JP2000269788A - パワーオンリセット回路及び、これを備えた集積回路装置 - Google Patents

パワーオンリセット回路及び、これを備えた集積回路装置

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JP2000269788A
JP2000269788A JP11074496A JP7449699A JP2000269788A JP 2000269788 A JP2000269788 A JP 2000269788A JP 11074496 A JP11074496 A JP 11074496A JP 7449699 A JP7449699 A JP 7449699A JP 2000269788 A JP2000269788 A JP 2000269788A
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Satoru Matsuyama
哲 松山
Norio Murakami
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Tadao Inoue
忠夫 井上
Norio Ueno
典夫 上野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電源電圧Vddの立ち上がり時定が、RC時定数
より大きくなる時の問題点を解決するパワーオンリセッ
ト回路及びこれを備えた集積回路装置を提供する。 【解決手段】電源電圧が設定電圧になる時、出力の極性
を変化するリセット電圧設定部と、このリセット電圧設
定部の出力の変化時点から所定の時間後にリセット信号
を生成するリセット時間設定部と、このリセット時間設
定部により生成されたリセット信号をラッチするラッチ
回路を備えることを特徴とする。さらに、一構成として
前記リセット時間設定部により生成されたリセット信号
をラッチするラッチ回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーオンリセッ
ト回路及び、これを備えた集積回路装置に関する。特
に、デジタル/アナログ混在集積回路装置において、電
源投入時にデジタル回路を初期状態に設定するリセット
信号を発生するパワーオンリセット回路に関する。
【0002】
【従来の技術】フリップフロップ等のデジタル回路は電
源が投入されて動作を開始する前にリセットしておき、
その後、そのリセットされている状態から動作を開始さ
せるのが一般的である。
【0003】したがって、デジタル回路を集積回路装置
(IC)内に構成すると、リセット信号を外部より与え
る方式ではそのための端子ピンが1つ必要となり、IC
の小型化に不利となる。
【0004】このために電源投入時にIC内部でリセッ
ト信号を発生させるパワーオンリセット回路が用いられ
る。
【0005】図14は、従来のパワーオンリセット回路
の一例を示す図である。図14において、抵抗11の一
端は電源電圧Vddに接続され、他端は容量12を通して
接地されている。この抵抗11と容量12との接続点A
はインバータ回路13を通して出力端子Bに接続されて
いる。
【0006】このように構成されたパワーオンリセット
回路では、電源電圧Vddが投入され立ち上がると共に
容量12が充電される。接続点Aの電位となる充電電圧
V2は抵抗11と容量12の値で決まる時定数で上昇す
る。
【0007】一方、インバータ回路13には充電電圧V
2が入力されているため、電源電圧Vddが投入した直
後では、インバータ回路13の閾値Vth以下であるの
で、出力端子は“H”レベルとなる。
【0008】やがて、容量12に電荷が充電され、充電
電圧V2がインバータ回路13の閾値電圧を越えると出
力端子B]は“L”レベルとなる。
【0009】このような電源電圧投入時のインバータ回
路の出力端子Bの出力電圧がパワーオンリセット信号と
してデジタル回路14のクリア端子CLに供給され、デ
ジタル回路14の誤動作を回避していた。
【0010】図16は、更に別の従来のパワーオンリセ
ット回路の構成例である。図16は、インバータ回路1
3の代わりにコンパレータ回路15を用いたパワーオン
リセット回路である。
【0011】コンパレータ回路15のプラス入力には抵
抗、ダイオード等の直列接続もしくは図示しない基準電
