JP2012119941A - Inverting voltage output circuit - Google Patents

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Norikazu Ota
則一 太田
Yoshie Ohira
喜恵 大平
Takanori Makino
貴紀 牧野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit for outputting a voltage inverting between a non-ground voltage and a ground voltage of a DC power supply in response to changes in an input signal which suppresses voltage fluctuations on a power line connected to a non-ground terminal.SOLUTION: A current limiting element 14 and a switching circuit 16 are connected in series, and a voltage at a midpoint 22 between the current limiting element and the switching circuit is output. A current flowing through the switching circuit when the switching circuit is turned on is limited by the current limiting element. Voltage fluctuations on a power line 12 connected to the non-ground terminal of the DC power supply are suppressed and the operation of an analog circuit or the like connected to the power line 12 is stabilized.

Description

本発明は、入力信号の変化に応じて直流電源の接地電圧と非接地電圧との間で反転する電圧を出力する回路に関する。また、その反転電圧出力回路を利用したクロック信号出力回路にも関する。さらに、そのクロック信号出力回路を利用したアナログ回路とアナログ・デジタル混載回路にも関する。   The present invention relates to a circuit that outputs a voltage that is inverted between a ground voltage and a non-ground voltage of a DC power supply in accordance with a change in an input signal. The present invention also relates to a clock signal output circuit using the inverted voltage output circuit. Further, the present invention relates to an analog circuit using the clock signal output circuit and an analog / digital mixed circuit.

図1(a)に示すように、入力信号の変化に応じて反転電圧を出力するcMOS論理回路1が知られている。この回路1では、pMOSトランジスタ4とnMOSトランジスタ6の直列回路を直流電源2に接続する。pMOSトランジスタ4を直流電源2の非接地端子2aに接続し、nMOSトランジスタ6を直流電源2の接地端子2bに接続する。非接地端子2aの電位(非接地電圧VDD)は、接地端子2bの電位(接地電圧)に対して正である。 As shown in FIG. 1A, a cMOS logic circuit 1 that outputs an inverted voltage in accordance with a change in an input signal is known. In this circuit 1, a series circuit of a pMOS transistor 4 and an nMOS transistor 6 is connected to a DC power supply 2. The pMOS transistor 4 is connected to the non-ground terminal 2 a of the DC power supply 2, and the nMOS transistor 6 is connected to the ground terminal 2 b of the DC power supply 2. The potential of the non-ground terminal 2a (non-ground voltage V DD ) is positive with respect to the potential of the ground terminal 2b (ground voltage).

図1(b) に示すように、pMOSトランジスタ4とnMOSトランジスタ6のゲートに、時間の経過に伴って、pMOSトランジスタ4とnMOSトランジスタ6の閾値電圧よりも高いハイ電圧と前記閾値よりも低いロー電圧の間で反転するゲート電圧VGを加えると、ゲート電圧VGがハイ電圧の間はpMOSトランジスタ4が非導通状態となってnMOSトランジスタ6が導通することから、端子10に出力される電圧VOUTは、直流電源2の接地電圧に等しくなる。ゲート電圧VGがロー電圧の間はpMOSトランジスタ4が導通してnMOSトランジスタ6が非導通状態となることから、端子10に出力される電圧VOUTは、直流電源2の非接地電圧VDDに等しくなる。図1(c)に示すように、端子10から出力される電圧VOUTは、入力信号の変化に応じて、直流電源2の接地電圧と非接地電圧VDDの間で反転する。ゲート電圧VGが直流電源2の接地電圧と非接地電圧VDDの間で反転する場合、図1のcMOS論理回路はNOT回路となる。図1のcMOS論理回路は、cMOS論理回路の適用例の1つであり、適用例はNOT回路に限られない。入力信号の変化に応じて直流電源の接地電圧と非接地電圧との間で反転する電圧を出力する様々な反転電圧出力回路を構成する。 As shown in FIG. 1B, the high voltage higher than the threshold voltage of the pMOS transistor 4 and the nMOS transistor 6 and the low voltage lower than the threshold are applied to the gates of the pMOS transistor 4 and the nMOS transistor 6 over time. When the gate voltage V G that is inverted between the voltages is applied, the pMOS transistor 4 is in a non-conductive state and the nMOS transistor 6 is in a conductive state while the gate voltage V G is at a high voltage. V OUT is equal to the ground voltage of the DC power supply 2. Since the pMOS transistor 4 is conductive and the nMOS transistor 6 is nonconductive while the gate voltage V G is low, the voltage V OUT output to the terminal 10 is equal to the non-ground voltage V DD of the DC power supply 2. Will be equal. As shown in FIG. 1C, the voltage V OUT output from the terminal 10 is inverted between the ground voltage of the DC power supply 2 and the non-ground voltage V DD according to the change of the input signal. When the gate voltage V G is inverted between the ground voltage of the DC power supply 2 and the non-ground voltage V DD , the cMOS logic circuit of FIG. 1 becomes a NOT circuit. The cMOS logic circuit in FIG. 1 is one application example of the cMOS logic circuit, and the application example is not limited to the NOT circuit. Various inverted voltage output circuits that output a voltage that is inverted between the ground voltage and the non-ground voltage of the DC power supply according to the change of the input signal are configured.

cMOS論理回路で反転電圧出力回路を構成すると、ゲート電圧VGがハイ電圧とロー電圧の間で反転する際に、pMOSトランジスタ4とnMOSトランジスタ6の双方が導通する時間帯があり、大きな貫通電流が流れる時間帯が生じてしまう。
図中の8は、直流電源2の非接地電圧を他の電気回路に供給する電源端子(非接地側)である。電源端子8に生じる非接地電圧Vsは、短時間だけ繰り返して流れる貫通電流の影響を受け、図1(d)に例示するように変動してしまう。電源端子8に生じる非接地電圧Vsは、電源電圧VDDにノイズが重畳したものである。ノイズが重畳しているために、電源端子8に接続される電気回路の動作が不安定になってしまう。電源端子8にアナログ回路またはアナログ・デジタル混載回路が接続されている場合には、電源線12の電圧に変動(ノイズ)が生じる結果、アナログ回路またはアナログ・デジタル混載回路の出力結果にノイズの影響が現れてしまう。特に、反転電圧出力回路とアナログ回路等とそれらに電源を供給する電源回路が集積化されている場合、電源回路の出力インピーダンスがゼロでないことから、電源電圧の変動(ノイズ)がアナログ回路等に顕著な影響を及ぼすことになる。
本明細書では、直流電源2の非接地端子2aと非接地側の電源端子8を接続する配線を電源線12といい、非接地側の電源端子8を電源端子8と略称し、電源線12または電源端子8の電圧を電源電圧または非接地電圧という。これに対して、直流電源2の接地端子2bに接続されている配線を接地線13といい、その電圧を接地電圧という。
When the inverted voltage output circuit is configured by the cMOS logic circuit, there is a time zone in which both the pMOS transistor 4 and the nMOS transistor 6 are conductive when the gate voltage V G is inverted between the high voltage and the low voltage, and a large through current is generated. A time zone will flow.
Reference numeral 8 in the figure denotes a power supply terminal (non-grounded side) for supplying the non-grounded voltage of the DC power supply 2 to another electric circuit. The non-ground voltage Vs generated at the power supply terminal 8 is affected by a through current that flows repeatedly only for a short time, and fluctuates as illustrated in FIG. The non-ground voltage Vs generated at the power supply terminal 8 is obtained by superimposing noise on the power supply voltage V DD . Since noise is superimposed, the operation of the electric circuit connected to the power supply terminal 8 becomes unstable. When an analog circuit or an analog / digital mixed circuit is connected to the power supply terminal 8, fluctuation (noise) occurs in the voltage of the power line 12, so that the output result of the analog circuit or analog / digital mixed circuit is affected by noise. Will appear. In particular, when the inverted voltage output circuit, analog circuit, etc. and the power supply circuit that supplies power to them are integrated, the output impedance of the power supply circuit is not zero, so fluctuations in the power supply voltage (noise) may occur in the analog circuit, etc. It will have a noticeable effect.
In this specification, the wiring connecting the non-ground terminal 2a of the DC power source 2 and the non-ground side power terminal 8 is referred to as a power line 12, the non-ground side power terminal 8 is abbreviated as the power terminal 8, and the power line 12 Or the voltage of the power supply terminal 8 is called a power supply voltage or a non-ground voltage. On the other hand, the wiring connected to the ground terminal 2b of the DC power supply 2 is referred to as a ground line 13, and the voltage is referred to as a ground voltage.

貫通電流が流れることを防止するために、特許文献1の技術が提案されている。特許文献1の技術では、遅延回路を利用し、nMOSトランジスタ6が非導通状態となってからpMOSトランジスタ4が導通し、pMOSトランジスタ4が非導通状態となってからnMOSトランジスタ6が導通する関係を得る。この技術によると、pMOSトランジスタ4とnMOSトランジスタ6の双方が導通する時間帯をなくすことができ、貫通電流が流れないようにすることができる。   In order to prevent a through current from flowing, the technique of Patent Document 1 has been proposed. In the technique of Patent Document 1, a relationship is used in which the delay circuit is used, the pMOS transistor 4 is turned on after the nMOS transistor 6 is turned off, and the nMOS transistor 6 is turned on after the pMOS transistor 4 is turned off. obtain. According to this technique, the time zone in which both the pMOS transistor 4 and the nMOS transistor 6 are conductive can be eliminated, and the through current can be prevented from flowing.

特開平5−145385号公報JP-A-5-145385

直流電源の接地電圧と非接地電圧の間で反転する電圧を出力する反転電圧出力回路は、複数個を組み合わせてクロック信号発生回路や論理回路を構成することが多く、反転電圧出力回路の一つ一つに遅延回路を設けると、反転電圧を出力する回路群が大規模化してしまう。
本明細書では、回路規模を大きくしないで貫通電流による影響を顕著に減少できる反転電圧出力回路を開示する。
An inverted voltage output circuit that outputs a voltage that is inverted between the ground voltage and non-ground voltage of a DC power supply is often combined to form a clock signal generation circuit or a logic circuit, and is one of the inverted voltage output circuits. If one delay circuit is provided, the circuit group for outputting the inversion voltage becomes large.
The present specification discloses an inverted voltage output circuit that can significantly reduce the influence of a through current without increasing the circuit scale.

