JP2002237742A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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Abstract
くて済み、検出精度が向上する電圧比較回路を内蔵した
ICを提供する。 【解決手段】VDD1ノードにソースが接続され、ドレイン
・ゲート相互が接続されPMOSトランジスタP1と、このPM
OSトランジスタとドレイン同士が接続され、GNDノード
にソースが接続され、ゲートにバイアス電位が与えられ
るNMOSトランジスタN1と、VDD2ノードにソースが接続さ
れたPMOSトランジスタP2と、このPMOSトランジスタとド
レイン同士が接続され、GND ノードにソースが接続さ
れ、ゲートにNMOSトランジスタN1と同じバイアス電位が
与えられるNMOSトランジスタN2とを具備し、VDD1とVDD2
との大小を比較した結果に応じて異なる論理レベルの信
号がPMOSFET のドレインから出力する電圧比較回路10を
内蔵する。
Description
係り、特に2つの電圧を比較して比較結果を論理レベ
ル"H" または"L" の信号として出力するCMOS型の電圧比
較回路に関するもので、例えば不揮発性半導体メモリの
基板バイアス選択用の電源電圧比較回路などに使用され
るものである。
LSIに内蔵されたCMOS型の電源電圧比較回路の一例を示
す。
VDD1が入力するVDD1ノードと接地電位ノード(GND ノー
ド)との間で直列接続され、VDD1を分圧して第1の分圧
電圧VIN1を出力する抵抗素子R11 ,R12 と、第2の電源
電圧VDD2が入力する第2の電源ノード(VDD2ノード)と
GND ノードとの間で直列接続され、VDD2を分圧して第2
の分圧電圧VIN2を出力する抵抗素子R21 ,R22 と、前記
VDD1ノードとGND ノードとの間に接続された定電流回路
と、前記VDD1を動作電源とし、CMOSFET (相補性絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ)を用いて前記VIN1とVIN2
を比較して比較結果を比較出力ノードCMP1A に出力する
CMOS電圧比較回路CMP とから構成される。
ノードとの間に、定電流源IR0Aとドレイン・ゲート相互
が接続されたN 型トランジスタN01Aとが直列接続されて
構成される。
と出力回路とから構成されている。上記比較回路部は、
VIN1とVIN2を入力とするソース結合ペアをなす入力用の
N 型トランジスタN1A ,N2A と、その各ドレインとVDD1
ノードとの間に接続されたカレントミラー負荷用のP 型
トランジスタP1A ,P2A と、前記入力用のN 型トランジ
スタN1A ,N2A のソース結合ノードとGND ノードとの間
に接続され、前記定電流回路のN 型トランジスタN01Aと
ゲート同士が接続(カレントミラー接続)された定電流
源用のN 型トランジスタN02Aとから構成されている。
ードとの間に、P 型トランジスタP3A とN 型トランジス
タN03Aとが直列接続されて構成される。この場合、上記
P 型トランジスタP3A のゲートには前記比較回路部の出
力が入力し、前記N 型トランジスタN03Aは前記定電流回
路のN 型トランジスタN01Aとゲート同士が接続(カレン
トミラー接続)されており、上記P 型トランジスタP3A
とN 型トランジスタN03Aとの直列接続ノードが前記比較
出力ノードCMP1A に接続されている。
FET を用いた従来例の電源電圧比較回路の動作につい
て、図19を参照しながら簡単に説明する。
VIN1とVDD2を分圧したVIN2を、第1の電源電圧VDD1を動
作電源とするCMOS電圧比較回路CMP により比較し、比較
結果を論理レベル"H" または"L" の信号として出力する
ものである。
と、VDD1>VDD2の時には、VIN1>VIN2であり、比較出力
ノードCMP1A に"L" が出力し、VDD1<VDD2の時には、VI
N1<VIN2であり、比較出力ノードCMP1A に"H" が出力す
る。
つの問題点が挙げられる。
である。つまり、CMOS電圧比較回路CMP はソース結合ペ
ア回路を構成するトランジスタが飽和領域特性の状態で
動作しないとオフセットが大きくなるからである。
ミラー負荷用のP 型トランジスタP1A の閾値電圧をVth
P、入力用のN 型トランジスタN1A のドレイン・ソース
間電圧VDS をVDSN1A、定電流源用のN 型トランジスタN0
