JPH11224141A - 演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算装置の動作温度範囲を広くするために
は、動作温度範囲の広い部品を使用して演算処理回路を
構成するか、演算装置の温度が計測・制御する装置を併
設しなければならず、それぞれ部品が高価になる、装置
が大規模化する等の問題があった。 【解決手段】 演算処理回路１への出力電圧を変更でき
る電源回路５と演算処理回路１の内部あるいは近傍の温
度を計測し電源回路５へ伝える温度計測回路３を用い
て、演算処理回路１の電源電圧を制御し動作速度を一定
に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は構成部品の動作保
証温度範囲より広い温度範囲において連続動作が可能な
演算装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の防衛産業市場の縮小及び民生市場
の拡大に伴い、半導体メーカは防衛用途や産業用途に代
表されるような動作保証温度範囲の広いＩＣ、ＬＳＩ等
の電子部品の生産から撤退する傾向にあり、その入手が
困難になりつつある。ただしここであげた動作保証温度
範囲とは、その電子部品近傍の気温の許容範囲を示し、
この範囲を超えるとその電子部品は内部素子の応答速度
の低下等が起こって誤動作する可能性が高くなる。また
その超え方が大きくなると破壊に至る場合もある。この
ような電子部品は、防衛用途では航空機や戦車のような
特殊車両等、また産業用途では製鉄所の生産設備付近等
の熱的環境の悪い場所で使用される可能性があり、その
ためその動作保証温度を広く確保してある。例えば民生
用途のＩＣで動作保証温度範囲が０℃から７０℃である
のに対し、防衛用途のＩＣで動作保証温度範囲が−５５
℃から１２５℃、産業用途で−２０℃から８５℃が一般
的である。また、現在市場に出ているそのようなＩＣは
環境試験による選別を行うため高価である。そのため、
これらの電子部品で構成された動作保証温度範囲の広い
演算装置も必然的に高価になる。

【０００３】また、このような動作保証温度範囲の広い
電子部品を使わずにかつ動作保証温度範囲外の温度下に
おいても動作する演算装置を構成する場合は、冷却装置
及び加熱装置を設け、演算装置を動作保証温度範囲内に
保つ必要があった。

【０００４】図１１は民生用途の電子部品を用いて動作
保証温度範囲外において動作可能な従来の演算装置を示
すもので、図１１において１は演算処理回路、２は電源
回路、３は演算装置の筐体内部の気温または基板、部品
の温度を計測する温度計測回路、４は演算処理回路１を
冷却するクーラー等の冷却装置、及び演算処理回路１を
加熱するヒーター等の加熱装置と、温度計測回路３で計
測される温度の情報に基づいて冷却装置や加熱装置のオ
ンオフや強度を制御する温度制御器からなる温度調整装
置である。

【０００５】従来の演算装置はこのように構成され、例
えば温度計測回路３で計測される演算処理回路１の周辺
の気温が動作保証温度よりも低い場合、温度調節装置４
のクーラーのスイッチをオフにしヒーターに電力を供給
して演算処理回路１を加熱する。また演算処理装置１周
辺の気温が動作保証温度より高い場合、ヒーターをオフ
にしクーラーに電力を配給して演算処理装置１を冷却す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の演算装置は上記
のような構成になっており、演算装置の動作保証温度範
囲を広くするためには、防衛用途に使用されるような動
作保証温度範囲の広い高価な電子部品を選択して演算処
理回路１を構成するか、演算装置の温度を計測・制御す
る温度計測回路や温度調節装置を併設しなければならな
かった。この場合、冷却装置や加熱装置は大きな電力を
必要とすることが多いので、消費電力は増えるとともに
電源や冷却装置や加熱装置の構成部品が大きくなる。ま
た冷却装置においてはコンデンサやコンプレッサー等が
構成要素として加わることが多く、そのため装置が大規
模化する。このことは信頼性低下の原因ともなり得る。

