JP2569684B2 - パワーオンリセット回路 - Google Patents

パワーオンリセット回路

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JP2569684B2
JP2569684B2 JP63017785A JP1778588A JP2569684B2 JP 2569684 B2 JP2569684 B2 JP 2569684B2 JP 63017785 A JP63017785 A JP 63017785A JP 1778588 A JP1778588 A JP 1778588A JP 2569684 B2 JP2569684 B2 JP 2569684B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電源投入に伴い所定の論理状態に設定さ
れるパワーオンリセット回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第13図はこの種のパワーオンリセット回路の従来例を
示す回路図である。同図において、1は相補型MOS出力
回路(以下CMOS回路と記す)からなる第1のインバー
タ、2は同じくCMOS回路からなる第2のインバータで、
第1のインバータ1を構成するPチャネルMOSトランジ
スタQ1とNチャネルMOSトランジスタQ2の共通のドレイ
ンつまりこのインバータ1の出力端O1は、第2のインバ
ータ2を構成するPチャネルMOSトランジスタQ3とNチ
ャネルMOSトランジスタQ4の共通のゲートつまりこのイ
ンバータ2の入力端I2に接続されている。また、Pチャ
ネルMOSトランジスタQ3とNチャネルMOSトランジスタQ4
の共通のドレインつまり第2のインバータ2の出力端O2
は、PチャネルMOSトランジスタQ1とNチャネルMOSトラ
ンジスタQ2の共通のゲートつまり第1のインバータ1の
入力端I1に接続されている。さらにPチャネルMOSトラ
ンジスタQ1およびQ3のソースは電源VCCに共通に接続さ
れ、NチャネルMOSトランジスタQ2およびQ4のソースは
接地GNDに共通に接続されている。そして、電源VCCと出
力端O1との間にはコンデンサC1が、また出力端O2と接地
GNDとの間にはコンデンサC2がそれぞれ接続されてい
る。
従来のパワーオンリセット回路は上記のように構成さ
れ、電源VCCが投入されると瞬時にコンデンサC1の充電
とコンデンサC2の放電とが起り、第1のインバータ1の
出力端O1の電位はコンデンサC1によりハイレベル、また
第2のインバータ2の出力端O2の電位はコンデンサC2
よりロウレベルになる。そのため、出力端O2よりロウレ
ベルの入力をゲートに受けるPチャネルMOSトランジス
タQ1と、出力端O1よりハイレベルの入力をゲートに受け
るNチャネルMOSトランジスタQ4とがオンして、出力端O
1の電位はハイレベルに、出力端O2の電位はロウレベル
に設定される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来のパワーオンリセット回路では、大
容量のコンデンサが必要なため、これを相補型MOS集積
回路装置に適用した場合、コンデンサを形成するのに絶
縁層を薄く、面積を大きく取る必要がある。その結果、
回路の信頼性を確保するのに製造に困難を伴うととも
に、チップサイズも大きくなるなどの問題点があった。
この発明は、このような問題点を解消するためになさ
れたもので、大容量のコンデンサが不要で回路構成を簡
略化でき、相補型MOS集積回路装置に適用した場合にも
信頼性を低下させることなく容易に製造でき、チップサ
イズの縮小も図ることのできるパワーオンリセット回路
を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るパワーオンリセット回路は、相補型MO
S出力回路(以下CMOS出力回路と記す)を有する第1の
回路の出力を、同じくCMOS出力回路を有する第2の回路
が入力として受ける一方、第2の回路の出力を第1の回
路が入力として受けるように第1および第2の回路を接
続し、これら第1および第2の回路の少なくとも一方の
CMOS出力回路を構成するPチャネルMOSトランジスタお
よびNチャネルMOSトランジスタのいずれか一方にバッ
クゲートバイアスをかけたものである。
〔作用〕
この発明におけるパワーオンリセット回路では、バッ
クゲートバイアスをかけられたトランジスタのしきい値
電圧が高くなることから、そのトランジスタは電源投入
時にオンしにくくなり、これと相補の他方のトランジス
タが必ずオンすることによって第1および第2の回路は
所定の論理状態に設定される。
〔実施例〕 第1図はこの発明によるパワーオンリセット回路の一
実施例を示す回路図である。図において1はCMOS出力回
路1aを有する第1の回路、2は同じくCMOS出力回路2aを
有する第2の回路で、第1の回路1の出力端O1は第2の
回路2の入力端I2に接続され、また第2の回路2の出力
端O2は第1の回路1の入力端I1に接続されてラッチ回路
が構成されている。Q1およびQ2は第1の回路1のCMOS出
力回路1aを構成するPチャネルMOSトランジスタおよび
NチャネルMOSトランジスタ、Q3およびQ4は第2の回路
2のCMOS出力回路2aを構成するPチャネルMOSトランジ
