集積回路装置、電子機器及び調整電圧の制御方法
【課題】 温度条件が変化しても停止電圧との適切な電位差を保ち低消費電力を実現する集積回路装置等を提供する。
【解決手段】 集積回路装置１であって、第１の振幅と比べて、入力された発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号４０８を出力する第１の矩形波信号生成部１１と、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号４０２を出力する第２の矩形波信号生成部１２を含む。
【解決手段】 集積回路装置１であって、第１の振幅と比べて、入力された発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号４０８を出力する第１の矩形波信号生成部１１と、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号４０２を出力する第２の矩形波信号生成部１２を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置、電子機器及び調整電圧の制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計やリアルタイムクロック等に用いられる集積回路装置において、その発振回路やロジック回路は、消費電力を抑制するために、集積回路装置の外部から供給される外部電源をレギュレーターによって降圧した調整電圧を用いる場合がある。できるだけ消費電力を抑制するためには、レギュレーターから供給される調整電圧をその集積回路装置の停止電圧に近づけるほどよい。ここで、停止電圧とは調整電圧を低下させていったときに集積回路装置が動作しなくなる電圧をいう。調整電圧が停止電圧に至った場合、発振回路からのシステムクロックが、後段のロジック回路を動作させるのに十分な矩形波として出力されず集積回路装置の機能が停止する。
【０００３】
例えばリアルタイムクロック用の集積回路装置では、１０ｍＶの低電圧化は１ｎＷ程度の消費電力を抑制する効果がある。このような集積回路装置の消費電力は全体でも３０ｎＷ程度であるから、１ｎＷの削減は大きな意味がある。そこで、従来から調整電圧を安定して低電圧に保つ方法が提案されている。
【０００４】
例えば、レギュレーターに用いる定電圧回路としては、特許文献１に記載の回路がある。特許文献１の発明に係る低電圧回路は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比を適宜選択することにより適した調整電圧を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、停止電圧には温度依存があり、ＣＭＯＳ回路設計では一般に高温であるほど停止電圧は低くなる。これは、温度が高くなればＣＭＯＳトランジスタのしきい値電圧ＶＴが低くなることによる。低消費電力化の観点からは、レギュレーターから出力される調整電圧がこの停止電圧と同じ温度勾配を有し、どの温度であっても停止電圧と一定の電位差を保つことが好ましい。したがって、低消費電力が要求される集積回路装置の中には、定電圧回路の出力段等において、調整電圧を停止電圧の動作温度に合わせて調整できるようにしているものがある。
【０００７】
図１８に記載の回路は、温度変化に応じた調整を行うためのレギュレーター内部回路の一例である。ダイオード接続のトランジスタ９００によってＰ型トランジスタのしきい値電圧ＶＴＰ相当の電位差を得て、トランジスタ９０１によってＮ型トランジスタのしきい値電圧ＶＴＮ相当の電位差を得るため、ＶＴＰ＋ＶＴＮと相関を持つＶＯＵＴを出力する。この出力ＶＯＵＴに基づいて調整電圧を変化させることにより、温度が上昇すると調整電圧が低下するようにできる。
【０００８】
しかし、図１８の回路は、発振回路から出力される矩形波の状態とは無関係にレギュレーターの出力段で調整を行う。すなわち、実際の発振回路から出力される矩形波の状態を判定することなく、その矩形波を生成する回路とは別の構造を有する図１８の回路によって調整電圧を変化させる。そのため、現実には停止電圧とは温度勾配にずれが生じる。
【０００９】
この場合、図１９のように、停止電圧の温度勾配１０２０とレギュレーター回路からの調整電圧の温度勾配１０１０とは傾きが異なる。よって、定格動作温度の全範囲において調整電圧が停止電圧に至ることがないように、停止電圧から十分なマージンをもった調整電圧しか設定できない。図１９の例では、通常４０℃程度の環境で動作するとしても、高温（例えば、７０℃）時に停止電圧に近接することを考慮してマージン１０４０を大きくとる必要がある。
【００１０】
更に、実線で示す停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０は、プロセスとしては一つの条件（例えばＴＹＰ条件）での特性を示す。これに製造時のプロセスのばらつきを考慮すると、例えば図１９において、停止電圧の温度勾配１０２０は上限１０２０Ａと下限１０２０Ｂで挟まれた範囲で変動する。同様に、調整電圧の温度勾配１０１０は上限１０１０Ａと下限１０１０Ｂで挟まれた範囲をとり得る。よって、量産された製品が定格動作温度において動作し続けるためには、調整電圧の下限と停止電圧の上限との電位差（例えば、電位差１０３０）を考慮して調整電圧を調整しなければならない。
【００１１】
すなわち、停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０との傾きが異なると、停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０の電位差が最も狭い温度条件を想定した上で、さらにプロセスのばらつきを考慮してマージンを決める必要がある。そのため、停止電圧からの電位差が大きくなり、低消費電力化が困難となる。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、調整電圧の温度勾配を停止電圧の温度勾配に近づけ、温度条件が変化しても停止電圧との適切な電位差を保ち低消費電力を実現する集積回路装置等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明は、集積回路装置であって、第１の振幅と比べて、入力された発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力する第１の矩形波信号生成部と、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する第２の矩形波信号生成部と、を含む。
【００１４】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部の回路構造等を第１の矩形波信号生成部と同じにすれば、入力された発振信号が共通であるため、第２の矩形波信号は第１の矩形波信号と同様の性質（例えば、周期）を有する。よって、第２の矩形波信号から間接的に第１の矩形波信号の性質や状態を把握することが可能である。
【００１５】
例えば、第１の矩形波信号が集積回路装置を含むシステムのクロック信号である場合、第１の矩形波信号をテスト回路等に取り込み、振幅等の状態を把握しようとすると、その波形に悪影響を与える恐れが生じる。波形に悪影響を与えることが無い場合でも、前記テスト回路ではクロック信号をデータとして扱う必要があるため回路設計が複雑化する恐れがある。このような場合、第２の矩形波信号を観察することで間接的に第１の矩形波信号の状態を把握できれば、クロック信号の劣化や設計の複雑化を生じることはない。
【００１６】
ここで、本発明では第２の矩形波信号生成部は、第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比較して、発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する。よって、第２の矩形波信号が発生している場合には、第１の矩形波信号が調整電圧を低下させる余地を残して動作していると判断することができる。
【００１７】
（２）この集積回路装置において、前記発振信号を出力する反転増幅器と、制御信号を出力する制御部と、少なくとも前記反転増幅器に調整電圧を供給する電源供給部と、を含み、前記制御部は、前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させてもよい。
【００１８】
本発明によれば、発振信号は発振回路部の一部である反転増幅器から出力される。そして、その反転増幅器に供給されている調整電圧は電源供給部が供給する。制御部は、第２の矩形波信号が出力されている場合に、調整電圧に低下を指示する制御信号を電源供給部に対して出力する。そして、調整電圧が低下すれば発振信号の振幅は小さくなり、調整電圧が適切な電圧範囲に含まれるまで低下すると第２の矩形波信号が出力されないようになる。この一連の動作により、反転増幅器に供給されている調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【００１９】
（３）この集積回路装置において、前記制御部は、所与のタイミングで前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させてもよい。
【００２０】
本発明によれば、例えば定期的なタイミング、特定のイベント発生のタイミング、温度センサーが感知した気温変化に基づくタイミング等で、制御部は、調整電圧の上昇を指示する制御信号を出力する。そのため、環境の変化によって調整電圧が停止電圧まで低下して集積回路装置の機能が停止してしまうことを防ぐことができる。
【００２１】
（４）この集積回路装置において、前記第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、前記発振信号に基づいて第３の矩形波信号を出力する第３の矩形波信号生成部を含み、前記制御部は、前記第２の矩形波信号も前記第３の矩形波信号も出力されていない場合に、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させてもよい。
【００２２】
本発明によれば、第２の矩形波信号及び第３の矩形波信号が出力されていないことにより、反転増幅器に供給されている調整電圧が停止電圧に近づいているとの判断が可能になる。このとき、制御部が調整電圧の上昇を指示する制御信号を出力するので、前記調整電圧を適切な電圧値に保つことができる。
【００２３】
（５）この集積回路装置において、前記制御部は、所与のタイミングで前記調整電圧の低下又は上昇を指示する前記制御信号を出力してもよい。
【００２４】
本発明によれば、例えば定期的なタイミング、特定のイベント発生のタイミング、温度センサーが感知した気温変化に基づくタイミング等で、制御部は判定を行い、前記制御信号を出力することができる。温度変化が十分に緩やかな場合などに、適当な間隔をおいて判定を行うことで、制御部が消費する電力を抑えることができる。なお、調整電圧の変化を指示する必要が無いと判定した場合には、制御信号の状態を維持してもよい。
【００２５】
（６）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部は、所与のタイミングで、前記第２の矩形波信号と前記第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させてもよい。
【００２６】
本発明によれば、制御部は、例えば判定を行わない時に第２の矩形波信号と第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させることができる。このことにより、さらに消費電力を抑えることができる。
【００２７】
（７）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００２８】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部におけるトランジスタのしきい値電圧を第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる値にするため、トランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一方を調整する。設計時において容易に調整を行うことが可能である。
【００２９】
（８）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００３０】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部におけるトランジスタのしきい値電圧を、例えば製造時のイオン注入等により、第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる値にする。設計時には同じゲート幅およびゲート長をもつトランジスタの一部についても、製造時にしきい値電圧を調整することができる。製造プロセスの変化に対応し易く、設計後の調整が可能である。
【００３１】
（９）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部は、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なり、前記第３の矩形波信号生成部は、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００３２】
本発明によれば、停止電圧までのマージンを示す第３の矩形波信号について、試作設計後に変化する可能性が低い場合、設計時にゲート幅およびゲート長の少なくとも一つを第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なるものにする。一方、低消費電力化のために調整電圧の上限を示す第２の矩形波信号について、試作設計後に調整する可能性が高い場合、製造時等にトランジスタのしきい値電圧を調整できるようにする。これにより、設計後も更に消費電力を低下させる余地のある集積回路装置を提供できる。
【００３３】
（１０）本発明は、この集積回路装置を含む電子機器である。
【００３４】
本発明によれば、消費電力の少ない電子機器を提供することができる。
【００３５】
（１１）本発明は、集積回路装置の制御方法であって、制御信号を出力する制御信号出力ステップと、調整電圧を供給する調整電圧供給ステップと、発振信号を出力するステップと、第１の振幅と比べて、入力された前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力するステップと、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力するステップと、を含み、前記制御信号出力ステップにおいて、前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、前記調整電圧供給ステップにおいて、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる。