本明細書では、貫通電流が流れない回路を実現する発想から、貫通電流が流れる回路へ発想を切り換えることによって、反転電圧出力回路が電源電圧に及ぼす影響を顕著に減少することに成功した。   In the present specification, the idea of realizing a circuit in which no through current flows is changed to a circuit in which a through current flows, thereby succeeding in significantly reducing the influence of the inverted voltage output circuit on the power supply voltage.

本明細書で開示する反転電圧出力回路は、直流電源に接続して用いられる。その反転電圧出力回路では、電流制限素子とスイッチング回路が直列に接続されており、電流制限素子とスイッチング回路の中間点の電圧を出力する。   The inverted voltage output circuit disclosed in this specification is used by being connected to a DC power source. In the inverted voltage output circuit, the current limiting element and the switching circuit are connected in series, and the voltage at the midpoint between the current limiting element and the switching circuit is output.

上記の反転電圧出力回路では、入力信号の変化に応じてスイッチング回路が導通・非導通の間で切換わると、それに追従して、電流制限素子とスイッチング回路の中間点の電圧が直流電源の接地電圧と非接地電圧の間で反転する。スイッチング回路が導通している間はスイッチング回路に電流が流れるが、その電流値は電流制限素子によって制限される。スイッチング回路を流れる貫通電流値が小さく抑制される。反転電圧出力回路を流れる貫通電流が過大となることがなく、過大な貫通電流が流れて電源電圧に影響を及ぼす現象を低減することができる。   In the above inverted voltage output circuit, when the switching circuit switches between conducting and non-conducting according to the change of the input signal, the voltage at the midpoint between the current limiting element and the switching circuit follows the DC power supply ground. Inverts between voltage and ungrounded voltage. While the switching circuit is conductive, a current flows through the switching circuit, but the current value is limited by the current limiting element. The through current value flowing through the switching circuit is suppressed to be small. A through current flowing through the inverted voltage output circuit does not become excessive, and a phenomenon in which an excessive through current flows and affects the power supply voltage can be reduced.

上記の反転電圧出力回路では、スイッチング回路と対をなすとともにスイッチング回路が導通するときに非導通となるスイッチング素子を備えていないことから、スイッチング回路が導通している間はスイッチング回路に電流が流れ続ける。電流消費量が大きいという問題を持っている。
しかしながら本発明者らの研究によって、スイッチング回路が導通している間はスイッチング回路に電流が流れ続けるという問題は、電流制限素子によって電流値を制限することによって許容可能なレベルにまで抑制できる一方において、大きな貫通電流が電源電圧に及ぼす影響を抑制できることによって得られる利点の方が重要な意味を持つ場合があることが見出された。反転電圧出力回路の用途によっては、スイッチング回路と対をなすスイッチング素子に代えて電流制限素子を用いたほうが、消費電力量が増加するという不利な面よりも、電源線の電圧が安定して電源線にノイズが発生しないという有利な面の方が大きな価値を持つことを見出した。上記の反転電圧出力回路は、上記知見が得られたことによって現実化された。
Since the above inverted voltage output circuit is not provided with a switching element which is paired with the switching circuit and which is non-conductive when the switching circuit is conductive, a current flows through the switching circuit while the switching circuit is conductive. to continue. There is a problem of large current consumption.
However, according to the study by the present inventors, the problem that the current continues to flow in the switching circuit while the switching circuit is conducting can be suppressed to an acceptable level by limiting the current value by the current limiting element. It has been found that the benefits obtained by being able to suppress the effect of large through currents on the supply voltage may have more significance. Depending on the application of the inverting voltage output circuit, using a current limiting element instead of the switching element paired with the switching circuit has the disadvantage that the power consumption increases, and the power line voltage is stable. We have found that the advantage of not generating noise in the line is of greater value. The above inverted voltage output circuit has been realized by obtaining the above knowledge.

直流電源の負端子が接地される場合、正端子(非接地端子)にpMOSトランジスタを接続して電流制限素子とすることができる。pMOSトランジスタのゲートに一定電圧を印加すると、pMOSトランジスタを流れる電流の上限値は、飽和電流に制限される。その飽和電流の大きさは、ドレイン・ソース電圧に影響されず、ゲート電圧で規定される。ゲートに一定電圧が印加されているpMOSトランジスタを用いると、貫通電流を制限し、過大な貫通電流が流れることを防止する。この反転電圧出力回路では、1個または複数個のnMOSトランジスタでスイッチング回路を構成する。このスイッチング回路は、接地して用いる。pMOSトランジスタとスイッチング回路の中間点の電圧は、非接地電圧にほぼ等しい状態と接地電圧にほぼ等しい状態の間で反転する。   When the negative terminal of the DC power supply is grounded, a pMOS transistor can be connected to the positive terminal (non-ground terminal) to form a current limiting element. When a constant voltage is applied to the gate of the pMOS transistor, the upper limit value of the current flowing through the pMOS transistor is limited to the saturation current. The magnitude of the saturation current is not affected by the drain-source voltage and is defined by the gate voltage. When a pMOS transistor having a constant voltage applied to the gate is used, the through current is limited and an excessive through current is prevented from flowing. In this inverted voltage output circuit, one or a plurality of nMOS transistors constitute a switching circuit. This switching circuit is used while being grounded. The voltage at the midpoint between the pMOS transistor and the switching circuit is inverted between a state approximately equal to the non-ground voltage and a state approximately equal to the ground voltage.

スイッチング回路を1個のnMOSトランジスタで構成し、ハイ電圧とロー電圧の間で反転する信号をnMOSトランジスタのゲートに加えるようにしてもよい。
上記回路によると、nMOSトランジスタで構成されているスイッチング回路が非導通の間は、直流電源の非接地電圧が中間点に生じ、nMOSトランジスタで構成されているスイッチング回路が導通している間は、直流電源の接地電圧が中間点に生じる。非接地電圧と接地電圧の間で反転する電圧が出力される。上記回路によると、入力信号を反転した電圧を出力する回路が構成される。なお本明細書でいう反転電圧出力回路は、入力信号を反転した電圧を出力するものに限定されず、時間の経過に伴って反転する電圧を出力する回路を意味している。入力信号がハイ電圧であればハイ電圧を出力し、入力信号がロー電圧であればロー電圧を出力する回路は、入力信号を反転した電圧を出力する回路ではないが、時間の経過に伴って反転する電圧を出力するので、ここでいう反転電圧出力回路に含まれる。
nMOSトランジスタが導通している間は、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの直列回路を電流が流れるために、正確に言うと、中間点に生じる電圧は、接地電圧に一致しない。nMOSトランジスタを流れる電流に、導通時のnMOSトランジスタの抵抗を乗じた値だけ、接地電圧からずれた電圧となる。しかしながら、そのずれは、pMOSトランジスタによってnMOSトランジスタを流れる電流値を制限することによって小さな値に制限することができる。接地電圧が出力されるという表現には、接地電圧からわずかにずれた電圧(非接地電圧とは十分に区別できる)を出力する場合も含まれる。
The switching circuit may be composed of one nMOS transistor, and a signal that is inverted between a high voltage and a low voltage may be applied to the gate of the nMOS transistor.
According to the above circuit, while the switching circuit composed of nMOS transistors is non-conductive, the non-ground voltage of the DC power supply is generated at an intermediate point, and while the switching circuit composed of nMOS transistors is conductive, The ground voltage of the DC power supply is generated at the intermediate point. A voltage that is inverted between the non-ground voltage and the ground voltage is output. According to the above circuit, a circuit that outputs a voltage obtained by inverting the input signal is configured. Note that the inverted voltage output circuit in this specification is not limited to a circuit that outputs a voltage obtained by inverting an input signal, but means a circuit that outputs a voltage that is inverted over time. A circuit that outputs a high voltage if the input signal is a high voltage and outputs a low voltage if the input signal is a low voltage is not a circuit that outputs a voltage obtained by inverting the input signal. Since the inversion voltage is output, it is included in the inversion voltage output circuit here.
Since the current flows through the series circuit of the pMOS transistor and the nMOS transistor while the nMOS transistor is conducting, the voltage generated at the intermediate point does not coincide with the ground voltage. A voltage that deviates from the ground voltage by a value obtained by multiplying the current flowing through the nMOS transistor by the resistance of the nMOS transistor during conduction. However, the deviation can be limited to a small value by limiting the current value flowing through the nMOS transistor by the pMOS transistor. The expression that the ground voltage is output includes a case where a voltage slightly deviated from the ground voltage (which can be sufficiently distinguished from the non-ground voltage) is output.