2AのVDS をVDSN02A で表わすと、VDDmin = VthP + VDSN
1A + VDSN02Aであり、VDDmin以下の低電圧では、ソース
結合ペア回路を構成するトランジスタのオフセットが大
きくなり、CMOS電圧比較回路CMP として機能しない。例
えば、VthP=1.0V,VDSN1 =0.3V,VDSN2 =0.3Vとする
とVDDmin =1.6Vである。
とである。その理由の1 つは、回路構成要素が多いこと
である。もう1 つの理由は、回路を構成する抵抗素子の
レイアウトサイズを大きくする必要があるからである。
なぜなら、消費電流を低減するために抵抗値を大きく設
計する(即ち、抵抗素子のL/W を大きくとる)必要が有
り、加えて相対誤差を少なくするためにはW を大きく設
計する必要があるからである。
いことである。これは抵抗素子の相対誤差やアンプのオ
フセットによる相対誤差によるものである。
電源電圧比較回路は、低電圧で動作しない、パターン面
積が大きい、検出精度が悪いという問題があった。
たもので、低電圧動作が可能になり、パターン面積が小
さくて済み、検出精度が向上する電圧比較回路を内蔵し
た半導体集積回路を提供することを目的とする。
積回路は、第1の電圧ノードにソースが接続され、ドレ
イン・ゲート相互が接続され第1導電型の第1のMOSFET
と、前記第1のMOSFETとドレイン同士が接続され、第2
の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに第1のバイ
アス電位が与えられる第2導電型の第2のMOSFETと、第
3の電圧ノードにソースが接続された第1導電型の第3
のMOSFETと、前記第3のMOSFETとドレイン同士が接続さ
れ、前記第2の電圧ノードにソースが接続され、ゲート
に前記第1のバイアス電位が与えられる第2導電型の第
4のMOSFETとを具備し、前記第1の電圧ノードの電圧と
前記第3の電圧ノードの電圧との大小を比較した結果に
応じて異なる論理レベルの信号が前記第3のMOSFETのド
レインから出力する電圧比較回路を内蔵することを特徴
とする。
電圧ノードにソースが接続され、ドレイン・ゲート相互
が接続された第1導電型の第1のMOSFETと、第2の電圧
ノードにソースが接続され、ゲートに第1のバイアス電
位が与えられる第2導電型の第2のMOSFETと、第3の電
圧ノードにソースが接続された第1導電型の第3のMOSF
ETと、前記第3のMOSFETとドレイン同士が接続され、前
記第2の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに前記
第1のバイアス電位が与えられる第2導電型の第4のMO
SFETと、前記第1のMOSFETとドレイン同士が接続され、
ソースが前記第2のMOSFETのドレインに接続され、ゲー
トに第2のバイアス電位が与えられる第2導電型の第5
のMOSFETとを具備し、前記第2のMOSFETおよび第4のMO
SFETの各ゲートに第1のバイアス電位が与えられ、前記
第1の電圧ノードの電圧と前記第3の電圧ノードの電圧
との大小を比較した結果に応じて異なる論理レベルの信
号が前記第3のMOSFETのドレインから出力する電圧比較
回路を内蔵することを特徴とする。
施の形態を詳細に説明する。
体基板(P 基板)を用いたLSI において、N 型MOSFETは
P 基板上に形成され、P 型MOSFETはP 基板に形成された
N 型ウェル領域内に形成される。また、P 基板には接地
電位GND が与えられ、N 型ウェル領域には該領域に形成
されるPMOSFET 用の電源電位が与えられる。
体集積回路に形成された第1の実施形態に係る電源電圧
比較回路を示している。
電源電圧VDD1を動作電源とする定電流回路11と、この定
電流回路11により電流制御され、VDD1と第2の高電位電
源電圧VDD2を比較するCMOS電圧比較回路12と、VDD1を動
作電源とし、前記CMOS電圧比較回路12の比較出力を比較
出力ノードCMP1に論理レベル"H" または"L" の信号とし
て取り出す出力回路13から構成される。
ノードと低電位電源(本例ではGNDノード)との間に、
定電流源IR0 およびドレイン・ゲート相互が接続された
N 型トランジスタN0の順で直列接続されて構成される。
GND ノードとの間に、P 型トランジスタP1のソース・ド
レイン間およびN 型トランジスタN1のドレイン・ソース
間の順で直列接続され、前記VDD2が入力するVDD2ノード
