(57)【要約】【課題】回路においてより簡易に終端抵抗値を切り換える技術を提供する。【解決手段】デバイスと、制御信号がアクティブである時にこのデバイスに給電するロードスイッチと、前記デバイスが接続しているデバイスバスと、このデバイスバスを終端するデバイスバス終端抵抗と、前記制御信号がアクティブである時に又は前記ロードスイッチが給電状態である時に、ホストバスと前記デバイスバスとを接続するバススイッチと、前記ホストバスと前記デバイスバスとが非接続である時にこのホストバスを終端するホストバス終端抵抗とを備えた切り替え回路。【選択図】  図１
2014150393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスと、
制御信号がアクティブである時にこのデバイスに給電するロードスイッチと、
前記デバイスが接続しているデバイスバスと、
このデバイスバスを終端するデバイスバス終端抵抗とを
備えた半導体装置。
【請求項２】
前記制御信号がアクティブである時に又は前記ロードスイッチが給電状態である時に、ホストバスと前記デバイスバスとを接続するバススイッチを更に備えた請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置と、
前記制御信号がアクティブである時に又は前記ロードスイッチが給電状態である時に、ホストバスと前記デバイスバスとを接続するバススイッチと、
前記ホストバスと前記デバイスバスとが非接続である時にこのホストバスを終端するホストバス終端抵抗とを
備えた切り替え回路。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置と、
前記ホストバスと前記デバイスバスとが非接続である時にこのホストバスを終端するホストバス終端抵抗とを
備えた切り替え回路。
【請求項５】
デバイスと、
制御信号がアクティブである時にこのデバイスに給電するロードスイッチと、
前記デバイスが接続しているデバイスバスと、
このデバイスバスを終端するデバイスバス終端抵抗と、
前記制御信号がアクティブである時に又は前記ロードスイッチが給電状態である時に、ホストバスと前記デバイスバスとを接続するバススイッチと、
前記ホストバスと前記デバイスバスとが非接続である時にこのホストバスを終端するホストバス終端抵抗とを
備えた切り替え回路。
【請求項６】
前記ホストバス終端抵抗は、前記デバイスバス終端抵抗と同等の抵抗値を持ってこのデバイスバス終端抵抗を代替する請求項３乃至請求項５に記載の切り替え回路。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６に記載のいずれかの切り替え回路を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、切り換え回路、半導体装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路において終端抵抗を調整するための工夫が成されてきている。バスラインに接続する負荷の数を検出し終端抵抗値を切り換える手段を持つ、接続している増設ボードの枚数を検知する、チップ内部に可変抵抗器を設ける、といったようなものである。
【０００３】
しかしながらより簡易に終端抵抗値を切り換える技術への要望があるが、かかる要望を実現するための手段は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５１７２１号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６６３２号公報
【特許文献３】特開２００３−１４３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施の形態は、回路においてより簡易に終端抵抗値を切り換える技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態によれば切り替え回路は、デバイスと、制御信号がアクティブである時にこのデバイスに給電するロードスイッチと、前記デバイスが接続しているデバイスバスと、このデバイスバスを終端するデバイスバス終端抵抗と、前記制御信号がアクティブである時に又は前記ロードスイッチが給電状態である時に、ホストバスと前記デバイスバスとを接続するバススイッチと、前記ホストバスと前記デバイスバスとが非接続である時にこのホストバスを終端するホストバス終端抵抗とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態におけるパーソナルコンピュータのシステム構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の一部の詳細を示すブロック構成図。
