JP2009065649A - Circuit for detecting power supply voltage drop - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源電圧の低下を検出する電源電圧低下検出回路に関する。 The present invention relates to a power supply voltage drop detection circuit that detects a drop in power supply voltage.
一般的に、半導体装置は、電源電圧の低下を検出する電源電圧低下検出回路を搭載している。この電源電圧低下検出回路が、電源電圧が最低動作電圧未満になったこと検出すると、半導体装置は、誤動作する回路または電源電圧低下検出回路以外の全ての回路をシャットダウンすることにより、誤動作しなくなる。 Generally, a semiconductor device has a power supply voltage drop detection circuit that detects a drop in power supply voltage. When this power supply voltage drop detection circuit detects that the power supply voltage has become lower than the minimum operating voltage, the semiconductor device does not malfunction by shutting down all the circuits other than the malfunctioning circuit or the power supply voltage drop detection circuit.
ここで、半導体装置の最低動作電圧について説明する。 Here, the minimum operating voltage of the semiconductor device will be described.
図5は、半導体装置の要素回路の例を示す回路図である。図5の回路は、NMOSトランジスタ31〜34によって構成されるNMOSカスコードタイプのカレントミラー回路である。この回路の最低動作電圧は、NMOSトランジスタ31の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計とNMOSトランジスタ32の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧である。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an example of an element circuit of a semiconductor device. The circuit shown in FIG. 5 is an NMOS cascode type current mirror circuit composed of NMOS transistors 31-34. The minimum operating voltage of this circuit is the sum voltage of the sum of the absolute value and overdrive voltage of the threshold voltage of the
図6は、半導体装置の他の要素回路の例を示す回路図である。図6の回路は、PMOSトランジスタ41〜44によって構成されるPMOSカスコードタイプのカレントミラー回路である。この回路の最低動作電圧は、PMOSトランジスタ41の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計とPMOSトランジスタ42の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧である。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of another element circuit of the semiconductor device. The circuit shown in FIG. 6 is a PMOS cascode type current mirror circuit composed of
図7は、半導体装置の他の要素回路の例を示す回路図である。図7の回路は、PMOSトランジスタ51、PMOSトランジスタ55〜56、NMOSトランジスタ52、NMOSトランジスタ54及び抵抗53によって構成される定電流回路である。この回路を動作させる信号がPMOSトランジスタ55のゲートに入力し、PMOSトランジスタ55がオンすると、この回路は動作する。この回路の最低動作電圧は、NMOSトランジスタ52の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計とNMOSトランジスタ54の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧、及び、PMOSトランジスタ55の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計とPMOSトランジスタ56の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧における高い方の電圧である。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of another element circuit of the semiconductor device. The circuit in FIG. 7 is a constant current circuit including a
半導体装置は、一般的に、上記の要素回路を用いることが多いので、半導体装置の最低動作電圧は、半導体装置内の最も和電圧が高い2個のNMOSトランジスタにおける、一のNMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計と他のNMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧、及び、半導体装置内の最も和電圧が高い2個のPMOSトランジスタにおける、一のPMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計と他のPMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧における高い方の電圧である。 Since a semiconductor device generally uses the above element circuit in many cases, the minimum operating voltage of the semiconductor device is the threshold voltage of one NMOS transistor in two NMOS transistors having the highest sum voltage in the semiconductor device. And the sum of the absolute value and overdrive voltage of the other NMOS transistor and the sum of the absolute value and overdrive voltage of the threshold voltages of the other NMOS transistors, and the two PMOS transistors having the highest sum voltage in the semiconductor device. This is the higher voltage in the sum voltage of the sum of the absolute value and overdrive voltage of the threshold voltage of the PMOS transistor and the sum of the absolute value and overdrive voltage of the threshold voltage of the other PMOS transistors.
従来の電源電圧低下検出回路について説明する。図8は、従来の電源電圧低下検出回路を示す図である。 A conventional power supply voltage drop detection circuit will be described. FIG. 8 is a diagram showing a conventional power supply voltage drop detection circuit.
従来の電源電圧低下検出回路は、基準電圧を出力する基準電圧回路72と、電源71の電源電圧を抵抗75と抵抗76とで分圧して分圧電圧を出力する分圧回路73と、基準電圧と分圧電圧とを比較して電源電圧の低下を検出する差動増幅回路74と、差動増幅回路74の出力端子をプルアップするプルアップ抵抗77と、を備えている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1によって開示された回路では、基準電圧回路、分圧回路及び差動増幅回路が必要になり、回路規模が大きくなってしまう。よって、その分、消費電流が多くなってしまう。
However, the circuit disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、回路規模が小さい電源電圧低下検出回路を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a power supply voltage drop detection circuit having a small circuit scale.
