JP3844120B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、IICバスのようなバスに適合した入出力インターフェイス回路を備えたものに適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ある種の出力回路は、それを使用する回路システムの好適な動作に向けて、その出力信号の立ち上がり速度、立ち下がり速度のような信号変化速度を制限する動作が求められ、それに適合する回路構成を採ることが必要となってくる。Philips社において提案されたところのIICバスのための回路はその種の制限が設定される。IICバスは、シリアル・データ・ライン(SDA)とシリアル・クロック・ライン(SCL)の2本で構成され、それ故に回路システム間の少ないライン数での結合を可能とする。IIC(I2 C)はPhilips社の商標である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等においては、図10に示すようにIICバス対応出力回路2とそれ以外の規格レベルを出力する他信号出力回路1とを、例えば1つの半導体装置上に搭載するような構成のもとで結合することを考えた。これは、次のような技術考慮に基づくものである。
【0004】
すなわち、IICバスのようなバスは、特定の規定の元で設定されたものであるが、バスとしての性格の上では、他のバスとしても利用可能とされた方が望ましい。これによって、電子システムの発展において往々にして生ずる既存の製品設計資源、製品、もしくは既存電子システムのような既存技術との整合性を高めることができるからである。これに対して、IICバスが、それに対する専用回路のみしか許容しない場合には、それ以外のインターフェイスのシステムに適用できないこととなり、逆に、IICバス対応以外の特定のバスに対する出力回路のような回路を構成すると、その特定のバスに対して、IICバス対応のシステムに利用できない、という制限的な状況がもたらされるからである。
【0005】
異なる種類の回路に対しての共通のバスを設定する可能性は、次の観点から明らかとなった。すなわち、異なる種類のインターフェイス回路をシステム上で同時に並行して使用することは殆どない。このことから、例えば、所定の制御信号によりIICバス対応出力回路2が出力無効/他信号出力回路1が出力有効の第1動作モードと、IICバス対応出力回路2が出力有効/他信号出力回路1が出力無効の第2動作モードに設定するような動作制御が可能となる。
【0006】
上記第1動作モードでは、IICバス対応出力回路2の入力信号S2は、電源電圧VCCのようなハイレベルに固定される。これにより、駆動回路の出力信号VAの電位はGND(0V)になり、オープンドレイン構成のNチャンネル型の出力MOSFETQ1がオフ状態になり、その出力が高インピーダンスとなる。これに応じて、入力信号S1を受ける他信号出力回路1に対応された出力信号S3を共通化したI/O端子から出力させることができる。
【0007】
IICバス対応の出力回路2では、その出力信号の立ち下がりスロープ・コントロールのために出力MOSFETQ1のゲートとドレインとの間にミラー・容量Cが設けられ、駆動回路の出力VAとMOSFETQ1のゲートの間には抵抗Rが設けられる。このような回路構成において、上記IICバス対応の出力回路2を出力無効、他信号出力回路1が出力有効とする第1動作モードにすると、次のような問題の生じることが本願発明の回路検討によって明らかとされた。
【0008】
図11には、上記第1動作モードにおける動作波形図が示されている。信号S2は、VCCのようなハイレベルに固定される。これにより、駆動回路の出力信号VAはGNDのようなロウレベルに固定される。この状態で、入力信号S1がVCCからGNDレベルに変化した時、出力信号S3はロウレベルからハイレベルに変化する。この信号S3のハイレベルへの変化によって、ミラー容量Cでの容量結合によって出力MOSFETQ1のゲート電圧VBがΔVBだけ持ち上げられてしまう。このゲート電圧VBの上昇ΔVBは、最終的には抵抗Rを介してGNDレベルにあるVA電位に放電されるがそれには時間がかかる。
【0009】
したがって、上記信号S1がVCCからGNDへの変化直後において、上記出力MOSFETQ1のゲート電圧VBが上記△VBだけ持ち上げられ、しきい値電圧Vth以上になると、かかる出力MOSFETQ1は上記電位VAのロウレベルにかかわらずに、不所望にオン状態となる。この結果、出力回路1により形成された所望電圧VCCに対し、上記MOSFETQ1のオン状態により電圧降下した出力信号S3がI/O端子から出力されるものとなってしまい、出力を受けるレシーバで誤動作をする可能性が生じる。