とGND ノードとの間に、P 型トランジスタP2のソース・
ドレイン間およびN 型トランジスタN2のドレイン・ソー
ス間の順で直列接続されている。この場合、上記P1のド
レイン・ゲート相互が接続され、前記P1とP2は、ゲート
同士が接続されており、カレントミラー回路を構成す
る。また、前記N1とN2の各ゲートは、前記定電流回路11
のN0のゲートに接続されており、これらのN0,N1,N2は
カレントミラー回路を構成する。
ノードとの間に、抵抗素子R3およびN 型トランジスタN3
のドレイン・ソース間の順で直列接続され、この直列接
続ノードと前記比較出力ノードCMP1との間にVDD1を動作
電源とするインバータ回路IV1 が挿入されている。上記
N3のゲートには、前記CMOS電圧比較回路12のP2のドレイ
ン電圧(電圧比較出力信号)が入力する。
動作について説明する。
力特性を示している。ここでは、VDD1が一定の時にVDD2
が数百μsec のオーダーで急峻に立ち上がった場合を示
している。
の電圧変化分をCMOS電圧比較回路12のP1とP2に流れる電
流変化分に変換して電流比較を行なう。そして、この電
流変化分をさらに電圧変化分に変換し、この電圧変化分
を出力回路13に伝達することにより、従来例の電源電圧
比較回路と同等の動作を行なうものである。
の電流INになり、P2のドレイン電圧により定電流回路11
のN3がオフ状態になり、N3のドレイン電圧が"H" (=VD
D1)になり、比較出力ノードCMP1に"L" (=GND )が出
力する。
電流<P2の電流INになり、P2のドレイン電圧により定電
流回路11のN3がオン状態になり、N3のドレイン電圧が"
L" になり、比較出力ノードCMP1に"H" が出力する。
ば、従来例の電源電圧比較回路と比べて、次のような利
点がある。
ので、より低電圧で動作可能である。例えば最低動作電
圧をVDDmin、P1の閾値電圧をVthP、N1のドレイン・ソー
ス間電圧VDS をVDSN1 で表わすと、VDDmin=VthP + VDS
N1以上で動作可能である。ここで、例えばVthP=1.0V,
VDSN1 =0.3Vであるとすると、最低動作電圧VDDmin=1.
3 V のオーダーであり、従来例の電源電圧比較回路の最
低動作電圧VDDmin=1.6Vよりも低電圧である。
ン面積を小さくできるほか、回路構成要素が少なく、検
出バラツキに対する素子の相対誤差要因が少ないので、
比較精度を上げることが可能になるなどの利点がある。
の実施形態に係る電源電圧比較回路30を示している。
て前述した第1の実施形態に係る電源電圧比較回路10と
比べて、その出力側にヒステリシス回路31が付加されて
いる点が異なり、その他は同じであるので、図1中と同
一部分には同一記号を付けて説明を省略する。
ノードCMP1とヒステリシス出力ノードCMP2との間に二段
のインバータ回路IV2 ,IV3 が接続され、前記CMOS電圧
比較回路12のP2のドレイン(ノードA )とGND ノードと
の間にN 型トランジスタN21,N22 が直列に接続されて
いる。この場合、N21 のゲートは前記インバータ回路IV
2 の出力ノードに接続され、N22 は、ゲートが前記定電
流回路11のN 型トランジスタN0のゲート(ノードB )に
接続(カレントミラー接続)されている。
ついて説明する。
力特性(ヒステリシス特性を持つ)を示している。ここ
では、VDD1が一定の時にVDD2が数百μsec のオーダーで
急峻に立ち上がった場合を示している。
において、VDD1が一定の時にVDD2が立ち上がり、このVD
D2に微小なノイズ成分が混入している場合を示してい
る。この場合の電圧比較出力波形を図5(b)に示して
おり、対比のために、ヒステリシス特性を持たない電源
電圧比較回路の電圧比較出力波形(誤動作例)を図5
(c)に示した。
を参照して前述した電源電圧比較回路の動作と比べて、
比較出力ノードCMP1の出力信号に対してヒステリシス回
路31によりヒステリシス特性を持たせている点が異な
り、その他は同じであるのでその説明を省略する。
は"L" 、インバータ回路IV2 の出力は"H" 、比較出力ノ
ードCMP2は"L" である。この時、インバータ回路IV2 の
出力"H" によりN21 はオン状態になり、ヒステリシス回
路31の電流IN2 が発生する。このIN2 によって、CMOS電
圧比較回路12のP2のドレイン・ソース間電圧IDS が少し
低下し、その分だけVDD1>VDD2の検出基準が高くなる。
出力ノードCMP1は"H" 、インバータ回路IV2 の出力は"
