JP3835884B2 - 半導体集積回路の入力回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動作時において電源間に直流電流(以下、「DC電流」という)が流れるセンスアンプを内蔵した半導体集積回路の入力回路、特にテストが容易に行える入力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の入力回路において、例えば、入力信号の振幅が電源電位よりも小さい場合、この入力回路に入力された信号を増幅して出力する場合がある。この例を図2に示す。
図2は、従来の半導体集積回路の入力回路を示す回路図である。
この入力回路は、接地電位VSS(0V)と負の電源電位VEEとの間で動作するECL回路に類似するもので、正の電源電位VDD(例えば、3.3V)と接地電位VSSとの間で動作するPECL(Pseudo-ECL)回路である。この回路では、電源電位VDDよりも入力振幅の小さい入力信号INを入力する入力端子1と、基準信号REFを入力する入力端子2と、テスト設定用信号(例えば、パワーダウン設定信号)PDを入力するパワーダウン設定端子3と、出力信号OUTを出力する出力端子4とを有している。
【0003】
入力端子1,2には、入力信号INと基準信号REFとの差に応じた信号を出力ノードN1から出力するセンスアンプ10が接続されている。センスアンプ10は、入力信号INによってゲート制御されるNチャネル型のMOSFET(MOS型電界効果トランジスタ、以下「NMOS」という)11と、入力端子2によってゲート制御されるNMOS12と、該NMOS11と電源電位VDDとの間に接続された負荷用のPチャネル型MOSFET(以下、「PMOS」という)13と、該NMOS12と電源電位VDDとの間に接続された負荷用のPMOS14と、該NMOS11,12と接地電位VSSとの間に接続されパワーダウン設定信号PDによってゲート制御されるNMOS15とで、構成されている。
NMOS11とPMOS13との接続点である出力ノードN1と、電源電位VDDとの間には、パワーダウン設定信号PDによってゲート制御されるPMOS21が接続されている。さらに、出力ノードN1と出力端子4との間には、該出力ノードN1からの信号の波形整形を行うと共に入力信号INと同一論理の出力信号OUTを出力するための3段のインバータ22〜24が縦続接続されている。
【0004】
出荷前のテスト等では、集積回路を動作させない状態(静的状態)での集積回路で消費するDC消費電流を複数の測定点で測定する多ポイントIDDS測定を行い、良品/不良品を選別することが行われる。集積回路を動作させない静的状態でDC電流が流れるということは、トランジスタの故障、信号線のショート等が原因であるから、不良品ということになる。集積回路を動作させない静的状態においてセンスアンプ10内の電源電位VDDと接地電位VSSとの間を流れるDC電流を一時的に抑制するため(即ち、パワーダウン状態にするため)、パワーダウン設定端子3が設けられている。このパワーダウン設定端子3は、入力回路の機能としては必要ないが、IDDS測定時にパワーダウン状態に設定するためにわざわざ設けられた端子である。
以下、(a)通常動作モード時の動作と、(b)パワーダウンモード時の動作を説明する。
【0005】
(a) 通常動作モード時の動作
通常動作モードにおいては、例えば、REF=VDD(例えば、3.3V)−1.32V、PD=VDD、“H”レベルのIN=VDD−0.88V、及び“L”レベルのIN=VDD−1.81Vに設定される。
PD=VDDであるからNMOS15がオン状態、PMOS21がオフ状態となっている。入力端子1に“H”レベルと“L”レベルの入力信号INが入力されると、この入力信号INの電位と基準信号REFの電位との差が、センスアンプ10によって増幅される。センスアンプ10によって増幅された信号は、出力ノードN1から出力され、3段のインバータ22〜24によって順次反転され、該入力信号INと同相の出力信号OUTが出力端子4から出力される。このような通常動作モード時において、センスアンプ10内ではNMOS15を介して電源電位VDDから接地電位VSSへDC電流が流れている。
【0006】
(b) パワーダウンモード時の動作
パワーダウンモードでは、入力回路を動作させないためにパワーダウン設定信号PDが“L”レベル(=0V)に設定される。これにより、NMOS15がオフ状態、PMOS21がオン状態となる。NMOS15がオフ状態になると、センスアンプ10は増幅動作を停止するので、該センスアンプ10内において電源電位VDDから接地電位VSSへ流れるDC電流はなくなる。このような状態で、多ポイントIDDS測定によって集積回路全体の消費電流を測定することにより、該集積回路が動作しない静的状態でのDC消費電流を知ることができる。このとき、PMOS21はオン状態であるため、出力信号OUTが“L”レベルに固定されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の入力回路では、パワーダウン状態で測定を行うためにはパワーダウン設定端子3を設ける必要があり、チップにおけるピンの増加の原因となっていた。