JP2008537405A - 適応トリップ点検出のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

入力信号を入力信号ノードにおいて受け取り、出力信号を出力信号ノードにおいて生成し、入力信号がトリップ点基準値を超えるときに出力信号が第１の値から第２の値に変わる適応トリップ点検出器回路を提供するための装置および方法が記載される。特に、トリップ点基準値は、外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するように調節される。

Description

集積回路のようなほとんどの電子回路は、外部供給電源から電力を受け取る。例えば、電子システムは、そのシステム中に含まれる１つ以上の集積回路に電力を供給する電源（例えば、Ｖ₃₃）を含むことがある。システム起動時、Ｖ₃₃は、初期値（例えば、０ボルト）で始まり、次にそのフルスケール値（例えば、３．３ボルト）まで徐々に増大することがある。しかし、多くの集積回路は、正常動作のための最小電源電圧（例えば、１．５ボルト）を必要とするチップ構成回路または他の回路を含む。最小値未満の電源信号がそのような構成回路に適用されれば、チップは正常に動作しないことがある。結果として、多くの集積回路は、電源信号の電圧レベルを感知し、Ｖ₃₃が最小電源電圧を超えるときを示す制御信号を生成するパワーオン・リセット（「ＰＯＲ」）回路を用いる。

この課題を達成するために、ＰＯＲ回路は一般に、電源信号を、最小電源電圧と等しい電圧レベルを有する基準信号と比較し、Ｖ₃₃が基準電圧より大きくなるときを示す制御信号を生成する。基準信号が、常に利用可能な外部信号（すなわち、オフチップ）であれば、この課題は全く単純明快である。しかし、ほとんどの場合、外部基準信号は利用可能ではなく、代わりに、内部で生成されなければならない。既知のＰＯＲ回路は一般に、トランジスタおよびダイオードのしきい値電圧のような半導体デバイスの特性を用いてそのような基準信号を生成する。

例えば、ここで図１を参照して、既知のＰＯＲ回路を説明する。ＰＯＲ回路１０は、トリップ検出器回路１２およびフィルタリング回路１４を含んでいる。トリップ検出器回路１２は、Ｖ₃₃に結合された入力を有し、Ｖ₃₃が内部生成トリップ基準信号Ｖ_REFよりも大きくなるときを示すために用い得る出力信号Ｘ_HIを生成する。フィルタリング回路１４は、信号Ｘ_HIを平滑化しさらに処理し、電源信号Ｖ₃₃が正常な回路動作にとり十分大きくなったときを示すために用い得る出力制御信号ＰＯＲ_OUT を生成する。

ここで図２を参照して、代表的な既知のトリップ検出器回路１２を説明する。トリップ検出器回路１２は、電源Ｖ₃₃にそのソース端子が結合されノードＶ_x においてそのドレインおよびゲート端子が結合されたダイオード接続ｐチャネルトランジスタ１６を含んでいる。ノードＶ_x も、抵抗器２０を介して接地に、そしてｎチャネルトランジスタ１８のゲートに結合されている。ｎチャネルトランジスタ１８は、出力ノードＸ_HIにそのドレインが結合され、この出力ノードＸ_HIも、抵抗器２２を介して電源Ｖ₃₃に結合されている。ｐチャネルトランジスタ１６は、公称値が約０．８Ｖのしきい値電圧Ｖ_TPを有し、ｎチャネルトランジスタ１８は、公称値が約０．８Ｖのしきい値電圧Ｖ_TNを有する。話を単純にするため、記号Ｖ_TPは、ｐチャネルトランジスタの大きさを指すために用いられる。

ここで図２および図３を参照して、代表的なトリップ検出器回路１２の動作を説明する。特に、図３は、Ｖ₃₃、Ｖ_x およびＸ_HIを時間の関数として例示している。ｔ＝０において、Ｖ₃₃＝０Ｖであり、トランジスタ１６はオフであり、抵抗器２０を通って流れる電流は皆無である。結果として、Ｖ_X ＝０Ｖであり、トランジスタ１８はオフであり、抵抗器２２を通って流れる電流は皆無であり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃＝０Ｖである。０≦ｔ＜Ｔ₁ について、Ｖ₃₃は増大するが、Ｖ_TPより低いままである。結果として、トランジスタ１６はオフのままであり、Ｖ_X ＝０である。ｔ＝Ｔ₁ において、Ｖ₃₃はＶ_X をしきい値電圧Ｖ_TPだけ超え、トランジスタ１６は導通し始める。抵抗器２０が非常に大きければ、トランジスタ１６のドレイン電流は非常に小さく、Ｖ_X は、１Ｖ_TPだけＶ₃₃より低いままである。Ｔ₁ ≦ｔ＜Ｔ₂ について、ノード上の電圧Ｖ_X は、増大するＶ₃₃とともに増大するが、トランジスタ１８のしきい値電圧Ｖ_TNより低いままである。それゆえ、トランジスタ１８はオフのままであり、抵抗器２２を通って流れる電流は皆無であり、従ってＸ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₂ において、Ｖ_X はＶ_TNより大きく、トランジスタ１８は導通し始める。抵抗器２２が大きければ、トランジスタ１８のドレイン電流は小さく、トランジスタ１８はＸ_HIを接地に引きつける。従って、Ｖ₃₃がトリップ点基準信号Ｖ_REF ＝Ｖ_TP＋Ｖ_TNを超えると、Ｘ_HIは、正の０ではない電圧から０Ｖに変わる。