本発明は、上記課題を解決するため、電源電圧の低下を検出する電源電圧低下検出回路において、第一導電型であり、前記電源電圧に基づき、前記電源電圧から閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を減算した電圧に基づいたソース電圧を出力する第一トランジスタと、前記第一導電型であり、前記第一トランジスタのソース電圧に基づき、オンオフする第二トランジスタと、第二導電型であり、接地電圧に基づき、前記接地電圧に閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を加算した電圧に基づいたソース電圧を出力する第三トランジスタと、前記第二導電型であり、前記第三トランジスタのソース電圧に基づき、オンオフする第四トランジスタと、前記第一トランジスタに電流を供給する第一定電流回路と、前記第二トランジスタ及び前記第三トランジスタに電流を供給する第二定電流回路と、前記第四トランジスタに電流を供給する第三定電流回路と、を備えていることを特徴とする電源電圧低下検出回路を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a power supply voltage drop detection circuit for detecting a drop in power supply voltage, which is of the first conductivity type, and based on the power supply voltage, an absolute value of threshold voltage and an overdrive from the power supply voltage. A first transistor that outputs a source voltage based on a voltage obtained by subtracting a voltage; the first conductivity type; a second transistor that turns on and off based on a source voltage of the first transistor; and a second conductivity type. A third transistor that outputs a source voltage based on a ground voltage based on a voltage obtained by adding an absolute value of a threshold voltage and an overdrive voltage to the ground voltage; and a source voltage of the third transistor that is of the second conductivity type. A fourth transistor that is turned on and off, a first constant current circuit that supplies current to the first transistor, and the second transistor. And a second constant current circuit for supplying current to the third transistor, and a third constant current circuit for supplying current to the fourth transistor. .
本発明の電源電圧低下検出回路は、基準電圧回路、分圧回路及び差動増幅回路が不必要になり、回路規模が小さくなる。よって、その分、消費電流が少なくなる。 In the power supply voltage drop detection circuit of the present invention, the reference voltage circuit, the voltage dividing circuit, and the differential amplifier circuit are unnecessary, and the circuit scale is reduced. Therefore, the current consumption is reduced accordingly.
以下、本発明の電源電圧低下検出回路の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of a power supply voltage drop detection circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の電源電圧低下検出回路を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply voltage drop detection circuit according to the present invention.
本発明の電源電圧低下検出回路は、電源端子1、接地端子2及び出力端子3を備えている。また、電源電圧低下検出回路は、定電流回路4〜6を備えている。また、電源電圧低下検出回路は、NMOSトランジスタ12、NMOSトランジスタ17、PMOSトランジスタ15及びPMOSトランジスタ19を備えている。
The power supply voltage drop detection circuit of the present invention includes a
定電流回路4がNMOSトランジスタ12のソースと接地端子2との間に設けられている。定電流回路5が電源端子1とPMOSトランジスタ15のソースとの間に設けられている。定電流回路6が出力端子3と接地端子2との間に設けられている。NMOSトランジスタ12のゲート及びドレインは電源端子1に接続され、バックゲートは接地端子2に接続されている。NMOSトランジスタ17のゲートはNMOSトランジスタ12のソースに接続され、ソース及びバックゲートは接地端子2に接続され、ドレインはPMOSトランジスタ15のドレインに接続されている。PMOSトランジスタ15のゲートは接地端子2に接続され、バックゲートは電源端子1に接続されている。PMOSトランジスタ19のゲートはPMOSトランジスタ15のソースに接続され、ソース及びバックゲートは電源端子1に接続され、ドレインは出力端子3に接続されている。
A constant current circuit 4 is provided between the source of the
NMOSトランジスタ12及びNMOSトランジスタ17について、NMOSトランジスタ12の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計とNMOSトランジスタ17の閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧は、半導体装置内の所定の2個のNMOSトランジスタにおける一のNMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計と他のNMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧の合計との和電圧よりも、高くなっている。PMOSトランジスタ15及びPMOSトランジスタ19についても、同様である。
Regarding the
また、定電流回路4は、NMOSトランジスタ12に電流を供給する。定電流回路5は、NMOSトランジスタ17及びPMOSトランジスタ15に電流を供給する。定電流回路6は、PMOSトランジスタ19に電流を供給する。NMOSトランジスタ12は、電源電圧に基づき、電源電圧から閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を減算した電圧に基づいたソース電圧を出力する。このソース電圧に基づき、NMOSトランジスタ17は、オンオフする。PMOSトランジスタ15は、接地電圧に基づき、接地電圧に閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を加算した電圧に基づいたソース電圧を出力する。このソース電圧に基づき、PMOSトランジスタ19は、オンオフする。
The constant current circuit 4 supplies current to the
次に、本発明の電源電圧低下検出回路の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply voltage drop detection circuit of the present invention will be described.