【0010】
本発明の目的は、簡単な構成で使い勝手のよい半導体装置を提供することにある。本発明の他の目的は、異なる特性の回路と結合可能な出力回路を持つ半導体装置を提供することにある。本発明の更に他の目的は、信号変化速度制限構成を持つ出力回路によるバスラインへの望ましくない影響を防止した半導体装置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。バスラインへ信号を与えるための出力回路は、出力信号の変化速度を制限する変化速度制限要素を含む。変化速度制限要素による出力信号の変化速度の制限を制御するための制御信号が設定される。制御信号の1つのレベル状態では、変化速度制限要素による制限動作が有効にされ、出力信号は制限された変化速度を持って変化される。制御信号の他のレベル状態では、変化速度制限要素による制限動作が、抑制ないしは無効にされる。制御信号のかかる他のレベル状態ではバスラインは、変化速度制限要素に影響されない信号変化が可能にされる。
【0012】
適当なバスの一つとして、IICバスが考慮され、そのバスのための出力回路は、容量素子からなるような変化速度制限要素を持つ。制御信号の上記のような他のレベル状態によって、容量素子による出力信号の変化速度抑制動作は抑制ないし無効となるようにされる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明に係る半導体装置のインターフェイス部の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、IICバス対応出力回路2とそれ以外の規格レベルを出力する他信号出力回路1を含むI/O(入力/出力)回路が設けられる。そして、外部端子数の削減のために入出力端子I/Oは、上記2つの出力回路1と2に共通に用いられる。IICバスは、シリアル・クロック・ラインSCLと、シリアル・データ・ラインSDLの二本を用いてデータの授受が行われる。同図のI/O端子とそれに接続される入出力回路は、シリアル・データ・ラインSDLに対応される。
【0014】
上記IICバス対応出力回路2は、入力回路とともにIICバスの入出力インターフェイス回路を構成する。IICバス対応出力回路2は、IICデータ出力制御回路により形成された信号S2を出力する。特に制限されないが、内部データバスに伝えられる8ビットのデータ(アドレス)D3は、パラレルにIICバスデータレジスタに入力される。IICバスデータレジスタに取り込まれたデータ(アドレス)は、シリアルデータD4としてIICデータ出力制御回路に伝えられる。IICデータ出力制御回路では、IICバスデータレジスタから出力されるシリアルデータD4をIICバス対応出力回路に伝えることの他、上記クロックとの関係でIICバス制御のためのスタート(STRAT)とストップ(STOP)の条件を生成する。
【0015】
IICバスコントロールレジスタは、本来はIICバスに対応して設けられるものであり、当該デバイスLSIがマスターとなるかスレーブとなるかの制御、割り込みを許可するか否の制御に6ビットが使用される。したがって、内部データバスから伝えられる8ビットのうちの残り2ビットが使用されないことに着目し、この実施例では、かかるIICバスコントロールレジスタにIICバスインターフェイスイネーブルビットとして1ビットが付加される。かかるイネーブルビットの設定によってIICバスインターフェイスの動作の有効/無効を制御できるようにされる。
【0016】
つまり、前記したように本願発明では、IICバス対応出力回路2とそれ以外の規格レベルを出力する他信号出力回路1とを1つの半導体装置LSIに搭載することによって、IICバス対応とそれ以外の任意のインターフェイスとに適合することができ、多様なシステムへの搭載を可能とする。上記IICバス対応とそれ以外の任意のインターフェイスとは、システム上で同時に並行して使用することは殆どなく、かつ外部端子数の削減のために上記2つの回路を1つの外部端子I/Oに共通に接続される。そして、上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1によって、IICバス対応出力回路2が出力無効/他信号出力回路1が出力有効の第1動作モードと、IICバス対応出力回路2が出力有効/他信号出力回路1が出力無効の第2動作モードとが選択可能とされる。
