JP2000332580A - シュミットトリガ回路 - Google Patents

シュミットトリガ回路

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JP2000332580A
JP2000332580A JP11137278A JP13727899A JP2000332580A JP 2000332580 A JP2000332580 A JP 2000332580A JP 11137278 A JP11137278 A JP 11137278A JP 13727899 A JP13727899 A JP 13727899A JP 2000332580 A JP2000332580 A JP 2000332580A
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JP
Japan
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current limiting
transistor
schmitt trigger
trigger circuit
signal
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JP11137278A
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Noriyasu Kitamura
哲康 北村
Yoshinori Fujihashi
好典 藤橋
Hideji Azuma
秀治 我妻
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力を低減するようにしたシュミットト
リガ回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 CMOSインバータ10、20と、RS
フリップフロップ30とを備え、CMOSインバータ1
0は、電源及びPMOSトランジスタP10との間に抵
抗素子R1を接続された構成になっている。このため、
電源から抵抗素子R1、PMOSトランジスタP10及
びNMOSトランジスタN10を経てグランドに流れる
貫通電流を制限できる。CMOSインバータ20は、グ
ランド及びNMOSトランジスタN20との間に抵抗素
子R2を接続された構成になっている。このため、電源
からPMOSトランジスタP20、NMOSトランジス
タN20及び抵抗素子R2を経てグランドに流れる貫通
電流を制限できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シュミットトリガ
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図4に示すように、互いに共通な
入力信号を受けるCMOSインバータ1、2と、RSフ
リップフロップ3とを備えたシュミットトリガ回路があ
る(特開平5−122017号公報参照)。ここで、C
MOSインバータ1の閾値がCMOSインバータ2の閾
値より低く設定されており、入力信号の電圧レベルがC
MOSインバータ2の閾値より高くなったとき、RSフ
リップフロップ3は、ハイレベル信号を出力し、入力信
号の電圧レベルがCMOSインバータ1の閾値より低く
なったとき、RSフリップフロップ3はローレベル信号
を出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シュミ
ットトリガ回路では、CMOSインバータ1にその閾値
付近の電圧レベルの入力信号が入力されたとき、電源か
らCMOSインバータ1を通してグランドに貫通電流が
流れ、消費電力が増加するという問題がある。本発明
は、このようなことに鑑み、消費電力を低減するように
したシュミットトリガ回路を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、第1及び第
2のCMOSインバータ(10、10A、10B、2
0、20A、20B)は、電源とグランドとの間に接続
されて、互いに共通な入力信号を受けるとともに互いに
異なる閾値を有する。出力回路(30)は、第1及び第
2のCMOSインバータのいずれか一方の出力信号に応
じてハイレベルになるとともに他方の出力信号に応じて
ローレベルになる信号を出力する。そして、第1及び第
2のCMOSインバータの少なくとも一方は、電源から
前記一方のCMOSインバータを通してグランドに流れ
る貫通電流を制限する電流制限手段(R1、R2、P1