【００３６】
本発明によれば、この集積回路装置の制御方法は、第２の矩形波信号が出力されている場合に調整電圧の低下を指示するために制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて少なくとも調整電圧を制御する。よって、調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図２】第２実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図３】第２実施形態における第１の矩形波信号生成部と第２の矩形波信号生成部の構成例を示す図。
【図４】図４（Ａ）は第１の矩形波信号等の波形図。図４（Ｂ）は第２の矩形波信号等の波形図。
【図５】第２実施形態における制御部のブロック図。
【図６】第２実施形態における電源供給部の構成例を示す図。
【図７】第２実施形態における調整電圧の変動の例を示す波形図。
【図８】第３実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図９】第３実施形態における第３の矩形波信号生成部の構成例を示す図。
【図１０】第３の矩形波信号等の波形図。
【図１１】第３実施形態における制御部のブロック図。
【図１２】第３実施形態における停止電圧の温度変化等を示す図。
【図１３】第３実施形態における制御部の判断を示すテーブル。
【図１４】第３実施形態における調整電圧の変動の例を示す波形図。
【図１５】第４実施形態における電子機器のブロック図。
【図１６】図１６（Ａ）は電子機器の例である携帯電話の図。図１６（Ｂ）は電子機器の例である腕時計の図。図１６（Ｃ）は電子機器の例であるパーソナルコンピューターの図。
【図１７】第５実施形態における集積回路装置の調整電圧の制御方法を示すフローチャート。
【図１８】電源供給部において調整電圧を生成する従来の回路構成例を示す図。
【図１９】従来の回路構成における調整電圧や停止電圧の温度変化の概要を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本実施形態の集積回路装置１のブロック図である。集積回路装置１は、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２を含む。第１の矩形波信号生成部１１は発振信号４００を受け取り、発振信号４００の振幅が予め定められた第１の振幅よりも大きい場合に第１の矩形波信号４０８を出力する。第２の矩形波信号生成部１２は発振信号４００を受け取り、発振信号４００の振幅が予め定められた第２の振幅よりも大きい場合に第２の矩形波信号４０２を出力する。
【００４１】
第１の矩形波信号生成部１１は、例えば集積回路装置１が用いるシステムクロックとして第１の矩形波信号４０８を出力する。第２の矩形波信号生成部１２は、システムクロックの状態を監視するための監視用信号として第２の矩形波信号４０２を出力する。つまり、第２の矩形波信号生成部１２は、図１８に記載のレギュレーターの内部回路のような役割を担う。そして、温度変化にかかわらず、第２の矩形波信号４０２の出力を停止させる電位が、第１の矩形波信号４０８を停止させる停止電位と一定の電位差を持つことが要求される。よって、温度勾配が同じになるように、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成は、第１の矩形波信号生成部１１と同一であることが好ましい。
【００４２】
ここで、第２の振幅は第１の振幅よりも大きい。よって、発振信号４００の振幅が、第１の振幅よりは大きく第２の振幅よりは小さい場合には、第１の矩形波信号４０８は出力されるが、第２の矩形波信号４０２は出力されない。しかし、発振信号４００の振幅が、第２の振幅よりも大きい場合には、第１の矩形波信号４０８も第２の矩形波信号４０２も出力される。
【００４３】
そこで、第２の振幅を適当に設定することにより、第２の矩形波信号４０２が出力される場合には、調整電圧を低下させる余地があると判定することが可能になる。逆に、第１の矩形波信号４０８は出力されるが第２の矩形波信号４０２は出力されていないならば、集積回路装置１が低消費電力動作を行うのに適切な調整電圧を供給していると判定することができる。
【００４４】
なお、集積回路装置１が正常動作するように、調整電圧は停止電圧より高い電位である必要がある。集積回路装置１は急激な温度変化等により調整電圧が停止電圧に近づくことを防止するために、例えば一定時間毎に調整電圧を上昇させる機能を備えていてもよい。このとき、調整電圧の定期的な上昇によって第２の矩形波信号４０２が出力されるようになった場合には、前記と同様に調整電圧を低下させる余地があると判定される。
【００４５】
ここで、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成が第１の矩形波信号生成部１１と同一である場合を想定する。このとき、第２の矩形波信号生成部１２は、第１の振幅よりも大きい第２の振幅を、トランジスタのしきい値電圧を調整することで実現できる。すなわち、通常のトランジスタのしきい値電圧を第１の振幅に対応させると、通常よりも高いしきい値電圧は第２の振幅に対応させることができる。トランジスタのしきい値電圧は、設計段階においてそのゲート幅Ｗとゲート長Ｌにより調整可能である。具体的には、ゲート幅とゲート長の比であるＷ／Ｌが大きい場合にはしきい値電圧は低くなり、Ｗ／Ｌが小さい場合にはしきい値電圧は高くなる。よって、第２の矩形波信号生成部１２は、第１の矩形波信号生成部１１のトランジスタよりもＷ／Ｌが小さいトランジスタを用いて構成されることにより、第１の振幅よりも大きい第２の振幅を実現できる。
【００４６】
また、設計段階よりも後の製造段階において、イオン注入の濃度を変更することによってもトランジスタのしきい値電圧を変更することが可能である。この方法は、製造工程の変化に対応させることが容易になる。また、設計が完了した後にプロトタイプ等の評価から得られたデータ等に基づいて適切な調整を行うことも可能になる。
【００４７】
本実施形態において、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成を第１の矩形波信号生成部１１と同一にすることにより、第１の矩形波信号４０８と性質が類似する第２の矩形波信号４０２を得ることができる。そして、第２の矩形波信号４０２を観察することで間接的に第１の矩形波信号４０８の状態を把握することができる。このとき、第２の矩形波信号４０２が出力される場合には、調整電圧を低下させる余地があると判定することが可能であり、その判定に基づき調整電圧を低下させることにより集積回路装置１の低消費電力化を実現できる。
【００４８】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について図２〜図７を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００４９】
図２は、本実施形態の集積回路装置１Ａのブロック図である。集積回路装置１Ａは、第１実施形態と同様に、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２を含む。そして、集積回路装置１Ａは、発振信号４００を出力する反転増幅器１００と、制御信号４２０を出力する制御部２０１と、制御信号４２０に基づいて少なくとも反転増幅器１００に供給される調整電圧４０４を生成する電源供給部２０２を含む。
【００５０】
反転増幅器１００は、発振回路部１０の一部である。発振回路部１０は他に帰還抵抗１０１を含んでもよい。本実施形態では、発振回路部１０は集積回路装置１Ａの水晶振動子接続端子１０５、１０６経由で水晶振動子１０２、発振容量１０３、１０４に接続されている。反転増幅器１００からは、集積回路装置１Ａのシステムクロックの原クロックとなる発振信号４００が出力される。発振信号４００は、第１実施形態と同様に第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２に入力される。本実施形態でも、第１の矩形波信号生成部１１から出力される第１の矩形波信号４０８（図１）がシステムクロックとなる。
【００５１】
なお、発振回路部１０は、水晶振動子１０２、発振容量１０３、１０４の全て又は一部を含んでいてもよい。
【００５２】
制御部２０１は、第２の矩形波信号４０２が出力されているか否かに基づいて、制御信号４２０を出力する。制御信号４２０は、調整電圧の電圧レベルを指定する信号であってもよいし、調整電圧の低下又は上昇を指示する信号であってもよい。
【００５３】
電源供給部２０２は、制御信号４２０に基づいて調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４を供給する。ＶＲＥＧ４０４は、少なくとも反転増幅器１００を含む発振回路部１０に供給される。ここで、ＶＲＥＧ４０４は、発振回路部１０だけでなくロジック回路に供給されてもよい。つまり、ＶＲＥＧ４０４は、第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２および制御部２０１の全て、または一部に供給されてもよい。外部電源を降圧したＶＲＥＧ４０４がロジック回路にも供給されることにより、集積回路装置１Ａの消費電力が低下する。
【００５４】
第１実施形態と同様に、第２の矩形波信号４０２が出力されている場合、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の低下を指示する制御信号４２０を出力する。電源供給部２０２がＶＲＥＧ４０４の電圧を下げると、反転増幅器１００から出力される発振信号４００の振幅は小さくなる。それでも、第２の矩形波信号４０２が出力されている場合には、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の更なる低下を指示する制御信号４２０を出力する。そして、第２の矩形波信号４０２が出力されなくなれば、集積回路装置１Ａを低消費電力で動作させるのに適切なＶＲＥＧ４０４が供給されていると制御部２０１は判定し、ＶＲＥＧ４０４を維持するように制御信号４２０を制御する。
【００５５】
図３は、本実施形態における第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２の回路構成例を示す図である。第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は、発振信号４００を矩形波にして出力する。そのため、最も簡単な構成として、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は発振信号４００を入力するインバーターであってもよい。しかし、本実施形態では、テストモード時や更なる低消費電力のためにテスト信号４０６によって矩形波を停止する機能も追加している。第１の矩形波信号生成部１１はトランジスタ１１０Ａ〜１１０ＤからなるＮＡＮＤ回路であり、第２の矩形波信号生成部１２はトランジスタ１２０Ａ〜１２０Ｄからなる同じ構成のＮＡＮＤ回路である。第１実施形態と同様に、トランジスタ１１０Ａ〜１１０Ｄとトランジスタ１２０Ａ〜１２０Ｄとの間でしきい値電圧に差を設けることによって、第１の振幅と、第１の振幅よりも大きな第２の振幅を実現することが可能である。
【００５６】
第１の矩形波信号４０８はシステムクロックとして用いられ、第２の矩形波信号４０２は後段の制御部２０１でＶＲＥＧ４０４の電圧制御のための判断に用いられる。
【００５７】
なお、図３では、ＶＲＥＧと接地電位を用いてＮＡＮＤを構成しているが、電位のとり方はシステムに応じて適宜変更可能である。例えば、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は、外部電源電位ＶＤＤと接地電位を用いてもよいし、ＶＤＤをとＶＲＥＧを用いてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２に入力されるテスト信号４０６は共通であるが、２つのテスト信号がそれぞれに入力されていてもよい。この場合、第１の矩形波信号４０８と第２の矩形波信号４０２を個別に停止させることができる。テスト信号４０６は制御部２０１によって制御されてもよい。
【００５９】
図４（Ａ）は、図３の第１の矩形波信号生成部１１の入力信号、出力信号を示す波形図である。第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第１の振幅１００１よりも大きいか否かにより出力が決定される。
【００６０】
区間ｔ０〜ｔ２ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＳＹＳ４０８を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第１の振幅１００１よりも大きいため、ＣＬＫＳＹＳ４０８が矩形波として出力される。ただし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＶＲＥＧ４０４の低下によりＣＬＫＳＹＳ４０８の振幅に変化が生じる。
【００６１】
区間ｔ２〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＳＹＳ４０８を強制的に停止させる。よって区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００が第１の振幅１００１よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＳＹＳ４０８は矩形波を出力していない。
【００６２】
図４（Ｂ）は、図３の第２の矩形波信号生成部１２の入力信号、出力信号を示す波形図である。第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第２の振幅１００２と比較して大きいか否かにより出力が決定される。ここで、第２の振幅１００２は第１の振幅１００１より大きい。
【００６３】
区間ｔ０〜ｔ２ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ１では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第２の振幅１００２よりも大きいため、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２が矩形波として出力される。しかし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第２の振幅１００２よりも小さいため、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波を出力していない。