【0017】
他信号出力制御回路は、上記制御信号C1によって、他出力回路1の動作が有効とされたときに、特に制限されないが、内部データバスを通して伝えられたデータD1を受けて、上記他信号出力回路1に伝えられる信号S1を形成する。特に制限されないが、前記IICバスデータレジスタのようなデータレジスタを設け、上記内部データバスのビット幅に対応した8ビット等の複数ビットのデータをパラレルに受け、それをシリアルデータD1に変換し、上記他信号出力制御回路に伝えるようにするものであってもよい。
【0018】
図2には、上記図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の一実施例の回路図が示されている。他信号出力回路1は、出力回路OBからなり、出力端子は外部端子I/Oに接続される。IICバス対応出力回路2は、前記IICバス仕様に適合するよう、ソースに接地電位が与えられ、ドレインがI/O端子に接続された出力素子としてのNチャンネル型MOSFETQ1と、上記出力MOSFETQ1のドレインとゲートとの間に設けられたミラー容量Cと、上記出力MOSFETQ1のゲートと駆動回路DVの出力端子との間に設けられた抵抗Rから構成される。
【0019】
この実施例では、上記IICバス対応出力回路2の動作が無効にされ、他信号出力回路1の動作が有効にされたときの前記のような誤動作を防止するために、上記出力MOSFETQ1のゲートと回路の接地電位との間には、ゲート電圧VBの上昇を抑えるスイッチMOSFETQ2が設けられる。このMOSFETQ2は、Nチャンネル型MOSFETから構成され、そのゲートには前記制御信号C1を受けるインバータ回路IVの出力信号が伝えられる。
【0020】
特に制限されないが、他信号出力回路1の出力回路OBは、CMOSから構成され、その動作は、前記制御信号C1に対応して制御される。出力回路OBは、前記制御信号C1のロウレベルのようなレベルに応じて非動作状態にされているなら、その出力MOSFETがオフ状態となり、出力をハイインピーダンスとして動作が無効にされる。同様に、IICバス対応出力回路2においても、上記制御信号C1に対応して信号S2がハイレベルとなり、駆動回路の出力信号VAがロウレベルに固定されることよって、出力MOSFETQ1がオフ状態となり、出力をハイインピーダンスとして動作が無効にされる。
【0021】
図3には、図2の出力回路の動作の一例を説明するための波形図が示されている。前記のようにIICバスコントロールレジスタのIICバスインターフェイスイネーブルビットにより、信号S2がハイレベルに固定されてIICバス対応出力回路2が出力無効とされる。つまり、信号S2のハイレベルにより、駆動回路DVにより形成された駆動信号VAがロウレベルに維持され、抵抗Rを介して出力MOSFETQ1のゲート電圧VBを回路の接地電位にするので、かかるMOSFETQ1はオフ状態になる。
【0022】
このとき、他信号出力回路1は出力有効とされており、信号S1が外部端子I/Oから出力される。上記信号S1がハイレベルのときには、出力回路OBの出力信号はロウレベルにされる。それ故、I/O端子から出力される出力信号S3はロウレベルになっている。この状態から、上記信号S1のレベルがVCCからGNDレベルに変化した時、出力信号S3はロウレベルからハイレベルに変化しようとする。この電位変化は、上記ミラー容量Cを介して出力MOSFETQ1のゲート電圧VBをΔVBだけ持ち上げるように作用する。
【0023】
この実施例では、上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1のロウレベルにより、インバータ回路INの出力信号がハイレベルにされており、上記スイッチMOSFETQ1をオン状態にさせている。したがって、ゲート電圧VBの浮き上がりΔVBが瞬時にGNDレベルにになり、オープンドレインの出力MOSFETQ1はオフ状態を維持する。そのため、他信号出力回路1による出力信号S3において電圧降下は生じなくなり、所望電圧にフルスイングするものとなる。
【0024】
この実施例のようなNチャンネル型MOSFETQ2を配置することで、IICバス対応出力回路2のオープンドレインの出力MOSFETQ1のゲートを制御することが可能となり、他信号出力回路1により形成される出力信号S3は所望電圧にフルスイングし、高速動作時のI/O回路のDC特性が向上する。ちなみに、動作電圧VCC=3V、動作周波数f=33MHzにおいて、出力VCCレベル電圧VOHを0.35V向上させることが出来た。このように他信号出力回路1の高速動作時の出力信号S3の電圧VOH特性の向上し、I/O端子の出力先レシーバでの誤動作防止を実現することができる。