しかし、しきい値電圧Ｖ_TPおよびＶ_TNは、処理および温度の変化に伴い大きく変わり得る。例えば、公称プロセスおよび温度変化を超えると、しきい値電圧Ｖ_TPおよびＶ_TNは、０．６Ｖ〜１．２Ｖの値を取り得る。結果として、トリップ点基準信号Ｖ_REF は、Ｖ_REFL＝１．２Ｖ〜Ｖ_REFH＝２．４Ｖの間で変わり得る。回路用途によっては、Ｖ_REF におけるそのような広い変化は許容できないことがある。例えば、前述したように、チップ構成回路が、Ｖ₃₃が少なくとも１．５Ｖであることを要求するのであれば、そのような回路は、しきい値電圧Ｖ_TPおよびＶ_TNが低ければ（例えば、Ｖ_TN＝Ｖ_TP＝０．６Ｖ、従ってＶ_REF ＝１．２Ｖ）、機能しないことがある。同様に、しきい値電圧Ｖ_TPおよびＶ_TNが両方とも高ければ（例えば、Ｖ_TN＝Ｖ_TP＝１．７Ｖ、従ってＶ_REF ＝３．４Ｖ）、Ｘ_HIは状態を決して変えることがなく、従ってＰＯＲ回路は機能しえない。

前述したことを考慮して、プロセス変化および温度変化に対するトリップ点検出器回路の感度を低減する方法および装置を提供することが望ましい。

プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が低下される場合にトリップ点検出器回路のトリップ点基準Ｖ_REF を増大させる方法および装置を提供することも望ましい。

加えて、プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が上昇させられる場合にトリップ点検出器回路のトリップ点基準Ｖ_REF を低下させる方法および装置を提供することが望ましい。

前述したことを考慮して、プロセスおよび温度変化に対するトリップ点検出器回路の感度を低減する方法および装置を提供することが本発明の目的である。

プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が低下される場合にトリップ点検出器回路のトリップ点基準Ｖ_REF を増大させる方法および装置を提供することも本発明の目的である。

加えて、プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が上昇させられる場合にトリップ点検出器回路のトリップ点基準Ｖ_REF を低下させる方法および装置を提供することが本発明の目的である。

本発明のこれらの目的およびその他の目的は、外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するためにトリップ点基準信号値を調節する適応トリップ点検出器回路を提供することによって達成される。第１の代表的な実施形態において、制御電流源が、トリップ点検出器回路の内部ノードに結合され、制御電流源は、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流を導通する。公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件について、トリップ点基準信号値は、２つのしきい値電圧の合計に等しい。速いプロセスまたは高い温度条件について、対照的に、トリップ点基準信号値は増大される。

第２の代表的な実施形態において、制御電流源が、トリップ点検出器回路の出力ノードに結合され、制御電流源は、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流を導通する。公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件について、トリップ点基準信号値は、２つのしきい値電圧の合計に等しい。速いプロセスまたは高い温度条件について、対照的に、トリップ点基準信号値は増大される。

第３の代表的な実施形態において、第１の制御電流源が、トリップ点検出器回路の内部ノードに結合され、第２の制御電流源が、トリップ点検出器回路の出力ノードに結合され、第１および第２の制御電流源は、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流を導通する。公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件について、トリップ点基準信号値は２つのしきい値電圧の合計に等しい。速いプロセスまたは高い温度条件について、対照的に、トリップ点基準信号値は増大される。

第４の代表的な実施形態において、公称しきい値電圧を有する第１のトランジスタおよび高いしきい値電圧を有する第２のトランジスタが、トリップ点検出器回路の出力ノードに結合され、第１および第２のトランジスタは、プロセスおよび温度条件に基づいてトリップ点検出器回路に切り替えられる。公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件について、第１のトランジスタがトリップ点検出器回路に切り替えられる。速いプロセスまたは高い温度条件について、対照的に、第２のトランジスタがトリップ点検出器回路に切り替えられる。

