JP2016046620A - Power-on reset circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーオンリセット回路に関し、特に、電源再投入時に安定して動作するパワーオンリセット回路に関する。 The present invention relates to a power-on reset circuit, and more particularly to a power-on reset circuit that operates stably when power is turned on again.
コンピュータに電源を投入したときに自動的にコンピュータが正常起動するようにするためには、電源が投入されたときに確実にコンピュータのハードウェアの内部回路を初期化しておく必要がある。この初期化動作では、プログラムのカウンタを0にリセットする、タイマを所定の状態にリセットする、内部で持っているコンピュータの状態、命令の実行結果状態などの状態を所定の状態にリセットする等の動作が行われる。 In order to automatically start the computer normally when the computer is turned on, it is necessary to initialize the internal circuit of the computer hardware when the computer is turned on. In this initialization operation, the program counter is reset to 0, the timer is reset to a predetermined state, the internal computer state, the instruction execution result state, etc. are reset to a predetermined state, etc. Operation is performed.
このリセットが実行されるには、電源が安定して供給されている状態で、リセット信号をL(ロウ)レベルにする必要がある。そして、この状態は、電源が規定電圧に達してから所定のタイミングで遅れて立ち上がるリセット信号をコンピュータのリセット入力に接続するパワーオンリセット回路により実現される。 In order to execute this reset, it is necessary to set the reset signal to L (low) level in a state where power is stably supplied. This state is realized by a power-on reset circuit that connects a reset signal, which rises with a predetermined timing after the power supply reaches the specified voltage, to the reset input of the computer.
関連技術のパワーオンリセット回路の例が特許文献1や特許文献2に開示されている。
Examples of related art power-on reset circuits are disclosed in
特許文献1が開示するパワーオンリセット回路は、電源電圧が急峻に上昇した場合でも、緩やかに上昇した場合でも確実にリセットパルスを形成することができる回路である。
The power-on reset circuit disclosed in
特許文献2が開示するパワーオンリセット回路は、電源電圧が変動しても許容範囲内であれば不要なパワーオンリセット信号を発生しないようにした回路である。
The power-on reset circuit disclosed in
関連技術のパワーオンリセット回路の構成例とその動作を図5乃至図7を参照して説明する。 A configuration example and operation of a related art power-on reset circuit will be described with reference to FIGS.
図5は関連技術のパワーオンリセット回路の構成例を示す回路図である。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a related art power-on reset circuit.
図5に示すパワーオンリセット回路は、第1のトランジスタであるNMOS31、第2のトランジスタであるNMOS32、抵抗33、インバータ34、容量35、抵抗36、容量37およびバッファ38を含む構成となっている。なお、「NMOS」は、「n−type Metal Oxide Semiconductor」の略称である。
The power-on reset circuit shown in FIG. 5 includes an
抵抗33はNMOS31とNMOS32に直列に接続され、インバータ34の入力は抵抗33とNMOS32間の接続ノードN11に接続されている。容量35はNMOS31とNMOS32間の接続ノードN12に接続されている。また、抵抗36は接続ノードN13でインバータ34の出力に接続され、抵抗36の他端は接続ノードN14でバッファ38と接続されている。容量37は抵抗36とバッファ38間の接続ノードN14に接続されている。
The
電源電圧(VDD:Voltage Drains)が与えられる以前の状態では、2つのNMOS31、32はオフ状態である。
In a state before the power supply voltage (VDD: Voltage Drains) is applied, the two
図6は、図5の構成を備えるパワーオンリセット回路の動作を説明するチャート図である。 FIG. 6 is a chart for explaining the operation of the power-on reset circuit having the configuration of FIG.
図6の上部チャート図は、電源投入してからの時間経過に伴う、VDD、インバータ34の閾値電圧(Vti)、接続ノードN11および接続ノードN12における電圧の変化の様子を示す。なお、Vthは、NMOS31、32をオンにするための、各トランジスタのゲートにかかる閾値電圧である。
The upper chart in FIG. 6 shows how VDD, the threshold voltage (Vti) of the
また、図6の下部チャート図は、電源投入してからの時間経過に伴う、上部チャート図に対応した、接続ノードN13および接続ノードN14における電圧の変化とリセット信号OUTの様子を示す。 Further, the lower chart diagram of FIG. 6 shows the change of the voltage at the connection node N13 and the connection node N14 and the state of the reset signal OUT corresponding to the upper chart diagram as time elapses after the power is turned on.
図6の上部チャート図に示すように、電源投入によりVDDが与えられると、NMOS31、32のゲートにかかる電圧が徐々に上昇し、インバータ34の閾値Vtiも比例して上昇する。接続ノードN11の電圧も、VDDの上昇に伴って上昇する。接続ノードN12の電圧も、容量35によってVDDに伴い上昇する。
As shown in the upper chart of FIG. 6, when VDD is applied by turning on the power, the voltage applied to the gates of the
電源投入の直後は、インバータ34がLレベル信号を出力する(図6の下部チャート図のN13参照)。
Immediately after the power is turned on, the
時刻T0においてNMOS31、32のゲートにかかる電圧が閾値Vthを超えて各トランジスタがオン状態になると、最初にNMOS31が容量35から充電電流を流し、接続ノードN12の電圧を降下させる。続いて、NMOS32が抵抗33及び接続ノードN11を介した電流を流す。つまり、容量35が抵抗33に流す電流を遅延させることで、接続ノードN11の電圧は、VDDが閾値Vthを越えてから少し時間が経過した後に降下する。
When the voltage applied to the gates of the
時刻T1において、接続ノードN11の電圧がインバータ閾値Vtiになると、インバータ34はH(ハイ)レベル信号を出力する(図6の下部チャート図のN13参照)。
When the voltage at the connection node N11 reaches the inverter threshold value Vti at time T1, the
また、VDDが完全に立ち上がった後でリセット信号を出力させる場合、前記インバータ34の後段に遅延回路を設けることでそれを実現する。この遅延回路は直列された抵抗36と容量37のフィルタ回路により構成する。遅延回路は、接続ノードN13の信号を、抵抗36と容量37による時定数(τ=RC)による遅延変化を持たせた接続ノードN14の電圧としてバッファ38に出力する。ここで、Rは抵抗36の抵抗値、Cは容量37の容量値である。バッファ38の閾値をインバータ34の閾値Vtiと同じとすると、遅延して上昇している接続ノードN14の電圧が閾値Vtiに達する時刻T2までLレベルを遅延させたリセット信号OUTを出力する。
Further, when the reset signal is output after VDD has completely risen, this is realized by providing a delay circuit after the
VDDが立ち上がった後のLレベルのリセット信号OUTを受けて、コンピュータは初期化動作を行う。そして、Hレベルのリセット信号OUTを受けて、その解除動作を行う。 Receiving the L level reset signal OUT after VDD rises, the computer performs an initialization operation. Then, upon receiving the H level reset signal OUT, the release operation is performed.