L" 、比較出力ノードCMP2は"H" である。この時、イン
バータ回路IV2 の出力"L" によりN21 はオフ状態にな
り、ヒステリシス回路31の電流IN2 は発生しない。
の時とVDD1<VDD2の時とでヒステリシス回路31の影響が
異なり(P2に流れる電流に差が発生する)、入出力特性
に差が発生し、図4に示すようにヒステリシス特性を持
つようになる。
に切り替わる際にVDD2に微小なノイズ成分が混入した場
合、ヒステリシス特性を持つ図3の電源電圧比較回路30
によれば、比較出力ノードCMP2にヒゲ状のパルスが出力
され難く、誤動作を生じず、図5(b)に示したような
安定した比較結果を得ることができる。これに対して、
ヒステリシス特性を持たない電源電圧比較回路では、図
5(c)に示した誤動作例のように、比較出力ノードCM
P2にヒゲ状のパルスが出力する恐れがあった。
の実施形態に係る電源電圧比較回路30の応用例として、
例えば不揮発性半導体メモリのウエルバイアスの切換供
給に用いられる電源切換供給回路を示している。
照して前述した電源電圧比較回路30の出力側に電源切換
選択回路60が付加されている点が異なり、その他は同じ
であるので、図3中と同一部分には同一記号を付けて説
明を省略する。
ウエルバイアス供給ノードVOUT1 との間にP 型トランジ
スタP5のソース・ドレイン間が接続され、VDD2ノードと
前記ウエルバイアス供給ノードVOUT1 との間にP 型トラ
ンジスタP6のソース・ドレイン間が接続されている。そ
して、前記ウエルバイアス供給ノードとGND ノードとの
間に、P 型トランジスタP4およびN 型トランジスタN4が
直列に接続されている。
ードCMP2の出力を受けて反転させるインバータ回路IV4
が設けられており、このインバータ回路IV4 の出力が前
記P4,N4およびP6のゲートに接続され、前記P5のゲート
は前記P4、N4の直列接続ノードに接続されている。
について説明する。
作例を示す波形図である。
D2の電位関係に応じて、より高い側の電圧を選択してウ
エルバイアス供給ノードVOUT1 に出力し、これに接続さ
れたウェルのバイアスを切り替えるものである。
乃至図5を参照して前述した動作と同じであり、電源切
換選択回路60の動作は、図7に示すように、電源電圧VD
D1,VDD2のうちの高電位側の電圧を選択してウエルバイ
アス供給ノードVOUT1 に出力する。
ると、VDD1>VDD2の時には、比較出力ノードCMP2は"L"
、インバータ回路IV4 の出力は"H" になり、N4とP5は
オン状態になり、P4とP6はオフ状態になり、ウエルバイ
アス供給ノードVOUT1 にVDD1=1.5V が出力する。
出力ノードCMP2は"H" 、インバータ回路IV4 の出力は"
L" になり、N4とP5はオフ状態になり、P4とP6はオン状
態になり、ウエルバイアス供給ノードVOUT1 にVDD2=1.5
〜1.7Vが出力する。
ば、前述した各実施形態と同様の効果が得られるほか、
ウェルのバイアスを切り替えることができる。
ノード、P 型トランジスタP6のソースをVDD1ノードに接
続するように変更することにより、VDD1,VDD2の電位関
係に応じてより低い側の電圧を選択するように変更する
ことが可能である。
の実施形態の変形例に係る電源電圧比較回路を示してい
る。
前述した電源電圧比較回路10と比べて、CMOS電圧比較回
路12a に対するVDD1、VDD2の入力関係が逆である(CMOS
電圧比較回路12のP2のソースにVDD1が入力し、P3のソー
スにVDD2が入力する)点、VDD1を動作電源とする定電流
回路11a の構成、VDD1を動作電源とする出力回路13aの
構成が異なり、その他は同じであるので、図1中と同一
部分には同一記号を付けて説明を省略する。
ノードとの間に、定電流源IREFおよびドレイン・ゲート
相互が接続されたN 型トランジスタN0の順で直列接続さ
れている。さらに、VDD1ノードとGND ノードとの間に、
ドレイン・ゲート相互が接続されたP 型トランジスタP1
0 のソース・ドレイン間およびドレイン・ゲート相互が
接続されたN 型トランジスタN11 のドレイン・ソース間
の順で直列接続されている。この場合、上記N0およびN1
1 のゲート同士が接続されており、これらのN0,N11 は
カレントミラー回路を構成する。
D ノードとの間に、抵抗素子用のP型トランジスタP14
のソース・ドレイン間および前記CMOS電圧比較回路12a
のP2のドレイン電圧(電圧比較出力信号)がゲートに入
