JP2008211720A - High hysteresis width input circuit - Google Patents

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JP2008211720A JP2007048629A JP2007048629A JP2008211720A JP 2008211720 A JP2008211720 A JP 2008211720A JP 2007048629 A JP2007048629 A JP 2007048629A JP 2007048629 A JP2007048629 A JP 2007048629A JP 2008211720 A JP2008211720 A JP 2008211720A
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Masami Hashimoto
正美 橋本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problems: though a conventional high hysteresis width input circuit changes the β ratio of the inverter circuit comprising P type MOSFET and N type MOSFET equivalently to make the hysteresis at the logic level, when the power-supply voltage decreases in this method, the hysteresis width extremely becomes small; the hysteresis width is less likely to be secured against a wide-range fluctuation in the power-supply voltage; and the operation of the circuit is susceptible to variations in the manufacturing process because the setting of a shape ratio is rather insufficient because the P and N type MOSFETs are employed for forming the logic level. <P>SOLUTION: The high hysteresis width input circuit includes: input inverter circuits, P and N type MOSFETs in a power source of a positive pole; N and P type MOSFETs in a power source of a negative pole; and a delay circuit for storing/delaying a preceding state even transiently. A hysteresis characteristic is obtained by turning ON/OFF the MOSFETs depending on a preceding state. The MOSFETs different in voltage characteristics are selectively used, thereby solving the problem. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は絶縁ゲート電界効果型トランジスタ(以下MOSFETと略す)を用いた半導体集積回路装置において、入力回路の入力信号が高電位から低電位へ、あるいは低電位から高電位へ遷移する際に、ノイズによる誤動作や不安定さを除去するために入力回路のロジックレベルにヒステリシス特性を設けた回路方式であって、標準的な使用電圧においては勿論のこと、電源電圧が低下した場合においてもヒステリシス幅を充分に大きく確保する回路の構成に関する。   In a semiconductor integrated circuit device using an insulated gate field effect transistor (hereinafter abbreviated as MOSFET), the present invention provides noise when an input signal of an input circuit transits from a high potential to a low potential or from a low potential to a high potential. In order to eliminate malfunctions and instabilities due to noise, the circuit system has hysteresis characteristics at the logic level of the input circuit. In addition to the standard operating voltage, the hysteresis width can be increased even when the power supply voltage drops. The present invention relates to a circuit configuration that ensures a sufficiently large size.

従来から、集積回路、殊にデジタル回路の入力信号端子にはノイズによる誤動作や不安定さを除去する為に信号変化を判定するロジックレベルに入力信号の立ち上がりと立ち下がりで差を持たせる、つまりヒステリシス特性を有したヒステリシス入力回路を用いることが広く行われている。しかしながら近年、集積回路が微細化し、耐圧の低下とともに低い電源電圧が用いられるようになると充分なヒステリシス幅を確保できないようになって来た。   Conventionally, an input signal terminal of an integrated circuit, particularly a digital circuit, has a difference between the rising and falling edges of the input signal in the logic level for determining a signal change in order to eliminate malfunction and instability due to noise. The use of a hysteresis input circuit having hysteresis characteristics is widely performed. However, in recent years, when an integrated circuit is miniaturized and a low power supply voltage is used with a decrease in breakdown voltage, a sufficient hysteresis width cannot be secured.

以下に従来回路について説明する。従来のMOSFETを用いたMOS集積回路における一般的なヒステリシス特性を有する入力回路は、インバータ回路と等価な回路を構成し、入力信号に必ず支配され、かつそのロジックレベルを決定する大きな要因であるP型MOSFETのコンダクタンス定数βPとN型MOSFETのコンダクタンス定数βNの比を2種設け、該2種のβPとβNの比を前の状態によって変える回路構成をとっていた。 The conventional circuit will be described below. An input circuit having a general hysteresis characteristic in a MOS integrated circuit using a conventional MOSFET constitutes a circuit equivalent to an inverter circuit, is always governed by an input signal, and is a major factor that determines its logic level. Two types of ratios of the conductance constant β P of the type MOSFET and the conductance constant β N of the N type MOSFET are provided, and the circuit configuration is such that the ratio of the two types of β P and β N varies depending on the previous state.

例えば図6は第1の従来回路例である。図6においてP型MOSFET601とP型MOSFET603およびN型MOSFET602によって決定される第1のロジックレベルと、N型MOSFET602とN型MOSFET604およびP型MOSFET601によって決定される第2のロジックレベルとを持ち、インバータ回路607とP型MOSFET605とN型MOSFET606により、前の状態によって、前述の第1のロジックレベルと第2のロジックレベルとを使い分け、ヒステリシス特性を作り出していた。   For example, FIG. 6 shows a first conventional circuit example. In FIG. 6, the inverter has a first logic level determined by P-type MOSFET 601, P-type MOSFET 603 and N-type MOSFET 602, and a second logic level determined by N-type MOSFET 602, N-type MOSFET 604 and P-type MOSFET 601. The circuit 607, the P-type MOSFET 605, and the N-type MOSFET 606 generate hysteresis characteristics by properly using the first logic level and the second logic level described above depending on the previous state.

また、図7は第2の従来回路例であり、特許文献1に示されたものである。図7ではP型MOSFET701,703,705およびN型MOSFET702,704によって決定される第1のロジックレベルと、N型MOSFET702,704,706およびP型MOSFET701,703によって決定される第2のロジックレベルとを持ち、インバータ回路707とP型MOSFET705とN型MOSFET706により、前の状態によって、前述の第1のロジックレベルと第2のロジックレベルとを使い分け、ヒステリシス特性を作り出していた。   FIG. 7 shows a second conventional circuit example, which is shown in Patent Document 1. In FIG. 7, a first logic level determined by P-type MOSFETs 701, 703, 705 and N-type MOSFETs 702, 704, and a second logic level determined by N-type MOSFETs 702, 704, 706 and P-type MOSFETs 701, 703 are shown. With the inverter circuit 707, the P-type MOSFET 705, and the N-type MOSFET 706, the first logic level and the second logic level described above are selectively used according to the previous state to create a hysteresis characteristic.

また、図8は第3の従来回路例であり、特許文献2に示されたものである。図8ではP型MOSFET801,803,805およびN型MOSFET802,804によって決定される第1のロジックレベルと、N型MOSFET802,804,806およびP型MOSFET801,803によって決定される第2のロジックレベルとを持ち、インバータ回路807とP型MOSFET805とN型MOSFET806により、前の状態によって、前述の第1のロジックレベルと第2のロジックレベルとを使い分け、ヒステリシス特性を作り出していた。   FIG. 8 shows a third conventional circuit example, which is shown in Patent Document 2. In FIG. 8, the first logic level determined by the P-type MOSFETs 801, 803 and 805 and the N-type MOSFETs 802 and 804, and the second logic level determined by the N-type MOSFETs 802, 804 and 806 and the P-type MOSFETs 801 and 803, With the inverter circuit 807, the P-type MOSFET 805, and the N-type MOSFET 806, the first logic level and the second logic level described above are selectively used according to the previous state to create a hysteresis characteristic.

また、図9は第4の従来回路例であり、特許文献3に示されたものである。図9ではP型MOSFET911,915およびN型MOSFET912によって決定される第1のロジックレベルと、N型MOSFET914,916およびP型MOSFET913によって決定される第2のロジックレベルとを持ち、NAND回路920とNAND回路921とインバータ回路919によって構成されるラッチ回路924とP型MOSFET915とN型MOSFET916により、前の状態によって、前述の第1のロジックレベルと第2のロジックレベルとを使い分け、ヒステリシス特性を作り出していた。   FIG. 9 shows a fourth conventional circuit example, which is shown in Patent Document 3. 9 includes a first logic level determined by the P-type MOSFETs 911 and 915 and the N-type MOSFET 912, and a second logic level determined by the N-type MOSFETs 914 and 916 and the P-type MOSFET 913. The latch circuit 924, the P-type MOSFET 915, and the N-type MOSFET 916, which are configured by the circuit 921 and the inverter circuit 919, use the first logic level and the second logic level, depending on the previous state, to create hysteresis characteristics. It was.

また、図10は第5の従来回路例であり、特許文献4に示されたものである。図10ではP型MOSFET1011およびN型MOSFET1012,1016によって決定される第1のロジックレベルと、N型MOSFET1014およびP型MOSFET1013,1015によって決定される第2のロジックレベルとを持ち、NAND回路1020とNAND回路1021とインバータ回路1019によって構成されるラッチ回路1024とP型MOSFET1015とN型MOSFET1016により、前の状態によって、前述の第1のロジックレベルと第2のロジックレベルとを使い分け、ヒステリシス特性を作り出していた。   FIG. 10 shows a fifth conventional circuit example, which is shown in Patent Document 4. 10 includes a first logic level determined by the P-type MOSFET 1011 and the N-type MOSFETs 1012 and 1016, and a second logic level determined by the N-type MOSFET 1014 and the P-type MOSFETs 1013 and 1015. The latch circuit 1024 configured by the circuit 1021 and the inverter circuit 1019, the P-type MOSFET 1015, and the N-type MOSFET 1016 use the first logic level and the second logic level, depending on the previous state, to create hysteresis characteristics. It was.

特開昭58−182914号公報JP 58-182914 A 特開平10−154924号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-154924 特開平11−27114号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-27114 特開2005−260601号公報JP-A-2005-260601

しかしながら、上記従来のヒステリシス入力回路では以下に述べる問題点を有していた。前述した従来のヒステリシスを有する入力回路である図6、図7、図8の回路はすべて、第1、第2のロジックレベルを形成する際の等価回路としてP型MOSFETとN型MOSFETによる図5のようなインバータ回路に結局は帰結される。なお、ロジックレベルを考える際に図6、図7、図8の回路がインバータ回路に帰結される理由は、ロジックレベルを決定するにあたって根幹をなすMOSFETの組み合わせにおいて、ゲート電極には入力端子の信号が支配するMOSFETを経路に必ず含む構成をとっているからである。したがって、図6、図7、図8における各回路構成のMOSFETの直列か、並列かによって等価のβが変わるが、1個ずつのP型MOSFETとN型MOSFETに等価的に変換される。   However, the conventional hysteresis input circuit has the following problems. 6, 7, and 8, which are input circuits having the above-described conventional hysteresis, are all formed of P-type MOSFETs and N-type MOSFETs as equivalent circuits when forming the first and second logic levels. In the end, this results in an inverter circuit. Note that the reason why the circuits of FIGS. 6, 7, and 8 result in the inverter circuit when the logic level is considered is that the signal of the input terminal is connected to the gate electrode in the combination of MOSFETs that are fundamental in determining the logic level. This is because the MOSFET is always included in the path. Therefore, although the equivalent β varies depending on whether the MOSFETs having the respective circuit configurations in FIGS. 6, 7, and 8 are in series or in parallel, they are equivalently converted into one P-type MOSFET and one N-type MOSFET.

さて、インバータ回路のロジックレベルは図5のように、P型MOSFETとN型MOSFETのコンダクタンス定数をそれぞれβP、βNとし、またスレッショルド電圧をそれぞれVTP、VTNとする。また電源電圧をVDD、基準の接地電位0、ロジックレベルをVGLとすると、このとき、
(1/2)・βP(VDD−VGL−VTP2=(1/2)・βN(VGL−VTN2
が成立ち、これを解くことにより、ロックレベルVGL
GL={VDD−VTP+(βN/βP1/2・VTN}/{1+(βN/βP1/2
となる。したがって、P型MOSFETとN型MOSFETの形状を様々にとり、コンダクタンス定数比(βN/βP)を0から無限大まで変えればロジックレベルが以下の範囲で変わる。
As shown in FIG. 5, the logic level of the inverter circuit is such that the conductance constants of the P-type MOSFET and the N-type MOSFET are β P and β N , respectively, and the threshold voltages are V TP and V TN , respectively. If the power supply voltage is V DD , the reference ground potential is 0, and the logic level is V GL , then
(1/2) · β P (V DD −V GL −V TP ) 2 = (1/2) · β N (V GL −V TN ) 2
By solving this, the lock level V GL becomes V GL = {V DD −V TP + (β N / β P ) 1/2 · V TN } / {1+ (β N / β P ) 1 / 2 }
It becomes. Accordingly, if the P-type MOSFET and the N-type MOSFET are variously shaped and the conductance constant ratio (β N / β P ) is changed from 0 to infinity, the logic level changes within the following range.

