JP2009284026A - 出力バッファ回路および集積回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数の増大を抑止しつつ、消費電力の削減を図れ、システムの複雑化を防止できる出力バッファ回路および集積回路を提供する。
【解決手段】出力回路21の第1電界効果トランジスタMP1の基板を、出力回路の電源オン時には電源に接続する基板電圧制御回路22と、電源がオフで、かつ出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときには、上記第1電界効果トランジスタのゲートに他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給するゲート電圧制御回路23と、の電源がオフで、かつ出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときに、出力回路の第1電界効果トランジスタの基板に他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する信号供給部25と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、他の集積回路(LSI)と接続されるLSIの出力部等に適用される出力バッファ回路および集積回路に関するものである。
同一パッケージ内に複数の半導体チップ(LSI)が搭載される場合、それらのチップの出力部が相互に接続されている場合がある。
この場合、一方のチップの電源をコア部、インターフェース部ともにオフする場合、他方のチップからの信号によって電源オフのチップに対して電流を流してしまうことがある。
これを解決するために種々の技術が提案されている(たとえば特許文献1,2参照)。
複数チップが並列に接続され、LSI同士の出力が直接接続されるようなチップの片側をオフしたい場合、オフしたいチップに対してオンしたいチップの信号が伝播してしまう。
このため、特許文献1に開示された技術では、オフしたいチップのインターフェース部の電源はオンしたままで、オフしたいチップのコア部の電源のみをオフし、ハイインピーダンス“Hi‐Z”状態を作り出すことが必須条件となっている。
インターフェース部の回路の電源をオフする場合には、チップ間に制御回路を挿入するなど対応がなされている。
また、特許文献2に開示された技術では、インターフェース部の回路の電源をオフする場合には、オフ時の制御を行うための専用制御信号を使用する。
特開2003‐289103号公報 特開2002‐100735号公報
しかしながら、上述した対応では、部品点数の増大や、インターフェース部の回路の電源がオフできないことから消費電力が下げられないことや、電源オフ時にコア部だけ行うなどの制御の必要があり、システムが複雑になるなど問題点があった。
本発明は、部品点数の増大を抑止しつつ、消費電力の削減を図れ、システムの複雑化を防止できる出力バッファ回路および集積回路を提供することにある。
本発明の第1の観点は、電源と基準電位間に直列に接続された第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタとを含み、上記第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタのドレイン同士の接続点により出力ノードが形成された出力回路と、上記出力回路の出力を第1レベル、第2レベル、およびハイインピーダンスのそれぞれの状態に制御する出力制御回路と、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板を、上記出力回路の電源オン時には上記電源に接続する基板電圧制御回路と、上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときには、上記第1電界効果トランジスタのゲートに上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給するゲート電圧制御回路と、上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときに、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する信号供給部とを有する。
好適には、信号供給部は、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタのドレイン領域と基板の間に形成されるPNダイオードにより上記基板に上記の他の集積回路から入力される信号を供給する。
好適には、上記信号供給部は、上記出力回路の電源がオフ時に、上記第1電界効果トランジスタの基板と上記出力ノードとを選択的に接続させて上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する。
好適には、上記基板電圧制御回路は、電源と上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第1スイッチと、上記電源オン時に上記スイッチをオン状態に制御し、電源オフ時に上記スイッチをオフ状態に制御する第1制御部と、を含み、上記ゲート電圧制御回路は、上記出力制御回路の上記第1電界効果トランジスタのゲート電位を制御するためのゲート制御ラインと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第2スイッチと、上記出力回路の出力ノードと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第3のスイッチと、上記電源オン時には上記第2スイッチをオン状態、上記第3スイッチをオフ状態に制御し、上記電源オフ時には上記第2スイッチをオフ状態、上記第3スイッチをオン状態に制御する第2制御部と、を含む。
好適には、基板電圧制御回路は、上記第1スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第3電界効果トランジスタにより形成され、上記第1制御部は、電源オン時は上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、電源オフ時は上記第3電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、上記ゲート電圧制御回路は、上記第2スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第4電界効果トランジスタにより形成され、上記第3スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の電源に接続された第5電界効果トランジスタにより形成され、上記第2制御部は、電源オン時は上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、電源オフ時は上記第4電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持する。
