JP3431446B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP3431446B2
JP3431446B2 JP09823197A JP9823197A JP3431446B2 JP 3431446 B2 JP3431446 B2 JP 3431446B2 JP 09823197 A JP09823197 A JP 09823197A JP 9823197 A JP9823197 A JP 9823197A JP 3431446 B2 JP3431446 B2 JP 3431446B2
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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】この発明は、DRAM等の半
導体集積回路に係わり、特に、半導体集積回路の内部電
源として用いられる降圧電位を発生する回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit such as a DRAM, and more particularly to a circuit for generating a step-down potential used as an internal power supply of the semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路を構成する素子、配線の
微細化に伴い、近年それらの耐電圧特性が問題となって
いる。耐電圧特性の信頼性を補償する方法の1つとし
て、外部電源電圧より降圧した電位を内部電源として用
いることにより、各素子に印加される電界を緩和すると
共に、配線に生じる電流を削減する方法が用いられてい
る。このような内部降圧電位を発生する回路(以下、降
圧回路と呼ぶ)は、これまで用いられてきたものを大別
すると、2種類の回路に分けられる。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of elements and wirings constituting a semiconductor integrated circuit, their withstand voltage characteristics have become a problem in recent years. As one of the methods for compensating the reliability of the withstand voltage characteristic, a method of reducing the electric field applied to each element and reducing the current generated in the wiring by using a potential lower than the external power supply voltage as the internal power supply. Is used. A circuit that generates such an internal step-down potential (hereinafter referred to as a step-down circuit) can be roughly classified into two types of circuits that have been used so far.

【0003】1つの回路は、降圧電位を駆動する素子と
してPチャネルMOSトランジスタ(以後、PMOSト
ランジスタ)を用いたものであり、降圧電位を常にモニ
ターし、降圧電位が設定電位から変動した場合、この変
動量に応じたフィードバックをPMOSトランジスタの
ゲート電位にかけ、降圧電位を制御するものである。も
う1つの回路は、NチャネルMOSトランジスタ(以
後、NMOSトランジスタ)を用いるものであり、一定
の昇圧電位を非常に大きなゲート幅のNMOSトランジ
スタのゲートに与えてやり、これをサブスレショルド領
域で使用することで、大きな負荷電流の際にも安定した
降圧電位を供給するものである。
One circuit uses a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) as an element for driving a step-down potential. The step-down potential is constantly monitored, and when the step-down potential fluctuates from a set potential, this Feedback is applied to the gate potential of the PMOS transistor according to the amount of fluctuation to control the step-down potential. The other circuit uses an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor), supplies a constant boosted potential to the gate of an NMOS transistor having a very large gate width, and uses this in the subthreshold region. As a result, a stable step-down potential is supplied even with a large load current.

【0004】図5は、降圧電位(図中ではVINT)を
駆動する素子として、PMOSトランジスタを用いた場
合の降圧回路であり、PMOSトランジスタP1と、オ
ペアンプ回路OP1と、2個の高抵抗素子R1、R2か
ら構成される。
FIG. 5 shows a step-down circuit using a PMOS transistor as an element for driving a step-down potential (VINT in the figure). The step-down circuit includes a PMOS transistor P1, an operational amplifier circuit OP1, and two high resistance elements R1. , R2.

【0005】より詳細には、PMOSトランジスタP1
は、ソースに外部電源電位VEXT、ドレインに内部電
源電位VINTが接続され、ゲートにはノードVG1が
接続される。オペアンプ回路OP1は、正の入力端にノ
ードVFB1、負の入力端にノードVREF1が接続さ
れ、出力端にノードVG1を接続することで、PMOS
トランジスタP1のゲート電位を制御する。また、高抵
抗素子R1は内部電源電位VINTとノードVFB1と
の間に接続され、高抵抗素子R2はノードVFB1と接
地電位VSSとの間に接続され、内部電源電位VINT
に従って、上記した2個の高抵抗素子R1、R2の抵抗
値の比を反映した中間電位をノードVFB1に供給す
る。
More specifically, the PMOS transistor P1
Has a source connected to the external power supply potential VEXT, a drain connected to the internal power supply potential VINT, and a gate connected to the node VG1. The operational amplifier circuit OP1 has a positive input terminal connected to the node VFB1, a negative input terminal connected to the node VREF1, and an output terminal connected to the node VG1.
It controls the gate potential of the transistor P1. The high resistance element R1 is connected between the internal power supply potential VINT and the node VFB1, the high resistance element R2 is connected between the node VFB1 and the ground potential VSS, and the internal power supply potential VINT is connected.
Accordingly, the intermediate potential reflecting the ratio of the resistance values of the two high resistance elements R1 and R2 described above is supplied to the node VFB1.

【0006】また、ノードVREF1には何らかの基準
電位発生回路の出力端が接続され、外部電源が立ち上が
っている状態では常に安定した基準電位に保たれている
ものとする。
Further, it is assumed that the output terminal of some reference potential generating circuit is connected to the node VREF1 and is always kept at a stable reference potential when the external power supply is on.

【0007】上記のような構成において、内部電源電位
VINTに負荷電流がほとんどない状態では、オペアン
プ回路OP1の出力ノードVG1は、オペアンプ回路O
P1の2つの入力端に接続されるノードVREF1とノ
ードVFB1の電位が等しくなるような電位で安定す
る。出力ノードVG1の電位に従って、PMOSトラン
ジスタP1を介して外部電源電位VEXTから内部電源
電位VINTへ供給される電流が決まり、これによって
内部電源電位VINTの電位が決まる。ここで、内部電
源電位VINTの負荷電流が増加し、過渡的に外部電源
電位VINTがわずかに低下した場合、抵抗素子R1、
R2の抵抗比に従って、ノードVFB1の電位もわずか
に低下する。オペアンプ回路OP1は、このノードVF
B1の電位の低下を検知すると、この変動を増幅して、
ノードVG1の電位が低下するようにフィードバックを
かける。
In the above structure, when the internal power supply potential VINT has almost no load current, the output node VG1 of the operational amplifier circuit OP1 is connected to the operational amplifier circuit O1.
The potentials of the node VREF1 and the node VFB1 connected to the two input terminals of P1 are stabilized at a potential such that they are equal. According to the potential of the output node VG1, the current supplied from the external power supply potential VEXT to the internal power supply potential VINT via the PMOS transistor P1 is determined, which determines the potential of the internal power supply potential VINT. Here, when the load current of the internal power supply potential VINT increases and the external power supply potential VINT transiently slightly decreases, the resistance element R1,
The potential of the node VFB1 also drops slightly according to the resistance ratio of R2. The operational amplifier circuit OP1 is connected to this node VF.
When a decrease in the potential of B1 is detected, this fluctuation is amplified and
Feedback is applied so that the potential of the node VG1 decreases.

【0008】この結果、PMOSトランジスタP1を介
して内部電源電位VINTへ供給される電流が増加し、
内部電源電位VINTの電位は徐々に回復してゆく。こ
の様な帰還経路によって常に電位をモニターすること
で、内部電源電位VINTは所定の電位に設定される。
As a result, the current supplied to the internal power supply potential VINT via the PMOS transistor P1 increases,
The potential of the internal power supply potential VINT gradually recovers. By constantly monitoring the potential through such a feedback path, the internal power supply potential VINT is set to a predetermined potential.