図7は、上述した関連技術のパワーオンリセット回路の電源再投入時の動作を説明するチャート図である。 FIG. 7 is a chart for explaining the operation of the related-art power-on reset circuit when power is turned on again.
図7の上部チャート図は、電源投入後の時間経過に伴うVDDの変化の様子を示し、電源を投入し、VDDが徐々に規定電圧に達し、安定状態になった後に一旦電源を断にして、その後再度電源投入した様子を示す。 The upper chart of FIG. 7 shows how VDD changes with the lapse of time after turning on the power. After turning on the power, the VDD gradually reaches the specified voltage, and after the power is stabilized, the power is turned off. After that, the power is turned on again.
電源投入からVDDが安定した状態になるまでの動作は、図6で説明した通りである。 The operation from when the power is turned on until VDD becomes stable is as described with reference to FIG.
図7の中部チャート図は、上記のVDDの変化に追随する、インバータ34の閾値電圧(Vti)、接続ノードN13および接続ノードN14における電圧の変化の様子を示す。
The middle chart in FIG. 7 shows how the threshold voltage (Vti) of the
図7の中部チャート図に示すように、接続ノードN13の信号が、抵抗36と容量37による時定数による遅延変化を持たせた電圧として接続ノードN14に出力されてバッファ38に供給される。
As shown in the middle chart of FIG. 7, the signal at the connection node N13 is output to the connection node N14 as a voltage having a delay change due to the time constant by the
図7の下部チャート図は、電源投入、電源安定、電源断および再度電源投入した際の、中部チャート図に対応した、リセット信号OUTの変化の様子を示す。 The lower chart of FIG. 7 shows how the reset signal OUT changes corresponding to the central chart when the power is turned on, the power is stabilized, the power is turned off, and the power is turned on again.
図7の下部チャート図に示すように、バッファ38では、接続ノードN14の電圧が上昇しても、その電圧が閾値Vtiに達するまではLレベルのリセット信号OUTを出力する。接続ノードN14の電圧が閾値Vtiに達した以降はHレベルのリセット信号OUTを出力する。
As shown in the lower chart of FIG. 7, even if the voltage of the connection node N14 rises, the
上記の状態でしばらくしてから電源を切断する。 Turn off the power after a while in the above state.
電源断により、動作電圧の供給が断たれた各素子の動作が停止して、図7の中部チャート図に示すように、インバータ34の出力電圧(接続ノードN13)やバッファ38の閾値Vtiが電源断に追随して落ちる。
When the power supply is cut off, the operation of each element for which the supply of the operating voltage is cut off is stopped, and the output voltage (connection node N13) of the
一方、接続ノードN14の電圧は、抵抗36と容量37による時定数(τ=RC)で、容量37の放電時間に応じた遅延で電圧が下がる。
On the other hand, the voltage at the connection node N14 is a time constant (τ = RC) due to the
電源断からある時間経過の後に再度電源を投入する。 Turn on the power again after a certain period of time since the power was turned off.
電源の再投入によりVDDおよびバッファ38の閾値Vtiが電源投入に追随して上昇する。
When the power is turned on again, VDD and the threshold value Vti of the
このとき、インバータ34の入力は閾値Vtiに達しておらず、接続ノードN13にはLレベルの信号が出力されている状態である。しかし、容量37が完全に放電しきっていない場合、接続ノードN14には電圧が保持されており、その保持された電圧は、容量37の放電に伴って下がって行く。
At this time, the input of the
通常、パワーオンリセット回路のリセット信号は電源投入後、電源電圧(VDD)が安定した状態でLレベルのリセット信号を出し、その後、Hレベルのリセット信号を出してリセットを解除することが求められている。そのため、VDDが安定する状態までLレベルのリセット信号を遅延回路により遅延させる構成が一般的である。 Normally, the reset signal of the power-on reset circuit is required to release an L level reset signal after the power is turned on while the power supply voltage (VDD) is stable, and then issue an H level reset signal to cancel the reset. ing. For this reason, a configuration in which an L level reset signal is delayed by a delay circuit until VDD becomes stable is common.
関連技術のパワーオンリセット回路は、電源を切断した後に、短い時間で電源再投入した場合にパワーオンリセットの機能が正常に動作しないという課題がある。 The related art power-on reset circuit has a problem that the power-on reset function does not operate normally when the power is turned off and then turned on again in a short time.