TN<VGL<VDD−VTP
このとき、高い方のロジックレベルVGLHは(βN/βP)が0のときで
GLH=VDD−VTP
となり、また低い方のロジックレベルVGLLは(βN/βP)が無限大のときで
GLL=VTN
である。これらからヒステリシス幅VWHL
WHL=(VGLH−VGLL)=VDD−VTP−VTN
となる。ただし、(βN/βP)を0や無限大にすることは実態として無理があるため、実際にはこれより更にヒステリシス幅は小さくなる。したがって電源電圧VDDが低い電圧、例えば1.5V程度になるとVTPやVTNは0.5Vから0.7V程度であるのでヒステリシス幅は非常に小さくなり、当初の目的を果たさなくなる。なお、この様子を示したのが図4である。図4において、入力信号電圧をVINとすると、0≦VIN≦VTNではN型MOSFETが動作せず、またVDD−VTP≦VIN≦VDDではP型MOSFETが動作しないので、インバータ回路のロジックレベルはVTN<VGL<VDD−VTPの範囲に限定される。スレッショルド電圧VTP,VTNは動作時には変動しないので電源電圧VDDが低下するとロジックレベルのとれる範囲(VDD−VTP−VTN)が狭くなり、ヒステリシスの幅は電源電圧の低下とともに非常に小さくなる。
V TN <V GL <V DD -V TP
At this time, when the higher logic level V GLH is (β N / β P ) is 0, V GLH = V DD −V TP
The lower logic level V GLL is when (β N / β P ) is infinite, V GLL = V TN
It is. From these, the hysteresis width V WHL is V WHL = (V GLH −V GLL ) = V DD −V TP −V TN
It becomes. However, since it is impossible to actually set (β N / β P ) to 0 or infinity, the hysteresis width is actually smaller than this. Accordingly, when the power supply voltage V DD becomes a low voltage, for example, about 1.5 V, V TP and V TN are about 0.5 V to 0.7 V, so the hysteresis width becomes very small and the original purpose is not fulfilled. This is shown in FIG. In FIG. 4, when the input signal voltage is V IN , the N-type MOSFET does not operate when 0 ≦ V IN ≦ V TN , and the P-type MOSFET does not operate when V DD −V TP ≦ V IN ≦ V DD . The logic level of the inverter circuit is limited to the range of V TN <V GL <V DD −V TP . Since the threshold voltages V TP and V TN do not fluctuate during operation, the logic level range (V DD -V TP -V TN ) is narrowed when the power supply voltage V DD is reduced, and the hysteresis width becomes very large as the power supply voltage decreases. Get smaller.

したがって従来の図6、図7、図8のような等価回路がインバータ回路に帰結されるヒステリシス入力回路は低電圧になるとヒステリシス幅が充分にとれないという問題点があった。   Therefore, the hysteresis input circuit in which the conventional equivalent circuits as shown in FIGS. 6, 7 and 8 are connected to the inverter circuit has a problem that the hysteresis width cannot be sufficiently obtained when the voltage becomes low.

また、低電圧動作時において、少しでもヒステリシス幅を確保しようとして(βN/βP)を設定しようとすると、P型MOSFETあるいはN型MOSFETの形状を不自然な程、変える必要が生じ、その結果、大きなチップ面積を占有したり、駆動能力を小さくして応答性が低下したりする問題点があった。 In addition, when trying to set (β N / β P ) in order to secure a little hysteresis width at the time of low voltage operation, it is necessary to change the shape of the P-type MOSFET or N-type MOSFET unnaturally. As a result, there are problems that it occupies a large chip area, or the driving ability is reduced to reduce the responsiveness.

また、図9に示す第4の従来例ではP型MOSFET915とN型MOSFET916のゲート電極には入力端子910は接続されていないので、図5のインバータ回路の等価回路とはならず、図5におけるロジックレベルの制約はない。しかしながら、ヒステリシス幅を確保したい設計条件のもとでは第1のロジックレベルは事実上、N型MOSFET912とP型MOSFET915とによって決まることになり、以下の問題が生ずる。図9においてP型MOSFET915とN型MOSFET912のコンダクタンス定数をそれぞれβP、βNとし、またスレッショルド電圧をそれぞれVTP、VTNとする。また電源電圧VDD、基準の接地電位0、ロジックレベルをVGLとすると、このとき近似的に
GL≒(VDD−VTP)−(βN/βP1/2・(VDD−VTN
となる。ここで(βP/βN)の値を0から無限大まで変化させると
−∞≦VIL≦VDD−VTP
の電源電位を越えての範囲まで設定できる。また、このとき仮に
(βN/βP1/2=(VDD−VTP)/(VDD−VTN
に設定すると
GL≒0
となり、前述したインバータ回路のVGLの下限がVTNまでしかないのに比較して広がる方式である。しかし、このとき、第2のロジックレベルVGLLを設定する条件として、(βN/βP1/2と(VDD−VTP)/(VDD−VTN)との比の設定がポイントとなるが、P型MOSFETとN型MOSFETといった性質の異なる間の設定となるので、製造上のバラツキも考慮すると限界ぎりぎりまでヒステリシスを伸ばすのはやや無理がある。また、−∞≦VGLL≦VDD−VTPの式からも解るようにあまり無理してVGLLを低く設定して、量産製造時のバラツキでVGLLが0を下回るようになると入力端子910の信号電位を電源電圧の範囲を振ってもラッチしたままでロック状態に陥り、動作の回復が不能となる危険性もはらんでいるという問題点があった。なお、第1のロジックレベルのVGLH設定時でも同様にヒステリシス幅を確保する為に無理をした設定をするとVGLHがVDDを越え、ラッチしたままでロック状態に陥り、動作の回復が不能となる危険性もはらんでいるという問題点があった。また、低電圧時におけるヒステリシスは確保しやすいものの、低電圧時を重視した設計の回路定数の設定で電源電圧を高くするとヒステリシス幅が充分にとれないといった問題点があった。
In the fourth conventional example shown in FIG. 9, since the input terminal 910 is not connected to the gate electrodes of the P-type MOSFET 915 and the N-type MOSFET 916, the equivalent circuit of the inverter circuit of FIG. There are no logic level constraints. However, the first logic level is practically determined by the N-type MOSFET 912 and the P-type MOSFET 915 under the design conditions in which it is desired to ensure the hysteresis width, and the following problems arise. In FIG. 9, the conductance constants of the P-type MOSFET 915 and the N-type MOSFET 912 are β P and β N , respectively, and the threshold voltages are V TP and V TN , respectively. If the power supply voltage V DD , the reference ground potential is 0, and the logic level is V GL , then approximately V GL ≈ (V DD −V TP ) − (β N / β P ) 1/2 · (V DD -V TN)
It becomes. Here, if the value of (β P / β N ) is changed from 0 to infinity, −∞ ≦ V IL ≦ V DD −V TP
It can be set to a range exceeding the power supply potential. At this time, (β N / β P ) 1/2 = (V DD −V TP ) / (V DD −V TN )
When set to V GL ≒ 0
Thus, the lower limit of V GL of the inverter circuit described above is wider than V TN . However, at this time, as a condition for setting the second logic level V GLL , the ratio of (β N / β P ) 1/2 and (V DD −V TP ) / (V DD −V TN ) is set. As a point, since the setting is different between properties such as P-type MOSFET and N-type MOSFET, it is somewhat impossible to extend the hysteresis to the limit when manufacturing variation is taken into consideration. Further, as is understood from the equation of −∞ ≦ V GLL ≦ V DD −V TP , V GLL is set too low so as to be understood from the expression, and when V GLL becomes less than 0 due to variation in mass production, the input terminal 910 However, there is a problem that even if the signal potential is shifted in the range of the power supply voltage, it remains latched and enters a locked state, which makes it impossible to recover the operation. Even when the first logic level V GLH is set, if it is set too hard to ensure the hysteresis width, V GLH will exceed V DD and it will remain locked and fall into the locked state, making it impossible to recover the operation. There was a problem that the risk of becoming. Further, although it is easy to ensure hysteresis at low voltage, there is a problem that a sufficient hysteresis width cannot be obtained when the power supply voltage is increased by setting circuit constants designed with emphasis on low voltage.

また、図10の第5の従来例ではP型MOSFET1015とN型MOSFET1016のゲート電極には入力端子1010は接続されていないので、図9の第4の実施例と同様に図5のインバータ回路の等価回路とはならず、図5におけるロジックレベルの制約はない。かつ、図9の第4の実施例とは異なり、第1のロジックレベルはN型MOSFET1012とN型MOSFET1016とによってきまり、第2のロジックレベルはP型MOSFET1013とP型MOSFET1015とによって決まるというように同じ導電型の間で決定されるので、製造上も安定した特性が得られる。しかしながら、P型MOSFET1015の電源側の接続は負極性の−VSSであり、N型MOSFET1016の電源側の接続は正極性の+VDDである。つまり電源への接続がMOSFETのソース電極側ではなく、ドレイン側で行われている。したがって、低電圧特性は従来例の第1例から第3例よりは改善されるものの、図4の第4例よりは良くない。したがって、超低電圧での動作を意図した場合には充分なヒステリシス特性を出すには不充分であった。 Further, in the fifth conventional example of FIG. 10, since the input terminal 1010 is not connected to the gate electrodes of the P-type MOSFET 1015 and the N-type MOSFET 1016, the inverter circuit of FIG. 5 is similar to the fourth embodiment of FIG. It is not an equivalent circuit, and there are no logic level restrictions in FIG. Also, unlike the fourth embodiment of FIG. 9, the first logic level is determined by the N-type MOSFET 1012 and the N-type MOSFET 1016, and the second logic level is determined by the P-type MOSFET 1013 and the P-type MOSFET 1015. Since it is determined between the same conductivity types, stable characteristics can be obtained in manufacturing. However, the connection on the power supply side of the P-type MOSFET 1015 is negative -V SS , and the connection on the power supply side of the N-type MOSFET 1016 is positive + V DD . That is, the connection to the power source is made not on the source electrode side of the MOSFET but on the drain side. Therefore, although the low voltage characteristic is improved from the first to third examples of the conventional example, it is not better than the fourth example of FIG. Therefore, when an operation at an ultra-low voltage is intended, it is insufficient to provide a sufficient hysteresis characteristic.

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、電池が消耗した状態にも相当する低電圧において、比較的に大きなヒステリシス幅を有し、雑音に強いヒステリシス入力回路を提供することである。   Therefore, the present invention is to solve such problems, and to provide a hysteresis input circuit that has a relatively large hysteresis width and is resistant to noise at a low voltage corresponding to a state in which the battery is exhausted. .

また、比較的に大きなヒステリシス幅を有する入力回路を妥当なチップ面積で具現化できる回路を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a circuit capable of realizing an input circuit having a relatively large hysteresis width with an appropriate chip area.

また、低電圧時においても、高電圧時においても、広範囲にわたって大きなヒステリシス幅を確保し、かつ製造上のバラツキによる動作不能状況を生じさせないヒステリシス入力回路を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a hysteresis input circuit that secures a large hysteresis width over a wide range at low voltage and high voltage and does not cause an inoperable situation due to manufacturing variations.

上記の課題を解決して、本発明の目的を達成する為に、各発明は以下のように構成した。   In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, each invention is configured as follows.

すなわち第1の発明は絶縁ゲート電界効果型トランジスタを用いた半導体集積回路装置のヒステリシス入力回路において、ソース電極が正極の電源+VDDに接続された第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、ソース電極が負極の電源−VSSに接続された第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、ドレイン電極が正極の電源+VDDに接続された第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、ドレイン電極が負極の電源−VSSに接続された第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、ソース電極が正極の電源+VDDに接続された第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、ソース電極が負極の電源−VSSに接続された第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、複数個のインバータ回路を内蔵し入力端子と正相の第1出力端子と逆相の第2出力端子をもつ遅延回路と、からなり、前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、かつ各ドレイン電極も互いに接続されてインバータ回路を構成し、前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、また各ソース電極も互いに接続されて前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、また各ドレイン電極も互いに接続されて前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、前記遅延回路の入力端子は前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、前記正相の第1出力端子は前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極に接続され、前記逆相の第2出力端子は前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極に接続され、かつ前記第1出力端子もしくは第2出力端子が本発明の回路としての出力端子に接続され、互いに接続された前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は本発明の回路としての入力端子に接続したものである。 That is, the first invention is a hysteresis input circuit of a semiconductor integrated circuit device using an insulated gate field effect transistor, and includes a first P type insulated gate field effect transistor having a source electrode connected to a positive power source + V DD , A first N-type insulated gate field effect transistor having a source electrode connected to a negative power source -V SS; and a second N-type insulated gate field effect transistor having a drain electrode connected to a positive power source + V DD ; , A second P-type insulated gate field effect transistor whose drain electrode is connected to the negative power source −V SS , and a third P-type insulated gate field effect transistor whose source electrode is connected to the positive power source + V DD When the third N-type insulated gate field effect transistor, a built-in plurality of inverter circuits input a source electrode connected to the power supply -V SS of the negative electrode And a delay circuit having a positive-phase first output terminal and a negative-phase second output terminal, wherein the first P-type insulated gate field-effect transistor and the first N-type insulated gate field-effect transistor Each gate electrode is connected to each other, and each drain electrode is also connected to each other to form an inverter circuit, and each gate of the second N-type insulated gate field effect transistor and the second P-type insulated gate field effect transistor The electrodes are connected to each other, and the source electrodes are also connected to each other and connected to the drain electrodes of the first P-type insulated gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor, The gate electrodes of the P-type insulated gate field effect transistor and the third N-type insulated gate field effect transistor are connected to each other, and the drain electrodes are also connected to each other. Connected to the drain electrodes of the first P-type insulated gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor, and the input terminal of the delay circuit is connected to the first P-type insulated gate The gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor are connected to drain electrodes of the first N-type insulated gate field effect transistor, and the positive-phase first output terminal is connected to the second N-type insulated gate field effect transistor and the second P-type transistor. Connected to each gate electrode of the p-type insulated gate field effect transistor, and the second output terminal having the opposite phase is connected to each of the third p-type insulated gate field effect transistor and the third n-type insulated gate field effect transistor. The first P-type insulation connected to the gate electrode, and the first output terminal or the second output terminal connected to the output terminal as the circuit of the present invention and connected to each other Each gate electrode of the gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor is connected to an input terminal as a circuit of the present invention.