本発明の前述した目的および特徴は、以下の図面とともに検討される以下の詳細な説明からより明確に理解され、以下の図面では、全体を通して同じ参照符号が同じ要素を示す。

プロセス変化および温度変化に対するトリップ点検出器回路の感度を低減する方法および装置が本発明により提供される。いくつかの実施形態において、本発明による方法および装置は、プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が低下される場合にトリップ点基準Ｖ_REF を増大させる。他の実施形態において、本発明による方法および装置は、プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が上昇される場合にトリップ点基準Ｖ_REF を低下させる。本願明細書中で用いられるように、半導体プロセスは、プロセスによって生成されるトランジスタしきい値電圧の値に基づいて、「公称 (nominal)」、「遅い (slow) 」または「速い (fast) 」として特徴付けられる。特に、プロセスによって生成されたトランジスタが公称、高いまたは低いしきい値電圧をそれぞれ有するのであれば、プロセスは、公称、遅いまたは速いとして特徴付けられる。

ｐチャネルトランジスタおよびｎチャネルトランジスタが異なるプロセスステップにより製造されるので、ｐチャネルトランジスタおよびｎチャネルトランジスタのしきい値電圧が必ずしも互いに追跡できるわけではないことを当業者は理解できよう。従って、単一プロセスによって製造されたウェハは、「遅い」ｐチャネルトランジスタおよび「速い」ｎチャネルトランジスタを有し得る。結果として、本発明による方法および装置は、ｐチャネルトランジスタのみ、ｎチャネルトランジスタのみ、またはｐおよびｎチャネルトランジスタ双方のしきい値電圧におけるプロセスにより引き起こされたシフトの検出に基づいてトリップ点基準Ｖ_REF を調節し得る。

ここで図４を参照して、本発明による代表的なトリップ点検出器回路を説明する。トリップ点検出器回路１２ａは、図２のトリップ点検出器回路１２と同じ回路要素を含んでいるが、ノードＶ_X と接地との間に結合された制御電流源２４も含んでいる。以下でより詳細に説明されるように、制御電流源２４は、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流Ｉ₁ を導通する。以下の表は、制御電流源２４の代表的な出力応答をプロセスおよび温度条件の関数として例示する

すなわち、遅いまたは公称プロセス、あるいは低いまたは公称温度について、制御電流源２４は、電流を全く導通しない。結果として、制御電流源２４は、ノードＶ_Xから効果的に切り離され、トリップ点検出器回路１２ａは、図２の既知のトリップ点検出器回路１２のようにふるまう。対照的に、速いプロセスまたは高い温度について、制御電流源２４は、電流Ｉ₁ ＞０を導通し、トリップ点基準信号Ｖ_REF を効果的に増大させる。

ここで図４および図５を参照して、低いしきい値電圧（例えば、Ｖ_TN＝０．６ＶまたはＶ_TP＝０．６Ｖ）という結果になる速いプロセスまたは高い温度条件についてトリップ検出器回路１２ａの動作を説明する。しきい値電圧Ｖ_TNおよびＶ_TPが必ずしも等しい値を持つわけではないこと、および本発明による方法および装置は、２つのしきい値電圧が等しいことを必要とするわけではないことを当業者は理解できよう。ｔ＝０では、Ｖ₃₃＝０Ｖであり、トランジスタ１６はオフであり、抵抗器２０を通って流れる電流は皆無である。結果として（Ｖ_X は接地を下回ることはできないと想定して）、Ｖ_X ＝０Ｖであり、トランジスタ１８はオフであり、抵抗器２２を通って流れる電流は皆無であり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃＝０Ｖである。０≦ｔ＜Ｔ₁ ’について、Ｖ₃₃は増大するが、Ｖ_TPを下回ったままである。結果として、トランジスタ１６はオフのままであり、Ｖ_X ＝０である。ｔ＝Ｔ₁ ’では、Ｖ₃₃は、しきい値電圧Ｖ_TPだけＶ_X を超え、トランジスタ１６は導通し始める。抵抗器２０が大きいので、トランジスタ１６は、制御電流源２４により要求される電流Ｉ₁ のほとんどすべてを供給しようとする。結果として、Ｖ_X は接地にとどまる。

Ｔ₁ ’≦ｔ＜Ｔ₂ ’について、Ｖ₃₃は増大するが、トランジスタ１６が電流Ｉ₁ を供給しようとし続けるので、Ｖ_X は接地にとどまる。ｔ＝Ｔ₂ ’では、トランジスタ１６は完全に飽和され、これは以下のＶ₃₃値で生じる。