図7を参照して説明したように、接続ノードN14の電圧は、抵抗36と容量37による時定数で、容量37の放電時間に応じた遅延で電圧が下がる。したがって、時定数が大きい場合、容量37の放電時間が長くかかるため、電源を切断した後の電源再投入までの時間が短いと、接続ノードN14の電圧はバッファ38の閾値Vti以上の電圧を保持してしまう可能性がある。
As described with reference to FIG. 7, the voltage at the connection node N <b> 14 is a time constant due to the
つまり、接続ノードN14の電圧がバッファ38の閾値Vti以上の電圧を保持しているときに電源が再投入されると、電源再投入で動作電源が供給されたバッファ38は、VDDの立ち上がりに追随してHレベルの信号を出力してしまう。
In other words, when the power is turned on again when the voltage at the connection node N14 holds the voltage equal to or higher than the threshold value Vti of the
そのため、VDDが安定した状態で、Lレベルのリセット信号を出すことができなくなる。 Therefore, an L level reset signal cannot be output while VDD is stable.
図8は、図5の構成を備えるパワーオンリセット回路において、電源を切断した後の電源再投入までの時間が短い場合に、パワーオンリセットの機能が正常に動作しない上述した課題が発生する状態を示すチャート図である。 FIG. 8 shows a state in which the above-described problem that the power-on reset function does not operate normally occurs in the power-on reset circuit having the configuration of FIG. 5 when the time until the power is turned on again after the power is turned off is short. FIG.
また、このような課題に対処するために抵抗36と容量37による遅延回路において、電源切断時に容量37を放電させる放電回路を設ければよいが、該放電回路を外部から制御する放電回路用制御信号が必要となる課題がある。
In order to cope with such a problem, a delay circuit including a
本発明は、上記の課題に鑑みて、電源を切断した後の電源再投入までの時間の長さに依存することなく、かつ外部からの制御信号を必要とせずに安定して動作するパワーオンリセット回路を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a power-on power source that stably operates without depending on the length of time until the power is turned on again after the power is turned off, and without requiring an external control signal. An object is to provide a reset circuit.
上記の目的を実現するために、本発明の一形態であるパワーオンリセット回路は、第1の基準電圧を生成する第1の内部電圧生成手段と、前記第1の基準電圧よりも低く設定された第2の基準電圧を生成する第2の内部電圧生成手段と、前記第1の基準電圧と前記第2の基準電圧を比較し、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より低い状態ではL(ロウ)レベル信号を出力し、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より高い状態ではH(ハイ)レベル信号を出力する比較手段と、前記比較回路が出力するHレベル信号を、抵抗と容量の時定数で決まる時間で遅延して立ち上がる遅延信号として出力する遅延手段と、前記遅延手段が出力する前記遅延信号が、所定の閾値に達するまではLレベルで、所定の該閾値に達するとHレベルのリセット信号を出力するバッファ手段と、電源投入時に前記第2の内部電圧生成手段が生成する前記第2の基準電圧を受けて前記遅延手段を構成する容量の放電回路を形成し、前記比較手段がHレベル信号を出力すると該放電回路を解除する放電手段と、を備え、電源投入時に、前記第1の基準電圧は前記第2の基準電圧よりも立ち上り時間が遅くなるように設定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power-on reset circuit according to an aspect of the present invention includes a first internal voltage generation unit that generates a first reference voltage, and is set lower than the first reference voltage. The second internal voltage generating means for generating the second reference voltage is compared with the first reference voltage and the second reference voltage, and the first reference voltage is lower than the second reference voltage. The comparator circuit outputs an L (low) level signal in a state, and outputs an H (high) level signal when the first reference voltage is higher than the second reference voltage, and an H level output from the comparator circuit. A delay means for outputting a signal as a delayed signal that rises with a delay determined by a time constant determined by a resistance and a capacitance, and the delay signal output by the delay means is at an L level until a predetermined threshold value is reached; When this threshold is reached, the H level A buffer means for outputting a set signal; and a discharge circuit having a capacity constituting the delay means in response to the second reference voltage generated by the second internal voltage generating means when the power is turned on; and the comparing means Discharge means for releasing the discharge circuit when an H level signal is output, and the first reference voltage is set so that the rise time is slower than the second reference voltage when the power is turned on. It is characterized by.
本発明は、電源を切断した後の電源再投入までの時間の長さに依存することなく、かつ外部からの制御信号を必要とせずに安定して動作するパワーオンリセット回路を実現することができる。 The present invention realizes a power-on reset circuit that operates stably without depending on the length of time until the power is turned on again after the power is turned off, and without requiring an external control signal. it can.
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
尚、実施の形態は例示であり、開示の装置は以下の実施の形態の構成には限定されない。 The embodiment is an exemplification, and the disclosed apparatus is not limited to the configuration of the following embodiment.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のパワーオンリセット回路の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power-on reset circuit according to the first embodiment.
第1の実施形態であるパワーオンリセット回路100は、第1の内部電圧生成手段1、第2の内部電圧生成手段2、比較手段3、遅延手段4、バッファ手段5および放電手段6を含む構成になっている。
The power-on reset circuit 100 according to the first embodiment includes a first internal
第1の内部電圧生成手段1は第1の基準電圧を生成する。 The first internal voltage generation means 1 generates a first reference voltage.
第2の内部電圧生成手段2は、第1の基準電圧よりも低く設定された第2の基準電圧を生成する。ただし、電源投入時に、第1の基準電圧は第2の基準電圧よりも立ち上り時間が遅くなるように設定されている。 The second internal voltage generation means 2 generates a second reference voltage that is set lower than the first reference voltage. However, when the power is turned on, the first reference voltage is set so that the rise time is slower than the second reference voltage.
比較手段3は、第1の基準電圧と第2の基準電圧を比較し、第1の基準電圧が第2の基準電圧より低い状態ではL(ロウ)レベル信号を出力し、第1の基準電圧が第2の基準電圧より高い状態ではH(ハイ)レベル信号を出力する。 The comparison means 3 compares the first reference voltage with the second reference voltage, and outputs an L (low) level signal when the first reference voltage is lower than the second reference voltage. Is higher than the second reference voltage, an H (high) level signal is output.