好適には、上記基板電圧制御回路は、電源と上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第1スイッチと、上記電源オン時に上記スイッチをオン状態に制御し、電源オフ時に上記スイッチをオフ状態に制御する第1制御部と、を含み、上記ゲート電圧制御回路は、上記出力制御回路の上記第1電界効果トランジスタのゲート電位を制御するためのゲート制御ラインと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第2スイッチと、上記出力回路の出力ノードと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第3のスイッチと、上記電源オン時には上記第2スイッチをオン状態、上記第3スイッチをオフ状態に制御し、上記電源オフ時には上記第2スイッチをオフ状態、上記第3スイッチをオン状態に制御する第2制御部と、を含み、上記信号供給部は、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードと上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第4スイッチを含み、上記第1制御部は、電源オフ時に上記第4スイッチをオン状態に制御する。
好適には、基板電圧制御回路は、上記第1スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第3電界効果トランジスタにより形成され、上記第1制御部は、電源オン時は上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、電源オフ時は上記第3電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、上記ゲート電圧制御回路は、上記第2スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第4電界効果トランジスタにより形成され、上記第3スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の上記電源に接続された第5電界効果トランジスタにより形成され、上記第2制御部は、電源オン時は上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、電源オフ時は上記第4電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、信号供給部は、上記第4スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の上記電源に接続された第6電界効果トランジスタにより形成されている。
好適には、上記第2制御部は、電源オフ時には、上記出力回路の第2電界効果トランジスタのゲート電位を当該第2電界効果トランジスタがオフする電位に保持する。
本発明の第2の観点の集積回路は、接続ノードが他の集積回路に接続される出力部に出力バッファ回路を有し、上記出力バッファ回路は、電源と基準電位間に直列に接続された第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタとを含み、上記第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタのドレイン同士の接続点により出力ノードが形成された出力回路と、上記出力回路の出力を第1レベル、第2レベル、およびハイインピーダンスのそれぞれの状態に制御する出力制御回路と、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板を、上記出力回路の電源オン時には上記電源に接続する基板電圧制御回路と、上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときには、上記第1電界効果トランジスタのゲートに上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給するゲート電圧制御回路と、上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときに、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する信号供給部と、を含む。
本発明によれば、信号供給部により、出力回路の電源がオフになり、かつ出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベル(たとえばハイレベル)であるときに、出力回路の第1電界効果トランジスタの基板に他の集積回路から入力される第1レベルの信号が供給される。
また、このとき、ゲート電圧制御回路により第1電界効果トランジスタのゲートに他の集積回路から入力される第1レベルの信号が供給される。
本発明によれば、部品点数の増大を抑止しつつ、消費電力の削減を図れ、システムの複雑化を防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
<第1実施形態>
図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
また、図1は出力回路の電源VDDIOがオン時の状態を示し、図2は出力回路の電源がオフ時の状態を示している。
なお、ここで、オン時とは電源VDDIOの電位がグランドレベル(0V)より大きい任意の電圧の場合、オフのときとは電源VDDIOの電位がグランドレベルと等しい場合とする。
まず、図1に関連付けて、LSI20の出力バッファ回路の構成および電源VDDIOがオン時の状態について説明する。
集積回路システム10は、LSI20が他の複数のLSI30,40と同一信号線SGNLにより出力部同士が接続されている。
LSI20、30は、出力回路21,31を有し、LSI40は入力回路41を有し、この出力回路21,31を含む出力部、入力回路41を含む入力部が信号線SGNLにより接続されている。
LSI20は、その出力部に、出力回路21、基板電圧制御回路22、ゲート電圧制御回路23、出力制御回路24、信号供給部25、および外部との接続パッドPADVを有している。
図1に示すように、同一信号線SGNLに2つ以上のLSI30の出力部が接続されている場合は、出力信号同士がショートするため、通常一方のLSIが出力をしているタイミングでは他方のLSIは出力をハイインピーダンス(Hi-Z)としている。
出力回路21は、電源VDDIOと基準電位VSS(たとえば接地電位GND)との間に直列に接続されたpチャネルMOS(PMOS)トランジスタMP1とnチャネルMOS(NMOS)トランジスタMN1、および出力ノードND21を有する。
