JP2001044814A - パワーオンリセット回路 - Google Patents
パワーオンリセット回路Info
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Abstract
安定的にリセット信号を生成するパワーオンリセット回
路を提供する。 【解決手段】 半導体素子でチップにパワーが稼働した
時、アクティブされるパワーオン信号に応答してリセッ
ト信号を生成するパワーオンリセット回路において、外
部回路から上記パワーオン信号を入力される入力手段
と、出力ノードを含んで、上記入力手段からの出力信号
が所望の電圧レベルに上昇する前に上記出力ノードで電
圧レベルがハイ電圧レベル信号からローレベル信号にト
グルされる第1反転手段と、上記出力ノードに連結さ
れ、上記出力ノードからの電圧レベルに応答して上記パ
ワーオンリセット信号を生成する手段とを備える。
Description
し、特に、初期のチップ動作時に印加されるパワーオン
(power-on)信号の駆動速度に関係なく安定的にリセッ
ト信号を生成するパワーオンリセット回路に関する。
して用いられるリセット信号が外部フィンを介して入力
される場合、フィンの数の追加によるチップ価格の上昇
をまねく。したがって、リセットフィンを使用する代わ
りにチップ自体でパワーが稼働した時、自動的にリセッ
ト信号が一度生成できるようにする回路を内蔵している
べきであるが、この場合用いられる回路がパワーオンリ
セット回路である。
セット回路である。
ト回路は、パワーオンP_ON信号を入力されて徐々にトグ
ルするパルス信号を出力する入力部110と、上記入力
部110の出力パルス信号に応答してパワーオンリセッ
ト信号(power-on reset:POR)を出力するシュミ
ットトリガ(schmitt trigger)130とよりなる。
ワーオン信号P_ONとノードN11との間に連結されたキ
ャパシタC11と、ゲートで上記ノードN11信号を入
力されてソースドレイン経路を介して上記ノードN11
と接地電源とを連結するNMOSトランジスタNM11
と、ゲートで上記ノードN11信号を入力されてソース
ドレイン経路を介して上記パワーオン信号と出力ノード
N12とを連結するPMOSトランジスタPM11と、
上記出力ノードN12と上記接地電源との間に連結され
たキャパシタC12とを含んでなる。
トトリガインバータ131と、インバータINV11と
からなる。上記シュミットトリガインバータ131は、
ゲートで上記出力ノードN12信号を入力されて、ソー
スドレイン経路を介して上記パワーオン信号と出力ノー
ドN13とを連結する直列連結されたPMOSトランジ
スタPM13及びPM14と、ゲートで上記出力ノード
N12信号を入力されて、ソースドレイン経路を介して
上記接地電源と上記出力ノードN13とを連結する直列
連結されたNMOSトランジスタNM13及びNM14
と、ゲートで上記出力ノードN13信号を入力されて、
ソースドレイン経路を介して上記接地電源と上記PMO
SトランジスタPM13及びPM14の共通ノードN1
5を連結するPMOSトランジスタPM15と、ゲート
で上記出力ノードN13信号を入力されてソースドレイ
ン経路を介して上記パワーオン信号と上記NMOSトラ
ンジスタNM13及びNM14の共通ノードN16とを
連結するNMOSトランジスタNM15とによりなる。
ット回路の具体的な回路構成と動作を調べてみる。
なシュミットトリガインバータの入出力電圧波形及び電
圧伝達特性のヒステリシス(hysteresis)を参照して一
般的なシュミットトリガインバータの動作特性について
説明する。
リガインバータは、入力信号VINを“ハイ”で判断す
る基準である第1電圧レベルVIDと、上記入力信号を
“ロー”で判断する基準である第2電圧レベルVIUと
によって出力信号を反転して出力する。
1電圧レベルVIDより大きい場合には、入力を“ハ