【０００７】この発明はかかる問題を解決するためにな
されたものであり、特に動作保証温度範囲の広い電子部
品を用いずに、かつ冷却装置や加熱装置を用いずに動作
保証温度範囲外の広い温度範囲にわたってその動作を継
続することができる演算装置を構成することを目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明による演算装
置は、動作保証温度範囲で動作する部品で構成された演
算処理回路と、前記演算処理回路周辺もしくは内部の温
度を計測し、当該温度に基づいて前記演算処理回路の電
子移動速度を所定の範囲内に保つように前記演算処理回
路へ供給する電圧情報を得る温度計測回路と、前記温度
計測回路から供給される電圧情報に基づいて前記演算処
理回路へ供給する電源電圧を変化させる電源回路とを備
えたものである。

【０００９】また、第２の発明による演算装置は、動作
保証温度範囲で動作する部品で構成された演算処理回路
と、前記演算処理回路周辺もしくは内部の温度を計測
し、当該温度に基づいて前記演算処理回路内の演算速度
に応じたクロック周波数情報を得る温度計測回路と、前
記温度計測回路から供給されるクロック周波数情報に基
づいて前記演算処理回路へ供給するクロック周波数を変
化させるクロック発生回路とを備えたものである。

【００１０】また、第３の発明による演算装置は、動作
保証温度範囲で動作する部品で構成された演算処理回路
と、前記演算処理回路内の電子の移動速度を計測する電
子移動速度計測回路と、前記電子移動速度計測回路から
供給される電子移動速度情報に基づいて、前記演算処理
回路の電子移動速度を所定の範囲内に保つように前記演
算処理回路へ供給する電源電圧を変化させる電源回路と
を備えたものである。

【００１１】また、第４の発明による演算装置は、第３
の発明において、前記電子移動速度計測回路は、一定間
隔でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロッ
ク発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさせ
る遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスと前
記遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に相当するク
ロックをカウントするカウンタと、前記カウンタのカウ
ント値を電圧に変換するカウント数−電圧値換算手段と
を備え、さらに前記電源回路は、前記カウント数−電圧
値換算手段からの出力電圧に基づいて出力信号の周波数
もしくはデューティー比を変化させるスイッチング制御
回路と、前記スイッチング制御回路からの出力信号に基
づいてスイッチングするスイッチ回路と、前記スイッチ
回路に電力を配給する定電圧源と、前記スイッチ回路の
出力を平滑化し、前記演算処理回路へ出力する平滑回路
とを備えたものである。

【００１２】また、第５の発明による演算装置は、第３
の発明において、前記電子移動速度計測回路は、前記ク
ロック発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こ
させる遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルス
と前記遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に応じて
出力周波数を変化させる発振器と、前記発振器からの出
力周波数を電圧値に変換する周波数−電圧変換手段とを
備え、さらに前記電源回路は、前記周波数−電圧変換手
段からの出力電圧に応じて出力信号の周波数またはデュ
ーティー比を制御するスイッチング制御回路と、前記ス
イッチング制御回路からの出力信号に基づいてスイッチ
ングするスイッチ回路と、前記スイッチ回路に電力を配
給する定電圧源と、前記スイッチ回路の出力を平滑化
し、前記演算処理回路へ出力する平滑回路とを備えたも
のである。

【００１３】また、第６の発明による演算装置は、動作
保証温度範囲で動作する部品で構成された演算処理回路
と、前記演算処理回路内の電子の移動速度を計測する電
子移動速度計測回路と、前記電子移動速度計測回路から
供給される電子移動速度情報に基づいて前記演算処理回
路へ出力するクロック周波数を変化させるクロック発生
回路とを備えたものである。

【００１４】また、第７の発明による演算装置は、第６
の発明において、前記電子移動速度計測回路は、一定間
隔でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロッ
ク発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさせ
る遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスと前
記遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に相当するク
ロックをカウントするカウンタと、前記カウンタのカウ
ント値をクロック周波数の分周比を示すデジタル値に変
換するカウント数−クロック分周比換算手段と、前記カ
ウント数−クロック分周比換算手段を制御する制御回路
とを備え、さらに前記クロック発生回路は、基準クロッ
ク発生回路と、前記基準クロック発生回路からの出力ク
ロックを分周し、前記演算処理回路へ出力するための分
周器とを備えたものである。