遅延手段4は、比較手段3が出力するHレベル信号を、抵抗と容量の時定数で決まる時間で遅延して立ち上がる遅延信号として出力する。 The delay means 4 outputs the H level signal output from the comparison means 3 as a delay signal that rises with a delay determined by a time determined by a time constant of resistance and capacitance.
バッファ手段5は、遅延手段4が出力する遅延信号が、所定の閾値に達するまではLレベルで、所定の該閾値に達するとHレベルのリセット信号を出力する。
The
放電手段6は、電源投入時に前記第2の内部電圧生成手段が生成する前記第2の基準電圧を受けて前記遅延手段4を構成する容量の放電回路を形成し、比較手段3がHレベル信号を出力すると該放電回路を解除する。
The discharging means 6 receives the second reference voltage generated by the second internal voltage generating means when the power is turned on, and forms a discharging circuit having a capacity constituting the delay means 4, and the comparing
上記のように構成された第1の実施形態のパワーオンリセット回路100は、放電手段6が、電源投入時に第2の内部電圧生成手段が生成する第2の基準電圧を受けて遅延手段4を構成する容量の電荷を放電させる回路を形成する。
In the power-on reset circuit 100 of the first embodiment configured as described above, the discharging
つまり、電源投入時には、第2の基準電圧が第1の基準電圧よりも早く立ち上るように設定されているので、立ち上がりの過程で第2の基準電圧が第1の基準電圧よりも高い時間帯が存在する。比較手段3は、当該時間帯は第2の基準電圧が第1の基準電圧よりも高いので、Lレベル信号を出力する。また、当該時間帯に、放電手段6が第2の基準電圧を受けて遅延手段4を構成する容量の放電回路を形成する(放電制御)。 In other words, when the power is turned on, the second reference voltage is set to rise earlier than the first reference voltage. Therefore, there is a time zone during which the second reference voltage is higher than the first reference voltage. Exists. The comparison means 3 outputs an L level signal because the second reference voltage is higher than the first reference voltage during the time period. Further, during the time period, the discharge means 6 receives the second reference voltage and forms a discharge circuit having a capacity constituting the delay means 4 (discharge control).
そして、第1の基準電圧は第2の基準電圧よりも高く設定されているので、立ち上り時間が遅くなるように設定されていても、電源電圧(VDD)が完全に立ち上がる頃には第2の基準電圧を追い越した電圧となる。 Since the first reference voltage is set higher than the second reference voltage, the second reference voltage (VDD) rises completely when the power supply voltage (VDD) completely rises even if the rise time is set to be slow. The voltage exceeds the reference voltage.
この段階では、パワーオンリセット回路としてのLレベルのリセット信号を所定時間出力し、その後にHレベルのリセット信号を出力する必要がある。 At this stage, it is necessary to output an L level reset signal as a power-on reset circuit for a predetermined time, and then output an H level reset signal.
そのため、比較手段3が出力するHレベル信号を、遅延手段4を構成する抵抗と容量の時定数で決まる時間で遅延して立ち上がる遅延信号として出力する。このとき、遅延手段4を構成する容量は電荷の充電が可能な状態になっていなくてはならない。したがって、放電手段6は、比較手段3がHレベル信号を出力すると、遅延手段4を構成する容量に対する放電回路を解除することにより、信号の遅延出力動作が可能になるように機能する(放電解除制御)。
For this reason, the H level signal output from the comparison means 3 is output as a delay signal that rises with a delay determined by the time determined by the time constant of the resistance and capacitance constituting the delay means 4. At this time, the capacitor constituting the delay means 4 must be in a state where charge can be charged. Therefore, when the comparing
さらにバッファ手段5は、遅延信号を入力して、信号レベルが所定の閾値に達するまではLレベルで、所定の該閾値に達するとHレベルとなるリセット信号を形成して出力する。 Further, the buffer means 5 inputs a delay signal, and forms and outputs a reset signal which is at L level until the signal level reaches a predetermined threshold value and becomes H level when the signal level reaches the predetermined threshold value.
そして、電源を切断した後、遅延手段4を構成する容量の電荷が十分に放電していないような状態のときに電源を再投入したとしても、VDDの立ち上がりの過程で放電手段6により形成される放電回路で該容量の電荷を放電することができる。しかも、放電手段6は第2の基準電圧を受けて動作するので、外部からの制御信号を必要としない。 Even if the power supply is turned on again after the power supply is turned off and the capacity of the capacitor constituting the delay means 4 is not sufficiently discharged, it is formed by the discharge means 6 during the rise of VDD. The discharge circuit can discharge the electric charge of the capacitor. In addition, since the discharge means 6 operates by receiving the second reference voltage, no external control signal is required.
さらに、比較手段3がHレベル信号を出力して遅延手段4が遅延信号を出力するように動作する際には、放電手段6は、遅延手段4を構成する容量に電荷の充電が可能なように、放電回路を解除する。しかも、放電手段6は比較手段3が出力するHレベル信号を受けて動作するので、この場合も外部からの制御信号を必要としない。
Further, when the
以上に説明したように、本実施形態のパワーオンリセット回路は、電源を切断した後の電源再投入までの時間の長さに依存することなく、かつ外部からの制御信号を必要とせずに安定して動作することができる。 As described above, the power-on reset circuit according to the present embodiment is stable without depending on the length of time until the power is turned on again after the power is turned off, and does not require an external control signal. And can work.
(第2の実施形態)
次に第2の実施形態のパワーオンリセット回路を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a power-on reset circuit according to the second embodiment will be described.
図2は、第2の実施形態のパワーオンリセット回路の構成を示す回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a power-on reset circuit according to the second embodiment.
