JP2962359B1 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2962359B1 JP23189998A JP23189998A JP2962359B1 JP 2962359 B1 JP2962359 B1 JP 2962359B1 JP 23189998 A JP23189998 A JP 23189998A JP 23189998 A JP23189998 A JP 23189998A JP 2962359 B1 JP2962359 B1 JP 2962359B1
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Abstract

【要約】 【課題】 温度等の動作環境の変化に追従して最適な電
圧を内部回路に供給することができる半導体集積回路を
提供する。 【解決手段】 最小動作電圧検出回路11a内には、電
源端子2に接続されたキャパシタを備えた充放電回路2
1aが設けられている。また、充放電回路21aの制御
を行う充放電制御回路21bが設けられている。基準回
路11b内には、電源端子2から供給される電圧により
駆動される第1サンプル論理回路22a及び充放電回路
21aによって降圧された電圧により駆動される第2サ
ンプル論理回路22bが設けられている。更に、最小動
作電圧検出回路11a内には、第1サンプル論理回路2
2a及び第2サンプル論理回路22bに接続された出力
比較回路21cが設けられている。出力比較回路21c
は第1サンプル論理回路22a及び第2サンプル論理回
路22bの出力信号を比較しその比較結果を充放電制御
回路21bに出力する。
A semiconductor integrated circuit capable of supplying an optimum voltage to an internal circuit following a change in an operating environment such as a temperature. A minimum operating voltage detection circuit includes a charge / discharge circuit including a capacitor connected to a power supply terminal.
1a is provided. Further, a charge / discharge control circuit 21b for controlling the charge / discharge circuit 21a is provided. In the reference circuit 11b, there are provided a first sample logic circuit 22a driven by a voltage supplied from the power supply terminal 2 and a second sample logic circuit 22b driven by a voltage stepped down by the charge / discharge circuit 21a. . Further, the first sample logic circuit 2 is provided in the minimum operating voltage detection circuit 11a.
An output comparison circuit 21c connected to 2a and the second sample logic circuit 22b is provided. Output comparison circuit 21c
Compares the output signals of the first sample logic circuit 22a and the second sample logic circuit 22b, and outputs the comparison result to the charge / discharge control circuit 21b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電池等の限られた容
量の電源により駆動される半導体装置に好適な半導体集
積回路に関し、特に、低消費電力化を図った半導体集積
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit suitable for a semiconductor device driven by a power supply having a limited capacity such as a battery, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit with low power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、中央処理装置(CPU)、デジタ
ルシグナルプロセッサ(DSP)又はメモリ等の内部回
路を備えた大規模集積回路(LSI)では、外部から供
給された電圧と同等の電圧で内部回路が駆動されてい
た。図5は従来の半導体集積回路装置を示すブロック図
である。なお、この従来の半導体集積回路装置を第1の
従来例とする。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a large-scale integrated circuit (LSI) having an internal circuit such as a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), or a memory, an internal circuit is supplied with a voltage equivalent to a voltage supplied from the outside. The circuit was being driven. FIG. 5 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit device. This conventional semiconductor integrated circuit device is referred to as a first conventional example.

【0003】第1の従来例においては、電源端子32に
内部回路33が接続されており、電源端子32に供給さ
れた3Vの電源電圧が内部回路33に供給される。な
お、内部回路33としては、例えばCPU、DSP又は
メモリ等が使用される。
In the first conventional example, an internal circuit 33 is connected to a power supply terminal 32, and a power supply voltage of 3 V supplied to the power supply terminal 32 is supplied to the internal circuit 33. In addition, as the internal circuit 33, for example, a CPU, a DSP, a memory, or the like is used.

【0004】また、第1の従来例には、3V系入出力端
子34a及び5V系入出力端子34bが設けられてお
り、3V系入出力端子34aには3VI/Oインターフ
ェース35aが接続され、5V系入出力端子34bには
5VI/Oインターフェース35bが接続されている。
なお、電源端子32には、3Vの直流電圧を5Vの直流
電圧に変換するDC−DCコンバータ37が接続されて
おり、このDC−DCコンバータ37に5VI/Oイン
ターフェース35bが接続されている。一方、3VI/
Oインターフェース35aは直接電源端子32に接続さ
れている。
In the first conventional example, a 3V-system input / output terminal 34a and a 5V-system input / output terminal 34b are provided, and a 3VI / O interface 35a is connected to the 3V-system input / output terminal 34a. The 5 VI / O interface 35b is connected to the system input / output terminal 34b.
The power supply terminal 32 is connected to a DC-DC converter 37 for converting a DC voltage of 3V to a DC voltage of 5V, and a 5VI / O interface 35b is connected to the DC-DC converter 37. On the other hand, 3VI /
The O interface 35a is directly connected to the power supply terminal 32.

【0005】このように構成された第1の従来例におい
ては、変化させることができない外部から供給された電
圧と同等の電圧で内部回路が駆動される。このため、動
作電圧マージン分による無駄な消費電力が大きい。
In the first conventional example configured as described above, the internal circuit is driven by a voltage that cannot be changed and is equal to a voltage supplied from the outside. Therefore, wasteful power consumption due to the operating voltage margin is large.