【0009】図6は、図5に示す構成の典型的な降圧特
性を示したもので、動作保証電圧領域で集積回路が一定
の動作をとるように、V1<VEXT<V2の範囲では
内部電源電位VINTがほぼVaになるような特性に設
定される。ここでは、図のような電圧特性の基準電位V
REF1を用いて、内部電源電位VINTをその約2倍
となるように設定している。また、ここではVa=2.
5V、V1=2.5V、V2=3.75Vであり、電圧
領域Aと電圧領域Bとの境界の電圧は3Vである。
FIG. 6 shows a typical step-down characteristic of the configuration shown in FIG. 5. The internal power supply is provided in the range of V1 <VEXT <V2 so that the integrated circuit performs a constant operation in the operation guaranteed voltage region. The characteristic is set so that the potential VINT becomes approximately Va. Here, the reference potential V of the voltage characteristic as shown in the figure
Using REF1, the internal power supply potential VINT is set to be about twice that. Further, here, Va = 2.
5V, V1 = 2.5V, V2 = 3.75V, and the voltage at the boundary between the voltage region A and the voltage region B is 3V.

【0010】ここで、外部電源電位VEXTと内部電源
電位VINTの電位差が大きい電圧領域Bでは、図5の
PMOSトランジスタP1のソースとドレインの電位差
が大きく(ここでは0.5V以上、例えば外部電源電位
VEXTが3.3Vの場合は内部電源電位は2.5
V)、ノードVFB1を介してのフィードバックによる
ノードVG1の低下も大きくなるので、外部電源電位V
EXTから内部電源電位VINTへの供給電流は充分確
保できる。従って、たとえ内部電源電位VINTの負荷
電流が大きくなっても内部電源電位VINTを図6中の
実線で示したような所望の電位に維持できる。
Here, in the voltage region B in which the potential difference between the external power supply potential VEXT and the internal power supply potential VINT is large, the potential difference between the source and the drain of the PMOS transistor P1 in FIG. 5 is large (here, 0.5 V or more, for example, the external power supply potential). When VEXT is 3.3V, the internal power supply potential is 2.5
V), since the drop of the node VG1 due to the feedback via the node VFB1 also becomes large, the external power supply potential V
A sufficient supply current from EXT to internal power supply potential VINT can be secured. Therefore, even if the load current of the internal power supply potential VINT becomes large, the internal power supply potential VINT can be maintained at the desired potential as shown by the solid line in FIG.

【0011】一方、外部電源電位VEXTと内部電源電
位VINTの電位差が小さい電圧領域Aでは、すなわち
PMOSトランジスタP1のソースとドレインの電位差
が小さい(ここでは0.5V未満)場合は、その特性上
PMOSトランジスタP1の電流は、カットオフするか
もしくは僅かなものである。集積回路が待機状態で内部
電源電位VINTの負荷電流が小さいならば、それでも
十分電荷を補充でき、内部電源電位VINTをほぼ所望
の電位に維持できるが、集積回路が活性状態となって内
部電源電位VINTの負荷電流が待機時の100倍以上
にもなると、ノードVFB1を介してのフィードバック
によるノードVG1の低下が小さいので、もはや内部電
源電位VINTを十分な電流を供給できない。これによ
りPMOSトランジスタP1が十分な電流を供給するた
めには内部電源電位VINTは設定値より低下した電位
になる。この低下は外部電源電位VEXTが2.8V近
辺から顕著になる。これより内部電源電位VINTはそ
の負荷電流が大きい場合には図6中の破線で示したよう
な特性になる。
On the other hand, in the voltage region A in which the potential difference between the external power supply potential VEXT and the internal power supply potential VINT is small, that is, when the potential difference between the source and the drain of the PMOS transistor P1 is small (here, less than 0.5 V), the characteristic is PMOS. The current in transistor P1 is either cut off or negligible. If the load current of the internal power supply potential VINT is small in the standby state of the integrated circuit, the charge can still be sufficiently supplemented and the internal power supply potential VINT can be maintained at a substantially desired potential. When the load current of VINT becomes 100 times or more that in the standby state, the decrease of the node VG1 due to the feedback via the node VFB1 is small, so that the sufficient current cannot be supplied to the internal power supply potential VINT. As a result, the internal power supply potential VINT becomes a potential lower than the set value in order for the PMOS transistor P1 to supply a sufficient current. This decrease becomes remarkable when the external power supply potential VEXT is around 2.8V. As a result, the internal power supply potential VINT has the characteristics shown by the broken line in FIG. 6 when the load current is large.

【0012】図7は、降圧電位を駆動する素子として、
NMOSトランジスタを用いた場合の降圧回路であり、
2個のNMOSトランジスタN1,N2と、昇圧回路P
P1と、オペアンプ回路OP2と、2個の高抵抗素子R
3,R4と、大容量のキャパシタC1から構成される。
FIG. 7 shows an element for driving a step-down potential,
A step-down circuit using an NMOS transistor,
Two NMOS transistors N1 and N2 and a booster circuit P
P1, an operational amplifier circuit OP2, and two high resistance elements R
3, R4 and a large-capacity capacitor C1.

【0013】ここで、NMOSトランジスタN1は非常
に大きなゲート幅(W=104 μm)であり、ソースに
内部電源電位VINT、ドレインに外部電源電位VEX
Tが接続され、ゲートにはノードVG2が接続されてい
る。昇圧回路PP1は、入力端にノードQ、出力端にノ
ードVG2が接続され、ノードQの状態によってノード
VG2に昇圧電位を供給するか、もしくはノードVG2
に対し何も作用しない。オペアンプ回路OP2は、正の
入力端にノードVREF2、負の入力端にノードVFB
2が接続され、出力端にノードQを接続することで、昇
圧回路PP1を制御する。
Here, the NMOS transistor N1 has a very large gate width (W = 10 4 μm), the source is the internal power supply potential VINT, and the drain is the external power supply potential VEX.
T is connected, and the gate is connected to the node VG2. The booster circuit PP1 has an input terminal connected to the node Q and an output terminal connected to the node VG2, and supplies a boosted potential to the node VG2 or a node VG2 depending on the state of the node Q.
Does nothing to The operational amplifier circuit OP2 has a node VREF2 at its positive input terminal and a node VFB at its negative input terminal.
2 is connected, and the node Q is connected to the output terminal to control the booster circuit PP1.

【0014】NMOSトランジスタN2は、ゲートとド
レインにノードVG2が、ソースにノードCが接続され
ている。また、高抵抗素子R3はNチャネルMOSトラ
ンジスタN2とノードVFB2との間に接続され、高抵
抗素子R4はノードVFB2と接地電位VSSとの間に
接続され、ノードVG2の電位に従ってこの2個の高抵
抗素子R3、R4の抵抗値の比を反映した中間電位をV
FB2に供給する。大容量のキャパシタC1はノードV
G2と接地電位VSSとの間に接続され、ノードVG2
の電位を接地電位VSSに対して一定に保つ働きをす
る。また、ノードVREF2には何らかの基準電位発生
回路の出力端が接続され外部電源が立ち上がっている状
態では、常に安定した基準電位に保たれているものとす
る。
The NMOS transistor N2 has a gate and a drain connected to the node VG2 and a source connected to the node C. The high resistance element R3 is connected between the N-channel MOS transistor N2 and the node VFB2, the high resistance element R4 is connected between the node VFB2 and the ground potential VSS, and the two high resistance elements are connected according to the potential of the node VG2. The intermediate potential that reflects the ratio of the resistance values of the resistance elements R3 and R4 is V
Supply to FB2. The large-capacity capacitor C1 is a node V
It is connected between G2 and the ground potential VSS, and is connected to the node VG2.
Has a function of keeping the potential of the above constant with respect to the ground potential VSS. Further, it is assumed that the node VREF2 is always kept at a stable reference potential in the state where the output terminal of any reference potential generating circuit is connected and the external power supply is activated.