1、N21)を有する。
【0005】このように、電流制限手段により貫通電流
が制限されるので、低消費電力化を図ることができる。
また、請求項2に記載の発明のように、電流制限手段に
よって第1及び第2のCMOSインバータの閾値が互い
に異なる値に設定されるようにしてもよい。さらに、請
求項3に記載の発明にように、電流制限手段としては、
抵抗素子(R1、R2)を採用してもよい。
【0006】また、請求項4に記載の発明のように、電
流制限手段としては、MOSトランジスタ(P11、N
21)を採用してもよい。さらに、請求項5に記載の発
明においては、第1のCMOSインバータは、電源側か
ら前記MOSトランジスタ(P11)、第1のPMOS
トランジスタ(P10)及び第1のNMOSトランジス
タ(N10)の順でグランド側まで直列に接続された構
成になっている。そして、MOSトランジスタとして
は、ゲート端子がグランドに接続された電流制限用PM
OSトランジスタを採用してもよい。
【0007】また、請求項6に記載の発明においては、
第2のCMOSインバータは、電源側から第2のPMO
Sトランジスタ(P20)、第2のNMOSトランジス
タ(N20)及びMOSトランジスタ(N21)の順で
前記グランド側まで直列に接続された構成になってい
る。そして、MOSトランジスタとしては、そのゲート
端子が電源に接続された電流制限用NMOSトランジス
タを採用してもよい。
【0008】特に、請求項7に記載の発明においては、
電流制限用PMOSトランジスタ及び電流制限用NMO
Sトランジスタは、外部信号に応じてオフされるように
なっている。従って、シュミットトリガ回路の動作が必
要ないとき、電流制限用PMOSトランジスタ及び電流
制限用NMOSトランジスタを外部信号に応じてオフす
れば、入力信号の電圧に関わらず、貫通電流をなくすこ
とができる。
【0009】さらに、請求項8に記載の発明において
は、信号レベル固定手段(N11、P21)は、電流制
限用PMOSトランジスタ及び電流制限用NMOSトラ
ンジスタがオフ状態のとき、第1及び第2のCMOSイ
ンバータのそれぞれの出力信号をハイレベル或いはロー
レベルに固定する。これにより、出力回路には、信号レ
ベル固定手段によってハイレベル或いはローレベルの出
力信号が入力されるので、出力回路が電気的ノイズによ
る誤動作することを防止できる。
【0010】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す各実施形
態について説明する。 (第1実施形態)図1に本発明に係るシュミットトリガ
回路の第1実施形態を示す。シュミットトリガ回路は、
図1に示すように、CMOSインバータ10、20及び
RSフリップフロップ30を有する。CMOSインバー
タ10は、PMOSトランジスタP10、NMOSトラ
ンジスタN10及び抵抗素子R1を有する。抵抗素子R
1は、電源とPMOSトランジスタP10との間に接続
され、電源から抵抗素子R1を通してPMOSトランジ
スタP10及びNMOSトランジスタN10を経てグラ
ンドに流れる貫通電流を制限する。
【0012】CMOSインバータ20は、PMOSトラ
ンジスタP20、NMOSトランジスタN20及び抵抗
素子R2を有する。抵抗素子R2は、グランドとNMO
SトランジスタN20との間に接続され、電源からPM
OSトランジスタP20及びNMOSトランジスタN2
0を経て抵抗素子R2を通してグランドに流れる貫通電
流を制限する。
【0013】但し、本実施形態では、抵抗素子R1を電
源とPMOSトランジスタP10との間に接続し、抵抗
素子R2をNMOSトランジスタN20とグランドとの
間に接続することで、CMOSインバータ10の閾値
(以下、第1の閾値という)が、CMOSインバータ2
0の閾値(以下、第2の閾値という)より低く設定され
ている。
【0014】RSフリップフロップ30は、NANDゲ
ート31、32及びインバータ33、34から構成さ
れ、RSフリップフロップ30は、CMOSインバータ
20の出力信号の電圧レベルがハイレベルからローレベ
ルになったとき、ハイレベル信号を出力端子outから
出力する一方、CMOSインバータ10からの出力信号
の電圧レベルがローレベルからハイレベルになったと
き、ローレベル信号を出力端子outから出力する。次
に、上記構成において、作動を説明する。
【0015】先ず、入力信号が入力端子inからCMO
Sインバータ10に入力され、入力信号の電圧レベルが
CMOSインバータ10の第1の閾値より低いとき、C