【図３】実施形態に用いられるＩＩＣインタフェースを説明するための図。
【図４】同実施形態の一部の他の例を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。まず図１は、この発明の電子機器の一実施形態を示すブロック構成図を示している。
【０００９】
図１を参照して、情報処理装置の実施形態にかかる電子機器の構成について説明する。この電子機器は、例えば、バッテリによって駆動可能なノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ１０として実現されている。
【００１０】
即ち図１は、パーソナルコンピュータ１０のシステム構成を示している。パーソナルコンピュータ１０は、ＣＰＵ１１１、主メモリ１１３、グラフィクスコントローラ１１４、システムコントローラ１１５、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１６、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１７、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１９、電源コントローラ（ＰＳＣ）１２０、電源回路１２１、ＡＣアダプター１２２等を備えている。ＡＣアダプター１２２は上述の外部電源装置として使用される。本実施形態において、電源コントローラ（ＰＳＣ）１２０と電源回路１２１とは、外部電源装置（ＡＣアダプター）からの電力量を測定するための消費電力測定回路１２３として機能する。消費電力測定回路１２３は、パーソナルコンピュータ１０が電源オンされている期間だけでなく、電源オフされている期間においても電力量を測定する。本実施形態では、例えば外部電源装置（ＡＣアダプター）から供給される電力をパーソナルコンピュータ１０における消費電力として扱う。電力量を計測する計測手段の主体であるＥＣ／ＫＢＣ１１９は、消費電力測定回路１２３によって測定された電力量（電流値、電圧値）、すなわち消費電力値を示すデータを読み取り、システムコントローラ１１５を通じてＣＰＵ１１１（オペレーティングシステム（ＯＳ））に出力する。
【００１１】
ＣＰＵ１１１は、パーソナルコンピュータ１０の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。このＣＰＵ１１１は、ＨＤＤ１１６から主メモリ１１３にロードされる各種ソフトウェア、例えば、オペレーティングシステム（ＯＳ）１１３ａおよび各種ユーティリティプログラムやアプリケーションプログラムを実行する。
【００１２】
また、ＣＰＵ１１１は、不揮発性メモリであるＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８に格納されたＢＩＯＳ（基本入出力システム：Basic Input Output System）も実行する。ＢＩＯＳ（以下BIOS）はハードウェア制御のためのシステムプログラムである。
【００１３】
グラフィクスコントローラ１１４は、パーソナルコンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１９を制御する表示コントローラである。
システムコントローラ１１５は、ＰＣＩバス１に接続されており、ＰＣＩバス１上の各デバイスとの通信を実行する。ＰＣＩバス１には、例えば通信デバイス１２４が接続される。通信デバイス１２４は、ＣＰＵ１１１の制御のもとで、ネットワークを介した外部装置（例えば、データサーバ）との通信を制御する。また、システムコントローラ１１５は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１６および光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１７を制御するためのSerial ATAコントローラを内蔵している。