【００１５】さらに、第８の発明による演算装置は、第
６の発明において、前記電子移動速度計測回路は、一定
間隔でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロ
ック発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさ
せる遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスで
前記遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に応じて出
力周波数を変化させる発振器と、前記発振器からの出力
周波数を電圧値に変換する周波数−電圧変換回路とを備
え、さらに前記クロック発生回路は、入力電圧によって
出力周波数をスイープさせ、前記演算処理回路へ出力す
る周波数スイープ回路とを備えたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す演算装置の図であり、図において１
は従来装置と同一のものであり、３ｂは温度計測回路、
５は演算処理回路１への出力電圧を変更できる電源回路
である。

【００１７】上記のように構成された演算装置におい
て、温度計測回路３ｂは演算処理装置１の周辺気温や表
面温度、周辺基板温度等をサーミスタ等の温度センサに
よって計測し、その温度に基づいて電源回路５に電圧情
報を送る。この温度センサは例えばその抵抗値を変化さ
せるタイプのものであれば両端に基準電圧を印可し温度
に応じた電圧を得る。温度計測回路３ｂは内部に温度−
電圧換算表を有しており、温度−電圧換算表では上記温
度センサで計測される温度に応じた電圧に基づいて、こ
の温度−電圧換算表から演算処理回路１の電子移動速度
を所定の範囲に保つような電圧情報をアナログ−デジタ
ル変換して出力する。電源回路５では、温度計測回路３
から出力される電圧情報に基づいて電源電圧を変え、そ
の電源電圧を演算処理回路１に供給する。

【００１８】電子回路において、電源電圧を低下させる
と電子の移動速度が下がり、回路としての動作が遅くな
る。また周辺温度を低下させると電子の移動速度が上が
り、回路としての動作が速くなることがわかっている。
特に、演算処理装置１において周辺温度が動作保証温度
範囲を下回ると、演算処理装置内の電子の移動速度がマ
ージンを超えることによって誤動作するため、電源電圧
を低下させ電子の移動速度を動作保証温度範囲内にある
ときの所定の速度範囲内に保つように適切に補正するこ
とによって誤動作を防止できる。同様に、演算処理装置
１において周辺温度が動作保証温度範囲を超えると、演
算処理装置内の電子の移動速度がマージンを下回るた
め、電源電圧を上げてやり電子の移動速度を補正するこ
とによって誤作動を防止できる。電源回路５はこの現象
を利用して温度計測回路３ｂから得られる電圧情報に基
づいて低温時に電圧を下げ、高温時に上げることによっ
て電子の移動速度を所定の範囲内に保つことにより、演
算処理回路１の動作速度を一定に保つ。

【００１９】この実施の形態は以上のように構成されて
いるので、演算処理回路の温度に応じて電源電圧を変化
させて電子移動速度を所定の範囲内に保つことにより、
動作保証温度範囲より広い温度範囲にわたって演算処理
回路を誤動作させることなく一定速度で動作させること
が可能になる。

【００２０】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す演算装置の図であり、図において１は従来装
置と同一のものであり、３ｃは温度計測回路、６は演算
処理回路１への出力クロック周波数を変更できるクロッ
ク発生回路である。

【００２１】上記のように構成された演算装置におい
て、温度計測回路３ｃは、実施の形態１における温度計
測回路３ｂと同様に、温度センサによって得られる温度
に基づいて、温度−電圧換算表から演算処理回路１の演
算速度に応じたクロック周波数を決め、その情報を出力
する。クロック発生回路６は温度計測回路３で決められ
たクロック周波数の情報が供給され、その情報に基づい
てその周波数のクロックを演算処理回路１に出力する。

【００２２】電子回路において、周辺温度を上昇させる
と電子の移動速度が下がり、回路としての動作が遅れ
る。また、周辺温度を下降させると電子の移動速度が上
がり、回路としての動作が早くなる。

【００２３】クロック発生回路６はこの現象に基づき、
高温時には回路の動作が遅くなりそれまでのクロック周
波数では間に合わなくなるために、クロック周波数を下
げる。また、低温時には回路の動作が早くなるため、ク
ロック周波数を上げる。これによって演算処理回路１は
誤動作せずに処理を継続することが可能になる。

【００２４】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す演算装置の図であり、図において１は従来装
置と同一のものであり、７は演算処理回路１内の部品の
近傍あるいは内部の電子の移動速度を計測する電子移動
速度計測回路、５は実施の形態１と同一のものである。