MOSインバータ10は、その出力端子n1からハイレ
ベル信号を出力する。そして、RSフリップフロップ3
0のインバータ33は、CMOSインバータ10からの
ハイレベル信号を受け出力端子n3からローレベル信号
をNANDゲート31に出力し、NANDゲート31は
その出力端子n4からハイレベル信号をNANDゲート
32に出力する。
【0016】また、入力信号は、入力端子inからCM
OSインバータ20にも入力され、当該入力信号の電圧
レベルはCMOSインバータ20の第2の閾値より低い
ので、CMOSインバータ20は、その出力端子n2か
らハイレベル信号をNANDゲート32に出力する。こ
こで、NANDゲート32は、NANDゲート31から
のハイレベル信号を受けているので、その出力端子n5
からローレベル信号をNANDゲート31に出力する。
【0017】次に、入力信号の電圧レベルが上がり、第
1の閾値と第2の閾値の間の値になったとき、CMOS
インバータ10は、その出力端子n1からローレベル信
号をインバータ33に出力し、インバータ33はNAN
Dゲート31にハイレベル信号を出力する。しかしなが
ら、この状態では、NANDゲート31は、NANDゲ
ート32からのローレベル信号を受けているので、NA
NDゲート31は、ハイレベル信号を出力する状態を保
持する。
【0018】次に、入力信号の電圧レベルが第2の閾値
より高くなったとき、CMOSインバータ20がその出
力端子n2からローレベル信号をNANDゲート32に
出力する。すると、NANDゲート32は、その出力端
子n5からハイレベル信号をNANDゲート31に出力
し、NANDゲート31はその出力端子n4からローレ
ベル信号をインバータ34に出力し、インバータ34は
ハイレベル信号を出力する。このことにより、RSフリ
ップフロップ30はセット状態になる。
【0019】次に、入力信号の電圧レベルが下がり、第
1の閾値と第2の閾値の間になったとき、NANDゲー
ト31、32の出力信号の状態は変化せず、インバータ
34の出力信号は、ハイレベル信号のままである。次
に、入力信号の電圧レベルが第1の閾値より低くなった
とき、RSフリップフロップ30が出力端子outから
ローレベル信号を出力する。このことにより、RSフリ
ップフロップ30はリセット状態になる。
【0020】そして、入力信号の電圧レベルが第1の閾
値の値に近くなったとき、CMOSインバータ10のP
MOSトランジスタP10及びNMOSトランジスタN
10が導通状態になり、貫通電流が流れるが、抵抗素子
R1により貫通電流が制限される。また、入力信号の電
圧レベルが第2の閾値の値に近くなったたとき、CMO
Sインバータ20のPMOSトランジスタP20及びN
MOSトランジスタN20が導通状態になり、貫通電流
が流れるが、抵抗素子R2により貫通電流が制限され
る。
【0021】以上説明したように、抵抗素子R1(或い
は、抵抗素子R2)は、CMOSインバータ10(或い
はCMOSインバータ20)を流れる貫通電流を制限す
るので、シュミットトリガ回路の低消費電力化を実現し
得る。また、貫通電流を制限する為の抵抗素子R1、R
2を利用して、CMOSインバータ10、20の第1及
び第2の閾値を設定しているので、CMOSインバータ
10、20の設計の自由度が高くなる。
【0022】なお、本発明の実施にあたり、抵抗素子R
1、R2としては、ポリシリコン層、(POLY抵
抗)、N型拡散層、若しくはP型拡散層を用いて構成す
るようにしてもよい。また、上記第1実施形態では、C
MOSインバータ10、20のそれぞれに抵抗素子R
1、R2を採用した例につき説明したが、これに限ら
ず、CMOSインバータ10(或いは、CMOSインバ
ータ20)のいずれか一方に抵抗素子R1(或いは、抵
抗素子R2)を採用するようにしてもよい。
【0023】(第2実施形態)図2に示すように、図1
に示す抵抗素子R1に置き換えてPMOSトランジスタ
P11を採用し、図1に示す抵抗素子R2に置き換えて
NMOSトランジスタP21を採用しても、図1に示す
シュミットトリガ回路と同様の動作を行うようにするこ
ともできる。
【0024】但し、PMOSトランジスタP11は、そ
のオン抵抗が抵抗素子R1と同様の値が設定され、NM
OSトランジスタN21は、オン抵抗が抵抗素子R2と
同様の値が設定されている。また、PMOSトランジス
タP11は、そのゲート端子がグランドに接続され、N
MOSトランジスタN21は、そのゲート端子が電源に
接続されている。
【0025】(第3実施形態)本実施形態では、シュミ
