在所述電容裝置的電壓與所述頻帶間隙調(diào)整器電路的所述恒定參考電壓進(jìn)行比較的比較裝置；以及根據(jù)所述比較裝置的輸出信號判定所述時鐘信號的頻率是高于還是低于一預(yù)定參考頻率，并且輸出一判定結(jié)果的高/低判定電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的頻率判定電路，其特征在于還包括與在所述比較裝置輸入端與源電壓之間的所述電容裝置并聯(lián)連接的開關(guān)裝置，它響應(yīng)所述時鐘信號實現(xiàn)所述電容裝置的充電和放電。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的頻率判定電路，其特征在于還包括用于向所述電容裝置提供所述電源電壓同時對所述電容裝置保持基本恒定電流的恒流裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻率判定電路，其特征在于所述基本恒定電流是響應(yīng)所述頻帶間隙調(diào)整裝置的所述恒定參考電壓來判定的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻率判定電路，其特征在于還包括降低電壓裝置，它將從所述頻帶間隙調(diào)整裝置提供給所述恒流裝置的所述恒定參考電壓減小到一預(yù)定電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率判定電路，其特征在于還包括用于調(diào)整所述恒流裝置的所述基本恒定電流的電流調(diào)整裝置。
21.一個數(shù)據(jù)處理單元，其中包括提供電源電壓的電壓產(chǎn)生裝置；提供時鐘信號的時鐘產(chǎn)生裝置；第一頻率判定裝置，所述頻率判定裝置包括從所述電源電壓產(chǎn)生一恒定參考電壓的頻帶間隙調(diào)整裝置；利用所述電源電壓充電和響應(yīng)所述時鐘信號放電的電容裝置；將儲存在所述電容裝置的電壓與所述恒壓裝置的所述恒定參考電壓進(jìn)行比較的比較裝置；高/低判定裝置，它根據(jù)所述比較裝置的輸出信號判定所述時鐘信號是高于還是低于一預(yù)定參考頻率，并且輸出判定結(jié)果；執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作的數(shù)據(jù)處理裝置，所述時鐘信號和所述電源電壓被輸入到該裝置；以及響應(yīng)所述判定結(jié)果限制所述數(shù)據(jù)處理裝置的工作控制裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置還包括與在所述比較裝置的輸入端與源電壓之間的所述電容裝置并聯(lián)連接的開關(guān)裝置，它響應(yīng)所述時鐘信號實現(xiàn)所述電容裝置的充電和放電。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置還包括向所述電容器提供所述電源電壓同時保持基本恒定電流給所述電容裝置的恒流裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述基本恒定電流是響應(yīng)所述頻帶間隙調(diào)整裝置的所述恒定參考電壓來判定的。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置還包括降低電壓裝置，用于將從所述頻帶間隙調(diào)整裝置提供給所述恒流裝置的所述恒定參考電壓減小到一預(yù)定電壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置還包括調(diào)整所述恒流裝置的所述基本恒定電流的電流調(diào)整裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置判定所述時鐘信號頻率超過預(yù)定上限頻率的增加量；所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二頻率判定裝置，它判定所述時鐘信號頻率低于預(yù)定下限頻率的減小量；以及當(dāng)所述時鐘信號頻率超過上限頻率或者所述時鐘信號頻率低于下限頻率時，所述工作控制裝置限制所述數(shù)據(jù)處理裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述第一頻率判定裝置根據(jù)低定時判定所述時鐘信號頻率是高于還是低于所述預(yù)定參考頻率；所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二頻率判定裝置，它根據(jù)高定時判定所述時鐘信號頻率是高于還是低于所述預(yù)定參考頻率；以及當(dāng)根據(jù)低定時或者高定的任何一個判定所述時鐘信號的頻率超過所述預(yù)定參考頻率時，所述工作控制裝置限制所述數(shù)據(jù)處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有高精度的頻率判定電路,以便判定時鐘信號的頻率是高于還是低于參考頻率。由開關(guān)晶體管根據(jù)時鐘信號的控制,用電源電壓循環(huán)地對電容器元件充電和放電。比較器電路將由頻帶間隙調(diào)整器電路從電源電壓產(chǎn)生的恒定參考電壓與儲存在電容器元件中的電壓進(jìn)行比較。高/低判定電路根據(jù)比較器電路的輸出信號判定時鐘信號頻率是高于還是低于預(yù)定參考頻率。這使其能夠精確地判定時鐘信號具有低頻率還是高頻率。
文檔編號H03K5/19GK1340717SQ0112420
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者齊藤浩文 申請人:日本電氣株式會社