【００２５】上記のように構成された演算装置におい
て、電源回路５は電子移動速度計測回路７から得られる
電子の移動速度を示す情報に基づき、電子の移動速度が
高くなったら出力すべき電圧値を低下させ、また電子の
移動速度が低くなったら出力電圧値を高くし、その電源
電圧を演算処理回路１に出力する。このことによって演
算処理回路１の動作速度を一定に保つことが可能にな
る。

【００２６】ここで電子移動速度計測回路７は、実施の
形態１における温度計測回路３ｂと同じような働きをす
る。つまり、電子移動速度は温度に応じて変化するた
め、電子の移動速度を計測し、電源回路５において電子
の移動速度を所定の範囲内に保つように演算処理回路１
に供給する出力電圧を制御する。なお、電子移動速度を
計測することは特別な素子等を用いなくても実現可能な
ため、この部分を同一半導体内に集積することができ
る。

【００２７】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示す電子移動速度計測回路及び電源回路の図であ
り、図において５，７は実施の形態３と同一のものであ
り、８は一定周期でパルスを発生させるクロック発生回
路、９は長配線やゲート等で温度変化による抵抗特性の
変化に応じて信号の遅延を起こさせる遅延回路、１０
は、クロック発生回路８から発生された遅延回路９を通
過したパルスと通過していないパルスを供給され、その
時間差をカウントするカウンタ、１１はカウンタ１０の
カウントの基準になる基準クロックＣを発生させるクロ
ック発生回路、１２はカウンタ９のカウント値を電圧値
に変換するための換算表を予め記憶しているメモリーか
らなるカウント数−電圧値換算表、１３はカウント数−
電圧値換算表１２の動作を制御するための制御回路、１
４はカウント数−電圧値換算表１２からのデジタル信号
をアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換回路、
１５はスイッチングの周期及びデューティー比を制御し
所望の出力電圧を得るためのスイッチング制御回路、１
６は定電圧源、１７はスイッチングをするためのスイッ
チ回路、１８はスイッチングされた信号を平滑化し直流
電源電圧とするための平滑回路である。

【００２８】上記のように構成された電子移動速度計測
回路及び電源回路において、クロック発生回路８は一定
周期でパルスを出力する。ただしここでの周期は電源電
圧を切り替える周期と同じである。カウンタ１０は遅延
のないパルスＡをカウント開始信号として供給されたと
きにカウントを開始し、遅延回路を通過したパルスＢを
カウント終了信号として供給されるまで、基準クロック
Ｃのクロック数に基づいてカウント開始からカウント終
了までの時間差Ｔをカウントする。例えば演算処理装置
１周辺の気温が動作保証温度範囲を超えて高くなり電子
移動速度が遅くなるとカウント結果は増え、気温が動作
保証温度を超えて低くなり電子移動速度が速くなるとカ
ウント結果は減る。この時、カウントの基準クロックＣ
はクロック発生器１１から出力され、その周波数は遅延
回路９での信号遅延時間に対して十分高速でなければな
らない。カウンタ９はカウント終了信号を受けて上記時
間差Ｔをカウントした後、このカウント結果をカウント
数−電圧値換算表１２に入力し、カウント数−電圧値換
算表１２では対応する電圧値を出力する。カウント数−
電圧値換算表１２はメモリで構成され、例えばカウント
数をアドレス、対応する電圧値をそのアドレスのデータ
として、カウンタ９からカウント数が供給されたときに
制御回路１３によって入出力を制御させ、所望の動作を
得る。例えば、演算処理回路１の周辺気温が低いとき
に、カウンタ１１からカウント数−電圧値換算表１２に
演算処理回路１を誤動作させるような高い電子移動速度
に対応した低いカウント値が供給される。この時カウン
ト数−電圧値換算表１２は演算処理回路１を安定に動作
させるよう動作保証温度範囲内にあるときの所定の速度
範囲内に保つように電子移動速度を低くする電源電圧値
を、電源回路５に出力する。これによって、演算処理回
路１の動作速度が一定に保たれ、安定動作する。電源電
圧値Ｄはデジタルアナログ変換回路１４によってアナロ
グ信号に変換されスイッチング制御回路１３に入力され
て、それによってスイッチ回路１７のスイッチング周波
数もしくはデューティー比を変えてスイッチングを制御
し電子移動速度計測回路７が指定した電源電圧Ｅを出力
する。