また、パワーダウン状態とすることで、入力回路の出力信号OUTのレベルが例えば“L”レベルに固定されてしまい、テストデータの複数のポイントで集積回路を動作させない状態で行う多ポイントIDDS測定でのDC消費電流を測定するような場合には、出力信号OUTの“L”レベルでの確認しかできず(例えば、“L”レベルにショートしていても分らないため)、不向きであった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、多ポイントIDDS測定等のテスト時において、テストピンを新たに設ける必要がなく、入力回路の出力レベルも固定されず、後段に接続される回路の機能動作も確認でき、IDDSも正確に測定ができる半導体集積回路の入力回路を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のうちの請求項1の発明では、半導体集積回路の入力回路において、信号が入力される第1及び第2の入力端子と、内部回路の入力側に接続された出力端子と、前記第2の入力端子に接続され、テストモード時に該第2の入力端子に入力されるテスト設定用信号に応答して活性化したテスト用信号を出力し、該テストモード時以外の通常動作モード時には該テスト用信号を非活性化状態にするテスト切換え回路と、前記第1及び第2の入力端子に接続され、前記非活性化状態のテスト用信号に基づき動作して前記第1の入力端子に入力される第1の信号と前記第2の入力端子に入力される第2の信号との差に応じた信号を出力ノードから出力し、前記活性化されたテスト用信号に基づき電源間に流れる直流電流を遮断して動作を停止するセンスアンプとを備えている。
【0009】
さらに、前記出力ノードと前記出力端子との間に接続され、前記非活性化状態のテスト用信号に応答して該出力ノードから出力される信号の波形整形を行い、前記第1または第2の信号に対して一定の論理関係を有する第1の出力信号を該出力端子へ出力し、前記活性化されたテスト用信号に応答して該出力ノードと該出力端子との間を遮断する第1のバッファ手段と、前記第1の入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記活性化されたテスト用信号に応答して該第1の入力端子に入力される信号の波形整形を行い、前記第1の出力信号と同一論理の第2の出力信号を該出力端子へ出力し、前記非活性化状態のテスト用信号に応答して該第1の入力端子と該出力端子との間を遮断する第2のバッファ手段とが、設けられている。
【0010】
請求項2の発明では、半導体集積回路の入力回路において、請求項1の第1、第2の入力端子、テスト切換え回路、センスアンプ及び第1、第2のバッファ手段をそれぞれ有する複数個の単位入力回路と、前記各単位入力回路内の第2の入力端子に1本の信号線を介して共通に接続されたテスト設定用信号入力用の共通端子とを、備えている。
請求項3の発明では、半導体集積回路の入力回路において、請求項1の第1、第2の入力端子、出力端子、センスアンプ及び第1、第2のバッファ手段をそれぞれ有する複数個の単位入力回路と、前記各単位入力回路内の第2の入力端子に第1の信号線を介して共通に接続された共通端子と、入力側が前記共通端子に接続され、出力側が第2の信号線を介して前記各単位入力回路内の第1及び第2のバッファ手段にそれぞれ共通に接続され、テストモード時に該共通端子に入力されるテスト設定用信号に応答して活性化したテスト用信号を該第2の信号線へ出力し、該テストモード時以外の通常動作モード時には該テスト用信号を非活性化状態にする共通テスト切換え回路とを、備えている。
【0011】
本発明によれば、以上のように半導体集積回路の入力回路を構成したので、通常動作モード時には、テスト切換え回路から出力されるテスト用信号が非活性化状態になる。これにより、センスアンプ及び第1のバッファ手段が動作可能状態になる。センスアンプでは、第1の入力端子に入力される第1の信号と第2の入力端子に入力される第2の信号との差に応じた信号を出力ノードから出力する。この出力信号は、第1のバッファ手段で波形整形され、第1の信号に対して一定の論理関係を有する第1の出力信号が、該第1のバッファ手段から出力される。
テストモード時には、第2の入力端子に入力されるテスト設定用信号に応答してテスト切換え回路から活性化したテスト用信号が出力される。この活性化したテスト用信号により、センスアンプ内のDC電流が遮断されて動作が停止すると共に、第2のバッファ手段が動作可能状態になる。センスアンプの第1の入力端子に入力された信号は、第2のバッファ手段で波形整形が行われ、前記第1の出力信号と同一論理の第2の出力信号が、該第2のバッファ手段から出力端子へ出力される。
【0012】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態
図1は、本発明の第1の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の回路図である。
この入力回路は、PECL回路であり、第1の電源電位(例えば、正の電源電位)VDDよりも振幅の小さな入力信号INを入力する第1の入力端子31と、基準信号REF等を入力する第2の入力端子32と、この入力回路の後段に出力信号OUTを出力するための出力端子33とを、有している。第1及び第2の入力端子31,32には、これらの入力端子31,32から入力される入力信号INと基準信号REFとの差に応じた信号を出力ノードN11から出力するセンスアンプ40が接続されている。
【0013】
センスアンプ40は、入力端子31に接続された第1の制御端子(例えば、ゲート電極)によって導通状態が制御される第1のトランジスタ(例えば、NMOS)41と、入力端子32に接続された第2の制御電極(例えば、ゲート電極)によって導通状態が制御される第2のトランジスタ(例えば、NMOS)42とを、有している。NMOS41の第1の電極(例えば、ソース電極またはドレン電極)は、出力ノードN11及び負荷抵抗手段(例えば、PMOS)43を介して電源電位VDDに接続されている。NMOS42の第3の電極(例えば、ソース電極またはドレイン電極)は、負荷抵抗手段(例えば、PMOS)44を介して電源電位VDDに接続されると共に、PMOS43,44のゲート電極に共通に接続されている。NMOS41の第2の電極(例えば、ドレイン電極またはソース電極)とNMOS42の第4の電極(例えば、ドレイン電極またはソース電極)とは、共通に接続され、第3のトランジスタ(例えば、NMOS)45を介して第2の電源電位(例えば、接地電位VSS)に接続されている。
