JP3214462B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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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、低電圧動作を行わ
せるために低閾値電圧のMOSFETで構成した回路群
において、その安定動作と低消費電力化(リーク電流の
低減)を実現する半導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】低電圧動作を行わせるために低閾値電圧
のMOSFETで構成した回路群において、その低消費
電力化(リーク電流の低減)を実現するための従来技術
を図5に示す(特開平8−321763号公報参照)。
【0003】図5に示す従来技術では、低閾値電圧のM
OSFETで構成された回路群A,B,C,Dは、内部
電源端子Vccaに外部電源Vccが電力制御手段SW
1を介して接続されている。この電力制御手段SW1
は、アクティブ時にオンして、外部電源Vccと選択さ
れた回路群A,B,C,Dの内部電源端子Vccaとを
接続し、スタンバイ時にオフしてこれらの接続を断つよ
うになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電力制
御手段SW1がスタンバイ時においては、接続対象の回
路群A,B,C又はDに供給される電圧Vccaは、回
路群のリーク電流により、接地電位Vssに近いレベル
まで低下する。
【0005】このため、回路群A,B,C,Dの各出力
a,b,c,dは低レベルとなり、アクティブ動作に入
るときに誤動作を誘発するという問題がある。
【0006】すなわち図6に示すように、アクティブ状
態T1からスタンバイ状態T2に移行したとき、例えば
回路群Cへの入力a,bが高レベル(H),低レベル
(L)であり、これを受けて信号c,dがH,Hになっ
ているとすると、回路群A,B,C又はDに供給される
電圧Vccaの低下に伴い、信号a,c,dは接地電位
に近くなり、論理的にはLになる(論理レベルが変化す
る)。
【0007】その後、再度アクティブ状態T3になった
とき、回路群Dが回路群Cの出力cをラッチする機能を
有しているとすると、回路群Cの動作遅れなどにより、
正常な信号(H)とは異なる信号(L)を取り込むこと
となり、誤動作を誘発することがある。
【0008】これは、スタンバイ時に回路群A,B,
C,Dの各出力a,b,c,dが全て低レベルになるた
めである。
【0009】本発明の目的は、低電圧動作を行わせるた
めに低閾値電圧のMOSFETで構成した回路群におい
て、その安定動作と低消費電力化(リーク電流の低減)
を実現する半導体集積回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体集積回路においては、低電圧動
作を行わせるために低閾値電圧のMOSFETで構成し
た回路群を有する半導体集積回路であって、信号レベル
維持手段を有し、前記信号レベル維持手段は、電力制御
用として入力する制御信号入力により動作が制御され、
スタンバイ状態からアクティブ動作に入るときの各回路
群の出力がアクティブ動作からスタンバイ状態に入ると
きと同じ論理レベルに維持するものである
【0011】また、スタンバイ状態からアクティブ動作
に移行する際の前記信号レベル維持手段の非活性化は、
外部電源から回路群に供給される電圧がHレベルと認識
される程度に上昇してから行うものである。
【0012】また、前記信号レベル維持手段は、半導体
集積回路に含まれる一部の回路群に選択的に設けたもの
である。
【0013】また、前記信号レベル維持手段は、半導体
集積回路に含まれる各回路群に設けたものである。
【0014】また、前記信号レベル維持手段は、MOS
FETから構成され、該MOSFETの閾値を高く設定
したものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施形態に係る半導体
集積回路を示す構成図、図2は、本発明の一実施形態に
係る半導体集積回路の動作を示す波形図、図3は、本発
明の一実施形態に係る半導体集積回路に用いる電力制御
手段を示す構成図、図4は、本発明の一実施形態に係る
半導体集積回路に用いる信号レベル維持手段を示す構成
図である。
【0017】図1は、本発明の一実施形態に係る半導体
集積回路は、低閾値電圧のMOSFETで構成された回
路群A,B,C,Dを縦続接続したものであり、回路群
A,B,C,Dは、内部電源端子Vccaが外部電源V
ccに電力制御手段SW1を介して並列接続されてい
る。ここで、低閾値電圧のMOSFETで構成された回
路群A,B,C,Dは、スタンバイ時の出力レベルがH
叉はLのどちらかに固定されている回路からなる集合体
を意味するものであり、例えば組み合わせ回路ばかりで
なく、フリップフロップやラッチ回路などに代表される
