JP2008199441A - 半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】外来ノイズ等の影響を受け難く、信頼性の高いパワーオンリセット信号を生成することができるパワーオンリセット回路を内蔵した半導体集積回路を提供する。
【解決手段】この半導体集積回路は、電源電圧を分圧することによって分圧電位を生成する分圧回路と、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1及び第2のトランジスタを有する差動対を含み、第1のトランジスタのゲートに印加される第1の電源電位と第2のトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出してパワーオンリセット信号のレベルを変化させる比較回路と、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが変化したときに、第1のトランジスタのゲートに印加される電位を、分圧電位と同符号で分圧電位よりも絶対値の大きい電位に切り換えるスイッチ回路とを具備する。
【選択図】図2
【解決手段】この半導体集積回路は、電源電圧を分圧することによって分圧電位を生成する分圧回路と、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1及び第2のトランジスタを有する差動対を含み、第1のトランジスタのゲートに印加される第1の電源電位と第2のトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出してパワーオンリセット信号のレベルを変化させる比較回路と、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが変化したときに、第1のトランジスタのゲートに印加される電位を、分圧電位と同符号で分圧電位よりも絶対値の大きい電位に切り換えるスイッチ回路とを具備する。
【選択図】図2
Description
本発明は、電源電圧の立ち上がりや立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路を内蔵した半導体集積回路に関する。
半導体集積回路において、電源投入時には、回路の誤動作を防止するために、順序論理回路を初期状態にリセットすることが望ましい。また、回路によっては、電源投入時に、不揮発性メモリ等に格納されているデータを読み出して初期設定を行う場合もある。そこで、従来より、電源が投入されてから所定の期間においてパワーオンリセット信号を活性化するパワーオンリセット回路が用いられている。また、電源電圧が立ち下がる際には、例えば、コンデンサに充電された電荷を放電させるために、再びパワーオンリセット信号を活性化することも行われている。
従来のパワーオンリセット回路は、例えば、コンデンサ及び抵抗を用いた微分回路によって発生するパルスを検出することにより、パワーオンリセット信号を生成していたので、リセット解除のタイミングは、電源電圧の立ち上がり速度や電源電圧の大きさに大きく依存し、電源電圧の立ち上がり速度が遅くなったり電源電圧が小さくなったりすると動作不良を起こすという問題があった。
関連する技術として、下記の特許文献1には、電源電圧を分圧することによって得られる電位と一方の電源電位とを比較する電位レベル比較回路を有するパワーオンリセット回路が開示されている。このパワーオンリセット回路によれば、微分回路を用いないので、電源電圧の立ち上がり速度や立ち下がり速度に依存せずにパワーオンリセット信号を生成することができる。
しかしながら、特許文献1のパワーオンリセット回路においては、電源電圧が所定の値を超えるとリセット解除を行うように設定した場合に、外来ノイズ等によって一時的に電源電圧が所定の値よりも低下すると、再びパワーオンリセット信号が活性化されてしまうという問題がある。
特開平11−17509号公報(第1、9頁、図3)
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、外来ノイズ等の影響を受け難く、信頼性の高いパワーオンリセット信号を生成することができるパワーオンリセット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。
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る半導体集積回路は、第1の電源電位と第2の電源電位とによって規定される電源電圧の立ち上がり及び/又は立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成する半導体集積回路であって、第1の電源電位と第2の電源電位との間に接続された複数の抵抗を含み、電源電圧を分圧することによって分圧電位を生成する分圧回路と、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを有する差動対を含み、第1のトランジスタのゲートに印加される第1の電源電位と第2のトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出して、検出結果に従ってパワーオンリセット信号のレベルを変化させる比較回路と、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが第1のレベルから第2のレベルに変化したときに、第1のトランジスタのゲートに印加される電位を、分圧電位と同符号で分圧電位よりも絶対値の大きい電位に切り換えるスイッチ回路とを具備する。