イ”で、上記入力信号が上記第2電圧レベルVIUより
小さい場合には、入力を“ロー”で、判断して、上記入
力信号を反転して出力VOUTし、上記入力信号が上記
第1電圧レベルVIDと上記第2電圧レベルVIUとの
間に存在する場合には動作しない。
リガインバータは、入力信号にノイズ(noise)による
グリッチ(glitch)が発生する場合にも、上記第1電圧
レベルと上記第2電圧レベルとの間で変化がある場合に
は出力に影響を及ぼさない。
信号VINが上記第1電圧レベル、または上記第2電圧
レベルを過ぎて行く場合に、出力信号を急激に反転させ
て、入力信号の遷移(transition)時間に関係なく、出
力信号を生成する。
ータは、スロー信号(slow signal)の遷移特性を向上
させ、ノイズ成分を除去することに有効に用いられる。
作を調べてみると、上記パワーオンP_ON信号がアクティ
ブされてキャパシタC11に印可されると、ノードN1
1の電位が瞬間的に上記パワーオン信号によって上昇
し、NMOSトランジスタNM11をターンオン(turn
-on)させて、上記ノードN11は、徐々にプルダウン
され、これにより上記NMOSトランジスタNM11は
ターンオフされる。
OSトランジスタPM11がターンオンされると、キャ
パシタC12が徐々に充電されながら上記入力部110
の出力ノードN12をプルアップしてトグル(toggle)
させる。
たら、上記ノードN11が徐々にプルアップされて上記
PMOSトランジスタPM11がターンオフ(turn-of
f)され、上記出力ノードN12は、徐々にプルダウン
されてもう一度トグルされ、上記入力部110の出力ノ
ードN12は、“ロー”から“ハイ”に、“ハイ”から
“ロー”に徐々に遷移されて上記シュミットトリガ13
0に入力される。
が徐々に“ロー”から“ハイ”レベルに遷移されれば、
上記シュミットトリガインバータ131では、入力信号
が上記第1電圧レベルVID以上に印加される瞬間反転
された信号であるロジック“ロー”を出力し、また反転
されて出力ノードN12信号が“ハイ”から“ロー”レ
ベルに遷移されて上記第2電圧レベルVIU以下に印加
される瞬間、上記パワーオンリセット信号PORが“ハ
イ”から“ロー”にトグルされた信号を出力し、上記パ
ワーオンリセット回路の出力信号である上記パワーオン
リセット信号が“ハイ”のパルス信号を出力する。
路として、パワーオンリセット回路は、パワーオンP_ON
信号に応答してトグル信号を出力する入力部210と、
上記トグル信号に応答してパワーオンリセット信号PO
Rを出力するシュミットトリガインバータ231、及び
出力部250と、上記シュミットトリガインバータ23
0の出力ノードN23信号を上記入力部210に帰還す
る帰還部270とによりなる。
0を入力されてソースドレイン経路を介して出力ノード
N21に上記パワーオン信号を伝達するPNOSトラン
ジスタPM21と、ゲートで上記ノードN20を入力さ
れてソースドレイン経路を介して上記出力ノードN21
に接地電源を伝達するNMOSトランジスタNM21
と、ゲートで上記出力ノードN21を入力されてソース
とドレインが上記接地電源と連結されたMOSキャパシ
タC21とによりなる。
は、図1のシュミットトリガインバータ131と同様に
構成され、上記出力部250は、上記シュミットトリガ
インバータ131の出力ノードN23信号をラッチ25
5及びバッファリングして上記パワーオンリセット信号
を出力するインバータINV21、INV22、INV
23、INV24、及びINV25によりなる。また、
上記帰還部270は、上記ノードN20信号を反転する
インバータINV28と、上記インバータの出力ノード
N27信号と上記出力ノードN23信号を入力とするNA
NDゲートND27と、上記NANDゲートND27の出力信号を
バッファリングして上記ノードN20信号を出力するイ
ンバータINV26、INV27とにより構成される。
来のパワーオンリセット回路の動作について調べてみ