スタおよびNチャネルMOSトランジスタで、各Pチャネ
ルMOSトランジスタQ1,Q3のソースは電源VCCに接続さ
れ、各NチャネルMOSトランジスタQ2,Q4のソースは接地
GNDに接続されている。そして、第1の回路1のNチャ
ネルMOSトランジスタQ2のソースとそのトランジスタの
基板との間にはバックゲートバイアス用電源BG1が接続
され、これによりソースを基準にして基板に負の電位つ
まりバックゲートバイアスがかかるように構成されてい
る。
第2図はMOSトランジスタにバックゲートバイアスを
かけたときの、バックゲートバイアスとしきい値ΔVT
の関係を示す特性図であり、バックゲートバイアスの増
大につれてしきい値ΔVTも増大することを示している。
このことから明らかなように、第1図のパワーオンリセ
ット回路では、バックゲートバイアスをかけられたNチ
ャネルMOSトランジスタQ2のしきい値は、バックゲート
バイアスをかけられていないNチャネルMOSトランジス
タQ4のしきい値より高く設定されていることになる。
上記のように構成されたパワーオンリセット回路にお
いては、NチャネルMOSトランジスタQ2のしきい値が別
のNチャネルMOSトランジスタQ4のしきい値より高くな
っていることから、これら両MOSトランジスタQ2,Q4を比
較するとNチャネルMOSトランジスタQ4の方がオンし易
くなっている。したがって、電源VCCを投入した時に
は、NチャネルMOSトランジスタQ4がオンとなって第2
の回路2の出力端O2の電位がロウレベルに設定される。
このロウレベルの電位を入力端I1に受ける第1の回路1
ではその入力に応じて出力端O1の電位がロウレベルもし
くはハイレベルに設定される。このパワーオンリセット
回路は前記したようにラッチ回路を構成しているため、
出力端O1の電位を入力端I2に受けて第2の回路2は、そ
の出力端O2の電位が電源VCC投入時のロウレベルとなる
論理状態に維持される。
第3図は第1および第2の回路1,2が、それぞれイン
バータを構成するCMOS出力回路自体である場合の実施例
を示すもので、第1の回路1のNチャネルMOSトランジ
スタQ2に電源BG1でバックゲートバイアスをかける構成
は第1図の場合と同様である。この回路においては、両
MOSトランジスタQ2,Q4のうちトランジスタQ4の方がオン
し易くなっているので、電源投入時にはトランジスタQ4
の方がオンとなって出力端O2の電位がロウレベルとな
る。このロウレベルの電位は、入力端I1に与えられてト
ランジスタQ1がオンとなり、出力端O1の電位がハイレベ
ルとなる。そして、このハイレベルの電位が入力端I2
与えられてトランジスタQ4のオン状態を持続させ、ラッ
チ状態に移行する。
第4図は第3図の場合においてバックゲートバイアス
用電源BG1を第1の回路1のNチャネルMOSトランジスタ
Q2に替えてPチャネルMOSトランジスタQ1側に接続した
他の実施例を示すものである。すなわち、バックゲート
バイアス用電源BG1はPチャネルMOSトランジスタQ1のソ
ースとそのトランジスタの基板との間に、ソースを基準
にして正の電位が基板にかかるように接続されている。
このパワーオンリセット回路では、バックゲートバイア
スのかけられているPチャネルMOSトランジスタQ1のし
きい値が他のPチャネルMOSトランジスタQ3のしきい値
より高くなっているため、電源VCCの投入時にはPチャ
ネルMOSトランジスタQ3がオンして出力端O2の電位はハ
イレベルとなり、これを入力端I1に受けてNチャネルMO
SトランジスタQ2がオンして出力端O1の電位はロウレベ
ルに設定される。
第5図は第3図の構成において、NチャネルMOSトラ
ンジスタQ2の他にPチャネルMOSトランジスタQ3側にも
別のバックゲートバイアス用電源BG2を接続した他の実
施例を示すものである。すなわち、新たなバックゲート
バイアス用電源BG2はPチャネルMOSトランジスタQ3のソ
ースとそのトランジスタの基板との間に、ソースを基準
にして正の電位が基板にかかるように接続されている。
このパワーオンリセット回路では、PチャネルMOSトラ
ンジスタQ1よりPチャネルMOSトランジスタQ3のしきい
値の方か高く、またNチャネルMOSトランジスタQ4より
NチャネルMOSトランジスタQ2のしきい値の方が高いの
で、電源VCCの投入時にはPチャネルMOSトランジスタQ1
およびNチャネルMOSトランジスタQ4がオンとなり、出
力端O1の電位はハイレベルに、また出力端O2の電位はロ
ウレベルに設定される。
第6図は第3図の構成において、バックゲートバイア
ス用電源BG1に替えてダイオードP1を用いることにより
NチャネルMOSトランジスタQ2にバックゲートバイアス
をかけるようにした他の実施例を示すものである。すな
わち、ダイオードP1はNチャネルMOSトランジスタQ2
ソースと接地GNDとの間に接続され、またそのトランジ
スタの基板は接地GNDに接続されて、ソースと接地GNDの
間に与えられるダイオードP1の順方向電圧がバックゲー
トバイアスとなるように構成されている。この場合の動
作は第3図の場合と同じである。
第7図は第6図の場合においてダイオードP1をNチャ
ネルMOSトランジスタQ2に替えてPチャネルMOSトランジ
スタQ1側に接続した他の実施例を示すものである。すな