【００６４】
また、区間ｔ２〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２を強制的に停止させる。よって区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００が第２の振幅１００２よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波を出力していない。
【００６５】
図５は、本実施形態における制御部２０１のブロック図である。制御部２０１は、入力された第２の矩形波信号４０２を分周する分周器２０３と、アップダウンカウンター２０４を含む。制御部２０１は、更に、タイマー２０５を含んでいてもよい。本実施形態における制御部２０１は、制御信号４２０としてアップダウンカウンター２０４のカウント値を出力し、電源供給部２０２はそのカウント値に応じてＶＲＥＧ４０４を変化させる。
【００６６】
分周器２０３からの第２の矩形波信号の分周信号４３０は、アップダウンカウンター２０４がカウント値をダウンカウントするタイミングを与える。一般に集積回路装置１Ａが使用される環境の温度は第２の矩形波信号４０２の周期に比べて緩やかに変動する。したがって、分周器２０３によって、第２の矩形波信号４０２が出力されているか否かを判定する間隔を大きくする。例えば、分周器２０３は第２の矩形波信号４０２を８分周した信号をアップダウンカウンター２０４に与えてもよい。
【００６７】
アップダウンカウンター２０４は、第２の矩形波信号の分周信号４３０が出力されていると判定した場合、ＶＲＥＧ４０４の電圧を低下させるためにカウント値をデクリメントし、制御信号４２０として出力する。
【００６８】
タイマー２０５は、一定周期でタイマー出力信号４３２をアップダウンカウンター２０４に与えてもよい。アップダウンカウンター２０４は、タイマー出力信号４３２が入力されるとＶＲＥＧ４０４の電圧を上昇させるためにカウント値をインクリメントしてもよい。このタイマーからの周期的なアップカウント要求は、ＶＲＥＧ４０４が停止電圧に至るのを防止する効果がある。
【００６９】
なお、制御部２０１は図外の温度センサーからの入力によって、アップダウンカウンターのカウント値をインクリメント又はデクリメントする機能を有していてもよい。
【００７０】
図６は、本実施形態における電源供給部２０２の構成例を示す図である。電源供給部２０２は制御部２０１からアップダウンカウンター２０４のカウント値を制御信号４２０として受け取る。本実施形態では、制御信号４２０が５ビットであり、電源供給部２０２の入力信号４２０Ａ〜４２０Ｅは各ビット信号であるとする。なお、５ビットは一例であり制御信号４２０は何ビットであってもかまわない。また、ＶＲＥＧ＿ｏｒｇは制御信号４２０による調整が行われる前のＶＲＥＧ４０４の電位である。
【００７１】
電源供給部２０２の回路は、ビットに応じて重み付けられた抵抗値を、ＶＲＥＧ＿ｏｒｇがゲートに接続されたＮＭＯＳスイッチの形で有している。そして、論理レベルが０の場合、そのビットについては前記の抵抗値による電圧降下が生じる。例えば、制御信号４２０が０ｘ１Ｆ（オール１）の場合には、ＶＲＥＧ４０４の電位はＶＲＥＧ＿ｏｒｇとなる。しかし、それ以外の場合、ＶＲＥＧ４０４の電位は制御信号４２０の値に応じてＶＲＥＧ＿ｏｒｇを降圧した値となる。
【００７２】
図７は、本実施形態における調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の変動の例を示す波形図である。ＣＬＫＳＹＳ４０８は、第１の矩形波信号生成部１１の出力である第１の矩形波信号である。ここで、第２の矩形波信号生成部１２は第１の矩形波信号生成部１１と同様の回路構成をとり、第２の矩形波信号４０２とＣＬＫＳＹＳ４０８は周期が同じである。
【００７３】
ＣＬＫＤＩＶ４３０は、分周器２０３によって第２の矩形波信号４０２を分周した信号である。ＣＬＫＤＩＶ４３０の周期に同期して、アップダウンカウンター２０４のカウント値ＣＮＴ４２０と、タイマー２０５のタイマー値４３２は変化する。
【００７４】
区間ｔ０〜ｔ４では、第２の矩形波信号４０２が第２の矩形波信号生成部１２から出力されているため、ＣＬＫＤＩＶ４３０も矩形波となっている。第２の矩形波信号４０２が出力されている場合にはＶＲＥＧ４０４を低下させる余地があるため、制御部２０１はＣＬＫＤＩＶ４３０の立ち上がりエッジに同期して（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）アップダウンカウンター２０４の値である制御信号（ＣＮＴ）４２０をデクリメントする。そして、ＣＮＴ４２０にしたがって、調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値も低下する。また、制御部２０１には、ＶＲＥＧ４０４が停止電圧とならないためにＣＮＴ４２０を定期的にインクリメントする機能を有する。このときのタイミングを決定するのは、タイマー２０５からのタイマー値（ＴＩＭＥＲ）４３２である。本実施例ではＴＩＭＥＲ４３２が０になったときに、ＣＮＴ４２０がインクリメントされるとする。区間ｔ０〜ｔ４でもＴＩＭＥＲ４３２はＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎にデクリメントされていく。
【００７５】
区間ｔ４〜ｔ５では、ＣＬＫＤＩＶ４３０は矩形波ではなく、ＣＮＴ４２０の値は１２のままである。しかし、ＴＩＭＥＲ４３２の値はこの間もＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎にデクリメントされていく。そして、ｔ５において、ＴＩＭＥＲ４３２が０になったのでＣＮＴ４２０がインクリメントされる。時刻ｔ６においても、同様にＣＮＴ４２０がインクリメントされる。そして、ＣＮＴ４２０の値に応じてＶＲＥＧ４０４の電圧も変化する。
【００７６】
本実施形態では、第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶ）４３０やタイマー２０５を用いてＶＲＥＧ４０４を適切な電圧に調整することができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、制御部２０１での判定はＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎に行われるため、それ以外の時間においては第２の矩形波信号生成部１２からの第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２を停止させてもよい。具体的には、制御部２０１は第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８によって判定を行うタイミングを計測し、判定を行う以外の時間においては図３のテスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６であって第２の矩形波信号生成部１２に入力される信号が論理レベル０となるように制御する。これにより、更に集積回路装置１Ａの消費電力を抑えることができる。
【００７８】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態について図８〜図１４を参照して説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００７９】
図８は、本実施形態の集積回路装置１Ｂのブロック図である。集積回路装置１Ｂは、第２実施形態における集積回路装置１Ａの構成要素に加えて、第３の矩形波信号生成部１３を含む。そして、制御部２０１Ａは第２の矩形波信号４０２だけでなく、第３の矩形波信号４０３を受け取る。
【００８０】
第３の矩形波信号生成部１３は、第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、発振信号４００に基づいて第３の矩形波信号４０３を出力する。本実施形態では、第２実施形態で用いたタイマーによる定期的なＶＲＥＧ４０４の電圧上昇に代えて、第２の矩形波信号４０２及び第３の矩形波信号４０３が出力されていないことによりＶＲＥＧ４０４が停止電圧に近づいていると判断してＶＲＥＧ４０４の電圧を上昇させる。
【００８１】
図９は、本実施形態における第３の矩形波信号生成部１３の構成例を示す図である。図３の第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２と同様に、第３の矩形波信号生成部１３はトランジスタ１３０Ａ〜１３０ＤからなるＮＡＮＤ回路である。図９では、第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２および第３の矩形波信号生成部１３に入力されるテスト信号４０６は共通であるが、３つのテスト信号がそれぞれに入力されていてもよい。この場合、第１の矩形波信号４０８、第２の矩形波信号４０２、第３の矩形波信号４０３を個別に停止させることができる。このとき、第２実施形態と同様に、後段の制御部２０１Ａが判定を行う以外の時間において、例えば第２、第３の矩形波信号生成部又は制御部が、第２の矩形波信号生成部１２および第３の矩形波信号生成部１３の一方又は両方の出力を停止させてもよい。これにより、更に集積回路装置１Ａの消費電力を抑えることができる。
【００８２】
また、第２の矩形波信号生成部１２を構成するトランジスタと、第３の矩形波信号生成部１３を構成するトランジスタとは異なる手法により、しきい値電圧を調整してもよい。例えば、設計後にプロトタイプ等で実測値を測定してフィードバックを行う可能性の高い方の矩形波信号生成部のトランジスタは、製造時にイオン注入時の濃度調整等の手法を用いて、しきい値電圧を調整してもよい。そして、他方の矩形波信号生成部のトランジスタは、設計時にゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。具体的には、第２の矩形波信号生成部１２はイオン注入時の濃度調整等の手法でトランジスタのしきい値電圧を調整し、第３の矩形波信号生成部１３はトランジスタのゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。又は、その反対に、第２の矩形波信号生成部１２の方をトランジスタのゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。
【００８３】
図１０は、図９の第３の矩形波信号生成部１３の入力信号、出力信号を示す波形図である。第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）４０３は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第３の振幅１００３と比較して大きいか否かにより出力が決定される。ここで、図１０のように、第３の振幅１００３は第１の振幅１００１より大きく、第２の振幅１００２よりも小さい。
【００８４】
区間ｔ０〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ１および区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第３の振幅１００３よりも大きいため、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３が矩形波として出力される。しかし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第３の振幅１００３よりも小さいため、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３は矩形波を出力していない。なお、区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３の矩形波はＶＲＥＧ４０４の電圧の低下によって区間ｔ０〜ｔ１よりも振幅が小さくなっている。
【００８５】
また、区間ｔ３〜ｔ４ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３を強制的に停止させる。よって区間ｔ３〜ｔ４では、ＣＬＫＩＮ４００が第３の振幅１００３よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３は矩形波を出力していない。
【００８６】
図１１は本実施形態における制御部２０１Ａのブロック図である。第２実施形態と異なり、制御部２０１Ａは、入力された第２の矩形波信号４０２を分周する分周器２０３Ａだけでなく、入力された第３の矩形波信号４０３を分周する分周器２０３Ｂを含む。また、制御部２０１Ａは、第２実施形態と同様にアップダウンカウンター２０４Ａを含む。アップダウンカウンター２０４Ａには、分周器２０３Ａと分周器２０３Ｂからそれぞれ第２の矩形波信号の分周信号４３０Ａ、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂを受け取る。
【００８７】
第２の矩形波信号の分周信号４３０Ａは、第２実施形態と同様にアップダウンカウンター２０４Ａがカウント値をダウンカウントするタイミングを与える。しかし、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂは、分周信号４３０Ｂが出力されない場合にアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントする必要がある。そこで、アップダウンカウンター２０４Ａは、例えば第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂの周期毎にカウント値を自動的にインクリメントする。そして、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂが出力されていると判定した場合には、自動的にインクリメントされた値を相殺するためにカウント値をデクリメントする。
【００８８】
このような操作により、制御部２０１Ａのアップダウンカウンター２０４Ａは、第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波であるか否かによって、一定の間隔（具体例として、分周信号４３０Ａ、４３０Ｂの周期）でカウント値をインクリメント、又はデクリメントする。
【００８９】
図１２は、本実施形態における停止電圧の温度変化等を示す図である。ＶＲＥＧ４０４の電圧が停止電圧１０２０まで低下すると、第１の矩形波信号生成部１１から第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８が出力されなくなり、集積回路装置１Ｂの機能が停止する。
【００９０】