【0015】上記のような構成において、現在VG2が
設定値より低い電位とする。この時、ノードVFB2の
電位はノードVREF2の電位より低くなっており、オ
ペアンプ回路OP2はこの電位差を増幅してノードQに
“1”レベルを出力する。これを受けて昇圧回路PP1
は動作し、ノードVG2を昇圧してゆく。ノードVG2
の電位が徐々に上昇してゆくと、ノードVFB2の電位
もそれに従い、高抵抗素子R3、R4の抵抗比を反映し
ながら上昇してゆき、やがてノードVREF2の電位を
越えると、オペアンプ回路OP2はこの電位差を増幅
し、ノードQに“0”レベルを出力する。これを受けて
昇圧回路PP1は停止し、ノードVG2の昇圧は終了す
る。
In the above structure, VG2 is currently set to a potential lower than the set value. At this time, the potential of the node VFB2 is lower than the potential of the node VREF2, and the operational amplifier circuit OP2 amplifies this potential difference and outputs the "1" level to the node Q. In response to this, the booster circuit PP1
Operates to boost the voltage of the node VG2. Node VG2
When the potential of the node VFB2 gradually rises, the potential of the node VFB2 accordingly rises while reflecting the resistance ratio of the high resistance elements R3 and R4, and when the potential of the node VREF2 is exceeded, the operational amplifier circuit OP2 becomes This potential difference is amplified and a "0" level is output to the node Q. In response to this, the booster circuit PP1 is stopped, and the boosting of the node VG2 ends.

【0016】この様にしてノードVG2は設定値まで昇
圧され、キャパシタC1により一定に保たれる。このと
き、ノードVG2の電位は以下に示すように外部電源電
位VEXTより十分高い電位となるように、抵抗素子R
3、R4の抵抗比が設定され、この昇圧されたノードV
G2がゲートに接続されるNMOSトランジスタN1
は、常に導通状態となり、VEXT=VINTとなる場
合以外は常に外部電源電位VINTに電荷を供給する。
しかも、ゲート幅を非常に大きく取っているため、NM
OSトランジスタN1のソースとドレインの電位差が小
さい場合でも、供給される電荷の絶対量は十分なものと
なる。
In this way, the node VG2 is boosted to the set value and kept constant by the capacitor C1. At this time, the resistance of the resistor element R is set so that the potential of the node VG2 becomes sufficiently higher than the external power supply potential VEXT as shown below.
The resistance ratio of R3 and R4 is set, and this boosted node V
NMOS transistor N1 whose gate is connected to G2
Always becomes conductive, and charges are always supplied to the external power supply potential VINT except when VEXT = VINT.
Moreover, because the gate width is extremely large,
Even when the potential difference between the source and the drain of the OS transistor N1 is small, the absolute amount of charges supplied is sufficient.

【0017】図8は、図7で説明した回路を用いた場合
の、典型的な降圧特性を示すものである。図6の場合と
同様な理由で、図のような電圧特性の基準電位VREF
2を用いて昇圧電位VG2を設定し、これによって各負
荷電流に対する内部電源電位VINTの電位を定めてい
る。図8中で波線で示した特性は、集積回路が活性状態
となり内部電源電位VINTの負荷電流が大きい場合で
ある。この場合は、NMOSトランジスタN1から内部
電源電位VINTへ供給される電荷は回路内で十分消費
されるため、内部電源電位VINTの電位はV1<VE
XT<V2の電圧領域でVINT=Vaとなって所望の
電圧特性に安定する。ここではV1=2.5V、V2=
3.75V、Va=2.5V、Vb=3.75〜4.0
Vである。
FIG. 8 shows a typical step-down characteristic when the circuit described in FIG. 7 is used. For the same reason as in the case of FIG. 6, the reference potential VREF having the voltage characteristic as shown in FIG.
2 is used to set the boosted potential VG2, whereby the potential of the internal power supply potential VINT for each load current is determined. The characteristic indicated by the broken line in FIG. 8 is when the integrated circuit is in the active state and the load current of the internal power supply potential VINT is large. In this case, since the electric charge supplied from the NMOS transistor N1 to the internal power supply potential VINT is sufficiently consumed in the circuit, the potential of the internal power supply potential VINT is V1 <VE.
In the voltage region of XT <V2, VINT = Va, and the desired voltage characteristic is stabilized. Here, V1 = 2.5V, V2 =
3.75V, Va = 2.5V, Vb = 3.75-4.0
V.

【0018】一方、集積回路が待機状態で内部電源電位
VINTの負荷電流が小さい場合には、NMOSトラン
ジスタN1から供給される電流は過剰となるので内部電
源電位VINTは引き上げられ、外部電源電位VEXT
との電位差が減少する。これによってNMOSトランジ
スタN1の供給電流が減り、内部電源電位VINTは図
8の実線で示すように負荷電流と釣り合う状態になるま
で引き上げられてしまう。
On the other hand, when the load current of the internal power supply potential VINT is small while the integrated circuit is in the standby state, the current supplied from the NMOS transistor N1 becomes excessive, so that the internal power supply potential VINT is raised and the external power supply potential VEXT.
The potential difference between and decreases. As a result, the supply current of the NMOS transistor N1 decreases, and the internal power supply potential VINT is raised until it becomes in a state of being balanced with the load current as shown by the solid line in FIG.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上記した内部電源電位
VINTを駆動する素子にPMOSトランジスタを用い
た降圧回路では、電源電圧が低く外部電源と降圧電源と
の電位差が小さい領域で、特に集積回路が活性状態で内
部電源電位VINTの負荷電流が大きい場合には、PM
OSトランジスタの能力不足による内部電源電位VIN
T電位の低下が顕著になる。これによって各回路の動作
閾値がずれて回路に誤動作が生じたり、各回路の動作速
度が低下するといった問題点がある。
In the step-down circuit using the PMOS transistor as the element for driving the internal power supply potential VINT, the integrated circuit is particularly suitable in the region where the power supply voltage is low and the potential difference between the external power supply and the step-down power supply is small. When the load current of the internal power supply potential VINT is large in the active state, PM
Internal power supply potential VIN due to insufficient capacity of OS transistor
The decrease in T potential becomes remarkable. As a result, there is a problem in that the operation threshold value of each circuit is deviated and a malfunction occurs in the circuit, or the operation speed of each circuit decreases.