式中、ΔＶ_a は、以下のように与えられる。

式中、（Ｗ／Ｌ）₁₆はトランジスタ１６の幅と長さの比であり、μは常数であり、Ｃ_OXはプロセスパラメータである。

Ｔ₂ ’≦ｔ＜Ｔ₃ ’について、Ｖ_X はＶ₃₃を追跡し続けるが、トランジスタ１８のしきい値電圧Ｖ_TNを下回ったままである。従って、トランジスタ１８はオフのままであり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₃ ’では、Ｖ_X がＶ_TNと等しくなると、トランジスタ１８はオンに転換され、Ｘ_HIを接地に引きつける。この例では、Ｖ₃₃がトリップ点基準信号Ｖ_REFa＝Ｖ_TP＋Ｖ_TN＋ΔＶ_a を超えると、Ｘ_HIは正の０ではない電圧から０Ｖに変わる。従って、トリップ点検出器回路１２ａは、以下の表に示されるように、プロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFaを有する。

公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件（すなわち、しきい値電圧Ｖ_{TNおよびＶTP}が公称または高い場合）について、トリップ点基準信号Ｖ_REFaは、しきい値電圧Ｖ_TNおよびＶ_TPの合計に等しい。しかし、速いプロセスまたは高い温度条件（すなわち、しきい値電圧Ｖ_TNおよびＶ_TPが低い場合）について、トリップ点基準信号Ｖ_REFaは、合計Ｖ_TN＋Ｖ_TP＋ΔＶ_a に等しい。

制御電流源２４は、表１に示されようにプロセスおよび温度に伴って変わる出力電流を有する任意の回路を用いて実施できる。ここで図６を参照して、そのような回路の代表的な実施形態を説明する。特に、トリップ点検出器回路１２ａ₁ は、ノードＶ_X にそのドレイン端子が結合され、かつ接地にそのゲート端子およびソース端子が結合されたネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａを含んでいる。時として空乏層式トランジスタと呼ばれるネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａは、ほぼ０Ｖの公称値を有するしきい値電圧Ｖ_TZを有する。ネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａがｎチャネルトランジスタ１８と同じダイ上で製造されれば、両方のトランジスタのしきい値電圧はしばしば、以下の表で例示されるように、温度条件およびｎチャネルプロセス条件と一致する。

従って、Ｖ_TZが、公称または低い温度、あるいは遅いまたは公称ｎプロセスについて０Ｖの公称値を有すれば、ネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａは、決してオンに転換されない。なぜならば、トランジスタのゲート−ソース電圧Ｖ_GS＝０だからである。そのような条件のもとでは、トリップ点検出器回路１２ａ₁ は、図２のトリップ点検出器回路１２のようにふるまう。しかし、速いｎプロセスまたは高い温度について、Ｖ_TZは０Ｖ未満であり、Ｖ_X が０Ｖを超えるときに、ネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａはオンに転換される。従って、ネイティブのｎチャネルトランジスタ２４ａは、前述した表１におけるように、ｎプロセスおよび温度条件とともにその電流が変わる制御電流源のように作動する。結果として、トリップ点検出器回路１２ａ₁ は、前述した表２におけるように、プロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFaを有する。トリップ点検出器回路１２ａ₁ はもう一つの選択肢として、ｐプロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFaを有するように構成され得ることを当業者は理解できよう。

ここで図７を参照して、本発明による別の代表的なトリップ点検出器回路を説明する。ポイント検出器回路１２ｂは、図２のトリップ点検出器回路１２と同じ回路要素を含んでいるが、Ｖ₃₃とノードＸ_HIとの間に結合された制御電流源２６も含んでいる。以下でより詳細に説明されるように、制御電流源２６は、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流Ｉ₂ を導通する。以下の表は、プロセスおよび温度条件の関数としての制御電流源２６の代表的な出力応答を例示する。

すなわち、遅いまたは公称プロセス、あるいは低いまたは公称温度について、制御電流源２６は、電流を全く導通しない。結果として、制御電流源２６がノードＸ_HIから効果的に切り離され、トリップ点検出器回路１２ｂが、図２の既知のトリップ点検出器回路１２のように動作する。対照的に、速いプロセスまたは高い温度について、制御電流源２６は、電流Ｉ₂ ＞０を導通し、トリップ点基準信号Ｖ_REF を効果的に増大させる。

ここで図７および図８を参照して、低いしきい値電圧（例えば、Ｖ_TN＝０．６ＶまたはＶ_TP＝０．６Ｖ）という結果になる速いプロセスまたは高い温度条件についてのトリップ検出器回路１２ｂの動作を説明する。ｔ＝０では、Ｖ₃₃＝０Ｖであり、トランジスタ１６はオフであり、Ｖ_X ＝０Ｖであり、トランジスタ１８はオフであり、Ｘ_HIはＶ₃₃＝０Ｖに等しい。０≦ｔ＜Ｔ₁ ’について、Ｖ₃₃は増大するが、Ｖ_TPを下回ったままである。結果として、トランジスタ１６はオフのままであり、Ｖ_X ＝０であり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₁ ’では、Ｖ₃₃はしきい値電圧Ｖ_TPだけＶ_X を超え、従ってトランジスタ１６は導通し始める。

