JP2817550B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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Description
ジスタによって構成される半導体集積回路に関し、特に
入力初段回路の制御部に関する。
より構成される半導体集積回路は、微細化あるいは高速
アクセス化の進展によりMOS電界効果トランジスタ単
体の高性能化も進んでいる。このトランジスタ単体の能
力を上げるためには、トランジスタのゲート酸化膜を薄
くする必要があるが、ゲート酸化膜が薄くなると、トラ
ンジスタのゲートレベルとソース・ドレインレベルとの
間の電位差に対する耐性は弱くなる。そこで、この問題
を解決するために、外部電源電圧を下げたり、あるいは
外部電源電圧は同じにし内部降圧回路を用いてICを動
作させる内部電源を下げるという手段が用いられてい
る。
ルは変わらないので、外部入力レベルが高くなった時
に、外部入力レベルが直接ゲートレベルとなる入力初段
回路のNチャンネルトランジスタを破壊する可能性が出
てきた。また、テストモードに入る時に特定の入力ピン
に高電圧(スーパーボルテージ)をかける場合などはよ
り深刻な問題となる。このような問題を防ぐために、従
来の半導体集積回路における入力初段回路は、以下のよ
うに構成されている。
集積回路における入力初段回路の構成図である。図5に
おいて、入力初段回路はVcc,GND間に直列接続さ
れたPチャンネルトランジスタQP1およびNチャンネ
ルトランジスタQN6からなるインバータを備えてい
る。このNチャンネルトランジスタQN6は、外部入力
(入力端子)INより駆動され且つゲートにVccを供
給されるNチャンネルトランジスタQN5を接続してい
る。また、N5Aは節点を表わし、Vccは内部降圧さ
れたときのレベルを表わす。
る。図6に示すように、外部入力INがロウレベルのV
ILレベルからハイレベルのVIHレベルに変っていく
と、接点N5Aの電位はNチャンネルトランジスタQN
5のON抵抗により少し遅れ、外部入力INのレベルに
追従していく。この節点N5Aの電位がある一定レベル
以上になると、トランジスタQP1とQN6の能力差が
逆転し、出力OUT3がVccレベル(ハイレベル)か
らGNDレベル(ロウレベル)に近づく。
VILレベルになると、節点N5Aの電位は同様に少し
おくれて追従し、ある一定レベル以下になると、出力O
UT3はGNDレベルからVccレベルとなる。この
時、外部入力INが、〔Vcc−VTN(Nチャンネル
トランジスタの閾値)〕レベル以上になっても、節点N
5Aの電位は、〔Vcc−VTN〕レベル以上とはなら
ない。従って、スーパーボルテージのような高電圧レベ
ルを外部入力INに入力しても、Nチャンネルトランジ
スタQN6は保護される。
集積回路における入力初段回路は、外部入力を供給され
るNチャンネルトランジスタのゲートレベルが電源電圧
Vccレベルであるため、動作電源電圧が下がってくる
と、かかるNチャンネルトランジスタの閾値(VTN)
が見えてくる。従って、節点N5Aの動きは外部入力I
Nに対しての遅れ方が大きくなり、出力OUT3の動作
も遅れるという欠点がある。
きたときの節点、すなわち入力初段回路を形成するNチ
ャンネルトランジスタQN5あるいはPチャンネルトラ
ンジスタQP1のゲートにおける追従性を早くして出力
の反応性を早くするとともに、小型化し且つ消費電力も
抑えることのできる半導体集積回路を提供することにあ
る。
は、入力信号をソースに入力される第1のNチャンネル
トランジスタと、電源およびGND間に直列接続された
Pチャンネルトランジスタおよび第2のNチャンネルト
ランジスタからなる入力初段回路とを設け、前記第2の
Nチャンネルトランジスタのゲートには前記第1のNチ
ャンネルトランジスタのドレインを接続するとともに、
前記Pチャンネルトランジスタのゲートには、入力端子
を直接接続するか、もしくは前記第1のNチャンネルト
ランジスタのドレインを接続し、前記Pチャンネルトラ
ンジスタおよび前記第2のNチャンネルトランジスタの
接続点を出力端子とする半導体集積回路において、基板
電位発生回路用オシレータの出力を電源電位以上にチャ
ージアップし、その出力をブースト節点としての前記第
1のNチャンネルトランジスタのゲートに供給するチャ
ージポンプ回路と、前記電源および前記ブースト節点間
に接続して前記ブースト節点の過電位を防止する節点過
電位防止回路とを有し、前記ブースト節点の電位を前記
電源電位よりも高い所定の電位に設定することにより、
前記入力信号の変化に対する前記第2のNチャンネルト