第2の発明は第1の発明において、前記第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きく、かつ前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは前記第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きい。   A second invention is the first invention, wherein a conductance constant β of the first N-type insulated gate field effect transistor is larger than a conductance constant β of the second N-type insulated gate field effect transistor, and The conductance constant β of one P-type insulated gate field effect transistor is larger than the conductance constant β of the second P-type insulated gate field effect transistor.

第3の発明は第1の発明において、前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きく、かつ前記第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは前記第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きい。   A third invention is the first invention, wherein a conductance constant β of the second N-type insulated gate field effect transistor is larger than a conductance constant β of the third P-type insulated gate field effect transistor, and The conductance constant β of the second P-type insulated gate field effect transistor is larger than the conductance constant β of the third N-type insulated gate field effect transistor.

第4の発明は第1の発明において、前記遅延回路は2個または3個以上のインバータ回路が直列に接続され、かつ該インバータ回路はP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとによって構成されたものである。   In a fourth aspect based on the first aspect, the delay circuit comprises two or more inverter circuits connected in series, and the inverter circuit comprises a P-type insulated gate field effect transistor and an N-type insulated gate field effect. Type transistor.

以上のような構成からなる本発明によれば、入力信号によって制御される第1のN型MOSFETと第1のP型MOSFETとによるインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第2のN型MOSFETと第3のP型MOSFETとによって高い方のロジックレベルVGLHが設定される。また、入力信号によって制御される第1のP型MOSFETと第1のN型MOSFETとによるインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第2のP型MOSFETと第3のN型MOSFETとによって低い方のロジックレベルVGLLが設定される。したがって、入力信号によって制御される第1のP型MOSFETと第1のN型MOSFETのインバータ回路の(βN/βP)比だけではなく、前の状態を反映した遅延回路の信号によってのみ制御されるMOSFETのβ比との総合効果によって決定されるので前述したインバータ回路のロジックレベルの制限が解除されることとなり、ロジックレベルを設定できる範囲が増す。 According to the present invention having the above-described configuration, the inverter circuit is configured by the first N-type MOSFET and the first P-type MOSFET controlled by the input signal, and is controlled by the signal of the delay circuit reflecting the previous state. The higher logic level V GLH is set by the second N-type MOSFET and the third P-type MOSFET. Further, an inverter circuit composed of a first P-type MOSFET and a first N-type MOSFET controlled by an input signal, a second P-type MOSFET controlled by a signal of a delay circuit reflecting the previous state, and a third The lower logic level V GLL is set by the N-type MOSFET. Therefore, not only the (β N / β P ) ratio of the inverter circuit of the first P-type MOSFET and the first N-type MOSFET controlled by the input signal, but also only by the signal of the delay circuit reflecting the previous state. Since it is determined by the total effect with the β ratio of the MOSFET to be applied, the above-described limitation of the logic level of the inverter circuit is released, and the range in which the logic level can be set increases.

また、比較的高い通常の標準的な電圧でのヒステリシス特性幅は第1のN型MOSFETと第1のP型MOSFETとのインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第2のN型MOSFETとによって支配的に高い方のロジックレベルVGLHが設定され、入力信号によって制御される第1のP型MOSFETと第1のN型MOSFETとのインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第2のP型MOSFETとによって支配的に低い方のロジックレベルVGLLが設定できる。 Also, the hysteresis characteristic width at a relatively high normal standard voltage is controlled by the inverter circuit of the first N-type MOSFET and the first P-type MOSFET and the signal of the delay circuit reflecting the previous state. A higher logic level V GLH is set predominantly by the second N-type MOSFET and is controlled by an input signal. The inverter circuit of the first P-type MOSFET and the first N-type MOSFET, and the previous state The lower logic level V GLL can be set predominantly by the second P-type MOSFET controlled by the signal of the delay circuit reflecting the above.

また、電池が消耗し尽くした状態に相当する非常に低い電圧でのヒステリシス特性幅は入力信号によって制御される第1のN型MOSFETと第1のP型MOSFETとのインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第3のP型MOSFETとによって支配的に高い方のロジックレベルVGLHが設定され、入力信号によって制御される第1のP型MOSFETと第1のN型MOSFETとのインバータ回路と、前の状態を反映した遅延回路の信号によって制御される第3のN型MOSFETとによって支配的に低い方のロジックレベルVGLLが設定できる。 Further, the hysteresis characteristic width at a very low voltage corresponding to the state where the battery is exhausted is the inverter circuit of the first N-type MOSFET and the first P-type MOSFET controlled by the input signal, and the previous state. The higher logic level V GLH is set dominantly by the third P-type MOSFET controlled by the signal of the delay circuit reflecting the first P-type MOSFET and the first N-type MOSFET controlled by the input signal. The lower logic level V GLL can be set predominantly by the inverter circuit with the type MOSFET and the third N type MOSFET controlled by the signal of the delay circuit reflecting the previous state.

したがって、通常の標準的な電源電圧においても、電池が消耗し尽くした状態に相当する非常に低い電源電圧においても、広範囲にわたってヒステリシス特性幅を確保できる。   Therefore, the hysteresis characteristic width can be secured over a wide range even at a normal standard power supply voltage and at a very low power supply voltage corresponding to a state where the battery is exhausted.

また第1、第2インバータ回路の(βN/βP)を無理に極端な値に設定しなくともロジックレベルの値の設定が容易であるので、極端なMOSFETの形状が不要となり、妥当なチップ占有面積の回路が実現する効果がある。 In addition, since it is easy to set a logic level value without forcibly setting (β N / β P ) of the first and second inverter circuits to an extreme value, an extreme MOSFET shape is not necessary and appropriate. There is an effect that a circuit having a chip occupation area can be realized.

また、本発明において、前記第1のN型MOSFETのコンダクタンス定数βは第2のN型MOSFETのコンダクタンス定数βより大きく、かつ第1のP型MOSFETのコンダクタンス定数βは第2のP型MOSFETのコンダクタンス定数βより大きく設定することにより、確実にロジックレベルを電源電圧の範囲内に設定することが可能となるので、ロック状態に入り込むことを防止できる。したがって、通常の標準的な電源電圧においては、超低電圧時のことを棚上げして、ロジックレベルを設定する主要素は同型どうしのMOSFETのβ比、つまりは形状比となり、確実に条件設定ができるので設計を容易にし、かつ製造プロセス上での変動やバラツキがヒステリシス特性に与える影響が少なくなるという効果がある。   In the present invention, the conductance constant β of the first N-type MOSFET is larger than the conductance constant β of the second N-type MOSFET, and the conductance constant β of the first P-type MOSFET is the same as that of the second P-type MOSFET. By setting it larger than the conductance constant β, it is possible to reliably set the logic level within the range of the power supply voltage, so that the lock state can be prevented from entering. Therefore, in the case of normal standard power supply voltage, when the voltage is very low, the main element for setting the logic level is the β ratio of the MOSFETs of the same type, that is, the shape ratio. Therefore, the design can be facilitated, and the influence of fluctuations and variations in the manufacturing process on the hysteresis characteristics can be reduced.

また、本発明において、第2のN型MOSFETのコンダクタンス定数βは第3のP型MOSFETのコンダクタンス定数βより大きく、かつ第2のP型MOSFETのコンダクタンス定数βは第3のN型MOSFETのコンダクタンス定数βより大きく設定することにより、超低電圧時においては通常の標準的な電源電圧時のことを棚上げしてMOSFETのβ比を決定できるので、過度の形状比を設定することを回避でき、設計と実際のプロセスによる差違によって永遠にラッチ状態に入り込むといった状況に落ち込む危険性が排除できるとともに、超低電圧時および通常の標準的な電源電圧時にわたって広い電源電圧範囲で充分なヒステリシス幅を確保できるという効果がある。   In the present invention, the conductance constant β of the second N-type MOSFET is larger than the conductance constant β of the third P-type MOSFET, and the conductance constant β of the second P-type MOSFET is the conductance of the third N-type MOSFET. By setting it larger than the constant β, it is possible to determine the β ratio of the MOSFET by shelving the normal standard power supply voltage at the time of ultra low voltage, so it is possible to avoid setting an excessive shape ratio, The risk of falling into a latched state forever due to differences between the design and the actual process is eliminated, and sufficient hysteresis width is secured over a wide power supply voltage range at ultra-low voltage and normal standard power supply voltage. There is an effect that can be done.

また前の状態を反映させる回路として、複数個のインバータ回路による遅延回路を用いているので、2本の制御信号を少ない素子数とレイアウト面積によって構成できるという効果がある。   Further, since a delay circuit including a plurality of inverter circuits is used as a circuit reflecting the previous state, there is an effect that two control signals can be configured with a small number of elements and a layout area.

以上より、通常の標準的な電源電圧時から電池が消耗し尽くした状態に相当する非常に低い電源電圧においても、広範囲の電源電圧において、ヒステリシス幅の大きく、ノイズに強いヒステリシス入力回路を安定して提供できるという効果がある。   As described above, the hysteresis input circuit with a large hysteresis width and noise resistance can be stabilized over a wide range of power supply voltages even at a very low power supply voltage, which corresponds to a state where the battery has been exhausted from the normal standard power supply voltage. Can be provided.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(本発明の高ヒステリシス幅入力回路の第1実施形態)
図1は本発明の高ヒステリシス幅入力回路の第1実施形態の構成を示す回路図である。以下、順に回路構成、動作、各場合のロジックレベルについて述べる。
(First embodiment of high hysteresis width input circuit of the present invention)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a high hysteresis width input circuit according to the present invention. Hereinafter, the circuit configuration, operation, and logic level in each case will be described in order.

(回路構成)
図1においてP型MOSFET1のソース電極は正極の電源+VDDに接続され、N型MOSFET2のソース電極は負極の電源−VSSに接続されている。P型MOSFET1とN型MOSFET2のそれぞれのゲート電極は互いに接続され、またそれぞれのドレイン電極も互いに接続されて、破線で表示したインバータ回路12を構成している。
(Circuit configuration)
In FIG. 1, the source electrode of the P-type MOSFET 1 is connected to the positive power source + V DD, and the source electrode of the N-type MOSFET 2 is connected to the negative power source −V SS . The gate electrodes of the P-type MOSFET 1 and the N-type MOSFET 2 are connected to each other, and the drain electrodes are also connected to each other to constitute an inverter circuit 12 indicated by a broken line.

また、インバータ回路7とインバータ回路8は直列に接続されて、破線で表示した遅延回路13を構成している。なお、インバータ回路8の出力端子が遅延回路としての正相の第1出力端子となっており、インバータ回路7の出力端子が遅延回路としての逆相の第2出力端子となっている。   Further, the inverter circuit 7 and the inverter circuit 8 are connected in series to constitute a delay circuit 13 indicated by a broken line. The output terminal of the inverter circuit 8 is a first output terminal having a positive phase as a delay circuit, and the output terminal of the inverter circuit 7 is a second output terminal having a reverse phase as a delay circuit.

また、N型MOSFET3のドレイン電極は正極の電源+VDDに接続され、ソース電極はインバータ回路12の出力端子に接続され、ゲート電極は遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子に接続されている。 The drain electrode of the N-type MOSFET 3 is connected to the positive power source + V DD , the source electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 12, and the gate electrode is the first output terminal of the positive phase of the delay circuit 13. Is connected to the output terminal.