ここで、停止電圧１０２０に停止電圧マージン１０８０をもたせた電圧値が調整電圧下限値１０５０となる。調整電圧は、調整電圧下限値１０５０と調整電圧上限値１０６０の間（調整電圧設定範囲１０７０）に含まれていればよい。本実施形態では、調整電圧下限値１０５０は、第３の矩形波信号生成部１３から第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）４０３が出力されなくなる調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値である。また、調整電圧上限値１０６０は、第２の矩形波信号生成部１２から第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２が出力されるようになる調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値である。よって、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３が矩形波として出力されているが、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波として出力されていない状態であれば、ＶＲＥＧ４０４は適切な電圧範囲１０７０に設定されていることになる。このとき、ＶＲＥＧ４０４の電圧は調整電圧上限値１０６０より低いため集積回路装置１Ｂは低消費電力で動作している。また、ＶＲＥＧ４０４の電圧は調整電圧下限値１０５０より高いため、集積回路装置１Ｂの動作が停止するおそれもない。
【００９１】
図１３は、制御部２０１の判断を示すテーブルである。第１の矩形波信号生成部１１および第２の矩形波信号生成部１２から矩形波が出力されていない状態は、図１３では固定値と表現されている。
【００９２】
第３の矩形波信号４０３が固定値の場合、第２の振幅は第３の振幅よりも大きいため、第２の矩形波信号４０２も固定値となる。このとき、ＶＲＥＧ４０４の電圧が調整電圧下限値１０５０よりも低いため、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の上昇を指示する。本実施形態では、アップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントして大きくする。
【００９３】
第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波の場合、ＶＲＥＧ４０４の電圧が調整電圧上限値１０６０よりも高いため、低消費電力で動作のために制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の低下を指示する。本実施形態では、アップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をデクリメントして小さくする。
【００９４】
そして、第２の矩形波信号４０２が固定値であり、かつ第３の矩形波信号４０３が矩形波の場合には、ＶＲＥＧ４０４の電圧値は適切である。
【００９５】
図１４は、本実施形態における調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の変動の例を示す波形図である。
【００９６】
区間ｔ０〜ｔ４では、第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＡ）４３０Ａと第３の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＢ）４３０Ｂが矩形波、すなわち第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波であるため、制御部２０１はアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をデクリメントして小さくする。図１４では、制御部２０１は時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４においてアップダウンカウンター２０４Ａの値である制御信号（ＣＮＴ）４２０をデクリメントしている。そして、それに伴い、ＶＲＥＧ４０４の電圧も低下している。
【００９７】
区間ｔ４〜ｔ５では、ＣＬＫＤＩＶＡ４３０Ａが固定値であり、ＣＬＫＤＩＶＢ４３０Ｂが矩形波である。ＶＲＥＧ４０４の電圧値は適切であるため、制御部２０１ＡはＣＮＴ４２０を維持する。
【００９８】
区間ｔ５〜ｔ９では、ＣＬＫＤＩＶＡ４３０ＡとＣＬＫＤＩＶＢ４３０Ｂが固定値であるため、制御部２０１Ａはアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントして大きくする。図１４では、制御部２０１Ａは時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９においてアップダウンカウンター２０４Ａの値であるＣＮＴ４２０をインクリメントしている。そして、それに伴い、ＶＲＥＧ４０４の電圧も上昇している。
【００９９】
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態について図１５〜図１６を参照にして説明する。
【０１００】
図１５は本実施形態に係る電子機器８００のブロック図である。電子機器８００は、集積回路装置８１０、入力部８２０、メモリー８３０、電源生成部８４０、ＬＣＤ８５０、音出力部８６０を含む。集積回路装置８１０は、第１〜３実施形態の集積回路装置１、１Ａ、１Ｂのいずれかに対応する。
【０１０１】
ここで、入力部８２０は、種々のデータを入力するためのものである。集積回路装置８１０は、この入力部８２０により入力されたデータに基づいて種々の処理を行うことになる。メモリー８３０は、集積回路装置８１０などの作業領域となるものである。電源生成部８４０は、電子機器８００で使用される各種電源を生成するためのものである。集積回路装置８１０は電源生成部８４０から供給された電源（外部電源）を降圧して調整電圧を生成する。
【０１０２】
ＬＣＤ８５０は、電子機器８００が表示する各種の画像（文字、アイコン、グラフィック等）を出力するためのものである。音出力部８６０は、電子機器８００が出力する各種の音（音声、ゲーム音等）を出力するためのものであり、その機能は、スピーカーなどのハードウェアにより実現できる。
【０１０３】
図１６（Ａ）に、電子機器の一つである携帯電話３０００の外観図の例を示す。この携帯電話３０００は、低消費電力を目的として集積回路装置８１０を用いてもよい。
【０１０４】
図１６（Ｂ）に、電子機器の一つである腕時計４０００の外観図の例を示す。腕時計４０００は、使用環境が様々に変化しそれに伴い停止電圧も変化する。低消費電力であることが求められるため、状況に応じて調整電圧を適切な電圧に調節できる集積回路装置８１０を用いてもよい。
【０１０５】
図１６（Ｃ）に、電子機器の一つであるパーソナルコンピューター５０００の外観図の例を示す。このパーソナルコンピューター５０００は、正確な時刻情報のためＲＴＣ（リアルタイムクロック）を必要とする。電池駆動であることから低消費電力が求められるＲＴＣの機能を集積回路装置８１０に求めてもよい。
【０１０６】
本実施形態の集積回路装置を図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）、図１６の電子機器に組み込むことにより、消費電力の少ない電子機器８００を提供することができる。
【０１０７】
５．第５実施形態
本発明の第５実施形態について図１７を参照にして説明する。第２実施形態における集積回路装置の制御方法は図１７のフローチャートで示すことができる。
【０１０８】
集積回路装置において、まず第２の矩形波信号が出力されているか否かが判断される（Ｓ１０）。第２の矩形波信号が出力されている場合（Ｓ１０のＹ）には調整電圧４０４を低下させる余地がある。そこで、調整電圧の低下を指示する制御信号を出力する（Ｓ２０）。その後、制御信号に基づいて調整電圧が低下する（Ｓ３０）。第２の矩形波信号が出力されないならば（Ｓ１０のＮ）、調整電圧は維持される。
【０１０９】
そして、発振信号が出力される（Ｓ４０）。調整電圧が低下した場合には発振信号の振幅は小さくなっている。
【０１１０】
第１の振幅と比べて、発振信号の振幅が大きいかを判断し（Ｓ５０）、大きい場合には第１の矩形波信号を出力する（Ｓ６０）。第１の矩形波信号は例えばシステムクロックとして使用される。
【０１１１】
そして、第２の振幅と比べて、発振信号の振幅が大きいかを判断し（Ｓ７０）、大きい場合には第２の矩形波信号を出力する（Ｓ８０）。第２の振幅は、第１の振幅よりも大きい。よって、第２の矩形波信号を出力されていれば（Ｓ１０のＹ）、調整電圧を低下する余地があると判断される。第２の矩形波信号が出力されなくなれば（Ｓ１０のＮ）、調整電圧が適切な範囲にあると判断される。
【０１１２】
この制御（Ｓ１０〜Ｓ８０）に従うことにより、調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【０１１３】
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１４】
１…集積回路装置、１Ａ…集積回路装置、１Ｂ…集積回路装置、１０…発振回路部、１１…第１の矩形波信号生成部、１２…第２の矩形波信号生成部、１３…第３の矩形波信号生成部、１００…反転増幅器（インバーター）、１０１…帰還抵抗、１０２…水晶振動子、１０３…発振容量、１０４…発振容量、１０５…水晶振動子接続端子、１０６…水晶振動子接続端子、１１０Ａ〜１１０Ｄ…トランジスタ、１２０Ａ〜１２０Ｄ…トランジスタ、１３０Ａ〜１３０Ｄ…トランジスタ、２０１…制御部、２０１Ａ…制御部、２０２…電源供給部、２０３…分周器、２０３Ａ…分周器、２０３Ｂ…分周器、２０４…アップダウンカウンター、２０４Ａ…アップダウンカウンター、２０５…タイマー、４００…発振信号（ＣＬＫＩＮ）、４０２…第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）、４０３…第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）、４０４…調整電圧（ＶＲＥＧ）、４０６…テスト信号（ＴＥＳＴ＿）、４０８…第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）、４２０…制御信号（ＣＮＴ）、４２０Ａ〜４２０Ｅ…制御ビット信号、４３０…第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶ）、４３０Ａ…第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＡ）、４３０Ｂ…第３の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＢ）、４３２…タイマー出力信号（ＴＩＭＥＲ）、８００…電子機器、８１０…集積回路装置（ＩＣ）、８２０…入力部、８３０…メモリー、８４０…電源生成部、８５０…ＬＣＤ、８６０…音出力部、９００…トランジスタ、９０１…トランジスタ、１００１…第１の振幅、１００２…第２の振幅、１００３…第３の振幅、１０１０…従来手法の調整電圧、１０１０Ａ…従来手法の調整電圧の上限値、１０１０Ｂ…従来手法の調整電圧の下限値、１０２０…停止電圧、１０２０Ａ…停止電圧の上限値、１０２０Ｂ…停止電圧の下限値、１０３０…実質停止マージン、１０４０…特定条件停止マージン、１０５０…調整電圧下限値、１０６０…調整電圧上限値、１０７０…調整電圧設定範囲、１０８０…停止電圧マージン、３０００…携帯電話、４０００…腕時計、５０００…ノートＰＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置、電子機器及び調整電圧の制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計やリアルタイムクロック等に用いられる集積回路装置において、その発振回路やロジック回路は、消費電力を抑制するために、集積回路装置の外部から供給される外部電源をレギュレーターによって降圧した調整電圧を用いる場合がある。できるだけ消費電力を抑制するためには、レギュレーターから供給される調整電圧をその集積回路装置の停止電圧に近づけるほどよい。ここで、停止電圧とは調整電圧を低下させていったときに集積回路装置が動作しなくなる電圧をいう。調整電圧が停止電圧に至った場合、発振回路からのシステムクロックが、後段のロジック回路を動作させるのに十分な矩形波として出力されず集積回路装置の機能が停止する。
【０００３】
例えばリアルタイムクロック用の集積回路装置では、１０ｍＶの低電圧化は１ｎＷ程度の消費電力を抑制する効果がある。このような集積回路装置の消費電力は全体でも３０ｎＷ程度であるから、１ｎＷの削減は大きな意味がある。そこで、従来から調整電圧を安定して低電圧に保つ方法が提案されている。
【０００４】
例えば、レギュレーターに用いる定電圧回路としては、特許文献１に記載の回路がある。特許文献１の発明に係る低電圧回路は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比を適宜選択することにより適した調整電圧を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、停止電圧には温度依存があり、ＣＭＯＳ回路設計では一般に高温であるほど停止電圧は低くなる。これは、温度が高くなればＣＭＯＳトランジスタのしきい値電圧ＶＴが低くなることによる。低消費電力化の観点からは、レギュレーターから出力される調整電圧がこの停止電圧と同じ温度勾配を有し、どの温度であっても停止電圧と一定の電位差を保つことが好ましい。したがって、低消費電力が要求される集積回路装置の中には、定電圧回路の出力段等において、調整電圧を停止電圧の動作温度に合わせて調整できるようにしているものがある。
【０００７】
図１８に記載の回路は、温度変化に応じた調整を行うためのレギュレーター内部回路の一例である。ダイオード接続のトランジスタ９００によってＰ型トランジスタのしきい値電圧ＶＴＰ相当の電位差を得て、トランジスタ９０１によってＮ型トランジスタのしきい値電圧ＶＴＮ相当の電位差を得るため、ＶＴＰ＋ＶＴＮと相関を持つＶＯＵＴを出力する。この出力ＶＯＵＴに基づいて調整電圧を変化させることにより、温度が上昇すると調整電圧が低下するようにできる。
【０００８】
しかし、図１８の回路は、発振回路から出力される矩形波の状態とは無関係にレギュレーターの出力段で調整を行う。すなわち、実際の発振回路から出力される矩形波の状態を判定することなく、その矩形波を生成する回路とは別の構造を有する図１８の回路によって調整電圧を変化させる。そのため、現実には停止電圧とは温度勾配にずれが生じる。
【０００９】