この半導体集積回路は、分圧回路の出力ノードと第1又は第2の電源電位との間に接続され、分圧回路によって生成される分圧電位を平滑するコンデンサをさらに具備するようにしても良い。
また、第1の電源電位が接地電位であり、第2の電源電位が接地電位よりも高い電位である場合に、比較回路が、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のNチャネルMOSトランジスタ及び第2のNチャネルMOSトランジスタを有する差動対を含み、第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される接地電位と第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいときにパワーオンリセット信号を活性化するようにしても良い。
あるいは、第1の電源電位が接地電位であり、第2の電源電位が接地電位よりも低い電位である場合に、比較回路が、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のPチャネルMOSトランジスタ及び第2のPチャネルMOSトランジスタを有する差動対を含み、第1のPチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される接地電位と第2のPチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいときにパワーオンリセット信号を活性化するようにしても良い。
以上において、スイッチ回路が、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが第1のレベルから第2のレベルに変化したときに、第2のトランジスタのゲートに印加される電位を分圧電位から第2の電源電位に切り換えるようにしても良い。
本発明によれば、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが第1のレベルから第2のレベルに変化したときに、第1のトランジスタのゲートに印加される電位を、分圧電位と同符号で分圧電位よりも絶対値の大きい電位に切り換えるようにしたので、外来ノイズ等の影響を受け難く、信頼性の高いパワーオンリセット信号を生成することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この半導体集積回路は、第1の電源電位VSSと第2の電源電位VDDとによって規定される電源電圧(VDD−VSS)の立ち上がり及び/又は立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路1と、電源オン時及び/又は電源オフ時に所定の設定を行う論理回路2と、論理回路2における設定に用いられるデータを格納する不揮発性メモリ(E2PROM)3と、論理回路2の制御の下で動作するアナログ回路4とを内蔵している。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この半導体集積回路は、第1の電源電位VSSと第2の電源電位VDDとによって規定される電源電圧(VDD−VSS)の立ち上がり及び/又は立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路1と、電源オン時及び/又は電源オフ時に所定の設定を行う論理回路2と、論理回路2における設定に用いられるデータを格納する不揮発性メモリ(E2PROM)3と、論理回路2の制御の下で動作するアナログ回路4とを内蔵している。
パワーオンリセット回路1は、電源オン時に、電源電圧が第1の所定の電圧値に達するまでの期間において、パワーオンリセット信号を活性化する。これに従って、論理回路2は、E2PROM3にリード信号を出力して、E2PROM3から所望のデータを読み出し、初期状態の設定を行う。電源電圧が第1の所定の電圧値を超えると、パワーオンリセット回路1がパワーオンリセット信号を非活性化するので、論理回路2のリセット状態が解除され、アナログ回路4が所定の動作を開始する。
ここで、論理回路2がE2PROM3にアクセスするために要する時間は、電源電圧によって大きく変わるので、電源電圧の立ち上がり速度がどのように変化してもE2PROM3から所望のデータを確実に読み出すことができるようにするためには、電源電圧の絶対値に基づいてリセット解除を行う必要がある。
また、パワーオンリセット回路1は、電源オフ時に、電源電圧が第2の所定の電圧値よりも低下すると、パワーオンリセット信号を活性化する。これに従って、論理回路2は、終了状態の設定を行う。論理回路2の制御の下で、アナログ回路4は、例えば、コンデンサに充電された電荷を放電させる。
図2は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されているパワーオンリセット回路の第1の構成例を示す回路図である。この例においては、第1の電源電位VSS(この例においては、接地電位とする)と、第1の電源電位よりも高い第2の電源電位VDD(例えば、3V)とが使用される。