また、P型MOSFET5のソース電極は正極の電源+VDDに接続され、ドレイン電極はインバータ回路12の出力端子に接続され、ゲート電極は遅延回路13の逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子に接続されている。 The source electrode of the P-type MOSFET 5 is connected to the positive power supply + V DD , the drain electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 12, and the gate electrode is the second output terminal of the reverse phase of the delay circuit 13. Is connected to the output terminal.

また、P型MOSFET4のドレイン電極は負極の電源−VSSに接続され、ソース電極はインバータ回路12の出力端子に接続され、ゲート電極は遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子に接続されている。 Further, the drain electrode of the P-type MOSFET 4 is connected to the negative power source −V SS , the source electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 12, and the gate electrode is an inverter circuit that is the positive-phase first output terminal of the delay circuit 13. 8 output terminals.

また、N型MOSFET6のソース電極は負極の電源−VSSに接続され、ドレイン電極はインバータ回路12の出力端子に接続され、ゲート電極は遅延回路13の逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子に接続されている。 Further, the source electrode of the N-type MOSFET 6 is connected to the negative power source −V SS , the drain electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 12, and the gate electrode is an inverter circuit that is the second output terminal of the reverse phase of the delay circuit 13. 7 output terminals.

なお、インバータ回路12の入力端子は本発明の高ヒステリシス幅入力回路としての入力端子10となっている。また、遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は本発明の高ヒステリシス幅入力回路としての出力端子11となっている。   The input terminal of the inverter circuit 12 is the input terminal 10 as the high hysteresis width input circuit of the present invention. The output terminal of the inverter circuit 8 which is the positive phase first output terminal of the delay circuit 13 is the output terminal 11 as the high hysteresis width input circuit of the present invention.

(動作)
さて、図1において、入力端子10が初め低電位であるとする。このとき遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は高電位であり、逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子は低電位である。このとき、P型MOSFET5はオン(ON)、N型MOSFET6はオフ(OFF)している。また、N型MOSFET3はオン(ON)、P型MOSFET4はオフ(OFF)している。
(Operation)
In FIG. 1, it is assumed that the input terminal 10 is initially at a low potential. At this time, the output terminal of the inverter circuit 8 which is the first output terminal of the positive phase of the delay circuit 13 has a high potential, and the output terminal of the inverter circuit 7 which is the second output terminal of the reverse phase has a low potential. At this time, the P-type MOSFET 5 is on (ON) and the N-type MOSFET 6 is off (OFF). Further, the N-type MOSFET 3 is turned on (ON) and the P-type MOSFET 4 is turned off (OFF).

つぎに入力端子10の信号電位が除々に高くなっていくと、インバータ回路12のN型MOSFET2がより強くオンするが、N型MOSFET3とP型MOSFET5が共にオンしていて、それぞれのゲートにオンするに充分な電位を供給され、インバータ回路12の出力が高電位を保とうとして、低電位になるのを阻害している。これに対し、P型MOSFET4とN型MOSFET6は共にオフしているので作用していない。したがって、インバータ回路12の出力端子は高電位を保ちつづけ、遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は高電位で、かつ逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子は低電位であるという状況は変わらず、N型MOSFET6とP型MOSFET4はオフ(OFF)しているので、インバータ回路12の出力端子は高電位を保ちつづける。   Next, when the signal potential of the input terminal 10 gradually increases, the N-type MOSFET 2 of the inverter circuit 12 is more strongly turned on, but both the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 are turned on, and each gate is turned on. Therefore, a sufficient potential is supplied, and the output of the inverter circuit 12 tries to maintain a high potential, thereby preventing a low potential. On the other hand, the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 are both inactive because they are off. Therefore, the output terminal of the inverter circuit 12 continues to maintain a high potential, and the output terminal of the inverter circuit 8 that is the first phase output terminal of the delay circuit 13 is the high potential and the inverter that is the second phase output terminal of the opposite phase. The situation that the output terminal of the circuit 7 is at a low potential does not change, and the N-type MOSFET 6 and the P-type MOSFET 4 are turned off (OFF), so that the output terminal of the inverter circuit 12 keeps a high potential.

そして更に入力端子10の信号電位が高くなって行き、インバータ回路12におけるN型MOSFET2の駆動能力がP型MOSFET1とN型MOSFET3とP型MOSFET5の駆動能力の合計を上回ったとき、インバータ回路12の出力は高電位から低電位に変わり、遅延回路13の入力電位が高電位から低電位に変わることにより、遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は低電位で、かつ逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子は高電位となる。これによりN型MOSFET3とP型MOSFET5とが共にオフし、またP型MOSFET4とN型MOSFET6が共にオンする。   When the signal potential at the input terminal 10 further increases and the driving capability of the N-type MOSFET 2 in the inverter circuit 12 exceeds the total driving capability of the P-type MOSFET 1, the N-type MOSFET 3, and the P-type MOSFET 5, the inverter circuit 12 The output changes from a high potential to a low potential, and the input potential of the delay circuit 13 changes from a high potential to a low potential, so that the output terminal of the inverter circuit 8 which is the first phase output terminal of the delay circuit 13 has a low potential. And the output terminal of the inverter circuit 7 which is a 2nd output terminal of a reverse phase becomes a high potential. As a result, both the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 are turned off, and both the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 are turned on.

この結果、インバータ回路12とN型MOSFET3とP型MOSFET5から決まる第1のロジックレベルは変化するとともに、インバータ回路12とP型MOSFET4とN型MOSFET6から決まる第2のロジックレベルも変化する。   As a result, the first logic level determined by the inverter circuit 12, the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 changes, and the second logic level determined by the inverter circuit 12, the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 also changes.

つぎに入力端子10の信号電位が除々に低くなっていくと、インバータ回路12のP型MOSFET1がより強くオンするが、P型MOSFET4とN型MOSFET6が共にオンしていて、それぞれのゲートにオンするに充分な電位を供給され、インバータ回路12の出力が低電位を保とうとして、高電位になるのを阻害している。これに対し、N型MOSFET3とP型MOSFET5は共にオフしているので作用していない。したがって、インバータ回路12の出力端子は低電位を保ちつづけ、遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は低電位で、かつ逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子は高電位であるという状況は変わらず、P型MOSFET5とN型MOSFET3はオフ(OFF)しているので、インバータ回路12の出力端子は低電位を保ちつづける。   Next, when the signal potential of the input terminal 10 gradually decreases, the P-type MOSFET 1 of the inverter circuit 12 is turned on more strongly, but both the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 are turned on, and each gate is turned on. Therefore, a sufficient potential is supplied, and the output of the inverter circuit 12 is prevented from becoming a high potential in an attempt to maintain a low potential. On the other hand, the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 are both inactive because they are off. Therefore, the output terminal of the inverter circuit 12 continues to maintain a low potential, and the output terminal of the inverter circuit 8 that is the first phase output terminal of the delay circuit 13 is the low potential and the inverter that is the second output terminal of the opposite phase. The situation that the output terminal of the circuit 7 is at a high potential remains the same, and the P-type MOSFET 5 and the N-type MOSFET 3 are off (OFF), so that the output terminal of the inverter circuit 12 continues to maintain a low potential.

そして更に入力端子10の信号電位が低くなって行き、インバータ回路12におけるP型MOSFET1の駆動能力がN型MOSFET2とP型MOSFET4とN型MOSFET6の駆動能力の合計を上回ったとき、インバータ回路12の出力は低電位から高電位に変わり、遅延回路13の入力電位が低電位から高電位に変わることにより、遅延回路13の正相の第1出力端子であるインバータ回路8の出力端子は高電位で、かつ逆相の第2出力端子であるインバータ回路7の出力端子は低電位となる。これによりP型MOSFET4とN型MOSFET6とが共にオフし、またN型MOSFET3とP型MOSFET5が共にオンする。   When the signal potential of the input terminal 10 further decreases and the driving capability of the P-type MOSFET 1 in the inverter circuit 12 exceeds the total driving capability of the N-type MOSFET 2, the P-type MOSFET 4, and the N-type MOSFET 6, the inverter circuit 12 The output changes from a low potential to a high potential, and the input potential of the delay circuit 13 changes from a low potential to a high potential, so that the output terminal of the inverter circuit 8 which is the first output terminal of the delay circuit 13 is a high potential. In addition, the output terminal of the inverter circuit 7 which is the second output terminal having the opposite phase has a low potential. As a result, both the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 are turned off, and both the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 are turned on.

この結果、インバータ回路12とN型MOSFET3とP型MOSFET5から決まる第1のロジックレベルは再度変化するとともに、インバータ回路12とP型MOSFET4とN型MOSFET6から決まる第2のロジックレベルも再度変化する。   As a result, the first logic level determined by the inverter circuit 12, the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 changes again, and the second logic level determined by the inverter circuit 12, the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 also changes again.

このN型MOSFET3、P型MOSFET5とP型MOSFET4、N型MOSFET6のオン、オフによる相違分がヒステリシスを生じる要因である。   Differences due to ON / OFF of the N-type MOSFET 3, the P-type MOSFET 5, the P-type MOSFET 4, and the N-type MOSFET 6 are causes of hysteresis.

なお、遅延回路13の入力信号が中間電位になると出力信号も完全な低電位や高電位ではなく、中間的な電位を出力することがあるが、過渡的には出力信号を完全な低電位や高電位に保つ。したがって、少なくとも過渡的にはヒステリシス特性を生じさせることができる。   Note that when the input signal of the delay circuit 13 becomes an intermediate potential, the output signal may output an intermediate potential instead of a complete low potential or high potential. Keep at high potential. Therefore, hysteresis characteristics can be generated at least transiently.

(ロジックレベルについて)
図1の本発明の回路は状況によって様々なロジックレベルを持つ。以下に各場合におけるロジックレベルについて順に述べる。
(About logic level)
The circuit of the present invention of FIG. 1 has various logic levels depending on the situation. The logic levels in each case will be described in order below.

(高い方のロジックレベルVGLHについて)
さて、高い方のロジックレベルを決定するインバータ回路12とN型MOSFET3とP型MOSFET5について以下に述べる。
(About the higher logic level V GLH )
Now, the inverter circuit 12, N-type MOSFET 3 and P-type MOSFET 5 that determine the higher logic level will be described below.

インバータ回路12のP型MOSFET1とN型MOSFET2、そしてヒステリシス特性を生み出すP型MOSFET5とN型MOSFET3のそれぞれのコンダクタンス定数をβP1、βN1、βPS1、βNS1とし、またそれぞれのスレッショルド電圧をVTP、VTN、VTP、VTNとし、また正極の電源電圧をVDD、負極の電源−VSSを基準の接地電位0とする。このときのヒステリシス特性を持つロジックレベルの高い方のロジックレベルVGLHを以下に算出する。 The conductance constants of the P-type MOSFET 1 and the N-type MOSFET 2 of the inverter circuit 12 and the P-type MOSFET 5 and the N-type MOSFET 3 that generate hysteresis characteristics are β P1 , β N1 , β PS1 , β NS1 , and the respective threshold voltages are V TP , V TN , V TP , V TN , the positive power supply voltage is V DD , and the negative power supply −V SS is the reference ground potential 0. The higher logic level V GLH having the hysteresis characteristic at this time is calculated as follows.

さて、インバータ回路12を形成するP型MOSFET1とN型MOSFET2とのゲート電極にはロジックレベルにおいてはVGLHが加わる。また、P型MOSFET5のゲート電極は低電位(0)が加わりオンしていて、かつソース電極はVDDとなりオンしている。またN型MOSFET3のゲート電極は高電位(VDD)が加わりオンしていて、かつソース電極はロジックレベルにおいて遷移する時点には電源電圧のちょうど半分である(1/2)・VDDになっている。なお、この仮定は静的な定常時には必ずしも成立する保証はないが、入力信号が変化する過渡状態においては成立するとしてよい。 Now, V GLH is applied to the gate electrodes of the P-type MOSFET 1 and the N-type MOSFET 2 forming the inverter circuit 12 at the logic level. Further, the gate electrode of the P-type MOSFET 5 is turned on with a low potential (0) applied, and the source electrode is turned on as V DD . The gate electrode of the N-type MOSFET 3 is turned on by applying a high potential (V DD ), and the source electrode becomes (1/2) · V DD which is exactly half of the power supply voltage at the time of transition at the logic level. ing. Note that this assumption is not necessarily guaranteed in a static steady state, but may be established in a transient state where the input signal changes.

