JP2985829B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2985829B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、特に、電源電流を測定する際に定電流が流れる入
力バッファをパワーセーブ状態で停止させるCMOS回
路の半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の高速化により、他の回
路から信号を入力する入力バッファも高速動作が求めら
れている。高速動作を実現するために、信号のLowレ
ベルとHighレベルの振幅を小さくすることが行なわ
れている。小さな振幅の信号を入力するために入力バッ
ファとして、従来より、入力信号電圧を基準電圧と比較
する電圧比較回路が用いられる。図3は、小振幅信号を
入力する半導体集積回路の入力バッファの構成をブロッ
ク図にて示したものである。
【0003】図3を参照すると、信号入力2と所定の基
準電位3とが入力バッファ1の入力端に接続され、入力
バッファの出力4が内部回路7に接続されている。入力
バッファ1は、基準電位3と信号入力2の電圧を比較
し、入力バッファ1の比較結果出力4のLow/Hig
hが入力信号の値となり、入力バッファ1から内部回路
7に伝達される。
【0004】図4は、図3の入力バッファ1の回路構成
の一例を示した図である。図4を参照すると、この入力
バッファ1は、MOSトランジスタで構成された定電流
源11と差動回路12とからなる電圧比較回路で構成さ
れている。より詳細には、差動回路12は、ソースが共
通接続されゲートが差動入力信号電圧を入力とする差動
対トランジスタMP4、MP5と、差動対の電流源トラ
ンジスタMP3、差動対の能動負荷として作用するカレ
ントミラー回路MN2、MN3からなり、差動回路12
の出力をバッファ回路13から出力する。定電流源11
は、ダイオード接続されたトランジスタMN1と、トラ
ンジスタMN1のドレインにドレイン及びゲートを接続
し、トランジスタMP3とカレントミラー回路を構成す
るトランジスタMP1とを備えて構成される。
【0005】図4に示した入力バッファ1は、定電流源
11を備えているので、この入力バッファを含む半導体
集積回路(図3参照)の試験・検査時等において、電源
電流を測定する際に、定電流分が電源電流に一律に加算
され、電源電流の値が大きくなる。このため、半導体集
積回路の製造上の不良によって生ずる微少なリーク電流
の測定の妨げとなる。
【0006】図5は、従来の入力バッファの別の構成を
示す図である。図5を参照すると、この入力バッファ1
には、パワーセーブ信号5が制御信号として入力されて
いる。パワーセーブ信号がアクティブ(Highレベ
ル)に設定されると、入力バッファ1において定電流源
がオフとなり、定電流が流れなくなる。
【0007】このため、半導体集積回路の電源電流の測
定の際に、パワーセーブ信号をアクティブにセットする
ことにより、定電流源がオフし、製造上の不良によって
生ずる微少なリーク電流も高い精度で測定可能となる。
【0008】しかしながら、図5に示した半導体集積回
路においては、パワーセーブしている間は、入力信号2
の値(基準信号と比較してHigh/Low)にかかわ
らず、入力バッファ1の出力4は、例えばLowレベル
固定であるため、電流を測定する前後で内部回路7の論
理が異なると云う不具合がある。すなわち、パワーセー
ブ信号がアクティブの時、入力バッファ1において、定
電流源11がオフするため、例えば図4を参照して、差
動回路の電流源トランジスタMP3に電流が流れず、差
動回路の入力信号IN1の値にかかわらず、バッファ1
3に出力(OUT)は強制的にLowレベルに固定され
る。
【0009】図6は、図5に示した回路構成の不具合を
改善を図る従来の回路構成を示す図である。図6を参照
すると、入力バッファ1の出力4と内部回路7との間に
ラッチ6を設けている。ラッチ回路6は、入力バッファ
1の出力4をデータ入力端子Dに接続し、パワーセーブ
信号をクロック入力端子cに接続し、出力端子Qの出力
を内部回路7へ供給している。
【0010】図7は、ラッチ6の回路構成の一例を示す