トランジスタMP1は第1電界効果トランジスタに相当に、トランジスタMN1が第2電界効果トランジスタに相当する。
トランジスタMP1のソースが電源VDDIOに接続され、トランジスタMN1のソースが基準電位VSSに接続されている。
そして、トランジスタMP1のドレインとトランジスタMN1のドレインが接続され、その接続点により出力ノードND21が形成されている。
トランジスタMP1は、基板電圧が基板電圧制御回路22および信号供給部25により制御される。
また、トランジスタMP1のゲート電圧はゲート制御ラインGCTL1、GCTL2を通して、出力制御回路24の制御の下、ゲート電圧制御回路23に制御される。
トランジスタMN1のゲート電圧はゲート制御ラインGCTL3を通して出力制御回路24により制御される。
基板電圧制御回路22は、スイッチSW1および制御部221を有する。
スイッチSW1は、端子aが電源VDDIOに接続され、端子bが出力回路21のトランジスタMP1の基板に接続されている。
制御部221は、電源VDDIOの電位によりスイッチSW1をオンまたはオフさせる制御信号CTL1を生成する。
電源VDDIOがオン時には制御部221からスイッチSW1をオンにする制御信号CTL1が出力され、出力回路21のトランジスタMP1の基板が電源VDDIOに接続されている。
ゲート電圧制御回路23は、スイッチSW2、スイッチSW3、および制御部231を有する。
スイッチSW2は、端子aが出力制御回路24のゲート制御ラインGCTL1に接続され、端子bがゲート制御ラインGCTL2を通して出力回路21のトランジスタMP1のゲートに接続されている。
スイッチSW3は、端子aが出力回路21の出力ノードND21および接続パッドPADVに接続され、端子bがゲート制御ラインGCTL2を通して出力回路21のトランジスタMP1のゲートに接続されている。
制御部231は、基板電圧制御回路22と同様に電源VDDIOの電位によりスイッチSW2,SW3をオンまたはオフさせる制御信号CTL2,CTL3を生成する。
制御部231は、電源VDDIOがオン時には図のようにスイッチSW2をオン、スイッチSW3をオフする制御信号CTL2,CTL3を出力し、出力制御回路24の信号によりトランジスタMP1およびトランジスタMN1を制御して信号を出力する。
この状態では、接続パッドPADVに接続されている他のLSI30の出力回路31はHi‐Z出力となっている。
出力制御回路24は、本実施形態の出力回路21の出力状態をLSI(チップ)内部から供給される制御信号に従い出力を“H”(VDDIOレベル、第1レベル)、“L”(グランドレベル、第2レベル)、Hi‐Zのいずれかの状態に制御する。
出力制御回路24のゲート制御ラインGCTL1が出力回路21のPMOSトランジスタMP1のゲート電極にスイッチSW2を介して接続されている。
図1の電源オン時には、基板電圧制御回路22のスイッチSW1がオン状態、ゲート電圧制御回路23のスイッチSW2がオン状態、スイッチSW3がオフ状態に制御されている。
本第1の実施形態において、信号供給部25は、出力回路21のトランジスタMP1のドレイン領域と基板の間に形成されるPNダイオードD1により基板に上記の他のLSIから入力される信号を供給するように構成されている。
以上、図1に関連付けて、LSI20の出力バッファ回路の構成および電源VDDIOがオン時の状態について説明した。
次に、図2に関連付けて電源VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
電源VDDIOがオフ時であるので、出力制御回路24の出力は不定状態となっており、スイッチSW1は基板電圧制御回路22の制御部221により制御されオフしている。
この状態で接続パッドPADVに接続されている他のLSIの出力回路31が “H”レベルを出力すると次のような状態となる。
すなわち、トランジスタMP1の接続パッドPADVに一方の端子の拡散層とトランジスタMP1の基板とで形成されたダイオードD1に順方向のバイアスがかかり、ダイオードD1を介して接続パッドPADVとトランジスタMP1の基板は接続されることになる。
このとき、トランジスタMP1の他方の端子は電源VDDIO(オフ時なのでグランドレベル)に接続されており、接続パッドPADVは他のLSI30の出力と接続されている。
したがって、通常の回路では、トランジスタMP1のゲート電位が不定状態ではトランジスタMP1はオン状態となって、他のLSIの出力とVDDIO間に貫通電流が流れてしまう。
これに対して、本実施形態では、ゲート電圧制御回路23がスイッチSW2をオフ、スイッチSW3をオンするように制御を行うことで、トランジスタMP1のゲート電位は他のLSI30からの出力と同電位になりトランジスタMP1をオフさせることができる。
したがって、他のLSI30の出力と電源VDDIO間に貫通電流は流れないため、他のLSIが出力を出しているタイミングでは電源VDDIOをオフし、グランドレベルに固定することが可能となる。
<第2実施形態>
図3および図4は、本発明の第2の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
また、図3は出力回路の電源VDDIOがオン時の状態を示し、図4は出力回路の電源がオフ時の状態を示している。
第2の実施形態のLSIシステム10Aが第1の実施形態のLSIシステム10と異なる点は、LSI20Aの信号供給部25Aの構成にある。
すなわち、本第2の実施形態においては、電源VDSDIOがオフ時に、トランジスタMP1の基板と出力ノードND21とをスイッチSW4により選択的に接続させてトランジスタMP1の基板に他のLSIから入力される“H”レベルの信号を供給する。
本第2の実施形態における信号供給部25Aは、基板電圧制御回路22Aに設けられたスイッチSW4および制御部221Aにより構成される。
ここで、図3に関連付けて電源VDDIOがオン時の各回路の状態を説明する。
基板電圧制御回路22AはスイッチSW1、スイッチSW4、および制御部221Aを有している。
スイッチSW4は、端子aが出力回路21の出力ノードND21および接続パッドPADVに接続され、端子bが出力回路21のトランジスタMP1の基板に接続されている。
制御部221Aは、電源VDDIOの電位によりスイッチSW1、SW4をオンまたはオフさせる制御信号CT1、CTL4を生成する。
電源VDDIOがオン時には制御部221AからSW1をオン、スイッチSW4をオフする制御信号CTL1、CRL4が出力され、トランジスタMP1の基板が電源VDDIOに接続されている。
また、ゲート電圧制御回路23においては、制御部231が基板電圧制御回路22Aと同様に電源VDDIOの電位によりスイッチSW2,SW3をオンまたはオフさせる制御信号CTL2、CTL3を生成する。
電源VDDIOがオン時には図のようにスイッチSW2をオン、スイッチSW3をオフする制御信号CTL2,CTL3が制御部231より出力され、出力制御回路24の信号によりトランジスタMP1,MN1を制御して信号を出力している。