圧発生回路(BGR)等による基準電圧Cが入力され、
マイナス入力には抵抗31及び容量32の接続点Aの充
電電圧が接続されている。
【0012】この従来回路例も図14に示した従来例と
同様に、電源電圧Vddが投入され、立ち上がると共に
容量31は充電され、マイナス入力には抵抗31及び容
量32の値で決まる時定数で上昇する。そして、マイナ
ス入力電圧がプラス入力電圧より大きくなると、コンパ
レータ回路15の出力は“H”レベルから“L”レベル
に変化する。このコンパレータ出力をパワーオンリセッ
ト信号として、デジタル回路14のクリア端子CLに供
給し、誤動作を回避していた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記の図14に示すパ
ワーオンリセット回路の電源電圧投入時の動作波形を図
15に示す。
【0014】上述した従来のパワーオンリセット回路で
は、抵抗11及び容量12によるRC時定数と、電源電
圧VddのVdd立ち上がり時定数によってリセット時
間が決定する。
【0015】図15Aは、電源電圧Vddの立ち上がり
の時定数が、抵抗11及び容量12によるRC時定数よ
りも小さい時であり、インバータ回路13の閾値レベル
に充電電圧が達する時、電源電圧Vddは十分に立ち上
がっているので、大きなインバータ回路13の出力が得
られる。
【0016】しかし、図15Bに示すように、電源電圧
Vddの立ち上がりの時定数が、抵抗11及び容量12
によるRC時定数よりも大きな値になった時は、電源電
圧Vddがまだ十分に上昇していないため、後段のデジ
タル回路が正常動作を行うことができない電源電圧レベ
ルの期間でリセットを解除する可能性がる。
【0017】このためデジタル回路14の誤動作を引き
起こす可能性がある。もしくは、パワーオンリセット信
号の振幅が不十分であるため、後段のデジタル回路14
がリセットを行わない等の異常動作が生じる可能性があ
る。
【0018】抵抗11及び容量12によるRC時定数を
電源電圧Vddの立ち上がり時定数よりも十分大きくし
て対応する方法もあるが、IC内で生成可能な容量値に
は限界がある。このためIC外付けで対応しなければな
らないため、外付け部品の増加によるコストアップ等の
問題が生じてしまう。
【0019】一方、図16に示すパワーオンリセット回
路においても、上記図14に示したパワーオンリセット
回路と同様に、電源電圧Vddの立ち上がり時定数が大き
い場合に必要なパワーオンリセット信号を生成すること
ができず、後段デジタル回路14の誤動作を引き起こす
恐れがある。
【0020】また、コンパレータ回路を使用するため、
回路規模が大きくなってしまうという問題点が存在す
る。
【0021】したがって、本発明の目的は、上記従来の
パワーオンリセット回路における電源電圧Vddの立ち上
がり時定が、RC時定数より大きくなる時の問題点を解
決するパワーオンリセット回路及びこれを備えた集積回
路装置を提供する。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の課題を達
成するパワーオンリセット回路の基本構成は、電源電圧
が設定電圧になる時、出力の極性を変化するリセット電
圧設定部と、このリセット電圧設定部の出力の変化時点
から所定の時間後にリセット信号を生成するリセット時
間設定部と、このリセット時間設定部により生成された
リセット信号をラッチするラッチ回路を備えることを特
徴とする。
【0023】さらに、一構成として前記リセット時間設
定部により生成されたリセット信号をラッチするラッチ
回路を有する。
【0024】本発明の更なる特徴は以下の図面を参照し
て説明される発明の実施の形態から明らかになる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお、図において、同一又は類似の
ものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明す
る。
【0026】図1は、本発明のパワーオンリセット回路
の基本構成ブロックを示す図である。本発明のパワーオ
ンリセット回路は、リセット電圧設定部1、リセット時
間設定部2及びSRラッチ回路3を備えて構成される。
なお、図1において、パワーオンリセット信号が供給さ