図である。図7を参照すると、ラッチ回路は、クロック
信号c及びクロック信号cのインバータINV1による
反転信号をゲートに入力とするPchトランジスタとN
chトランジスタからなる相補型トランスファゲートT
G1と、クロック信号cのインバータINV1による反
転信号及びクロック信号cをゲートに入力とするPch
トランジスタとNchトランジスタからなる相補型トラ
ンスファゲートTG2と、インバータINV2、INV
3、INV4とを備えて構成され、クロック信号cがL
owの時、トランスファゲートTG1がオン、TG2が
オフとなり、データ入力端子Dの入力信号が出力端子Q
にスルーで出力され、クロック信号cがHighレベル
の時、トランスファゲートTG1がオフ、TG2がオン
となり、データ入力端子Dの値にかかわらず、クロック
信号がHighレベルになる直前の値を、インバータI
NV2、INV3のフリップフロップで保持する。
【0011】図6に示した回路構成では、パワーセーブ
する直前の入力バッファ4の値をラッチ6に保持させる
ため、パワーセーブ中に入力バッファ4の値が変化して
も、内部回路7への信号は変化せず、内部回路7の論理
が変わることはない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示した従来の半導体集積回路においては、入力バッファ
1がパワーセーブ状態から通常の動作状態へ遷移するた
めには、入力バッファの定電流源の電流が安定するま
で、数十ns〜数百nsの時間がかかる。
【0013】一方、ラッチ6は、数nsで動作するの
で、パワーセーブ状態から通常動作状態へ遷移する際
に、まだパワーセーブ中の入力バッファ1の出力を取り
込み、グリッジが生ずる。
【0014】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、パワーセーブ状
態から通常の動作状態になる時に、入力バッファから内
部回路にグリッジが伝わらないようにした半導体集積回
路を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路は、入力信号と基準電位と
を比較する電圧比較回路にて入力バッファを構成し、前
記入力バッファがその定電流源を、パワーセーブ制御信
号を入力してオフ状態とすることにより電源電流を減少
させるパワーセーブ機能を備えた半導体集積回路におい
て、前記入力バッファと内部回路との間にラッチ回路を
備え、パワーセーブ中は前記ラッチ回路が前記パワーセ
ーブ状態に入る直前の前記入力バッファの出力値を保持
し、前記パワーセーブ状態が解除された際に、少なくと
も前記入力バッファがパワーセーブ状態から通常動作状
態に移るまでの期間、前記ラッチ回路が前記パワーセー
ブ状態の直前の前記入力バッファの出力値をさらに保持
する、ように構成されてなることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の半導体集積回路は、その好ましい
実施の形態において、入力信号と基準電位を比較する電
圧比較回路をを備えた入力バッファ(図1の1)が、そ
の定電流源をパワーセーブ信号(図1の5)を入力して
オフ状態とし電源電流を減少させるパワーセーブ機能を
備えている。そして、入力バッファ(図1の1)の出力
を入力とし出力を内部回路(図1の7)に供給するラッ
チ回路(図1の6)を備え、ラッチ回路(図1の6)
は、入力したパワーセーブ信号(図1の5)がインアク
ティブの時には入力バッファの出力値をスルーで出力し
て内部回路に供給し、パワーセーブ信号がアクティブの
時には、パワーセーブ信号がアクティブになる直前の入
力バッファの出力値を保持する。
【0017】本発明の実施の形態においては、パワーセ
ーブ信号がアクティブ状態(すなわちパワーセーブ中)
からインアクティブ状態(パワーセーブ解除)へ遷移す
る際に、インアクティブ状態への遷移を遅延させて、ラ
ッチ回路(図1の6)に入力する手段を備え、パワーセ
ーブ信号がアクティブ状態からインアクティブ状態へ遷
移しパワーセーブを解除する際に、少なくとも入力バッ
ファがパワーセーブ状態から通常動作状態に移るまでの
期間(図2のΔt1)、ラッチ回路(図1の6)がパワ
ーセーブ状態の直前の前記入力バッファの出力値を保持