この状態では、接続パッドPADVに接続されている他のLSI30の出力回路31はハイインピーダンス(Hi-Z)出力となっている。
次に、図4に関連付けて電源VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
電源VDDIOがオフ時であるので、出力制御回路24の出力は不定状態となっており、スイッチSW1は基板電圧制御回路22Aの制御部221Aにより制御されオフしている。
また、スイッチSW4は基板電圧制御回路22Aの制御部221Aにより制御されオンされる。
このとき、接続パッドPADVに接続されている他のLSI30の出力回路31が“H”レベルを出力すると、PADVレベルが接続されることで接続パッドPADVとトランジスタMP1の基板は接続されることになる。
このとき、トランジスタMP1の他方の端子は電源VDDIO(オフ時なのでグランドレベル)に接続されており、接続パッドPADVは他のLSI30の出力と接続されている。
したがって、通常の回路では、トランジスタMP1のゲート電位が不定状態ではトランジスタMP1はオン状態となって、他のLSI30の出力と電源VDDIO間に貫通電流が流れてしまう。
これに対して、本実施形態では、ゲート電圧制御回路23がスイッチSW2をオフ、スイッチSW3をオンするように制御を行うことで、トランジスタMP1のゲート電位は他のLSIからの出力と同電位になりトランジスタMP1をオフさせることができる。
したがって、他のLSI30の出力と電源VDDIO間に貫通電流は流れないため、他のLSI30が出力を出しているタイミングでは電源VDDIOをオフし、グランドレベルに固定することが可能となる。
以上、出力バッファ回路の基本的な構成について説明した。
以下、本発明の具体的実施形態として以下の4例をあげる。
なお、以下の説明においては、理解を容易にするため、図1〜図4の構成と同一部分には、同一符号をもって表すこととする。
<第1具体例>
図5は、本発明の第1の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
図5は、図1および図2の回路構成に対応する具体例を示している。
基板電圧制御回路22Bは、PMOSトランジスタMP2およびMP3により構成されている。
PMOSトランジスタMP2,MP3のソースが電源VDDIOに接続されている。トランジスタMP2,MP3のドレイン領域および基板が接続され、その接続ノードND22が出力回路21のトランジスタMP1の基板に接続されている。
そして、トランジスタMP2のゲートがゲート電圧制御回路23Bのゲート制御ラインGCTL2に接続されている。トランジスタMP3のゲートが接続パッドPADVに接続されている。
ゲート電圧制御回路23Bは、PMOSトランジスタMP4,MP5、およびNMOSトランジスタMN2により構成されている。
PMOSトランジスタMP5のソースとNMOSトランジスタMN2のドレインが出力制御回路24のゲート制御ラインGCTL1に接続され、トランジスタMP5のドレインおよびトランジスタMN2のソースがゲート制御ラインGCTL2に接続されている。
このゲート制御ラインGCTL2は出力回路21のトランジスタMP1のゲートおよび基板電圧制御回路22BのトランジスタMP2のゲートに接続されている。
また、トランジスタMN2の基板は接地されている。
トランジスタMP4のドレインが出力ノードND21および接続ノードPADVに接続されている。
そして、PMOSトランジスタMP4,MP5の基板が出力回路21のトランジスタMP1の基板に接続されている。
トランジスタMP5のゲートがドレインが出力ノードND21および接続ノードPADVに接続され、トランジスタMN2,MP4のゲートは電源VDDIOに接続されている。
まず、電源VDDIOがオン時の各回路の状態を説明する。
基板電位制御回路22Bは、出力回路21の出力が“L”の場合、トランジスタMP3のゲート電位が“L”になることから電源VDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路23Bは、トランジスタMP5がオンすることで、出力制御回路24からの信号(VDDIOレベル)をトランジスタMP1のゲートへ伝達する。
出力回路21の出力が“H”の場合、トランジスタMP1のゲート電位が“L”であり、トランジスタMP2のゲート電位が“L”になることからVDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路23Bは、トランジスタMN2がオンすることで、出力制御回路24からの信号(グランドレベル)をトランジスタMP1のゲートへ伝達する。
また、トランジスタMP4は電源VDDIOがオン時にはオフすることで、出力回路21の出力ノードND21(接続パッドPADV)の電位とトランジスタMP1のゲート電位を分離することができている。
VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
ゲート電圧制御回路23Bは、トランジスタMP4,MN2のゲート電位は電源VDDIOがオフのため、グランドレベルになり、トランジスタMP4がオン、トランジスタMN2がオフとなる。
また、接続パッドPADVの電位がゲート電位となるトランジスタMP5はドレイン領域がトランジスタMP4がオンすることで接続パッドPADVの電位となりトランジスタMP5はオフする。
これにより、トランジスタMN2,MP5がオフすることで、出力制御回路24への電流は遮断され、他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能となる。
基板電位制御回路22Bは、トランジスタMP3のゲート電位は接続パッドPADVの電位となり、トランジスタMP2は、トランジスタMP4がオンすることで、ゲート電位が接続パッドPADVの電位になる。
このとき、トランジスタMP2,MP3のドレイン電位、つまりトランジスタMP1,MP2,MP3,MP4,MP5の基板電位は次のようになる。
トランジスタMP1,MP4,MP5のドレイン領域(出力部)と基板の間に形成される寄生PNダイオード(MP1を代表として図に明記:D1、その他省略)により基板とPADV電位と接続されるため、PADV−ダイオードVthの電位が供給されることになる。
これにより、トランジスタMP3,トランジスタMP2から電源VDDIO(オフのため、グランドレベル)への電流は遮断される。
また、ゲート電圧制御回路23BのトランジスタMP4がオンすることで、出力回路21のトランジスタMP1のゲート電位が接続パッドPADVの電位になる。
その結果、トランジスタMP1はゲート、ドレインが接続パッドPADVの電位、基板がPADV−ダイオードVthの電位が供給されることになる。
よって他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能になる。
<第2具体例>