Ｔ₁ ’≦ｔ＜Ｔ₂ ’について、Ｖ_X はＶ₃₃より１Ｖ_TP低いままである。Ｖ_X がＶ_TNより小さいので、トランジスタ１８はオフのままであり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₂ ’では、Ｖ₃₃＝Ｖ_TP＋Ｖ_TN、Ｖ_X ＝Ｖ_TNであり、トランジスタ１８は導通し始める。しかし、トランジスタ１８をオンに転換し、制御電流源２６から電流Ｉ₂ を下げるためには、より高いゲート−ソース電圧が必要とされる。結果として、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₃ ”では、トランジスタ１８は完全に飽和され、Ｘ_HIを接地に引きつける。これは、Ｖ₃₃が以下の値を有するときに生じる。
Ｖ₃₃＝Ｖ_TP＋Ｖ_GS18＝Ｖ_TP（Ｖ_TN＋ΔＶ_b ） （４）
式中、ΔＶ_b は、以下の式により与えられる。

式中、（Ｗ／Ｌ）₁₈はトランジスタ１８の幅と長さの比であり、μは常数であり、Ｃ_OXはプロセスパラメータである。この例では、Ｖ₃₃がトリップ点基準信号Ｖ_REFb＝Ｖ_TP＋Ｖ_TN＋ΔＶb を超えると、Ｘ_HIは正の０ではない電圧から０Ｖに変わる。

従って、トリップ点検出器回路１２ｂは、以下の表において示されるように、プロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFbを有する。

公称または遅いプロセスあるいは公称または低い温度条件（すなわち、しきい値電圧Ｖ_{TNおよびＶTP}が公称または高い場合）について、トリップ点基準信号Ｖ_REFbは、しきい値電圧Ｖ_TNおよびＶ_TPの合計に等しい。しかし、速いプロセスまたは高い温度条件（すなわち、しきい値電圧Ｖ_TNおよびＶ_TPが低い場合）について、トリップ点基準信号Ｖ_REFbは、合計Ｖ_TN＋Ｖ_TP＋ΔＶ_b に等しい。

制御電流源２６は、表４に示されるような出力応答を有する任意の回路を用いて実施できる。ここで図９を参照して、そのような回路の代表的な実施形態を説明する。トリップ点検出器回路１２ｂ₁ は、ノードＸ_HIにそのドレイン端子が結合され、信号Ｘ_FASTにそのゲート端子が結合され、ノードＶ₃₃にそのソース端子が結合されたｐチャネルトランジスタ２６ｂを含んでいる。以下でより詳細に説明されるように、Ｖ_BE検出器回路２８は、プロセスおよび温度条件にその値が依存する信号Ｘ_FASTを提供する。特に、公称または遅いプロセス、あるいは公称または低い温度について、Ｘ_FASTはＨＩＧＨであり、トランジスタ２６ｂはオフである。そのような条件のもとでは、トリップ点検出器回路１２ｂ₁ は、図２のトリップ点検出器回路１２のようにふるまう。対照的に、速いプロセスまたは高い温度について、Ｘ_FASTはＬＯＷであり、トランジスタ２６ｂはノードＸ_HIに電流を注入する。従って、トランジスタ２６ｂは、前述した表１に示されように、プロセスおよび温度条件に伴ってその電流が変わる制御電流源のように作動する。結果として、トリップ点検出器回路１２ｂ₁ は、前述した表４におけるように、プロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFbを有する。

ここで図１０を参照して、Ｘ_FASTを生成するための代表的なＶ_BE検出器回路を説明する。特に、Ｖ_BE検出器回路２８は、そのベース端子およびコレクタ端子が接地に結合され、電流源３２を介してそのエミッタ端子がＶ₃₃に結合されたＰＮＰトランジスタ３０を含んでいる。ＰＮＰトランジスタ３０のエミッタ端子も、ｎチャネルトランジスタ３４のゲートに結合され、このｎチャネルトランジスタは、そのソースが接地に結合され、そのドレイン端子（ノードＸ_FAST）が電流源３６を介してＶ₃₃に結合されている。従って、ＰＮＰトランジスタ３０のベース−エミッタ電圧は、ｎチャネルトランジスタ３４のゲート−ソース電圧に等しい。