力するN 型トランジスタN3のドレイン・ソース間の順で
直列接続されている。この場合、上記P14 は、前記定電
流回路11a のP10 とゲート同士が接続されており、これ
らのP10 ,P14 はカレントミラー回路を構成する。そし
て、上記P14 ,N3の直列接続ノードと比較出力ノードCM
PBとの間にVDD1を動作電源とするインバータ回路INV1が
挿入されている。
特性を示している。
参照して前述した電源電圧比較回路10と比べて、基本的
に同様であり、VDD1、VDD2の大小関係と比較出力の論理
レベルの関係が逆である点が異なる。
た電源電圧比較回路10において、低消費電流化を図るた
めには、定電流源に流す電流値を絞り、カレントミラー
を構成するN0,N1,N2およびP1,P2 の電流値を一律に低減
させる必要があるが、これに伴って、以下に述べるよう
な問題が発生する。
ンジスタP2の電流IMと電圧VMの関係(IM−VM特性)を示
している。
例を示すタイミング図である。
D2が立ち上がり、VDD1<VDD2の状態になった時、CMOS電
圧比較回路12a において、P1のドレインは"L" から"H"
へと変化し、P2のドレインは"H" から"L" へと変化す
る。この場合、VDD1とVDD2の電圧差はP2に流れる電流IM
の変化分ΔIMとして表わすことができ、このΔIMにより
CMOS電圧比較回路12a の出力電圧の変化分ΔVMが決定さ
れる。
ので、N2の駆動能力が弱く、出力回路13a のN3のゲート
に対する放電に時間がかかる。即ち、VDD1<VDD2になっ
た瞬間から遅れ時間(Tdelay1 )後に比較出力ノードCM
PBが"H" から"L" に変化するので、電圧比較検出に時間
がかかってしまう。このように検出時間に時間がかかっ
た場合、電圧状態がVDD1<VDD2であるにも拘らず、VDD1
とVDD2の電圧関係を正しく判断できない期間が生じてし
まう。上記電圧比較検出の高速化を図ろうとした場合、
定電流源に流す電流値を大きくしなければならず、低消
費電流化を実現できなくなる。
態を以下に説明する。
電源電圧比較回路を示している。
前述した電源電圧比較回路と比べて、基本的には同じで
あるが、CMOS電圧比較回路12b に抵抗素子としてN 型ト
ランジスタN15 が挿入されている点、VDD1を動作電源と
する動作点設定回路14が付加されている点が主として異
なる。
とする定電流回路11a と、VDD1を動作電源とする動作点
設定回路14と、上記定電流回路11a により電流制御され
るとともに動作点設定回路14により動作点が設定され、
VDD1とVDD2を比較するCMOS電圧比較回路12b と、VDD1を
動作電源とし、CMOS電圧比較回路12b の比較出力を比較
出力ノードCMPBに論理レベル"H" または"L" の信号とし
て取り出す出力回路13a から構成される。
D ノードとの間に、P 型トランジスタP11 のソース・ド
レイン間、ドレイン・ゲート相互が接続されたN 型トラ
ンジスタN13 のドレイン・ソース間およびドレイン・ゲ
ート相互が接続されたN 型トランジスタN12 のドレイン
・ソース間の順で直列接続されている。この場合、上記
P11 は、前記定電流回路11a のP10 とゲート同士が接続
されており、これらのP10 ,P11 はカレントミラー回路
を構成する。また、上記N13 のドレインの電位を動作点
設定バイアスとして出力する。
とGND ノードとの間に、P 型トランジスタP2のソース・
ドレイン間、N 型トランジスタN15 のドレイン・ソース
間およびN 型トランジスタN2のドレイン・ソース間の順
で直列接続され、前記VDD2が入力するVDD2ノードとGND
ノードとの間に、P 型トランジスタP1のソース・ドレイ
ン間およびN 型トランジスタN1のドレイン・ソース間の
順で直列接続されている。
が接続され、P1とP2のゲート同士が接続されており、こ
のP1,P2はカレントミラー回路を構成する。また、上記
N1およびN2の各ゲートは、前記定電流回路11a のN0のゲ
ートに接続されており、これらのN0、N1、N2はカレント
ミラー回路を構成する。また、N15 のゲートには、前記
動作点設定回路14から動作点設定バイアスが与えられ
る。
ついて、図9、図13および図14を参照して説明す
る。
ランジスタP2の電流IMと電圧VMの関係(IM−VM特性)を
示している。
出力特性を示している。
を参照して前述した電源電圧比較回路の動作と比べて、
基本的には同じであるが、CMOS電圧比較回路12b のP2