この場合、図１９のように、停止電圧の温度勾配１０２０とレギュレーター回路からの調整電圧の温度勾配１０１０とは傾きが異なる。よって、定格動作温度の全範囲において調整電圧が停止電圧に至ることがないように、停止電圧から十分なマージンをもった調整電圧しか設定できない。図１９の例では、通常４０℃程度の環境で動作するとしても、高温（例えば、７０℃）時に停止電圧に近接することを考慮してマージン１０４０を大きくとる必要がある。
【００１０】
更に、実線で示す停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０は、プロセスとしては一つの条件（例えばＴＹＰ条件）での特性を示す。これに製造時のプロセスのばらつきを考慮すると、例えば図１９において、停止電圧の温度勾配１０２０は上限１０２０Ａと下限１０２０Ｂで挟まれた範囲で変動する。同様に、調整電圧の温度勾配１０１０は上限１０１０Ａと下限１０１０Ｂで挟まれた範囲をとり得る。よって、量産された製品が定格動作温度において動作し続けるためには、調整電圧の下限と停止電圧の上限との電位差（例えば、電位差１０３０）を考慮して調整電圧を調整しなければならない。
【００１１】
すなわち、停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０との傾きが異なると、停止電圧の温度勾配１０２０と調整電圧の温度勾配１０１０の電位差が最も狭い温度条件を想定した上で、さらにプロセスのばらつきを考慮してマージンを決める必要がある。そのため、停止電圧からの電位差が大きくなり、低消費電力化が困難となる。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、調整電圧の温度勾配を停止電圧の温度勾配に近づけ、温度条件が変化しても停止電圧との適切な電位差を保ち低消費電力を実現する集積回路装置等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明は、集積回路装置であって、第１の振幅と比べて、入力された発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力する第１の矩形波信号生成部と、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する第２の矩形波信号生成部と、を含む。
【００１４】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部の回路構造等を第１の矩形波信号生成部と同じにすれば、入力された発振信号が共通であるため、第２の矩形波信号は第１の矩形波信号と同様の性質（例えば、周期）を有する。よって、第２の矩形波信号から間接的に第１の矩形波信号の性質や状態を把握することが可能である。
【００１５】
例えば、第１の矩形波信号が集積回路装置を含むシステムのクロック信号である場合、第１の矩形波信号をテスト回路等に取り込み、振幅等の状態を把握しようとすると、その波形に悪影響を与える恐れが生じる。波形に悪影響を与えることが無い場合でも、前記テスト回路ではクロック信号をデータとして扱う必要があるため回路設計が複雑化する恐れがある。このような場合、第２の矩形波信号を観察することで間接的に第１の矩形波信号の状態を把握できれば、クロック信号の劣化や設計の複雑化を生じることはない。
【００１６】
ここで、本発明では第２の矩形波信号生成部は、第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比較して、発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する。よって、第２の矩形波信号が発生している場合には、第１の矩形波信号が調整電圧を低下させる余地を残して動作していると判断することができる。
【００１７】
（２）この集積回路装置において、前記発振信号を出力する反転増幅器と、制御信号を出力する制御部と、少なくとも前記反転増幅器に調整電圧を供給する電源供給部と、を含み、前記制御部は、前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させてもよい。
【００１８】
本発明によれば、発振信号は発振回路部の一部である反転増幅器から出力される。そして、その反転増幅器に供給されている調整電圧は電源供給部が供給する。制御部は、第２の矩形波信号が出力されている場合に、調整電圧に低下を指示する制御信号を電源供給部に対して出力する。そして、調整電圧が低下すれば発振信号の振幅は小さくなり、調整電圧が適切な電圧範囲に含まれるまで低下すると第２の矩形波信号が出力されないようになる。この一連の動作により、反転増幅器に供給されている調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【００１９】
（３）この集積回路装置において、前記制御部は、所与のタイミングで前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させてもよい。
【００２０】
本発明によれば、例えば定期的なタイミング、特定のイベント発生のタイミング、温度センサーが感知した気温変化に基づくタイミング等で、制御部は、調整電圧の上昇を指示する制御信号を出力する。そのため、環境の変化によって調整電圧が停止電圧まで低下して集積回路装置の機能が停止してしまうことを防ぐことができる。
【００２１】
（４）この集積回路装置において、前記第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、前記発振信号に基づいて第３の矩形波信号を出力する第３の矩形波信号生成部を含み、前記制御部は、前記第２の矩形波信号も前記第３の矩形波信号も出力されていない場合に、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、前記電源供給部は、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させてもよい。
【００２２】
本発明によれば、第２の矩形波信号及び第３の矩形波信号が出力されていないことにより、反転増幅器に供給されている調整電圧が停止電圧に近づいているとの判断が可能になる。このとき、制御部が調整電圧の上昇を指示する制御信号を出力するので、前記調整電圧を適切な電圧値に保つことができる。
【００２３】
（５）この集積回路装置において、前記制御部は、所与のタイミングで前記調整電圧の低下又は上昇を指示する前記制御信号を出力してもよい。
【００２４】
本発明によれば、例えば定期的なタイミング、特定のイベント発生のタイミング、温度センサーが感知した気温変化に基づくタイミング等で、制御部は判定を行い、前記制御信号を出力することができる。温度変化が十分に緩やかな場合などに、適当な間隔をおいて判定を行うことで、制御部が消費する電力を抑えることができる。なお、調整電圧の変化を指示する必要が無いと判定した場合には、制御信号の状態を維持してもよい。
【００２５】
（６）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部は、所与のタイミングで、前記第２の矩形波信号と前記第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させてもよい。
【００２６】
本発明によれば、制御部は、例えば判定を行わない時に第２の矩形波信号と第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させることができる。このことにより、さらに消費電力を抑えることができる。
【００２７】
（７）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００２８】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部におけるトランジスタのしきい値電圧を第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる値にするため、トランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一方を調整する。設計時において容易に調整を行うことが可能である。
【００２９】
（８）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００３０】
本発明によれば、第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部におけるトランジスタのしきい値電圧を、例えば製造時のイオン注入等により、第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる値にする。設計時には同じゲート幅およびゲート長をもつトランジスタの一部についても、製造時にしきい値電圧を調整することができる。製造プロセスの変化に対応し易く、設計後の調整が可能である。
【００３１】
（９）この集積回路装置において、前記第２の矩形波信号生成部は、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なり、前記第３の矩形波信号生成部は、その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なってもよい。
【００３２】
本発明によれば、停止電圧までのマージンを示す第３の矩形波信号について、試作設計後に変化する可能性が低い場合、設計時にゲート幅およびゲート長の少なくとも一つを第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なるものにする。一方、低消費電力化のために調整電圧の上限を示す第２の矩形波信号について、試作設計後に調整する可能性が高い場合、製造時等にトランジスタのしきい値電圧を調整できるようにする。これにより、設計後も更に消費電力を低下させる余地のある集積回路装置を提供できる。
【００３３】
（１０）本発明は、この集積回路装置を含む電子機器である。
【００３４】
本発明によれば、消費電力の少ない電子機器を提供することができる。
【００３５】
（１１）本発明は、集積回路装置の制御方法であって、制御信号を出力する制御信号出力ステップと、調整電圧を供給する調整電圧供給ステップと、発振信号を出力するステップと、第１の振幅と比べて、入力された前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力するステップと、前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力するステップと、を含み、前記制御信号出力ステップにおいて、前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、前記調整電圧供給ステップにおいて、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる。
【００３６】
本発明によれば、この集積回路装置の制御方法は、第２の矩形波信号が出力されている場合に調整電圧の低下を指示するために制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて少なくとも調整電圧を制御する。よって、調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図２】第２実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図３】第２実施形態における第１の矩形波信号生成部と第２の矩形波信号生成部の構成例を示す図。
【図４】図４（Ａ）は第１の矩形波信号等の波形図。図４（Ｂ）は第２の矩形波信号等の波形図。
【図５】第２実施形態における制御部のブロック図。
【図６】第２実施形態における電源供給部の構成例を示す図。
【図７】第２実施形態における調整電圧の変動の例を示す波形図。
【図８】第３実施形態における集積回路装置のブロック図。
【図９】第３実施形態における第３の矩形波信号生成部の構成例を示す図。
【図１０】第３の矩形波信号等の波形図。
【図１１】第３実施形態における制御部のブロック図。
【図１２】第３実施形態における停止電圧の温度変化等を示す図。
【図１３】第３実施形態における制御部の判断を示すテーブル。
【図１４】第３実施形態における調整電圧の変動の例を示す波形図。
【図１５】第４実施形態における電子機器のブロック図。
【図１６】図１６（Ａ）は電子機器の例である携帯電話の図。図１６（Ｂ）は電子機器の例である腕時計の図。図１６（Ｃ）は電子機器の例であるパーソナルコンピューターの図。
【図１７】第５実施形態における集積回路装置の調整電圧の制御方法を示すフローチャート。
【図１８】電源供給部において調整電圧を生成する従来の回路構成例を示す図。
【図１９】従来の回路構成における調整電圧や停止電圧の温度変化の概要を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本実施形態の集積回路装置１のブロック図である。集積回路装置１は、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２を含む。第１の矩形波信号生成部１１は発振信号４００を受け取り、発振信号４００の振幅が予め定められた第１の振幅よりも大きい場合に第１の矩形波信号４０８を出力する。第２の矩形波信号生成部１２は発振信号４００を受け取り、発振信号４００の振幅が予め定められた第２の振幅よりも大きい場合に第２の矩形波信号４０２を出力する。
【００４１】
第１の矩形波信号生成部１１は、例えば集積回路装置１が用いるシステムクロックとして第１の矩形波信号４０８を出力する。第２の矩形波信号生成部１２は、システムクロックの状態を監視するための監視用信号として第２の矩形波信号４０２を出力する。つまり、第２の矩形波信号生成部１２は、図１８に記載のレギュレーターの内部回路のような役割を担う。そして、温度変化にかかわらず、第２の矩形波信号４０２の出力を停止させる電位が、第１の矩形波信号４０８を停止させる停止電位と一定の電位差を持つことが要求される。よって、温度勾配が同じになるように、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成は、第１の矩形波信号生成部１１と同一であることが好ましい。
【００４２】
ここで、第２の振幅は第１の振幅よりも大きい。よって、発振信号４００の振幅が、第１の振幅よりは大きく第２の振幅よりは小さい場合には、第１の矩形波信号４０８は出力されるが、第２の矩形波信号４０２は出力されない。しかし、発振信号４００の振幅が、第２の振幅よりも大きい場合には、第１の矩形波信号４０８も第２の矩形波信号４０２も出力される。
【００４３】
そこで、第２の振幅を適当に設定することにより、第２の矩形波信号４０２が出力される場合には、調整電圧を低下させる余地があると判定することが可能になる。逆に、第１の矩形波信号４０８は出力されるが第２の矩形波信号４０２は出力されていないならば、集積回路装置１が低消費電力動作を行うのに適切な調整電圧を供給していると判定することができる。