ットトリガ回路の動作が必要ないとき、外部コントール
信号を採用して貫通電流をなくすようにしている。この
場合の構成を図3に示す。本実施形態によれば、図2に
示すCMOSインバータ10AにNMOSトランジスタ
N11を追加し、PMOSトランジスタP11とNMO
SトランジスタN11との双方のゲート端子を接続し
て、NORゲート10Bを構成する。PMOSトランジ
スタP11とNMOSトランジスタN11との双方のゲ
ート端子には、インバータ50が接続され、インバータ
50は外部コントール信号enが入力される。
【0026】また、図2に示すCMOSインバータ20
AにNMOSトランジスタN21を追加し、NMOSト
ランジスタN21とPMOSトランジスタP21との双
方のゲート端子を接続して、NANDゲート20Bを構
成する。NMOSトランジスタN21とPMOSトラン
ジスタP21との双方のゲート端子には、外部コントロ
ール信号enが入力される。
【0027】ここで、シュミットトリガ回路の動作が必
要ないとき、外部コントロール信号enとしてローレベ
ル信号がインバータ50に入力され、インバータ50
は、ハイレベル信号をNORゲート10BのPMOSト
ランジスタP11に出力する。従って、PMOSトラン
ジスタP11は、オフ状態になり、入力信号の電圧レベ
ルに関わらず、NORゲート10Bの貫通電流をなくす
ことができる。
【0028】さらに、外部コントロール信号enとして
ローレベル信号がNANDゲート20BのNMOSトラ
ンジスタN21に入力され、NMOSトランジスタN2
1は、オフ状態になり、NANDゲート20Bの貫通電
流をなくすことができる。また、インバータ50は、ハ
イレベル信号をNORゲート10BのNMOSトランジ
スタN11にも出力し、NMOSトランジスタN11は
オンし、ローレベル信号がRSフリップフロップ30の
インバータ33に入力される。そして、PMOSトラン
ジスタP21は、外部コントロール信号enとしてロー
レベル信号を受けオンし、RSフリップフロップ30の
NANDゲート32には、電源からPMOSトランジス
タP21を通してハイレベル信号が入力される。
【0029】このように、インバータ33にはローレベ
ル信号が入力され、NANDゲート32には、ハイレベ
ル信号が入力されるので、RSフリップフロップ30が
電気的ノイズ等により誤作動することを防止できる。ま
た、外部コントロール信号enとしてハイレベル信号が
インバータ50を通してNORゲート10Bに出力され
るとともに、NANDゲート20Bに出力されれば、シ
ュミットトリガ回路は、図2に示すシュミットトリガ回
路と同様に作動する。
【0030】なお、本発明の実施にあたり、シュミット
トリガ回路として、非接触型ICカードの入力回路、自
動車搭載用電子回路等、その他一般の電子回路に適用し
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のシュミットトリガ回路
を示す電気回路図である。
【図2】本発明の第2実施形態のシュミットトリガ回路
を示す電気回路図である。
【図3】本発明の第3実施形態のシュミットトリガ回路
を示す電気回路図である。
【図4】従来技術のシュミットトリガ回路を示す電気回
路図である。
【符号の説明】
10、10A、20、20A…CMOSインバータ、1
0B…NORゲート、20B…NANDゲート、30…
RSフリップフロップ、R1、R2…抵抗素子、P1
0、P11、P20、P21…PMOSトランジスタ、
N10、N11、N20、N21…NMOSトランジス
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 我妻 秀治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5J043 AA03 BB04 FF00 GG04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源とグランドとの間に接続されて、互
    いに共通な入力信号を受けるとともに互いに異なる閾値
    を有する第1及び第2のCMOSインバータ(10、1
    0A、10B、20、20A、20B)と、 前記第1及び第2のCMOSインバータのいずれか一方
    の出力信号に応じてハイレベルになるとともに他方の出
    力信号に応じてローレベルになる信号を出力する出力回
    路(30)とを有するシュミットトリガ回路であって、 前記第1及び第2のCMOSインバータの少なくとも一