る。
れば、初期に“ロー”に入力される上記ノードN20信
号により上記PMOSトランジスタPM21がターンオ
ンされて上記MOSキャパシタC21が徐々に充電され
ながら上記出力ノードN21が“ハイ”に徐々にトグル
され、これに応答して上記シュミットトリガインバータ
131の上記出力ノードN23信号が“ハイ”から“ロ
ー”にトグルされ、上記出力ノードN23信号は、上記
出力部250でラッチ及びバッファリングを経て上記パ
ワーオンリセット信号PORを“ロー”にアクティブさ
せる。
ガインバータ231の出力信号が上記帰還部270を経
て上記入力部210に帰還されることによって、そうい
う帰還信号が上記パワーオンリセット信号PORを“ハ
イ”レベルにする。上記ノードN20信号は、上記帰還
部270から継続的に“ハイ”の信号として出力され
て、上記パワーオンリセット信号も“ハイ”を維持す
る。
リセット回路は、パワーが印可されてオンされる時間が
長く(数μs〜数ms)入力される場合、動作をしない。
合には、パワーオンP_ON信号が10μs内にパワー電源
まで上がってからパワーオンリセット信号が動作する。
上記パワーオン信号が徐々に印加される場合、上記キャ
パシタC11に全部充電され、上記ノードN21が上記
パワーオン信号について行けなくなる。よって上記出力
ノードN23がトグルされず、リセット信号を生成する
ことができない。
ト回路の場合には、上記パワーオンP_ON信号がオンとな
る時間が長くなれば、上記入力部210の入力ノードN
20信号により、上記PMOSトランジスタPM21が
ターンオンされて、上記出力ノードN21が“ハイ”と
なる以前に上記帰還部270の帰還によって上記ノード
N21は、続けて“ハイ”となり、上記出力ノードN2
1が“ロー”となって上記パワーオンリセット信号PO
Rが“ハイ”にトグルされた後、続けてその信号を維持
する。
合、装備の損傷をなくすためにパワーをゆっくりオンさ
せるため、上記のようなパワーオンリセット回路を使用
する場合、パワーオン時間が長くなることによってリセ
ット回路が動作しない。
うな従来技術の問題点を解決するために創案されたもの
であり、パワーがオンされるタイミングに関係なく、安
定的にリセット信号を生成するパワーオンリセット回路
を提供することをその目的としている。
め、本発明は、半導体素子でチップにパワーが稼働した
時、アクティブされるパワーオン信号に応答してリセッ
ト信号を生成するパワーオンリセット回路において、外
部回路から上記パワーオン信号を入力される入力手段
と、出力ノードを含んで、上記入力手段からの出力信号
が所望の電圧レベルに上昇する前に上記出力ノードで電
圧レベルがハイ電圧レベル信号からローレベル信号にト
グルされる第1反転手段と、上記出力ノードに連結さ
れ、上記出力ノードからの電圧レベルに応答して上記パ
ワーオンリセット信号を生成する手段とを備えてなる。
常の知識を有する当業者が本発明の技術的思想を容易に
実施できるように、本発明の最も好ましい実施例を添付
した図面を参照し説明する。
オンリセット回路である。
は、パワーオンP_ON信号を入力として、上記パワーオン
信号の影響を減殺して出力ノードN41信号を生成する
入力部410と、上記入力部410の出力ノードN41
信号を反転した出力ノードN45信号を生成するシュミ
ットトリガインバータ430と、上記シュミットトリガ
インバータ430の出力ノードN45信号に応答してパ
ワーオンリセット信号PORを生成するリセット信号生
成部450とによりなる。
入力されてターンオンされて開いているソースドレイン
経路を介して上記出力ノードN41に上記パワーオンP_
ON信号を伝達するPMOSトランジスタPM41、及び
上記出力ノードN41と接地電源ライン間に連結された
キャパシタC41とによりなる。
は、ゲートで上記出力ノードN41信号を各々入力され
て上記パワーオン(P_ON)信号とノードN42間に直列