【0020】また、上記した内部電源電位VINTを駆
動する素子にNMOSトランジスタを用いた降圧回路で
は、外部電源電圧が高く外部電源と降圧電源との電位差
が大きい領域で、電流供給能力が過剰となる欠点があ
る。特に集積回路が待機状態で内部電源降圧電源の負荷
電流が小さい場合には、外部電源電位VEXTと内部電
源電位VINTとの電位差が小さくなり、供給電流が減
少して負荷電流と釣り合う状態になるまで、内部電源電
位VINTを大きく引き上げてしまう。これによって各
回路の動作閾値がずれて、回路に誤動作が生じたり、待
機状態時の消費電流が増大してしまう問題点がある。
Further, in the step-down circuit using the NMOS transistor as the element for driving the internal power supply potential VINT, the current supply capability becomes excessive in a region where the external power supply voltage is high and the potential difference between the external power supply and the step-down power supply is large. There are drawbacks. Especially when the load current of the internal power supply step-down power supply is small when the integrated circuit is in the standby state, the potential difference between the external power supply potential VEXT and the internal power supply potential VINT becomes small, and the supply current decreases until the load current is balanced. , The internal power supply potential VINT is greatly raised. As a result, there is a problem that the operation threshold of each circuit shifts, the circuit malfunctions, and the current consumption in the standby state increases.

【0021】本発明の半導体集積回路は、このような課
題に着目してなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、2種類の降圧回路を電圧領域に応じて使い分ける
ことで、広い電圧領域において集積回路の待機時、活性
時ともに、消費電流の大小にかかわらず安定した内部降
圧電位を供給することができる半導体集積回路を提供す
ることにある。
The semiconductor integrated circuit of the present invention has been made by paying attention to such a problem. The purpose of the semiconductor integrated circuit is to use two types of step-down circuits according to the voltage range, thereby providing a wide voltage range. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit capable of supplying a stable internal step-down potential regardless of the magnitude of current consumption during both standby and activation of the integrated circuit.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明に係わる半導体集積回路は、降圧電位
の駆動素子としてPチャネルMOSトランジスタを用い
る第1の電源降圧回路と、降圧電位の駆動素子としてN
チャネルMOSトランジスタを用いる第2の電源降圧回
路と、外部電源の電圧レベルが所定のレベルよりも高い
場合には前記第1の電源降圧回路のみを動作させ、前記
外部電源の電圧レベルが所定のレベルよりも低い場合に
は前記第1の電源降圧回路と第2の電源降圧回路とを共
に動作させるように切り替える切替え手段とを具備す
る。
To achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to the first invention comprises a first power supply step-down circuit using a P-channel MOS transistor as a step-down potential driving element, and a step-down step. N as a potential driving element
The second power supply step-down circuit using the channel MOS transistor and the voltage level of the external power supply are higher than a predetermined level.
In this case, only the first power supply voltage down circuit is operated,
When the voltage level of the external power supply is lower than the specified level
Is a combination of the first power supply voltage down circuit and the second power supply voltage down circuit.
And switching means for switching to operate .

【0023】また、第2の発明に係わる半導体集積回路
は、前記切替え手段は、第1の基準電位発生回路と、第
2の基準電位発生回路と、第3の基準電位発生回路と、
前記第1の基準電位発生回路の出力を受ける第1の入力
前記第2の基準電位発生回路の出力を受ける第2の
入力端を有する第1のオペアンプと、この第1のオペ
アンプの出力端が一方の入力端に接続されたナンド回路
と、このナンド回路のもう一方の入力端に、その出力端
が接続され、前記ナンド回路の出力の昇圧電位を受ける
第1の入力端と前記第3の基準電位発生回路の出力を受
ける第2の入力端とを有する第2のオペアンプとを具備
し、前記第1の基準電位発生回路の出力電位が、前記第
2の基準電位発生回路の出力電位より低く、かつ、前記
ナンド回路の出力の昇圧電位が前記第3の基準電位発生
回路の電位よりも低い場合に、前記ナンド回路が“L”
レベルを出力し、これを受けて、前記第2の電源降圧回
路が活性化され、前記第1の基準電位発生回路の出力電
位が、前記第2の基準電位発生回路の出力電位よりも高
い場合に、前記ナンド回路が“H”レベルを出力し、こ
れを受けて、前記第2の電源降圧回路が不活性化され
In the semiconductor integrated circuit according to the second invention, the switching means includes a first reference potential generating circuit, a second reference potential generating circuit, a third reference potential generating circuit,
A first operational amplifier having a second input for receiving the output of the first input and the second reference potential generating circuit for receiving an output of said first reference potential generating circuit, the first operating < An amplifier output terminal is connected to one input terminal, and the other input terminal of this NAND circuit is connected to its output terminal.
Connected to receive the boosted potential of the output of the NAND circuit
It receives the first input terminal and the output of the third reference potential generating circuit.
A second operational amplifier having a second input terminal, the output potential of the first reference potential generation circuit being lower than the output potential of the second reference potential generation circuit , and
The boosted potential of the output of the NAND circuit generates the third reference potential.
When the potential is lower than the potential of the circuit, the NAND circuit is "L".
When the second power supply step-down circuit is activated in response to the output of the level and the output potential of the first reference potential generating circuit is higher than the output potential of the second reference potential generating circuit. Then, the NAND circuit outputs "H" level,
Receiving les, the second power supply step-down circuit is deactivated
It

【0024】また、第3の発明に係る半導体集積回路
は、第2の発明に係る半導体集積回路において、前記第
1の基準電位発生回路はPMOSトランジスタを具備
し、このPMOSトランジスタのソースは前記外部電源
電位に接続され、ドレインは第1の抵抗を介して接地電
位に接続され、ゲートは、一端が前記内部電源電位に接
続された第2の抵抗と、一端が接地電位に接続された第
3の抵抗とを直列に接続する接続点に接続されている。
A semiconductor integrated circuit according to a third invention is the semiconductor integrated circuit according to the second invention, wherein the first reference potential generating circuit comprises a PMOS transistor, and the source of the PMOS transistor is the external device. The drain is connected to the power supply potential, the drain is connected to the ground potential through the first resistor, and the gate is the second resistor whose one end is connected to the internal power supply potential and the third resistor whose one end is connected to the ground potential. Is connected to the connection point that connects the resistor and the resistor in series.

【0025】また、第4の発明に係る半導体集積回路
は、第3の発明に係る半導体集積回路において、前記第
2の抵抗の抵抗値と、前記第3の抵抗の抵抗値との比
は、前記第2の外部電源電圧と前記ゲートの電位との差
が、前記PMOSトランジスタのしきい電圧になるよう
に調整されている。
The semiconductor integrated circuit according to a fourth aspect of the invention is the semiconductor integrated circuit according to the third aspect of the invention, wherein the ratio of the resistance value of the second resistor to the resistance value of the third resistor is The difference between the second external power supply voltage and the potential of the gate is adjusted to be the threshold voltage of the PMOS transistor.

【0026】また、第5の発明に係る半導体集積回路
は、第2の発明に係る半導体集積回路において、前記第
2の基準電位発生回路はバンドギャップリファレンス回
路で構成されている。
A semiconductor integrated circuit according to a fifth aspect of the present invention is the semiconductor integrated circuit according to the second aspect, wherein the second reference potential generating circuit is composed of a bandgap reference circuit.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0028】図1は本発明の一実施形態に係る半導体集
積回路の回路構成図である。本実施形態の半導体集積回
路は、PMOSトランジスタP11と、2個のNMOS
トランジスタN21,N22と、3個のオペアンプOP
11,OP21,OP22と、ナンド回路NAND21
と、昇圧回路PP21と、大容量キャパシタC21と、
4個の高抵抗素子R11,R12,R21,R22から
構成される。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention. The semiconductor integrated circuit of the present embodiment has a PMOS transistor P11 and two NMOSs.
Transistors N21 and N22 and three operational amplifiers OP
11, OP21, OP22 and NAND circuit NAND21
A booster circuit PP21, a large capacity capacitor C21,
It is composed of four high resistance elements R11, R12, R21 and R22.