れるデジタル回路は図示省略されている。
【0027】上述のリセット電圧設定部1は電源電圧V
ddのレベルを監視し、電源電圧Vddが設定レベル
(リセット電圧)になると、出力の極性を変化させる。
リセット時間設定部2はリセット電圧設定部1の出力が
“H”レベルになり、電源電圧Vddがリセット電圧以
上になると、所定時間(リセット時間)をもって出力が
切り替わる。
【0028】SRラッチ回路3はリセット時間設定部2
の出力信号を保持するもので、パワーオンリセット信号
がノイズ等により中間電位になるのを防ぎ、信号の安定
性を保証している。
【0029】パワーオンリセット回路をこのように構成
することにより、後段の図示しないデジタル回路を十分
に正常動作させることができる電源電圧レベルに達して
から、更に所定時間をおいて、パワーオンリセット信号
が発生する。このため電源電圧Vddの立ち上がり時間
に依存せず、常に安定した状態の十分なレベルを有する
パワーオンリセット信号を作成し、供給することが可能
である。
【0030】図2は、図1の基本構成を実現する本発明
の実施例である。図3及び図4は、図2の実施例の各ノ
ードの電位を示すタイムチャートであり、夫々、電源電
圧Vddの立ち上がりが遅い場合と、速い場合を示して
いる。
【0031】図2の実施例構成は、図1に示した基本構
成に対応し、リセット電圧設定部1、リセット時間設定
部2及びSRラッチ回路3により構成される。リセット
電圧設定部1は抵抗51及びNMOSFET52、PM
OSFET53からなる整流器、負荷抵抗54と閾値回
路であるインバータ55によって構成されている。
【0032】電源電圧Vddが投入され、NMOSFE
T52の閾値電圧以上になると、点(a)の電位が下が
り始める。更に、点(a)が下がりPMOS53の閾値
電圧に達すると、PMOSFET53がONし、点
(b)の電位が上昇する。次いで、点(b)の電位がイ
ンバータ55の閾値に達すると、インバータ55之出力
は“H”レベル→“L”レベルに極性が変化する。
【0033】このリセット電圧設定部1の抵抗51、5
4の定数及びNMOSFET52、PMOSFET53
のトランジスタ・サイズ等を任意に設定することによ
り、電源電圧Vddが所望のリセット電圧になった時に
出力点(b')の極性を変化させる回路を実現すること
が可能となる。
【0034】次にリセット時間設定部2は抵抗56及び
カレントミラー回路であるPMOSFET57とPMO
SFET58、パワーダウン用であるNMOSFET5
9、PMOSFET510、PMOSFET511、容
量512、インバータ513及びNORゲート514に
よって構成されている。
【0035】前述のリセット電圧設定部1の出力
(b')が“H”レベルの状態(電源電圧がリセット電
圧に達していない状態では、NMOSFET59がO
N、PMOSFET510がOFF、PMOSFET5
11がONになっている。
【0036】したがって、カレントミラー回路はパワー
ダウン状態で充電電流I1は流れず、点(c)は“L”
レベルである。その後、電源電圧Vddが上昇し、リセ
ット電圧に達するとリセット電圧設定部1の出力は
“L”レベルになり、カレントミラー回路のパワーダウ
ン状態が解除され、容量512に充電電流I1を流し始
める。
【0037】その後、容量512と充電電流I1で決ま
る時定数で点(c)の電圧が上昇し、インバータ513
の閾値電圧を越えると、インバータ513の出力電圧
(c')は“H”レベル→“L”レベルになる。それに
伴い、NORゲート514の出力は“L”レベル→
“H”レベルになる。
【0038】すなわち、電源電圧Vddがリセット電圧
に達し、リセット電圧設定部1の出力極性が変化した後
に、容量への充電によるリセット時間をカウントするた
め、リセット電圧を図示しない後段デジタル回路が正常
動作を行うことができる電圧レベルに設定しておくこと
により、確実なパワーオンリセット信号を生成し供給す
ることが可能となる。
【0039】本実施例ではリセット時間設定部2の後に
SRラッチ回路3を付加しているが、ノイズ等により、
パワーオンリセット信号が中間電位になり、後段デジタ
ル回路が誤動作することを防止している。
【0040】後段のデジタル回路が回路動作上、特に重
要である場合、パワーオンリセット信号の安定性を保証
することができ、有効である。尚、SRラッチ回路3を