【0014】
第2の入力端子32には、テスト切換え回路(例えば、パワーダウン切換え回路)50が接続されている。パワーダウン切換え回路50は、テストモード時(例えば、パワーダウンモード時)に入力端子32に入力されるテスト設定用信号(例えば、VDD以上の信号REF)に応答して活性化したテスト用信号(例えば、“L”レベルの信号S54、及び“H”レベルの信号S55)を出力し、該テストモード時以外の通常動作モード時には該テスト用信号S54,S55を非活性化状態(例えば、信号S54を“H”レベル、及び信号S55を“L”レベル)にする回路である。このパワーダウン切換え回路50は、ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか一方の電極が入力端子32に接続された第1のPMOS51と、ゲート電極が入力端子32に接続された第2のPMOS52とを、有している。
【0015】
PMOS51のゲート電極が電源電位VDDに接続され、さらにドレイン電極またはソース電極がノードN13に接続されている。PMOS52のソースまたはドレイン電極は電源電位VDDに接続されている。PMOS52は、入力端子32が“H”レベルでないとき、ノードN12を電源電位VDDにするために設けられている。PMOS51及び52の基板であるNウェル、つまりノードN12は、電源電位VDDに直接接続されておらず、フローティング状態(浮いた状態)になっている。このため、ノードN12は、PMOS52の寄生ダイオードの働きにより、電源電位VDDにほぼ等しい電位となっている。
ノードN13には、NMOS53のソース電極またはドレイン電極が接続され、該NMOS53のゲート電極が電源電位VDDに、ドレイン電極またはソース電極が接地電位VSSにそれぞれ接続されている。PMOS51及びNMOS53のオン状態時のノードN13の電圧降下を少なくするため、PMOS51のオン抵抗が小さく設定され、NMOS53のオン抵抗が大きく設定されている。これらのPMOS51及びNMOS53のオン抵抗値は、入力端子32から供給できる電流量と電圧に依存するため、これらを考慮して適宜設定される。
【0016】
ノードN13には、PMOS54a及びNMOS54bからなる信号反転用のインバータ54を介して、テスト用信号S54を出力するためのノードN14が接続されている。ノードN14には、PMOS55a及びNMOS55bからなる信号反転用のインバータ55を介して、テスト用信号S55を出力するためのノードN15が接続されている。
センスアンプ40の出力ノードN11には、第1のバッファ手段(例えば、2段のクロックドインバータ)61,62が縦続接続され、さらに入力端子31に、第2のバッファ手段(例えば、1段のクロックドインバータ)63が接続されている。クロックドインバータ61,62は、非活性化状態のテスト用信号(例えば、“L”レベルの信号S55)に応答して出力ノードN11から出力される信号の波形整形を行い、入力信号INに対して負論理の第1の出力信号S62を出力し、活性化されたテスト用信号(例えば、“H”レベルの信号S55)に応答して出力ノードN11と第1の出力信号S62との間を遮断する回路である。
クロックドインバータ61は、ゲート電極がノードN15に接続されたPMOS61a、ゲート電極が出力ノードN11に接続されたPMOS61b、ゲート電極がノードN14に接続されたNMOS61c、及びゲート電極が出力ノードN11に接続されたNMOS61dを有し、これらが電源電位VDDと接地電位VSSとの間に直列に接続されている。クロックドインバータ62は、ゲート電極がノードN15に接続されたPMOS62a、ゲート電極がPMOS61b及びNMOS61cの接続点に接続されたPMOS62b、ゲート電極がPMOS61b及びNMOS61cの接続点に接続されたNMOS62c、及びゲート電極がノードN14に接続されたNMOS62dを有し、これらが電源電位VDDと接地電位VSSとの間に直列に接続され、該PMOS62b及びNMOS62cの接続点から第1の出力信号S62を出力するようになっている。
【0017】
クロックドインバータ63は、ゲート電極が入力端子31に接続されたPMOS63a、ゲート電極がノードN14に接続されたPMOS63b、ゲート電極がノードN15に接続されたNMOS63c、及びゲート電極が入力端子31に接続されたNMOS63dを有し、これらが電源電位VDDと接地電位VSSとの間に直列に接続され、該PMOS63b及びNMOS63cの接続点から第2の出力信号S63を出力するようになっている。
クロックドインバータ62及び63の出力側には、信号反転用のインバータ64を介して出力端子33が接続されている。インバータ64は、クロックドインバータ62の出力信号S62またはクロックドインバータ63の出力信号S63を反転して、入力信号INに対して正論理の出力信号OUTを出力端子33から出力する回路であり、電源電位VDDと接地電位VSSとの間に直列接続されたPMOS64a及びNMOS64bより構成されている。
【0018】
図3は、図1の入力端子31及び32にそれぞれ接続される入力保護回路の回路図である。
この入力保護回路は、入力端子31または32に接続されるパッド71を有し、このパッド71にNMOS72のソース電極またはドレイン電極のいずれか一方の電極が接続され、他方の電極がゲート電極と共に接地電位VSSに接続されている。この入力保護回路70では、NMOS72により、パッド71に印加される異常電圧に対して入力回路内のFETのゲート電極の破壊電圧よりも十分低い電圧で電流を流してこれをクランプし、該入力回路内のFETを保護する回路である。