ランジスタのゲートレベルの立ち上がりの追従性を早く
するように構成される。また、本発明における前記チャ
ージポンプ回路は、前記基板電位発生回路用オシレータ
の出力に一端が接続されたコンデンサと、前記電源およ
び前記第1のNチャンネルトランジスタのゲート間に直
列に接続され且つゲート,ドレイン間を短絡される第3
および第4のNチャンネルトランジスタとを備えるとと
もに、前記コンデンサの他端を前記第4のNチャンネル
トランジスタのゲート接続して構成され、また前記節点
過電位防止回路は、前記電源および前記第1のNチャン
ネルトランジスタのゲート間に直列に接続され且つゲー
ト,ソース間を短絡される第5および第6のNチャンネ
ルトランジスタとから構成される。
して説明する。
集積回路図である。図1に示すように、本実施例は基板
電位発生回路2と、この基板電位発生回路2にクロック
を供給するオシレータ1と、このオシレータ1からのク
ロックを受けて昇圧するチャージポンプ回路3と、この
チャージポンプ回路3に接続されブースト節点N3の電
位の上り過ぎを防止する節点過電位防止回路4と、外部
入力INを供給されるNチャンネルトランジスタQN5
および入力段初段回路を形成するPチャンネルトランジ
スタQP1,NチャンネルトランジスタQN6からなる
インバータとを備えている。このうち、Nチャンネルト
ランジスタQN5のゲート電圧を供給するチャージポン
プ回路3はVcc,ブースト節点N3間に直列接続され
且つそれぞれゲート,ドレインを短絡されたNチャンネ
ルトランジスタQN1,QN2と、オシレータ1の出力
(節点N1),NチャンネルトランジスタQN2のゲー
ト(節点N2)間に接続された昇圧用のコンデンサC1
とから構成される。また、節点過電位防止回路4はVc
c,ブースト節点N3間に直列接続され且つそれぞれゲ
ート,ソースを短絡されたNチャンネルトランジスタQ
N3,QN4から構成される。尚、N1〜N5はそれぞ
れ節点であり、OUT1は出力を表わす。本実施例で
は、NチャンネルトランジスタQN5のゲートレベルを
基板電位発生回路用オシレータ1を利用してVcc+V
TNレベル以上になるよう常にブーストしておく。これ
により、電源電圧Vccが下がっても、しきい値VTN
依存性が出て来ないので、出力OUT1の動作、特に立
ち下がり動作が遅れなくなる。
図である。図2に示すように、節点N1はオシレータ1
の出力であり、GNDレベルからVccレベルへ、また
VccレベレからGNDレベルへと常に変化している。
この節点N1の電位がGNDレベルの時、節点N2の電
位はNチャンネルトランジスタQN1により、Vcc−
VTNレベルにプリチャージされる。次に、節点N1の
電位がVccレベルに変化すると、節点N2の電位はコ
ンデンサC1により持ちあげられる。この時、Nチャン
ネルトランジスタQN1はOFF状態になり、Nチャン
ネルトランジスタQN2がON状態になるので、節点N
3にチャージが供給される。従って、節点N3はVcc
レベル以上にブーストアップされる。この節点N3のレ
ベルはNチャンネルトランジスタQN3,QN4によっ
て構成された節点過電位防止回路4により、Vcc+2
VTNより高くはならない。このため、節点N2のレベ
ルもVcc+3VTNレベルにとどまる。このように、
節点N3のレベルがVcc+2VTNに保たれるので、
NチャンネルトランジスタQN5のゲートレベルもVc
c+2VTNレベルになる。
ある。図3に示すように、Vccレベルが低くなって
も、VTNが見えてこないので、外部入力INの動きに
対して節点N5の動きはスムーズである。また、外部入
力INにスーパーボルテージ等の高電圧をかけても、節
点N5のレベルはVcc+VTNレベルにとどまるの
で、入力初段回路を形成するトランジスタQN6は保護
される。この入力初段回路の出力OUT1は、従来例の
OUT3と同様に、外部入力INに追随して、逆相信号
となる。尚、外部入力INがVIHからVILへと変化
するときの出力OUT1は従来例の出力OUT3と大差
ない。
集積回路図である。図4に示すように、本実施例は前述
した第一の実施例と比較すると、外部入力INと、Pチ
ャンネルトランジスタQP1およびNチャンネルトラン
ジスタQN6の共通ゲートとの間にNチャンネルトラン
ジスタQN5を設ける点が異っており、その他は同様で
ある。本実施例によれば、外部入力INにスーパーボル
テージをかけた時、PチャンネルトランジスタQP1も
保護することができる。また、Nチャンネルトランジス
タQN5のゲートレベルはVcc+2VTNレベルにブ
ーストアップされているので、動作上も前述した第一の
実施例と同様の動作を行う。
N5のゲートレベルをブーストアップするにあたり、基