付加しない場合においても、上述した、確実なパワーオ
ンリセット信号を生成・供給できることは言うまでもな
い。
【0041】また、図2の実施例において、リセット電
圧設定部1及びリセット時間設定部2の回路はNMOS
FETとPMOSFETを夫々反転させた回路によって
も実現可能である。さらにMOSFETをバイポーラト
ランジスタに置き換えても実現できることは言うまでも
ない。
【0042】図5は、リセット電圧設定部1の実施例
(その1)を示す図である。
【0043】NMOSFET71、カレントミラー回路
を構成するPMOSFET72とPMSOFET73、
抵抗74及び、インバータ75によって構成されてい
る。電源電圧Vddが投入され、NMOSFET71及
びPMOSFET72の閾値電圧以上になるとカレント
ミラー回路が動作を始め、電流I2が増加する。それに
伴い点(d)が上昇し、インバータ75の閾値電圧に達
すると、“H”レベル→“L”レベルに極性が変化す
る。
【0044】このリセット電圧設定部1のNMOSFE
T71、PMOSFET72及び、PMOSFET73
のトランジスタ・サイズ及び抵抗74の定数を任意に設
定することにより、電源電圧Vddが所望のリセット電
圧になった時に点(d)の極性を変化させる回路を実現
することが可能になる。
【0045】この図5に示す実施例を用いた場合にも、
回路動作及び効果は図2の実施例と同様であり、確実に
リセット信号を出力するパワーオンリセット回路を実現
することができる。
【0046】図6にリセット電圧設定部1の他の実施例
(その2)を示す。この実施例は図2に示した実施例の
NMOSFET52をダイオード80で構成したもので
ある。回路動作及び効果は図2の実施例と同様であり、
ダイオード80を複数段用い、ダイオード順方向電圧降
下により生じる電圧を調整することにより任意のリセッ
ト電圧に設定することが可能である。
【0047】図7は、別のリセット電圧設定部1の実施
例(その3)を示す図である。この実施例は、図5に示
した実施例のNMOS71を、図6と同様の考えに基づ
きダイオード80で構成したものである。
【0048】回路動作及び効果は図5の実施例と同様で
あり、ダイオード80を複数段用い、ダイオード順方向
電圧降下により生じる電圧を調整することにより任意の
リセット電圧に設定することが可能である。
【0049】図8は、更に別のリセット電圧設定部1の
実施例(その4)を示す図である。ゲートを電源電圧V
ddに接続したNMOSFET101、抵抗102及
び、インバータ103で構成したものである。
【0050】電源電圧Vddが投入され、NMOSFE
T102の閾値電圧以上になると、点(e)の電位が上
がり始める。電源電圧Vddの上昇と共に点(e)の電
位が上昇し、インバータ103の閾値に達すると、
“H”レベル→“L”レベルに極性が変化する。
【0051】このリセット電圧設定部1のNMOSFE
T101のトランジスタ・サイズ及び抵抗102の定数
等を任意に設定することにより、電源電圧が所望のリセ
ット電圧になった時に点(e)の極性を変化させる回路
を実現することが可能になる。
【0052】図8に示す実施例によっても回路動作及び
効果は図2の実施例と同様であり、確実にリセット信号
を出力するパワーオンリセット回路を実現することがで
きる。
【0053】尚、図9に示す図8の変形例(その5)で
は、ゲートをグランドに接続したPMOSFET101
をNMOSFET101の代わりに用いることにより図
8と同様の回路動作及び効果を得ることができる。
【0054】これまで述べたリセット電圧設定部1の図
5乃至図9に示す実施例回路は、図2の実施例に関して
述べたと同様に、PMOSとNMOSを反転させた回路
によっても実現可能である。さらにMOSFETをバイ
ポーラトランジスタに置き換えても実現できることは言
うまでもない。
【0055】図10にリセット時間設定部2の実施例
(その1)を示す。この実施例では、複数個のインバー
タ回路INV1〜INVnを直列接続することによっ
て、遅延時間を発生させている。リセット電圧設定部1
の出力極性変化後(リセット電圧)に、リセット時間を
発生させるものである。
【0056】尚、1個のインバータ回路INVは、NM
OSFETとPMOSFETを複数個カスコード接続し
た回路構成により得られる。この回路においても図2に