上記の反転電圧出力回路は、論理回路に用いることもできるが、クロック信号出力回路に用いることが有用である。特に、クロック信号を用いて処理するアナログ回路とともに同一の電源回路に接続して用いるクロック信号出力回路を構成する場合に有益である。アナログ回路とクロック信号出力回路が同一の電源回路に接続されている場合、クロック信号出力回路の動作によって電源線電圧が変動してしまうことを抑制する必要が特に高い。本発明によって電流消費量が増加するという不利を補って余りある効果を享受できることが多い。   The above inverted voltage output circuit can be used for a logic circuit, but is useful for a clock signal output circuit. In particular, it is useful when configuring a clock signal output circuit that is used by being connected to the same power supply circuit together with an analog circuit that uses a clock signal for processing. When the analog circuit and the clock signal output circuit are connected to the same power supply circuit, it is particularly necessary to suppress the fluctuation of the power supply line voltage due to the operation of the clock signal output circuit. The present invention often compensates for the disadvantage of increasing the current consumption and can enjoy the extra effect.

pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの直列回路を複数段に亘って並列に接続することで、クロック信号出力回路を構成することができる。この場合、pMOSトランジスタのゲートに一定電圧を印加することによってpMOSトランジスタを流れる電流を飽和電流に制限する。また、前段の中間点を後段のnMOSトランジスタのゲートに接続し、最終段の中間点を最初段のnMOSトランジスタのゲートに接続する構成とする。
これによって、リングオシレータ式のクロック信号出力回路、あるいは、CR発振回路を利用するクロック信号出力回路を構成することができる。
リングオシレータ式のクロック信号出力回路を構成する場合には、前段の中間点が後段のnMOSトランジスタのゲートとコンデンサに接続されており、最終段の中間点が最初段のnMOSトランジスタのゲートとコンデンサに接続されている構成とする。すると、各段のnMOSトランジスタのゲートに、ロー電圧からハイ電圧に変化してからロー電圧に復帰する変化を繰り返すゲート電圧が印加される。
この場合、前段のnMOSトランジスタが非導通となることを契機にして後段のコンデンサが充電を開始し、充電電圧が所定値に上昇することで後段のnMOSトランジスタが導通し、後段のnMOSトランジスタが導通することでさらに後段のコンデンサが放電してさらに後段のnMOSトランジスタが非導通となる現象が生じる。上記の現象の連鎖が自律的に繰り返される現象がえられることから、所定の周波数で反転する電圧を出力する回路、すなわちクロック信号出力回路が得られる。
A clock signal output circuit can be configured by connecting a series circuit of a pMOS transistor and an nMOS transistor in parallel over a plurality of stages. In this case, the current flowing through the pMOS transistor is limited to the saturation current by applying a constant voltage to the gate of the pMOS transistor. In addition, the intermediate point in the previous stage is connected to the gate of the nMOS transistor in the subsequent stage, and the intermediate point in the final stage is connected to the gate of the nMOS transistor in the first stage.
As a result, a ring oscillator type clock signal output circuit or a clock signal output circuit using a CR oscillation circuit can be configured.
When configuring a ring oscillator type clock signal output circuit, the intermediate point of the previous stage is connected to the gate and capacitor of the nMOS transistor of the subsequent stage, and the intermediate point of the final stage is connected to the gate and capacitor of the first stage nMOS transistor. A connected configuration is assumed. Then, a gate voltage that repeatedly changes from a low voltage to a high voltage and then returns to the low voltage is applied to the gate of the nMOS transistor at each stage.
In this case, when the preceding nMOS transistor becomes non-conductive, the latter capacitor starts charging, and when the charging voltage rises to a predetermined value, the succeeding nMOS transistor becomes conductive, and the succeeding nMOS transistor becomes conductive. As a result, the capacitor in the subsequent stage is discharged and the nMOS transistor in the subsequent stage becomes non-conductive. Since a phenomenon in which the above chain of phenomena is autonomously repeated is obtained, a circuit that outputs a voltage that is inverted at a predetermined frequency, that is, a clock signal output circuit can be obtained.

そのクロック信号出力回路には各種の付属回路を設けることができる。例えば、フリップフロップ回路を主体する分周回路を設けることもできる。その分周回路もまた、電流制限素子とスイッチング回路が直列に接続されている反転電圧出力回路を組み合わせて構成することが好ましい。クロック信号出力回路と分周回路の全体回路を実質的なクロック信号出力回路と観念することができる。電流制限素子とスイッチング回路が直列に接続されている反転電圧出力回路を組み合わせて分周回路を構成すると、実質的なクロック信号出力回路によって電源電圧が変動することを抑制することが可能となる。   Various accessory circuits can be provided in the clock signal output circuit. For example, a frequency dividing circuit mainly including a flip-flop circuit can be provided. The frequency dividing circuit is also preferably configured by combining an inverted voltage output circuit in which a current limiting element and a switching circuit are connected in series. The entire circuit of the clock signal output circuit and the frequency dividing circuit can be considered as a substantial clock signal output circuit. When a frequency dividing circuit is configured by combining an inverted voltage output circuit in which a current limiting element and a switching circuit are connected in series, it is possible to suppress fluctuations in the power supply voltage due to a substantial clock signal output circuit.

上記したクロック信号出力回路は、そのクロック信号に同期して動作するとともにクロック信号出力回路と同じ電源に接続されているアナログ回路とともに用いる場合に特に有効である。この場合、クロック信号出力回路が電源電圧の変動を引き起こすと、アナログ回路の動作が不安定となってしまう。本発明を利用すると、クロック信号出力回路が電源線に大きなノイズを発生させないので、アナログ回路の動作が安定化する。電源線電圧のノイズがアナログ回路に影響することを防止することができる。   The clock signal output circuit described above is particularly effective when used with an analog circuit that operates in synchronization with the clock signal and is connected to the same power source as the clock signal output circuit. In this case, if the clock signal output circuit causes fluctuations in the power supply voltage, the operation of the analog circuit becomes unstable. By utilizing the present invention, the clock signal output circuit does not generate a large noise in the power supply line, so that the operation of the analog circuit is stabilized. It is possible to prevent the power line voltage noise from affecting the analog circuit.

また、上記のクロック信号出力回路と、そのクロック信号出力回路が出力するクロック信号に同期して動作するとともにクロック信号出力回路と同じ電源に接続されているアナログ・デジタル混載回路の組み合わせも有効である。この場合、アナログ/デジタル変換処理の実行タイミングとデジタル処理の実行タイミングの間に時間差を設けることがさらに有効である。上記のクロック信号出力回路によると、クロック信号出力回路の動作によってアナログ/デジタル変換回路の電源線電圧が変動することを抑制できる。また、アナログ/デジタル変換処理の実行タイミングをデジタル処理の実行タイミングからずらすことによって、デジタル処理によって生じる電源線電圧の変動がアナログ/デジタル変換処理に影響することをも防止できる。   A combination of the above clock signal output circuit and an analog / digital mixed circuit that operates in synchronization with the clock signal output from the clock signal output circuit and is connected to the same power source as the clock signal output circuit is also effective. . In this case, it is more effective to provide a time difference between the execution timing of the analog / digital conversion processing and the execution timing of the digital processing. According to the clock signal output circuit described above, fluctuations in the power supply line voltage of the analog / digital conversion circuit due to the operation of the clock signal output circuit can be suppressed. Further, by shifting the execution timing of the analog / digital conversion processing from the execution timing of the digital processing, it is possible to prevent the fluctuation of the power supply line voltage caused by the digital processing from affecting the analog / digital conversion processing.

本明細書に開示されている技術によると、反転電圧出力回路の回路規模を大きくしないで、反転電圧出力回路に接続されている電源線に生じる電圧変動を抑制することができる。同じ電源線にアナログ回路やアナログ・デジタル混載回路が接続されているような場合に、電源電圧の変動によってアナログ回路やアナログ・デジタル混載回路の動作が不安定となることを防止できる。あるいは、アナログ回路やアナログ/デジタル回路の出力にノイズが影響することを防止できる。消費電力の増大という不利益を補って余りある利益を享受できる機会が多く存在する。   According to the technology disclosed in this specification, voltage fluctuations that occur in the power supply line connected to the inverted voltage output circuit can be suppressed without increasing the circuit scale of the inverted voltage output circuit. When an analog circuit or an analog / digital mixed circuit is connected to the same power line, the operation of the analog circuit or the analog / digital mixed circuit can be prevented from becoming unstable due to fluctuations in the power supply voltage. Alternatively, noise can be prevented from affecting the output of the analog circuit or analog / digital circuit. There are many opportunities to enjoy the extra benefits to compensate for the disadvantage of increased power consumption.

(a)はcMOS論理回路で構成した従来の反転電圧出力回路を示し、(b)〜(d)はその動作を説明するタイミングチャートを示す。(A) shows the conventional inversion voltage output circuit comprised by the cMOS logic circuit, (b)-(d) shows the timing chart explaining the operation | movement. (a)は実施例1の反転電圧出力回路を示し、(b)〜(e)はその動作を説明するタイミングチャートを示す。(A) shows the inversion voltage output circuit of Example 1, (b)-(e) shows the timing chart explaining the operation | movement. 電源電圧の測定結果を示す。The measurement result of a power supply voltage is shown. (a)は実施例2の反転電圧出力回路を示し、(b)〜(e)はその動作を説明するタイミングチャートを示す。(A) shows the inversion voltage output circuit of Example 2, (b)-(e) shows the timing chart explaining the operation | movement. クロック信号出力回路の実施例1を示す。Example 1 of a clock signal output circuit will be described. 図5の動作を説明するタイミングチャートを示す。6 is a timing chart illustrating the operation of FIG. クロック信号出力回路の実施例2を示す。Example 2 of the clock signal output circuit will be described. 図7の回路の動作を説明するタイミングチャートを示す。8 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. NOT回路を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves a NOT circuit. 2入力NAND回路を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves 2 input NAND circuit. 3入力NAND回路を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves 3 input NAND circuit. T型FF(TFF1)を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves T type FF (TFF1). 2入力NOR回路を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves 2 input NOR circuit. 3入力NOR回路を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves 3 input NOR circuit. T型FF(TFF2)を実現する実施例の回路。The circuit of the Example which implement | achieves T type FF (TFF2). 実施例のクロック信号出力回路とアナログ回路が混在している回路を示す。The circuit in which the clock signal output circuit of the embodiment and the analog circuit are mixed is shown. 実施例のクロック信号出力回路とアナログ・デジタル混載回路が混在している回路を示す。The circuit in which the clock signal output circuit of the embodiment and the analog / digital mixed circuit are mixed is shown. 図17の回路の動作を説明するタイミングチャートを示す。18 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG.