【0006】そこで、プログラム可能な降圧電源回路
(半導体集積回路)が電源端子と内部回路との間に設け
られた半導体集積回路装置が提案されている。図6は従
来の半導体集積回路装置を示すブロック図である。な
お、この従来の半導体集積回路装置を第2の従来例とす
る。図6に示す第2の従来例において図5に示す第1の
従来例と同一の構成要素には、同一の符号を付してその
詳細な説明は省略する。
Therefore, there has been proposed a semiconductor integrated circuit device in which a programmable step-down power supply circuit (semiconductor integrated circuit) is provided between a power supply terminal and an internal circuit. FIG. 6 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit device. This conventional semiconductor integrated circuit device is referred to as a second conventional example. In the second conventional example shown in FIG. 6, the same components as those in the first conventional example shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0007】第2の従来例には、ヒューズ素子を内蔵し
このヒューズ素子の切断により電源電圧を降圧する半導
体集積回路からなる降圧電源回路31が電源端子32と
内部回路33との間に設けられている。また、3VI/
Oインターフェース35aと内部回路33との間には、
第1レベルシフタ36aが接続され、5VI/Oインタ
ーフェース35bと内部回路33との間には、第2レベ
ルシフタ36bが接続されている。
In the second conventional example, a step-down power supply circuit 31 composed of a semiconductor integrated circuit which incorporates a fuse element and lowers a power supply voltage by cutting the fuse element is provided between a power supply terminal 32 and an internal circuit 33. ing. In addition, 3VI /
Between the O interface 35a and the internal circuit 33,
The first level shifter 36a is connected, and the second level shifter 36b is connected between the 5VI / O interface 35b and the internal circuit 33.

【0008】このように構成された第2の従来例におい
ては、内部回路に供給される電圧が段階的に設定可能で
ある。これにより、無駄な電力の使用が抑制される。
[0008] In the second conventional example configured as described above, the voltage supplied to the internal circuit can be set stepwise. Thereby, useless use of electric power is suppressed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第2の
従来例において設定される電圧は段階的であるため、最
適値に設定することが困難である。また、その設定を行
うことができるのは、1度だけであるので、設定後に温
度変化等の動作環境変化に追従することができないとい
う問題点がある。
However, since the voltage set in the second conventional example is stepwise, it is difficult to set it to an optimum value. Further, since the setting can be performed only once, there is a problem that it is not possible to follow an operating environment change such as a temperature change after the setting.

【0010】また、特開平8−234851号公報に
は、相互に直列に接続された複数個の抵抗素子等により
一定電圧値幅毎に分圧された電圧値から最小動作電圧を
検出する半導体集積回路が提案されているが、この半導
体集積回路においても、設定される電圧は段階的なもの
となるので、最適な電圧に設定することが困難である。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-234851 discloses a semiconductor integrated circuit for detecting a minimum operating voltage from a voltage value divided by a constant voltage value width by a plurality of resistance elements connected in series with each other. However, also in this semiconductor integrated circuit, the voltage to be set is stepwise, and it is difficult to set the voltage to an optimum voltage.

【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、温度等の動作環境の変化に追従して最適な
電圧を内部回路に供給することができる半導体集積回路
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of supplying an optimum voltage to an internal circuit following changes in an operating environment such as temperature. Aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路は、電源端子と内部回路との間に接続され外部から
前記電源端子に供給された電源電圧を降圧して前記内部
回路に供給する半導体集積回路において、前記電源電圧
により駆動される第1のサンプル回路と、この第1のサ
ンプル回路と同一の構成を有する第2のサンプル回路
と、キャパシタを備えこのキャパシタに放電させること
により時間の経過と共に降下する降下電圧を前記第2の
サンプル回路に出力し前記第1のサンプル回路の出力信
号と前記第2のサンプル回路の出力信号とを比較してこ
の比較結果に基づいて前記内部回路の最小動作電圧を検
出する最小動作電圧検出回路と、前記最小動作電圧に関
連付けて前記電源電圧を所定の電圧値まで降圧して前記
内部回路に供給する降圧回路と、を有することを特徴と
する。
A semiconductor integrated circuit according to the present invention is connected between a power supply terminal and an internal circuit and steps down a power supply voltage supplied to the power supply terminal from the outside and supplies the reduced voltage to the internal circuit. In a semiconductor integrated circuit, a first sample circuit driven by the power supply voltage, a second sample circuit having the same configuration as the first sample circuit, and a capacitor are provided. A drop voltage that drops with the lapse of time is output to the second sample circuit, and an output signal of the first sample circuit is compared with an output signal of the second sample circuit. A minimum operation voltage detection circuit for detecting a minimum operation voltage, and a step of reducing the power supply voltage to a predetermined voltage value in association with the minimum operation voltage and supplying the reduced voltage to the internal circuit And having a pressure circuit, a.

【0013】本発明においては、連続的に降下する降下
電圧から第1のサンプル回路の出力信号と第2のサンプ
ル回路の出力信号との比較結果に基づいて最小動作電圧
が検出される。このため、正確な最小動作電圧が得られ
る。また、キャパシタの充電及び放電を繰り返して随時
比較結果を求めることにより、その時々に最適な最小動
作電圧が得られる。このため、動作環境が変化しても無
駄な消費電力は生じない。
In the present invention, the minimum operating voltage is detected based on the comparison result between the output signal of the first sample circuit and the output signal of the second sample circuit from the continuously falling voltage. Therefore, an accurate minimum operating voltage can be obtained. Further, by repeatedly charging and discharging the capacitor and obtaining the comparison result as needed, an optimum minimum operating voltage can be obtained at each time. Therefore, even if the operating environment changes, no unnecessary power consumption occurs.