示したリセット時間設定部2と同様に電源電圧Vddが
リセット電圧に達し、リセット電圧設定1の出力極性が
変化した後に、遅延時間を発生させることができる。
【0057】このため、リセット電圧を後段デジタル回
路が正常動作を行うことができる電圧レベルに設定して
おくことにより、確実なパワーオンリセット信号を生成
・供給することが可能となる。
【0058】図11は、リセット時間設定部2の他の実
施例(その2)を示す図である。この実施例は、フリッ
プ・フロップ回路FF1〜FFnを複数個直列接続する
ことによって、タイマ回路を形成し、リセット時間を発
生させるものである。
【0059】この実施例回路においても図2に示したリ
セット時間設定部2と同様に電源電圧Vddがリセット
電圧に達し、リセット電圧設定1の出力極性が変化した
後に、遅延時間を発生させる。これによりリセット電圧
を後段デジタル回路が正常動作を行うことができる電圧
レベルに設定可能であり、確実なパワーオンリセット信
号を生成し、供給することが可能となる。
【0060】図12、13は本発明の実施例回路の計算
機によるシュミレーション結果を示す図である。図12
は電源立ち上げ速度が1μsの時、図13は電源立ち上
げ速度が100μsの時の結果である。図12との比較
において、電源立ち上げが遅い図13の場合であっても
リセット時間設定部2によりリセット時間を確保してい
るので、十分な大きさのパワーオンリセット信号を得る
ことができる。
【0061】
【発明の効果】以上実施の形態を図面に従い説明したよ
うに、本発明によれば電源電圧の立ち上がり時間に依存
せず安定したパワーオンリセット信号を供給することが
できる。また、低電圧動作が可能な回路構成であり、電
源電圧の変動にも耐力がある。すなわち、電源電圧の条
件に係わらず、確実に安定したリセット信号を生成・供
給することができるパワーオンリセット回路を提供する
ことができる。尚、本発明のパワーオンリセット回路は
IC内部の小さな面積で構成可能であるため、外付け部
品の増大・チップ面積の増大等がなく、低コストに実現
することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパワーオンリセット回路の基本構成ブ
ロックを示す図である。
【図2】図1の基本構成を実現する本発明の実施例であ
る。
【図3】図2の実施例の各ノードの電位を示すタイムチ
ャートであり、電源電圧Vddの立ち上がりが遅い場合
を示している。
【図4】図2の実施例の各ノードの電位を示すタイムチ
ャートであり、電源電圧Vddの立ち上がりが速い場合
を示している。
【図5】リセット電圧設定部1の実施例(その1)を示
す図である。
【図6】リセット電圧設定部1の実施例(その2)を示
す図である。
【図7】リセット電圧設定部1の実施例(その3)を示
す図である。
【図8】リセット電圧設定部1の実施例(その4)を示
す図である。
【図9】リセット電圧設定部1の実施例(その5)を示
す図である。
【図10】リセット時間設定部2の実施例(その1)を
示す図である。
【図11】リセット時間設定部2の実施例(その2)を
示す図である。
【図12】本発明の実施例回路の計算機によるシュミレ
ーション結果を示す図であり、電源立ち上げ時間が1μ
sの場合である。
【図13】本発明の実施例回路の計算機によるシュミレ
ーション結果を示す図であり、電源立ち上げ時間が10
0μsの場合である。
【図14】従来のパワーオンリセット回路の一例を示す
図である。
【図15】図14に示すパワーオンリセット回路の電源
電圧投入時の動作波形を示す図である。
【図16】更に別の従来のパワーオンリセット回路の構
成例である。
【符号の説明】
1 リセット電圧設定部 2 リセット時間設定部 3 SRラッチ回路 14 デジタル回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 哲 北海道札幌市北区北七条西四丁目3番地1 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 村上 典生 北海道札幌市北区北七条西四丁目3番地1 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 井上 忠夫 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 上野 典夫 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源電圧が設定電圧になる時、出力の極性