下記で説明する実施例の主要な特長を以下に例示する。
(特長1)直流電源の負端子が接地されている場合、電流制限素子にはpMOSトランジスタを用いる。そのpMOSトランジスタのゲートに一定電圧を印加する。ゲートに一定電圧が印加されているpMOSトランジスタは、ドレイン・ソース間電圧が上昇しても、ゲート電圧で規定される飽和電流以上の電流を流さない。すなわち、飽和電流以下に制限する。
(特長1−2)電流制限素子と直列に接続されているスイッチング回路は、nMOSトランジスタで構成されている。
(特長1−3)プラス電位の電源線と反転電圧出力端子の間にpMOSトランジスタを接続し、反転電圧出力端子と接地線の間にスイッチング回路を接続する。(特長2)直流電源の正端子が接地されている場合、電流制限素子にはnMOSトランジスタを用いる。そのnMOSトランジスタのゲートに一定電圧を印加する。ゲートに一定電圧が印加されているnMOSトランジスタは、ドレイン・ソース間電圧が上昇しても、ゲート電圧で規定される飽和電流以上の電流を流さない。すなわち、飽和電流以下に制限する。
(特長2−2)電流制限素子と直列に接続されているスイッチング回路は、pMOSトランジスタで構成されている。
(特長2−3)マイナス電位の電源線と反転電圧出力端子の間にnMOSトランジスタを接続し、反転電圧出力端子と接地線の間にスイッチング回路を接続する。
(特長3)電流制限素子と直列に接続されているスイッチング回路は、論理回路を構成する。
(特長4)前段の反転電圧出力回路の出力を後段の反転電圧出力回路の入力とする組み合わせを利用してクロック信号出力回路を実現する。
(特長4−1)CR発振回路を利用するクロック信号出力回路を実現する。
(特長4−2)リングオシレータ回路を利用するクロック信号出力回路を実現する。
(特長4−3)cMOS論理回路でクロック信号出力回路を構成した場合にクロック信号に同期して繰り返し流れる貫通電流を単位時間に亘って積分した値と、電流制限素子を利用する反転電圧出力回路でクロック信号出力回路を構成した場合に流れる電流を単位時間に亘って積分した値が同一のオーダであり、電流が流れることを禁止する素子を用いないことによる消費電力量の増加が無視できる。
(特長5)アナログ・デジタル混載回路は、アナログ/デジタル変換回路と、デジタル処理回路を備えている。デジタル処理回路はcMOS論理回路で構成されており、貫通電流に起因して電源線電圧を変動させる。アナログ/デジタル変換処理とデジタル処理の実行タイミングがずれているので、アナログ/デジタル変換処理時の電源線電圧が、デジタル処理回路によって変動することがない。
The main features of the embodiments described below are exemplified below.
(Feature 1) When the negative terminal of the DC power supply is grounded, a pMOS transistor is used as the current limiting element. A constant voltage is applied to the gate of the pMOS transistor. A pMOS transistor in which a constant voltage is applied to the gate does not pass a current equal to or higher than the saturation current defined by the gate voltage even if the drain-source voltage rises. That is, it is limited to the saturation current or less.
(Feature 1-2) The switching circuit connected in series with the current limiting element is composed of an nMOS transistor.
(Feature 1-3) A pMOS transistor is connected between the positive potential power line and the inverted voltage output terminal, and a switching circuit is connected between the inverted voltage output terminal and the ground line. (Feature 2) When the positive terminal of the DC power supply is grounded, an nMOS transistor is used as the current limiting element. A constant voltage is applied to the gate of the nMOS transistor. An nMOS transistor in which a constant voltage is applied to the gate does not pass a current equal to or higher than the saturation current defined by the gate voltage even if the drain-source voltage rises. That is, it is limited to the saturation current or less.
(Feature 2-2) The switching circuit connected in series with the current limiting element is composed of a pMOS transistor.
(Feature 2-3) An nMOS transistor is connected between the negative potential power line and the inverted voltage output terminal, and a switching circuit is connected between the inverted voltage output terminal and the ground line.
(Feature 3) The switching circuit connected in series with the current limiting element constitutes a logic circuit.
(Feature 4) A clock signal output circuit is realized by using a combination in which the output of the preceding inverted voltage output circuit is used as the input of the succeeding inverted voltage output circuit.
(Feature 4-1) A clock signal output circuit using a CR oscillation circuit is realized.
(Feature 4-2) A clock signal output circuit using a ring oscillator circuit is realized.
(Feature 4-3) When a clock signal output circuit is configured with a cMOS logic circuit, a value obtained by integrating a through current repeatedly flowing in synchronization with a clock signal over a unit time and an inverted voltage output circuit using a current limiting element The value obtained by integrating the current flowing over the unit time when the clock signal output circuit is configured in the same order is the same order, and an increase in power consumption due to not using an element that prohibits the flow of current can be ignored.
(Feature 5) The analog / digital mixed circuit includes an analog / digital conversion circuit and a digital processing circuit. The digital processing circuit is composed of a cMOS logic circuit, and fluctuates the power supply line voltage due to the through current. Since the execution timings of the analog / digital conversion process and the digital process are shifted, the power supply line voltage during the analog / digital conversion process does not vary depending on the digital processing circuit.

(反転電圧出力回路の実施例1)
図2に示す反転電圧出力回路11は、直流電源2に接続されて用いられ、pMOSトランジスタ14とスイッチング回路16の直列回路を備えている。pMOSトランジスタ14とスイッチング回路16の間にある中間点22の電圧を出力端子10に出力する。pMOSトランジスタ14が直流電源2の電源線12に接続され、スイッチング回路16が直流電源2の接地線13に接続されている。本実施例では、直流電源2の非接地電圧VDDは接地電圧に対して正の電圧である。
出力端子10の電圧は、直流電源2の非接地電圧VDDと接地電圧の間で反転する。直流電源2の電源線12は、電源端子8から他の電気回路に正電圧を供給する。電源端子8の正電圧は安定している必要があり、ノイズの影響を受けないことが好ましい。
(Example 1 of an inverted voltage output circuit)
The inversion voltage output circuit 11 shown in FIG. 2 is used by being connected to the DC power supply 2 and includes a series circuit of a pMOS transistor 14 and a switching circuit 16. The voltage at the intermediate point 22 between the pMOS transistor 14 and the switching circuit 16 is output to the output terminal 10. The pMOS transistor 14 is connected to the power supply line 12 of the DC power supply 2, and the switching circuit 16 is connected to the ground line 13 of the DC power supply 2. In this embodiment, the non-ground voltage V DD of the DC power supply 2 is a positive voltage with respect to the ground voltage.
The voltage at the output terminal 10 is inverted between the non-ground voltage V DD of the DC power supply 2 and the ground voltage. The power supply line 12 of the DC power supply 2 supplies a positive voltage from the power supply terminal 8 to another electric circuit. The positive voltage of the power supply terminal 8 needs to be stable and is preferably not affected by noise.

スイッチング回路16はn個の入力信号IN〜INを入力し、その入力信号に応じて、中間点22と接地線13の間の導通と非導通を切り換える。入力信号の個数nは、1以上の任意の数とすることができる。スイッチング回路16は、1個または複数個のnMOSトランジスタで構成されている。
出力端子10の電圧は、スイッチング回路16が中間点22と接地線13の間の導通と非導通を切り換えるのに応じて、直流電源2の非接地電圧VDDと接地電圧の間で反転する。スイッチング回路16が中間点22と接地線13の間を導通させている間は、pMOSトランジスタ14とスイッチング回路16の直列回路を電流が流れる。この電流値が大きいと、電源端子8の電位が不安定となる。直列回路を流れる電流値を小さく抑えられると、電源端子8の電位が不安定となることを防止でき、電源線12に重畳するノイズを低減することができる。本実施例では、pMOSトランジスタ14が直列回路を流れる電流値を飽和電流値以下に制限することから、直列回路を流れる電流が過大となることがなく、電源端子8の電位が不安定となることを防止でき、電源線12に重畳するノイズを低減することができる。
The switching circuit 16 receives n input signals IN 1 to IN n and switches between conduction and non-conduction between the intermediate point 22 and the ground line 13 in accordance with the input signals. The number n of input signals can be any number greater than or equal to one. The switching circuit 16 is composed of one or a plurality of nMOS transistors.
The voltage of the output terminal 10 is inverted between the non-ground voltage V DD of the DC power supply 2 and the ground voltage in response to the switching circuit 16 switching between conduction and non-conduction between the intermediate point 22 and the ground line 13. While the switching circuit 16 is conducting between the intermediate point 22 and the ground line 13, a current flows through the series circuit of the pMOS transistor 14 and the switching circuit 16. If this current value is large, the potential of the power supply terminal 8 becomes unstable. If the value of the current flowing through the series circuit is kept small, the potential of the power supply terminal 8 can be prevented from becoming unstable, and noise superimposed on the power supply line 12 can be reduced. In this embodiment, since the current value flowing through the series circuit of the pMOS transistor 14 is limited to the saturation current value or less, the current flowing through the series circuit does not become excessive, and the potential of the power supply terminal 8 becomes unstable. Can be prevented, and noise superimposed on the power supply line 12 can be reduced.

pMOSトランジスタ14のゲートに印加する一定電圧VG1(図2(b)に示す)は、pMOSトランジスタ14を流れる電流を許容電流値以下に制限する電圧に調整されている。その結果、pMOSトランジスタ14のソース・ドレイン間を流れる電流値は、許容電流値以下に制限され、それ以上の電流が流れることはない。 The constant voltage V G1 (shown in FIG. 2B) applied to the gate of the pMOS transistor 14 is adjusted to a voltage that limits the current flowing through the pMOS transistor 14 to be equal to or less than the allowable current value. As a result, the current value flowing between the source and drain of the pMOS transistor 14 is limited to the allowable current value or less, and no more current flows.

図2(c)〜(e)は、スイッチング回路16を1個のnMOSトランジスタで構成した場合の挙動を示している。図9を参照して後記するように、1個のnMOSトランジスタでスイッチング回路16を構成すると、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの直列回路でNOT回路が構成される。   FIGS. 2C to 2E show the behavior when the switching circuit 16 is composed of one nMOS transistor. As will be described later with reference to FIG. 9, when the switching circuit 16 is constituted by one nMOS transistor, a NOT circuit is constituted by a series circuit of a pMOS transistor and an nMOS transistor.