【0014】なお、前記最小動作電圧検出回路は、前記
キャパシタを備え前記キャパシタに充電及び放電させる
充放電回路と、この充放電回路の制御を行う充放電制御
回路と、前記第1のサンプル回路の出力信号と前記第2
のサンプル回路の出力信号とを比較してこの比較結果を
前記充放電回路に送信する出力比較回路と、を有するこ
とができる。
The minimum operating voltage detection circuit includes a charge / discharge circuit including the capacitor for charging and discharging the capacitor, a charge / discharge control circuit for controlling the charge / discharge circuit, and a charge / discharge control circuit for the first sample circuit. The output signal and the second
And an output comparison circuit for comparing the output signal of the sample circuit with the output signal of the sample circuit and transmitting the comparison result to the charge / discharge circuit.

【0015】また、前記充放電制御回路は、前記キャパ
シタの充電を開始してから所定の時間を経過したときに
前記キャパシタに放電を開始させる信号を前記充放電回
路に送信し前記第1のサンプル回路の出力信号と前記第
2のサンプル回路の出力信号とが不一致となったときに
前記キャパシタに放電を停止させる信号を前記充放電回
路に送信することができる。
Further, the charge / discharge control circuit transmits a signal for causing the capacitor to start discharging to the charge / discharge circuit when a predetermined time has elapsed from the start of charging of the capacitor, and A signal that causes the capacitor to stop discharging when the output signal of the circuit and the output signal of the second sample circuit do not match can be transmitted to the charge / discharge circuit.

【0016】更に、前記降圧回路から前記内部回路に供
給される電圧は、前記最小動作電圧に所定の電圧が付加
されたものであることが望ましい。
Further, it is preferable that the voltage supplied from the step-down circuit to the internal circuit is a voltage obtained by adding a predetermined voltage to the minimum operating voltage.

【0017】更にまた、前記第1のサンプル回路及び前
記第2のサンプル回路には、同一のクロック周波数が供
給されることが望ましい。
Furthermore, it is preferable that the same clock frequency is supplied to the first sample circuit and the second sample circuit.

【0018】なお、前記最小動作電圧検出回路は、前記
キャパシタの充電が開始されてからの経過時間を測定す
るクロック回路を有することができる。
The minimum operating voltage detecting circuit may include a clock circuit for measuring an elapsed time from the start of charging of the capacitor.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る半導
体集積回路について、添付の図面を参照して具体的に説
明する。図1は本発明の実施例に係る半導体集積回路と
しての駆動電圧制御回路を示すブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a drive voltage control circuit as a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

【0020】本実施例に係る半導体集積回路としての駆
動電圧制御回路1は電源端子2に接続されている。そし
て、駆動電圧制御回路1には内部回路3が接続されてお
り、電源端子2に供給された3Vの電源電圧が駆動電圧
供給回路1により一定時間毎に適切に降圧されて内部回
路3に供給される。なお、内部回路3としては、例え
ば、中央処理装置(CPU)、デジタルシグナルプロセ
ッサ(DSP)又はメモリ等が使用される。
A drive voltage control circuit 1 as a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment is connected to a power supply terminal 2. An internal circuit 3 is connected to the drive voltage control circuit 1. The 3 V power supply voltage supplied to the power supply terminal 2 is appropriately stepped down by the drive voltage supply circuit 1 at regular intervals and supplied to the internal circuit 3. Is done. As the internal circuit 3, for example, a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), a memory, or the like is used.

【0021】駆動電圧供給回路1内には、電源端子2に
接続された最小動作電圧検出回路1a及び基準回路1b
並びに最小動作電圧検出回路1aに接続されたボルテー
ジレギュレータ1cが設けられている。
In the driving voltage supply circuit 1, a minimum operating voltage detection circuit 1a and a reference circuit 1b connected to a power supply terminal 2 are provided.
Further, a voltage regulator 1c connected to the minimum operating voltage detection circuit 1a is provided.

【0022】最小動作電圧検出回路1a内には、キャパ
シタが内蔵されており、このキャパシタは電源端子2か
ら供給された電源電圧により充電され、その後一定時定
数で放電される。これにより、連続的に降下する電圧値
が得られる。
A capacitor is built in the minimum operating voltage detecting circuit 1a. The capacitor is charged by the power supply voltage supplied from the power supply terminal 2 and then discharged with a constant time constant. As a result, a continuously falling voltage value is obtained.

【0023】また、基準回路1b内には、CPU又はD
SP等の最高の処理速度が要求されるクリティカルパス
がサンプルとして少なくとも2個内蔵されている。一方
のサンプルは、電源端子2から供給される電源電圧によ
り動作し、他方のサンプルは最小動作電圧検出回路1a
から供給される電圧により動作する。また、両サンプル
には同一のクロック信号が供給される。そして、夫々の
サンプルからの出力信号が最小動作電圧検出回路1aに
出力される。最小動作電圧検出回路1aでは、それらの
出力信号のエクスクルッシブオア(Exclusive OR)をと
り、最小動作電圧検出回路1aから供給される電圧によ
り動作しているサンプルが誤動作を行っているか否かを
検出する。
The reference circuit 1b includes a CPU or D
At least two critical paths, such as SPs, that require the highest processing speed are incorporated as samples. One sample operates with the power supply voltage supplied from the power supply terminal 2, and the other sample operates with the minimum operating voltage detection circuit 1a.
It operates with the voltage supplied from the. The same clock signal is supplied to both samples. Then, output signals from each sample are output to the minimum operating voltage detection circuit 1a. The minimum operating voltage detection circuit 1a takes an exclusive OR of these output signals and determines whether or not the sample operating by the voltage supplied from the minimum operation voltage detection circuit 1a malfunctions. To detect.