第2の実施形態のパワーオンリセット回路200は、第1の内部電圧生成回路BK1、第2の内部電圧生成回路BK2、比較回路17、遅延回路BK3、バッファ回路20、スイッチBK4およびスイッチBK5を含む構成になっている。BKはブロックの略称として使っている。
The power-on reset circuit 200 of the second embodiment includes a first internal voltage generation circuit BK1, a second internal voltage generation circuit BK2, a
なお、第1の内部電圧生成回路BK1は、第1の実施形態のパワーオンリセット回路100の第1の内部電圧生成手段1に相当する。同様に、第2の内部電圧生成回路BK2は第2の内部電圧生成手段2に、比較回路17は比較手段3に、遅延回路BK3は遅延手段4に、そして、バッファ回路20はバッファ手段5にそれぞれ相当する。さらに、スイッチBK4およびスイッチBK5は放電手段6に相当する。
The first internal voltage generation circuit BK1 corresponds to the first internal
第1の内部電圧生成回路BK1は、抵抗11、抵抗12および抵抗13の直列接続で構成され、抵抗11が電源電圧(VDD)に接続されて、抵抗13が地気に接続されている。そして、VDDを抵抗分割して、抵抗12と抵抗13の間の接続ノードN3の電位をもって第1の基準電圧を生成する。
The first internal voltage generation circuit BK1 includes a series connection of a resistor 11, a
第2の内部電圧生成回路BK2は、抵抗14とNMOS15で構成されている。NMOS15のドレインは抵抗14と接続ノードN1で接続され、抵抗14を介してVDDに接続されている。NMOS15のソースは地気に接続されている。また、NMOS15のゲートは、第1の内部電圧生成回路BK1が抵抗分割した第1の基準電圧とは異なる分割電圧を入力する。
The second internal voltage generation circuit BK2 includes a
第2の内部電圧生成回路BK2は接続ノードN1の電位をもって第2の基準電圧を生成する。つまり、NMOS15がオフ状態のときは抵抗14を介したVDDが第2の基準電圧となり、NMOS15がオン状態のときは抵抗14とNMOS15のオン抵抗で分割したVDDが第2の基準電圧となる。
The second internal voltage generation circuit BK2 generates a second reference voltage with the potential of the connection node N1. That is, when the
上記の構成により、電源投入時において、接続ノードN1の第2の基準電圧が接続ノードN3の第1の基準電圧よりも高い状態を崩さないようにしている。 With the above configuration, the state in which the second reference voltage of the connection node N1 is higher than the first reference voltage of the connection node N3 at the time of power-on is maintained.
つまり、NMOS15のゲートに供給される電圧が動作領域以下の場合にはNMOS15はオフ状態なので、第2の基準電圧はVDDの上昇に追随する。一方、第1の基準電圧はVDDの分圧であるため、電源投入時においては第2の基準電圧が第1の基準電圧よりも高い状態になっている。そして、VDDがさらに上昇して、NMOS15のゲート電圧が動作領域以上の電圧になるとNMOS15はオン状態になる。その結果、接続ノードN1の第2の基準電圧は、抵抗14とNMOS15のオン抵抗によるVDDの分圧となり、接続ノードN3の第1の基準電圧が接続ノードN1の第2の基準電圧よりも高くなる。
That is, when the voltage supplied to the gate of the
比較回路17は、第1の基準電圧と第2の基準電圧を入力し、第1の基準電圧が第2の基準電圧よりも高ければHレベルの信号を出力し、逆に、第2の基準電圧が第1の基準電圧よりも高ければLレベルの信号を出力する。
The
遅延回路BK3は抵抗18と容量19で構成され、比較回路17が出力するHレベルの信号に対し、抵抗18と容量19の時定数で決まる遅延時間だけ遅れたHレベルの信号を接続ノードN2に出力する。
The delay circuit BK3 includes a
バッファ回路20は、接続ノードN2に出力された信号がバッファ回路20の閾値に達しない場合はLレベルの信号を出力し、接続ノードN2に出力された信号が該閾値を超えた場合にはHレベルの信号を出力する。バッファ回路20から出力される信号はリセット信号OUTとして、図示しないマイクロコンピュータ等に供給される。
The
スイッチBK4およびスイッチBK5は前述したように第1の実施形態の放電手段6に相当する。
The switch BK4 and the switch BK5 correspond to the discharging
スイッチBK4はNMOS16で構成され、スイッチBK5はNMOS21で構成されている。
The switch BK4 is composed of an
スイッチBK4は、遅延回路BK3を構成する容量19と並列に接続され、オン状態になると容量19の電荷が放電する放電回路を形成し、オフ状態では容量19に電荷の充電が可能なように該放電回路を解除する。
The switch BK4 is connected in parallel with the
NMOS16のドレインは遅延回路BK3の接続ノードN2に接続され、ソースは地気に接続されている。また、NMOS16のゲートは第2の内部電圧生成回路BK2の接続ノードN1に接続されている。NMOS16は、ゲート電圧(接続ノードN1の電圧)が所定の動作領域(閾値電圧)に達するとオン状態となる。この閾値電圧は低電圧でもNMOS16がオン状態となるように設定されている。
The drain of the
つまり、電源投入時は、抵抗14を介したVDDが第2の基準電圧としてスイッチBK4に供給され、VDDの上昇に伴い第2の基準電圧がNMOS16の閾値電圧に達するとスイッチBK4をオン状態にする(放電制御)。
That is, when the power is turned on, VDD via the
スイッチBK4がオン状態になると、並列に接続されている遅延回路BK3を構成する容量19の放電回路が形成されて電荷を放電するように機能する。
When the switch BK4 is turned on, a discharge circuit of the
なお、NMOS15がオン状態になったとき、第2の基準電圧である抵抗14とNMOS15のオン抵抗で分割したVDDは、NMOS16がオン状態を維持できる電圧に設定されている。
When the
スイッチBK5は、スイッチBK4をオフ状態にさせる制御(放電解除制御)を行う。 The switch BK5 performs control (discharge release control) to turn off the switch BK4.