【００１４】
ＥＣ／ＫＢＣ１１９、電源コントローラ（ＰＳＣ）１２０、およびバッテリ１７は、Ｉ２Ｃバスのようなシリアルバス２を介して相互接続され、システムコントローラ１１５とＬＰＣバスを介して接続されている。ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、パーソナルコンピュータ１０の電力管理を実行するための電源管理コントローラであり、例えば、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１５などを制御するキーボードコントローラを内蔵した１チップマイクロコンピュータとして実現されている。ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、ユーザーによる電源スイッチ１４の操作に応じてパーソナルコンピュータ１０を電源オンおよび電源オフする機能を有している。パーソナルコンピュータ１０の電源オンおよび電源オフの制御は、ＥＣ／ＫＢＣ１１９とＰＳＣ１２０との協働動作によって実行される。ＥＣ／ＫＢＣ１１９から送信されるオン信号を受けると、ＰＳＣ１２０は電源回路１２１を制御してパーソナルコンピュータ１０の各内部電源をオンする。また、ＥＣ／ＫＢＣ１１９から送信されるオフ信号を受けると、ＰＳＣ１２０は電源回路１２１を制御してパーソナルコンピュータ１０の各内部電源をオフする。ＥＣ／ＫＢＣ１１９、ＰＳＣ１２０、および電源回路１２１は、パーソナルコンピュータ１０が電源オフされている期間中も、バッテリ１７、またはＡＣアダプター１２２からの電力によって動作する。
【００１５】
さらに給電回路のＳｅ＊は図２と図４で触れる内部デバイスに給電とその停止を行う切り替え回路の一部である半導体装置である（＊＝１〜４）。Ｓｅ＊の先に接続するデバイスの具体例としては、タッチパネル、タッチパッド等のヒューマンＩ／Ｆデバイス、加速度、磁気、温度、照度、カメラ等のセンサ類がある。これらのデバイスが動く必要のない時は、そのデバイスのパワーをOFFする。同時にシリアルバスからも切り離すが、同じバス上にあり残って動き続けなければならない例えばＰＳＣやバッテリのために、バスの終端抵抗値を調整する。
【００１６】
図２は、本実施形態による実施例の一つである。I2Cホストの制御するホストバスに、デバイスＢ１、デバイスＢ２、デバイスＣの３ヶのデバイスを接続した例である。ホストバスはI2C以外のバスでも以下の説明は同様である。
【００１７】
この図２を用いて機能・ＨＷ接続等の構成を説明する。まず、マスタデバイスである“ホストデバイス”は各スレーブデバイス、デバイスＢ１、デバイスＢ２、デバイスＣとデータ通信を行うように構成されている。即ち従って、デバイスＢ１は、“ホストデバイス”とデータ通信を行う。またデバイスＢ２は、“ホストデバイス”とデータ通信を行う。デバイスＣは、“ホストデバイス”とデータ通信を行う。
【００１８】
次にホストバスＨｂは、“ホストデバイス”のバスラインである。各スレーブバス（デバイスバス）のうちまずバスＢ１は、デバイスＢ１、デバイスＣのバスラインである。また次のスレーブバスであるバスＢ２は、デバイスＢ２のバスラインである。
【００１９】
またＶＡは、“ホストデバイス”の電源（ソース）である。Ｖ１は、電源ソースである。Ｖ２は、電源ソースである。ＶＢ１は、デバイスＢ１の電源である。ＶＢ２は、デバイスＢ２の電源である。
【００２０】
ＬＤＳＷ１は、電源ソースＶ１と電源ＶＢ１間に挿入したロードスイッチである。ＥＮ１は、ロードスイッチＬＤＳＷ１の制御信号である。この制御信号がアクティブである時ロードスイッチＬＤＳＷ１をＯＮし、インアクティブである時、ロードスイッチＬＤＳＷ１をＯＦＦする。
【００２１】
ＬＤＳＷ２は、電源ソースＶ２と電源ＶＢ２間に挿入したロードスイッチである。ＥＮ２は、ロードスイッチＬＤＳＷ２の制御信号である。この制御信号がアクティブである時ロードスイッチＬＤＳＷ２をＯＮし、インアクティブである時、ロードスイッチＬＤＳＷ２をＯＦＦする。
【００２２】
ＢＳＷ１は、バススイッチである。このバススイッチは、電源ＶＢ１が所定の電位にあるときＯＮし、電源ＶＢ１がGND電位にあるときＯＦＦする。