板電位発生回路用オシレータ1を兼用するので、回路面
積も小さくて済み、またスタンバイ状態での消費電流も
小さく抑えて作ることが可能である。
積回路は、外部入力を供給されるNチャンネルトランジ
スタのゲートレベルをVcc+2VTNレベルにブース
トアップすることにより、節点(N5)における追従性
を早めることができるので、OUT1の方がOUT3よ
り出力における反応性をはやくすることができるという
効果がある。また、本発明はオシレータを兼用するの
で、回路面積が小さくなり、スタンバイ状態での消費電
力も小さく抑制できるという効果がある。
構成図である。
る。
構成図である。
初段回路の構成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 入力信号をソースに入力される第1のN
チャンネルトランジスタと、電源およびGND間に直列
接続されたPチャンネルトランジスタおよび第2のNチ
ャンネルトランジスタからなる入力初段回路とを設け、
前記第2のNチャンネルトランジスタのゲートには前記
第1のNチャンネルトランジスタのドレインを接続する
とともに、前記Pチャンネルトランジスタのゲートに
は、入力端子を直接接続するか、もしくは前記第1のN
チャンネルトランジスタのドレインを接続し、前記Pチ
ャンネルトランジスタおよび前記第2のNチャンネルト
ランジスタの接続点を出力端子とする半導体集積回路に
おいて、基板電位発生回路用オシレータの出力を電源電
位以上にチャージアップし、その出力をブースト節点と
しての前記第1のNチャンネルトランジスタのゲートに
供給するチャージポンプ回路と、前記電源および前記ブ
ースト節点間に接続して前記ブースト節点の過電位を防
止する節点過電位防止回路とを有し、前記ブースト節点
の電位を前記電源電位よりも高い所定の電位に設定する
ことにより、前記入力信号の変化に対する前記第2のN
チャンネルトランジスタのゲートレベルの立ち上がりの
追従性を早くすることを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 前記チャージポンプ回路は、前記基板電
位発生回路用オシレータの出力に一端が接続されたコン
デンサと、前記電源および前記第1のNチャンネルトラ
ンジスタのゲート間に直列に接続され且つゲート,ドレ
イン間を短絡される第3および第4のNチャンネルトラ
ンジスタとを備えるとともに、前記コンデンサの他端を
前記第4のNチャンネルトランジスタのゲート接続して
構成され、また前記節点過電位防止回路は、前記電源お
よび前記第1のNチャンネルトランジスタのゲート間に
直列に接続され且つゲート,ソース間を短絡される第5
および第6のNチャンネルトランジスタとからなる請求
項1記載の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4297523A JP2817550B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4297523A JP2817550B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06152369A JPH06152369A (ja) | 1994-05-31 |
JP2817550B2 true JP2817550B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=17847631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4297523A Expired - Lifetime JP2817550B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2817550B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2978346B2 (ja) * | 1992-11-30 | 1999-11-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体集積回路装置の入力回路 |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4297523A patent/JP2817550B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06152369A (ja) | 1994-05-31 |
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