このとき、前記4個のMOSFETによるロジックレベルVGLHは以下に示す方程式(1)を満たす。
(1/2)・βP1(VDD−VGLH−VTP2+(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2+(1/2)・βPS1(VDD−VTP2=(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(1)
ここで、
βPS1≪βNS1・・・(2)
とし、かつ
|VTP|≒|VTN|・・・(3)
として、電源電圧が充分高く
(1/2)・VDD≫VTN・・・(4)
であれば
(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2>(1/2)・βPS1(VDD−VTP2・・・(5)
とすることが可能である。
また、電源電圧が充分低くなって、
((1/2)・VDD−VTN2≪(VDD−VTP2・・・(6)
であれば、
(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2<(1/2)・βPS1(VDD−VTP2・・・(7)
とすることが可能である。つまり、遅延回路13の逆相の第2出力信号と、正相の第1出力信号にそれぞれ制御されたP型MOSFET5とN型MOSFET3の関係において、電源電圧VDDが比較的高ければ(2)式、(3)式の条件のもとに(5)式の結果より、N型MOSFET3が支配的となり、電源電圧VDDが充分低くなれば(3)式、(6)式の条件のもとに(7)式の結果より、P型MOSFET5が支配的となるように設定する。
At this time, the logic level V GLH by the four MOSFETs satisfies the following equation (1).
(1/2) ・ β P1 (V DD −V GLH −V TP ) 2 + (1/2) ・ β NS1 ((1/2) ・ V DD −V TN ) 2 + (1/2) ・ β PS1 (V DD −V TP ) 2 = (1/2) · β N1 (V GLH −V TN ) 2 (1)
here,
β PS1 ≪β NS1 (2)
And | V TP | ≈ | V TN | (3)
As the power supply voltage is high enough
(1/2) ・ V DD >> V TN (4)
If
(1/2) · β NS1 ((1/2) · V DD- V TN ) 2 > (1/2) · β PS1 (V DD- V TP ) 2 (5)
Is possible.
In addition, the power supply voltage is sufficiently low
((1/2) · V DD −V TN ) 2 << (V DD −V TP ) 2 (6)
If,
(1/2) • β NS1 ((1/2) • V DD −V TN ) 2 <(1/2) • β PS1 (V DD −V TP ) 2 (7)
Is possible. That is, in the relationship between the P-type MOSFET 5 and the N-type MOSFET 3 that are controlled by the second output signal of the reverse phase of the delay circuit 13 and the first output signal of the positive phase, respectively, if the power supply voltage V DD is relatively high (2) Based on the results of the formulas (3) and (3), the N-type MOSFET 3 becomes dominant from the result of the formula (5), and if the power supply voltage V DD becomes sufficiently low, the conditions of the formulas (3) and (6) are satisfied. In addition, the P-type MOSFET 5 is set to be dominant from the result of the expression (7).

ここでは、簡単化の為に、電源電圧VDDが比較的高く、N型MOSFET3が支配的になる場合と、電源電圧VDDが充分低くP型MOSFET5が支配的となる場合について分けて考える。 Here, for simplification, the case where the power supply voltage V DD is relatively high and the N-type MOSFET 3 is dominant and the case where the power supply voltage V DD is sufficiently low and the P-type MOSFET 5 is dominant are considered separately.

(電源電圧VDDが比較的高い場合のVGLHについて)
(4)式が満たされるような電源電圧VDDが比較的高い場合を考える。このとき、P型MOSFET5とN型MOSFET3の関係において、N型MOSFET3が支配的になるので、前記(1)式の関係式は次の(8)式のように近似される。
(1/2)・βP1(VDD−VGLH−VTP2+(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2≒(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(8)
更に、ロックレベルVGL(VGLH)は本来の目的であるヒステリシス幅を確保する為と、分かりやすさの観点からまず、以下の条件式(9)
DD−VTP<VGLH<VDD・・・(9)
が成立する範囲で考えると、P型MOSFET1はオフする領域に入り、(8)式は次の(10)式となる。
(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2≒(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(10)
以上の(10)式を解くと、高い方のロジックレベルが得られ、以下の方程式(11)となる。
GLH≒VTN+(βNS1/βN11/2・((1/2)・VDD−VTN)・・・(11)
(V GLH when power supply voltage V DD is relatively high)
Consider a case where the power supply voltage V DD that satisfies the equation (4) is relatively high. At this time, since the N-type MOSFET 3 becomes dominant in the relationship between the P-type MOSFET 5 and the N-type MOSFET 3, the relational expression of the expression (1) is approximated as the following expression (8).
(1/2) ・ β P1 (V DD −V GLH −V TP ) 2 + (1/2) ・ β NS1 ((1/2) ・ V DD −V TN ) 2 ≒ (1/2) ・ β N1 (V GLH -V TN ) 2 (8)
Furthermore, the lock level V GL (V GLH ) is to satisfy the following conditional expression (9) in order to ensure the hysteresis width which is the original purpose and from the viewpoint of easy understanding.
V DD −V TP <V GLH <V DD (9)
Considering the range where the above holds, the P-type MOSFET 1 enters the OFF region, and the equation (8) becomes the following equation (10).
(1/2) · β NS1 ((1/2) · V DD- V TN ) 2 ≒ (1/2) · β N1 (V GLH- V TN ) 2 (10)
When the above equation (10) is solved, the higher logic level is obtained, and the following equation (11) is obtained.
V GLH ≒ V TN + (β NS1 / β N1 ) 1/2 · ((1/2) · V DD- V TN ) (11)

前記方程式(11)を前記条件式(9)に代入して解くと、以下の条件式(12)、条件式(13)が得られる。
(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2<(βNS1/βN1)・・・(12)
かつ、
(βNS1/βN1)<(VDD−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2・・・(13)
ここで、(12)式の関係
(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2<(βNS1/βN1
であることによりヒステリシス幅を大きく確保でき、以下の条件式(14)
(βNS1/βN1)<(VDD−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2・・・(14)
であればロジックレベルVGLHを電源電圧VDDの範囲内でおさまるので、図1の回路でロックしたことによる動作の回復不能に陥ることはない。
When the equation (11) is substituted into the conditional expression (9) and solved, the following conditional expression (12) and conditional expression (13) are obtained.
(V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 <(β NS1 / β N1 ) (12)
And,
NS1 / β N1 ) <(V DD −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 (13)
Here, the relationship of the expression (12) (V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 <(β NS1 / β N1 )
Therefore, a large hysteresis width can be secured, and the following conditional expression (14)
NS1 / β N1 ) <(V DD −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 (14)
Then, since the logic level V GLH falls within the range of the power supply voltage V DD , the operation cannot be recovered by being locked by the circuit of FIG.

条件式(14)の不等式の右辺をF14と表現すると、
F14=(VDD−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2・・・(15)
は現実的な0<VTN<(1/2)・VDDの条件のもとでは、
4<F14<∞・・・(16)
の範囲の値をとる。
If the right side of the inequality of conditional expression (14) is expressed as F14,
F14 = (V DD −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 (15)
Under realistic conditions of 0 <V TN <(1/2) · V DD ,
4 <F14 <∞ (16)
Takes a value in the range.

また、条件式(12)の不等式の左辺をF12と表現すると、
F12=(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTN2・・・(17)
は、現実的な0<VTN<(1/2)・VDDおよび、0<VTP<(1/2)・VDDの条件のもとでは
1<F12<4・・・(18)
の範囲となる。
In addition, if the left side of the inequality of conditional expression (12) is expressed as F12,
F12 = (V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TN ) 2 (17)
Under the condition of 0 <V TN <(1/2) · V DD and 0 <V TP <(1/2) · V DD , 1 <F12 <4 (18)
It becomes the range.

以上より、(βNS1/βN1)を1〜4程度に設定すればヒステリシス幅を極限にまで大きくとれるヒステリシス入力回路が実現する。また、あまりにもヒステリシス幅を大きくとると入力信号が電源電圧まで振り切れずに、ロック状態に落ち込むことを避ける為に、ヒステリシス幅よりも安全性を優先する場合には、(βNS1/βN1)を1程度、あるいはそれ以下に設定すればよいことも解る。 From the above, when (β NS1 / β N1 ) is set to about 1 to 4, a hysteresis input circuit capable of taking the hysteresis width to the maximum is realized. If the hysteresis width is too large, the input signal will not swing to the power supply voltage and will not fall into the locked state. To give priority to safety over the hysteresis width, (β NS1 / β N1 ) It can also be understood that it is sufficient to set 1 to about 1 or less.

さて、(βNS1/βN1)を1〜4程度、あるいは1程度に設定することはN型MOSFETのコンダクタンス定数比、つまり形状比であるので容易に設定できる。より具体的にはN型MOSFET3とN型MOSFET2のトランジスタのチャネル長を同じとすればN型MOSFET3のトランジスタ幅をN型MOSFET2のトランジスタ幅を前記比率に設定すればよい。 Setting (β NS1 / β N1 ) to about 1 to 4 or about 1 is a conductance constant ratio of the N-type MOSFET, that is, a shape ratio, and can be easily set. More specifically, if the channel lengths of the transistors of the N-type MOSFET 3 and the N-type MOSFET 2 are the same, the transistor width of the N-type MOSFET 3 may be set to the ratio of the transistor width of the N-type MOSFET 2.

(電源電圧VDDが比較的低い場合のVGLHについて)
次に(6)式が満たされるような電源電圧VDDが充分に低い場合を考える。前記4個のMOSFETによるロジックレベルVGLHを満たす方程式(1)を再記すると、
(1/2)・βP1(VDD−VGLH−VTP2+(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2+(1/2)・βPS1(VDD−VTP2=(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(1)
ここで、電源電圧VDDが充分に低くなる、つまり、
((1/2)・VDD−VTN2≪(VDD−VTP2・・・(6)
となると、
βPS1≪βNS1・・・(2)
であっても、
(1/2)・βNS1((1/2)・VDD−VTN2<(1/2)・βPS1(VDD−VTP2・・・(21)
となる。あるいはこのように設定することが可能である。つまり、遅延回路13の逆相の第2出力信号と、正相の第1出力信号にそれぞれ制御されたP型MOSFET5とN型MOSFET3の関係において、条件式(6)を満たすほど電源電圧VDDが充分に低くなれば(21)式の結果より、P型MOSFET5が支配的となる。したがって、前記(1)の関係式は次の(22)式のように近似される。
(1/2)・βP1(VDD−VGLH−VTP2+(1/2)・βPS1(VDD−VTP2≒(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(22)
更に、ロックレベルVGL(VGLH)は本来の目的であるヒステリシス幅を確保する為と、分かりやすさの観点からまず、以下の条件式(9)
DD−VTP<VGLH<VDD・・・(9)
を考慮すると、(22)式は
(1/2)・βPS1(VDD−VTP2≒(1/2)・βN1(VGLH−VTN2・・・(23)
と簡略化され、
GLH≒VTN+(βPS1/βN11/2・(VDD−VTP)・・・(24)
となる。ここで例えば(βPS1/βN1)の値を0から無限大まで変化させると、(24)式よりVGLH
TN≦VGLH≦∞・・・(25)
となる。つまり、VTN近辺の値は勿論のこと正極の電源電圧を越える範囲まで設定できることが解る。また、このとき仮に
(βPS1/βN11/2=(VDD−VTN)/(VDD−VTP)・・・(26)
と設定すると、
GLH≒VDD・・・(27)
となり、高い方のロジックレベルを正極の電源電圧までにも設定できる。これは従来のインバータ回路に帰結される高い方のロジックレベルの上限が(VDD−VTP)までしかないのに比較して、広がったことが解る。
(V GLH when power supply voltage V DD is relatively low)
Next, consider a case where the power supply voltage V DD is sufficiently low so that the expression (6) is satisfied. Rewriting equation (1) that satisfies the logic level V GLH of the four MOSFETs,
(1/2) ・ β P1 (V DD −V GLH −V TP ) 2 + (1/2) ・ β NS1 ((1/2) ・ V DD −V TN ) 2 + (1/2) ・ β PS1 (V DD −V TP ) 2 = (1/2) · β N1 (V GLH −V TN ) 2 (1)
Here, the power supply voltage V DD becomes sufficiently low, that is,
((1/2) · V DD −V TN ) 2 << (V DD −V TP ) 2 (6)
Then,
β PS1 ≪β NS1 (2)
Even
(1/2) • β NS1 ((1/2) • V DD −V TN ) 2 <(1/2) • β PS1 (V DD −V TP ) 2 (21)
It becomes. Or it is possible to set in this way. That is, in the relationship between the P-type MOSFET 5 and the N-type MOSFET 3 controlled by the negative phase second output signal of the delay circuit 13 and the positive phase first output signal, respectively, the power supply voltage V DD increases as the conditional expression (6) is satisfied. Is sufficiently low, the P-type MOSFET 5 becomes dominant from the result of the equation (21). Therefore, the relational expression (1) is approximated as the following expression (22).
(1/2) ・ β P1 (V DD −V GLH −V TP ) 2 + (1/2) ・ β PS1 (V DD −V TP ) 2 ≒ (1/2) ・ β N1 (V GLH −V TN ) 2 ... (22)
Furthermore, the lock level V GL (V GLH ) is to satisfy the following conditional expression (9) in order to ensure the hysteresis width which is the original purpose and from the viewpoint of easy understanding.
V DD −V TP <V GLH <V DD (9)
(22) is
(1/2) ・ β PS1 (V DD −V TP ) 2 ≒ (1/2) ・ β N1 (V GLH −V TN ) 2 (23)
And simplified
V GLH ≒ V TN + (β PS1 / β N1 ) 1/2 · (V DD- V TP ) (24)
It becomes. Here, for example, when the value of (β PS1 / β N1 ) is changed from 0 to infinity, V GLH becomes V TN ≦ V GLH ≦ ∞ (25) from the equation (24).
It becomes. That is, it can be understood that the value near the V TN can be set up to a range exceeding the power supply voltage of the positive electrode. Further, at this time, (β PS1 / β N1 ) 1/2 = (V DD −V TN ) / (V DD −V TP ) (26)
To set
V GLH ≒ V DD (27)
Thus, the higher logic level can be set up to the positive power supply voltage. This shows that the upper limit of the higher logic level resulting from the conventional inverter circuit is wider than (V DD -V TP ).