図6は、本発明の第2の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
図6は、図3および図4の回路構成に対応する具体例を示している。また、図6において、図5と同一構成部部分には同一符号を付している。
基板電圧制御回路22Bは、図5の構成のPMOSトランジスタMP2およびMP3に加えて、PMOSトランジスタMP6を有する。
PMOSトランジスタMP6のソースが自身の基板、並びに、トランジスタMP1,MP2,MP3,MP4,MP5の基板に接続されている。
トランジスタMP6のドレインが接続パッドPADVおよび出力回路21の出力ノードND21に接続されている。
その他の構成は第1の具体例を示す図5と同様である。
電源VDDIOがオン時の各回路の状態を説明する。
基板電位制御回路22Cは、出力回路21の出力が“L”の場合、トランジスタMP3のゲート電位が“L”になることから電源VDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路22Bは、トランジスタMP5がオンすることで、出力制御回路24からの信号(VDDIOレベル)をトランジスタMP1のゲートへ伝達する。
出力回路21の出力が“H”の場合、出力回路21のトランジスタMP1のゲート電位が“L”であり、トランジスタMP2のゲート電位が“L”になることから電源VDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路23Bは、トランジスタMN2がオンすることで、出力制御回路24からの信号(グランドレベル)をトランジスタMP1のゲートへ伝達する。
また、トランジスタMP4,MP6は電源VDDIOがオン時にはオフすることで、出力回路の接続パッドPADVの電位とトランジスタMP1のゲート電位を分離することができている。
電源VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
ゲート電圧制御回路23Bは、トランジスタMP4,MN2のゲート電位は電源VDDIOがオフのため、グランドレベルになり、トランジスタMP4がオン、トランジスタMN2がオフとなる。
また、接続パッドPADVの電位がゲート電位となるトランジスタMP5はドレイン領域がトランジスタMP4がオンすることで接続パッドPADVの電位となりトランジスタMP5はオフする。
これにより、トランジスタMN2,MP5がオフすることで、出力制御回路24への電流は遮断され、他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能となる。
基板電位制御回路22Cは、トランジスタMP3のゲート電位は接続パッドPADVの電位となり、トランジスタMP2は、トランジスタMP4がオンすることで、ゲート電位が接続パッドPADVの電位になる。
このとき、トランジスタMP2,MP3のドレイン電位、つまりトランジスタMP1,MP2,MP3,MP4,MP5の基板電位はトランジスタMP6のゲート電位がグランドレベルのためオンする。その結果、接続パッドPADVの電位がトランジスタMP6を介して接続され、基板電位は接続パッドPADVの電位となる。
このため、トランジスタMP2,MP3から電源VDDIO(オフのため、グランドレベル)への電流は遮断される。
また、ゲート電圧制御回路23BのトランジスタMP4がオンすることで、出力回路21のトランジスタMP1のゲート電位が接続パッドPADVの電位になることから、トランジスタMP1はゲート、ドレイン、基板が接続パッドPADVの電位になる。
よって他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないようにすることが可能になる。
<第3具体例>
図7は、本発明の第3の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
図7は、図1および図2の回路構成に対応する図5と異なる具体例を示している。また、図7において、図5と同一構成部部分には同一符号を付している。
基板電圧制御回路22Dは、PMOSトランジスタMP7,MP8、およびNMOSトランジスタMN3を有する。なお、PMOSトランジスタMP8が第3電界効果トランジスタに相当する。
PMOSトランジスタMP7のソースが接続パッドPADVおよび出力回路21の出力ノードND21に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN3のドレインに接続され、NMOSトランジスタMN3のソースが基準電位VSSに接続されている。このドレイン同士の接続ノードDN23はPMOSトランジスタMP8のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタMP7のゲートおよびNMOSトランジスタMN3のゲートは電源VDDIOに接続されている。
PMOSトランジスタMP8のソースが電源VDDIOに接続されている。
そして、PMOSトランジスタMP8のドレインおよび基板が、トランジスタMP1,MP4,MP5,MP7,MP9の基板に接続されている。
ゲート電圧制御回路23Dは、PMOSトランジスタMP4,MP5、およびNMOSトランジスタMN2に加えて、PMOSトランジスタMP9、およびNMOSトランジスタMN4,MN5を有する。なお、PMOSトランジスタMP5が第4電界効果トランジスタに相当し、PMOSトランジスタMP4が第5電界効果トランジスタに相当する。
PMOSトランジスタMP9のソースが接続パッドPADVおよび出力回路21の出力ノードND21に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN4のドレインに接続されている。このドレイン同士の接続ノードND24がPMOSトランジスタMP5のゲートおよびNMOSトランジスタMM5のゲートに接続されている。
NMOSトランジスタMN4、MN5のソースが基準電位VSSに接続されている。NMOSトランジスタMP5のドレインが出力回路21のMN1のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタMP9のゲートおよびNMOSトランジスタMN4のゲートが電源VDDIOに接続されている。
そして、PMOSトランジスタMP9の基板がトランジスタMP1,MP4,MP5,MP7の基板に接続されている。
電源VDDIOがオン時の各回路の状態を説明する。
基板電位制御回路22Dは、トランジスタMN3のゲート電位が電源電位VDDIOであることから、トランジスタMN3はオンし、トランジスタMP8のゲート電位をグランドレベルにする。その結果、電源VDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路23Dは、トランジスタMN2,MN4がオンすることで、トランジスタMP5のゲート電位がグランドレベルになりトランジスタMP5がオンする。出力制御回路24からの信号(VDDIO、グランドレベル)をトランジスタMP1,MN1のゲートへ伝達する。