【0024】基準回路1b内の一サンプルが誤動作を行
っていると検出されると、最小動作電圧検出回路1aで
はキャパシタの放電が停止されそのときの電圧が保持さ
れる。これにより最小動作電圧値が得られる。
When it is detected that one sample in the reference circuit 1b is malfunctioning, the minimum operating voltage detection circuit 1a stops discharging the capacitor and holds the voltage at that time. Thereby, a minimum operating voltage value is obtained.

【0025】ボルテージレギュレータ1cでは、電源端
子2から供給された電源電圧が最小動作電圧検出回路1
aにより検出された最小動作電圧に一定値のマージンが
付加された電圧まで降圧される。そして、この降圧され
た電圧が内部回路3に供給される。
In the voltage regulator 1c, the power supply voltage supplied from the power supply terminal 2 is the minimum operating voltage detection circuit 1.
The voltage is reduced to a voltage obtained by adding a fixed value margin to the minimum operating voltage detected by a. Then, the reduced voltage is supplied to the internal circuit 3.

【0026】また、3V系入出力端子4a及び5V系入
出力端子4bが設けられており、3V系入出力端子4a
には、3VI/Oインターフェース5aが接続され、5
V系入出力端子4bには、5VI/Oインターフェース
5bが接続されている。なお、電源端子2には、3Vの
直流電圧を5Vの直流電圧に変換するDC−DCコンバ
ータ7が接続されており、このDC−DCコンバータ7
に5VI/Oインターフェース5bが接続されている。
一方、3VI/Oインターフェース5aは電源端子2に
直接接続されている。更に、3VI/Oインターフェー
ス5aと内部回路3との間には、第1レベルシフタ6a
が接続され、5VI/Oインターフェース5bと内部回
路3との間には、第2レベルシフタ6bが接続されてい
る。これらの構成及び動作等の詳細は以下の具体例にて
説明する。
A 3V input / output terminal 4a and a 5V input / output terminal 4b are provided.
Is connected to a 3VI / O interface 5a,
A 5 VI / O interface 5b is connected to the V-system input / output terminal 4b. The power supply terminal 2 is connected to a DC-DC converter 7 for converting a DC voltage of 3V into a DC voltage of 5V.
Is connected to a 5VI / O interface 5b.
On the other hand, the 3VI / O interface 5a is directly connected to the power terminal 2. Further, a first level shifter 6a is provided between the 3VI / O interface 5a and the internal circuit 3.
And a second level shifter 6b is connected between the 5VI / O interface 5b and the internal circuit 3. Details of these configurations and operations will be described in the following specific examples.

【0027】次に、上述のように構成される実施例につ
いてより具体的に説明する。図2は本発明の第1の具体
例に係る駆動電圧制御回路を示すブロック図である。
Next, the embodiment configured as described above will be described more specifically. FIG. 2 is a block diagram showing a drive voltage control circuit according to a first specific example of the present invention.

【0028】第1の具体例には、電源端子2に接続され
た最小動作電圧検出回路11a及び基準回路11b並び
に最小動作電圧検出回路11aに接続されたボルテージ
レギュレータ11cが設けられている。また、電源端子
2に接続された発信回路18が設けられている。
In the first specific example, a minimum operating voltage detecting circuit 11a and a reference circuit 11b connected to the power supply terminal 2 and a voltage regulator 11c connected to the minimum operating voltage detecting circuit 11a are provided. Further, a transmitting circuit 18 connected to the power supply terminal 2 is provided.

【0029】最小動作電圧検出回路11a内には、電源
端子2に接続されたキャパシタを備えた充放電回路21
aが設けられている。このキャパシタの放電により電源
端子2から供給された電源電圧が降圧される。そして、
充放電回路21aにより降圧された電圧は基準回路11
b及びボルテージレギュレータ11cへ基準電圧として
供給される。また、基準回路11bからの信号に基づい
てキャパシタの充電を開始させる充電開始信号、キャパ
シタの放電を開始させる放電開始信号及びキャパシタの
放電を停止させる放電停止信号を充放電回路21aに送
信し充放電回路21aの制御を行う充放電制御回路21
bが設けられている。
A charge / discharge circuit 21 having a capacitor connected to the power supply terminal 2 is provided in the minimum operating voltage detection circuit 11a.
a is provided. The power supply voltage supplied from the power supply terminal 2 is reduced by discharging the capacitor. And
The voltage stepped down by the charge / discharge circuit 21a is applied to the reference circuit 11
b and the voltage regulator 11c as a reference voltage. Further, a charge start signal for starting charging of the capacitor based on a signal from the reference circuit 11b, a discharge start signal for starting discharging of the capacitor, and a discharge stop signal for stopping discharging of the capacitor are transmitted to the charging / discharging circuit 21a. Charge / discharge control circuit 21 for controlling circuit 21a
b is provided.