【００２９】図５はカウンタ１１に遅延のないパルス
Ａ、遅延回路９を通過したパルスＢ、基準クロックＣが
入力される様子を表した図であり、図においてＴ２はＴ
１の時よりも演算処理装置１の周辺気温が高い場合の遅
延回路９における遅延時間を示し、Ｔ３はＴ１の時より
も演算処理装置１の周辺気温が低い場合の遅延回路９に
おける遅延時間を示している。ここでＴ１、Ｔ２、Ｔ３
にはＴ３＜Ｔ１＜Ｔ２のような関係があり、前述のよう
に電源電圧を変動させることによってＴ３＝Ｔ１＝Ｔ２
のような関係にある程度近づけることができる。結果と
して演算処理回路１を誤動作させずに一定速度で動作さ
せることが可能になる。

【００３０】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５を示す電子移動速度計測回路の図であり、図におい
て５，７は実施の形態３と同一のものであり、１９は遅
延回路９の出力に応じて周波数を変化させる発振器、２
０は周波数を電圧に変換する周波数−電圧変換回路、
９，１５〜１８は実施の形態４と同一のものである。

【００３１】上記のように構成された電子移動速度計測
回路及び電源回路において、発振器１９は遅延回路９に
よる信号の遅れに応じた周波数の信号を発生させ、この
信号を周波数−電圧変換回路２０に入力し、出力電圧Ｆ
に変換する。この電圧によってスイッチングの周波数や
デューティー比を変えることにより、電源電圧Ｇは連続
的に変化させることが可能となる。

【００３２】図７は発振器１９の一例を示す図であり、
２１はワンショットマルチバイブレータ、９は遅延回路
である。ワンショットマルチバイブレータ２１からのパ
ルスは遅延回路９を通過し再び出力を発信させる命令と
してワンショットマルチバイブレータ２１に入力され
る。これによって電子移動速度が遅くなるとそれに応じ
て低い周波数の、電子移動速度が速くなるとそれに応じ
て高い周波数の信号Ｈを発生する。

【００３３】実施の形態６．図８はこの発明の実施の形
態６を示す演算装置の図であり、図において１は従来装
置と同一のものであり、７は実施の形態３と同一のもの
であり、６は実施の形態２と同一のものである。

【００３４】上記のように構成された演算装置におい
て、高温時には回路の動作が遅くなりそれまでのクロッ
ク周波数では間に合わなくなるために、クロック発生回
路６がクロック周波数を下げることによって演算処理回
路１は誤動作せずに処理を継続することが可能になる。
また、低温時には回路の動作が早くなるため、クロック
発生回路６がクロック周波数を上げることによって演算
処理回路１は誤動作せずに処理を継続する。

【００３５】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７を示す電子移動速度計測回路及びクロック発生回路
の図であり、図において６，７は実施の形態６と同一の
ものであり、８〜１１，１３は実施の形態４と同一のも
のであり、２２はカウンタ１０のカウント値をクロック
周波数の分周比に変換するカウント数−クロック分周比
換算表、２３は基準クロック発生回路、２４は基準クロ
ック発生回路２３からの出力クロックを分周する分周回
路である。

【００３６】上記のように構成された電子移動速度計測
回路及びクロック発生回路において、クロック発生回路
８は一定周期でパルスを出力する。ただしここでの周期
はクロック周波数を切り替える周期と同じである。カウ
ンタ１１は遅延のないパルスＡをカウント開始信号とし
遅延回路を通過したパルスＢをカウント終了信号とし
て、その時間差をカウントする。この時、カウントの基
準クロックＣはクロック発生器１０から出力され、その
周波数は遅延回路９での信号遅延時間に対して十分高速
でなければならない。このカウント結果をカウント数−
クロック分周比換算表２２に入力し対応する分周比Ｉを
出力させる。カウント数−クロック分周比換算表２２は
メモリで構成され、カウント数をアドレス、対応する分
周比をそのアドレスのデータとして制御回路１３によっ
て入出力を制御させ、所望の動作を得る。分周比Ｉは分
周回路２４に出力され、分周回路２４は基準クロック発
生器２３からの出力を分周し、クロックＪを出力する。

【００３７】実施の形態８．図１０はこの発明の実施の
形態８を示す電子移動速度計測回路及びクロック発生回
路の図であり、図において６，７は実施の形態６と同一
のものであり、９，１９，２０は実施の形態５と同一の
ものであり、２５は周波数スイープ回路である。