【0029】より詳細には、PMOSトランジスタP1
1は、ソースに外部電源電位VEXT、ドレインに内部
電源電位VINTが接続され、ゲートにはノードVG1
1が接続される。オペアンプ回路OP11は、正の入力
端にノードVFB11、負の入力端にノードVREF1
1が接続され、出力端にノードVG11を接続すること
で、PMOSトランジスタP11のゲート電位を制御す
る。また、高抵抗素子R11は内部電位VINTとノー
ドVFB11との間に接続され、高抵抗素子R12はノ
ードVFB11と接地電位VSSとの間に接続されて、
内部電源電位VINTに従って2個の高抵抗素子R1、
R2の抵抗値の比を反映した中間電位をVFB11に供
給する。そして、これら3つの素子P11、R11、R
12と1つのオペアンプ回路OP11により、PMOS
トランジスタP11を駆動素子とする1つの降圧回路を
構成している。
More specifically, the PMOS transistor P1
1, the source is connected to the external power supply potential VEXT, the drain is connected to the internal power supply potential VINT, and the gate is connected to the node VG1.
1 is connected. The operational amplifier circuit OP11 has a node VFB11 at its positive input terminal and a node VREF1 at its negative input terminal.
1 is connected, and the node VG11 is connected to the output terminal to control the gate potential of the PMOS transistor P11. The high resistance element R11 is connected between the internal potential VINT and the node VFB11, and the high resistance element R12 is connected between the node VFB11 and the ground potential VSS.
Two high resistance elements R1 according to the internal power supply potential VINT,
An intermediate potential that reflects the ratio of the resistance values of R2 is supplied to VFB11. Then, these three elements P11, R11, R
12 and one operational amplifier circuit OP11 enable PMOS
One step-down circuit using the transistor P11 as a drive element is configured.

【0030】また、NMOSトランジスタN21は、ソ
ースに内部電源電位VINT、ドレインに外部電源電位
VEXTが接続され、ゲートにはノードVG21が接続
されている。昇圧回路PP21は、入力端にノードQ、
出力端にノードVG21が接続され、ノードQの状態に
よってノードVG21に昇圧電位を供給するか、もしく
はノードVG21に対し何も作用しない。オペアンプ回
路OP21は、正の入力端にノードVREF22、負の
入力端にノードVFB23が接続され、出力端にはノー
ドAが接続される。
The NMOS transistor N21 has a source connected to the internal power supply potential VINT, a drain connected to the external power supply potential VEXT, and a gate connected to the node VG21. The booster circuit PP21 has a node Q at the input end,
The node VG21 is connected to the output terminal, and depending on the state of the node Q, the boosted potential is supplied to the node VG21, or nothing is done to the node VG21. The operational amplifier OP21 has a positive input terminal connected to the node VREF22, a negative input terminal connected to the node VFB23, and an output terminal connected to the node A.

【0031】オペアンプ回路OP22は、正の入力端に
ノードVREF21、負の入力端にノードVFB21が
接続され、出力端にノードBが接続される。ナンド回路
NAND21は、一方の入力端にノードA、もう一方の
入力端にノードBが接続され、出力端にノードQを接続
することで、昇圧回路PP21の入力端にノードBが接
続され、出力端にノードQを接続することで、昇圧回路
PP21を制御する。NMOSトランジスタN22は、
ゲートとドレインにノードVG21、ソースにノードC
が接続される。また、高抵抗素子R21はNチャネルM
OSトランジスタN22とノードVFB21との間に接
続され、高抵抗素子R22はノードVFB21と接地電
位VSSとの間に接続され、VG21の電位に従い、こ
の2個の高抵抗素子R21、R22の抵抗値の比を反映
した中間電位をVFB21に供給する。また、大容量の
キャパシタC21はノードVG2と接地電位VSSとの
間に接続され、ノードVG21の電位を接地電位VSS
に対し一定に保つ働きをする。
The operational amplifier circuit OP22 has a positive input terminal connected to the node VREF21, a negative input terminal connected to the node VFB21, and an output terminal connected to the node B. In the NAND circuit NAND21, the node A is connected to one input end, the node B is connected to the other input end, and the node Q is connected to the output end, so that the node B is connected to the input end of the booster circuit PP21 and the output is By connecting the node Q to the end, the booster circuit PP21 is controlled. The NMOS transistor N22 is
Node VG21 for gate and drain, node C for source
Are connected. The high resistance element R21 is an N channel M
The high resistance element R22 is connected between the OS transistor N22 and the node VFB21, the high resistance element R22 is connected between the node VFB21 and the ground potential VSS, and the resistance values of the two high resistance elements R21 and R22 are changed according to the potential of the VG21. An intermediate potential reflecting the ratio is supplied to VFB21. The large-capacity capacitor C21 is connected between the node VG2 and the ground potential VSS, and the potential of the node VG21 is set to the ground potential VSS.
To keep constant against.

【0032】上記した5つの素子N21、N22、R2
1、R22、C21と2つの回路OP22とはNMOS
トランジスタN21を駆動素子とする1つの降圧回路を
構成している。
The above-mentioned five elements N21, N22, R2
1, R22, C21 and two circuits OP22 are NMOS
One step-down circuit using the transistor N21 as a drive element is configured.

【0033】なお、上記したノードVREF11、ノー
ドVREF21には、それぞれ何らかの基準電位発生回
路の出力端が接続され、外部電源が立ち上がっている状
態では、それぞれ異なった基準電位に保たれているもの
とする。また、ノードVREF22には基準電位発生回
路として、温度依存性や電圧依存性のない安定した電圧
レベルを生成できる基準電位発生回路としてのバンドギ
ャップリファレンス回路が接続されており、ノードVR
EF23には以下の構成を有する基準電位発生回路が接
続されている。これらつの基準電位発生回路と、上記
したナンド回路NAND21とオペアンプP21とオ
ペアンプOP22とは切替え手段を構成している。
It is assumed that the nodes VREF11 and VREF21 are connected to the output terminals of some reference potential generating circuits and are kept at different reference potentials when the external power supply is on. . A bandgap reference circuit is connected to the node VREF22 as a reference potential generation circuit capable of generating a stable voltage level having no temperature dependence or voltage dependence, and is connected to the node VR.
A reference potential generation circuit having the following configuration is connected to the EF 23. These three reference potential generating circuit, a NAND circuit NAND21 and an operational amplifier O P21 described above Oh
The pair amplifier OP22 constitutes a switching means.