【0030】また、基準回路11b内には、発信回路1
8からシステム内で使用しているシステムクロックと同
等周波数の動作信号が供給される第1サンプル論理回路
22a及び第2サンプル論理回路22bが設けられてい
る。なお、第1サンプル論理回路22aと第2サンプル
論理回路22bとは同等構成論理回路であり、サンプル
論理回路22a及び22bは、システム内の内部回路中
で最も信号タイミング的に厳しい回路の複製となってい
る。また、第1サンプル論理回路22aは電源端子2か
ら供給される電圧により駆動され、第2サンプル論理回
路22bは充放電回路21aによって降圧された電圧に
より駆動される。
In the reference circuit 11b, a transmitting circuit 1 is provided.
8, a first sample logic circuit 22a and a second sample logic circuit 22b to which an operation signal having the same frequency as the system clock used in the system is supplied. Note that the first sample logic circuit 22a and the second sample logic circuit 22b are equivalent configuration logic circuits, and the sample logic circuits 22a and 22b are duplicates of the circuits whose signal timing is strictest among the internal circuits in the system. ing. The first sample logic circuit 22a is driven by a voltage supplied from the power supply terminal 2, and the second sample logic circuit 22b is driven by a voltage stepped down by the charge / discharge circuit 21a.

【0031】更に、最小動作電圧検出回路11a内に
は、第1サンプル論理回路22a及び第2サンプル論理
回路22bに接続された出力比較回路21cが設けられ
ている。出力比較回路21cは第1サンプル論理回路2
2a及び第2サンプル論理回路22bの出力信号を比較
しその比較結果を充放電制御回路21bに出力する。
Further, an output comparison circuit 21c connected to the first sample logic circuit 22a and the second sample logic circuit 22b is provided in the minimum operating voltage detection circuit 11a. The output comparison circuit 21c is the first sample logic circuit 2
2a and the output signal of the second sample logic circuit 22b are compared, and the comparison result is output to the charge / discharge control circuit 21b.

【0032】また、第1の具体例には、予め設定された
時間間隔にて一定周期の信号を生成し、充放電制御回路
21bへその信号を送信するタイマ回路19が設けられ
ている。
In the first specific example, there is provided a timer circuit 19 for generating a signal having a constant period at a preset time interval and transmitting the signal to the charge / discharge control circuit 21b.

【0033】そして、ボルテージレギュレータ11c内
には、電源端子2から供給される電源電圧を充放電回路
21aから供給される基準電圧にマージンを付加した電
圧まで降圧する電圧降圧回路23が設けられている。
In the voltage regulator 11c, there is provided a voltage step-down circuit 23 for stepping down the power supply voltage supplied from the power supply terminal 2 to a voltage obtained by adding a margin to the reference voltage supplied from the charge / discharge circuit 21a. .

【0034】なお、第1の具体例においては、内部回路
としてCPUを内蔵したCPU回路13が設けられてい
る。このCPU回路13には、電圧降圧回路23により
降圧された電圧が供給される。
In the first specific example, a CPU circuit 13 having a built-in CPU is provided as an internal circuit. The voltage stepped down by the voltage step-down circuit 23 is supplied to the CPU circuit 13.

【0035】また、3V系入出力端子4aには、3VI
/Oインターフェースとして3V系入出力回路15aが
接続され、5V系入出力端子4bには、5VI/Oイン
ターフェースとして5V系入出力回路15bが接続され
ている。そして、3V系入出力回路15aとCPU回路
13との間には、第1レベルシフタとして第1電圧変換
回路16aが接続され、5V系入出力回路15bとCP
U回路13との間には、第2レベルシフタとして第2電
圧変換回路16bが接続されている。更に、発信回路1
8と5V系入出力回路15bとの間には、DC−DCコ
ンバータとして昇圧回路17が接続されている。
The 3V input / output terminal 4a has a 3VI
A 3V input / output circuit 15a is connected as an / O interface, and a 5V input / output circuit 15b is connected to a 5V input / output terminal 4b as a 5VI / O interface. A first voltage conversion circuit 16a is connected as a first level shifter between the 3V system input / output circuit 15a and the CPU circuit 13, and the 5V system input / output circuit 15b and the CP
A second voltage conversion circuit 16b is connected between the U circuit 13 and a second level shifter. Further, the transmission circuit 1
A booster circuit 17 is connected between the 8/5 V input / output circuit 15b as a DC-DC converter.

【0036】次に、上述のように構成された第1の具体
例の動作について説明する。図3は第1の具体例の動作
を示すタイミングチャートである。なお、図3中の湾曲
した矢印は、一信号とその立ち上がり等によって変化す
る他の信号との関係を示すものである。
Next, the operation of the first example configured as described above will be described. FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the first specific example. Note that the curved arrows in FIG. 3 indicate the relationship between one signal and another signal that changes due to its rise or the like.

【0037】第1の具体例においては、この具体例が内
蔵されたシステムの電源がオンされると、タイマ回路1
9が予め設定された一定時間を測定する。
In the first specific example, when the power supply of the system incorporating this specific example is turned on, the timer circuit 1
9 measures a preset fixed time.

【0038】システムの電源がオンされてから前記一定
時間が経過すると、タイマ回路19は充放電制御回路2
1bにその旨を示す信号を送信する。そして、その信号
を受信した充放電制御回路21bは充電開始信号を充放
電回路21aに送信する。充電開始信号を受信した充放
電回路21aはキャパシタの充電を開始する。これによ
り、充放電回路21aから出力される電圧は上昇する。
When the predetermined time has elapsed since the system power was turned on, the timer circuit 19 sets the charge / discharge control circuit 2
A signal indicating the fact is transmitted to 1b. Then, the charge / discharge control circuit 21b receiving the signal transmits a charge start signal to the charge / discharge circuit 21a. The charge / discharge circuit 21a that has received the charge start signal starts charging the capacitor. As a result, the voltage output from the charge / discharge circuit 21a increases.