【００３８】上記のように構成された電子移動速度計測
回路及びクロック発生回路において、発振器１９は遅延
回路９による信号の遅れに応じた周波数を信号を発生さ
せ、この信号を周波数−電圧変換回路２０に入力し、出
力電圧Ｋに変換する。これを周波数スイープ回路２５に
入力することによって、出力クロックＬの周波数を連続
的に変化させることが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】第１の発明によれば、演算処理回路の温
度に応じて電源電圧を変化させて電子移動速度を一定に
保つことにより、広い温度範囲にわたって演算処理回路
を誤動作させることなく一定速度で動作させることが可
能となる。

【００４０】第２の発明によれば、演算処理回路の温度
に応じてクロック周波数を変化させることによって動作
速度を遅くし、広い温度範囲にわたって演算処理回路を
誤動作させることなく動作させることが可能となる。

【００４１】第３の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じて電源電圧を変化させて電子移動速度
を一定に保つことにより、広い温度範囲にわたって演算
処理回路を誤動作させることなく一定速度で動作させる
ことが可能となる。

【００４２】第４の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じて電源電圧を数段階に切り替えて電子
移動速度を一定に保つことにより、広い温度範囲にわた
って演算処理回路を誤動作させることなく一定速度で動
作させることが可能となる。

【００４３】第５の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じて電源電圧を連続的に変化させて電子
移動速度を一定に保つことにより、広い温度範囲にわた
って演算処理回路を誤動作させることなく一定速度で動
作させることが可能となる。

【００４４】第６の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じてクロック周波数を変化させることに
よって動作速度を遅くし、広い温度範囲にわたって演算
処理回路を誤動作させることなく動作させることが可能
となる。

【００４５】第７の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じてクロック周波数を数段階に切り替え
ることによって動作速度を遅くし、広い温度範囲にわた
って演算処理回路を誤動作させることなく動作させるこ
とが可能となる。

【００４６】第８の発明によれば、演算処理回路内の電
子移動速度に応じてクロック周波数を連続的に変化させ
ることによって動作速度を遅くし、広い温度範囲にわた
って演算処理回路を誤動作させることなく動作させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による演算装置の実施の形態１を示
す図である。