ここで、NMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値をVtnとし、PMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値をVtpとする。 Here, the absolute value of the threshold voltage of the NMOS transistor is Vtn, and the absolute value of the threshold voltage of the PMOS transistor is Vtp.
[Vtp>Vtnの時(NMOSトランジスタがPMOSトランジスタよりもオフしにくい時)における電源電圧の低下検出動作]
電源電圧が低くなっていくと、NMOSトランジスタ12のゲート電圧が低くなっていき、NMOSトランジスタ12がオフしていき、NMOSトランジスタ17のゲート電圧も低くなっていき、NMOSトランジスタ17もオフしていく。よって、PMOSトランジスタ19のゲート電圧が高くなっていき、PMOSトランジスタ19はオフしていく。電源電圧が2Vtp未満になってしまうと、NMOSトランジスタ12及びNMOSトランジスタ17はまだオンしているが、PMOSトランジスタ15によってPMOSトランジスタ19のゲート電圧が完全にロウにならず、PMOSトランジスタ19はオフする。よって、電源電圧が2Vtp未満になってしまうと、つまり、電源電圧が半導体装置の最低動作電圧未満になると、電源電圧低下検出回路はロウ信号を検出信号として出力端子3から外部に出力する。
[Operation for detecting a drop in power supply voltage when Vtp> Vtn (when the NMOS transistor is more difficult to turn off than the PMOS transistor)]
As the power supply voltage is lowered, the gate voltage of the
[Vtp<Vtnの時(PMOSトランジスタがNMOSトランジスタよりもオフしにくい時)における電源電圧の低下検出動作]
電源電圧が低くなっていき、電源電圧が2Vtn未満になってしまうと、NMOSトランジスタ12はまだオンしているが、定電流回路4によってNMOSトランジスタ17のゲート電圧が完全にハイにならず、NMOSトランジスタ17はオフし、PMOSトランジスタ19のゲート電圧がハイになり、PMOSトランジスタ19もオフする。よって、電源電圧が2Vtn未満になってしまうと、つまり、電源電圧が半導体装置の最低動作電圧未満になると、電源電圧低下検出回路はロウ信号を検出信号として出力端子3から外部に出力する。
[Operation for detecting a drop in power supply voltage when Vtp <Vtn (when the PMOS transistor is less likely to be turned off than the NMOS transistor)]
When the power supply voltage is lowered and the power supply voltage becomes less than 2 Vtn, the
[Vtp>Vtn(NMOSトランジスタがPMOSトランジスタよりもオンしやすい時)の時における電源電圧の低下検出解除動作]
電源電圧が2Vtp及び2Vtnの両方よりも低くなっていて、その後、電源電圧が高くなっていくと、NMOSトランジスタ12のゲート電圧が高くなっていき、NMOSトランジスタ12がオンしていき、NMOSトランジスタ17のゲート電圧も高くなっていき、NMOSトランジスタ17もオンしていく。よって、PMOSトランジスタ19のゲート電圧が低くなっていき、PMOSトランジスタ19もオンしていく。電源電圧が2Vtn以上になると、NMOSトランジスタ12及びNMOSトランジスタ17はオンするが、PMOSトランジスタ15によってPMOSトランジスタ19のゲート電圧が完全にロウにならず、PMOSトランジスタ19はまだオフしている。電源電圧が2Vtp以上になると、NMOSトランジスタ12及びNMOSトランジスタ17はすでにオンしていて、PMOSトランジスタ19のゲート電圧がロウになり、PMOSトランジスタ19もオンする。よって、電源電圧が2Vtp以上になると、つまり、電源電圧が半導体装置の最低動作電圧以上になると、電源電圧低下検出回路はハイ信号を検出信号として出力端子3から外部に出力する。
[Operation of detecting a decrease in power supply voltage drop when Vtp> Vtn (when the NMOS transistor is easier to turn on than the PMOS transistor)]
When the power supply voltage is lower than both 2Vtp and 2Vtn, and then the power supply voltage increases, the gate voltage of the
[Vtp<Vtnの時(PMOSトランジスタがNMOSトランジスタよりもオンしやすい時)における電源電圧の低下検出解除動作]