ＢＳＷ２も、バススイッチである。このバススイッチは、電源ＶＢ２が所定の電位にあるときＯＮし、電源ＶＢ２がGND電位にあるときＯＦＦする。
ＲＡは電源ソースＶＡとホストバスＨｂ間に接続された抵抗である。この抵抗ＲＡは、抵抗ＲＢ１と抵抗ＲＢ２との合成抵抗値が適正となるように決定する。ＲＡ１は抵抗である。ＲＡ２も抵抗である。
【００２３】
さてＴＡ１は、Ｐ−ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＴＡ１のゲート電位 ≧電源ソースＶＡの時、トランジスタＴＡ１は ＯＦＦする。またトランジスタＴＡ１のゲート電位 ＜電源ソースＶＡの時、トランジスタＴＡ１は ＯＮする。
【００２４】
ＴＡ２も、Ｐ−ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＴＡ２のゲート電位 ≧電源ソースＶＡの時、トランジスタＴＡ２は ＯＦＦする。またトランジスタＴＡ２のゲート電位 ＜電源ソースＶＡの時、トランジスタＴＡ２は ＯＮする。
【００２５】
ＲＢ１は電源ＶＢ１とバスＢ１間に接続された終端用抵抗である。ＲＢ２は電源ＶＢ２とバスＢ２間に接続された終端用抵抗である。
Ｒ１はロードスイッチＬＤＳＷ１がＯＦＦされた時に電源ＶＢ１の電荷を引き抜くための抵抗である。またＲ２はロードスイッチＬＤＳＷ２がＯＦＦされた時に電源ＶＢ２の電荷を引き抜くための抵抗である。
【００２６】
なおパワー部品などを除く構成要素は、例えばＳｅ１あるいはＳｅ２といった範囲で半導体装置（ＩＣ，ＬＳＩといった集積回路等）で構成するのも好適である。更にデバイスは半導体装置に各種外付けできるような形態としてもよい。
【００２７】
以上のような機能・ＨＷ接続等の構成における動作を説明すると、以下のようになる。
（１）電源ソースＶＡ、Ｖ１ 、Ｖ２が投入され、制御信号ＥＮ１、ＥＮ２がアクティブであると、ロードスイッチＬＤＳＷ１＝ＯＮ、ロードスイッチＬＤＳＷ２＝ＯＮ、バススイッチＢＳＷ１＝ＯＮ、バススイッチＢＳＷ２ ＝ＯＮでトランジスタＴＡ１＝ＯＦＦ、トランジスタＴＡ２＝ＯＦＦとなる。
【００２８】
この状態は、“ホストデバイス”がデバイスＢ１、デバイスＢ２、デバイスＣのすべてのデバイスと通信することができる標準状態である。
ホストバスＨｂ、バスＢ１、バスＢ２は、バススイッチＢＳＷ１、バススイッチＢＳＷ２により電気的に接続されており、“ＲＡ”//“ＲＢ１”//“ＲＢ２”の並列抵抗値の合成抵抗値で終端されている。
【００２９】
（２）省電力等の理由で、システム通電中に稼働していないデバイスの電源をＯＦＦする要求がある。
デバイスＢ１、デバイスＣの電源をＯＦＦする場合は、制御信号ＥＮ１をインアクティブとしてロードスイッチＬＤＳＷ１＝ＯＦＦとし、電源ＶＢ１をＯＦＦする。
同時に、デバイスＢ１、デバイスＣや抵抗ＲＢ1への電流もれを防ぐため、“ホストデバイス”とバスＢ１を電気的に切り離す必要がある。本例では、これをバススイッチＢＳＷ１で行い、電源ＶＢ１＝ ＯＦＦ（ＧＮＤ電位）となることにより、バスが切り離される。
【００３０】
（３）上記、（２）によりホストバスＨｂとバスＢ１が電気的に切り離されると、抵抗ＲＢ１もホストバスＨｂから切り離される。一方、電源ＶＢ１＝ ＯＦＦ（ＧＮＤ電位）によりトランジスタＴＡ１＝ＯＮとなり、抵抗ＲＡ１はホストバスＨｂに接続する。
【００３１】
結果として、終端抵抗は“ＲＡ”//“ＲＢ１”//“ＲＢ２”から“ＲＡ”//“ＲＡ１”//“ＲＢ２”となる。抵抗ＲＢ１と抵抗ＲＡ１の抵抗値を等しくとっておけば、合成抵抗値も等しくすることができる。
【００３２】
（４）再度、デバイスを稼働する必要が生じた場合は、制御信号ＥＮ１をアクティブとすればよい。
（５）“デバイスＢ２”の電源をＯＦＦする場合は、制御信号ＥＮ２をインアクティブとすればよい。
終端抵抗は“ＲＡ”//“ＲＢ１”//“ＲＢ２”から“ＲＡ”//“ＲＢ１”//“ＲＡ２”となる。抵抗ＲＢ２と抵抗ＲＡ２の抵抗値を等しくとっておけば、合成抵抗値も等しくすることができる。
【００３３】
図３は、前述のＩＩＣインタフェースを説明するための図である。ＩＩＣインタフェースのバス（ＩＩＣ‐ＢＵＳ）は、マスタデバイスから出力されるプルアップされたクロックと、マスタデバイスとスレーブデバイスとの双方向通信を行うデータとの２本の通信線から成り立っている。