このとき、トランジスタMP4,MP9,MP7のゲート電位はVDDIO、トランジスタMN5のゲート電位はグランドレベルになることからオフする。その結果、出力回路の接続パッドPADVの電位とトランジスタMP1のゲート電位、トランジスタMN1のゲート電位と分離することができている。
電源VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
ゲート電圧制御回路23Dは、トランジスタMP4,MP9,MN2,MN4のゲート電位は電源VDDIOがオフのため、グランドレベルになり、トランジスタMP4,MP9がオン、トランジスタMN2,MN4がオフとなる。
トランジスタMP5のドレイン領域はトランジスタMP4がオンすることで接続パッドPADVの電位となり、トランジスタMP5のゲート電位はトランジスタMP9がオンすることから接続パッドPADVの電位となり、トランジスタMP5はオフする。
これにより、トランジスタMN2,MP5がオフすることで、出力制御回路24への電流は遮断され、他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能となる。
また、トランジスタMN5のゲート電位が接続パッドPADVの電位になることから、接続パッドPADVの電位がトランジスタMN5をオンさせる電位上昇すれば、出力回路21のトランジスタMN1のゲート電位をグランドレベルに制御が可能となる。その結果。他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路のグランド間に貫通電流が流れないことが可能となる。
基板電位制御回路22Dは、トランジスタMP7のゲート電位はグランドレベルとなり、トランジスタMP8は、トランジスタMP7がオンすることで、ゲート電位が接続パッドPADVの電位になる。
このとき、トランジスタMP8のドレイン電位、つまりトランジスタMP1,MP4,MP5,MP9,MP7,MP8の基板電位は次のようになる。
すなわち、トランジスタMP1,MP4,MP5,MP9,MP7のドレイン領域(出力部)と基板の間に形成される寄生PNダイオード(MP1を代表として図に明記:D1、その他省略)により基板と接続パッドPADV電位と接続される。このため、PADV−ダイオードVthの電位が供給されることになる。
これにより、トランジスタMP8から電源VDDIO(オフのため、グランドレベル)への電流は遮断される。
また、ゲート電圧制御回路23DのトランジスタMP4がオンすることで、出力回路21のトランジスタMP1のゲート電位が接続パッドPADVの電位になる。その結果、トランジスタMP1はゲート、ドレインが接続パッドPADVの電位、基板がPADV−ダイオードVthの電位が供給されることになる。
よって他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能になる。
<第4具体例>
図8は、本発明の第4の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
図8は、図3および図4の回路構成に対応する図5と異なる具体例を示している。また、図8において、図7と同一構成部部分には同一符号を付している。
基板電圧制御回路22Eは、PMOSトランジスタMP7,MP8、およびNMOSトランジスタMN3に加えて、PMOSトランジスタMP10を有する。なお、PMOSトランジスタMP10が第6電界効果トランジスタに相当する。
PMOSトランジスタMP10のゲートが電源VDDIOに接続され、ソースが接続パッドPADVおよび出力回路21の出力ノードND21に接続されている。
そして、PMOSトランジスタMP10のソースおよび基板が、トランジスタMP1,MP4,MP5,MP7,MP9の基板に接続されている。
VDDIOがオン時の各回路の状態を説明する。
基板電位制御回路22Eは、トランジスタMN3のゲート電位が電源電位VDDIOであることから、トランジスタMN3はオンし、トランジスタMP8のゲート電位をグランドレベルにする。これにより、電源VDDIOが基板へ接続され、基板電位がVDDIOレベルになる。
ゲート電圧制御回路23Dは、トランジスタMN2,MN4がオンすることで、トランジスタMP5のゲート電位がグランドレベルになりトランジスタMP5がオンする。
出力制御回路24からの信号(VDDIO、グランドレベル)をトランジスタMP1,MN1のゲートへ伝達する。
このとき、トランジスタMP4,MP9,MP7のゲート電位はVDDIO、トランジスタMN5のゲート電位はグランドレベルになることからオフすることで、出力回路の接続パッドPADVの電位とトランジスタMP1のゲート電位、トランジスタMN1のゲート電位と分離することができている。
VDDIOがオフ時の各回路の状態を説明する。
ゲート電圧制御回路23Dは、トランジスタMP4,MP9,MN2,MN4のゲート電位は電源VDDIOがオフのため、グランドレベルになり、トランジスタMP4,MP9がオン、トランジスタMN2,MN4がオフとなる。
トランジスタMP5のドレイン領域はトランジスタMP4がオンすることで接続ノードPADVの電位となり、トランジスタMP5のゲート電位はトランジスタMP9がオンすることから接続ノードPADVの電位となり、トランジスタMP5はオフする。
これにより、トランジスタMN2,MP5がオフすることで、出力制御回路24への電流は遮断され、他のLSI30から入力される接続パッドPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能となる。
また、トランジスタMN5のゲート電位が接続ノードPADVの電位になることから、接続ノードPADVの電位がトランジスタMN5をオンさせる電位上昇すれば、出力回路21のトランジスタMN1のゲート電位をグランドレベルに制御が可能となる。
そして、他のLSI30から入力される接続ノードPADVの電位と出力回路のグランド間に貫通電流が流れないことが可能となる。
基板電位制御回路22Eは、トランジスタMP7,MP10のゲート電位はグランドレベルとなり、トランジスタMP8は、トランジスタMP7がオンすることで、ゲート電位が接続ノードPADVの電位になる。
このとき、トランジスタMP8のドレイン電位、つまりトランジスタMP1,MP4,MP5,MP9,MP7,MP8,MP10の基板電位はトランジスタMP10がオンすることで、基板と接続ノードPADVの電位と接続される。
また、ゲート電圧制御回路23DのトランジスタMP4がオンすることで、出力回路21のトランジスタMP1のゲート電位が接続ノードPADVの電位になることから、トランジスタMP1はゲート、ドレイン、基板が接続ノードPADVに電位になる。
よって他のLSI30から入力される接続ノードPADVの電位と出力回路の電源間に貫通電流が流れないことが可能になる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