次に、(a)通常動作モード時の動作と、(b)パワーダウンモード時の動作について説明する。
【0019】
(a) 通常動作モード時の動作
図1の入力回路はPECL回路であるため、通常動作モード時には、例えば、REF=VDD(例えば、3.3V)−1.32V、“H”レベルのINの電位VIH=VDD−0.88V、“L”レベルのINの電位VIL=VDD−1.81Vに設定される。
入力端子32に印加される信号REFが電源電位VDDより低い電位であるため、PMOS51がオフ状態、PMOS52がオン状態となる。ノードN12はVDDレベルである。NMOS53はオン状態であるため、ノードN13が“L”レベルとなり、これがインバータ54で反転されてノードN14上のテスト用信号S54が“H”レベルとなり、さらにこれがインバータ55で反転されてノードN15上のテスト用信号S55が“L”レベルとなる。
【0020】
ノードN15上のテスト用信号S55が“L”レベルのため、クロックドインバータ61,62内のPMOS61a,62aがオン状態、ノードN14上のテスト用信号S54が“H”レベルのため、クロックドインバータ61,62内のNMOS61c,62dがオン状態となり、該クロックドインバータ61,62がインバータ状態となる。ノードN14上のテスト用信号S54が“H”レベルのため、クロックドインバータ63内のPMOS63bがオフ状態、ノードN15上のテスト用信号S55が“L”レベルのため、該クロックドインバータ63内のNMOS63cがオフ状態となるので、該クロックドインバータ63がハイインピーダンス状態となる。ノードN14上のテスト用信号S54は、“H”レベルであるから、センスアンプ40内のNMOS45がオン状態となっている。
この状態で、“L”レベルとH”レベルに変化する入力信号INを入力端子31に入力すると、この入力信号INの電位と信号REFの電位との差がセンスアンプ40によって増幅され、この増幅された信号が出力ノードN11から出力される。この状態では、センスアンプ40内においてNMOS45を介して電源電位VDDから接地電位VSSへDC電流が流れている。
出力ノードN11から出力された信号は、クロックドインバータ61で反転され、さらにクロックドインバータ62で反転されて出力信号S62が出力され、この出力信号S62がインバータ64で反転され、入力信号INの論理レベルを維持した出力信号OUTが出力端子33から出力される。
【0021】
(b) パワーダウンモード時の動作
入力回路をパワーダウン状態に設定するには、テスト設定用信号(REF=VDD+1V以上)を入力端子32に入力する。すると、PMOS51の寄生ダイオードの働きにより、PMOS51,52の基板であるNウェル、つまりノードN12の電位がREFレベル付近まで上昇する。ノードN12がREFレベル付近まで上昇すると、PMOS51のゲート電位がVDDレベルであるため、該PMOS51がオン状態となる。PMOS51がオン状態になると、ノードN13が“H”レベルとなり、これがインバータ54で反転されてノードN14上のテスト用信号S54が“L”レベル、さらにこれがインバータ55で反転されてノードN15上のテスト用信号S55が“H”レベルとなる。そのため、クロックドインバータ61,62内のPMOS61a,62a及びNMOS61c,62dがオフ状態となってハイインピーダンス状態になると共に、クロックドインバータ63内のPMOS63b及びNMOS63cがオン状態となってインバータ状態となる。また、ノードN14上のテスト用信号S54が“L”レベルのため、センスアンプ40内のNMOS45がオフ状態となり、該センスアンプ40が増幅動作を行わず、DC電流もなくなる。
【0022】
このようなパワーダウン状態において、出荷前等のテスト(例えば、多ポイントIDDS測定)を行うために、“H”レベルVIH=VDDと“L”レベルVIL=OVの入力信号INを入力端子31に入力する。この入力信号INは、クロックドインバータ63で反転され、さらにインバータ64で反転され、入力信号INに対して正論理の出力信号OUTが出力端子33から出力される。
図4は、図1のパワーダウンモード時のDC特性図である。
この図4では、パワーダウンモード時の信号REF、入力信号IN、出力信号OUT、ノードN13の電位、及び回路の消費電流が示されている。ノードN13の電位はREF付近まで上昇しており、入力信号INの論理レベルに基づいた出力信号OUTが出力されている。また、“H”レベルあるいは“L”レベルのどちらの入力信号INが入力されても、入力回路自体に流れるDC消費電流は発生しない。
【0023】
以上のように、この第1の実施形態によれば、次の(i)〜(iv)のような利点がある。
(i) パワーダウン状態に設定されるのは出荷前等のIDDS測定時に限られるため、この場合の入力信号INは通常動作時のように論理振幅の小さい信号を入力する必要がなく、センスアンプ40による増幅の必要がない。
(ii) パワーダウン状態においても、入力回路の出力信号OUTを任意に設定できるので(即ち、従来のように出力信号OUTのレベルが固定されないので)、出力端子33に接続される後段の回路の入出力が固定されてしまうこともない。
(iii) 通常動作とパワーダウン状態での動作の論理が等しいので、入力回路の後段に接続される回路の機能動作が容易に確認できる。さらに、IDDS測定時において回路中の複数のポイントで、集積回路を動作させない状態でのDC消費電流を測定することも容易となる。
(iv)入力端子32をパワーダウン設定に兼用したため、追加のテストピンも不要となる。
【0024】
第2の実施形態