する状態を持続し、入力バッファが通常動作状態で作動
した後、ラッチ回路(図1の6)は、入力バッファの出
力値を内部回路に供給する。
【0018】本発明の実施の形態においては、パワーセ
ーブ信号のアクティブ状態からインアクティブ状態への
遷移を遅延させて、ラッチ回路(図1の6)に入力する
手段として、入力バッファがパワーセーブ状態から通常
動作状態に移るまでの期間よりも長い遅延時間(図1の
Δt2)を有する遅延回路(図1の9)と、論理ゲート
(図1の8)と、を備え、論理ゲート(図1の8)は、
パワーセーブ信号と、パワーセーブ信号を遅延回路で遅
延させた信号を入力し、パワーセーブ信号がアクティブ
状態からインアクティブ状態への遷移のみを遅延させ
て、ラッチ回路のクロック入力端に出力する。
【0019】一例として、後述する実施例で説明するよ
うに、パワーセーブ信号(図1の5)と、ラッチ回路
(図1の6)のクロック入力端子(図1のc)との間に
遅延回路(図1の9)と、OR回路(図1の8)を備え
ている。
【0020】この遅延回路は、入力バッファがパワーセ
ーブ状態から通常動作状態へ移る時間より十分長いもの
とする。
【0021】遅延回路とOR回路により、パワーセーブ
信号のアクティブ状態(Highレベル)からインアク
ティブ状態(Lowレベル)への遷移だけが遅れて、ラ
ッチ回路に伝わる。このため、内部回路には入力バッフ
ァの出力値が伝えられ、グリッジが生ずることはない。
【0022】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】図1は、本発明の一実施例の半導体集積回
路の回路構成を示す図である。図1を参照すると、本実
施例において、入力信号2と基準電位3は入力バッファ
1に接続され、入力バッファ1の出力4はラッチ6のデ
ータ入力端子Dに接続され、ラッチ回路6の出力13は
内部回路7に接続されている。さらに、パワーセーブ信
号5は、入力バッファ1のパワーセーブ端子14とOR
回路8の一方の入力端と遅延回路9の入力端に接続さ
れ、遅延回路の出力はOR回路8の他方の入力端に接続
され、OR回路8の出力10はラッチ6のクロック入力
端子cに接続されている。
【0024】図2は、本実施例の動作を説明するための
タイムチャートである。
【0025】入力信号2がHighレベルであり、パワ
ーセーブ信号がLowレベルであると、入力バッファ1
は、通常動作して、ラッチ6もスルー動作するため、入
力信号の値(High)がそのまま内部回路7に伝わ
る。なお、通常動作状態では、入力バッファ1の定電流
源が作動しているため、その分電源電流は大となる。
【0026】次にパワーセーブ信号がLowからHig
hに変化すると、ラッチ6が保持状態となり、内部回路
7の入力には、ラッチ回路6が保持した値(High)
が与供給される。
【0027】入力バッファ1はパワーセーブ状態とな
り、入力バッファ1の出力4は入力信号2の電圧レベル
に無関係にLowレベルとなるが、ラッチ回路6は保持
状態にあるために、内部回路7に影響を与えることはな
い。この時、入力バッファ1の定電流源がオフとなり、
電流電流は小となるので、内部回路7の微少なリーク電
流を測定することができる。
【0028】次に、パワーセーブ信号5がHighレベ
ルからLowレベルに変化すると、入力バッファ1は、
パワーセーブ信号5のLowレベルへの遷移からΔt1
だけ遅れて通常状態となる。
【0029】遅延回路9の遅延時間をΔt2とし、Δt2
>Δt1とすると、ラッチ回路6は、入力バッファ1が
通常状態に戻った後、更にΔt2−Δt1後に、スルー状
態となる。
【0030】すなわちパワーセーブ信号がLowレベル
に遷移した後入力バッファ1が通常動作するまでの間の
時間であるΔt1の間も、ラッチ回路6パはワーセーブ
状態直前の値を保持し続け、このため、従来の回路で生
じていたグリッジの内部回路7への伝達が回避される。
【0031】したがって、本実施例においては、パワー
セーブ状態から通常動作への復帰に際して、内部回路7
の論理がくずれることはなく、連続して次の論理で電源
電流の測定が行なえる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パワーセーブ状態から通常状態へ戻る際にグリッジを内