は、抵抗負荷用のN15 が接続されているので、図13に
示すように電流変化量ΔIMに対する電圧変化量ΔVMが大
きくなる点が異なる。
D2が立ち上がり、VDD1<VDD2の状態になった時、CMOS電
圧比較回路93において、P1のドレインは"L" から"H" へ
と変化し、P2のドレインは"H" から"L" へと急峻に変化
する。この場合、VDD1とVDD2の電圧差はN2に流れる電流
IMの変化分ΔIMとして表わすことができ、このΔIMによ
りCMOS電圧比較回路11b の出力電圧の変化分ΔVMが決定
される。
流源に流す電流値を絞り、カレントミラーを構成するN
0,N1,N2,N11およびP10,P14 の電流値を一律に低減させ
た場合(CMOS電圧比較回路11b のP2の駆動能力を弱くし
た場合)でも、前記したように微小の電流変化に対して
CMOS電圧比較回路12b の出力電圧の変化分ΔVMを大きく
することが可能であり、出力回路13a のN3のゲートに対
する放電を短時間で行なうことが可能になる。即ち、VD
D1<VDD2になった瞬間から短い遅れ時間(Tdelay2 )後
に比較出力ノードCMPBが"H" から"L" に変化するので、
電圧比較検出の時間を短縮することが可能になる。した
がって、VDD1とVDD2の電圧関係を即座に正しく判断する
ことができる。
回路によれば、図8を参照して前述した電源電圧比較回
路と比べて、消費電流を抑えながら電源比較検出の高速
化を図ることが可能になる。
3の実施形態の変形例に係る電源電圧比較回路を示して
いる。
て前述した電源電圧比較回路と比べて、CMOS電圧比較回
路12a に対するVDD1、VDD2の入力関係が逆である(CMOS
電圧比較回路12d のP1のソースにVDD1が入力し、P2のソ
ースにVDD2が入力する)点が異なり、その他は同じであ
るので、図12中と同一部分には同一記号を付けて説明
を省略する。
出力特性を示している。
2を参照して前述した電源電圧比較回路の動作と比べ
て、基本的には同様であるが、VDD1、VDD2の大小関係に
対する比較出力ノードCMPBの出力信号の論理レベルが逆
になる点が異なる。即ち、VDD1>VDD2の時、CMPB ="L"
、VDD <VDD2の時、CMPB="H"を出力する。
2を参照して前述した電源電圧比較回路と同様に、消費
電流を増加させることなく電源比較検出の高速化を図る
ことができる。
形態に係る電源電圧比較回路を示している。
て前述した電源電圧比較回路と比べて、その出力側にヒ
ステリシス回路15が付加されている点、出力回路13b の
構成が異なり、その他は同じであるので、図12中と同
一部分には同一記号を付けて説明を省略する。
較出力ノードCMPBとヒステリシス出力ノードCMPDとの間
にインバータ回路INV2が挿入されている。また、前記ヒ
ステリシス回路15は、前記CMOS電圧比較回路12b のP2の
ドレインとGND ノードとの間にN 型トランジスタN21 ,
N20 が直列に接続されている。この場合、N21 のゲート
は前記インバータ回路INV2の出力ノード(ヒステリシス
出力ノードCMPD)に接続され、N22 は、ゲートが前記定
電流回路11a のN 型トランジスタN0のゲートに接続(カ
レントミラー接続)されている。
参照して前述したヒステリシス回路31の動作と基本的に
同じである。
2を参照して前述した電源電圧比較回路の動作と比べ
て、比較出力ノードCMPBの出力信号に対してヒステリシ
ス特性を持たせている点が異なり、その他は同じである
のでその説明を省略する。
ドCMPBは"L" 、インバータ回路INV1の出力は"H" 、イン
バータ回路INV2の出力ノード(ヒステリシス出力ノード
CMPD)は"L" である。この時、インバータ回路INV2の出
力"L" によりN21 はオフ状態になり、ヒステリシス回路
15の電流IM2 は発生しない。
出力ノードCMPBは"H" 、インバータ回路INV1の出力は"
L" 、インバータ回路INV2の出力ノードCMPDは"H" であ
る。この時、インバータ回路INV2の出力"H" によりN21
はオン状態になり、ヒステリシス回路15の電流IM2 が発
生する。このIM2 によって、CMOS電圧比較回路12b のP2
のドレイン・ソース間電圧IDS が少し低下し、その分だ
けVDD1>VDD2の検出基準が高くなる。
VDD2の時とVDD1>VDD2の時とで、ヒステリシス回路15に
よる影響が異なり(P2に流れる電流に差が発生する)、
入出力特性に差が発生し、ヒステリシス特性を持つよう
になる。