図5は、本発明の第2の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の回路図であり、第1の実施形態を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この入力回路では、図1のパワーダウン切換え回路50に代えて、構成の異なるパワーダウン切換え回路50Aを設けている。パワーダウン切換え回路50Aは、図1のノードN13上に電圧降下手段(例えば、並列接続された2個のNMOS56a,56b)を追加した点のみが、図1のパワーダウン切換え回路50と異なっている。
パワーダウン切換え回路50Aでは、PMOS51及びNMOS53の接続点であるノードN13aと、PMOS54a及びNMOS54bのゲート電極の接続点であるノードN13bとの間に、NMOS56a及び56bが並列接続され、該NMOS56aのゲート電極が電源電位VDDに接続され、さらに該NMOS56bのゲート電極がノードN13aに接続されている。NMOS56aは常時オン状態、NMOS56bはノードN13aが“L”レベルのときオフ状態、“H”レベルのときオン状態になる。その他の構成は図1と同様である。
以下、(a)通常動作モード時の動作と、(b)パワーダウンモード時の動作を説明する。
【0025】
(a) 通常動作モード時の動作
図1と同様に、電源電位VDDより低い信号REF=VDD−1.32Vを入力端子32に入力すると、パワーダウン切換え回路50Aから出力されるテスト用信号S54,S55によってクロックドインバータ63が“H”インピーダンス状態になると共に、センスアンプ40内のNMOS45がオン状態となる。NMOS45がオン状態になると、入力端子31に入力される入力信号INの電位と信号REFの電位との差が、センスアンプ40によって増幅され、この増幅された信号が出力ノードN11から出力され、クロックドインバータ61,62及びインバータ64で順次反転されて、該入力信号INに対して正論理の出力信号OUTが出力端子33から出力される。
【0026】
(b) パワーダウンモード時の動作
信号REF=VDD+1V以上を入力端子32に入力すると、PMOS51がオン状態、ノードN12がREFレベル付近になるので、ノードN13aがVDD以上になる。ノードN13aがVDD以上になると、NMOS56bがオン状態となり、NMOS56a,56bの電圧降下作用により、ノードN13bの電位=ノードN13aの電位−Nvt(但し、NvtはNMOS56bの閾値電圧)、となる。ノードN13bの“H”レベルは、インバータ54,55で順次反転されてテスト用信号S54,S55が出力される。このテスト用信号S54,S55により、クロックドインバータ61,62がハイインピーダンス状態になると共に、センスアンプ40内のNMOS45がオフ状態となる。
【0027】
“H”レベルとL”レベルに変化する入力信号INが入力端子31に入力されると、この入力信号INがクロックドインバータ63で反転され、さらにインバータ64で反転され、該入力信号INに対して正論理の出力信号OUTが出力端子33から出力される。
図6は、図5のパワーダウンモード時のDC特性図である。
この図6では、信号REF、入力信号IN、出力信号OUT、ノードN13bの電位、及び回路の消費電流が示されている。ノードN13bの電位は、図4のノードN13よりも低い状態で、入力信号INの論理レベルに基づいた出力信号OUTが出力されている。また、“H”レベルあるいは“L”レベルのどちらの入力信号INが入力されても、入力回路自体に流れるDC消費電流は発生しない。
【0028】
以上のように、この第2の実施形態によれば、電圧降下手段であるNMOS56a,56bを設けたので、ノードN13bの電位=ノードN13aの電位−Nvt、となる。そのため、ノードN13bにかかる電圧(即ち、インバータ54のゲート電圧)を低く設定できるので、ゲート耐圧の弱いプロセスに有効となる。しかも、第1の実施形態と同様に、パワーダウン状態時に追加のテストピンが不要でパワーダウンが可能となり、センスアンプ40でのDC電流をなくし、クロックドインバータ63による入力回路の機能動作を可能とすることで、該入力回路後段の回路の機能動作も容易に確認できるようになる。
【0029】
第3の実施形態
図7は、本発明の第3の実施形態を示すシュミットトリガの回路図である。
このシュミットトリガ回路54Aは、図5のインバータ54に代えて設けられ、入力回路が構成されている。
シュミットトリガ回路54Aは、図5のPMOS54a及びNMOS54bを有する他に、該PMOS54aと電源電位VDDとの間にPMOS54cが接続され、該NMOS54bと接地電位VSSとの間にNMOS54dが接続されている。PMOS54a,54c及びNMOS54b,54dのゲート電極は、ノードN13bに共通に接続されている。PMOS54aと54cの接続点と、接地電位VSSとの間にPMOS54eが接続され、さらにNMOS54b及び54dの接続点と、電源電位VDDとの間にNMOS54fが接続され、これらのPMOS54e及びNMOS54fのゲート電極と、PMOS54a及びNMOS54bの接続点とが、ノードN14に共通に接続されている。
【0030】
このようなシュミットトリガ回路54Aを設けると、例えば、通常動作モード時において信号REFがノイズ等の影響によってVDD以上に変動した場合(つまりノードN13bでは“L”→“H”側に変動した場合)、該ノードN13bの“L”レベルから“H”レベルへ変化する時の閾値電圧を高くすることができる。従って、入力端子32、ノードN13a、ノードN13b、及びシュミットトリガ回路54Aの経路で、信号REFに対するノイズマージンを、例えば図5のインバータ54に比べて約0.5V程度確保できる。
【0031】