【0025】
図3では省略されているが、上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1によって、IICバス対応出力回路2が出力有効、他信号出力回路1が出力無効の場合、上記制御信号C1はVCCレベルにされる。このため、インバータ回路INの出力信号がロウレベルとなり、Nチャンネル型のスイッチMOSFETQ2はオフ状態となり、IICバス対応出力回路2はIICバス仕様に対応した構成になるため、IICバス特性に変化はなく、上記ミラー容量Cや抵抗R等によって決められた立ち下がりスロープ・コントロールされた出力信号S3を得ることができる。
【0026】
図4には、上記図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、IICバス対応出力回路2において、出力MOSFETQ1のドレインのミラー容量Cの一端との間に、Nチャンネル型MOSFETQ3とPチャンネル型MOSFETQ4からなるCMOSスイッチが挿入される。上記Nチャンネル型MOSFETQ3のゲートには、制御信号C1が供給され、かかる制御信号C1がインバータ回路INを通してPチャンネル型MOSFETQ4のゲートに伝えられる。
【0027】
前記のようにIICバスコントロールレジスタのIICバスインターフェイスイネーブルビットにより、信号S2がハイレベルに固定されてIICバス対応出力回路2が出力無効とされるとき、他信号出力回路1は出力有効とされて、上記信号S1のレベルがVCCからGNDレベルに変化した時、出力信号S3はロウレベルからハイレベルに変化する。上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1のロウレベルにより、Nチャンネル型MOSFETQ3がオフ状態に、インバータ回路INの出力信号がハイレベルにされてPチャンネル型MOSFETQ4がオフ状態にされて、ミラー容量Cと出力MOSFETQ1のドレインとの伝達経路が遮断される。
【0028】
このような伝達経路の遮断によって、ゲート電圧VBの浮き上がりΔVBが発生せず、出力MOSFETQ1のゲート電圧VBは、駆動回路DVの出力信号VAのロウレベルに対応して接地電位を維持する。そのため、オープンドレインの出力MOSFETQ1はオフ状態を維持し、他信号出力回路1による出力信号S3において電圧降下は生じなく、所望電圧にフルスイングするものとなる。
【0029】
上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1によって、IICバス対応出力回路2が出力有効、他信号出力回路1が出力無効の場合、上記制御信号C1はVCCレベルにされる。このため、Nチャンネル型MOSFETQ3がオン状態に、インバータ回路INの出力信号がロウレベルにされてPチャンネル型MOSFETQ4がオン状態にされて、ミラー容量Cと出力MOSFETQ1のドレインとの伝達経路が形成される。このため、IICバス対応出力回路2はIICバス仕様に対応した構成になるため、IICバス特性に変化はなく、上記ミラー容量Cや抵抗R等によって決められた立ち下がりスロープ・コントロールされた出力信号S3を得ることができる。
【0030】
図5には、上記図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、IICバス対応出力回路2において、抵抗Rの両端にPチャンネル型MOSFETQ5とNチャンネル型MOSFETQ6からなるCMOSスイッチが挿入される。上記Pチャンネル型MOSFETQ5のゲートには、制御信号C1が供給され、かかる制御信号C1がインバータ回路INを通してNチャンネル型MOSFETQ6のゲートに伝えられる。
【0031】
前記のようにIICバスコントロールレジスタのIICバスインターフェイスイネーブルビットにより、信号S2がハイレベルに固定されてIICバス対応出力回路2が出力無効とされるとき、他信号出力回路1は出力有効とされて、上記信号S1のレベルがVCCからGNDレベルに変化した時、出力信号S3はロウレベルからハイレベルに変化する。上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1のロウレベルにより、Pチャンネル型MOSFETQ5がオン状態に、インバータ回路INの出力信号がハイレベルにされてNチャンネル型MOSFETQ6がオン状態にされて、抵抗Rの両端が短絡されて、実質的にかかる抵抗Rが低抵抗値に置き換えられる。