に切り替わる際にVDD1に微小なノイズ成分が混入した場
合、ヒステリシス特性を持つ図17の電源電圧比較回路
によれば、前述した第2の実施形態と同様に、ヒステリ
シス出力ノードCMPDにヒゲ状のパルスが出力され難く、
誤動作を生じず、安定した比較結果を得ることができ
る。
動作が可能になり、パターン面積が小さくて済み、検出
精度が向上する電圧比較回路を内蔵した半導体集積回路
を提供することができる。
施形態に係る電源電圧比較回路を示す回路図。
示す図。
路を示す回路図。
リシス特性を持つ)の一例を示す図。
時に立ち上がるVDD2に微小なノイズ成分が混入している
場合の入力電圧波形の一例および比較出力波形の一例な
らびにヒステリシス特性を持たない電源電圧比較回路の
電圧比較出力波形(誤動作例)を対比のために示す特性
図。
路の応用例として、不揮発性半導体メモリのウエルバイ
アス供給用の電源切換供給回路を示す回路図。
形図。
圧比較回路を示す回路図。
図。
電流IMと電圧VMの関係(IM−VM特性)を示す図。
ミング図。
回路を示す回路図。
のIM−VM特性を示す図。
す図。
回路を示す回路図。
す図。
回路を示す回路図。
たCMOS型の電源電圧比較回路の一例を示す回路図。
いた従来例の電源電圧比較回路の入出力特性の一例を示
す図。
Claims (10)
- 【請求項1】 第1の電圧ノードにソースが接続され、
ドレイン・ゲート相互が接続され第1導電型の第1のMO
SFETと、 前記第1のMOSFETとドレイン同士が接続され、第2の電
圧ノードにソースが接続され、ゲートに第1のバイアス
電位が与えられる第2導電型の第2のMOSFETと、 第3の電圧ノードにソースが接続された第1導電型の第
3のMOSFETと、 前記第3のMOSFETとドレイン同士が接続され、前記第2
の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに前記第1の
バイアス電位が与えられる第2導電型の第4のMOSFETと
を具備し、 前記第1の電圧ノードの電圧と前記第3の電圧ノードの
電圧との大小を比較した結果に応じて異なる論理レベル
の信号が前記第3のMOSFETのドレインから出力する電圧
比較回路を内蔵することを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧
ノードと前記第2の電圧ノードとの間に接続され、前記
第1のバイアス電位を生成する定電流回路と、 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードと前記第
2の電圧ノードとの間に接続され、前記電圧比較回路の
出力信号を同相または逆相で取り出す出力回路とをさら
に具備することを特徴とする請求項1記載の半導体集積
回路。 - 【請求項3】 第1の電圧ノードにソースが接続され、
ドレイン・ゲート相互が接続された第1導電型の第1の
MOSFETと、 第2の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに第1の
バイアス電位が与えられる第2導電型の第2のMOSFET
と、 第3の電圧ノードにソースが接続された第1導電型の第
3のMOSFETと、 前記第3のMOSFETとドレイン同士が接続され、前記第2
の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに前記第1の
バイアス電位が与えられる第2導電型の第4のMOSFET
と、 前記第1のMOSFETとドレイン同士が接続され、ソースが
前記第2のMOSFETのドレインに接続され、ゲートに第2
のバイアス電位が与えられる第2導電型の第5のMOSFET
とを具備し、 前記第2のMOSFETおよび第4のMOSFETの各ゲートに第1
のバイアス電位が与えられ、前記第1の電圧ノードの電
圧と前記第3の電圧ノードの電圧との大小を比較した結
果に応じて異なる論理レベルの信号が前記第3のMOSFET
のドレインから出力する電圧比較回路を内蔵することを
特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項4】 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧
ノードと前記第2の電圧ノードとの間に接続され、前記
第1のバイアス電位を生成する定電流回路と、 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードと前記第
2の電圧ノードとの間に接続され、前記電圧比較回路の