多数のチップ(LSI)が混在しているセット上において、オンしているチップとオフさせたいチップのインターフェースで余計な回路が不要である。
その結果、部品点数の削減に寄与することができる。
これにより、コスト削減、セット全体の小型化が可能となり、セット全体へ寄与することができる。
多数のチップが混在しているセット上において、オフさせるチップ外部からの信号に影響されず貫通電流を流さないことができる。
その結果、オフさせたいチップ自体の電源を内部電源だけではなく、インターフェース側の電源も落とすことが可能になり、セット全体での低消費電力化に寄与することができる。
多数のチップが混在しているセット上において、複数チップごとのシステムでの制御が必要なくチップの電源を落とせることでシステムの簡略化が可能になる。
これにより、コスト削減、セット全体の小型化が可能となり、セット全体へ寄与することができる。
本発明の第1の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図であって、出力回路の電源がオン時の状態を示す図である。 本発明の第1の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図であって、出力回路の電源がオフ時の状態を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図であって、出力回路の電源がオン時の状態を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図であって、出力回路の電源がオフ時の状態を示す図である。 本発明の第1の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。 本発明の第2の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。 本発明の第3の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。 本発明の第4の具体例に係る出力バッファ回路を有する集積回路(LSI)システムの構成を示す回路図である。
符号の説明
10,10A〜10E・・・集積回路システム、20,20A〜20E・・・LSI、30,40・・・他のLSI、21・・・出力回路、22,22A〜22E・・・基板電圧制御回路、23,23B,23D・・・ゲート電圧制御回路、24・・・出力制御回路、25,25A・・・信号供給部、PADV・・・接続パッド、MP1・・・PMOSトランジスタ(第1電界トランジスタ)、MN1・・・NMOSトランジスタ(第2電界効果トランジスタ)、MP8・・・PMOSトランジスタ(第3電界効果トランジスタ)、MP5・・・PMOSトランジスタ(第4電界効果トランジスタ)、MP4・・・PMOSトランジスタ(第5電界効果トランジスタ)、MP10・・・PMOSトランジスタ(第6電界効果トランジスタ)。

Claims (12)

  1. 電源と基準電位間に直列に接続された第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタとを含み、上記第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタのドレイン同士の接続点により出力ノードが形成された出力回路と、
    上記出力回路の出力を第1レベル、第2レベル、およびハイインピーダンスのそれぞれの状態に制御する出力制御回路と、
    上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板を、上記出力回路の電源オン時には上記電源に接続する基板電圧制御回路と、
    上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときには、上記第1電界効果トランジスタのゲートに上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給するゲート電圧制御回路と、
    上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときに、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する信号供給部と
    を有する出力バッファ回路。
  2. 信号供給部は、
    上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタのドレイン領域と基板の間に形成されるPNダイオードにより上記基板に上記の他の集積回路から入力される信号を供給する
    請求項1記載の出力バッファ回路。
  3. 上記信号供給部は、
    上記出力回路の電源がオフ時に、上記第1電界効果トランジスタの基板と上記出力ノードとを選択的に接続させて上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する
    請求項1記載の出力バッファ回路。
  4. 上記基板電圧制御回路は、
    電源と上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第1スイッチと、
    上記電源オン時に上記スイッチをオン状態に制御し、電源オフ時に上記スイッチをオフ状態に制御する第1制御部と、を含み、
    上記ゲート電圧制御回路は、
    上記出力制御回路の上記第1電界効果トランジスタのゲート電位を制御するためのゲート制御ラインと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第2スイッチと、
    上記出力回路の出力ノードと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第3のスイッチと、
    上記電源オン時には上記第2スイッチをオン状態、上記第3スイッチをオフ状態に制御し、上記電源オフ時には上記第2スイッチをオフ状態、上記第3スイッチをオン状態に制御する第2制御部と、を含む
    請求項2記載の出力バッファ回路。
  5. 基板電圧制御回路は、
    上記第1スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第3電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第1制御部は、
    電源オン時は上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、
    電源オフ時は上記第3電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、
    上記ゲート電圧制御回路は、