【0034】図2はVREF23に接続された基準電位
発生回路の構成を示す図であり、PMOSトランジスタ
P100と、3つの抵抗R100、R101,R102
とから構成される。このPMOSトランジスタP100
のソースは外部電源電位VEXTに接続され、ドレイン
は抵抗R102を介して接地電位VSSに接続されてい
る。抵抗R100の一端は内部電源電位VINTに接続
され、抵抗R101の一端は接地電位VSSに接続され
ている。抵抗R100とR101の他端どうしは直列接
続され、この接続点にPMOSトランジスタP100の
ゲートが接続されている。ここで、内部電源電位VIN
Tあるいは外部電源電位VEXTから接地電位VSSへ
の貫通電流を削減するために抵抗R100、R101、
R102は高抵抗値のものが用いられる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a reference potential generating circuit connected to VREF 23, which is a PMOS transistor P100 and three resistors R100, R101, R102.
Composed of and. This PMOS transistor P100
Is connected to the external power supply potential VEXT, and the drain is connected to the ground potential VSS via the resistor R102. One end of the resistor R100 is connected to the internal power supply potential VINT, and one end of the resistor R101 is connected to the ground potential VSS. The other ends of the resistors R100 and R101 are connected in series, and the gate of the PMOS transistor P100 is connected to this connection point. Here, the internal power supply potential VIN
In order to reduce the through current from T or the external power supply potential VEXT to the ground potential VSS, the resistors R100, R101,
R102 having a high resistance value is used.

【0035】また、抵抗R100の抵抗値AとR101
の抵抗値Bは、外部電源電位VEXT=3.0Vの場合
に、ΔV=外部電源電位VEXT−PMOSトランジス
タP100のゲート電圧Vgate=PMOSトランジスタ
P100のしきい電圧Vthとなるように、抵抗値Aと抵
抗値Bの比を調整するようにする。これによって、PM
OSトランジスタP100はVEXT=3Vを境にして
OFF/ONするので、VREF23の特性は図3に示
すように、3.0Vの前後で急激に立ち上がって外部電
源電位VEXTに依存して上昇する。抵抗値の比A:B
は、図3において、ΔVa :ΔVb の比に等しくなる。
VREF23の特性としてこのような特性曲線を用いる
理由は、外部電源電位VEXTがほぼ3Vのときに後述
するVREF22の特性と交わるようにして、この前後
で2つの特性の大小関係が入れ替わるようにするためで
ある。
Further, the resistance values A and R101 of the resistor R100
And the resistance value B of the resistance value A is ΔV = external power supply potential VEXT−gate voltage Vgate of the PMOS transistor P100 = threshold voltage Vth of the PMOS transistor P100 when the external power supply potential VEXT = 3.0V. The ratio of the resistance value B is adjusted. By this, PM
Since the OS transistor P100 turns OFF / ON at VEXT = 3V, the characteristic of VREF23 rises sharply around 3.0V and rises depending on the external power supply potential VEXT, as shown in FIG. Resistance ratio A: B
Becomes equal to the ratio of ΔVa: ΔVb in FIG.
The reason why such a characteristic curve is used as the characteristic of VREF23 is that it intersects with the characteristic of VREF22, which will be described later, when the external power supply potential VEXT is approximately 3 V so that the magnitude relationship between the two characteristics is switched before and after this. Is.

【0036】次に、上記した構成を有する本実施形態の
半導体集積回路の動作を図4を参照して2つの場合に分
けて説明する。図4において、Va=2.5V、V1=
2.5V、V2=3.75Vであり、電圧領域Aと電圧
領域Bとの境界の電圧は3Vである。 (a)電源電圧が低い領域(図4の電圧領域A) まず、PMOSトランジスタP11を駆動素子とする降
圧回路側において、オペアンプ回路OP11の出力ノー
ドVG11は、2つの入力端に接続されるノードVRE
F11とノードVFB11の電位が等しくなるような電
位で安定する。このノードVG11の電位に従ってPM
OSトランジスタP11を介して外部電源電位VEXT
から内部電源電位VINTへ供給される電流が決まる。
しかし、この外部電源電位VEXTと内部電源電位VI
NTの電位差が小さい電圧領域Aでは、PMOSトラン
ジスタP11のソースとドレインの電位差が小さく、ノ
ードVG11の電位も外部電源電位VEXTに近い電位
になるので、その特性上PMOSトランジスタP11の
電流は、カットオフするかもしくは僅かなものである。
Next, the operation of the semiconductor integrated circuit of this embodiment having the above-mentioned configuration will be described in two cases with reference to FIG. In FIG. 4, Va = 2.5V, V1 =
2.5V, V2 = 3.75V, and the voltage at the boundary between the voltage region A and the voltage region B is 3V. (A) Low Power Supply Voltage Region (Voltage Region A in FIG. 4) First, on the step-down circuit side using the PMOS transistor P11 as a driving element, the output node VG11 of the operational amplifier circuit OP11 is a node VRE connected to two input terminals.
It stabilizes at a potential such that the potentials of F11 and node VFB11 are equal. PM according to the potential of this node VG11
External power supply potential VEXT via the OS transistor P11
Determines the current supplied to the internal power supply potential VINT.
However, the external power supply potential VEXT and the internal power supply potential VI are
In the voltage region A where the potential difference of NT is small, the potential difference between the source and the drain of the PMOS transistor P11 is small, and the potential of the node VG11 is close to the external power supply potential VEXT. Therefore, the current of the PMOS transistor P11 is cut off due to its characteristics. Yes or little.

【0037】一方、NMOSトランジスタN21を駆動
素子とする降圧回路側において、電圧領域Aでは、オペ
アンプ回路OP21は、正の入力端の電位VREF22
が、負の入力端の電位VREF23より高いので、ノー
ドAに“1”レベルを出力する。ここでノードVG21
が設定値より低い電圧とすると、ノードVFB21の電
位はノードVREF21の電位より低くなっており、オ
ペアンプ回路OP2はこの電位差を増幅してノードB
に“1”レベルを出力する。ナンド回路NAND21
は、ノードA、ノードBがともに“1”レベルであるこ
とを受けて、ノードQに“0”レベルを出力し、これを
受けて昇圧回路PP21は動作し、ノードVG21を昇
圧してゆく。そしてノードVG21の電位が徐々に上昇
してゆくと、ノードVFB21の電位もそれに従い、高
抵抗素子R21,R22の抵抗比を反映しながら上昇し
てゆき、やがてVREF21の電位を超えると、オペア
ンプ回路OP2はこの電位差を増幅して、ノードBに
“0”レベルを出力する。ナンド回路NAND21はこ
れを受けてノードQに“1”レベルを出力し、昇圧回路
PP21はこれを受けて停止し、ノードVG21の昇圧
は終了する。この様にしてノードVG21は設定値まで
昇圧され、キャパシタC21より一定に保たれる。
On the other hand, on the step-down circuit side using the NMOS transistor N21 as a driving element, in the voltage region A, the operational amplifier circuit OP21 has the positive input terminal potential VREF22.
Is higher than the potential VREF23 at the negative input terminal, a "1" level is output to the node A. Here, node VG21
When There is lower than the set value voltage, the potential of the node VFB21 has become lower than the potential of the node VREF21, the operational amplifier circuit OP2 2 Node B to amplify the potential difference
The "1" level is output to. NAND circuit NAND21
Receives the fact that both the node A and the node B are at "1" level, outputs "0" level to the node Q. In response to this, the booster circuit PP21 operates to boost the node VG21. Then, when the potential of the node VG21 gradually rises, the potential of the node VFB21 accordingly rises while reflecting the resistance ratio of the high resistance elements R21 and R22, and eventually exceeds the potential of VREF21. OP2 2 amplifies the potential difference, the node B "0" and outputs the level. In response to this, the NAND circuit NAND21 outputs the "1" level to the node Q, the booster circuit PP21 receives this and stops, and the boosting of the node VG21 ends. In this way, the node VG21 is boosted to the set value and kept constant by the capacitor C21.