ＰＮＰトランジスタ３０のベース−エミッタ電圧Ｖ_BEおよびｎチャネルトランジスタ３４のしきい値電圧Ｖ_TNは、ｎプロセスおよび温度の変化に伴って同じ方向にシフトする傾向がある。しかし、Ｖ_BEの変化は一般に、Ｖ_TNの変化よりずっと小さく、Ｖ_BEは一般に、０．７Ｖに非常に近いままである。従って、Ｖ_TNが０．８Ｖの公称値を有すれば、公称または遅いｎプロセスおよび公称または低い温度について、Ｖ_BEはＶ_TNより小さい。対照的に、速いｎプロセスまたは高い温度について、Ｖ_BEはＶ_TNより大きい。従って、公称または遅いｎプロセスおよび公称または低い温度について、ＰＮＰトランジスタ３０のＶ_BEはＶ_TNより小さく、トランジスタ３４はオフであり、Ｘ_FASTはＨＩＧＨである。対照的に、速いｎプロセスまたは高い温度について、ＰＮＰトランジスタ３０のＶ_BEはＶ_TNより大きく、トランジスタ３４はオンであり、Ｘ_FASTはＬＯＷである。Ｖ_TNが０．８Ｖ以外の公称値を有すれば、Ｖ_BEは、Ｘ_FASTを生成するためにＶ_TNの変倍されたバージョンと比較され得ることを当業者は理解できよう。もう一つの選択肢としてｐプロセスおよび温度条件に基づいて変わる信号Ｘ_FASTを提供するようにＶ_BE検出器回路２８を構成できることを当業者は理解できよう。

ここで図１１を参照して、本発明による別の代表的なトリップ点検出器回路を説明する。この例では、代表的なトリップ検出器回路１２ａ₁ および１２ｂ₁ において例示された手法が組み合わされている。特に、トリップ検出器回路１２ｃは、ノードＶ_X と接地との間に結合されたネイティブのｎチャネルトランジスタ２４、およびＶ₃₃とノードＸ_HIとの間に結合されたｐチャネルトランジスタ２６ｂを含んでいる。図１２は、低いしきい値電圧（例えば、Ｖ_TN＝０．６ＶまたはＶ_TP＝０．６Ｖ）という結果になる速いプロセスまたは高い温度条件についてのトリップ検出器回路１２ｃの応答を例示している。前述した分析と同様な分析を用いて、トリップ点検出器回路１２ｃが、以下の表において示されるように、プロセスおよび温度条件に適応するトリップ点基準信号Ｖ_REFcを有することを当業者は理解できよう。

式中、ΔＶ_a ＋ΔＶ_b は、式（２）および（３）、ならびに（５）および（６）においてそれぞれ規定される値を有する。

ここで図１３を参照して、本発明による別の代表的なトリップ点検出器回路を説明する。特に、トリップ点検出器回路１２ｄは、ドレイン端子がノードＸ_HIに結合され、ソース端子がトランジスタ１８および１８Ｆのドレイン端子にそれぞれ結合されたｎチャネルトランジスタ３８および４０を含んでいる。加えて、トランジスタ３８は、信号Ｘ_FASTに結合されたゲート端子を有し、トランジスタ４０は、信号ＦＡＳＴ（すなわち、Ｘ_FASTの論理的逆数）に結合されたゲート端子を有している。トランジスタ１８Ｆは、トランジスタ１８と同様であるが、トランジスタ１８のしきい値電圧Ｖ_TNより高い公称しきい値電圧Ｖ_TNH を有する。例えば、Ｖ_TNが０．８Ｖの公称しきい値電圧を有すれば、Ｖ_TNH は、１．０Ｖの公称値を有し得る。しきい値の差は、例えば、トランジスタ１８の寸法に関するトランジスタ１８Ｆの寸法を調節することにより、または２つのトランジスタのしきい値電圧に影響する処理ステップを調節することにより達成できる。

トランジスタ３８および４０は、プロセスおよび温度条件に基づいてトランジスタ１８または１８Ｆを回路に交互に切り替えるスイッチとして動作するような大きさにされる。特に、公称または遅いプロセス、あるいは公称または低い温度について、Ｘ_FASTはＨＩＧＨであり、ＦＡＳＴはＬＯＷであり、トランジスタ１８のドレインはノードＸ_HIに結合され、トランジスタ１８Ｆは回路の残りから効果的に切り離される。そのような条件のもとで、トリップ点検出器回路１２ｄは、図２のトリップ点検出器回路１２のようにふるまう。対照的に、速いプロセスまたは高い温度について、Ｘ_FASTはＬＯＷであり、ＦＡＳＴはＨＩＧＨであり、トランジスタ１８ＦのドレインはノードＸ_HIに結合され、トランジスタ１８は回路の残りから効果的に切り離される。従って、速いプロセスまたは高い温度について、トリップ点検出器回路１２ｄは、公称しきい値トランジスタ１８を高しきい値トランジスタ１８Ｆと交換する。

トランジスタ１８および１８Ｆが同じダイ上で製造されれば、両方のトランジスタのしきい値電圧はしばしば、プロセスおよび温度条件と一致し、その一例が以下の表に例示される。