スイッチBK5は、比較回路17の出力を検出し、該出力がLレベルの場合はオフ状態になり、該出力がHレベルになるとオン状態となる。
The switch BK5 detects the output of the
つまり、NMOS21のゲートは比較回路17の出力に接続され、NMOS21は、比較回路17がHレベル信号を出力するとオン状態になり、Lレベル信号を出力するとオフ状態になる。
That is, the gate of the
NMOS21のドレインは接続ノードN1(NMOS16のゲートと等価)に接続され、ソースは地気に接続されている。
The drain of the
VDDが上昇して、接続ノードN3の第1の基準電圧が接続ノードN1の第2の基準電圧よりも高くなると、比較回路17がHレベル信号を出力してNMOS21はオン状態になる。NMOS21がオン状態になると、NMOS21のオン抵抗による地気電位であるLレベル信号がNMOS16のゲートに供給され、NMOS16はオフ状態になる。
When VDD rises and the first reference voltage of the connection node N3 becomes higher than the second reference voltage of the connection node N1, the
NMOS16がオフ状態になると、放電回路が解除されて容量19に電荷の充電が可能なように構成される。これにより、容量19は電荷を充電して抵抗18とともに遅延回路BK3として機能する。
When the
第2の実施形態のパワーオンリセット回路200が、電源切断後から電源再投入までの時間の長さに依存することなく、かつ外部からの制御信号を必要とせずに安定して動作する様子を図3および図4を参照して説明する。 The power-on reset circuit 200 according to the second embodiment operates stably without depending on the length of time from power-off to power-on, and without requiring an external control signal. This will be described with reference to FIGS.
図3は、電源切断後から電源再投入までの時間が長い場合のパワーオンリセット回路200の動作を示すチャート図である。 FIG. 3 is a chart showing the operation of the power-on reset circuit 200 when the time from power-off to power-on is long.
また、図4は、電源切断後から電源再投入までの時間が短い場合のパワーオンリセット回路200の動作を示すチャート図である。 FIG. 4 is a chart showing the operation of the power-on reset circuit 200 when the time from power-off to power-on is short.
図3を参照すると第1段目チャート図乃至第4段目チャート図が示されている。 Referring to FIG. 3, the first to fourth charts are shown.
第1段目チャート図は、電源投入後の時間経過に伴う電源電圧(VDD)の変化の様子を示し、一旦電源を断にして、その後再度電源投入した様子を示す。そして、図3は電源切断後から電源再投入までの時間が長い場合を例示する。 The first stage chart shows how the power supply voltage (VDD) changes with time after the power is turned on, and shows how the power is turned off and then turned on again. FIG. 3 illustrates a case where the time from power-off to power-on is long.
第2段目チャート図は、上記のVDDの変化に追随する、接続ノードN3における第1の基準電圧および接続ノードN1における第2の基準電圧、および比較回路17の出力の変化の様子を示す。
The second stage chart shows how the first reference voltage at the connection node N3, the second reference voltage at the connection node N1, and the output of the
第3段目チャート図は、比較回路17の出力のHレベル信号を、遅延回路BK3が抵抗18と容量19の時定数で決まる遅延時間だけ遅らせて接続ノードN2に出力する様子を示す。同図にはVDDの変化の様子も合わせて示している。
The third stage chart shows how the H level signal output from the
第4段目チャート図は、接続ノードN2に出力された信号がバッファ回路20の閾値に達しない場合はLレベルのリセット信号OUTが、該閾値を超えた場合にはHレベルのリセット信号OUTがバッファ回路20から出力される様子を示す。
The fourth stage chart shows that when the signal output to the connection node N2 does not reach the threshold value of the
電源投入されてVDDの上昇とともに第1の基準電圧と第2の基準電圧も上昇する。このとき、第2の内部電圧生成回路BK2の接続ノードN1の第2の基準電圧がスイッチBK4のNMOS16のゲートにかかる。NMOS16の動作閾値電圧は低電圧に設定されているので、電源投入されてからVDDの上昇に伴い比較的早い段階でNMOS16はオン状態になる。スイッチBK4がオン状態になると、遅延回路BK3の容量19の電荷を放電させる放電回路が形成され、容量19は急速に放電する。
When the power is turned on, the first reference voltage and the second reference voltage increase as VDD increases. At this time, the second reference voltage of the connection node N1 of the second internal voltage generation circuit BK2 is applied to the gate of the
VDDがさらに上昇して、第2の内部電圧生成回路BK2のNMOS15の動作閾値電圧に達するとNMOS15がオン状態になる。上述したように、NMOS15がオン状態になると、接続ノードN1の電位が接続ノードN3の電位よりも下がり、第1の基準電圧が第2の基準電圧よりも高くなる。その結果、比較回路17がHレベル信号を出力する。
When VDD further rises and reaches the operation threshold voltage of the
比較回路17がHレベル信号を出力すると、スイッチBK5のNMOS21がオン状態になり、その結果、スイッチBK4のNMOS16がオフ状態になる。
When the
スイッチBK4がオフ状態になると、容量19に電荷の充電が可能なように放電回路が解除される。
When the switch BK4 is turned off, the discharge circuit is released so that the
一方、比較回路17がHレベル信号を出力すると、遅延回路BK3が抵抗18と容量19の時定数で決まる遅延時間だけ遅らせて接続ノードN2に出力する。そして、バッファ回路20の閾値に応じたLレベルのリセット信号OUTとHレベルのリセット信号OUTが出力される。
On the other hand, when the
電源投入によりVDDが上昇して安定した電圧に達してしばらく動作状態にした後に電源断とし、電源断後にある時間をおいてから再度電源を投入する。 When the power is turned on, VDD rises to reach a stable voltage and the power supply is turned off after the power supply is turned on for a while. After a certain time after the power is turned off, the power is turned on again.