【0032】
このような抵抗Rの短絡によって、ゲート電圧VBの浮き上がりΔVBが上記低抵抗のMOSFETQ5とQ6を通して瞬時に駆動回路DVの出力電圧VAに対応したGNDレベルになり、オープンドレインの出力MOSFETQ1はオフ状態を維持する。そのため、他信号出力回路1による出力信号S3において電圧降下は生じなくなり、所望電圧にフルスイングするものとなる。
【0033】
上記IICバスインターフェイスイネーブルビットに対応した制御信号C1によって、IICバス対応出力回路2が出力有効、他信号出力回路1が出力無効の場合、上記制御信号C1はVCCレベルにされる。このため、Pチャンネル型MOSFETQ5がオフ状態に、インバータ回路INの出力信号がロウレベルにされてNチャンネル型MOSFETQ6がオフ状態にされて、ミラー容量Cに対して抵抗Rが直列に挿入される。このため、IICバス対応出力回路2はIICバス仕様に対応した構成になるため、IICバス特性に変化はなく、上記ミラー容量Cや抵抗R等によって決められた立ち下がりスロープ・コントロールされた出力信号S3を得ることができる。
【0034】
図6には、上記図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、IICバス対応出力回路2の変形例に向けられており、前記図2の実施例の抵抗RがR1とR2に置き換えられる。つまり、駆動回路DVを構成するNチャンネル型MOSFETQ7のドレインとミラー容量Cと出力MOSFETQ1のゲートの接続点との間に抵抗R1が設けられ、Pチャンネル型MOSFETQ8のドレインとミラー容量Cと出力MOSFETQ1のゲートの接続点との間に抵抗R2が設けられる。抵抗R=R1=R2のように抵抗値が設定される。他の構成は、前記図2の実施例と同様である。
【0035】
図7には、上記図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、他信号出力回路の具体的回路が示されている。この実施例では、他信号出力回路は、Nチャンネル型MOSFETQ9からなるオープンドレインの出力回路から構成される。このようなオープンドレインの出力MOSFETQ9を用いた場合には、前記のように入力信号S1をロウレベルに固定することにより、かかる出力回路の動作を無効にすることができる。
【0036】
応用例として、この実施例のようなオープンドレイン接続のバス配線とした場合には、IICバス対応出力回路2が出力無効、出力回路の出力有効の場合で、信号S1がロウレベルの時、かかる出力MOSFETQ9がオフ状態となり、出力信号S3はプルアップ抵抗RLによりVCCレベルとなることが期待される。もしも、IICバス対応出力回路にNチャンネル型MOSFETQ2を付加しない回路ではオープンドレインの出力MOSFETQ1がミラー容量Cでのカップリングによって不所望にオン状態となり、出力信号S3が所望電圧に対し降下された電圧となるという問題を生じるものである。
【0037】
図8には、この発明の一実施例を説明するためのIICバス接続図が示されている。この実施例では、前記のように制御信号C1によって、他信号出力回路の動作が無効にされて、IICバスでのシステムが構成される。つまり、シリアル・クロック・ラインSCLと、シリアル・データ・ラインにはプルアップ抵抗が設けられ、複数のデバイス1ないし3が接続される。これら複数のデバイス1ないし3のうち、前記IICバスコントロールレジスタの設定により、1つがマススターとなり、他はスレーブにされる。IICバス仕様で定められた手順によって、上記マスターデバイスはIICバスを獲得し、シリアルクロックに同期してスレーブデバイスのアドレス、データを送出する。アドレス、データは8ビット単位とれ、8ビット(1バイト)のアドレス、データ転送毎に1ビット分のアクノリッジACKが挿入される。
【0038】
この実施例のようなIICバス対応のシステムを構成することの他、同じデバイス1ないし3を用いて、IIC対応以外の他信号レベルでのデータの転送を行うようにすることができる。実際的には、同じデバイス1ないし3において、ある時間帯ではIICバス対応のデータ転送を行ない、他の時間帯では他信号出力回路でのデータ転送を行うというようなことに格別な利点が無い限り、システムを構成するときに、そのシステムで使用されるバスがIICバスかそれ以外かのいずれかに決められる。