【００４４】
なお、集積回路装置１が正常動作するように、調整電圧は停止電圧より高い電位である必要がある。集積回路装置１は急激な温度変化等により調整電圧が停止電圧に近づくことを防止するために、例えば一定時間毎に調整電圧を上昇させる機能を備えていてもよい。このとき、調整電圧の定期的な上昇によって第２の矩形波信号４０２が出力されるようになった場合には、前記と同様に調整電圧を低下させる余地があると判定される。
【００４５】
ここで、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成が第１の矩形波信号生成部１１と同一である場合を想定する。このとき、第２の矩形波信号生成部１２は、第１の振幅よりも大きい第２の振幅を、トランジスタのしきい値電圧を調整することで実現できる。すなわち、通常のトランジスタのしきい値電圧を第１の振幅に対応させると、通常よりも高いしきい値電圧は第２の振幅に対応させることができる。トランジスタのしきい値電圧は、設計段階においてそのゲート幅Ｗとゲート長Ｌにより調整可能である。具体的には、ゲート幅とゲート長の比であるＷ／Ｌが大きい場合にはしきい値電圧は低くなり、Ｗ／Ｌが小さい場合にはしきい値電圧は高くなる。よって、第２の矩形波信号生成部１２は、第１の矩形波信号生成部１１のトランジスタよりもＷ／Ｌが小さいトランジスタを用いて構成されることにより、第１の振幅よりも大きい第２の振幅を実現できる。
【００４６】
また、設計段階よりも後の製造段階において、イオン注入の濃度を変更することによってもトランジスタのしきい値電圧を変更することが可能である。この方法は、製造工程の変化に対応させることが容易になる。また、設計が完了した後にプロトタイプ等の評価から得られたデータ等に基づいて適切な調整を行うことも可能になる。
【００４７】
本実施形態において、第２の矩形波信号生成部１２の回路構成を第１の矩形波信号生成部１１と同一にすることにより、第１の矩形波信号４０８と性質が類似する第２の矩形波信号４０２を得ることができる。そして、第２の矩形波信号４０２を観察することで間接的に第１の矩形波信号４０８の状態を把握することができる。このとき、第２の矩形波信号４０２が出力される場合には、調整電圧を低下させる余地があると判定することが可能であり、その判定に基づき調整電圧を低下させることにより集積回路装置１の低消費電力化を実現できる。
【００４８】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について図２〜図７を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００４９】
図２は、本実施形態の集積回路装置１Ａのブロック図である。集積回路装置１Ａは、第１実施形態と同様に、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２を含む。そして、集積回路装置１Ａは、発振信号４００を出力する反転増幅器１００と、制御信号４２０を出力する制御部２０１と、制御信号４２０に基づいて少なくとも反転増幅器１００に供給される調整電圧４０４を生成する電源供給部２０２を含む。
【００５０】
反転増幅器１００は、発振回路部１０の一部である。発振回路部１０は他に帰還抵抗１０１を含んでもよい。本実施形態では、発振回路部１０は集積回路装置１Ａの水晶振動子接続端子１０５、１０６経由で水晶振動子１０２、発振容量１０３、１０４に接続されている。反転増幅器１００からは、集積回路装置１Ａのシステムクロックの原クロックとなる発振信号４００が出力される。発振信号４００は、第１実施形態と同様に第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２に入力される。本実施形態でも、第１の矩形波信号生成部１１から出力される第１の矩形波信号４０８（図１）がシステムクロックとなる。
【００５１】
なお、発振回路部１０は、水晶振動子１０２、発振容量１０３、１０４の全て又は一部を含んでいてもよい。
【００５２】
制御部２０１は、第２の矩形波信号４０２が出力されているか否かに基づいて、制御信号４２０を出力する。制御信号４２０は、調整電圧の電圧レベルを指定する信号であってもよいし、調整電圧の低下又は上昇を指示する信号であってもよい。
【００５３】
電源供給部２０２は、制御信号４２０に基づいて調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４を供給する。ＶＲＥＧ４０４は、少なくとも反転増幅器１００を含む発振回路部１０に供給される。ここで、ＶＲＥＧ４０４は、発振回路部１０だけでなくロジック回路に供給されてもよい。つまり、ＶＲＥＧ４０４は、第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２および制御部２０１の全て、または一部に供給されてもよい。外部電源を降圧したＶＲＥＧ４０４がロジック回路にも供給されることにより、集積回路装置１Ａの消費電力が低下する。
【００５４】
第１実施形態と同様に、第２の矩形波信号４０２が出力されている場合、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の低下を指示する制御信号４２０を出力する。電源供給部２０２がＶＲＥＧ４０４の電圧を下げると、反転増幅器１００から出力される発振信号４００の振幅は小さくなる。それでも、第２の矩形波信号４０２が出力されている場合には、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の更なる低下を指示する制御信号４２０を出力する。そして、第２の矩形波信号４０２が出力されなくなれば、集積回路装置１Ａを低消費電力で動作させるのに適切なＶＲＥＧ４０４が供給されていると制御部２０１は判定し、ＶＲＥＧ４０４を維持するように制御信号４２０を制御する。
【００５５】
図３は、本実施形態における第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２の回路構成例を示す図である。第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は、発振信号４００を矩形波にして出力する。そのため、最も簡単な構成として、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は発振信号４００を入力するインバーターであってもよい。しかし、本実施形態では、テストモード時や更なる低消費電力のためにテスト信号４０６によって矩形波を停止する機能も追加している。第１の矩形波信号生成部１１はトランジスタ１１０Ａ〜１１０ＤからなるＮＡＮＤ回路であり、第２の矩形波信号生成部１２はトランジスタ１２０Ａ〜１２０Ｄからなる同じ構成のＮＡＮＤ回路である。第１実施形態と同様に、トランジスタ１１０Ａ〜１１０Ｄとトランジスタ１２０Ａ〜１２０Ｄとの間でしきい値電圧に差を設けることによって、第１の振幅と、第１の振幅よりも大きな第２の振幅を実現することが可能である。
【００５６】
第１の矩形波信号４０８はシステムクロックとして用いられ、第２の矩形波信号４０２は後段の制御部２０１でＶＲＥＧ４０４の電圧制御のための判断に用いられる。
【００５７】
なお、図３では、ＶＲＥＧと接地電位を用いてＮＡＮＤを構成しているが、電位のとり方はシステムに応じて適宜変更可能である。例えば、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２は、外部電源電位ＶＤＤと接地電位を用いてもよいし、ＶＤＤをとＶＲＥＧを用いてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、第１の矩形波信号生成部１１と第２の矩形波信号生成部１２に入力されるテスト信号４０６は共通であるが、２つのテスト信号がそれぞれに入力されていてもよい。この場合、第１の矩形波信号４０８と第２の矩形波信号４０２を個別に停止させることができる。テスト信号４０６は制御部２０１によって制御されてもよい。
【００５９】
図４（Ａ）は、図３の第１の矩形波信号生成部１１の入力信号、出力信号を示す波形図である。第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第１の振幅１００１よりも大きいか否かにより出力が決定される。
【００６０】
区間ｔ０〜ｔ２ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＳＹＳ４０８を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第１の振幅１００１よりも大きいため、ＣＬＫＳＹＳ４０８が矩形波として出力される。ただし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＶＲＥＧ４０４の低下によりＣＬＫＳＹＳ４０８の振幅に変化が生じる。
【００６１】
区間ｔ２〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＳＹＳ４０８を強制的に停止させる。よって区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００が第１の振幅１００１よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＳＹＳ４０８は矩形波を出力していない。
【００６２】
図４（Ｂ）は、図３の第２の矩形波信号生成部１２の入力信号、出力信号を示す波形図である。第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第２の振幅１００２と比較して大きいか否かにより出力が決定される。ここで、第２の振幅１００２は第１の振幅１００１より大きい。
【００６３】
区間ｔ０〜ｔ２ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ１では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第２の振幅１００２よりも大きいため、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２が矩形波として出力される。しかし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第２の振幅１００２よりも小さいため、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波を出力していない。
【００６４】
また、区間ｔ２〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２を強制的に停止させる。よって区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００が第２の振幅１００２よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波を出力していない。
【００６５】
図５は、本実施形態における制御部２０１のブロック図である。制御部２０１は、入力された第２の矩形波信号４０２を分周する分周器２０３と、アップダウンカウンター２０４を含む。制御部２０１は、更に、タイマー２０５を含んでいてもよい。本実施形態における制御部２０１は、制御信号４２０としてアップダウンカウンター２０４のカウント値を出力し、電源供給部２０２はそのカウント値に応じてＶＲＥＧ４０４を変化させる。
【００６６】
分周器２０３からの第２の矩形波信号の分周信号４３０は、アップダウンカウンター２０４がカウント値をダウンカウントするタイミングを与える。一般に集積回路装置１Ａが使用される環境の温度は第２の矩形波信号４０２の周期に比べて緩やかに変動する。したがって、分周器２０３によって、第２の矩形波信号４０２が出力されているか否かを判定する間隔を大きくする。例えば、分周器２０３は第２の矩形波信号４０２を８分周した信号をアップダウンカウンター２０４に与えてもよい。
【００６７】
アップダウンカウンター２０４は、第２の矩形波信号の分周信号４３０が出力されていると判定した場合、ＶＲＥＧ４０４の電圧を低下させるためにカウント値をデクリメントし、制御信号４２０として出力する。
【００６８】
タイマー２０５は、一定周期でタイマー出力信号４３２をアップダウンカウンター２０４に与えてもよい。アップダウンカウンター２０４は、タイマー出力信号４３２が入力されるとＶＲＥＧ４０４の電圧を上昇させるためにカウント値をインクリメントしてもよい。このタイマーからの周期的なアップカウント要求は、ＶＲＥＧ４０４が停止電圧に至るのを防止する効果がある。
【００６９】
なお、制御部２０１は図外の温度センサーからの入力によって、アップダウンカウンターのカウント値をインクリメント又はデクリメントする機能を有していてもよい。
【００７０】
図６は、本実施形態における電源供給部２０２の構成例を示す図である。電源供給部２０２は制御部２０１からアップダウンカウンター２０４のカウント値を制御信号４２０として受け取る。本実施形態では、制御信号４２０が５ビットであり、電源供給部２０２の入力信号４２０Ａ〜４２０Ｅは各ビット信号であるとする。なお、５ビットは一例であり制御信号４２０は何ビットであってもかまわない。また、ＶＲＥＧ＿ｏｒｇは制御信号４２０による調整が行われる前のＶＲＥＧ４０４の電位である。
【００７１】
電源供給部２０２の回路は、ビットに応じて重み付けられた抵抗値を、ＶＲＥＧ＿ｏｒｇがゲートに接続されたＮＭＯＳスイッチの形で有している。そして、論理レベルが０の場合、そのビットについては前記の抵抗値による電圧降下が生じる。例えば、制御信号４２０が０ｘ１Ｆ（オール１）の場合には、ＶＲＥＧ４０４の電位はＶＲＥＧ＿ｏｒｇとなる。しかし、それ以外の場合、ＶＲＥＧ４０４の電位は制御信号４２０の値に応じてＶＲＥＧ＿ｏｒｇを降圧した値となる。
【００７２】
図７は、本実施形態における調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の変動の例を示す波形図である。ＣＬＫＳＹＳ４０８は、第１の矩形波信号生成部１１の出力である第１の矩形波信号である。ここで、第２の矩形波信号生成部１２は第１の矩形波信号生成部１１と同様の回路構成をとり、第２の矩形波信号４０２とＣＬＫＳＹＳ４０８は周期が同じである。
【００７３】
ＣＬＫＤＩＶ４３０は、分周器２０３によって第２の矩形波信号４０２を分周した信号である。ＣＬＫＤＩＶ４３０の周期に同期して、アップダウンカウンター２０４のカウント値ＣＮＴ４２０と、タイマー２０５のタイマー値４３２は変化する。
【００７４】