【0038】このとき、ノードVG21の電位は図4に
示すように外部電源電位VEXTより十分高い電位とな
るように、抵抗素子R21,R22の抵抗比は設定さ
れ、この昇圧されたノードVG21がゲートに接続され
るNMOSトランジスタN21は、常に導通状態とな
り、VEXT=VINTとなる場合以外は常に内部電源
電位VINTに電荷を供給する。
At this time, the resistance ratio of the resistance elements R21 and R22 is set so that the potential of the node VG21 becomes sufficiently higher than the external power supply potential VEXT as shown in FIG. 4, and the boosted node VG21 has a gate. The NMOS transistor N21 connected to is always conductive and always supplies the electric charge to the internal power supply potential VINT except when VEXT = VINT.

【0039】上記したように、電源電圧が低い領域(図
4の電圧領域A)では、降圧電位の駆動素子としてPM
OSトランジスタP11を用いる第1の電源降圧回路と
共に、降圧電位の駆動素子としてNMOSトランジスタ
N21を用いる第2の電源降圧回路が動作されるが、駆
動素子としての電流供給能力を比較した場合、NMOS
トランジスタN21の方がPMOSトランジスタP11
よりも圧倒的に電流供給能力が高いので、負荷電流の大
小にかかわらず、供給電流に対しNMOSトランジスタ
が支配的となり、安定した降圧電位を供給する。 (b)電源電圧が高い領域(図4の電圧領域B) この電圧領域Bでは、オペアンプ回路OP21は、正の
入力端の電位VREF22が、負の入力端の電位VRE
F23より低いので、ノードAに“0”レベルを出力
し、ナンド回路NAND21はこれを受けて、ノードB
の状態にかかわらず常にノードQに“1”レベルを出力
し、昇圧回路PP21はこれを受けて昇圧動作を停止す
る。その結果、ノードVG21は、NMOSトランジス
タN22、高抵抗素子R21,R22を介して接地電位
VSSと接続するのみとなるので、その電位は接地電位
VSSとなり、ノードVG21がゲートに接続されるN
MOSトランジスタN2は、完全にカットオフする。
As described above, in the region where the power supply voltage is low (voltage region A in FIG. 4), PM is used as the drive element of the step-down potential.
The first power supply voltage down circuit using the OS transistor P11 and the second power supply voltage down circuit using the NMOS transistor N21 as the driving element of the step-down potential are operated.
The transistor N21 is the PMOS transistor P11.
Since the current supply capacity is overwhelmingly higher than that, the NMOS transistor becomes dominant with respect to the supply current regardless of the magnitude of the load current, and a stable step-down potential is supplied. (B) High Power Supply Voltage Region (Voltage Region B in FIG. 4) In this voltage region B, the operational amplifier circuit OP21 has a positive input terminal potential VREF22 and a negative input terminal potential VRE.
Since it is lower than F23, the "0" level is output to the node A, and the NAND circuit NAND21 receives this and receives the node B.
Regardless of the state, the "1" level is always output to the node Q, and the booster circuit PP21 receives this and stops the boosting operation. As a result, the node VG21 is only connected to the ground potential VSS via the NMOS transistor N22 and the high resistance elements R21 and R22, so that the potential becomes the ground potential VSS and the node VG21 is connected to the gate N.
The MOS transistor N2 is completely cut off.

【0040】一方、PMOSトランジスタP11を駆動
素子とする降圧回路側では、電圧領域Aの状態と同様で
あるが、電圧領域Bのように外部電源電位VEXTと内
部電源電位VINTの電位差が大きい領域ではPMOS
トランジスタP11のソースとドレインの電位差が大き
く、ノードVFB11を介してのフィードバックによる
ノードVG11の電位の低下も大きいので、その特性上
PMOSトランジスタP11の電流は内部電源電位VI
NTの変動に応じて供給され、安定した降圧電位を供給
する。
On the other hand, on the step-down circuit side using the PMOS transistor P11 as a driving element, the state is the same as in the voltage region A, but in the region where the potential difference between the external power supply potential VEXT and the internal power supply potential VINT is large like the voltage region B. PMOS
Since the potential difference between the source and drain of the transistor P11 is large, and the potential of the node VG11 is greatly reduced by the feedback via the node VFB11, the current of the PMOS transistor P11 is characteristically the internal power supply potential VI.
It is supplied according to the fluctuation of NT and supplies a stable step-down potential.

【0041】上記したように、電源電圧が高い領域(図
4の電圧領域B)では、降圧電位の駆動素子としてPM
OSトランジスタP11を用いる電源降圧回路のみを動
作させ、降圧電位の駆動素子としてNMOSトランジス
タN21を用いる電源降圧回路は完全に停止する。
As described above, in the region where the power supply voltage is high (voltage region B in FIG. 4), PM is used as the driving element for the step-down potential.
Only the power supply step-down circuit that uses the OS transistor P11 is operated, and the power supply step-down circuit that uses the NMOS transistor N21 as a step-down potential drive element is completely stopped.

【0042】上記したことをまとめると、本実施形態に
おいては、外部電源電圧に応じて、すなわち、電源電圧
が高い場合にはPMOSトランジスタP11を用いる電
源降圧回路のみを動作させる。一方、電源電圧が低い場
合には、NMOSトランジスタN21を用いる電源降圧
回路と、PMOSトランジスタP11を用いる電源降圧
回路とが共に動作するように切り替えるので、広い電圧
領域で、負荷電流の大小にかかわらず安定した降圧電位
を供給することができる。
To summarize the above, in the present embodiment, only the power supply step-down circuit using the PMOS transistor P11 is operated according to the external power supply voltage, that is, when the power supply voltage is high. On the other hand, when the power supply voltage is low, the power supply step-down circuit using the NMOS transistor N21 and the power supply step-down circuit using the PMOS transistor P11 are switched so as to operate together. Therefore, in a wide voltage range, regardless of the magnitude of the load current. A stable step-down potential can be supplied.

【0043】なお、外部電源電圧が3.3Vの場合に、
あるしきい値を設けて、このしきい値よりも大きい外部
電源電圧ではPMOSトランジスタP11を用いる電源
降圧回路のみを動作させ、電源電圧がしきい値よりも低
い場合には、NMOSトランジスタN21を用いる電源
降圧回路のみが動作するようにしてもよい。
When the external power supply voltage is 3.3V,
A threshold value is provided, and only the power supply step-down circuit using the PMOS transistor P11 is operated with an external power supply voltage higher than this threshold value, and if the power supply voltage is lower than the threshold value, the NMOS transistor N21 is used. Only the power supply voltage down circuit may operate.