順序回路の含まれるものである。
【0018】電力制御手段SW1は、アクティブ時にオ
ンして、外部電源Vccと選択された回路群A,B,
C,Dの内部電源端子Vccaとを接続し、スタンバイ
時にオフしてこれらの接続を断つようになっている。具
体的には図3に示すように、電力制御手段SW1は、M
OSFETで構成されており、電力制御用としてゲート
に入力される制御信号PDに基づいて動作が制御され、
スタンバイ状態からアクティブ状態に切り替えられる。
【0019】さらに本発明の実施形態では図1に示すよ
うに、スタンバイ状態からアクティブ動作に入るときの
各回路群A,B,C,Dの出力がアクティブ動作からス
タンバイ状態に入るときと同じ(誤動作を起こさないよ
うな)論理レベルを取るように、各回路群A,B,C,
Dの出力部に、レベル維持が異なる信号レベル維持手段
S1,S2を有するものである。また、スタンバイ状態
からアクティブ動作に移行する際の信号レベル維持手段
S1,S2の非活性化は、外部電源Vccから回路群
A,B,C,Dに供給される電圧がHレベルと認識され
る程度に上昇してから行うようになっている。 また、
信号レベル維持手段S1,S2は、半導体集積回路に含
まれる一部の回路群A,B,C,Dに選択的に設けても
よく、また、信号レベル維持手段S1,S2は、半導体
集積回路に含まれる各回路群A,B,C,Dにそれぞれ
設けてもよいものである。
【0020】信号レベル維持手段S1は、スタンバイ時
には出力信号レベルをLに維持するようになっており、
信号レベル維持手段S1は、回路群Bの出力側に接続さ
れている。
【0021】信号レベル維持手段S2は、スタンバイ時
には出力信号レベルをHに維持するようになっており、
信号レベル維持手段S2は、回路群A,C,Dの各出力
側に接続されている。
【0022】具体的には信号レベル維持手段S1は、図
4(a)に示すように、直列接続した3つのトランジス
タ1,2,3と、出力制御用トランジスタ4とから構成
されている。
【0023】直列接続した3つのトランジスタ1,2,
3にうち、トランジスタ1のゲートには、制御信号PD
が入力し、そのドレインに外部電源Vccが接続され、
トランジスタ2,3のそれぞれゲートには、回路群Bか
らの出力信号bが入力されるようになっている。
【0024】出力制御用トランジスタ4は、トランジス
タ2のドレインとトランジスタ3のソースにソースが共
通に接続され、ゲートに制御信号PDが入力されるよう
になっている。
【0025】また、信号レベル維持手段S2は、図4
(b)に示すように、直列接続した3つのトランジスタ
5,6,7と、出力制御用トランジスタ8とから構成さ
れている。
【0026】直列接続した3つのトランジスタ5,6,
7のうち、トランジスタ7のゲートには、制御信号PD
の反転した信号(PDバー)が入力されようになってい
る。また、トランジスタ5,6のソースは外部電源Vc
cが接続され、トランジスタ5,6のそれぞれゲートに
は、回路群A,C又はDからの出力信号a,c又はdが
入力されるようになっている。
【0027】出力制御用トランジスタ8は、トランジス
タ5のドレインとトランジスタ6のソースにドレインが
共通に接続され、ゲートに制御信号PDの反転した信号
(PDバー)が入力されるようになっている。
【0028】したがって、信号レベル維持手段S1は図
(a)に示すように、電力制御用として入力する制御
信号PDに基づいて動作が制御され、スタンバイ時にL
レベルを維持するようになっている。また、信号レベル
維持手段S2は図4(b)に示すように、電力制御用と
して入力する制御信号PDの反転信号(PDバー)に基
づいて動作が制御され、スタンバイ時にHレベルを維持
するようになっている。
【0029】ここで、スタンバイ時の出力レベルがLレ
ベルである回路群(A,B,C,D)には、スタンバイ
時にの出力信号レベルをLに維持するル信号レベル維持
手段S1を設け、また、スタンバイ時の出力レベルがH
レベルである回路群(A,B,C,D)には、スタンバ
イ時にの出力信号レベルをHに維持する信号レベル信号
レベル維持手段S1を設ける。
【0030】本発明の実施形態における動作について説
明する。図6に示す従来の場合には、アクティブ状態T
1からスタンバイ状態T2に移行したとき、例えば回路
群Cへの入力a,bが高レベル(H),低レベル(L)
であり、これを受けて信号c,dがH,Hになっている
とすると、回路群A,B,C又はDに供給される電圧V
ccaの低下に伴い、信号a,c,dは接地電位に近く
なり、論理的にはLになる(論理レベルが変化する)。
【0031】その後、再度アクティブ状態T3になった
とき、回路群Dが回路群Cの出力cをラッチする機能を
有しているとすると、回路群Cの動作遅れなどにより、
正常な信号(H)とは異なる信号(L)を取り込むこと
となり、誤動作を誘発することがある。
【0032】これに対して、本発明の実施形態では、ス
タンバイ状態からアクティブ動作に入るときの各回路群