図2(c)は、1個のnMOSトランジスタで構成されるスイッチング回路16への入力信号を示している。図2(d)に示すように、入力電圧IN(この場合は1入力となり、IN2等は利用されない)がロー電圧の間は、nMOSトランジスタからなるスイッチング回路16が非導通状態となり、出力端子10の電圧は直流電源2の非接地電圧となる。入力電圧INがハイ電圧の間は、nMOSトランジスタからなるスイッチング回路16が導通し、出力端子10の電圧は直流電源2の接地電圧に等しくなる。ここでいうロー電圧は、nMOSトランジスタの閾値電圧よりも低い電圧をいい、ハイ電圧は、nMOSトランジスタの閾値電圧よりも高い電圧をいう。ハイ電圧は、直流電源2の非接地電圧VDDであってもよい。正確にいうと、スイッチング回路16が導通している間の出力端子10の電圧は、
直流電源2の接地電圧にスイッチング回路16を構成するnMOSトランジスタの電圧降下分を加えた電圧となるが、pMOSトランジスタ14によってスイッチング回路16を流れる電流値が小さな値に抑制されており、スイッチング回路16を構成するnMOSトランジスタの電圧降下分は小さい。スイッチング回路16の導通時における出力端子10の電圧は、直流電源2の接地電圧にほぼ等しい。出力端子10の電圧は、入力電圧INの反転に同期して、直流電源2の正電圧とゼロ電圧の間で反転する。入力電圧INと出力電圧を比較すると、前者がロー電圧であれば後者はハイ電圧であり、前者がハイ電圧であれば後者はロー電圧となっている。回路11は、入力電圧INを反転した電圧を出力するNOT回路となっている。
FIG. 2C shows an input signal to the switching circuit 16 composed of one nMOS transistor. As shown in FIG. 2 (d), while the input voltage IN 1 (in this case, 1 input, IN 2 etc. is not used) is a low voltage, the switching circuit 16 composed of an nMOS transistor is in a non-conductive state, and the output The voltage at the terminal 10 becomes the non-ground voltage of the DC power supply 2. While the input voltage IN 1 is at a high voltage, the switching circuit 16 composed of an nMOS transistor becomes conductive, and the voltage at the output terminal 10 becomes equal to the ground voltage of the DC power supply 2. Here, the low voltage means a voltage lower than the threshold voltage of the nMOS transistor, and the high voltage means a voltage higher than the threshold voltage of the nMOS transistor. The high voltage may be the non-ground voltage V DD of the DC power supply 2. To be precise, the voltage at the output terminal 10 while the switching circuit 16 is conducting is:
The voltage is obtained by adding the voltage drop of the nMOS transistor constituting the switching circuit 16 to the ground voltage of the DC power supply 2, but the current value flowing through the switching circuit 16 is suppressed to a small value by the pMOS transistor 14. The voltage drop of the nMOS transistor that constitutes is small. The voltage of the output terminal 10 when the switching circuit 16 is conductive is substantially equal to the ground voltage of the DC power supply 2. The voltage of the output terminal 10 in synchronization with the input voltage IN 1 inverted, reversed between the positive voltage and zero voltage of the DC power supply 2. When comparing the input voltage IN 1 and the output voltage, if the former is low voltage latter is high voltage, the latter has a low voltage if the former is high voltage. Circuit 11 has a NOT circuit for outputting a voltage obtained by inverting the input voltage IN 1.

図2の回路の場合、スイッチング回路16の導通時に、pMOSトランジスタ14とスイッチング回路16の直列回路を流れる貫通電流をゼロにすることはできない。従って、cMOS論理回路を利用する反転電圧出力回路よりも消費電力が増大すると予測される。その反面、pMOSトランジスタ14の電流制限機能によって貫通電流を小さく抑えることができる。   In the case of the circuit of FIG. 2, the through current flowing through the series circuit of the pMOS transistor 14 and the switching circuit 16 cannot be made zero when the switching circuit 16 is conductive. Therefore, power consumption is expected to increase as compared with an inverted voltage output circuit using a cMOS logic circuit. On the other hand, the through current can be suppressed by the current limiting function of the pMOS transistor 14.

cMOS論理回路を利用する従来の反転電圧出力回路の場合、短時間といえども大きな貫通電流が流れることから、出力端子10の電圧が反転するのに同期して電源端子8に大きなノイズが生じる(図1(d)参照)。それに反して、図2の場合、貫通電流が流れることを禁止できないものの貫通電流の大きさが小さいことから、出力端子10の電圧が反転するのに同期して電源端子8に生じるノイズの大きさを低レベルに抑えることができる(図2(e)参照)。
図3は、電源端子8に生じる電源電圧Vの実際の測定結果を示しており、(a)はcMOS論理回路を利用した場合を示しており、(b)は図2の回路による場合を示している。図2の回路によると、電源電圧に生じるノイズの影響を低く抑えられることが確認される。
In the case of a conventional inversion voltage output circuit using a cMOS logic circuit, a large through current flows even for a short time, so that a large noise is generated at the power supply terminal 8 in synchronization with the inversion of the voltage at the output terminal 10 ( (Refer FIG.1 (d)). On the other hand, in the case of FIG. 2, although the through current cannot be prohibited, the magnitude of the through current is small, and therefore the magnitude of noise generated at the power supply terminal 8 in synchronization with the inversion of the voltage at the output terminal 10. Can be suppressed to a low level (see FIG. 2E).
Figure 3 shows the actual measurement result of the supply voltage V S generated in the power supply terminal 8, (a) shows the case of using the cMOS logic circuits, as by (b) the circuit of FIG. 2 Show. According to the circuit of FIG. 2, it is confirmed that the influence of noise generated on the power supply voltage can be suppressed low.

(反転電圧出力回路の実施例2)
図4は、直流電源2の正端子2aが接地され、電源線12に負電圧が印加されている場合に用いる反転電圧出力回路21を示している。この場合、pMOSトランジスタで構成されるスイッチング回路26とnMOSトランジスタで構成される電流制限素子24との直列回路を備えており、スイッチング回路26と電流制限素子24との間にある中間点の電圧を出力端子10に出力する。スイッチング回路26が接地線13に接続され、電流制限素子24が電源線12に接続される。電源電圧は接地電圧に対して負の電圧である。
電流制限素子24を構成するnMOSトランジスタのゲートに印加する一定電圧VG2(図4(b)に示す)は、nMOSトランジスタ24を流れる電流を許容電流値以下に制限する電圧に調整されている。nMOSトランジスタ24のソース・ドレイン間を流れる電流値は、直列回路の許容電流値以下に制限され、それ以上の電流が流れることはない。
図4(c)〜(e)は、スイッチング回路26を1個のpMOSトランジスタで構成した場合の挙動を示している。図4(c)は、1個のpMOSトランジスタで構成されるスイッチング回路26への入力信号を示している。図4(d)に示すように、入力電圧IN(この場合は1入力となり、IN等は利用されない)がロー電圧(この場合にはマイナス電圧となるpMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値よりも小さな絶対値を持つ電圧)の間は、pMOSトランジスタからなるスイッチング回路26が導通状態となり、出力端子10の電圧は接地電圧となる。入力電圧INがハイ電圧(マイナス電圧であるところのpMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値よりも大きな絶対値を持つマイナス電圧)の間は、pMOSトランジスタからなるスイッチング回路26が非導通となり、出力端子10の電圧は直流電源2の負電圧に等しくなる。
図4の反転電圧出力回路21によると、pMOSトランジスタからなるスイッチング回路26とnMOSトランジスタからなる電流制限素子24の直列回路を流れる電流値がnMOSトランジスタの飽和電流に制限され、過大な貫通電流が直列回路を流れることがなく、電源端子8の電位が不安定となることを防止でき、電源線12に重畳するノイズを低減することができる。
(Example 2 of inverted voltage output circuit)
FIG. 4 shows an inverted voltage output circuit 21 used when the positive terminal 2 a of the DC power supply 2 is grounded and a negative voltage is applied to the power supply line 12. In this case, a series circuit of a switching circuit 26 constituted by a pMOS transistor and a current limiting element 24 constituted by an nMOS transistor is provided, and a voltage at an intermediate point between the switching circuit 26 and the current limiting element 24 is obtained. Output to the output terminal 10. Switching circuit 26 is connected to ground line 13, and current limiting element 24 is connected to power supply line 12. The power supply voltage is negative with respect to the ground voltage.
The constant voltage V G2 (shown in FIG. 4B) applied to the gate of the nMOS transistor that constitutes the current limiting element 24 is adjusted to a voltage that limits the current flowing through the nMOS transistor 24 to be equal to or less than the allowable current value. The value of the current flowing between the source and drain of the nMOS transistor 24 is limited to the allowable current value of the series circuit or less, and no more current flows.
FIGS. 4C to 4E show the behavior when the switching circuit 26 is configured by one pMOS transistor. FIG. 4C shows an input signal to the switching circuit 26 composed of one pMOS transistor. As shown in FIG. 4D, the input voltage IN 2 (in this case, one input is used, and IN 1 etc. is not used) is a low voltage (in this case, a negative voltage) from the absolute value of the threshold voltage of the pMOS transistor. The voltage having a small absolute value), the switching circuit 26 made of a pMOS transistor becomes conductive, and the voltage at the output terminal 10 becomes the ground voltage. Between the input voltage IN 2 is at high voltage (negative voltage having a larger absolute value than the absolute value of the threshold voltage of the pMOS transistor where a negative voltage), the switching circuit 26 includes a pMOS transistor becomes nonconductive, an output terminal The voltage of 10 is equal to the negative voltage of the DC power supply 2.
According to the inverted voltage output circuit 21 of FIG. 4, the value of the current flowing through the series circuit of the switching circuit 26 made of a pMOS transistor and the current limiting element 24 made of an nMOS transistor is limited to the saturation current of the nMOS transistor, and an excessive through current is connected in series. The circuit can be prevented from flowing, the potential of the power supply terminal 8 can be prevented from becoming unstable, and noise superimposed on the power supply line 12 can be reduced.