出力信号を同相または逆相で取り出す出力回路と、 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードと前記第
2の電圧ノードとの間に接続され、前記第2のバイアス
電位を生成する動作点設定回路とをさらに具備すること
を特徴とする請求項3記載の半導体集積回路。 - 【請求項5】 前記出力回路は、 ソースが前記第2の電圧ノードに接続され、ゲートに前
記電圧比較回路の出力信号が入力する第2導電型の第1
3のMOSFETと、 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードと前記第
13のMOSFETのドレインとの間に接続された抵抗負荷
と、 前記第13のMOSFETのドレインと比較出力ノードとの間
に挿入された1段または複数段のインバータ回路とを具
備することを特徴とする請求項2または4記載の半導体
集積回路。 - 【請求項6】 前記出力回路の出力信号を帰還させるこ
とにより、前記電圧比較回路の電圧比較特性にヒステリ
シス特性を持たせるヒステリシス回路をさらに具備する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載
の半導体集積回路。 - 【請求項7】 前記ヒステリシス回路は、 前記第3のMOSFETのドレインと前記第2の電圧ノードと
の間で直列に接続された第2導電型の第6のMOSFETおよ
び第7のMOSFETを具備し、前記第6のMOSFETのゲートに
前記出力回路から前記電圧比較回路の出力信号とは逆相
の信号が与えられ、前記第7のMOSFETのゲートに前記第
1のバイアス電位が与えられることを特徴とする請求項
6記載の半導体集積回路。 - 【請求項8】 前記出力回路の出力信号の論理レベルに
応じて前記第1の電圧ノードの電圧または第3の電圧ノ
ードの電圧を切換選択してウエルバイアス供給ノードに
出力する電圧切換選択回路をさらに具備することを特徴
とする請求項請求項2、4乃至7のいずれか1項に記載
の半導体集積回路。 - 【請求項9】 前記電圧切換選択回路は、 前記第1の電圧ノードにソースが接続され、ドレインが
前記ウエルバイアス供給ノードに接続された第1導電型
の第8のMOSFETと、 前記第3の電圧ノードにソースが接続され、ドレインが
前記ウエルバイアス供給ノードに接続され、ゲートに前
記出力回路の出力信号が与えられる第1導電型の第9の
MOSFETと、 前記ウエルバイアス供給ノードにソースが接続され、ゲ
ートに前記出力回路の出力信号が与えられ、ドレインが
前記第8のMOSFETのゲートに接続される第1導電型の第
10のMOSFETと、 前記第10のMOSFETとドレイン同士が接続され、前記第
2の電圧ノードにソースが接続され、ゲートに前記出力
回路の出力信号が与えられる第2導電型の第11のMOSF
ETとからなることを特徴とする請求項8記載の半導体集
積回路。 - 【請求項10】 前記定電流回路は、 前記第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードに一端が
接続された定電流源と、 前記定電流源の他端と前記第2の電圧ノードとの間に接
続され、ドレイン・ゲート相互が接続された第2導電型
の第12のMOSFETと、 第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードに一端が接続
され、ドレイン・ゲート相互が接続された第1導電型の
第13のMOSFETと、 前記第13のMOSFETとドレイン同士が接続され、ソース
が前記第2の電圧ノードとの間に接続され、前記第12
のMOSFETとゲート同士が接続された第2導電型の第14
のMOSFETとからなり、 前記第12のMOSFETのドレインから前記第1のバイアス
信号が出力し、 前記動作点設定回路は、 第1の電圧ノードまたは第3の電圧ノードに一端が接続
され、前記第13のMOSFETとゲート同士が接続された第
1導電型の第15のMOSFETと、 前記第15のMOSFETとドレイン同士が接続され、ドレイ
ン・ゲート相互が接続された第2導電型の第16のMOSF
ETと、 前記第16のMOSFETのソースと前記第2の電圧ノードと
の間に接続され、ドレイン・ゲート相互が接続された第
2導電型の第17のMOSFETとからなることを特徴とする
請求項4記載の半導体集積回路。
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