第4の実施形態
図8は、本発明の第4の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の構成図である。
この入力回路は、例えば図1の入力回路を複数個必要とする集積回路に設けられるもので、REF用の入/出力セル(以下、「I/Oセル」という)100と、このI/Oセル100から信号線130を介して信号REFが供給される同一構成の複数個の単位入力回路110−1,110−2,110−3,…とを備えている。REF用のI/Oセル100は、図3と同様の入力保護回路を構成する信号REF入力用のパッド71−0と、該パッド71−0に接続されたNMOS72−0とを有している。パッド71−0に印加された信号REFは、1本の信号線130を介して複数個の単位入力回路110−1,110−2,110−3,…に供給される。
【0032】
各単位入力回路110−1,110−2,110−3,…は、図3と同様の入力保護回路を構成する入力信号IN1,IN2,IN3,…の入力用のパッド71−1,71−2,71−3,…と、該パット71−1,71−2,71−3,…に接続されたNMOS72−1,72−2,72−3,…と、該パッド71−1,71−2,71−3,…に接続され出力信号OUT1,OUT2,OUT3,…を出力する入力回路部120−1,120−2,120−3,…とを有している。各入力回路部120−1,120−2,120−3,…は、信号線130にそれぞれ接続されており、同一の回路で構成されている。
図9は、図8中の入力回路部120−1の回路図である。
【0033】
この入力回路部120−1は、図1の入力回路と同様に、パッド71−1から入力される入力信号IN1の電位と信号線130から与えられる信号REFの電位との差を増幅するセンスアンプ40と、信号線130から与えられる信号REFによってパワーダウンの切換えを行うパワーダウン切換え回路50と、センスアンプ40の出力信号を順次反転するクロックドインバータ61,62と、パッド71−1の入力信号IN1を反転するクロックドインバータ63と、クロックドインバータ61,62,63の出力信号を反転して出力信号OUT1を出力するインバータ64とで、構成されている。
図8の入力回路では、通常動作モード時及びパワーダウンモード時において、REF用のI/Oセル100に入力された信号REFが、信号線130を介してこれに接続された単位入力回路110−1,110−2,110−3,…の全てに供給され、これら全ての単位入力回路110−1,110−2,110−3,…が同時に通常動作とパワーダウンの切換えが行われる。
このような入力回路では、REF用のI/Oセル100から単位入力回路110−1,110−2,110−3,…までの信号線130が1本でよい。
【0034】
第5の実施形態
図10は、本発明の第5の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の構成図である。
この入力回路は、例えば図1の入力回路を複数個必要とする集積回路に設けられるもので、REF用のI/Oセル200と、該I/Oセル200に第1及び第2の信号線241,242を介して接続された同一構成の複数個の単位入力回路210−1,210−2,210−3,…とを有している。I/Oセル200は、図3の入力保護回路を構成する信号REF入力用のパッド71−0と、該パッド71−0に接続されたNMOS72−0と、該パッド71−0に接続されたパワーダウン切換え部220とを有し、第1の信号線241によって信号REFを出力すると共に、第2の信号線242によって図1のノードN13に相当する信号を出力し、各単位入力回路210−1,210−2,210−3,…に供給するようになっている。
【0035】
各単位入力回路210−1,210−2,210−3,…は、図3の入力保護回路を構成する入力信号IN1,IN2,IN3,…を入力するパッド71−1,71−2,71−3,…と、該パッド71−1,71−2,71−3,…に接続されたNMOS72−1,72−2,72−3,…と、該パッド71−1,71−2,71−3,…に接続されたセンスアンプ・バッファ部230−1,230−2,230−3,…とを有している。各センスアンプ・バッファ部230−1,230−2,230−3,…は、信号線241,242に接続され、出力信号OUT1,OUT2,OUT3,…をそれぞれ出力する同一構成の回路である。
図11は、図10中のパワーダウン切換え部220及びセンスアンプ・バッファ部230−1の回路図である。
I/Oセル200内に設けられたパワーダウン切換え部220は、図1のPMOS51,52及びNMOS53より構成され、パッド71−0に接続された第1の信号線241と、PMOS51及びNMOS53に接続された第2の信号線242とが、単位入力回路210−1内のセンスアンプ・バッファ部230−1に接続されている。センスアンプ・バッファ部230−1は、パッド71−1及び信号線241に接続されたセンスアンプ40と、信号線242とセンスアンプ40に接続されたインバータ54,55と、該インバータ54,55の出力信号によって制御されるクロックドインバータ61,62,63と、該クロックドインバータ62,63に接続され出力信号OUT1を出力するインバータ64とで、構成されている。
【0036】
図10の入力回路では、I/Oセル200のパッド71−0に入力された信号REFが、信号線241を介して各単位入力回路210−1,210−2,210−3,…内のセンスアンプ・バッファ部230−1,230−2,230−3,…へ供給され、パワーダウン切換え部220のPMOS51及びNMOS53の接続点から出力された信号が、信号線242を介して各センスアンプ・バッファ部230−1,230−2,230−3,…へ供給され、信号線241,242に接続された全ての単位入力回路210−1,210−2,210−3,…が同時に通常動作とパワーダウンの切換えが行われる。