さて、高い方のロジックレベルVGLHは電源電圧VDDが(4)式に表されるように充分高い領域において、(11)式で表され、電源電圧VDDが(6)式に表されるように充分低い領域において、(24)式で表される。 Now, the logic level V GLH The higher the sufficiently high area so the power supply voltage V DD is represented in equation (4), is expressed by equation (11), represented in the power supply voltage V DD (6) In a sufficiently low region, it is expressed by the equation (24).

(11)式をみると電源電圧VDDが高い場合には同型のMOSFETの比を用いる方式であるので設計上も製造上も容易かつ安定した特性が得られるが、電源電圧VDDが低くなると、電源を通常の逆の電位に接続したN型MOSFET3に依存する方式であるので有効に機能しなくなる。 As seen from the equation (11), when the power supply voltage V DD is high, the ratio of the same type of MOSFET is used, so that an easy and stable characteristic can be obtained in terms of design and manufacturing. However, when the power supply voltage V DD becomes low Since the system relies on the N-type MOSFET 3 in which the power source is connected to a normal reverse potential, it does not function effectively.

一方、(24)式をみると電源電圧VDDが低くなっても、電源に通常のソースを接続したP型MOSFET5に依存する手法を用いるのでよいヒステリシス特性が得られる。ただし、この際にP型MOSFET5の駆動能力の指標であるβPS1を大きく、もしくはβN1と同一レベルに設定してしまうと、(24)式の関係式からも解るように高い方のロジックレベルVGLHが電源電圧VDDを越えてしまい、一度機能すると永遠にロックしてしまうという不都合が生ずる為に、P型MOSFET5のβPS1を小さく設定する必要がある。すると、電源電圧VDDが高い場合において(βPS1/βN1)の比が小さい為に(24)式の関係式では充分なヒステリシス特性が得られなくなる。 On the other hand, in the equation (24), even if the power supply voltage V DD is lowered, a good hysteresis characteristic can be obtained by using a method depending on the P-type MOSFET 5 in which a normal source is connected to the power supply. However, if β PS1 , which is an index of the driving ability of the P-type MOSFET 5, is set large or set to the same level as β N1 at this time, the higher logic level is understood from the relational expression (24). Since V GLH exceeds the power supply voltage V DD and once it functions, it will be locked forever. Therefore, it is necessary to set β PS1 of the P-type MOSFET 5 small. Then, when the power supply voltage V DD is high, the ratio of (β PS1 / β N1 ) is small, so that sufficient hysteresis characteristics cannot be obtained with the relational expression (24).

以上より、N型MOSFET3に依存する方式は高い電源電圧側で特性が良い反面、低い電源電圧側での特性は不充分であり、またP型MOSFET5に依存する方式は低い電源電圧側で特性が良く、一方で高い電源電圧側での特性は不充分である。したがって、図1の回路のようにN型MOSFET3とP型MOSFET5とを組み合わせると、高い方のロジックレベルVGLHが電源電圧の広範囲の変動に対して、安定した特性が得られることが解る。 From the above, while the method dependent on the N-type MOSFET 3 has good characteristics on the high power supply voltage side, the characteristic on the low power supply voltage side is insufficient, and the method dependent on the P-type MOSFET 5 has characteristics on the low power supply voltage side. On the other hand, the characteristics on the high power supply voltage side are insufficient. Therefore, when the N-type MOSFET 3 and the P-type MOSFET 5 are combined as in the circuit of FIG. 1, it can be seen that the higher logic level V GLH can obtain stable characteristics against a wide range of fluctuations in the power supply voltage.

(低い方のロジックレベルVGLLについて)
次に、低い方のロジックレベルVGLLについて述べる。低い方のロジックレベルを決定するのは主としてインバータ回路12とP型MOSFET4とN型MOSFET6である。
(Lower logic level V GLL )
Next, the lower logic level V GLL will be described. It is mainly the inverter circuit 12, the P-type MOSFET 4, and the N-type MOSFET 6 that determine the lower logic level.

インバータ回路12のP型MOSFET1とN型MOSFET2、そしてヒステリシス特性を生み出すP型MOSFET4とN型MOSFET6のそれぞれのコンダクタンス定数をβP1、βN1、βPS2、βNS2とし、またそれぞれのスレッショルド電圧をVTP、VTN、VTP、VTNとし、また電源電圧をVDD、基準の接地電位を0とする。このときのヒステリシス特性を持つロジックレベルにおける低い方のロジックレベルVGLLを以下に算出する。 The conductance constants of the P-type MOSFET 1 and the N-type MOSFET 2 of the inverter circuit 12 and the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 that generate hysteresis characteristics are β P1 , β N1 , β PS2 , β NS2 , and the respective threshold voltages are V TP , V TN , V TP , V TN , the power supply voltage is V DD , and the reference ground potential is 0. The lower logic level V GLL in the logic level having the hysteresis characteristic at this time is calculated as follows.

さて、インバータ回路12を形成するP型MOSFET1とN型MOSFET2とのゲート電極にはロジックレベルにおいてVGLLが加わる。また、N型MOSFET6のゲート電極は高電位(VDD)が加わりオンしていて、かつソース電極は0電位となりオンしている。またP型MOSFET4のゲート電極は低電位(0)が加わりオンしていて、かつソース電極はロジックレベルにおいて遷移する時点には電源電圧のちょうど半分である(1/2)・VDDになっている。このとき、前記4個のMOSFETによるロジックレベルVGLLは以下に示す方程式(28)を満たす。
(1/2)・βN1(VGLL−VTN2+(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTP2+(1/2)・βNS2(VDD−VTN2=(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(28)
ここで、
βNS2≪βPS2・・・(29)
とし、かつ
|VTP|≒|VTN|・・・(3)
として、
(1/2)・VDD≫VTP・・・(30)
であれば
(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTP2>(1/2)・βNS2(VDD−VTN2・・・(31)
とすることが可能である。
また、電源電圧が充分低くなって、
((1/2)・VDD−VTP2≪(VDD−VTN2・・・(32)
であれば、
(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTP2<(1/2)・βNS2(VDD−VTN2・・・(33)
となる。つまり、遅延回路13の正相の第1出力信号と、逆相の第2出力信号とにそれぞれ制御されたN型MOSFET6とP型MOSFET4の関係において、電源電圧VDDが比較的高ければ(29)式、(3)式の条件のもとに(31)式の結果より、P型MOSFET4が支配的となり、電源電圧VDDが充分低くなれば(3)式、(32)式の条件のもとに(33)式の結果より、N型MOSFET6が支配的となる。
Now, V GLL is applied to the gate electrodes of the P-type MOSFET 1 and the N-type MOSFET 2 forming the inverter circuit 12 at the logic level. The gate electrode of the N-type MOSFET 6 is turned on with a high potential (V DD ) applied thereto, and the source electrode is turned on with a zero potential. The gate electrode of the P-type MOSFET 4 is turned on with a low potential (0) applied, and the source electrode becomes (1/2) · V DD which is exactly half of the power supply voltage at the time of transition at the logic level. Yes. At this time, the logic level V GLL by the four MOSFETs satisfies the following equation (28).
(1/2) · β N1 ( VGLL – V TN ) 2 + (1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TP ) 2 + (1/2) · β NS2 (V DD −V TN ) 2 = (1/2) · β P1 (V DD −V GLL −V TP ) 2 (28)
here,
β NS2 ≪β PS2 (29)
And | V TP | ≈ | V TN | (3)
As
(1/2) ・ V DD ≫V TP・ ・ ・ (30)
If
(1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TP ) 2 > (1/2) · β NS2 (V DD- V TN ) 2 (31)
Is possible.
In addition, the power supply voltage is sufficiently low
((1/2) · V DD −V TP ) 2 << (V DD −V TN ) 2 (32)
If,
(1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TP ) 2 <(1/2) · β NS2 (V DD- V TN ) 2 ... (33)
It becomes. That is, in the relationship between the N-type MOSFET 6 and the P-type MOSFET 4 controlled by the first output signal having the positive phase and the second output signal having the opposite phase, respectively, the power supply voltage V DD is relatively high (29 ) And (3), the P-type MOSFET 4 becomes dominant from the result of the equation (31), and the power supply voltage V DD becomes sufficiently low, the conditions of the equations (3) and (32) are satisfied. Based on the result of the equation (33), the N-type MOSFET 6 becomes dominant.

ここでは、簡単化の為に、電源電圧VDDが比較的高く、P型MOSFET4が支配的になる場合と、電源電圧VDDが充分低くN型MOSFET6が支配的となる場合について分けて考える。 Here, for simplification, the case where the power supply voltage V DD is relatively high and the P-type MOSFET 4 becomes dominant and the case where the power supply voltage V DD is sufficiently low and the N-type MOSFET 6 becomes dominant are considered separately.

(電源電圧VDDが比較的高い場合のVGLLについて)
次に(30)式が満たされるような電源電圧VDDが比較的高い場合を考える。このとき、N型MOSFET6とP型MOSFET4の関係において、P型MOSFET4が支配的になるので、前記(28)式の関係式は次の(34)式のように近似される。
(1/2)・βN1(VGLL−VTN2+(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTN2≒(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(34)
更に、ロジックレベルVGL(VGLL)は本来の目的であるヒステリシス幅を確保する為と、分かりやすさの観点からまず、以下の条件式(35)
0<VGLL<VTN・・・(35)
とするとN型MOSFET2はオフする領域に入り、(34)式は
(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTN2≒(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(36)
となる。この(36)式を解くと、低い方のロジックレベルが得られ、以下の方程式(37)となる。
GLL≒(VDD−VTP)−(βPS2/βP11/2・((1/2)・VDD−VTP)・・・(37)
(V GLL when power supply voltage V DD is relatively high)
Next, let us consider a case where the power supply voltage V DD that satisfies the expression (30) is relatively high. At this time, since the P-type MOSFET 4 is dominant in the relationship between the N-type MOSFET 6 and the P-type MOSFET 4, the relational expression of the expression (28) is approximated as the following expression (34).
(1/2) · β N1 ( VGLL – V TN ) 2 + (1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TN ) 2 ≒ (1/2) · β P1 (V DD -V GLL -V TP ) 2 ... (34)
Furthermore, the logic level V GL (V GLL ) is to satisfy the following conditional expression (35) in order to ensure the hysteresis width which is the original purpose and from the viewpoint of easy understanding.
0 <V GLL <V TN (35)
Then, the N-type MOSFET 2 enters the OFF region, and the equation (34) is
(1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TN ) 2 ≒ (1/2) · β P1 (V DD- V GLL- V TP ) 2 ... (36)
It becomes. When this equation (36) is solved, the lower logic level is obtained, and the following equation (37) is obtained.
V GLL ≒ (V DD- V TP )-(β PS2 / β P1 ) 1/2 · ((1/2) · V DD- V TP ) (37)

前記方程式(37)を前記条件式(35)に代入して解くと、以下の条件式(38)、条件式(39)が得られる。
(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTP2<(βPS2/βP1)・・・(38)
かつ、
(βPS2/βP1)<(VDD−VTP2/((1/2)・VDD−VTP2・・・(39)
ここで、(38)式の関係
(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTP2<(βPS2/βP1
であることによりヒステリシス幅を大きく確保でき、以下の条件式(40)
(βPS2/βP1)<(VDD−VTP2/((1/2)・VDD−VTP2・・・(40)
であればロジックレベルVGLLを電源電圧0の範囲内でおさまるので、図1の回路でロックしたことによる動作の回復不能に陥ることはない。
When the equation (37) is substituted into the conditional expression (35) and solved, the following conditional expression (38) and conditional expression (39) are obtained.
(V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 <(β PS2 / β P1 ) (38)
And,
PS2 / β P1 ) <(V DD −V TP ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 (39)
Here, the relationship of the equation (38) (V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 <(β PS2 / β P1 )
Therefore, a large hysteresis width can be secured, and the following conditional expression (40)
PS2 / β P1 ) <(V DD −V TP ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 (40)
Then, since the logic level V GLL falls within the range of the power supply voltage 0, the operation cannot be recovered from being locked by the circuit of FIG.