A,B,C,Dの出力がアクティブ動作からスタンバイ
状態に入るときと同じ論理レベルを取るように、各回路
群A,B,C,Dの出力部に、レベル維持が異なる信号
レベル維持手段S1,S2をそれぞれ有している。
【0033】スタンバイ時T2に回路群A,B,C,D
に供給される供給電圧Vccaは、回路群A,B,C,
Dのリーク電流により接地電位Vssに近いレベルまで
低下するが、本発明の実施形態における信号レベル維持
手段S1,S2は、各回路群A,B,C,Dの出力がア
クティブ動作からスタンバイ状態に移行するときに、回
路群A,B,C,Dの各出力a,b,c,dをH,L,
H,Hのレベルに維持する。
【0034】したがって、通常動作におけるスタンバイ
状態と同じ信号レベルを取ることができ、アクティブ動
作T3に移行する直前の回路群A,B,C,Dの各出力
a,b,c,dはH,L,H,Hとなる。このため、従
来例で示すようなアクティブ動作に入るときの誤動作は
誘発しない。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
タンバイ状態からアクティブ動作に入るときの各回路群
の出力がアクティブ動作からスタンバイ状態に入るとき
と同じ(誤動作を起こさないような)論理レベルを取る
ことができ、誤動作を生じない安定動作と低消費電力化
(リーク電流の低減)を実現することができる。
【0036】また、スタンバイ状態からアクティブ動作
に移行する際の前記信号レベル維持手段の非活性化(制
御信号PDオフ)は、外部電源から回路群に供給される
電圧がHレベルと認識される程度に上昇してから行う、
すなわち、非活性化の遅延を行うことにより、誤動作を
防止することができる。
【0037】また、信号レベル維持手段を、半導体集積
回路に含まれる一部の回路群に選択的に設けることによ
り、効果的な適用を実現して回路規模の増大を回避する
ことができる。また、信号レベル維持手段を、半導体集
積回路に含まれる各回路群に設けることにより、回路の
一体化を図り、組み込み及び合成による回路の簡素化を
図ることができる。
【0038】また、信号レベル維持手段を構成するMO
SFETの閾値を高く設定することにより、スタンバイ
電流をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路を示
す構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の動
作を示す波形図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路に用
いる電力制御手段を示す構成図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路に用
いる信号レベル維持手段を示す構成図である。
【図5】従来例に係る半導体集積回路を示す構成図であ
る。
【図6】従来例に係る半導体集積回路の動作を示す波形
図である。
【符号の説明】
A,B,C,D 回路群 S1,S2 信号レベル維持手段

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低電圧動作を行わせるために低閾値電圧
    のMOSFETで構成した回路群を有する半導体集積回
    路であって、 信号レベル維持手段を有し、 前記信号レベル維持手段は、電力制御用として入力する
    制御信号入力により動作が制御され、スタンバイ状態か
    らアクティブ動作に入るときの各回路群の出力がアクテ
    ィブ動作からスタンバイ状態に入るときと同じ論理レベ
    ルに維持するものであることを特徴とする半導体集積回
    路。
  2. 【請求項2】 スタンバイ状態からアクティブ動作に移
    行する際の前記信号レベル維持手段の非活性化は、外部
    電源から回路群に供給される電圧がHレベルと認識され
    る程度に上昇してから行うものであることを特徴とする
    請求項1に記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記信号レベル維持手段は、半導体集積
    回路に含まれる一部の回路群に選択的に設けたものであ
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記信号レベル維持手段は、半導体集積
    回路に含まれる各回路群に設けたものであることを特徴
    とする請求項1に記載の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 前記信号レベル維持手段は、MOSFE
    Tから構成され、該MOSFETの閾値を高く設定した
    ものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体集
    積回路。
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