    方は、前記電源から前記一方のCMOSインバータを通
    して前記グランドに流れる貫通電流を制限する電流制限
    手段(R1、R2、P11、N21)を有することを特
    徴とするシュミットトリガ回路。
  2. 【請求項2】 前記電流制限手段によって前記第1及び
    第2のCMOSインバータの閾値が互いに異なる値に設
    定されていることを特徴とする請求項1に記載のシュミ
    ットトリガ回路。
  3. 【請求項3】 前記電流制限手段は、抵抗素子(R1、
    R2)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    シュミットトリガ回路。
  4. 【請求項4】 前記電流制限手段は、MOSトランジス
    タ(P11、N21)であることを特徴とする請求項1
    又は2に記載のシュミットトリガ回路。
  5. 【請求項5】 前記第1のCMOSインバータは、前記
    電源側から前記MOSトランジスタ(P11)、第1の
    PMOSトランジスタ(P10)及び第1のNMOSト
    ランジスタ(N10)の順で前記グランド側まで直列に
    接続された構成になっており、 前記MOSトランジスタは、ゲート端子が前記グランド
    に接続された電流制限用PMOSトランジスタであるこ
    とを特徴とする請求項4に記載のシュミットトリガ回
    路。
  6. 【請求項6】 前記第2のCMOSインバータは、前記
    電源側から第2のPMOSトランジスタ(P20)、第
    2のNMOSトランジスタ(N20)及び前記MOSト
    ランジスタ(N21)の順で前記グランド側まで直列に
    接続された構成になっており、 前記MOSトランジスタは、そのゲート端子が前記電源
    に接続された電流制限用NMOSトランジスタであるこ
    とを特徴とする請求項4又は5に記載のシュミットトリ
    ガ回路。
  7. 【請求項7】 電源とグランドとの間に接続されて、互
    いに共通な入力信号を受けるとともに互いに異なる閾値
    を有する第1及び第2のCMOSインバータ(10、1
    0A、10B、20、20A、20B)と、 前記第1及び第2のCMOSインバータのいずれか一方
    の出力信号に応じてハイレベルになるとともに他方の出
    力信号に応じてローレベルになる信号を出力する出力回
    路(30)とを有するシュミットトリガ回路であって、 前記第1のCMOSインバータは、前記電源側から電流
    制限用PMOSトランジスタ(P11)、第1のPMO
    Sトランジスタ(P10)及び第1のNMOSトランジ
    スタ(N10)の順で前記グランド側まで直列に接続さ
    れた構成になっており、 前記第2のCMOSインバータは、前記電源側から第2
    のPMOSトランジスタ(P20)、第2のNMOSト
    ランジスタ(N20)及び電流制限用NMOSトランジ
    スタ(N21)の順で前記グランド側まで直列に接続さ
    れた構成になっており、 前記電流制限用PMOSトランジスタ及び前記電流制限
    用NMOSトランジスタは、外部信号に応じてオフされ
    るようになっていることを特徴とするシュミットトリガ
    回路。
  8. 【請求項8】 前記電流制限用PMOSトランジスタ及
    び前記電流制限用NMOSトランジスタがオフ状態のと
    き、前記第1及び第2のCMOSインバータのそれぞれ
    の前記出力信号をハイレベル或いはローレベルに固定す
    る信号レベル固定手段(N11、P21)を備えたこと
    を特徴とする請求項7に記載のシュミットトリガ回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975153B2 (en) * 2003-11-05 2005-12-13 Texas Instruments Incorporated Low power input with hysteresis circuit and methods therefor
JP2008141547A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 遅延回路
US11894849B2 (en) 2021-11-24 2024-02-06 Ablic Inc. Schmitt trigger circuit

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