【0044】さらには、外部電源電圧として2.5Vが
用いられるようになった場合には、PMOSトランジス
タP11を用いる電源降圧回路の動作を完全に停止させ
て、電源電圧が高い領域であっても低い領域であっても
NMOSトランジスタN21を用いる電源降圧回路のみ
を動作させるようにすることも可能である。
Furthermore, when 2.5 V is used as the external power supply voltage, the operation of the power supply voltage down circuit using the PMOS transistor P11 is completely stopped, and the power supply voltage is high. It is also possible to operate only the power supply voltage down circuit using the NMOS transistor N21 even in the low region.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、広い電圧領域において
集積回路の待機時、活性時ともに負荷電流の大小にかか
わらず安定した内部降圧電位を供給することができるよ
うになる。
As described above, according to the present invention, it is possible to supply a stable internal step-down potential in a wide voltage range regardless of the magnitude of the load current during standby and during activation of the integrated circuit.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の回
路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】VREF23に接続された基準電位発生回路の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a reference potential generation circuit connected to VREF23.

【図3】図2の構成によって得られるVREF23の特
性曲線を示す図である。
3 is a diagram showing a characteristic curve of VREF 23 obtained by the configuration of FIG.

【図4】本実施形態の半導体集積回路の動作を説明する
ための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor integrated circuit of this embodiment.

【図5】降圧電位を駆動する素子として、PMOSトラ
ンジスタを用いた場合の降圧回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a step-down circuit when a PMOS transistor is used as an element that drives a step-down potential.

【図6】図5に示す構成の典型的な降圧特性を示す図で
ある。
6 is a diagram showing a typical step-down characteristic of the configuration shown in FIG.

【図7】降圧電位を駆動する素子として、NMOSトラ
ンジスタを用いた場合の降圧回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a step-down circuit when an NMOS transistor is used as an element that drives a step-down potential.

【図8】図7に示す構成の典型的な降圧特性を示す図で
ある。
8 is a diagram showing a typical step-down characteristic of the configuration shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P11…PMOSトランジスタ、 N21,N22…NMOSトランジスタ、 OP11,OP21,OP22…オペアンプ、 NAND21…ナンド回路、 PP21…昇圧回路、 C21…大容量キャパシタ、 R11,R12,R21,R22…高抵抗素子。 P11 ... PMOS transistor, N21, N22 ... NMOS transistors, OP11, OP21, OP22 ... Operational amplifier, NAND21 ... NAND circuit, PP21 ... Booster circuit, C21 ... Large-capacity capacitor, R11, R12, R21, R22 ... High resistance elements.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−78471(JP,A) 特開 平4−212786(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/4074 G11C 11/417 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-78471 (JP, A) JP-A-4-212786 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G11C 11/4074 G11C 11/417

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 降圧電位の駆動素子としてPチャネルM
OSトランジスタを用いる第1の電源降圧回路と、 降圧電位の駆動素子としてNチャネルMOSトランジス
タを用いる第2の電源降圧回路と、外部電源の電圧レベルが所定のレベルよりも高い場合に
は前記第1の電源降圧回路のみを動作させ、前記外部電
源の電圧レベルが所定のレベルよりも低い場合には前記
第1の電源降圧回路と第2の電源降圧回路とを共に動作
させるように 切り替える切替え手段と、 を具備することを特徴とする半導体集積回路。
1. A P-channel M as a driving element for a step-down potential.
A first power supply voltage down circuit using an OS transistor, a second power supply voltage down circuit using an N-channel MOS transistor as a driving element of a voltage step down potential, and an external power supply voltage level higher than a predetermined level.
Activates only the first power supply voltage down circuit,
If the voltage level of the source is lower than the predetermined level, then
Operates both the first power supply voltage down circuit and the second power supply voltage down circuit
A semiconductor integrated circuit, comprising: a switching unit that switches so that
【請求項2】 前記切替え手段は、第1の基準電位発生
回路と、第2の基準電位発生回路と、第3の基準電位発
生回路と、前記第1の基準電位発生回路の出力を受ける
第1の入力端前記第2の基準電位発生回路の出力を受
ける第2の入力端を有する第1のオペアンプと、この
第1のオペアンプの出力端が一方の入力端に接続された
ナンド回路と、このナンド回路のもう一方の入力端に、
その出力端が接続され、前記ナンド回路の出力の昇圧電
位を受ける第1の入力端と前記第3の基準電位発生回路
の出力を受ける第2の入力端とを有する第2のオペアン
とを具備し、 前記第1の基準電位発生回路の出力電位が、前記第2の
基準電位発生回路の出力電位より低く、かつ、前記ナン
ド回路の出力の昇圧電位が前記第3の基準電位発生回路
の電位よりも低い場合に、前記ナンド回路が“L”レベ
ルを出力し、これを受けて、前記第2の電源降圧回路が
活性化され、 前記第1の基準電位発生回路の出力電位が、前記第2の
基準電位発生回路の出力電位よりも高い場合に、前記ナ
ンド回路が“H”レベルを出力し、これを受けて、前記
第2の電源降圧回路が不活性化され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 switching means includes a first reference potential generating circuit, a second reference potential generating circuit, and a third reference potential generating circuit.
And raw circuit, a first operational amplifier having a second input for receiving the output of the first input and the second reference potential generating circuit for receiving an output of said first reference potential generating circuit, the
To the NAND circuit in which the output terminal of the first operational amplifier is connected to one input terminal, and to the other input terminal of this NAND circuit,
The output terminal of the NAND circuit is connected to the booster voltage of the output of the NAND circuit.
A first input terminal for receiving the voltage and the third reference potential generating circuit
Second input having a second input for receiving the output of
; And a flop, the output potential of the first reference potential generating circuit is lower than the output potential of the second reference potential generating circuit, and the nan
The boosted potential of the output of the switching circuit is the third reference potential generating circuit.
If the potential is lower than the potential of the
The second power supply step-down circuit is activated in response to the output, and the output potential of the first reference potential generation circuit is higher than the output potential of the second reference potential generation circuit. In the above
Command circuit outputs "H" level, in response to this, the semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the second voltage step-down circuit is deactivated.
【請求項3】 前記第1の基準電位発生回路はPMOS
トランジスタを具備し、このPMOSトランジスタのソ
ースは前記外部電源電位に接続され、ドレインは第1の
抵抗を介して接地電位に接続され、ゲートは、一端が前
記内部電源電位に接続された第2の抵抗と、一端が接地
電位に接続された第3の抵抗とを直列に接続する接続点
に接続されていることを特徴とする請求項2記載の半導
体集積回路。
3. The first reference potential generating circuit is a PMOS
A source of the PMOS transistor is connected to the external power supply potential, a drain of the PMOS transistor is connected to the ground potential via a first resistor, and a gate of the PMOS transistor is connected to the internal power supply potential at a second end; 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the resistor and a third resistor whose one end is connected to the ground potential are connected in series to each other.
【請求項4】 前記第2の抵抗の抵抗値と、前記第3の
抵抗の抵抗値との比は、前記第2の外部電源電圧と前記
ゲートの電位との差が、前記PMOSトランジスタのし
きい電圧になるように調整されていることを特徴とする
請求項3記載の半導体集積回路。
4. The ratio of the resistance value of the second resistor and the resistance value of the third resistor is such that the difference between the second external power supply voltage and the potential of the gate is 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the semiconductor integrated circuit is adjusted to have a threshold voltage.
【請求項5】 前記第2の基準電位発生回路は、バンド
ギャップリファレンス回路で構成されていることを特徴
とする請求項2記載の半導体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the second reference potential generating circuit comprises a bandgap reference circuit.
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