(クロック信号出力回路の実施例1)
図5は、図2の直列回路の3個を並列に接続するとともに、第1段の中間点M1を第2段のスイッチング素子D2のゲートと第2段のコンデンサC2に接続し、第2段の中間点M2を第3段のスイッチング素子D3のゲートと第3段のコンデンサC3に接続し、第3段の中間点M3を第1段のスイッチング素子D1のゲートと第1段のコンデンサC1に接続することで、クロック信号を出力するように構成した回路を示す。図中のU1,U2,U3は、電流制限素子を構成するpMOSトランジスタであり、それぞれのゲートには、図2(b)を参照して説明した一定電圧VG1が印加される。U1,U2,U3の各々は、電流制限素子として機能する。D1,D2,D3は、nMOSトランジスタであり、ゲート電圧がハイ電圧となると導通し、ゲート電圧がロー電圧となると非導通となるスイッチング素子として機能する。
(Embodiment 1 of clock signal output circuit)
5 connects three of the series circuits of FIG. 2 in parallel, and connects the intermediate point M1 of the first stage to the gate of the switching element D2 of the second stage and the capacitor C2 of the second stage. Is connected to the gate of the third-stage switching element D3 and the third-stage capacitor C3, and the third-stage intermediate point M3 is connected to the gate of the first-stage switching element D1 and the first-stage capacitor C1. 1 shows a circuit configured to output a clock signal when connected. U1, U2 and U3 in the figure are pMOS transistors constituting a current limiting element, and the constant voltage V G1 described with reference to FIG. 2B is applied to each gate. Each of U1, U2, and U3 functions as a current limiting element. D1, D2, and D3 are nMOS transistors that function as switching elements that are turned on when the gate voltage becomes high and non-conductive when the gate voltage becomes low.

図5の回路は、リングオシレータ回路としてよく知られており、一定周期で発振するプロセスは周知である。そこで簡単に説明するにとどめる。コンデンサC1の電圧が上昇してトランジスタD1が導通したタイミング(図6のt1)から説明を始める。
1)トランジスタD1が導通すると、コンデンサC2が放電し、トランジスタD2が非導通となる(タイミングt1)。
2)トランジスタD2が非導通となると、コンデンサC3が充電され始める(タイミングt1)。
3)コンデンサC3の電圧が上昇して閾値電圧に達すると、トランジスタD3が導通する(タイミングt2)。
4)トランジスタD3が導通すると、コンデンサC1が放電し、トランジスタD1が非導通となる(タイミングt2)。
5)トランジスタD1が非導通となると、コンデンサC2が充電され始める(タイミングt2)。
6)コンデンサC2の電圧が上昇して閾値電圧に達すると、トランジスタD2が導通する(タイミングt3)。
4)トランジスタD2が導通すると、コンデンサC3が放電し、トランジスタD3が非導通となる(タイミングt3)。
5)トランジスタD3が非導通となると、コンデンサC1が充電され始める(タイミングt3)。
6)コンデンサC1の電圧が上昇して閾値電圧に達すると、トランジスタD1が導通する(タイミングt1に戻る)。
以上によって初期状態に戻り、上記のサイクルが繰り返される。
この結果、「トランジスタD1が導通(タイミングt1)→トランジスタD3が導通(タイミングt2)→トランジスタD2が導通(タイミングt3)→トランジスタD1が導通(タイミングt1)」というサイクルが繰り返される。上記のサイクル数は、コンデンサC1,C2,C3の容量で決定される。
The circuit of FIG. 5 is well known as a ring oscillator circuit, and the process of oscillating at a constant period is well known. Therefore, only a brief explanation will be given. The description starts from the timing at which the voltage of the capacitor C1 rises and the transistor D1 becomes conductive (t1 in FIG. 6).
1) When the transistor D1 is turned on, the capacitor C2 is discharged, and the transistor D2 is turned off (timing t1).
2) When the transistor D2 becomes non-conductive, the capacitor C3 starts to be charged (timing t1).
3) When the voltage of the capacitor C3 rises and reaches the threshold voltage, the transistor D3 becomes conductive (timing t2).
4) When the transistor D3 is turned on, the capacitor C1 is discharged, and the transistor D1 is turned off (timing t2).
5) When the transistor D1 becomes non-conductive, the capacitor C2 starts to be charged (timing t2).
6) When the voltage of the capacitor C2 rises and reaches the threshold voltage, the transistor D2 becomes conductive (timing t3).
4) When the transistor D2 is turned on, the capacitor C3 is discharged, and the transistor D3 is turned off (timing t3).
5) When the transistor D3 becomes non-conductive, the capacitor C1 starts to be charged (timing t3).
6) When the voltage of the capacitor C1 rises and reaches the threshold voltage, the transistor D1 becomes conductive (returns to timing t1).
As described above, the initial state is restored, and the above cycle is repeated.
As a result, a cycle of “transistor D1 conducting (timing t1) → transistor D3 conducting (timing t2) → transistor D2 conducting (timing t3) → transistor D1 conducting (timing t1)” is repeated. The number of cycles is determined by the capacitances of the capacitors C1, C2, and C3.

コンデンサC1の電圧は、電流制限素子を構成するpMOSトランジスタU4とスイッチング素子として機能するnMOSトランジスタD4の直列回路で構成される反転電圧出力回路に入力される。コンデンサC1の電圧は、nMOSトランジスタD4のゲートに印加される。図2を参照して説明したように、pMOSトランジスタU4とnMOSトランジスタD4の直列回路は、入力電圧を反転した電圧を出力する。すなわち、コンデンサC1の電圧がnMOSトランジスタD4の閾電圧以上である間は、nMOSトランジスタD4が導通し、クロック端子(CLK1)の電圧は接地電圧となる。コンデンサC1の電圧がnMOSトランジスタD4の閾電圧未満である間は、nMOSトランジスタD4が非導通となり、クロック端子(CLK1)の電圧は正電圧となる。クロック端子(CLK1)には、図6(d)に示すクロック信号が出力される。クロック信号CLK1は、コンデンサC1の充電電圧がnMOSトランジスタD4の閾電圧を超えた時(タイミングt1)に接地電圧となり、トランジスタD3が導通してコンデンサC1が放電した時(タイミングt2)に正電圧に反転する。クロック信号CLK1は、接地電圧である期間と正電圧である期間が1:2となる。
クロック端子(CLK1)の電圧は、分周回路42に入力される。分周回路42は、図12を参照して後記するフリップフロップ回路であり、クロック信号CLK1が接地電圧から正電圧に切り換わるタイミングに同期してクロック信号CLK2を反転させる。この結果、クロック信号CLK2は、接地電圧である期間と正電圧である期間が3:3となる。クロック信号CLK2は、所定の周期で反転するデューティ比50%のクロック信号となる。
図12を参照して後記するように、フリップフロップ回路42は、電流制限素子とスイッチング回路の直列回路で構成される反転電圧出力回路で構成されており、その直列回路を流れる電流が電流制限素子で制限されている。pMOSトランジスタU4とnMOSトランジスタD4で構成される反転回路と、分周回路(フリップフロップ回路)42を含む回路の全体(実質的なクロック出力回路ということができる)が、電流制限素子とスイッチング回路の直列回路で構成される反転電圧出力回路で構成されており、その直列回路を流れる電流が電流制限素子で制限されている。電源端子8に生じる電圧変動が小さく、電源線12にノイズが生じにくい。
The voltage of the capacitor C1 is input to an inverted voltage output circuit configured by a series circuit of a pMOS transistor U4 that constitutes a current limiting element and an nMOS transistor D4 that functions as a switching element. The voltage of the capacitor C1 is applied to the gate of the nMOS transistor D4. As described with reference to FIG. 2, the series circuit of the pMOS transistor U4 and the nMOS transistor D4 outputs a voltage obtained by inverting the input voltage. That is, while the voltage of the capacitor C1 is equal to or higher than the threshold voltage of the nMOS transistor D4, the nMOS transistor D4 becomes conductive and the voltage of the clock terminal (CLK1) becomes the ground voltage. While the voltage of the capacitor C1 is lower than the threshold voltage of the nMOS transistor D4, the nMOS transistor D4 becomes nonconductive and the voltage of the clock terminal (CLK1) becomes a positive voltage. The clock signal shown in FIG. 6D is output to the clock terminal (CLK1). The clock signal CLK1 becomes a ground voltage when the charging voltage of the capacitor C1 exceeds the threshold voltage of the nMOS transistor D4 (timing t1), and becomes a positive voltage when the transistor D3 is turned on and the capacitor C1 is discharged (timing t2). Invert. The clock signal CLK1 has a ground voltage period and a positive voltage period of 1: 2.
The voltage at the clock terminal (CLK1) is input to the frequency divider circuit. The frequency divider circuit 42 is a flip-flop circuit described later with reference to FIG. 12, and inverts the clock signal CLK2 in synchronization with the timing at which the clock signal CLK1 switches from the ground voltage to the positive voltage. As a result, the clock signal CLK2 has a period of 3: 3 as a ground voltage and a period of a positive voltage. The clock signal CLK2 is a clock signal with a duty ratio of 50% that is inverted at a predetermined cycle.
As will be described later with reference to FIG. 12, the flip-flop circuit 42 is composed of an inverted voltage output circuit composed of a series circuit of a current limiting element and a switching circuit, and the current flowing through the series circuit is a current limiting element. Limited by. The entire circuit including the inverting circuit composed of the pMOS transistor U4 and the nMOS transistor D4 and the frequency dividing circuit (flip-flop circuit) 42 (which can be called a substantial clock output circuit) is composed of the current limiting element and the switching circuit. The circuit includes an inverted voltage output circuit configured by a series circuit, and a current flowing through the series circuit is limited by a current limiting element. The voltage fluctuation generated at the power supply terminal 8 is small, and noise hardly occurs on the power supply line 12.

(クロック信号出力回路の実施例2)
図7は、電流制限素子とスイッチング回路の直列回路からなる反転電圧出力回路でクロック信号出力回路を構成した第2実施例を示している。図7の回路は、CR回路のコンデンサが充放電する現象を利用して所定周波数のクロック信号を出力する。図8の(1)は、図7の回路から出力されるクロック信号CLK1を示し、(2)は直流電源2を流れる電流値を示し、(3)は電源端子8の電圧変化を示している。電流制限素子U1,U2,U3,U4を利用していることから、電源線12に生じるノイズレベルが低く抑えられる。図7に示されているU,Dの直列回路をcMOS論理回路で構成すると、電源線12に大きなノイズが重複してしまう。
(Embodiment 2 of clock signal output circuit)
FIG. 7 shows a second embodiment in which a clock signal output circuit is constituted by an inverted voltage output circuit comprising a series circuit of a current limiting element and a switching circuit. The circuit of FIG. 7 outputs a clock signal having a predetermined frequency by utilizing a phenomenon that a capacitor of the CR circuit is charged and discharged. (1) in FIG. 8 shows the clock signal CLK1 output from the circuit in FIG. 7, (2) shows the current value flowing through the DC power supply 2 , and (3) shows the voltage change of the power supply terminal 8. . Since the current limiting elements U1, U2, U3, U4 are used, the noise level generated in the power supply line 12 can be kept low. If the series circuit of U and D shown in FIG. 7 is configured with a cMOS logic circuit, a large amount of noise is duplicated on the power supply line 12.