また、条件式(39)の不等式の右辺をF39と表現すると、
F39=(VDD−VTP2/((1/2)・VDD−VTP2・・・(41)
は現実的な0<VTP<(1/2)・VDDの間では、
4<F39<∞・・・(42)
の範囲の値となる。
Moreover, if the right side of the inequality of the conditional expression (39) is expressed as F39,
F39 = (V DD −V TP ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 (41)
Is between 0 <V TP <(1/2) · V DD
4 <F39 <∞ (42)
The value of the range.

また、条件式(38)の不等式の左辺をF38と表現すると、
F38=(VDD−VTP−VTN2/((1/2)・VDD−VTP2・・・(43)
は、現実的な
0<VTP<(1/2)・VDDおよび、0<VTN<(1/2)・VDD・・・(44)
の関係においては
1<F38<4・・・(45)
の範囲となる。
Also, if the left side of the inequality of conditional expression (38) is expressed as F38,
F38 = (V DD −V TP −V TN ) 2 / ((1/2) · V DD −V TP ) 2 (43)
Are realistic 0 <V TP <(1/2) · V DD and 0 <V TN <(1/2) · V DD (44)
1 <F38 <4 (45)
It becomes the range.

以上より、(βPS2/βP1)を1〜4程度に設定すればヒステリシス幅を極限にまで大きくとれるヒステリシス入力回路が実現する。また、あまりにもヒステリシス幅を大きくとると入力信号が電源電圧まで振り切れず、ロック状態に落ち込むことを避ける為に、ヒステリシス幅よりも安全性を優先する場合には、(βPS2/βP1)を1程度、あるいはそれ以下に設定すればよいことも解る。 From the above, if (β PS2 / β P1 ) is set to about 1 to 4, a hysteresis input circuit capable of taking the hysteresis width to the maximum is realized. In addition, if the hysteresis width is too large, the input signal will not swing to the power supply voltage, and in order to avoid falling into the locked state, when safety is prioritized over the hysteresis width, set (β PS2 / β P1 ). It can also be seen that it may be set to about 1 or less.

さて、(βPS2/βP1)を1〜4程度、あるいは1程度に設定することはP型MOSFETのコンダクタンス定数比、つまり形状比であるので容易に設定できる。より具体的にはP型MOSFET4とP型MOSFET1のトランジスタのチャネル長を同じとすればP型MOSFET4のトランジスタ幅をP型MOSFET1のトランジスタ幅を前記比率に設定すればよい。 Setting (β PS2 / β P1 ) to about 1 to 4 or about 1 is a conductance constant ratio of the P-type MOSFET, that is, a shape ratio, and can be easily set. More specifically, if the channel lengths of the transistors of the P-type MOSFET 4 and the P-type MOSFET 1 are the same, the transistor width of the P-type MOSFET 4 may be set to the ratio of the transistor width of the P-type MOSFET 1.

(電源電圧VDDが比較的低い場合のVGLLについて)
次に(32)式が満たされるような電源電圧VDDが充分に低い場合を考える。前記4個のMOSFETによるロジックレベルVGLHを満たす方程式(28)を再記すると、
(1/2)・βN1(VGLL−VTN2+(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTP2+(1/2)・βNS2(VDD−VTN2=(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(28)
ここで、電源電圧VDDが充分に低くなる、つまり、
((1/2)・VDD−VTP2≪(VDD−VTN2・・・(32)
となると、
βNS2≪βPS2・・・(29)
であっても、
(1/2)・βPS2((1/2)・VDD−VTP2<(1/2)・βNS2(VDD−VTN2・・・(46)
となる。つまり、遅延回路13の正相の第1出力信号と、逆相の第2出力信号とにそれぞれ制御されたN型MOSFET6とP型MOSFET4の関係において、条件式(32)を満たすほど電源電圧VDDが充分に低くなれば(46)式の結果より、N型MOSFET6が支配的となる。したがって、前記(28)式の関係式は次の(47)式のように近似される。
(1/2)・βN1(VGLL−VTN2+(1/2)・βNS2(VDD−VTN2≒(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(47)
ここで、前述した以下の(32)、(35)式の前提、
0<VGLL<VTN・・・(35)
を考慮すると、(47)式は
(1/2)・βNS2(VDD−VTN2≒(1/2)・βP1(VDD−VGLL−VTP2・・・(48)
と簡略化され、
GLL≒VDD−VTP−(βNS2/βP11/2・(VDD−VTN)・・・(49)
となる。ここで例えば(βNS2/βP1)の値を0から無限大まで変化させると、(49)式よりVGLL
−∞≦VGLL≦VDD−VTP・・・(50)
となる。つまり、(VDD−VTP)近辺の値は勿論のこと負極の電源電圧を越える範囲まで設定できることが解る。また、このとき仮に
(βNS2/βP11/2=(VDD−VTP)/(VDD−VTN)・・・(51)
と設定すると、
GLL≒0・・・(52)
となり、低い方のロジックレベルを負極の電源電圧までにも設定できる。これは従来のインバータ回路に帰結される高い方のロジックレベルの下限がVTNまでしかないのに比較して、広がったことが解る。
(V GLL when power supply voltage V DD is relatively low)
Next, consider a case where the power supply voltage V DD is sufficiently low so as to satisfy the equation (32). Rewriting equation (28) that satisfies the logic level V GLH of the four MOSFETs,
(1/2) · β N1 ( VGLL – V TN ) 2 + (1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TP ) 2 + (1/2) · β NS2 (V DD −V TN ) 2 = (1/2) · β P1 (V DD −V GLL −V TP ) 2 (28)
Here, the power supply voltage V DD becomes sufficiently low, that is,
((1/2) · V DD −V TP ) 2 << (V DD −V TN ) 2 (32)
Then,
β NS2 ≪β PS2 (29)
Even
(1/2) · β PS2 ((1/2) · V DD- V TP ) 2 <(1/2) · β NS2 (V DD- V TN ) 2 ... (46)
It becomes. That is, in the relationship between the N-type MOSFET 6 and the P-type MOSFET 4 that are controlled by the first output signal having the positive phase and the second output signal having the opposite phase, respectively, the power supply voltage V is increased to satisfy the conditional expression (32). If DD becomes sufficiently low, the N-type MOSFET 6 becomes dominant from the result of the equation (46). Therefore, the relational expression of the expression (28) is approximated as the following expression (47).
(1/2) • β N1 (V GLL −V TN ) 2 + (1/2) • β NS2 (V DD −V TN ) 2 ≒ (1/2) • β P1 (V DD −V GLL −V TP ) 2 ... (47)
Here, the following assumptions of the following equations (32) and (35):
0 <V GLL <V TN (35)
(47) is
(1/2) ・ β NS2 (V DD −V TN ) 2 ≒ (1/2) ・ β P1 (V DD −V GLL −V TP ) 2・ ・ ・ (48)
And simplified
V GLL ≈V DD −V TP − (β NS2 / β P1 ) 1/2 · (V DD −V TN ) (49)
It becomes. Here, for example, when the value of (β NS2 / β P1 ) is changed from 0 to infinity, V GLL is expressed as −∞ ≦ V GLL ≦ V DD −V TP (50) from the equation (49).
It becomes. That is, it can be understood that the value in the vicinity of (V DD −V TP ) can be set up to a range exceeding the power supply voltage of the negative electrode. Further, at this time, (β NS2 / β P1 ) 1/2 = (V DD −V TP ) / (V DD −V TN ) (51)
To set
V GLL ≒ 0 ... (52)
Thus, the lower logic level can be set up to the negative power supply voltage. It can be seen that this is widened compared to the lower limit of the higher logic level that results in the conventional inverter circuit only up to V TN .

さて、低い方のロジックレベルVGLLは電源電圧VDDが(30)式に表されるように充分高い領域において、ロジックレベルVGLLは(37)式で表され、電源電圧VDDが(32)式に表されるように充分低い領域において、ロジックレベルVGLLは(49)式で表される。 In the region where the lower logic level V GLL is sufficiently high so that the power supply voltage V DD is expressed by the equation (30), the logic level V GLL is expressed by the equation (37), and the power supply voltage V DD is (32). The logic level V GLL is expressed by the equation (49) in a sufficiently low region as expressed by the equation (49).

(37)式をみると電源電圧VDDが高い場合には同型のMOSFETの比を用いる方式であるので設計上も製造上も容易かつ安定した特性が得られるが、電源電圧VDDが低くなると、電源を通常の逆の電位に接続したP型MOSFET4に依存する方式であるので有効に機能しなくなる。 As seen from the equation (37), when the power supply voltage V DD is high, the ratio of the same type of MOSFET is used, so that an easy and stable characteristic can be obtained in terms of design and manufacture. However, when the power supply voltage V DD becomes low Since the system relies on the P-type MOSFET 4 in which the power source is connected to a normal reverse potential, it does not function effectively.

一方、(49)式をみると電源電圧VDDが低くなっても、電源に通常のソースを接続したN型MOSFET6に依存する手法を用いるのでよいヒステリシス特性が得られる。ただし、この際にN型MOSFET6の駆動能力の指標であるβNS2を大きく、もしくはβP1と同一レベルに設定してしまうと、(49)式の関係式からも解るように低い方のロジックレベルVGLLが電源電圧0を越えて低下してしまい、一度機能すると永遠にロックしてしまうという不都合が生ずる為に、N型MOSFET6のβNS2を小さく設定する必要がある。すると、電源電圧VDDが高い場合において(βNS2/βP1)比が小さい為に(49)の関係式では充分なヒステリシス特性が得られなくなる。 On the other hand, looking at the equation (49), even if the power supply voltage V DD is lowered, a good hysteresis characteristic can be obtained by using a method depending on the N-type MOSFET 6 in which a normal source is connected to the power supply. However, if β NS2 , which is an index of the driving capability of the N-type MOSFET 6, is set large or set to the same level as β P1 at this time, the lower logic level as understood from the relational expression (49). Since V GLL drops beyond the power supply voltage 0, and once it functions, it will be locked forever. Therefore, it is necessary to set β NS2 of the N-type MOSFET 6 small. Then, when the power supply voltage V DD is high, since the (β NS2 / β P1 ) ratio is small, sufficient hysteresis characteristics cannot be obtained with the relational expression (49).

以上より、P型MOSFET4に依存する方式は高い電源電圧側で特性が良い反面、低い電源電圧側での特性は不充分であり、またN型MOSFET6に依存する方式は低い電源電圧側で特性が良く、その一方で高い電源電圧側での特性は不充分である。したがって、図1のようにP型MOSFET4とN型MOSFET6とを組み合わせると、高い方のロジックレベルVGLLが電源電圧の広範囲の変動に対して、安定した特性が得られることが解る。 From the above, while the method depending on the P-type MOSFET 4 has good characteristics on the high power supply voltage side, the characteristic on the low power supply voltage side is insufficient, and the method dependent on the N-type MOSFET 6 has characteristics on the low power supply voltage side. On the other hand, the characteristics on the high power supply voltage side are insufficient. Therefore, when the P-type MOSFET 4 and the N-type MOSFET 6 are combined as shown in FIG. 1, it can be seen that the higher logic level V GLL can obtain stable characteristics against a wide range of fluctuations in the power supply voltage.

さて、以上のN型MOSFET2,3およびP型MOSFET1,5間のコンダクタンス定数β比の設定、およびP型MOSFET1,4およびN型MOSFET2,6間のコンダクタンス定数β比の設定は無理のない範囲であり、従来のように極端に大きい値や、小さな値を用いる必要がない。したがって、レイアウトパターンの設計においても自然なものであるので、チップ面積の増大や応答性の低下などの問題を引き起こさないことも解る。   The setting of the conductance constant β ratio between the N-type MOSFETs 2 and 3 and the P-type MOSFETs 1 and 5 and the setting of the conductance constant β ratio between the P-type MOSFETs 1 and 4 and the N-type MOSFETs 2 and 6 are within a reasonable range. There is no need to use an extremely large value or a small value as in the prior art. Therefore, since it is natural in designing the layout pattern, it can be understood that problems such as an increase in chip area and a decrease in responsiveness are not caused.