【0039】その後、タイマ回路19はキャパシタの充
電に十分な時間を計測し、その時間が経過したとき、そ
の旨を示す信号を充放電制御回路21bに送信する。そ
して、その信号を受信した充放電制御回路21bは放電
開始信号を充放電回路21aに送信する。放電開始信号
を受信した充放電回路21aはキャパシタの放電を開始
する。キャパシタの放電が開始されると、充放電回路2
1aから出力される電圧は降下する。そして、充放電回
路21aはこの降下する電圧を基準電圧として第2サン
プル論理回路22bに供給する。
Thereafter, the timer circuit 19 measures a time sufficient for charging the capacitor, and when the time has elapsed, transmits a signal indicating that to the charge / discharge control circuit 21b. Then, the charge / discharge control circuit 21b having received the signal transmits a discharge start signal to the charge / discharge circuit 21a. The charge / discharge circuit 21a that has received the discharge start signal starts discharging the capacitor. When the discharge of the capacitor is started, the charge / discharge circuit 2
The voltage output from 1a drops. Then, the charge / discharge circuit 21a supplies this falling voltage as a reference voltage to the second sample logic circuit 22b.

【0040】そして、電源電圧で駆動する第1サンプル
論理回路22aと充放電回路21aから供給される基準
電圧で駆動する第2サンプル論理回路22bとの出力信
号を出力比較回路21cが随時比較し、その比較結果信
号を充放電制御回路21bに送信する。時間の経過と共
に第2サンプル論理回路22bの駆動電圧降下に伴いゲ
ート遅延時間が増加し、論理回路中でセットアップ/ホ
ールド時間が満たされなくなる。このとき、第1サンプ
ル論理回路22aと第2サンプル論理回路22bとの出
力結果が不一致となる。そして、充放電制御回路21b
は、出力比較回路21cからの出力結果が不一致である
旨の信号を受信すると、放電停止信号を充放電回路21
aに送信する。このときの基準電圧がCPU回路13の
最小動作電圧V0とみなされる。即ち、これ以下の電圧
では、CPU回路13は動作しないとみなされる。充放
電回路21aは、最小動作電圧V0を検出すると、この
最小動作電圧V0を電圧降圧回路23に供給する。
The output comparison circuit 21c compares the output signals of the first sample logic circuit 22a driven by the power supply voltage and the second sample logic circuit 22b driven by the reference voltage supplied from the charging / discharging circuit 21a as needed. The comparison result signal is transmitted to the charge / discharge control circuit 21b. As the time elapses, the gate delay time increases with a drop in the drive voltage of the second sample logic circuit 22b, and the setup / hold time in the logic circuit cannot be satisfied. At this time, the output results of the first sample logic circuit 22a and the second sample logic circuit 22b do not match. Then, the charge / discharge control circuit 21b
Receives the signal indicating that the output results from the output comparison circuit 21c do not match, and outputs a discharge stop signal to the charge / discharge circuit 21c.
Send to a. The reference voltage at this time is regarded as the minimum operating voltage V 0 of the CPU circuit 13. That is, it is considered that the CPU circuit 13 does not operate at a voltage lower than this. When detecting the minimum operation voltage V 0 , the charge / discharge circuit 21 a supplies the minimum operation voltage V 0 to the voltage step-down circuit 23.

【0041】最小動作電圧V0を供給された電圧降圧回
路23は、電源端子2から供給される電源電圧を最小動
作電圧V0にマージンΔVを付加した電圧V1まで降圧す
る。なお、マージンΔVは予め設定されている。そし
て、電圧降圧回路23は降圧された電圧をCPU回路1
3に供給する。
The minimum operating voltage V 0 voltage down converter 23 which is supplied with the stepping down the power supply voltage supplied from the power supply terminal 2 to the voltages V 1 obtained by adding a margin ΔV minimum operating voltage V 0. Note that the margin ΔV is set in advance. The voltage step-down circuit 23 outputs the stepped-down voltage to the CPU circuit 1.
Supply 3

【0042】その後、一定時間経過毎にタイマ回路19
は充放電制御回路21bに充電開始信号を送信させるた
めの信号を発信し、第1の具体例は上述の工程を繰り返
し行う。
After that, the timer circuit 19
Transmits a signal for causing the charge / discharge control circuit 21b to transmit a charge start signal. In the first specific example, the above steps are repeated.

【0043】なお、昇圧回路17は電源端子から供給さ
れる3Vの電源電圧を5Vへ昇圧し、これを5V系入出
力回路15bに供給する。5V系入出力回路15bは、
外部から入力されるか、又は外部に出力される5V系信
号をインタフェースする。同様に、3V系入出力回路1
5aは、外部から入力されるか、又は外部に出力される
3V系信号をインタフェースする。
The booster circuit 17 boosts the power supply voltage of 3 V supplied from the power supply terminal to 5 V, and supplies this to the 5 V input / output circuit 15 b. The 5V input / output circuit 15b is
Interfaces a 5V signal input from the outside or output to the outside. Similarly, 3V input / output circuit 1
Reference numeral 5a interfaces a 3V-system signal input from the outside or output to the outside.