連結されたPMOSトランジスタPM43及びPM44
と、上記出力ノードN41信号を各々入力されて上記ノ
ードN42と上記接地電源間に直列連結されたNMOS
トランジスタNM43及びNM44と、上記ノードN4
2信号をゲートで入力されてソースドレイン経路を介し
て上記NMOSトランジスタNM43及びNM44の共
通ノードN43に上記パワーオン信号を伝達するNMO
SトランジスタNM45と、上記ノードN42信号をゲ
ートで入力されてソースドレイン経路を介して上記PM
OSトランジスタPM43及びPM44の共通ノードで
あって上記シュミットトリガインバータ430の出力ノ
ードN45に接地電源を伝達するPMOSトランジスタ
PM45とによりなる。
ュミットトリガインバータ430の出力ノードN45信
号を反転及びバッファリングする多数のインバータIN
V41、INV42、及びINV43と、上記インバー
タINV43の出力ノードN47信号と、上記インバー
タINV43の出力信号を所定の時間遅延455したノ
ードN49信号を入力として上記パワーオンリセット信
号PORを出力する排他的論理和ゲートXOR41とに
よりなる。上記遅延素子455は、インバータINV4
4及びINV45と、キャパシタC45とによりなり、
上記パワーオンリセット信号のパルス幅を決定する。
構成を持つ本発明の動作について説明する。
ンP_ON信号は、使用する装備に応じて徐々に印加される
ものと、速い時間内に印加されるものなどがある。この
ような多様なパワーオン信号に対してリセット信号を生
成するためのものが上記入力部410と、上記シュミッ
トトリガインバータ430である。
電圧を印加されてターンオンされているPMOSトラン
ジスタPM41を介して上記出力ノードN41に印加す
れば、上記キャパシタC41に蓄積されながら上記出力
ノードN41の電位が上昇する。
キャパシタC41とは、上記パワーオン信号の入力を上
記出力ノードN41に伝達する機能だけでなく、上記パ
ワーオン信号が瞬間的に(数ns〜数十ns)オフされるグ
リッチ(glitch)が発生した時にも、全体システムがリ
セットされないように、ある程度上記パワーオンリセッ
ト信号を維持するようにする機能を担当する。この場
合、上記C41と上記PM41の長さ(length)を調節
することにより、所望のパワーグリッチ免疫性(immuni
ty)を得ることができる。
30は、一般的な出力ノードであるN42の代わりにN
44ノードから出力信号を得ることによって、上記シュ
ミットトリガインバータ430の入力信号であるノード
N41に入力される信号が徐々に印可されても上記出力
ノードN44で“ハイ”から“ロー”にトグルされた信
号を出力する。
号が印可されて、入力部410から信号が伝達される過
程において、上記ノードN41は、“ロー”信号であっ
たため、上記PMOSトランジスタPM43とPM44
がターンオンされ、上記ノードN42と上記ノードN4
4とが“ハイ”となる状態で、上記パワーオン信号によ
り上記ノードN41が“ハイ”に上がり、上記NMOS
トランジスタNM43とNM44がターンオンされて上
記ノードN42をプルダウンさせる。これに応答して上
記PMOSトランジスタPM45がターンオンされなが
ら上記ノードN44が“ロー”にトグルされて上記リセ
ット信号生成部450に印可される。
NV41、INV42、及びINV43によって反転及
び増幅されて上記ノードN45に伝達され、上記ノード
N45信号は、上記遅延手段455の遅延時間ほど遅延
された信号と、上記ノードN45信号が上記XORゲー
トXOR41に入力されて“ハイ”のパルスを持つ上記
パワーオンリセット信号PORをアクティブさせる。
れても上記出力ノードN44は、“ハイ”から“ロー”
にトグルされた信号を出力して、上記リセット信号生成
部450で“ハイ”のパルスを持つリセット信号を生成
する。
によって具体的に記述されたが、上記した実施例はその
説明のためのものであって、その制限のためのものでな