わち、ダイオードP1はPチャネルMOSトランジスタQ1
ソースと電源VCCとの間に接続され、またそのトランジ
スタの基板は電源VCCに接続されて、ダイオードP1の順
方向電圧をバックゲートバイアスとしてPチャネルMOS
トランジスタQ1に与えるように構成されている。この場
合の動作は第4図の場合と同じである。
第8図は第6図の構成において、NチャネルMOSトラ
ンジスタQ2の他にPチャネルMOSトランジスタQ3側にも
別のダイオードP2を接続した他の実施例を示すものであ
る。すなわち、新たなダイオードP2はPチャネルMOSト
ランジスタQ3のソースと電源VCCとの間に接続され、ま
たそのトランジスタの基板は電源VCCに接続されて、ダ
イオードP2の順方向電圧をバックゲートバイアスとして
PチャネルMOSトランジスタQ3に与えるように構成され
ている。この場合の動作は第5図の場合と同様である。
第9図は第6図の場合において、ダイオードP1を2つ
のNチャネルMOSトランジスタQ2,Q4の共通のソースと接
地GNDとの間に接続するとともに、NチャネルMOSトラン
ジスタQ2の基板を接地GNDに接続して、ダイオードP1
順方向電圧をNチャネルMOSトランジスタQ2のバックゲ
ートバイアスとして与えるように構成された他の実施例
を示すものである。この場合の動作は第3図の場合と同
じである。
第10図は第9図の場合においてダイオードP1をNチャ
ネルMOSトランジスタQ2に替えてPチャネルMOSトランジ
スタQ3側に接続した他の実施例を示すものである。すな
わち、ダイオードP1は2つのPチャネルMOSトランジス
タQ1,Q3の共通のソースと電源VCCとの間に接続するとと
もに、PチャネルMOSトランジスタQ1の基板を電源VCC
接続して、ダイオードP1の順方向電圧をPチャネルMOS
トランジスタQ1のバックゲートバイアスとして与えるよ
うに構成された他の実施例を示すものである。この場合
の動作は第4図の場合と同じである。
第11図は第9図の構成において、NチャネルMOSトラ
ンジスタQ2の他にPチャネルMOSトランジスタQ3の側に
も別のダイオードP2を接続した他の実施例を示すもので
ある。すなわち、新たなダイオードP2は2つのPチャネ
ルMOSトランジスタQ1,Q3の共通のソースと電源VCCとの
間に接続するとともに、PチャネルMOSトランジスタQ3
の基板を電源VCCに接続して、ダイオードP2の順方向電
圧をPチャネルMOSトランジスタQ3のバックゲートバイ
アスとして与えるように構成されている。この場合の動
作は第5図の場合と同じである。
第12図は第3図の構成において、電源VCCの投入時に
コントロール信号φを受けてオン動作するスイッチSWを
介して、出力端O1と入力端I2とを接続した他の実施例を
示すものであり、電源VCCの投入と同時にスイッチSWが
オンすると、第3図の場合と同じラッチ回路として機能
し設定された論理状態が維持される。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によればCMOS出力回路を構成
するMOSトランジスタにバックゲートバイアスをかけ
て、電源投入時の回路の論理状態を容易に設定できるよ
うに構成したので、大容量のコンデンサを必要とする従
来回路の場合に比べて回路構成が簡略化され、相補型MO
S集積回路装置に適用した場合にも信頼性を低下させる
ことなく容易に製造でき、チップサイズも縮小できるな
どの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図はMO
Sトランジスタにおけるバックゲートバイアスとしきい
値との関係を示す特性図、第3図ないし第12図はそれぞ
れこの発明の他の実施例を示す回路図、第13図は従来の
パワーオンリセット回路を示す回路図である。 図において、1は第1の回路、2は第2の回路、1a,2a
はCMOS回路、I1,I2は入力端、O1,O2は出力端、Q1,Q3
PチャネルMOSトランジスタ、Q2,Q4はNチャネルMOSト
ランジスタ、BG1,BG2はバックゲートバイアス用電源で
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相補型MOS出力回路を有する第1の回路
    と、同じく相補型MOS出力回路を有し、前記第1の回路
    の出力を入力として受ける一方、自己の出力を前記第1
    の回路の入力として与える第2の回路とからなり、電源
    投入に伴い前記第1および第2の回路が所定の論理状態
    に設定されるパワーオンリセット回路であって、 前記第1および第2の回路の少なくとも一方の相補型MO
    S出力回路を構成するPチャネルMOSトランジスタおよび
    NチャネルMOSトランジスタのいずれか一方にバックゲ
    ートバイアスを印加したことを特徴とするパワーオンリ
    セット回路。
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JP4924032B2 (ja) 2006-12-28 2012-04-25 富士通セミコンダクター株式会社 ラッチ回路及びそれを備えたフリップフロップ回路並びに論理回路

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