この入力回路では、I/Oセル200内に共通のパワーダウン切換え部220を設けているため、各単位入力回路210−1,210−2,210−3,…にパワーダウン切換え部が必要なくなり、各単位入力回路210−1,210−2,210−3,…においてトランジスタ数を少なくできる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の(a)〜(d)のようなものがある。
【0037】
(a) 図1のセンスアンプ40は、FETで構成したが、他のチャネル型のFETや、バイポーラトランジスタ等で構成することもできる。図1のセンスアンプ40は、信号REFのレベルを固定し、この信号REFを基準にして入力信号INとの電位差を増幅するようにしたが、信号REFを入力信号に置き換え、例えば、入力信号INを正論理、入力信号REFを負論理で入力し、この2つの入力信号INとREFの差に応じた信号をセンスアンプ40から出力するような構成にしてもよい。また、例えば、正論理の入力信号INと負論理の入力信号REFとの2つで信号伝送を行うものについては、どちらかの入力端子31または32をパワーダウン用テストピンとして兼用することも可能である。
(b) 図1または図5のパワーダウン切換え回路50,50A内のPMOS52は、REF=“H”でないとき、ノードN12を電源電位VDDにするためのものである。パワーダウン切換え回路50,50Aの回路構成によっては、このPMOS52を削除することも可能である。これにより、少ないトランジスタ数で、図1及び図5とほぼ同様の作用、効果が得られる。
【0038】
(c) 図1及び図5では、入力信号INに対して正論理の出力信号OUTを出力するようになっているが、入力信号INに対して負論理の出力信号OUTでも良い場合には、例えば、インバータ64を削除すればよい。また、クロックドインバータ61,62,63は、他の構成のバッファ手段で構成してもよい。
(d) 上記実施形態では、入力回路のパワーダウン状態設定に用いることについて説明したが、カウンタ回路等の他の回路のカウントのテストサイクル削減等といった色々なテストモードに使用することも可能である。テストピンとして兼用する場合は、上記実施形態のように入力回路がよく、またこのようなテスト兼用入力回路を複数個設けることも可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のうちの請求項1の発明では、第2の入力端子をテスト設定に兼用したため、追加のテストピンが不要で、テスト切換え回路によってテストの切換えが可能となる。テスト切換え回路から出力されるテスト用信号によってセンスアンプと第1及び第2のバッファ手段の動作を制御するようにしたので、センスアンプでの電流をなくすことで、DC電流をなくし、第2のバッファ手段によって入力回路の機能動作を可能とすることで、入力回路後段の回路の機能動作も容易に確認できるようになる。
請求項2の発明によれば、共通端子と接続される複数個の単位入力回路全て同時に、1本の信号線を用いて通常動作とテスト動作の切換えが行える。
請求項3の発明によれば、各単位入力回路に共通する共通テスト切換え回路を設け、この共通テスト切換え回路から第1及び第2の信号線を介して接続される全ての単位入力回路を、同時に通常動作とテスト動作の切換えが行える。そして、各単位入力回路にテスト切換え回路が必要ないため、トランジスタ数を少なくできる。
【0040】
請求項4の発明によれば、第1及び第2のPチャネル型FETが形成される基板は第1の電源電位から遮断されてフローティング状態になっているので、その基板の電位が第2のPチャネル型FETの寄生ダイオードの働きにより、第1の電源電位にほぼ等しい電位となる。そのため、例えば、通常動作モード時には第2の入力端子に第1の電源電位以下の電位を印加し、テストモード時には該第2の入力端子に第1の電源電位以上の電位を印加することにより、テスト切換え回路から出力されるテスト用信号の活性化と非活性化が的確に行える。
請求項5の発明によれば、活性化されたテスト用信号によりオフ状態となる第3のトランジスタにより、センスアンプ内でのDC電流を簡単に遮断できる。
請求項6の発明によれば、バッファ手段をクロックドインバータで構成したので、テスト切換え回路から出力されるテスト用信号によって、出力ノード及び第1の入力端子と出力端子との間の導通/遮断を簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の回路図である。
【図2】従来の半導体集積回路の入力回路を示す回路図である。
【図3】図1の入力端子31,32にそれぞれ接続される入力保護回路の回路図である。
【図4】図1のパワーダウンモード時のDC特性図である。
【図5】本発明の第2の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の回路図である。
【図6】図5のパワーダウンモード時のDC特性図である。
【図7】本発明の第3の実施形態を示すシュミットトリガの回路図である。
【図8】本発明の第4の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の構成図である。
【図9】図8中の入力回路部120−1の回路図である。
【図10】本発明の第5の実施形態を示す半導体集積回路における入力回路の構成図である。
【図11】図10中のパワーダウン切換え部220及びセンスアンプ・バッファ部230−1の回路図である。
【符号の説明】
31,32 第1、第2の入力端子
33 出力端子
40 センスアンプ
41,42,45 NMOS