【図２】 この発明による演算装置の実施の形態２を示
す図である。

【図３】 この発明による演算装置の実施の形態３を示
す図である。

【図４】 この発明による演算装置の実施の形態４を示
す図である。

【図５】 この発明による演算装置の実施の形態４の動
作を示す図である。

【図６】 この発明による演算装置の実施の形態５を示
す図である。

【図７】 この発明による演算装置の実施の形態５にお
ける発振器の一例を示す図である。

【図８】 この発明による演算装置の実施の形態６を示
す図である。

【図９】 この発明による演算装置の実施の形態７を示
す図である。

【図１０】 この発明による演算装置の実施の形態８を
示す図である。

【図１１】 従来の演算装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 演算処理回路、３ 温度計測回路、３ｂ 温度計測
回路、３ｃ 温度計測回路、５ 電源回路、６ クロッ
ク発生回路、７ 電子移動速度計測回路、８クロック発
生回路、９ 遅延回路、１０ カウンタ、１１ クロッ
ク発生回路、１２ カウント数−電圧値変換表、１３
制御回路、１４ デジタル−アナログ変換回路、１５
スイッチング制御回路、１６ 定電圧源、１７ スイッ
チ回路、１８ 平滑回路、１９ 発振器、２０ 周波数
−電圧変換回路、２２ カウント数−クロック分周比換
算表、２３ 基準クロック発生回路、２４ 分周回路、
２５ 周波数スイープ回路。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作保証温度範囲で動作する部品で構成
   された演算処理回路と、前記演算処理回路周辺もしくは
   内部の温度を計測し、当該温度に基づいて前記演算処理
   回路の電子移動速度を所定の範囲内に保つように前記演
   算処理回路へ供給する電圧情報を得る温度計測回路と、
   前記温度計測回路から供給される電圧情報に基づいて前
   記演算処理回路へ供給する電源電圧を変化させる電源回
   路とを備えた演算装置。
2. 【請求項２】 動作保証温度範囲で動作する部品で構成
   された演算処理回路と、前記演算処理回路周辺もしくは
   内部の温度を計測し、当該温度に基づいて前記演算処理
   回路内の演算速度に応じたクロック周波数情報を得る温
   度計測回路と、前記温度計測回路から供給されるクロッ
   ク周波数情報に基づいて前記演算処理回路へ供給するク
   ロック周波数を変化させるクロック発生回路とを備えた
   演算装置。
3. 【請求項３】 動作保証温度範囲で動作する部品で構成
   された演算処理回路と、前記演算処理回路内の電子の移
   動速度を計測する電子移動速度計測回路と、前記電子移
   動速度計測回路から供給される電子移動速度情報に基づ
   いて、前記演算処理回路の電子移動速度を所定の範囲内
   に保つように前記演算処理回路へ供給する電源電圧を変
   化させる電源回路とを備えた演算装置。
4. 【請求項４】 前記電子移動速度計測回路は、一定間隔
   でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロック
   発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさせる
   遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスと前記
   遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に相当するクロ
   ックをカウントするカウンタと、前記カウンタのカウン
   ト値を電圧に変換するカウント数−電圧値換算手段とを
   備え、さらに前記電源回路は、前記カウント数−電圧値
   換算手段からの出力電圧に基づいて出力信号の周波数も
   しくはデューティー比を変化させるスイッチング制御回
   路と、前記スイッチング制御回路からの出力信号に基づ
   いてスイッチングするスイッチ回路と、前記スイッチ回
   路に電力を配給する定電圧源と、前記スイッチ回路の出
   力を平滑化し、前記演算処理回路へ出力する平滑回路と
   を備えることを特徴とする請求項３記載の演算装置。
5. 【請求項５】 前記電子移動速度計測回路は、前記クロ
   ック発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさ
   せる遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスと
   前記遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に応じて出
   力周波数を変化させる発振器と、前記発振器からの出力
   周波数を電圧値に変換する周波数−電圧変換手段とを備
   え、さらに前記電源回路は、前記周波数−電圧変換手段
   からの出力電圧に応じて出力信号の周波数またはデュー
   ティー比を制御するスイッチング制御回路と、前記スイ
   ッチング制御回路からの出力信号に基づいてスイッチン
   グするスイッチ回路と、前記スイッチ回路に電力を配給
   する定電圧源と、前記スイッチ回路の出力を平滑化し、
   前記演算処理回路へ出力する平滑回路とを備えることを
   特徴とする請求項３記載の演算装置。
6. 【請求項６】 動作保証温度範囲で動作する部品で構成
   された演算処理回路と、前記演算処理回路内の電子の移
   動速度を計測する電子移動速度計測回路と、前記電子移
   動速度計測回路から供給される電子移動速度情報に基づ
   いて前記演算処理回路へ出力するクロック周波数を変化
   させるクロック発生回路とを備えた演算装置。
7. 【請求項７】 前記電子移動速度計測回路は、一定間隔
   でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロック
   発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさせる
   遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスと前記
   遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に相当するクロ
   ックをカウントするカウンタと、前記カウンタのカウン
   ト値をクロック周波数の分周比を示すデジタル値に変換
   するカウント数−クロック分周比換算手段と、前記カウ
   ント数−クロック分周比換算手段を制御する制御回路と
   を備え、さらに前記クロック発生回路は、基準クロック
   発生回路と、前記基準クロック発生回路からの出力クロ
   ックを分周し、前記演算処理回路へ出力するための分周
   器とを備えることを特徴とする請求項６記載の演算装
   置。
8. 【請求項８】 前記電子移動速度計測回路は、一定間隔
   でパルスを出力するクロック発生回路と、前記クロック
   発生回路からのパルスに温度に応じた遅延を起こさせる
   遅延回路と、前記クロック発生回路からのパルスで前記
   遅延回路で遅延されるパルスとの時間差に応じて出力周
   波数を変化させる発振器と、前記発振器からの出力周波
   数を電圧値に変換する周波数−電圧変換回路とを備え、
   さらに前記クロック発生回路は、入力電圧によって出力
   周波数をスイープさせ、前記演算処理回路へ出力する周
   波数スイープ回路とを備えることを特徴とする請求項６
   記載の演算装置。