【0044】また、第1電圧変換回路16aは、3V系
入出力回路15aで使用される信号をCPU回路13が
使用可能な電圧、即ち電圧降圧回路23により電源電圧
から降圧された電圧に変換する。同様に、第2電圧変換
回路16bは、5V系入出力回路15bで使用する信号
をCPU回路13が使用可能な電圧に変換する。
The first voltage conversion circuit 16a converts a signal used in the 3V system input / output circuit 15a into a voltage usable by the CPU circuit 13, that is, a voltage stepped down from the power supply voltage by the voltage step-down circuit 23. . Similarly, the second voltage conversion circuit 16b converts a signal used in the 5V input / output circuit 15b into a voltage usable by the CPU circuit 13.

【0045】このように、第1の具体例においては、シ
ステムが動作している最中でも、随時最小動作電圧が検
出されるので、CPU回路13に最適な駆動電圧が電圧
降圧回路23から供給される。従って、温度等の動作環
境が変化しても、それに追従してその時々の最小動作電
圧V0の検出が可能である。これにより、この最小動作
電圧V0にマージンΔVが付加されただけの低電圧が内
部回路であるCPU回路13に供給されるので、低消費
電力化に好適である。
As described above, in the first specific example, the optimum operating voltage is supplied to the CPU circuit 13 from the voltage step-down circuit 23 because the minimum operating voltage is detected at any time even during the operation of the system. You. Therefore, even when the operating environment such as the temperature changes, the minimum operating voltage V 0 can be detected at the time following the change. As a result, a low voltage obtained by adding a margin ΔV to the minimum operation voltage V 0 is supplied to the CPU circuit 13 as an internal circuit, which is suitable for reducing power consumption.

【0046】次に、第2の具体例について説明する。第
1の具体例においては、電源電圧は低下しないものとし
て、充放電回路21aの充電開始時刻及び放電開始時刻
はタイマ回路19による計測結果に基づいて充放電制御
回路21bにより制御されている。このため、電源電圧
が低下しても第1サンプル論理回路22aの誤出力は検
出されず、正確な動作が得られないことがある。そこ
で、第2の具体例には、電源電圧の低下を監視する手段
が設けられている。図4は本発明の第2の具体例に係る
駆動電圧制御回路を示すブロック図である。なお、図4
に示す第2の具体例において図2に示す第1の具体例と
同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説
明は省略する。
Next, a second specific example will be described. In the first specific example, the charge start time and the discharge start time of the charge / discharge circuit 21a are controlled by the charge / discharge control circuit 21b based on the measurement result by the timer circuit 19, assuming that the power supply voltage does not decrease. For this reason, even if the power supply voltage decreases, an erroneous output of the first sample logic circuit 22a is not detected, and an accurate operation may not be obtained. Therefore, the second specific example is provided with a means for monitoring a drop in the power supply voltage. FIG. 4 is a block diagram showing a drive voltage control circuit according to a second specific example of the present invention. FIG.
In the second specific example shown in FIG. 2, the same components as those in the first specific example shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0047】第2の具体例には、第1の具体例と同様
に、所定時間経過したときに充放電制御回路21bに充
電開始信号等の信号を発信させるための信号を発信する
第1タイマ回路20aが設けられている。更に、最小動
作電圧検出回路11d内には、充放電回路21aにおけ
る規定電圧値までの充電時間を計測する第2タイマ回路
20bが設けられている。
The second specific example includes a first timer for transmitting a signal for causing the charge / discharge control circuit 21b to transmit a signal such as a charge start signal when a predetermined time has elapsed, as in the first specific example. A circuit 20a is provided. Further, a second timer circuit 20b for measuring a charging time to a specified voltage value in the charging / discharging circuit 21a is provided in the minimum operating voltage detecting circuit 11d.

【0048】このように構成された第2の具体例におい
ては、第2タイマ回路20bにより測定される規定電圧
値までの充電時間が所定の時間より長くなった場合、電
池電圧等の電源電圧が低下していることが検知される。
これにより、第1サンプル論理回路22aの誤出力によ
る誤動作が防止される。
In the second embodiment configured as described above, when the charging time to the specified voltage value measured by the second timer circuit 20b becomes longer than a predetermined time, the power supply voltage such as the battery voltage is reduced. A decrease is detected.
This prevents a malfunction due to a false output of the first sample logic circuit 22a.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
内部回路の最小動作電圧を随時正確に検出することがで
きるので、内部回路に最適な電圧を随時供給することが
できる。このため、動作環境が変化しても無駄な消費電
力は生じず、消費電力を低下させることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since the minimum operating voltage of the internal circuit can be accurately detected at any time, an optimum voltage can be supplied to the internal circuit at any time. Therefore, even if the operating environment changes, no unnecessary power consumption occurs, and the power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係る半導体集積回路としての
駆動電圧制御回路を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a drive voltage control circuit as a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の具体例に係る駆動電圧制御回路
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a drive voltage control circuit according to a first specific example of the present invention.

【図3】第1の具体例の動作を示すタイミングチャート
である。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the first specific example.

【図4】本発明の第2の具体例に係る駆動電圧制御回路
を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a drive voltage control circuit according to a second specific example of the present invention.

【図5】従来の半導体集積回路装置(第1の従来例)を
示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit device (first conventional example).