50,50A パワーダウン切換え回路
51,52 PMOS
53 NMOS
61,62,63 クロックドインバータ
100,200 REF用のI/Oセル
110−1,110−2,110−3,210−1,210−2,210−3
単位入力回路
120−1,120−2,120−3 入力回路部
220 パワーダウン切換え部
230−1,230−2,230−3 センスアンプ・バッファ部
Claims (6)
- 信号が入力される第1及び第2の入力端子と、
内部回路の入力側に接続された出力端子と、
前記第2の入力端子に接続され、テストモード時に該第2の入力端子に入力されるテスト設定用信号に応答して活性化したテスト用信号を出力し、該テストモード時以外の通常動作モード時には該テスト用信号を非活性化状態にするテスト切換え回路と、
前記第1及び第2の入力端子に接続され、前記非活性化状態のテスト用信号に基づき動作して前記第1の入力端子に入力される第1の信号と前記第2の入力端子に入力される第2の信号との差に応じた信号を出力ノードから出力し、前記活性化されたテスト用信号に基づき電源間に流れる直流電流を遮断して動作を停止するセンスアンプと、
前記出力ノードと前記出力端子との間に接続され、前記非活性化状態のテスト用信号に応答して該出力ノードから出力される信号の波形整形を行い、前記第1または第2の信号に対して一定の論理関係を有する第1の出力信号を該出力端子へ出力し、前記活性化されたテスト用信号に応答して該出力ノードと該出力端子との間を遮断する第1のバッファ手段と、
前記第1の入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記活性化されたテスト用信号に応答して該第1の入力端子に入力される信号の波形整形を行い、前記第1の出力信号と同一論理の第2の出力信号を該出力端子へ出力し、前記非活性化状態のテスト用信号に応答して該第1の入力端子と該出力端子との間を遮断する第2のバッファ手段とを、
備えたことを特徴とする半導体集積回路の入力回路。 - 請求項1の第1、第2の入力端子、テスト切換え回路、センスアンプ及び第1、第2のバッファ手段をそれぞれ有する複数個の単位入力回路と、
前記各単位入力回路内の第2の入力端子に1本の信号線を介して共通に接続されたテスト設定用信号入力用の共通端子とを、
備えたことを特徴とする半導体集積回路の入力回路。 - 請求項1の第1、第2の入力端子、出力端子、センスアンプ及び第1、第2のバッファ手段をそれぞれ有する複数個の単位入力回路と、
前記各単位入力回路内の第2の入力端子に第1の信号線を介して共通に接続された共通端子と、
入力側が前記共通端子に接続され、出力側が第2の信号線を介して前記各単位入力回路内の第1及び第2のバッファ手段にそれぞれ共通に接続され、テストモード時に該共通端子に入力されるテスト設定用信号に応答して活性化したテスト用信号を該第2の信号線へ出力し、該テストモード時以外の通常動作モード時には該テスト用信号を非活性化状態にする共通テスト切換え回路とを、
備えたことを特徴とする半導体集積回路の入力回路。 - 前記テスト切換え回路は、
ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか一方の電極が前記第2の入力端子に接続され、ゲート電極が第1の電源電位に接続され、該ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか他方の電極から前記テスト用信号を出力する第1のPチャネル型FETと、
ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか一方の電極が前記第1の電源電位に接続され、ゲート電極が前記第2の入力端子に接続された第2のPチャネル型FETと、
ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか一方の電極が前記第1のPチャネル型FETの他方の電極に接続され、ゲート電極が前記第1の電源電位に接続され、該ソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか他方の電極が前記第1の電源電位とは異なる第2の電源電位に接続されたNチャネル型FETとを有し、
前記第1及び第2のPチャネル型FETが形成される基板は前記第1の電源電位から遮断されてフローティング状態になっていることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体集積回路の入力回路。 - 前記センスアンプは、
前記出力ノードに接続された第1の電極と、第2の電極との間の導通状態を制御する第1の制御電極が前記第1の入力端子に接続された第1のトランジスタと、
第3と第4の電極間の導通状態を制御する第2の制御電極が前記第2の入力端子に接続された第2のトランジスタと、
異なる第1及び第2の電源電位のうちの該第1の電源電位と前記第1の電極側の出力ノード及び前記第3の電極との間に接続された負荷抵抗手段と、
前記第2及び第4の電極と前記第2の電源電位との間に接続され、前記非活性化状態のテスト用信号によりオン状態となり、前記活性化されたテスト用信号によりオフ状態となる第3のトランジスタとを、備えたことを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体集積回路の入力回路。 - 前記第1及び第2のバッファ手段は、クロックドインバータによって構成したことを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体集積回路の入力回路。
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