区間ｔ０〜ｔ４では、第２の矩形波信号４０２が第２の矩形波信号生成部１２から出力されているため、ＣＬＫＤＩＶ４３０も矩形波となっている。第２の矩形波信号４０２が出力されている場合にはＶＲＥＧ４０４を低下させる余地があるため、制御部２０１はＣＬＫＤＩＶ４３０の立ち上がりエッジに同期して（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）アップダウンカウンター２０４の値である制御信号（ＣＮＴ）４２０をデクリメントする。そして、ＣＮＴ４２０にしたがって、調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値も低下する。また、制御部２０１には、ＶＲＥＧ４０４が停止電圧とならないためにＣＮＴ４２０を定期的にインクリメントする機能を有する。このときのタイミングを決定するのは、タイマー２０５からのタイマー値（ＴＩＭＥＲ）４３２である。本実施例ではＴＩＭＥＲ４３２が０になったときに、ＣＮＴ４２０がインクリメントされるとする。区間ｔ０〜ｔ４でもＴＩＭＥＲ４３２はＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎にデクリメントされていく。
【００７５】
区間ｔ４〜ｔ５では、ＣＬＫＤＩＶ４３０は矩形波ではなく、ＣＮＴ４２０の値は１２のままである。しかし、ＴＩＭＥＲ４３２の値はこの間もＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎にデクリメントされていく。そして、ｔ５において、ＴＩＭＥＲ４３２が０になったのでＣＮＴ４２０がインクリメントされる。時刻ｔ６においても、同様にＣＮＴ４２０がインクリメントされる。そして、ＣＮＴ４２０の値に応じてＶＲＥＧ４０４の電圧も変化する。
【００７６】
本実施形態では、第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶ）４３０やタイマー２０５を用いてＶＲＥＧ４０４を適切な電圧に調整することができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、制御部２０１での判定はＣＬＫＤＩＶ４３０の周期毎に行われるため、それ以外の時間においては第２の矩形波信号生成部１２からの第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２を停止させてもよい。具体的には、制御部２０１は第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８によって判定を行うタイミングを計測し、判定を行う以外の時間においては図３のテスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６であって第２の矩形波信号生成部１２に入力される信号が論理レベル０となるように制御する。これにより、更に集積回路装置１Ａの消費電力を抑えることができる。
【００７８】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態について図８〜図１４を参照して説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００７９】
図８は、本実施形態の集積回路装置１Ｂのブロック図である。集積回路装置１Ｂは、第２実施形態における集積回路装置１Ａの構成要素に加えて、第３の矩形波信号生成部１３を含む。そして、制御部２０１Ａは第２の矩形波信号４０２だけでなく、第３の矩形波信号４０３を受け取る。
【００８０】
第３の矩形波信号生成部１３は、第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、発振信号４００の振幅の方が大きい場合に、発振信号４００に基づいて第３の矩形波信号４０３を出力する。本実施形態では、第２実施形態で用いたタイマーによる定期的なＶＲＥＧ４０４の電圧上昇に代えて、第２の矩形波信号４０２及び第３の矩形波信号４０３が出力されていないことによりＶＲＥＧ４０４が停止電圧に近づいていると判断してＶＲＥＧ４０４の電圧を上昇させる。
【００８１】
図９は、本実施形態における第３の矩形波信号生成部１３の構成例を示す図である。図３の第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２と同様に、第３の矩形波信号生成部１３はトランジスタ１３０Ａ〜１３０ＤからなるＮＡＮＤ回路である。図９では、第１の矩形波信号生成部１１、第２の矩形波信号生成部１２および第３の矩形波信号生成部１３に入力されるテスト信号４０６は共通であるが、３つのテスト信号がそれぞれに入力されていてもよい。この場合、第１の矩形波信号４０８、第２の矩形波信号４０２、第３の矩形波信号４０３を個別に停止させることができる。このとき、第２実施形態と同様に、後段の制御部２０１Ａが判定を行う以外の時間において、例えば第２、第３の矩形波信号生成部又は制御部が、第２の矩形波信号生成部１２および第３の矩形波信号生成部１３の一方又は両方の出力を停止させてもよい。これにより、更に集積回路装置１Ａの消費電力を抑えることができる。
【００８２】
また、第２の矩形波信号生成部１２を構成するトランジスタと、第３の矩形波信号生成部１３を構成するトランジスタとは異なる手法により、しきい値電圧を調整してもよい。例えば、設計後にプロトタイプ等で実測値を測定してフィードバックを行う可能性の高い方の矩形波信号生成部のトランジスタは、製造時にイオン注入時の濃度調整等の手法を用いて、しきい値電圧を調整してもよい。そして、他方の矩形波信号生成部のトランジスタは、設計時にゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。具体的には、第２の矩形波信号生成部１２はイオン注入時の濃度調整等の手法でトランジスタのしきい値電圧を調整し、第３の矩形波信号生成部１３はトランジスタのゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。又は、その反対に、第２の矩形波信号生成部１２の方をトランジスタのゲート幅、ゲート長の変更によりしきい値電圧を調整してもよい。
【００８３】
図１０は、図９の第３の矩形波信号生成部１３の入力信号、出力信号を示す波形図である。第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）４０３は、テスト信号（ＴＥＳＴ＿）４０６の論理レベルと、発振信号（ＣＬＫＩＮ）４００の振幅が第３の振幅１００３と比較して大きいか否かにより出力が決定される。ここで、図１０のように、第３の振幅１００３は第１の振幅１００１より大きく、第２の振幅１００２よりも小さい。
【００８４】
区間ｔ０〜ｔ３ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが１であり、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３を強制的に停止させることはない。よって区間ｔ０〜ｔ１および区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第３の振幅１００３よりも大きいため、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３が矩形波として出力される。しかし、区間ｔ１〜ｔ２では、ＣＬＫＩＮ４００の振幅が第３の振幅１００３よりも小さいため、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３は矩形波を出力していない。なお、区間ｔ２〜ｔ３では、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３の矩形波はＶＲＥＧ４０４の電圧の低下によって区間ｔ０〜ｔ１よりも振幅が小さくなっている。
【００８５】
また、区間ｔ３〜ｔ４ではＴＥＳＴ＿は論理レベルが０であり、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３を強制的に停止させる。よって区間ｔ３〜ｔ４では、ＣＬＫＩＮ４００が第３の振幅１００３よりも大きいにもかかわらず、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３は矩形波を出力していない。
【００８６】
図１１は本実施形態における制御部２０１Ａのブロック図である。第２実施形態と異なり、制御部２０１Ａは、入力された第２の矩形波信号４０２を分周する分周器２０３Ａだけでなく、入力された第３の矩形波信号４０３を分周する分周器２０３Ｂを含む。また、制御部２０１Ａは、第２実施形態と同様にアップダウンカウンター２０４Ａを含む。アップダウンカウンター２０４Ａには、分周器２０３Ａと分周器２０３Ｂからそれぞれ第２の矩形波信号の分周信号４３０Ａ、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂを受け取る。
【００８７】
第２の矩形波信号の分周信号４３０Ａは、第２実施形態と同様にアップダウンカウンター２０４Ａがカウント値をダウンカウントするタイミングを与える。しかし、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂは、分周信号４３０Ｂが出力されない場合にアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントする必要がある。そこで、アップダウンカウンター２０４Ａは、例えば第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂの周期毎にカウント値を自動的にインクリメントする。そして、第３の矩形波信号の分周信号４３０Ｂが出力されていると判定した場合には、自動的にインクリメントされた値を相殺するためにカウント値をデクリメントする。
【００８８】
このような操作により、制御部２０１Ａのアップダウンカウンター２０４Ａは、第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波であるか否かによって、一定の間隔（具体例として、分周信号４３０Ａ、４３０Ｂの周期）でカウント値をインクリメント、又はデクリメントする。
【００８９】
図１２は、本実施形態における停止電圧の温度変化等を示す図である。ＶＲＥＧ４０４の電圧が停止電圧１０２０まで低下すると、第１の矩形波信号生成部１１から第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）４０８が出力されなくなり、集積回路装置１Ｂの機能が停止する。
【００９０】
ここで、停止電圧１０２０に停止電圧マージン１０８０をもたせた電圧値が調整電圧下限値１０５０となる。調整電圧は、調整電圧下限値１０５０と調整電圧上限値１０６０の間（調整電圧設定範囲１０７０）に含まれていればよい。本実施形態では、調整電圧下限値１０５０は、第３の矩形波信号生成部１３から第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）４０３が出力されなくなる調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値である。また、調整電圧上限値１０６０は、第２の矩形波信号生成部１２から第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）４０２が出力されるようになる調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の電圧値である。よって、ＣＬＫＯＵＴＢ４０３が矩形波として出力されているが、ＣＬＫＯＵＴＡ４０２は矩形波として出力されていない状態であれば、ＶＲＥＧ４０４は適切な電圧範囲１０７０に設定されていることになる。このとき、ＶＲＥＧ４０４の電圧は調整電圧上限値１０６０より低いため集積回路装置１Ｂは低消費電力で動作している。また、ＶＲＥＧ４０４の電圧は調整電圧下限値１０５０より高いため、集積回路装置１Ｂの動作が停止するおそれもない。
【００９１】
図１３は、制御部２０１の判断を示すテーブルである。第１の矩形波信号生成部１１および第２の矩形波信号生成部１２から矩形波が出力されていない状態は、図１３では固定値と表現されている。
【００９２】
第３の矩形波信号４０３が固定値の場合、第２の振幅は第３の振幅よりも大きいため、第２の矩形波信号４０２も固定値となる。このとき、ＶＲＥＧ４０４の電圧が調整電圧下限値１０５０よりも低いため、制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の上昇を指示する。本実施形態では、アップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントして大きくする。
【００９３】
第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波の場合、ＶＲＥＧ４０４の電圧が調整電圧上限値１０６０よりも高いため、低消費電力で動作のために制御部２０１はＶＲＥＧ４０４の低下を指示する。本実施形態では、アップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をデクリメントして小さくする。
【００９４】
そして、第２の矩形波信号４０２が固定値であり、かつ第３の矩形波信号４０３が矩形波の場合には、ＶＲＥＧ４０４の電圧値は適切である。
【００９５】
図１４は、本実施形態における調整電圧（ＶＲＥＧ）４０４の変動の例を示す波形図である。
【００９６】
区間ｔ０〜ｔ４では、第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＡ）４３０Ａと第３の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＢ）４３０Ｂが矩形波、すなわち第２の矩形波信号４０２と第３の矩形波信号４０３が矩形波であるため、制御部２０１はアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をデクリメントして小さくする。図１４では、制御部２０１は時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４においてアップダウンカウンター２０４Ａの値である制御信号（ＣＮＴ）４２０をデクリメントしている。そして、それに伴い、ＶＲＥＧ４０４の電圧も低下している。
【００９７】
区間ｔ４〜ｔ５では、ＣＬＫＤＩＶＡ４３０Ａが固定値であり、ＣＬＫＤＩＶＢ４３０Ｂが矩形波である。ＶＲＥＧ４０４の電圧値は適切であるため、制御部２０１ＡはＣＮＴ４２０を維持する。
【００９８】
区間ｔ５〜ｔ９では、ＣＬＫＤＩＶＡ４３０ＡとＣＬＫＤＩＶＢ４３０Ｂが固定値であるため、制御部２０１Ａはアップダウンカウンター２０４Ａのカウント値をインクリメントして大きくする。図１４では、制御部２０１Ａは時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９においてアップダウンカウンター２０４Ａの値であるＣＮＴ４２０をインクリメントしている。そして、それに伴い、ＶＲＥＧ４０４の電圧も上昇している。