図2に示すように、パワーオンリセット回路1は、電源電位VDDと電源電位VSSとの間に接続されて分圧電位VMを生成する分圧回路10及びNチャネルMOSトランジスタQN13と、平滑用のコンデンサC1と、電源電位VSSと分圧電位VMとを比較してパワーオンリセット信号を出力する比較回路11と、比較回路11から出力されるパワーオンリセット信号を反転するインバータ14及び15と、インバータ14及び15の出力信号に従ってオン/オフ動作をするスイッチ回路16及び17とを有している。
分圧回路10は、複数の抵抗R1及びR2によって構成される。比較回路11は、コンパレータ12とインバータ13とを含んでいる。イネーブル信号がハイレベルに活性化されることによって、トランジスタQN13がオン状態になると共に、コンパレータ12が動作可能になる。トランジスタQN13がオン状態になると、分圧回路10の抵抗R1及びR2は、電源電圧(VDD−VSS)を分圧することによって分圧電位VMを生成する。
コンデンサC1は、分圧回路10の出力ノードN1と接地電位との間に接続され、抵抗R1及びR2と共にローパスフィルタを構成している。即ち、コンデンサC1は、分圧回路10によって生成される分圧電位VMを平滑することによって、分圧電位VMに重畳されている高周波ノイズ等のノイズ成分を低減する。
図3は、図2に示すパワーオンリセット回路において用いられるコンパレータの構成を示す回路図である。コンパレータ12は、しきい電圧が所定の値だけ異なるNチャネルMOSトランジスタQN21及びQN22を有する差動対と、トランジスタQN21及びQN22のドレインにそれぞれ接続されたドレインを有するカレントミラー接続されたPチャネルMOSトランジスタQP21及びQP22と、トランジスタQN21及びQP21のドレインから信号が供給されるゲートを有する出力段のPチャネルMOSトランジスタQP23とを含み、トランジスタQP23のドレインが出力端子に接続される。
また、コンパレータ12は、電源電位VDDと電源電位VSSとの間に直列に接続された抵抗R3及びNチャネルMOSトランジスタQN25と、差動対に接続されたNチャネルMOSトランジスタQN24と、出力段のトランジスタQP23に接続されたNチャネルMOSトランジスタQN23とを含んでいる。トランジスタQN25のゲート及びドレインの電位が、トランジスタQN24及びQN23のゲートに印加されることにより、差動対及び出力段に所定の電流が流れる。
ここで、トランジスタQN21は、デプレションタイプのトランジスタであり、トランジスタQN21のしきい電圧は、例えば、−0.3Vである。一方、トランジスタQN22は、エンハンスメントタイプのトランジスタであり、トランジスタQN22のしきい電圧は、例えば、0.7Vである。従って、トランジスタQN21とトランジスタQN22とは、しきい電圧が1Vだけ異なるので、コンパレータ12は、トランジスタQN21のゲートに印加される電位とトランジスタQN22のゲートに印加される電位との電位差が1Vよりも小さいときに出力信号をローレベルとし、トランジスタQN21のゲートに印加される電位とトランジスタQN22のゲートに印加される電位との電位差が1Vよりも大きいときに出力信号をハイレベルとする。このようにしきい電圧が異なる2つのタイプのトランジスタは、例えば、ゲート電極に用いる金属の仕事関数を異ならせることによって実現可能であり、これらのトランジスタは、仕事関数差トランジスタと呼ばれている。
再び図2を参照すると、コンパレータ12は、非反転入力端子に印加される電源電位VSSと、反転入力端子に印加される分圧電位VMとの電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出して、検出結果に従って出力信号のレベルを変化させる。コンパレータ12の出力信号は、インバータ13によって反転され、インバータ13の出力信号が、負論理のパワーオンリセット信号として用いられる。さらに、インバータ13から出力されるパワーオンリセット信号は、インバータ14によって反転され、インバータ15によって再度反転される。
スイッチ回路16は、PチャネルMOSトランジクタQP11とNチャネルMOSトランジクタQN11とによって構成される。同様に、スイッチ回路17は、PチャネルMOSトランジクタQP12とNチャネルMOSトランジクタQN12とによって構成される。インバータ14から出力される反転パワーオンリセット信号は、トランジクタQP11及びトランジクタQN12のゲートに印加され、インバータ15から出力されるパワーオンリセット信号は、トランジクタQN11及びトランジクタQP12のゲートに印加される。
従って、パワーオンリセット信号がローレベルに活性化されているときには、反転パワーオンリセット信号がハイレベルとなって、スイッチ回路16がオフし、スイッチ回路17がオンする。これにより、コンパレータ12の反転入力端子には、分圧電位VMが印加される。一方、パワーオンリセット信号のレベルがハイレベルに非活性化されたときには、反転パワーオンリセット信号がローレベルとなって、スイッチ回路16がオンし、スイッチ回路17がオフする。これにより、コンパレータ12の反転入力端子には、電源電位VDDが印加される。なお、スイッチ回路16及び17を用いる替わりに、トランジスタQN13のゲートに反転パワーオンリセット信号を印加することにより、トランジスタQN13のオン/オフによって、コンパレータ12の反転入力端子に印加される電位を切り換えるようにしても良い。
図4は、パワーオンリセット回路の動作を説明するための波形図である。図4において、実線は、電源電位VDDの変化を表しており、破線は、パワーオンリセット信号の変化を表している。