なお、電源断により動作電圧の供給が断たれると、各素子の動作が停止して、比較回路17やバッファ回路20の出力が電源断に追随して落ちる。
Note that if the supply of the operating voltage is cut off due to the power interruption, the operation of each element stops, and the outputs of the
再度の電源投入の際にも、上述した動作が繰り返される。 The above-described operation is repeated when the power is turned on again.
つまり、再度の電源投入で第2の内部電圧生成回路BK2の接続ノードN1の第2の基準電圧がスイッチBK4のNMOS16のゲートにかかる。NMOS16の動作閾値電圧は低電圧に設定されているので、電源投入されてから比較的早い段階でNMOS16はオン状態になり、遅延回路BK3の容量19の電荷を放電させる放電回路が形成され、容量19は急速に放電する。
That is, when the power is turned on again, the second reference voltage of the connection node N1 of the second internal voltage generation circuit BK2 is applied to the gate of the
その後、第1の基準電圧が第2の基準電圧よりも高くなると、比較回路17がHレベル信号を出力してスイッチBK5のNMOS21がオン状態になり、その結果、スイッチBK4のNMOS16がオフ状態になる。スイッチBK4がオフ状態になると、放電回路が解除されて容量19に電荷の充電が可能なように構成される。
After that, when the first reference voltage becomes higher than the second reference voltage, the
以上が、図3を参照しての、電源切断後から電源再投入までの時間が長い場合の第2の実施形態のパワーオンリセット回路200の動作説明である。 The above is the description of the operation of the power-on reset circuit 200 according to the second embodiment when the time from power-off to power-on is long with reference to FIG.
一方、図4は、電源切断後から電源再投入までの時間が短い場合のパワーオンリセット回路200の動作を示すチャート図である。第1段目チャート図乃至第4段目チャート図は図3の場合と同じである。 On the other hand, FIG. 4 is a chart showing the operation of the power-on reset circuit 200 when the time from power-off to power-on is short. The first to fourth charts are the same as those in FIG.
図3と異なり、図4は、電源投入によりVDDが上昇して安定した電圧に達してしばらく動作状態にした後に電源断とし、電源断後にすぐに再度電源を投入する場合の動作を示している。 Unlike FIG. 3, FIG. 4 shows an operation in the case where VDD is increased by turning on the power, reaches a stable voltage, and is turned on for a while and then turned off, and then turned on again immediately after turning off the power. .
したがって、図3の第3段目チャート図と異なり、遅延回路BK3の容量19の電荷が十分に放電していない状態で再度電源が投入されることになる。
Therefore, unlike the third stage chart of FIG. 3, the power is turned on again in a state where the charge of the
しかし、このような場合であっても、第2の実施形態のパワーオンリセット回路200は、図3で説明した動作と同様に、再度の電源投入で第2の内部電圧生成回路BK2の接続ノードN1の第2の基準電圧がスイッチBK4のNMOS16のゲートにかかる。そして、NMOS16の動作閾値電圧は低電圧に設定されているので、電源投入されてから比較的早い段階でNMOS16はオン状態になり、遅延回路BK3の容量19の電荷を放電させる放電回路が形成され、容量19は急速に放電する。
However, even in such a case, the power-on reset circuit 200 according to the second embodiment is connected to the second internal voltage generation circuit BK2 by turning on the power again, as in the operation described in FIG. A second reference voltage of N1 is applied to the gate of the
なお、第2の実施形態のパワーオンリセット回路200は、第2の内部電圧生成回路BK2のNMOS15がオン状態になることで接続ノードN1の電位が接続ノードN3の電位よりも下がるように構成した。しかし、この構成に限ることなく、立ち上り時間が第2の基準電圧よりも遅くなるように設定された第1の基準電圧が、VDDの立ち上がりの過程で、第2の基準電圧よりも高くなる構成であればどのような構成でもかまわない。
The power-on reset circuit 200 according to the second embodiment is configured such that the potential of the connection node N1 is lower than the potential of the connection node N3 when the
以上に説明したように、本実施形態のパワーオンリセット回路は、遅延回路BK3の容量19の電荷を、電源投入の早い段階で放電させる放電回路を構成するスイッチBK4(NMOS16)を設けた。また、電源投入により上昇する第2の基準電圧をトリガーとして放電回路を動作させ、第1の基準電圧が第2の基準電圧より高くなったことで比較回路17がHレベル信号を出力することをトリガーとして放電回路を解除するようにした。
As described above, the power-on reset circuit of the present embodiment includes the switch BK4 (NMOS 16) that constitutes a discharge circuit that discharges the charge of the
したがって、本実施形態のパワーオンリセット回路は、電源を切断した後の電源再投入までの時間の長さに依存することなく、かつ外部からの制御信号を必要とせずに安定して動作することができる。 Therefore, the power-on reset circuit according to the present embodiment operates stably without depending on the length of time until the power is turned on again after the power is turned off, and without requiring an external control signal. Can do.