【００９９】
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態について図１５〜図１６を参照にして説明する。
【０１００】
図１５は本実施形態に係る電子機器８００のブロック図である。電子機器８００は、集積回路装置８１０、入力部８２０、メモリー８３０、電源生成部８４０、ＬＣＤ８５０、音出力部８６０を含む。集積回路装置８１０は、第１〜３実施形態の集積回路装置１、１Ａ、１Ｂのいずれかに対応する。
【０１０１】
ここで、入力部８２０は、種々のデータを入力するためのものである。集積回路装置８１０は、この入力部８２０により入力されたデータに基づいて種々の処理を行うことになる。メモリー８３０は、集積回路装置８１０などの作業領域となるものである。電源生成部８４０は、電子機器８００で使用される各種電源を生成するためのものである。集積回路装置８１０は電源生成部８４０から供給された電源（外部電源）を降圧して調整電圧を生成する。
【０１０２】
ＬＣＤ８５０は、電子機器８００が表示する各種の画像（文字、アイコン、グラフィック等）を出力するためのものである。音出力部８６０は、電子機器８００が出力する各種の音（音声、ゲーム音等）を出力するためのものであり、その機能は、スピーカーなどのハードウェアにより実現できる。
【０１０３】
図１６（Ａ）に、電子機器の一つである携帯電話３０００の外観図の例を示す。この携帯電話３０００は、低消費電力を目的として集積回路装置８１０を用いてもよい。
【０１０４】
図１６（Ｂ）に、電子機器の一つである腕時計４０００の外観図の例を示す。腕時計４０００は、使用環境が様々に変化しそれに伴い停止電圧も変化する。低消費電力であることが求められるため、状況に応じて調整電圧を適切な電圧に調節できる集積回路装置８１０を用いてもよい。
【０１０５】
図１６（Ｃ）に、電子機器の一つであるパーソナルコンピューター５０００の外観図の例を示す。このパーソナルコンピューター５０００は、正確な時刻情報のためＲＴＣ（リアルタイムクロック）を必要とする。電池駆動であることから低消費電力が求められるＲＴＣの機能を集積回路装置８１０に求めてもよい。
【０１０６】
本実施形態の集積回路装置を図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）、図１６の電子機器に組み込むことにより、消費電力の少ない電子機器８００を提供することができる。
【０１０７】
５．第５実施形態
本発明の第５実施形態について図１７を参照にして説明する。第２実施形態における集積回路装置の制御方法は図１７のフローチャートで示すことができる。
【０１０８】
集積回路装置において、まず第２の矩形波信号が出力されているか否かが判断される（Ｓ１０）。第２の矩形波信号が出力されている場合（Ｓ１０のＹ）には調整電圧４０４を低下させる余地がある。そこで、調整電圧の低下を指示する制御信号を出力する（Ｓ２０）。その後、制御信号に基づいて調整電圧が低下する（Ｓ３０）。第２の矩形波信号が出力されないならば（Ｓ１０のＮ）、調整電圧は維持される。
【０１０９】
そして、発振信号が出力される（Ｓ４０）。調整電圧が低下した場合には発振信号の振幅は小さくなっている。
【０１１０】
第１の振幅と比べて、発振信号の振幅が大きいかを判断し（Ｓ５０）、大きい場合には第１の矩形波信号を出力する（Ｓ６０）。第１の矩形波信号は例えばシステムクロックとして使用される。
【０１１１】
そして、第２の振幅と比べて、発振信号の振幅が大きいかを判断し（Ｓ７０）、大きい場合には第２の矩形波信号を出力する（Ｓ８０）。第２の振幅は、第１の振幅よりも大きい。よって、第２の矩形波信号を出力されていれば（Ｓ１０のＹ）、調整電圧を低下する余地があると判断される。第２の矩形波信号が出力されなくなれば（Ｓ１０のＮ）、調整電圧が適切な範囲にあると判断される。
【０１１２】
この制御（Ｓ１０〜Ｓ８０）に従うことにより、調整電圧を適切な電圧まで低下させることができるので、集積回路装置の消費電力を小さくすることができる。
【０１１３】
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１４】
１…集積回路装置、１Ａ…集積回路装置、１Ｂ…集積回路装置、１０…発振回路部、１１…第１の矩形波信号生成部、１２…第２の矩形波信号生成部、１３…第３の矩形波信号生成部、１００…反転増幅器（インバーター）、１０１…帰還抵抗、１０２…水晶振動子、１０３…発振容量、１０４…発振容量、１０５…水晶振動子接続端子、１０６…水晶振動子接続端子、１１０Ａ〜１１０Ｄ…トランジスタ、１２０Ａ〜１２０Ｄ…トランジスタ、１３０Ａ〜１３０Ｄ…トランジスタ、２０１…制御部、２０１Ａ…制御部、２０２…電源供給部、２０３…分周器、２０３Ａ…分周器、２０３Ｂ…分周器、２０４…アップダウンカウンター、２０４Ａ…アップダウンカウンター、２０５…タイマー、４００…発振信号（ＣＬＫＩＮ）、４０２…第２の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＡ）、４０３…第３の矩形波信号（ＣＬＫＯＵＴＢ）、４０４…調整電圧（ＶＲＥＧ）、４０６…テスト信号（ＴＥＳＴ＿）、４０８…第１の矩形波信号（ＣＬＫＳＹＳ）、４２０…制御信号（ＣＮＴ）、４２０Ａ〜４２０Ｅ…制御ビット信号、４３０…第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶ）、４３０Ａ…第２の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＡ）、４３０Ｂ…第３の矩形波信号の分周信号（ＣＬＫＤＩＶＢ）、４３２…タイマー出力信号（ＴＩＭＥＲ）、８００…電子機器、８１０…集積回路装置（ＩＣ）、８２０…入力部、８３０…メモリー、８４０…電源生成部、８５０…ＬＣＤ、８６０…音出力部、９００…トランジスタ、９０１…トランジスタ、１００１…第１の振幅、１００２…第２の振幅、１００３…第３の振幅、１０１０…従来手法の調整電圧、１０１０Ａ…従来手法の調整電圧の上限値、１０１０Ｂ…従来手法の調整電圧の下限値、１０２０…停止電圧、１０２０Ａ…停止電圧の上限値、１０２０Ｂ…停止電圧の下限値、１０３０…実質停止マージン、１０４０…特定条件停止マージン、１０５０…調整電圧下限値、１０６０…調整電圧上限値、１０７０…調整電圧設定範囲、１０８０…停止電圧マージン、３０００…携帯電話、４０００…腕時計、５０００…ノートＰＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路装置であって、
第１の振幅と比べて、入力された発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力する第１の矩形波信号生成部と、
前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する第２の矩形波信号生成部と、
を含む集積回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路装置において、
前記発振信号を出力する反転増幅器と、
制御信号を出力する制御部と、
少なくとも前記反転増幅器に調整電圧を供給する電源供給部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる集積回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の集積回路装置において、
前記制御部は、
所与のタイミングで前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させる集積回路装置。
【請求項４】
請求項２に記載の集積回路装置において、
前記第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、前記発振信号に基づいて第３の矩形波信号を出力する第３の矩形波信号生成部を含み、
前記制御部は、
前記第２の矩形波信号も前記第３の矩形波信号も出力されていない場合に、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させる集積回路装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記制御部は、
所与のタイミングで前記調整電圧の低下又は上昇を指示する前記制御信号を出力する集積回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部は、
所与のタイミングで、前記第２の矩形波信号と前記第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させる集積回路装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部は、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なり、
前記第３の矩形波信号生成部は、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の集積回路装置を含む電子機器。
【請求項１１】
集積回路装置の制御方法であって、
制御信号を出力する制御信号出力ステップと、
調整電圧を供給する調整電圧供給ステップと、
発振信号を出力するステップと、
第１の振幅と比べて、入力された前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力するステップと、
前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力するステップと、
を含み、
前記制御信号出力ステップにおいて、
前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、
前記調整電圧供給ステップにおいて、
前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる集積回路装置の制御方法。
【請求項１】
集積回路装置であって、
第１の振幅と比べて、入力された発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力する第１の矩形波信号生成部と、
前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力する第２の矩形波信号生成部と、
を含む集積回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路装置において、
前記発振信号を出力する反転増幅器と、
制御信号を出力する制御部と、
少なくとも前記反転増幅器に調整電圧を供給する電源供給部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる集積回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の集積回路装置において、
前記制御部は、
所与のタイミングで前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させる集積回路装置。
【請求項４】
請求項２に記載の集積回路装置において、
前記第１の振幅よりも大きく前記第２の振幅よりは小さい第３の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、前記発振信号に基づいて第３の矩形波信号を出力する第３の矩形波信号生成部を含み、
前記制御部は、
前記第２の矩形波信号も前記第３の矩形波信号も出力されていない場合に、前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を出力し、
前記電源供給部は、
前記調整電圧の上昇を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を上昇させる集積回路装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記制御部は、
所与のタイミングで前記調整電圧の低下又は上昇を指示する前記制御信号を出力する集積回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部又は第３の矩形波信号生成部は、
所与のタイミングで、前記第２の矩形波信号と前記第３の矩形波信号の少なくとも一つの出力を停止させる集積回路装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部と前記第３の矩形波信号生成部の少なくとも一つは、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかに記載の集積回路装置において、
前記第２の矩形波信号生成部は、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのしきい値電圧が前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なり、
前記第３の矩形波信号生成部は、
その矩形波信号生成部を構成するトランジスタのゲート幅およびゲート長の少なくとも一つが前記第１の矩形波信号生成部のトランジスタとは異なる集積回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の集積回路装置を含む電子機器。
【請求項１１】
集積回路装置の制御方法であって、
制御信号を出力する制御信号出力ステップと、
調整電圧を供給する調整電圧供給ステップと、
発振信号を出力するステップと、
第１の振幅と比べて、入力された前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第１の矩形波信号を出力するステップと、
前記第１の振幅よりも大きな第２の振幅と比べて、前記発振信号の振幅の方が大きい場合に、第２の矩形波信号を出力するステップと、
を含み、
前記制御信号出力ステップにおいて、
前記第２の矩形波信号が出力されている場合に、前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を出力し、
前記調整電圧供給ステップにおいて、
前記調整電圧の低下を指示する前記制御信号を受け取った場合に、前記調整電圧を低下させる集積回路装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１２３５４６（Ｐ２０１１−１２３５４６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８５５２（Ｐ２００９−２７８５５２）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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