電源電圧が2Vtp及び2Vtnの両方よりも低くなっていて、その後、電源電圧が高くなっていき、電源電圧が2Vtn以上になると、NMOSトランジスタ12及びNMOSトランジスタ17はオンし、PMOSトランジスタ19のゲート電圧がロウになり、PMOSトランジスタ19もオンする。よって、電源電圧が2Vtn以上になると、つまり、電源電圧が半導体装置の最低動作電圧以上になると、電源電圧低下検出回路はハイ信号を検出信号として出力端子3から外部に出力する。
[When Vtp <Vtn (when the PMOS transistor is easier to turn on than the NMOS transistor), the power supply voltage drop detection canceling operation]
When the power supply voltage is lower than both 2Vtp and 2Vtn, and then the power supply voltage increases and the power supply voltage becomes 2Vtn or more, the
次に、本発明の電源電圧低下検出回路の定電流回路について説明する。図2は、本発明の電源電圧低下検出回路の定電流回路の一具体例を示す回路図である。 Next, the constant current circuit of the power supply voltage drop detection circuit of the present invention will be described. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the constant current circuit of the power supply voltage drop detection circuit of the present invention.
定電流回路4は、例えば、デプレッションNMOSトランジスタ11によって実現される。デプレッションNMOSトランジスタ11のゲート、ソース及びバックゲートは接地端子2に接続され、ドレインはNMOSトランジスタ11のソースに接続されている。デプレッションNMOSトランジスタ11のドレインは、電流をNMOSトランジスタ12のソースから引き抜く。
The constant current circuit 4 is realized by a
定電流回路5は、例えば、デプレッションNMOSトランジスタ11及びPMOSトランジスタ13〜14によって実現される。PMOSトランジスタ13のゲート及びドレインはNMOSトランジスタ12のドレインに接続され、ソース及びバックゲートは電源端子1に接続されている。PMOSトランジスタ14のゲートはPMOSトランジスタ13のゲートに接続され、ソース及びバックゲートは電源端子1に接続され、ドレインはPMOSトランジスタ15のソースに接続されている。PMOSトランジスタ14のドレインは、定電流回路4の電流に基づいた電流をPMOSトランジスタ15のソースに流す。
The constant
定電流回路6は、例えば、デプレッションNMOSトランジスタ11、PMOSトランジスタ13〜14、NMOSトランジスタ16及びNMOSトランジスタ18によって実現される。NMOSトランジスタ16のゲート及びドレインはPMOSトランジスタ15のドレインに接続され、ソースはNMOSトランジスタ17のドレインに接続され、バックゲートは接地端子2に接続されている。NMOSトランジスタ18のゲートはNMOSトランジスタ16のゲートに接続され、ソース及びバックゲートは接地端子2に接続され、ドレインはPMOSトランジスタ19のドレインに接続されている。NMOSトランジスタ18のドレインは、定電流回路4の電流に基づいた電流をPMOSトランジスタ19のドレインから引き抜く。
The constant current circuit 6 is realized by, for example, a
以上説明したように、本発明の電源電圧低下検出回路は、基準電圧回路、分圧回路及び差動増幅回路が不必要になり、回路規模が小さくなる。従って、消費電流も少なくなる。 As described above, the power supply voltage drop detection circuit according to the present invention eliminates the need for the reference voltage circuit, the voltage dividing circuit, and the differential amplifier circuit, thereby reducing the circuit scale. Therefore, current consumption is reduced.
また、基準電圧のばらつきを補償するために、分圧回路の抵抗トリミングが必要であったが、トリミングが不必要になる。従って、製造工程が減るので、製造コストが安くなる。 Further, in order to compensate for variations in the reference voltage, resistance trimming of the voltage dividing circuit is necessary, but trimming is unnecessary. Therefore, the manufacturing cost is reduced because the manufacturing process is reduced.