    を変化するリセット電圧設定部と、 該リセット電圧設定部の出力の変化時点から所定の時間
    後にリセット信号を生成するリセット時間設定部と該リ
    セット時間設定部により生成されたリセット信号をラッ
    チするラッチ回路を備えることを特徴とするパワーオン
    リセット回路。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記リセット電圧設定部は、電源電圧により電流を発生
    させる整流器と、負荷抵抗及び、該整流器により発生さ
    れる電流により該負荷抵抗に生じる電圧の変化を閾値を
    基準に識別する閾値回路により構成されることを特徴と
    するパワーオンリセット回路。
  3. 【請求項3】請求項2において、 前記整流器は、抵抗と第1のMOSFETの直列接続
    と、該直列接続の接続点電位を電流に変換する第2のM
    OSFETで構成され、前記負荷抵抗に該第2のMOS
    FETの出力電流が流され、更に前記閾値回路は該負荷
    抵抗に生じる電圧を反転するインバータで構成されるこ
    とを特徴とするパワーオンリセット回路。
  4. 【請求項4】請求項1において、 前記リセット電圧設定部は、カレントミラー回路を構成
    する第1及び第2のMOSFETと、該第1のMOSF
    ETに直列に接続される第3のMOSFETと、該第2
    のMOSFETに直列に接続される抵抗74と、該第2
    のMOSFETと該抵抗のに直列接続点電圧を反転する
    インバータ回路を有して構成されることを特徴とするパ
    ワーオンリセット回路。
  5. 【請求項5】請求項3において、 前記第1のMOSFETに直列接続される抵抗に代え、
    該第1のMOSFETにダイオードを接続したことを特
    徴とするパワーオンリセット回路。
  6. 【請求項6】請求項4において、 前記第1のMOSFETに直列に接続される第3のMO
    SFETに代え、該第1のMOSFETにダイオードを
    接続したことを特徴とするパワーオンリセット回路。
  7. 【請求項7】請求項1において、 前記リセット電圧設定部は、直列接続されたMOSFE
    Tと抵抗および、該直列接続の接続点電圧を反転するイ
    ンバータを有して構成されることを特徴とするパワーオ
    ンリセット回路。
  8. 【請求項8】請求項1において、 前記リセット時間設定部は、カレントミラー回路を構成
    する第1、第2のMOSFETと、該第1のMOSFE
    Tに直列接続される抵抗と、該第2のMOSFETに直
    列接続される容量と、該該第2のMOSFETと容量の
    直列接続点電圧を反転するインバータを有して構成され
    ることを特徴とするパワーオンリセット回路。
  9. 【請求項9】請求項1において、 前記リセット時間設定部は複数個のインバータ回路を直
    列接続して構成されることを特徴とするパワーオンリセ
    ット回路。
  10. 【請求項10】請求項1において、 前記リセット時間設定部は複数個のフリップ・フロップ
    回路を直列接続して構成されることを特徴とするパワー
    オンリセット回路。
  11. 【請求項11】請求項3乃至8のいずれかにおいて、 前記各MOSFETに代え、バイポーラトランジスタで
    構成したことを特徴とするパワーオンリセット回路。
  12. 【請求項12】請求項1乃至11にいずれかに記載のパ
    ワーオンリセット回路と、該パワーオンリセット回路か
    らのリセット信号により回路がリセットされるデジタル
    回路を一体に集積化して構成される集積回路装置。
JP07449699A 1999-03-18 1999-03-18 パワーオンリセット回路及び、これを備えた集積回路装置 Expired - Fee Related JP3647302B2 (ja)

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