    上記第2スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第4電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第3スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の電源に接続された第5電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第2制御部は、
    電源オン時は上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、
    電源オフ時は上記第4電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持する
    請求項4記載の出力バッファ回路。
  6. 上記第2制御部は、
    電源オフ時には、上記出力回路の第2電界効果トランジスタのゲート電位を当該第2電界効果トランジスタがオフする電位に保持する
    請求項5記載の出力バッファ回路。
  7. 上記基板電圧制御回路は、
    電源と上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第1スイッチと、
    上記電源オン時に上記スイッチをオン状態に制御し、電源オフ時に上記スイッチをオフ状態に制御する第1制御部と、を含み、
    上記ゲート電圧制御回路は、
    上記出力制御回路の上記第1電界効果トランジスタのゲート電位を制御するためのゲート制御ラインと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第2スイッチと、
    上記出力回路の出力ノードと上記第1電界効果トランジスタのゲートとの間に接続された第3のスイッチと、
    上記電源オン時には上記第2スイッチをオン状態、上記第3スイッチをオフ状態に制御し、上記電源オフ時には上記第2スイッチをオフ状態、上記第3スイッチをオン状態に制御する第2制御部と、を含み、
    上記信号供給部は、
    上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードと上記第1電界効果トランジスタの基板との間に接続された第4スイッチを含み、
    上記第1制御部は、電源オフ時に上記第4スイッチをオン状態に制御する
    請求項3記載の出力バッファ回路。
  8. 基板電圧制御回路は、
    上記第1スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第3電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第1制御部は、
    電源オン時は上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、
    電源オフ時は上記第3電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第3電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、
    上記ゲート電圧制御回路は、
    上記第2スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンする第4電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第3スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の上記電源に接続された第5電界効果トランジスタにより形成され、
    上記第2制御部は、
    電源オン時は上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記第2レベルの電位に保持し、
    電源オフ時は上記第4電界効果トランジスタのゲートを、上記出力回路の出力ノードが接続され、他の集積回路と接続するための接続ノードに接続させて、上記第4電界効果トランジスタのゲート電位を上記接続ノードの電位に保持し、
    信号供給部は、
    上記第4スイッチが第1レベルでオフし、第2レベルでオンし、ゲートがオン時に第1レベル、オフ時に第2レベル相当の上記電源に接続された第6電界効果トランジスタにより形成されている
    請求項7記載の出力バッファ回路。
  9. 上記第2制御部は、
    電源オフ時には、上記出力回路の第2電界効果トランジスタのゲート電位を当該第2電界効果トランジスタがオフする電位に保持する
    請求項8記載の出力バッファ回路。
  10. 接続ノードが他の集積回路に接続される出力部に出力バッファ回路を有し、
    上記出力バッファ回路は、
    電源と基準電位間に直列に接続された第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタとを含み、上記第1電界効果トランジスタと第2電界効果トランジスタのドレイン同士の接続点により出力ノードが形成された出力回路と、
    上記出力回路の出力を第1レベル、第2レベル、およびハイインピーダンスのそれぞれの状態に制御する出力制御回路と、
    上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板を、上記出力回路の電源オン時には上記電源に接続する基板電圧制御回路と、
    上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときには、上記第1電界効果トランジスタのゲートに上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給するゲート電圧制御回路と、
    上記出力回路の電源がオフで、かつ前記出力回路の出力ノードと接続されている他の集積回路から入力される信号が第1レベルであるときに、上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する信号供給部と、を含む
    集積回路。
  11. 信号供給部は、
    上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタのドレイン領域と基板の間に形成されるPNダイオードにより上記基板に上記の他の集積回路から入力される信号を供給する
    請求項10記載の集積回路。
  12. 上記信号供給部は、
    上記出力回路の電源がオフ時に、上記第1電界効果トランジスタの基板と上記出力ノードとを選択的に接続させて上記出力回路の上記第1電界効果トランジスタの基板に上記他の集積回路から入力される第1レベルの信号を供給する
    請求項10記載の集積回路。
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