電源オン時には、パワーオンリセット信号がローレベルに活性化されているので、比較回路11は、電源電位VSSと分圧電位VMとを比較する。比較回路11は、電源電位VSSと分圧電位VMとの電位差が所定の値(例えば、1V)よりも小さいときに、パワーオンリセット信号をローレベルに維持する。
電源電位VDDが電位V1まで上昇して、電源電位VSSと分圧電位VMとの電位差が所定の値よりも大きくなると、比較回路11は、パワーオンリセット信号をハイレベルに非活性化する(リセット解除)。これにより、コンパレータ12の反転入力端子には、分圧電位VMと同符号で分圧電位VMよりも絶対値の大きい電源電位VDDが印加される。これ以降、比較回路11は、電源電位VSSと電源電位VDDとを比較することになる。比較回路11は、電源電位VSSと電源電位VDDとの電位差が所定の値よりも大きいときに、パワーオンリセット信号をハイレベルに維持する。
ここで、外来ノイズ等により、電源電位VDDが電位V1より一瞬低下しても、電源電位VSSと電源電位VDDとの電位差が所定の値より大きければ、パワーオンリセット信号を活性化することはない。このように、本実施形態によれば、外来ノイズ等の影響を受け難く、信頼性の高いパワーオンリセット信号を生成することができる。
電源オフ時に、電源電位VDDが電位V2まで下降すると、電源電位VSSと電源電位VDDとの電位差が所定の値よりも小さくなり、比較回路11は、パワーオンリセット信号をローレベルに活性化する。
次に、パワーオンリセット回路の第2の構成例について説明する。
図5は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されているパワーオンリセット回路の第2の構成例を示す回路図である。この例においては、第1の電源電位VDD(この例においては、接地電位とする)と、第1の電源電位よりも低い第2の電源電位VSS(例えば、−3V)とが使用される。また、イネーブル信号は負論理であり、パワーオンリセット信号は正論理であるとする。
図5は、図1に示す半導体集積回路に内蔵されているパワーオンリセット回路の第2の構成例を示す回路図である。この例においては、第1の電源電位VDD(この例においては、接地電位とする)と、第1の電源電位よりも低い第2の電源電位VSS(例えば、−3V)とが使用される。また、イネーブル信号は負論理であり、パワーオンリセット信号は正論理であるとする。
図5に示すように、パワーオンリセット回路1は、電源電位VDDと電源電位VSSとの間に接続されて分圧電位VMを生成するPチャネルMOSトランジスタQP13及び分圧回路10と、平滑用のコンデンサC1と、電源電位VDDと分圧電位VMとを比較してパワーオンリセット信号を出力する比較回路11と、比較回路11から出力されるパワーオンリセット信号を反転するインバータ14及び15と、インバータ14及び15の出力信号に従ってオン/オフ動作をするスイッチ回路16及び17とを有している。
比較回路18は、コンパレータ19とインバータ13とを含んでいる。イネーブル信号がローレベルに活性化されることによって、トランジスタQP13がオン状態になると共に、コンパレータ19が動作可能になる。トランジスタQP13がオン状態になると、分圧回路10の抵抗R1及びR2は、電源電圧(VDD−VSS)を分圧することによって分圧電位VMを生成する。
図6は、図5に示すパワーオンリセット回路において用いられるコンパレータの構成を示す回路図である。コンパレータ19は、しきい電圧が所定の値だけ異なるPチャネルMOSトランジスタQP31及びQP32を有する差動対と、トランジスタQP31及びQP32のドレインにそれぞれ接続されたドレインを有するカレントミラー接続されたNチャネルMOSトランジスタQN31及びQN32と、トランジスタQP31及びQN31のドレインから信号が供給されるゲートを有する出力段のNチャネルMOSトランジスタQN33とを含み、トランジスタQN33のドレインが出力端子に接続される。
また、コンパレータ19は、電源電位VDDと電源電位VSSとの間に直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタQP35及び抵抗R4と、差動対に接続されたPチャネルMOSトランジスタQP34と、出力段のトランジスタQN33に接続されたPチャネルMOSトランジスタQP33とを含んでいる。トランジスタQP35のゲート及びドレインの電位が、トランジスタQP34及びQP33のゲートに印加されることにより、差動対及び出力段に所定の電流が流れる。
ここで、トランジスタQP31は、デプレションタイプのトランジスタであり、トランジスタQP31のしきい電圧は、例えば、0.3Vである。一方、トランジスタQP32は、エンハンスメントタイプのトランジスタであり、トランジスタQP32のしきい電圧は、例えば、−0.7Vである。従って、トランジスタQP31とトランジスタQP32とは、しきい電圧が1Vだけ異なるので、コンパレータ19は、トランジスタQP31のゲートに印加される電位とトランジスタQP32のゲートに印加される電位との電位差が1Vよりも小さいときに出力信号をローレベルとし、トランジスタQP31のゲートに印加される電位とトランジスタQP32のゲートに印加される電位との電位差が1Vよりも大きいときに出力信号をハイレベルとする。