また、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの動作の関係がいずれであっても、電源電圧が半導体装置の最低動作電圧未満になると、電源電圧低下検出回路はロウ信号を検出信号として出力端子3から外部に出力するので、半導体装置は誤動作しなくなる。
In addition, regardless of the operation relationship between the PMOS transistor and the NMOS transistor, when the power supply voltage becomes lower than the minimum operating voltage of the semiconductor device, the power supply voltage drop detection circuit outputs a low signal as a detection signal from the
なお、図1及び図2におけるNMOSトランジスタをPMOSトランジスタに変更してPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに変更してもよい。 The NMOS transistor in FIGS. 1 and 2 may be changed to a PMOS transistor, and the PMOS transistor may be changed to an NMOS transistor.
次に、本発明の他の実施例の電源電圧低下検出回路を、図面を参照して説明する。 Next, a power supply voltage drop detection circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の他の実施例の電源電圧低下検出回路を示す回路図である。図1の電源電圧低下検出回路との差において、定電流回路4は定電流回路7に変更され、定電流回路5は定電流回路8に変更され、定電流回路6は定電流回路9に変更されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a power supply voltage drop detection circuit according to another embodiment of the present invention. 1, the constant current circuit 4 is changed to a constant current circuit 7, the constant
図4は、本発明の他の実施例の電源電圧低下検出回路の定電流回路の一具体例を示す回路図である。図2の電源電圧低下検出回路との差において、NMOSトランジスタ12はPMOSトランジスタ22に変更され、NMOSトランジスタ17はPMOSトランジスタ27に変更され、PMOSトランジスタ15はNMOSトランジスタ25に変更され、PMOSトランジスタ19はNMOSトランジスタ29に変更されている。ここで、デプレッションNMOSトランジスタ11はデプレッションNMOSトランジスタ21に変更され、PMOSトランジスタ13はNMOSトランジスタ23に変更され、PMOSトランジスタ14はNMOSトランジスタ24に変更され、NMOSトランジスタ16はPMOSトランジスタ26に変更され、NMOSトランジスタ18はPMOSトランジスタ28に変更されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of a constant current circuit of a power supply voltage drop detection circuit according to another embodiment of the present invention. 2, the
図3、及び図4のように電源電圧低下検出回路を構成しても、図1、及び図2のような電源電圧低下検出回路と同様な効果が得られることは明白である。 Even if the power supply voltage drop detection circuit is configured as shown in FIGS. 3 and 4, it is obvious that the same effect as the power supply voltage drop detection circuit as shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.
1 電源端子
2 接地端子
3 出力端子
4〜6 定電流回路
11 デプレッションNMOSトランジスタ
13〜15、19 PMOSトランジスタ
12、16〜18 NMOSトランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
第一導電型であり、前記電源電圧に基づき、前記電源電圧から閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を減算した電圧に基づいたソース電圧を出力する第一トランジスタと、
前記第一導電型であり、前記第一トランジスタのソース電圧に基づき、オンオフする第二トランジスタと、
第二導電型であり、接地電圧に基づき、前記接地電圧に閾値電圧の絶対値及びオーバードライブ電圧を加算した電圧に基づいたソース電圧を出力する第三トランジスタと、
前記第二導電型であり、前記第三トランジスタのソース電圧に基づき、オンオフする第四トランジスタと、
前記第一トランジスタに電流を供給する第一定電流回路と、
前記第二トランジスタ及び前記第三トランジスタに電流を供給する第二定電流回路と、
前記第四トランジスタに電流を供給する第三定電流回路と、
を備えていることを特徴とする電源電圧低下検出回路。 In the power supply voltage drop detection circuit that detects the power supply voltage drop,
A first transistor that is a first conductivity type and outputs a source voltage based on a voltage obtained by subtracting an absolute value and an overdrive voltage of a threshold voltage from the power supply voltage based on the power supply voltage;
A second transistor of the first conductivity type that turns on and off based on a source voltage of the first transistor;
A third transistor that is a second conductivity type and outputs a source voltage based on a voltage obtained by adding an absolute value of a threshold voltage and an overdrive voltage to the ground voltage based on the ground voltage;
A fourth transistor of the second conductivity type, which is turned on and off based on a source voltage of the third transistor;
A first constant current circuit for supplying current to the first transistor;
A second constant current circuit for supplying current to the second transistor and the third transistor;
A third constant current circuit for supplying current to the fourth transistor;
A power supply voltage drop detection circuit comprising:
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