図5、図7では、電流制限素子とスイッチング素子の直列回路でクロック信号出力回路を構成する。その直列回路でデジタル論理管理を構成することもできる。図9は、反転回路を実現する場合(図5を参照して入力電圧INを反転した電圧OUTが出力されることを説明した)、図10は、2入力のNAND回路を実現する場合、図11は、3入力のNAND回路を実現する場合、図12は、T型FF(TFF1)を実現する場合、図13は、2入力のNOR回路を実現する場合、図14は、3入力のNOR回路を実現する場合、図15は、T型FF(TFF2)を実現する場合を示している。いずれもスイッチング回路と直列に電流制限素子が挿入されていることから、スイッチング回路の反転時に過大な貫通電流が流れることがなく、電源線に大きなノイズが生じることがない。電源電圧の低下時にまで回路を正常動作させるためには、すなわち、回路の動作電圧範囲を低下させるためには、NORタイプの回路を組み合わせて論理回路を構成するのが有効である。   5 and 7, a clock signal output circuit is constituted by a series circuit of a current limiting element and a switching element. Digital logic management can be configured by the series circuit. FIG. 9 illustrates a case where an inverting circuit is realized (explained that a voltage OUT obtained by inverting the input voltage IN is output with reference to FIG. 5), and FIG. 10 illustrates a case where a 2-input NAND circuit is realized. 11 shows a case where a 3-input NAND circuit is realized, FIG. 12 shows a case where a T-type FF (TFF1) is realized, FIG. 13 shows a case where a 2-input NOR circuit is realized, and FIG. When the circuit is realized, FIG. 15 shows a case where a T-type FF (TFF2) is realized. In any case, since a current limiting element is inserted in series with the switching circuit, an excessive through current does not flow when the switching circuit is inverted, and a large noise is not generated in the power supply line. In order to operate the circuit normally until the power supply voltage drops, that is, to reduce the operating voltage range of the circuit, it is effective to configure a logic circuit by combining NOR type circuits.

(電源線を共通とするクロック信号出力回路とアナログ回路)
図16は、図5のクロック信号出力回路40とアナログ回路62が混在している回路を示している。クロック信号出力回路40とアナログ回路62は、共通電源線64に接続されている。
図中の63は、電圧VDDを出力する電源回路である。図中40は、図5に示したクロック信号出力回路であり、前記したクロック信号CLK2を出力する。図中66は検知素子であり、図中65は検知素子66に駆動電圧を印加する駆動回路である。検知素子66は、検知対象の状態に応じて抵抗値を変化させる。検知素子66は電圧を出力し、その出力電圧が増幅回路67で増幅される。増幅回路67は、クロック信号CLK2を利用して増幅するチョッパ式の増幅器である。図中68は、チョッパ式の増幅器67で増幅された電圧(クロック信号CLK2に対応するリップルが重畳している)から、リップルを除去する回路であり、リップルが除去されたアナログ電圧を出力端子VOUTに出力する。駆動回路65、検知素子66、増幅回路67、リップル除去回路68等で構成されるアナログ回路62は、クロック信号出力回路40と共通の電源線64を利用しており、クロック信号出力回路40が出力するクロック信号CLK2に同期して動作する。
図3に示したように、クロック信号出力回路40をcMOS論理回路で構成すると、電源線64に大きな電圧変動(ノイズ)が生じるために、アナログ回路62を経由して出力電圧VOUTにノイズの影響が現れる。本実施例では、電流制限素子を利用する回路でクロック信号出力回路40を構成しており、電源線64の電源電圧の変動が小さい。アナログ回路62の出力電圧VOUTにノイズが影響することがない。
(Clock signal output circuit and analog circuit with common power line)
FIG. 16 shows a circuit in which the clock signal output circuit 40 and the analog circuit 62 in FIG. 5 are mixed. The clock signal output circuit 40 and the analog circuit 62 are connected to a common power line 64.
Reference numeral 63 in the figure denotes a power supply circuit that outputs a voltage V DD . In the figure, reference numeral 40 denotes the clock signal output circuit shown in FIG. 5, which outputs the clock signal CLK2. In the figure, reference numeral 66 denotes a detection element, and reference numeral 65 in the figure denotes a drive circuit that applies a drive voltage to the detection element 66. The detection element 66 changes the resistance value according to the state of the detection target. The detection element 66 outputs a voltage, and the output voltage is amplified by the amplifier circuit 67. The amplifier circuit 67 is a chopper amplifier that amplifies using the clock signal CLK2. In the figure, reference numeral 68 denotes a circuit for removing ripples from the voltage amplified by the chopper amplifier 67 (the ripple corresponding to the clock signal CLK2 is superimposed). Output to OUT . The analog circuit 62 including the drive circuit 65, the detection element 66, the amplifier circuit 67, the ripple removal circuit 68, and the like uses the power supply line 64 that is common to the clock signal output circuit 40, and the clock signal output circuit 40 outputs it. Operates in synchronization with the clock signal CLK2.
As shown in FIG. 3, when the clock signal output circuit 40 is configured by a cMOS logic circuit, a large voltage fluctuation (noise) occurs in the power supply line 64, so that noise is output to the output voltage VOUT via the analog circuit 62. The effect appears. In this embodiment, the clock signal output circuit 40 is configured by a circuit using a current limiting element, and the fluctuation of the power supply voltage of the power supply line 64 is small. Noise does not affect the output voltage VOUT of the analog circuit 62.

(電源線を共通とするクロック信号出力回路とアナログ・デジタル混載回路)
図17は、図5のクロック信号出力回路40とアナログ・デジタル混載回路72が混在している回路を示す。図中の63は、電圧VDDを出力する電源回路である。図中40は、クロック信号出力回路であり、前記したクロック信号から生成したクロック信号CLK3、CLK4、CLK5を出力する。クロック信号CLK3、CLK4、CLK5の関係は、図18に示されている。図中76は検知素子であり、図中75は検知素子76に駆動電圧を印加する駆動回路である。駆動回路75には、クロック信号CLK3が入力しており、クロック信号CLK3の反転周期に同期して検知素子76にパルス電圧を印加する。検知素子76は例えば静電容量型であり、パルス電圧を入力した後に安定した電圧に変化する。その安定した電圧の値が観測量に対応している。増幅回路77は、検知素子76が出力する電圧を増幅する。
(Clock signal output circuit with common power line and analog / digital mixed circuit)
FIG. 17 shows a circuit in which the clock signal output circuit 40 and the analog / digital mixed circuit 72 of FIG. 5 are mixed. Reference numeral 63 in the figure denotes a power supply circuit that outputs a voltage V DD . In the figure, reference numeral 40 denotes a clock signal output circuit, which outputs clock signals CLK3, CLK4, and CLK5 generated from the clock signal. The relationship between the clock signals CLK3, CLK4, and CLK5 is shown in FIG. In the figure, reference numeral 76 denotes a detection element, and reference numeral 75 in the figure denotes a drive circuit that applies a drive voltage to the detection element 76. A clock signal CLK3 is input to the drive circuit 75, and a pulse voltage is applied to the detection element 76 in synchronization with the inversion cycle of the clock signal CLK3. The detection element 76 is, for example, an electrostatic capacitance type, and changes to a stable voltage after inputting a pulse voltage. The stable voltage value corresponds to the observed quantity. The amplifier circuit 77 amplifies the voltage output from the detection element 76.

図中78は、増幅回路77が出力するアナログ増幅電圧VAをデジタル値に変換するA/D変換回路であり、カウンタ回路を備えている。クロック信号CLK4がハイ電圧からロー電圧に変化するタイミングにおいて、カウンタ回路のカウンタ値をアナログ電圧に変換した値がアナログ増幅電圧VAよりも大きければカウンタ値を下げ、カウンタ回路のカウンタ値をアナログ電圧に変換した値がアナログ増幅電圧VAよりも小さければカウンタ値を上げる。その動作が繰りかえされることによって、カウンタ回路のカウンタ値をアナログ電圧に変換した値がアナログ増幅電圧VAに一致する。アナログ増幅電圧VAがカウンタ値に変換される。   In the figure, reference numeral 78 denotes an A / D conversion circuit that converts the analog amplification voltage VA output from the amplification circuit 77 into a digital value, and includes a counter circuit. At the timing when the clock signal CLK4 changes from the high voltage to the low voltage, if the value obtained by converting the counter value of the counter circuit to the analog voltage is larger than the analog amplified voltage VA, the counter value is decreased, and the counter value of the counter circuit is changed to the analog voltage. If the converted value is smaller than the analog amplified voltage VA, the counter value is increased. By repeating this operation, the value obtained by converting the counter value of the counter circuit into an analog voltage matches the analog amplified voltage VA. The analog amplified voltage VA is converted into a counter value.

図中の79は、デジタル信号処理回路であり、内部に多数個のcMOS論理回路を備えている。デジタル信号処理回路79は、多数の論理回路を備えており、消費電力量を抑える必要から、図2の回路でなく、cMOS論理回路で構成されている。その結果、デジタル信号処理回路79が作動すると、スイッチング時に貫通電流が流れて電源線74の電圧が変動し、アナログ・デジタル混載回路72の電源線にノイズが発生し、A/D変換回路78に入力するアナログ電圧にノイズが加わる。   Reference numeral 79 in the figure denotes a digital signal processing circuit, which includes a large number of cMOS logic circuits. The digital signal processing circuit 79 includes a large number of logic circuits, and is configured with a cMOS logic circuit instead of the circuit of FIG. 2 because it is necessary to reduce power consumption. As a result, when the digital signal processing circuit 79 is activated, a through current flows during switching, the voltage of the power line 74 fluctuates, noise is generated in the power line of the analog / digital mixed circuit 72, and the A / D conversion circuit 78 is driven. Noise is added to the input analog voltage.