再び図5を参照すると、コンパレータ19は、非反転入力端子に印加される電源電位VDDと、反転入力端子に印加される分圧電位VMとの電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出して、検出結果に従って出力信号のレベルを変化させる。コンパレータ19の出力信号は、インバータ13によって反転され、インバータ13の出力信号が、正論理のパワーオンリセット信号として用いられる。さらに、インバータ13から出力されるパワーオンリセット信号は、インバータ14によって反転され、インバータ15によって再度反転される。
インバータ14から出力される反転パワーオンリセット信号は、トランジクタQN11及びトランジクタQP12のゲートに印加され、インバータ15から出力されるパワーオンリセット信号は、トランジクタQP11及びトランジクタQN12のゲートに印加される。
従って、パワーオンリセット信号がハイレベルに活性化されているときには、反転パワーオンリセット信号がローレベルとなって、スイッチ回路16がオフし、スイッチ回路17がオンする。これにより、コンパレータ19の反転入力端子には、分圧電位VMが印加される。一方、パワーオンリセット信号のレベルがローレベルに非活性化されたときには、反転パワーオンリセット信号がハイレベルとなって、スイッチ回路16がオンし、スイッチ回路17がオフする。これにより、コンパレータ12の反転入力端子には、分圧電位VMと同符号で分圧電位VMよりも絶対値の大きい電源電位VSSが印加される。なお、スイッチ回路16及び17を用いる替わりに、トランジスタQP13のゲートに反転パワーオンリセット信号を印加することにより、トランジスタQP13のオン/オフによって、コンパレータ19の反転入力端子に印加される電位を切り換えるようにしても良い。
本発明は、電源電圧の立ち上がりや立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路を内蔵した半導体集積回路において利用することが可能である。
1 パワーオンリセット回路、 2 論理回路、 3 不揮発性メモリ(E2PROM)、 4 アナログ回路、 10 分圧回路、 11、18 比較回路、 12、19 コンパレータ、 13〜15 インバータ、 16、17 スイッチ回路、 R1〜R4 抵抗、 C1 コンデンサ、 QP11〜QP35 PチャネルMOSトランジスタ、 QN11〜QN33 NチャネルMOSトランジスタ
Claims (5)
- 第1の電源電位と第2の電源電位とによって規定される電源電圧の立ち上がり及び/又は立ち下がりを検出してパワーオンリセット信号を生成する半導体集積回路であって、
第1の電源電位と第2の電源電位との間に接続された複数の抵抗を含み、電源電圧を分圧することによって分圧電位を生成する分圧回路と、
しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを有する差動対を含み、前記第1のトランジスタのゲートに印加される第1の電源電位と前記第2のトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいか大きいかを検出して、検出結果に従ってパワーオンリセット信号のレベルを変化させる比較回路と、
電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが第1のレベルから第2のレベルに変化したときに、前記第1のトランジスタのゲートに印加される電位を、分圧電位と同符号で分圧電位よりも絶対値の大きい電位に切り換えるスイッチ回路と、
を具備する半導体集積回路。 - 前記分圧回路の出力ノードと第1又は第2の電源電位との間に接続され、前記分圧回路によって生成される分圧電位を平滑するコンデンサをさらに具備する、請求項1記載の半導体集積回路。
- 第1の電源電位が接地電位であり、第2の電源電位が接地電位よりも高い電位であり、前記比較回路が、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のNチャネルMOSトランジスタ及び第2のNチャネルMOSトランジスタを有する差動対を含み、前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される接地電位と前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいときにパワーオンリセット信号を活性化する、請求項1又は2記載の半導体集積回路。
- 第1の電源電位が接地電位であり、第2の電源電位が接地電位よりも低い電位であり、前記比較回路が、しきい電圧が所定の値だけ異なる第1のPチャネルMOSトランジスタ及び第2のPチャネルMOSトランジスタを有する差動対を含み、前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される接地電位と前記第2のPチャネルMOSトランジスタのゲートに印加される分圧電位との電位差が所定の値よりも小さいときにパワーオンリセット信号を活性化する、請求項1又は2記載の半導体集積回路。
- 前記スイッチ回路が、電源電圧が上昇してパワーオンリセット信号のレベルが第1のレベルから第2のレベルに変化したときに、前記第2のトランジスタのゲートに印加される電位を分圧電位から第2の電源電位に切り換える、請求項3又は4記載の半導体集積回路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100511 |