また、以上よりN型MOSFET2のコンダクタンス定数βN1をN型MOSFET3のコンダクタンス定数βNS1より大きく設定し、かつP型MOSFET1のコンダクタンス定数βP1をP型MOSFET4のコンダクタンス定数βPS2はより大きく設定すればロック状態に陥る危険性をより回避できる。 From the above, if the conductance constant β N1 of the N-type MOSFET 2 is set larger than the conductance constant β NS1 of the N-type MOSFET 3, and the conductance constant β P1 of the P-type MOSFET 1 is set larger than the conductance constant β PS2 of the P-type MOSFET 4. The risk of falling into a locked state can be further avoided.

また、N型MOSFET3のコンダクタンス定数βNS1をP型MOSFET5のコンダクタンス定数βPS1より大きく設定し、かつP型MOSFET4のコンダクタンス定数βPS2をN型MOSFET6のコンダクタンス定数βNS2はより大きく設定すればロック状態に陥る危険性をより回避できるとともに、低電圧時から高電圧時の広い電源電圧の範囲においてヒステリシス幅を安定して確保できる。 If the conductance constant β NS1 of the N-type MOSFET 3 is set larger than the conductance constant β PS1 of the P-type MOSFET 5 and the conductance constant β PS2 of the P-type MOSFET 4 is set larger than the conductance constant β NS2 of the N-type MOSFET 6, the locked state is established. The hysteresis width can be stably secured in a wide power supply voltage range from low voltage to high voltage.

なお、以上によりVGLLがVTNより低く、またVGLHが(VDD−VTP)より高い値を持った様子を図示したのが図3である。図3では従来のインバータに帰結される方式の特性図4より、大きなヒステリシス幅が確保されていることが解る。 Incidentally, the V GLL is lower than V TN, also illustrating how V GLH is having a value higher than (V DD -V TP) by more than a 3. In FIG. 3, it can be seen that a large hysteresis width is secured from the characteristic diagram 4 of the system resulting from the conventional inverter.

(その他の実施形態)
本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではない。例えば図1では遅延回路13は2個のインバータ回路7,8を直列に接続することにより構成していたが、これは単なる一例であって図2に示すように3個のインバータ回路7,8,9を直列に接続することにより構成してもよい。このとき、正相の第1出力端子はインバータ回路8の出力端子であり、逆相の第2出力端子はインバータ回路9の出力端子となる。このように3個のインバータ回路によって構成された遅延回路14はインバータの段数が増えた分だけ、入力信号から出力信号への遅延時間が増加し、過渡状態におけるヒステリシス特性が現れる許容時間が増すという効果がある。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in FIG. 1, the delay circuit 13 is configured by connecting two inverter circuits 7 and 8 in series. However, this is merely an example, and three inverter circuits 7 and 8 are provided as shown in FIG. , 9 may be connected in series. At this time, the positive-phase first output terminal is the output terminal of the inverter circuit 8, and the negative-phase second output terminal is the output terminal of the inverter circuit 9. Thus, the delay circuit 14 constituted by three inverter circuits increases the delay time from the input signal to the output signal by the increase in the number of inverter stages, and increases the allowable time in which the hysteresis characteristic in the transient state appears. effective.

また、遅延回路におけるインバータ回路の段数は4段以上でもよい。   Further, the number of inverter circuits in the delay circuit may be four or more.

また、各条件式に含まれるMOSFETのコンダクタンス定数β比の設定において、MOSFETのトランジスタのチャネル幅を変えることによって設定する方法を説明したが、トランジスタのチャネル長を変更する方法でもよい。なお、チャネル幅の場合は大きくすればβは大きくなるが、チャネル長の場合は大きくすればβは小さくなる。   Further, although the method of setting the MOSFET conductance constant β ratio included in each conditional expression by changing the channel width of the MOSFET transistor has been described, a method of changing the channel length of the transistor may be used. If the channel width is increased, β increases, but if the channel length is increased, β decreases.

また、ヒステリシス幅を大きくとる為に主眼をおいた設定をしたが、ヒステリシス幅が前記方法で得られるまで必要としない場合や、電源電圧を越えたロジックレベルを設定する場合には前記条件式に必ずしも拘る必要はない。その場合においても図1の本発明の回路であればMOSFETのβ比の設定が容易になり、効率的なレイアウトパターン設計や応答速度の確保に効果があって適用できる。   Although the main setting was made to increase the hysteresis width, if the hysteresis width is not required until the above method is obtained, or if a logic level exceeding the power supply voltage is set, the above conditional expression is used. It is not always necessary to be concerned. Even in that case, the circuit according to the present invention of FIG. 1 makes it easy to set the β ratio of the MOSFET, and is effective in applying an effective layout pattern design and ensuring response speed.

本発明の高ヒステリシス幅入力回路の第1実施形態を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a high hysteresis width input circuit of the present invention. 本発明の高ヒステリシス幅入力回路の第2実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows 2nd Embodiment of the high hysteresis width input circuit of this invention. 本発明の高ヒステリシス幅入力回路のヒステリシス特性例を図示した電気特性図。The electrical characteristic figure which illustrated the example of the hysteresis characteristic of the high hysteresis width input circuit of this invention. 従来のヒステリシス入力回路のヒステリシス特性例を図示した電気特性図。The electrical characteristic figure which illustrated the hysteresis characteristic example of the conventional hysteresis input circuit. 本発明の回路および従来回路において用いるインバータ回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the inverter circuit used in the circuit of this invention, and a conventional circuit. 従来のヒステリシス入力回路の第1の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 1st example of the conventional hysteresis input circuit. 従来のヒステリシス入力回路の第2の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 2nd example of the conventional hysteresis input circuit. 従来のヒステリシス入力回路の第3の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 3rd example of the conventional hysteresis input circuit. 従来のヒステリシス入力回路の第4の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 4th example of the conventional hysteresis input circuit. 従来のヒステリシス入力回路の第5の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 5th example of the conventional hysteresis input circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1,4,5,501,601,603,605,701,703,705,801,803,805,911,913,915,1011,1013,1015…P型MOSFET、2,3,6,502,602,604,606,702,704,706,802,804,806,912,914,916,1012,1014,1016…N型MOSFET、920,921,1020,1021…NAND回路、7,8,9,12,607,707,807,919,1019…インバータ回路、10,510,610,710,810,910,1010…入力端子、11,511,611,711,811,925,1026…出力端子、13,14…遅延回路。   1, 4, 5, 501, 601, 603, 605, 701, 703, 705, 801, 803, 805, 911, 913, 915, 1011, 1013, 1015... P-type MOSFET, 2, 3, 6, 502, 602, 604, 606, 702, 704, 806, 802, 806, 912, 914, 916, 1012, 1014, 1016 ... N-type MOSFET, 920, 921, 1020, 1021 ... NAND circuit, 7, 8, 9 , 12, 607, 707, 807, 919, 1019 ... inverter circuit, 10, 510, 610, 710, 810, 910, 1010 ... input terminal, 11, 511, 611, 711, 811, 925, 1026 ... output terminal, 13, 14 ... delay circuits.

Claims (4)

絶縁ゲート電界効果型トランジスタを用いた半導体集積回路装置のヒステリシス入力回路において、
ソース電極が正極の電源+VDDに接続された第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
ソース電極が負極の電源−VSSに接続された第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
ドレイン電極が正極の電源+VDDに接続された第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
ドレイン電極が負極の電源−VSSに接続された第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
ソース電極が正極の電源+VDDに接続された第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
ソース電極が負極の電源−VSSに接続された第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと、
複数個のインバータ回路を内蔵し、入力端子と正相の第1出力端子と逆相の第2出力端子を有する遅延回路と、からなり、
前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、かつ各ドレイン電極も互いに接続されてインバータ回路を構成し、
前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、また各ソース電極も互いに接続されて前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、
前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は互いに接続され、また各ドレイン電極も互いに接続されて前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、
前記遅延回路の入力端子は前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのドレイン電極に接続され、前記正相の第1出力端子は前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極に接続され、前記逆相の第2出力端子は前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極に接続され、かつ前記第1出力端子もしくは第2出力端子が本発明の回路としての出力端子に接続され、
互いに接続された前記第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタの各ゲート電極は本発明の回路としての入力端子に接続されたことを特徴とする高ヒステリシス幅入力回路。
In a hysteresis input circuit of a semiconductor integrated circuit device using an insulated gate field effect transistor,
A first P-type insulated gate field effect transistor having a source electrode connected to a positive power supply + V DD ;
A first N-type insulated gate field effect transistor having a source electrode connected to a negative power source -V SS ;
A second N-type insulated gate field effect transistor having a drain electrode connected to a positive power supply + V DD ;
A second P-type insulated gate field effect transistor having a drain electrode connected to the negative power source -V SS ;
A third P-type insulated gate field effect transistor whose source electrode is connected to the positive power supply + V DD ;
A third N-type insulated gate field effect transistor having a source electrode connected to a negative power supply −V SS ;
A delay circuit including a plurality of inverter circuits, having an input terminal, a first output terminal having a positive phase, and a second output terminal having a reverse phase;
The gate electrodes of the first P-type insulated gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor are connected to each other, and the drain electrodes are also connected to each other to form an inverter circuit.
The gate electrodes of the second N-type insulated gate field effect transistor and the second P-type insulated gate field effect transistor are connected to each other, and the source electrodes are also connected to each other to connect the first P-type insulated gate. Connected to the drain electrode of the field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor;
The gate electrodes of the third P-type insulated gate field effect transistor and the third N-type insulated gate field effect transistor are connected to each other, and the drain electrodes are also connected to each other. Connected to the drain electrode of the field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor;
The input terminal of the delay circuit is connected to the drain electrodes of the first P-type insulated gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor, and the positive-phase first output terminal is the second output terminal. The N-type insulated gate field effect transistor and the second P-type insulated gate field effect transistor are connected to gate electrodes of the second P-type insulated gate field effect transistor, and the second output terminal having the opposite phase is connected to the third P-type insulated gate field effect transistor. And a third N-type insulated gate field effect transistor, and the first output terminal or the second output terminal is connected to an output terminal as a circuit of the present invention,
Each gate electrode of the first P-type insulated gate field effect transistor and the first N-type insulated gate field effect transistor connected to each other is connected to an input terminal as a circuit of the present invention. High hysteresis width input circuit.
前記第1、第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタおよび前記第1、第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタにおいて、第1のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きく、かつ第1のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βは第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのコンダクタンス定数βより大きいことを特徴とする請求項1に記載の高ヒステリシス幅入力回路。   In the first and second N-type insulated gate field effect transistors and the first and second P-type insulated gate field effect transistors, the conductance constant β of the first N-type insulated gate field effect transistor is 2 is larger than the conductance constant β of the N-type insulated gate field effect transistor, and the conductance constant β of the first P-type insulated gate field effect transistor is larger than the conductance constant β of the second P-type insulated gate field effect transistor. 2. The high hysteresis width input circuit according to claim 1, wherein the high hysteresis width input circuit is large. 前記第2のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと前記第3のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタ、および前記第2のP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタと前記第3のN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタにおいて、第2のN型絶縁ゲート電界効果型のコンダクタンス定数βは第3のP型絶縁ゲート電界効果型のコンダクタンス定数βより大きく、かつ第2のP型絶縁ゲート電界効果型のコンダクタンス定数βは第3のN型絶縁ゲート電界効果型のコンダクタンス定数βより大きいことを特徴とする請求項1に記載の高ヒステリシス幅入力回路。   The second N-type insulated gate field effect transistor and the third P-type insulated gate field effect transistor, and the second P-type insulated gate field effect transistor and the third N-type insulated gate field effect transistor. In the type transistor, the conductance constant β of the second N-type insulated gate field effect type is larger than the conductance constant β of the third P-type insulated gate field effect type and the conductance constant of the second P-type insulated gate field effect type 2. The high hysteresis width input circuit according to claim 1, wherein β is larger than a conductance constant β of the third N-type insulated gate field effect type. 前記遅延回路は2個または3個以上のインバータ回路が直列に接続され、かつ該インバータ回路はP型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとN型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとによって構成されたことを特徴とする請求項1に記載の高ヒステリシス幅入力回路。   The delay circuit includes two or three or more inverter circuits connected in series, and the inverter circuit includes a P-type insulated gate field effect transistor and an N-type insulated gate field effect transistor. The high hysteresis width input circuit according to claim 1.
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