デジタル信号処理回路79は、クロック信号CLK5がロー電圧からハイ電圧に反転した時に処理を開始し、ハイ電圧に維持されている間までに処理を終了する。図18中の81は、デジタル信号処理回路79を構成するcMOS論理回路の反転時に流れる貫通電流の影響によって生じるノイズを模式的に示している。
明らかに、A/D変換回路78でデジタル値に変換するタイミングTでは、検知素子76の出力電圧ならびに増幅回路77による増幅電圧VAにデジタル信号処理回路79がノイズを加えることがなく、A/D変換回路78が動作する間に電源電圧が変動することもない。A/D変換回路78でデジタル値に変換するタミングTと、デジタル信号処理回路79が作動する期間とが分離されているために、図17のアナログ・デジタル混載回路72では、デジタル処理回路79が内蔵しているcMOS論理回路の動作によって生じる電源電圧の変動が、計測に悪影響を及ぼすことがない。
The digital signal processing circuit 79 starts the processing when the clock signal CLK5 is inverted from the low voltage to the high voltage, and ends the processing until the clock signal CLK5 is maintained at the high voltage. Reference numeral 81 in FIG. 18 schematically shows noise generated by the influence of the through current that flows when the cMOS logic circuit constituting the digital signal processing circuit 79 is inverted.
Obviously, at the timing T when the digital value is converted by the A / D conversion circuit 78, the digital signal processing circuit 79 does not add noise to the output voltage of the detection element 76 and the amplified voltage VA by the amplifier circuit 77, and the A / D The power supply voltage does not fluctuate while the conversion circuit 78 operates. Since the timing T for conversion to a digital value by the A / D conversion circuit 78 and the period during which the digital signal processing circuit 79 operates are separated, the digital processing circuit 79 in the analog / digital mixed circuit 72 of FIG. The fluctuation of the power supply voltage caused by the operation of the built-in cMOS logic circuit does not adversely affect the measurement.

クロック信号出力回路40までcMOS論理回路で構成すると、クロック信号CLK2の反転タイミングに電源電圧が変動してしまう。A/D変換回路78でデジタル値に変換するタミングTとデジタル信号処理回路79が作動する期間を分離しても、A/D変換回路78でデジタル値に変換する際のアナログ電圧にクロック信号出力回路40による電圧変動が影響してしまう。図2の回路でクロック信号出力回路40を構成し、cMOS論理回路でデジタル信号処理回路79を構成する場合には、A/D変換回路78でデジタル値に変換するタミングTとデジタル信号処理回路79が動作する期間を分離することが、極めて有効である。   If the clock signal output circuit 40 is composed of a cMOS logic circuit, the power supply voltage fluctuates at the inversion timing of the clock signal CLK2. Even if the timing T in which the A / D conversion circuit 78 converts the digital value and the period during which the digital signal processing circuit 79 operates is separated, the clock signal is output to the analog voltage when the A / D conversion circuit 78 converts the digital value. The voltage fluctuation due to the circuit 40 is affected. When the clock signal output circuit 40 is constituted by the circuit of FIG. 2 and the digital signal processing circuit 79 is constituted by the cMOS logic circuit, the timing T and the digital signal processing circuit 79 which are converted into digital values by the A / D conversion circuit 78. It is very effective to separate the period during which the device operates.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
また下記に記載する特許請求の範囲の技術的範囲は、実施例に限定されない。実施例はあくまで例示である。例えば、スイッチング回路は、一つのトランジスタで構成されるとは限られない。2個以上の入力端子を備えており、その入力パターンによって電流制限素子と接地線の間の導通・非導通を切り換えるものであってもよい。スイッチング回路は複数の素子の組み合わせで構成され、論理回路を構成していてもよい。
実施例の技術を用いると、CMOS論理回路による場合よりも、回路規模を小型化することができる。例えば、図10,11、13,14に示す複数入力のNAND回路またはNOR回路の場合、CMOS論理回路による場合よりも少ない数のトランジスタで、論理回路を構成することができる。また、nMOS電流制限素子とpMOSスイッチで構成したNAND回路、またはpMOS電流制限素子とnMOSスイッチで構成したNOR回路のみで論理回路を構成することができ、CMOS論理回路による場合に比して、論理回路が正常に作動する電源電圧範囲を低下させることができる。低い電源電圧で作動する論理回路、あるいは電源低下に対して高い耐性を持つ論理回路を構成することができる。
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
The technical scope of the claims described below is not limited to the examples. The examples are merely illustrative. For example, the switching circuit is not necessarily composed of one transistor. Two or more input terminals may be provided, and conduction / non-conduction between the current limiting element and the ground line may be switched depending on the input pattern. The switching circuit may be composed of a combination of a plurality of elements, and may constitute a logic circuit.
By using the technique of the embodiment, the circuit scale can be reduced as compared with the case of using the CMOS logic circuit. For example, in the case of the multi-input NAND circuit or NOR circuit shown in FIGS. 10, 11, 13, and 14, the logic circuit can be configured with a smaller number of transistors than in the case of the CMOS logic circuit. In addition, a logic circuit can be configured with only a NAND circuit configured with an nMOS current limiting element and a pMOS switch, or a NOR circuit configured with a pMOS current limiting element and an nMOS switch. The power supply voltage range in which the circuit operates normally can be reduced. A logic circuit that operates with a low power supply voltage or a logic circuit with high resistance against power supply drop can be configured.

1:cMOS論理回路を利用する従来の反転電圧出力回路
2:直流電源
2a:非接地端子
2b:接地端子
4:pMOSトランジスタ
6:nMOSトランジスタ
8:電源端子
10:出力端子
12:電源線
13:接地線
11:実施例1の反転電圧出力回路
14:pMOSトランジスタ
16:スイッチング回路
21:実施例2の反転電圧出力回路
24:nMOSトランジスタ
26:スイッチング回路
1: conventional inverted voltage output circuit 2 using a cMOS logic circuit 2: DC power supply 2a: ungrounded terminal 2b: ground terminal 4: pMOS transistor 6: nMOS transistor 8: power supply terminal 10: output terminal 12: power supply line 13: ground Line 11: Inverted voltage output circuit 14 of the first embodiment: pMOS transistor 16: Switching circuit 21: Inverted voltage output circuit 24 of the second embodiment: nMOS transistor 26: Switching circuit

Claims (8)

直流電源に接続して用いる反転電圧出力回路であり、
電流制限素子とスイッチング回路が直列に接続されており、
電流制限素子とスイッチング回路の中間点の電圧を出力する反転電圧出力回路。
It is an inverted voltage output circuit used by connecting to a DC power supply,
A current limiting element and a switching circuit are connected in series,
An inversion voltage output circuit that outputs a voltage at an intermediate point between the current limiting element and the switching circuit.
電流制限素子が、直流電源の正端子に接続されるとともに、一定電圧がゲートに印加されるpMOSトランジスタであり、
スイッチング回路が、時間の経過に伴ってハイ電圧とロー電圧の間で反転する電圧がゲートに印加されるnMOSトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項1の反転電圧出力回路。
The current limiting element is a pMOS transistor that is connected to the positive terminal of the DC power supply and a constant voltage is applied to the gate,
2. The inverted voltage output circuit according to claim 1, wherein the switching circuit comprises an nMOS transistor in which a voltage that is inverted between a high voltage and a low voltage with the passage of time is applied to the gate.
スイッチング回路が、1個のnMOSトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項2の反転電圧出力回路。   3. The inverted voltage output circuit according to claim 2, wherein the switching circuit is composed of one nMOS transistor. 請求項3のpMOSトランジスタとnMOSトランジスタの直列回路が複数段に亘って並列に接続されており、
前段の中間点が後段のnMOSトランジスタのゲートに接続されており、
最終段の中間点が最初段のnMOSトランジスタのゲートに接続されていることを特長とするクロック信号出力回路。
The series circuit of the pMOS transistor and the nMOS transistor according to claim 3 is connected in parallel over a plurality of stages,
The middle point of the front stage is connected to the gate of the nMOS transistor of the rear stage,
A clock signal output circuit characterized in that the intermediate point of the final stage is connected to the gate of the first stage nMOS transistor.
前段の中間点が後段のnMOSトランジスタのゲートとコンデンサに接続されており、
最終段の中間点が最初段のnMOSトランジスタのゲートとコンデンサに接続されていることを特徴とする請求項4のクロック信号出力回路。
The middle point of the front stage is connected to the gate and capacitor of the nMOS transistor of the rear stage,
5. The clock signal output circuit according to claim 4, wherein an intermediate point of the final stage is connected to a gate and a capacitor of the nMOS transistor of the first stage.
請求項4または5のクロック信号出力回路が出力するクロック信号を入力して分周する分周回路が付加されており、
その分周回路が請求項1から3のいずれか1項に記載の反転電圧出力回路で構成されていることを特徴とするクロック信号出力回路。
A frequency dividing circuit for adding and dividing the clock signal output from the clock signal output circuit according to claim 4 is added,
4. A clock signal output circuit, characterized in that the frequency dividing circuit comprises the inverted voltage output circuit according to claim 1.
請求項4から6のいずれか1項に記載のクロック信号出力回路が出力するクロック信号に同期して動作するアナログ回路であり、
クロック信号出力回路が接続されている直流電源と同じ直流電源に接続されているアナログ回路。
An analog circuit that operates in synchronization with a clock signal output by the clock signal output circuit according to any one of claims 4 to 6,
An analog circuit connected to the same DC power supply as the DC power supply to which the clock signal output circuit is connected.
請求項4から6のいずれか1項に記載のクロック信号出力回路が出力するクロック信号に同期して動作するアナログ・デジタル混載回路であり、
クロック信号出力回路が接続されている直流電源と同じ直流電源に接続されており、
アナログ/デジタル変換処理の実行タイミングとデジタル処理の実行タイミングの間に時間差が設けられていることを特徴とするアナログ・デジタル混載回路。
An analog / digital mixed circuit that operates in synchronization with a clock signal output by the clock signal output circuit according to any one of claims 4 to 6,
It is connected to the same DC power supply as the DC power supply to which the clock signal output circuit is connected,
An analog / digital mixed circuit, wherein a time difference is provided between an execution timing of analog / digital conversion processing and an execution timing of digital processing.
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