ここで図１３および図１４を参照して、低いしきい値電圧という結果になる速いプロセスまたは高い温度条件についてトリップ点検出器回路１２ｄの動作を説明する。この例では、Ｖ_TN＝Ｖ_TP＝０．６Ｖ、Ｖ_TNH ＝０．８Ｖであり、Ｘ_FASTはＬＯＷであり、ＦＡＳＴはＨＩＧＨである。結果として、トランジスタ１８は、回路から効果的に切り離され、トランジスタ１８Ｆは回路に効果的に切り替えられる。ｔ＝０では、Ｖ₃₃＝０Ｖであり、トランジスタ１６はオフであり、Ｖ_X ＝０Ｖであり、トランジスタ１８Ｆはオフであり、Ｘ_HIはＶ₃₃＝０Ｖに等しい。０≦ｔ＜Ｔ_1'について、Ｖ₃₃は増大するが、Ｖ_TPより低いままである。結果として、トランジスタ１６はオフのままであり、Ｖ_X ＝０であり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₁ ’では、Ｖ₃₃はＶ_X をしきい値電圧Ｖ_TPだけ超え、従っトランジスタ１６は導通し始める。Ｔ₁ ’＜ｔ＜Ｔ₅ について、Ｖ_X はＶ₃₃より１Ｖ_TPだけ下のままである。Ｖ_X がＶ_TNH より小さいので、トランジスタ１８Ｆはオフのままであり、Ｘ_HI＝Ｖ₃₃である。ｔ＝Ｔ₅ では、Ｖ₃₃＝Ｖ_TP＋Ｖ_TNH 、Ｖ_X ＝Ｖ_TNH であり、トランジスタ１８Ｆがオンに転換され、Ｘ_HIを接地に引きつける。この例では、Ｖ₃₃がトリップ点基準信号Ｖ_REFd＝Ｖ_TP＋Ｖ_TNH を超えると、Ｘ_HIは正の０ではない電圧から０Ｖに変わる。

前述した代表的な回路は、プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が下げられた場合にトリップ点基準Ｖ_REF を増大させるために用いられる手法を例示している。プロセスまたは温度条件の結果としてトランジスタしきい値電圧が上げられた場合にトリップ点基準Ｖ_REF を低下させるためにも、本発明による方法および装置が用い得ることを当業者は理解できよう。例えば、図９に例示されたトリップ点検出器回路１２_b1において、ｐチャネルトランジスタ２６_b のゲートは、公称または速いプロセス、あるいは公称または高い温度についてＬＯＷであり、遅いプロセスまたは低い温度条件についてＨＩＧＨである制御信号ＳＬＯＷに結合され得る。その点に関し、プロセスまたは温度条件がしきい値電圧Ｖ_TPおよびＶ_TNを増大させる傾向があれば、電流Ｉ₂ はトランジスタ１８のドレインに注入されうる。そのような状況のもとで、Ｉ₂ はオフに転換され、それによってトリップ点基準Ｖ_REF を低下させられ得る。

代わりに、図１３で例示されたトリップ点検出器回路１２ｄにおいて、トランジスタ３８および４０のゲート端子は、Ｘ_SLOW（すなわち、ＳＬＯＷの論理的逆数）およびＳＬＯＷにそれぞれに結合することができ、トランジスタ１８Ｆは、トランジスタ１８のしきい値電圧Ｖ_TNより低い公称しきい値電圧Ｖ_TNL を有するように製造され得る。従って、公称または速いプロセス、あるいは公称または高い温度について、Ｘ_SLOWはＨＩＧＨであり、ＳＬＯＷはＬＯＷであり、トランジスタ１８のドレインは、ノードＸ_HIに結合され、トランジスタ１８Ｆは、回路の残りから効果的に切り離される。対照的に、遅いプロセスまたは低い温度について、Ｘ_SLOWはＬＯＷであり、ＳＬＯＷはＨＩＧＨであり、トランジスタ１８Ｆのドレインは、ノードＸ_HIに結合され、トランジスタ１８は、回路の残りから効果的に切り離される。従って、遅いプロセスまたは低い温度について、トリップ点検出器回路１２ｄは、公称しきい値トランジスタ１８を高しきい値トランジスタ１８Ｆと交換し、これによりトリップ点基準信号Ｖ_REF が低下させられ得る。

前述したことは、本発明の原理を単に例示するものであり、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な変更が当業者によりなされ得る。