1 第1の内部電圧生成手段
2 第2の内部電圧生成手段
3 比較手段
4 遅延手段
5 バッファ手段
6 放電手段
11、12、13、14、18、33、36 抵抗
15、16、21、31、32 NMOS
17、35、37 比較回路
19 容量
20 バッファ回路
34 インバータ
38 バッファ
N1、N2、N3、N11、N12、N13、N14 接続ノード
BK1 第1の内部電圧生成回路
BK2 第2の内部電圧生成回路
BK3 遅延回路
BK4、BK5 スイッチ
100、200 パワーオンリセット回路
DESCRIPTION OF
17, 35, 37
Claims (4)
前記第1の基準電圧よりも低く設定された第2の基準電圧を生成する第2の内部電圧生成手段と、
前記第1の基準電圧と前記第2の基準電圧を比較し、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より低い状態ではL(ロウ)レベル信号を出力し、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より高い状態ではH(ハイ)レベル信号を出力する比較手段と、
前記比較回路が出力するHレベル信号を、抵抗と容量の時定数で決まる時間で遅延して立ち上がる遅延信号として出力する遅延手段と、
前記遅延手段が出力する前記遅延信号が、所定の閾値に達するまではLレベルで、所定の該閾値に達するとHレベルのリセット信号を出力するバッファ手段と、
電源投入時に前記第2の内部電圧生成手段が生成する前記第2の基準電圧を受けて前記遅延手段を構成する容量の放電回路を形成し、前記比較手段がHレベル信号を出力すると該放電回路を解除する放電手段と
を備え
電源投入時に、前記第1の基準電圧は前記第2の基準電圧よりも立ち上り時間が遅くなるように設定されていることを特徴とするパワーオンリセット回路。 First internal voltage generating means for generating a first reference voltage;
Second internal voltage generating means for generating a second reference voltage set lower than the first reference voltage;
The first reference voltage is compared with the second reference voltage, and an L (low) level signal is output when the first reference voltage is lower than the second reference voltage, and the first reference voltage Comparing means for outputting an H (high) level signal in a state where is higher than the second reference voltage;
Delay means for outputting an H level signal output from the comparison circuit as a delay signal that rises with a delay determined by a time determined by a time constant of a resistor and a capacitor;
Buffer means for outputting a reset signal at an L level until the delay signal output by the delay means reaches a predetermined threshold, and when reaching the predetermined threshold;
When the power supply is turned on, the second reference voltage generated by the second internal voltage generation means is received to form a discharge circuit having a capacity constituting the delay means, and when the comparison means outputs an H level signal, the discharge circuit A power-on reset circuit, wherein the first reference voltage is set to have a rise time later than that of the second reference voltage when the power is turned on.
前記遅延手段を構成する容量と並列に設置され、オン状態になると前記容量の電荷が放電する回路を形成し、オフ状態では前記容量の電荷の放電回路を解除する第1のスイッチと、
前記比較手段の出力を検出し、該出力がLレベルの場合はオフ状態になり、該出力がHレベルになるとオン状態となる第2のスイッチと
を備え、
電源投入時は、前記第2のスイッチがオフ状態で、前記第2の内部電圧生成手段が生成する前記第2の基準電圧が前記第1のスイッチに供給されて前記第1のスイッチがオン状態になり、
前記比較手段がHレベル信号を出力して前記第2のスイッチがオン状態になると、前記第2のスイッチを介したLレベル信号が前記第1のスイッチに供給されて前記第1のスイッチがオフ状態になる
ことを特徴とする請求項1に記載のパワーオンリセット回路。 The discharging means includes
A first switch installed in parallel with the capacitor constituting the delay means, forming a circuit that discharges the charge of the capacitor when turned on, and releasing the discharge circuit of the charge of the capacitor when turned off;
A second switch that detects the output of the comparison means and is turned off when the output is at L level, and turned on when the output is at H level;
When the power is turned on, the second switch is in an off state, and the second reference voltage generated by the second internal voltage generating means is supplied to the first switch, so that the first switch is in an on state. become,
When the comparison means outputs an H level signal and the second switch is turned on, an L level signal via the second switch is supplied to the first switch and the first switch is turned off. The power-on reset circuit according to claim 1, wherein the power-on reset circuit is in a state.
前記第1のスイッチは、ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに接続され、ドレインが、前記遅延手段を構成する抵抗である第2の抵抗と容量との接続点に接続され、ソースが地気電位に接続された第2のトランジスタであり、
前記第2のスイッチは、ゲートが前記比較手段の出力に接続され、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインおよび前記第2のトランジスタのゲートに接続され、ソースが地気電位に接続された第3のトランジスタである
ことを特徴とする請求項2に記載のパワーオンリセット回路。 The second internal voltage generating means includes a first resistor connected to a power supply voltage, a drain connected to the power supply voltage via the first resistor, and a source connected to a ground potential. Including transistors,
The first switch has a gate connected to the drain of the first transistor, a drain connected to a connection point between a second resistor and a capacitor constituting the delay means, and a source connected to the ground. A second transistor connected to the potential;
The second switch has a gate connected to the output of the comparison means, a drain connected to the drain of the first transistor and the gate of the second transistor, and a source connected to the ground potential. The power-on reset circuit according to claim 2, wherein the power-on reset circuit is a transistor.
前記第2の内部電圧生成手段は、前記第1のトランジスタがオフ状態のときは前記第1の抵抗を介した電源電圧を、前記第1のトランジスタがオン状態のときは前記第1の抵抗と前記第1のトランジスタのオン抵抗により分割した電源電圧を、前記第2の基準電圧として前記比較手段の入力の他の1つとして接続し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の内部電圧生成手段が分割した前記第1の基準電圧とは異なる分割電圧を入力し、
電源投入時から所定時間までは、前記電源電圧の上昇に追随して、前記第1の基準電圧は前記第2の基準電圧より低い値の電圧で立ち上がり、該所定時間を超えると前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より高い値の電圧で立ち上がる
ことを特徴とする請求項3に記載のパワーオンリセット回路。 The first internal voltage generating means includes a plurality of third resistors that divide the power supply voltage into a plurality of divided voltages, and one of the divided voltages is used as the first reference voltage as one of the inputs of the comparing means. Connect as one
The second internal voltage generating means uses the power supply voltage via the first resistor when the first transistor is in an off state, and the first resistor when the first transistor is in an on state. A power supply voltage divided by the on-resistance of the first transistor is connected as the second reference voltage as the other input of the comparator;
The gate of the first transistor receives a divided voltage different from the first reference voltage divided by the first internal voltage generating means,
The first reference voltage rises at a voltage lower than the second reference voltage following the rise of the power supply voltage from the time of power-on to a predetermined time, and when the predetermined time is exceeded, the first reference voltage rises. 4. The power-on reset circuit according to claim 3, wherein the reference voltage rises at a voltage having a value higher than that of the second reference voltage.
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