【図6】従来の半導体集積回路装置(第2の従来例)を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit device (second conventional example).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;駆動電圧制御回路 1a、11a、11d;最小動作電圧検出回路 1b、11b;基準回路 1c、11c;ボルテージレギュレータ 2、32;電源端子 3、33;内部回路 4a、4b、34a、34b;入出力端子 5a、5b、35a、35b;I/Oインターフェース 6a、6b、36a、36b;レベルシフタ 7、37;DC−DCコンバータ 13;CPU回路 15a、15b;入出力回路 16a、16b;電圧変換回路 17;昇圧回路 18;発信回路 19、20a、20b;タイマ回路 21a;充放電回路 21b;充放電制御回路 21c;出力比較回路 22a、22b;サンプル論理回路 23;電圧降圧回路 31;降圧電源回路 1; drive voltage control circuit 1a, 11a, 11d; minimum operating voltage detection circuit 1b, 11b; reference circuit 1c, 11c; voltage regulator 2, 32; power supply terminal 3, 33; internal circuit 4a, 4b, 34a, 34b; Output terminals 5a, 5b, 35a, 35b; I / O interfaces 6a, 6b, 36a, 36b; level shifters 7, 37; DC-DC converters 13; CPU circuits 15a, 15b; input / output circuits 16a, 16b; Booster circuit 18; transmission circuit 19, 20a, 20b; timer circuit 21a; charge / discharge circuit 21b; charge / discharge control circuit 21c; output comparison circuit 22a, 22b; sample logic circuit 23; voltage step-down circuit 31;

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電源端子と内部回路との間に接続され外
部から前記電源端子に供給された電源電圧を降圧して前
記内部回路に供給する半導体集積回路において、前記電
源電圧により駆動される第1のサンプル回路と、この第
1のサンプル回路と同一の構成を有する第2のサンプル
回路と、キャパシタを備えこのキャパシタに放電させる
ことにより時間の経過と共に降下する降下電圧を前記第
2のサンプル回路に出力し前記第1のサンプル回路の出
力信号と前記第2のサンプル回路の出力信号とを比較し
てこの比較結果に基づいて前記内部回路の最小動作電圧
を検出する最小動作電圧検出回路と、前記最小動作電圧
に関連付けて前記電源電圧を所定の電圧値まで降圧して
前記内部回路に供給する降圧回路と、を有することを特
徴とする半導体集積回路。
1. A semiconductor integrated circuit connected between a power supply terminal and an internal circuit, which lowers a power supply voltage externally supplied to the power supply terminal and supplies the reduced voltage to the internal circuit, wherein the semiconductor integrated circuit is driven by the power supply voltage. A first sample circuit, a second sample circuit having the same configuration as the first sample circuit, and a second sample circuit which includes a capacitor, and discharges the capacitor to reduce a voltage drop with time. A minimum operating voltage detection circuit that compares the output signal of the first sample circuit with the output signal of the second sample circuit and detects a minimum operating voltage of the internal circuit based on the comparison result; A step-down circuit for reducing the power supply voltage to a predetermined voltage value in association with the minimum operating voltage and supplying the reduced voltage to the internal circuit. circuit.
【請求項2】 前記最小動作電圧検出回路は、前記キャ
パシタを備え前記キャパシタに充電及び放電させる充放
電回路と、この充放電回路の制御を行う充放電制御回路
と、前記第1のサンプル回路の出力信号と前記第2のサ
ンプル回路の出力信号とを比較してこの比較結果を前記
充放電回路に送信する出力比較回路と、を有することを
特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
2. The charge / discharge circuit comprising the capacitor for charging and discharging the capacitor; a charge / discharge control circuit for controlling the charge / discharge circuit; 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: an output comparison circuit that compares an output signal with an output signal of the second sample circuit and transmits a result of the comparison to the charge / discharge circuit.
【請求項3】 前記充放電制御回路は、前記キャパシタ
の充電を開始してから所定の時間を経過したときに前記
キャパシタに放電を開始させる信号を前記充放電回路に
送信し前記第1のサンプル回路の出力信号と前記第2の
サンプル回路の出力信号とが不一致となったときに前記
キャパシタに放電を停止させる信号を前記充放電回路に
送信することを特徴とする請求項2に記載の半導体集積
回路。
3. The charge / discharge control circuit sends a signal to the charge / discharge circuit to cause the capacitor to start discharging when a predetermined time has elapsed from the start of charging the capacitor, and 3. The semiconductor according to claim 2, wherein a signal that causes the capacitor to stop discharging is transmitted to the charge / discharge circuit when an output signal of the circuit and an output signal of the second sample circuit do not match. 4. Integrated circuit.
【請求項4】 前記降圧回路から前記内部回路に供給さ
れる電圧は、前記最小動作電圧に所定の電圧が付加され
たものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
か1項に記載の半導体集積回路。
4. The voltage supply circuit according to claim 1, wherein the voltage supplied from the step-down circuit to the internal circuit is obtained by adding a predetermined voltage to the minimum operation voltage. The semiconductor integrated circuit according to the above.
【請求項5】 前記第1のサンプル回路及び前記第2の
サンプル回路には、同一のクロック周波数が供給される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載
の半導体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the same clock frequency is supplied to the first sample circuit and the second sample circuit. .
【請求項6】 前記最小動作電圧検出回路は、前記キャ
パシタの充電が開始されてからの経過時間を測定するク
ロック回路を有することを特徴とする請求項1乃至5の
いずれか1項に記載の半導体集積回路。
6. The circuit according to claim 1, wherein the minimum operating voltage detection circuit includes a clock circuit that measures an elapsed time from when the charging of the capacitor is started. Semiconductor integrated circuit.
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