【００３４】
図３（ａ）は、スレーブアドレスの構成例を示したものである。スレーブアドレスは8 ビット長で、上位4 ビットはデバイスの種類に応じて固定的に決まっている。また下位1 ビットは0
【００３５】
のとき書き込みで、1 のとき読み込みを表す。したがってスレーブアドレスで実際上使えるのはビット1 から3
までになる。
図３（ｂ）は２線のタイミングの概略図であり、上側のようにデータ線の信号のレベル値がＬＯＷになることによってＳｔａｒｔとなり、上位ビットから以下データが送られていき、データ線の信号のレベル値がＨＩＧＨになることによってＳｔｏｐ状態となる。対応するクロック線のタイミングは下側のようである。図３（ｂ）は１バイト転送の例であるが、データとＡＣＫをＳｔｏｐ状態までに複数繰り返せば、最初のバイトはスレーブアドレスだが残りのバイトは通信内容とすることができる。
【００３６】
図４は、実施形態の他の例を示すブロック構成図である。
図４は図２と比べて、バススイッチＢＳＷ１、バススイッチＢＳＷ２、トランジスタＴＡ１、トランジスタＴＡ２の制御信号を電源スイッチの制御信号である制御信号ＥＮ１、制御信号ＥＮ２に置き換えた例である。この例でも図２の場合と同様の効果を得ることができる。Ｓｅ３はＳｅ１と同等であり、Ｓｅ４はＳｅ２とこの制御信号ＥＮ１、制御信号ＥＮ２への置き換え以外の部分は、同等である。
【００３７】
以上、省電力動作のためのバスライン終端方法として、省電力等の理由で、システム通電中に稼働していないデバイスの電源をＯＮ／ＯＦＦすると終端抵抗値が変動してしまう問題を解決した。
【００３８】
デバイス電源の電圧変化を利用して終端抵抗値の補正を行う方法を用いることにより、従来必要であった負荷デバイスを検出する手段や抵抗値調整のためのデコード回路などの制御回路が不要になった。
【００３９】
即ち先行技術と比べた発明の効果として、デバイス電源の電圧変化を使用して方法により、負荷の数を検出する手段やデコード回路を不要にした。また、デバイス電源の電圧変化を使用して終端抵抗値を切り換えるため、ボード枚数を検知する必要も負荷側で終端抵抗を調節する仕組みも必要ない。デバイスの動的な電気的接続／非接続によって生じる終端抵抗値の変動を改善するものである。
【００４０】
（実施形態の要旨とポイントのまとめ）
省電力などの目的で、ホストバス系統のひとつのバスラインに複数デバイスバスで接続した複数デバイスが、各々の電源を動的にON/OFFし、かつ同時にバスラインへの電気的接続/非接続を行うシステムにおいて、デバイスの動的な電気的接続／非接続によって生じる終端抵抗値の変動を改善する手段を提供する。
【００４１】
（１）．デバイスの電源がOFFし電気的非接続状態になることにより終端抵抗の一部も非接続となる場合、バスラインに新たな抵抗を接続することで、全体の合成抵抗値が変化しないようにする。
【００４２】
（２）．デバイスの電源がONし電気的接続状態になることにより終端抵抗の一部も再接続する場合、上記１．にてバスラインに接続した抵抗を切断することで、全体の合成抵抗値が変化しないようにする。
【００４３】
（３）．上記 １．及び２．のバスラインへの抵抗の接続／切断は、デバイス電源の電圧変化、もしくは、それを制御する信号に応じて行う。
（４）．上記１．にて、バスラインに接続する抵抗の抵抗値は、非接続となる終端抵抗の抵抗値と等しくする。
（５）．上記１．にて、バスラインに接続する抵抗の接続場所は、デバイスにより非接続状態とならないバスラインに接続する。通常は、ホストコントローラが直接接続している場所に接続する。
【００４４】
（６）．デバイスとバスラインとの電気的接続を切断するスイッチ、または同等の機能を提供する装置部品などの手段を持つ。
（７）．デバイスの電源をOFFすると同時にデバイスとバスラインとの電気的接続を切断する。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…パーソナルコンピュータ、１１９…ＥＣ／ＫＢＣ、１２０…電源コントローラ（ＰＳＣ）、１２１…電源回路、１２２…ＡＣアダプター。
【図１】
2014150393.tif 000003
【図２】
2014150393.tif 000004
【図３】
2014150393.tif 000005
【図４】
2014150393.tif 000006