いことに留意されるべきである。また、本発明の技術分
野の通常の専門家であるならば、本発明の技術思想の範
囲内で種々の実施例が可能であることを理解されるべき
である。
オンリセット回路において、パワーがオンされるタイミ
ングに関係なく、安定的にリセット信号を生成して上記
パワーオンリセット回路を応用するチップのパワーに対
する応用範囲を広くすることができる。
示す図面である。
示す図面である。
インバータの入出力電圧波形及び電圧伝達特性のヒステ
リシス(hysteresis)を示す図面である。
回路を示す図面である。
回路の動作タイミング図を示す図面である。
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体素子でチップにパワーが稼働した
時、アクティブされるパワーオン信号に応答してリセッ
ト信号を生成するパワーオンリセット回路において、 外部回路から上記パワーオン信号を入力される入力手段
と、 出力ノードを含んで、上記入力手段からの出力信号が所
望の電圧レベルに上昇する前に上記出力ノードで電圧レ
ベルがハイ電圧レベル信号からローレベル信号にトグル
される第1反転手段と、 上記出力ノードに連結され、上記出力ノードからの電圧
レベルに応答して上記パワーオンリセット信号を生成す
る手段とを備えることを特徴とするパワーオンリセット
回路。 - 【請求項2】 上記第1反転手段は、シュミットトリガ
インバータであることを特徴とする請求項1記載のパワ
ーオンリセット回路。 - 【請求項3】 上記シュミットトリガインバータは、 互いに直列連結され、各々が上記入力手段からの出力信
号に応答して上記パワーオン信号を第1ノード(N4
2)に伝達するソース及びドレインを有している第1及
び第2プルアップ手段と、 互いに直列連結され、各々が上記入力手段からの出力信
号に応答して上記伝達されたパワーオン信号をプルダウ
ンさせるためのソース及びドレインを有している第1及
び第2プルダウン手段と、 ゲートが上記第1ノード(N42)に連結されて第2ノ
ード(N43)にパワーオン信号を提供するNMOSト
ランジスタと、 ゲートが上記第1ノード(N42)に連結されて上記出
力ノード(N44)を接地レベルに連結させるPMOS
トランジスタとによりなり、上記第1反転手段の出力ノ
ード(N44)が上記第1及び第2プルアップ手段間に
連結され、上記第1及び第2プルダウン手段が第2ノー
ド(N43)に連結されたことを特徴とする請求項2記
載のパワーオンリセット回路。 - 【請求項4】 上記パワーオンリセット信号を生成する
ための手段は、 上記シュミットトリガインバータの出力ノード(N4
4)の電圧レベルを反転及びバッファリングするための
第2反転手段と、 上記第2反転手段からの出力信号を遅延させるための遅
延手段と、 上記第2反転手段及び上記遅延手段からの出力信号を入
力される排他的論理和ゲートとによりなることを特徴と
する請求項3記載のパワーオンリセット回路。 - 【請求項5】 上記遅延手段は、 上記第2反転手段からの出力信号を入力される第1イン
バータと、 上記第1インバータと上記接地電圧レベルとの間に連結
された第1キャパシタと、 上記第1キャパシタに連結され、上記第1インバータか
らの出力信号を受信する第2インバータとによりなるこ
とを特徴とする請求項4記載のパワーオンリセット回
路。 - 【請求項6】 上記パワーオン信号を上記第1反転手段
に伝達するための信号伝達用トランジスタと、 上記信号伝達用トランジスタ及び接地電源レベル間に連
結されたキャパシタとによりなることを特徴とする請求
項1記載のパワーオンリセット回路。
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KR1999/P25870 | 1999-06-30 |
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