部回路に伝えることが確実に回避されるという、効果を
奏する。
【0033】その理由は、遅延回路により入力バッファ
が通常動作状態へ戻るまでラッチが保持を続けるためで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
【図3】第1の従来技術の構成を示す図である。
【図4】第1の従来技術で用いられる入力バッファの回
路構成の一例を示す図である。
【図5】第2の従来技術の構成を示す図である。
【図6】第3の従来技術の構成を示す図である。
【図7】第3の従来技術で用いられるラッチ回路の回路
構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 入力バッファ 2 入力信号 3 基準電位 4 入力バッファの出力 5 パワーセーブ信号 6 ラッチ 7 内部回路 8 OR回路 9 遅延回路 10 OR回路の出力 11 定電流源 12 遅延回路の出力 13 ラッチの出力 C ラッチのクロック D ラッチの入力 Q ラッチの出力

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号と基準電位とを比較する電圧比較
    回路にて入力バッファを構成し、前記入力バッファがそ
    の定電流源を、パワーセーブ制御信号を入力してオフ状
    態とすることにより電源電流を減少させるパワーセーブ
    機能を備えた半導体集積回路において、 前記入力バッファと内部回路との間にラッチ回路を備
    え、 パワーセーブ中は前記ラッチ回路が前記パワーセーブ状
    態に入る直前の前記入力バッファの出力値を保持し、 前記パワーセーブ状態が解除された際に、少なくとも前
    記入力バッファがパワーセーブ状態から通常動作状態に
    移るまでの期間、前記ラッチ回路が前記パワーセーブ状
    態の直前の前記入力バッファの出力値をさらに保持す
    る、ように構成されてなることを特徴とする半導体集積
    回路。
  2. 【請求項2】入力信号と基準電位とを比較する電圧比較
    回路にて入力バッファを構成し、前記入力バッファがそ
    の定電流源を、パワーセーブ制御信号を入力してオフ状
    態とすることにより電源電流を減少させるパワーセーブ
    機能を備えた半導体集積回路において、 前記入力バッファの出力を入力とし出力を内部回路に供
    給するラッチ回路を備え、 前記ラッチ回路は、入力したパワーセーブ制御信号がイ
    ンアクティブの時には入力をスルー出力し、前記パワー
    セーブ制御信号がアクティブの時には、前記パワーセー
    ブ制御信号がアクティブになる直前の前記入力バッファ
    の出力値を保持し、 前記パワーセーブ制御信号がアクティブ状態からインア
    クティブ状態へ遷移する際に、該インアクティブ状態へ
    の遷移を遅延させて前記ラッチ回路に入力する手段を備
    え、 前記パワーセーブ制御信号がアクティブ状態からインア
    クティブ状態へ遷移し、パワーセーブが解除する際に、
    少なくとも前記入力バッファがパワーセーブ状態から通
    常動作状態に移るまでの期間、前記ラッチ回路が前記パ
    ワーセーブ状態の直前の前記入力バッファの出力値を保
    持する状態を持続させる、ように構成したことを特徴と
    する半導体集積回路。
  3. 【請求項3】前記パワーセーブ制御信号のアクティブ状
    態からインアクティブ状態への遷移を遅延させて前記ラ
    ッチ回路に入力する手段が、前記入力バッファがパワー
    セーブ状態から通常動作状態に移るまでの期間よりも長
    い遅延時間を有する遅延回路と、論理ゲートと、を備
    え、前記論理ゲートが前記パワーセーブ制御信号と、前
    記パワーセーブ制御信号を前記遅延回路で遅延させた信
    号を入力し、前記パワーセーブ制御信号がアクティブ状
    態からインアクティブ状態への遷移のみを遅延させて出
    力する、ことを特徴とする請求項2記載の半導体集積回
    路。
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