既知のパワーオン・リセット回路の図である。 既知のトリップ検出器回路の図である。 図２の回路の信号応答値の図である。 本発明による代表的なトリップ点検出器回路の図である。 図４の回路の信号応答値の図である。 図４の回路の代表的な実施例の図である。 本発明による別の代表的なトリップ点検出器回路の図である。 図７の回路の信号応答値の図である。 図７の回路の代表的な実施例の図である。 図９の代表的なＶ_BE検出器回路の図である。 本発明による別の代表的なトリップ点検出器回路の図である。 図１１の回路の信号応答値の図である。 本発明によるさらに別の代表的なトリップ点検出器回路の図である。 図１３の回路の信号応答値の図である。

Claims (20)

1. 入力信号を入力信号ノードにおいて受け取り、出力信号を出力信号ノードにおいて生成し、入力信号がトリップ点基準値を超えるときに出力信号が第１の値から第２の値に変わるトリップ点検出器回路であって、
   外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するようにトリップ点基準値を調節する回路要素を備えるトリップ点検出器回路。
2. 請求項１記載のトリップ点検出器回路において、
   トリップ点基準値を増大させるように前記回路要素が動作するトリップ点検出器回路。
3. 請求項１記載のトリップ点検出器回路において、
   トリップ点基準値を低下させるように前記回路要素が動作するトリップ点検出器回路。
4. 請求項１記載のトリップ点検出器回路において、
   前記回路要素が、トランジスタしきい値電圧の値に基づいてトリップ点基準値を調節するトリップ点検出器回路。
5. 請求項１記載のトリップ点検出器回路において、
   前記回路要素が、制御電流源を含むトリップ点検出器回路。
6. 請求項５記載のトリップ点検出器回路において、
   前記制御電流源が、プロセスおよび温度条件に基づいて変わる電流を導通するトリップ点検出器回路。
7. 請求項５記載のトリップ点検出器回路において、
   前記制御電流源が、トランジスタを含むトリップ点検出器回路。
8. 請求項５記載のトリップ点検出器回路において、
   前記制御電流源が、空乏層式トランジスタを含むトリップ点検出器回路。
9. 入力信号を入力信号ノードにおいて受け取り、出力信号を出力信号ノードにおいて生成し、入力信号がトリップ点基準値を超えるときに出力信号が第１の値から第２の値に変わるトリップ点検出器回路のトリップ点基準値に適応するための方法であって、
   外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するようにトリップ点基準値を調節するステップを含む方法。
10. 請求項９記載の方法において、
    前記調節するステップが、トリップ点基準値を増大させるステップを含む方法。
11. 請求項９記載の方法において、
    前記調節するステップが、トリップ点基準値を低下させるステップを含む方法。
12. 請求項９記載の方法において、
    前記調節するステップが、トランジスタしきい値電圧の値に基づいてトリップ点基準値を調節するステップを含む方法。
13. 請求項９記載の方法において、
    前記調節するステップが、プロセスおよび温度条件に基づいてトリップ点検出器回路における電流を調節するステップを含む方法。
14. 請求項９記載の方法において、
    前記トリップ点検出器回路が、第１のしきい値電圧を有する第１のトランジスタ、および第２のしきい値電圧を有する第２のトランジスタを含み、前記調節するステップが、第１および第２のトランジスタ間で切り替えるステップを含む方法。
15. 請求項１４記載の方法において、
    第１のしきい値電圧が、第２のしきい値電圧より高い方法。
16. 入力信号を入力信号ノードにおいて受け取り、出力信号を出力信号ノードにおいて生成し、入力信号がトリップ点基準値を超えるときに出力信号が第１の値から第２の値に変わるトリップ点検出器回路であって、
    入力信号ノードと内部ノードとの間に結合された第１のトランジスタと、
    内部ノードと出力信号ノードとの間に結合された第２のトランジスタと、
    内部信号ノードに結合された制御電流源であって、前記制御電流源は、外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するようにトリップ点基準値を調節する制御電流源と、
    を備えるトリップ点検出器回路。
17. 請求項１６記載のトリップ点検出器回路において、
    前記制御電流源が、トランジスタを含むトリップ点検出器回路。
18. 請求項１６記載のトリップ点検出器回路において、
    前記制御電流源が、空乏層式トランジスタを含むトリップ点検出器回路。
19. 入力信号を入力信号ノードにおいて受け取り、出力信号を出力信号ノードにおいて生成し、入力信号がトリップ点基準値を超えるときに出力信号が第１の値から第２の値に変わるトリップ点検出器回路であって、
    入力信号ノードと内部ノードとの間に結合された第１のトランジスタと、
    内部ノードと出力信号ノードとの間に結合された第２のトランジスタと、
    出力信号ノードに結合された制御電流源であって、前記制御電流源は、外部供給基準信号を必要とすることなく、プロセスまたは温度の変化を補償するようにトリップ点基準値を調節する制御電流源と、
    を備えるトリップ点検出器回路。
20. 請求項１９記載のトリップ点検出器回路において、
    前記制御電流源が、トランジスタを含むトリップ点検出器回路。

Images