【0039】
この実施例の半導体装置を用いた場合には、この発明に係るIICバス対応インターフェイスを持つ複数のデバイスと、それ以外の入出力インターフェイスのみを持つ複数のデバイスを共通のバスに接続することもできる。この場合、バスはIICバス対応インターフェイスを持つ複数のデバイスでのデータ授受を行うときと、それ以外の入出力インターフェイスを持つ複数のデバイスでのデータ授受を行うときとのように時分割的に使用される。IICバス以外の入出力インターフェイスを持つ複数のデバイスでのデータ授受を行うとき、この発明に係るIICバス対応インターフェイスの出力素子は、前記のようなミラー容量によって他信号出力動作により誤ってオン状態にならないから、上記IICバス以外の入出力インターフェイスを持つ複数のデバイスでのデータ授受の障害とならない。
【0040】
図9には、この発明に係る情報処理システムの一実施例のブロック図が示されている。マイコン用チップ10は、プロセッサユニット(CPU)、ROMユニット(ROM)、RAMユニット(RAM)、タイマユニット(TIM)、A/D変換ユニット(A/D)、シリアル・コミュニケーション・インターフェイス・ユニット(SCI)、データ入出力回路ユニット(I/O)等を同一半導体基板に搭載した構成となっている。これらの各ユニット間は、データバス18Aやアドレスバス18Bを介在して相互に接続されている。プロセッサユニット(CPU)は、主に、中央処理部、制御回路部及び演算回路部等で構成されている。このように構成されたマイコン用チップ10は、例えばROMユニット(ROM)に格納されたプログラムによって動作する。
【0041】
EEPROM用チップ20は、シリアル・コミュニケーション・インターフェイス・ユニット(SCI)及び不揮発性記憶ユニット(EEPROM)等を同一半導体基板に搭載した構成となっている。シリアル・コミュニケーション・インターフェイス・ユニット(SCI)には、制御論理回路やデバイスアドレスメモリレジスタや比較回路が含まれる。
【0042】
EEPROM用チップ20は、複数のボンディングパッドの中に、信号用端子であるシリアルデータ(SDA)用ボンディングパッド21A及びシリアルクロック(SCL)用ボンディングパッド21Bを有している。マイコン用チップ10は、複数のボンディングパッドの中に、信号用端子であるシリアルデータ(SDA)用ボンディングパッド11A及びシリアルクロック(SCL)用ボンディングパッド11Bを有している。
【0043】
EEPROM用チップ20のSDA用ボンディングパッド21Aは信号伝達経路25Aを介してマイコン用チップ10のSDA用ボンディングパッド11Aに電気的に接続され、EEPROM用チップ20のSCL用ボンディングパッド21Bは信号伝達経路25Bを介してマイコン用チップ10のSCL用ボンディングパッド11Bに電気的に接続される。
【0044】
EEPROM用チップ20の不揮発性記憶ユニット(EEPROM)は、マイコン用チップ10の動作によってシリアルデータが書き込まれる。即ち、EEPROM用チップ20の不揮発性記憶ユニット(EEPROM)は、マイコン用チップ10のプロセッサユニット(制御回路)からの制御信号によって書き込み動作及び読み出し動作が制御される。なお、信号用伝達経路25A及び25Bは、前記内部リード部及び2本のボンディングワイヤで構成されている。つまり、マイコン用チップ10上にEEPROM用チップ20が積層構造に取り付けられ、同じ樹脂封止体で封止される。それ故、マイコン用チップ10上にEEPROM用チップ20の対応する端子同士は、ボンディングワイヤを介して内部リード部に夫々電気的に接続されている。
【0045】
即ち、マイコン用チップ10とEEPROM用チップ20との電気的な接続は、上記樹脂封止体の内部において、リード2のインナー部及び2本のボンディングワイヤによって行われている。このような構成とすることにより、マイコン用チップ10に合わせて開発されたリードフレームをそのまま使用することができるため、マイコン用チップ10の品種毎にリードフレームを新たに開発する必要がない。また、EEPROM用チップ20と電気的に接続するためのEEPROM用ボンディングパッドを設けたマイコン用チップ10を品種毎に開発する必要もない。
【0046】
シリアルデータ信号は、マイコン用チップ10のSDA用ボンディングパッド11Aから出力され、ボンディングワイヤ16、リード2、ボンディングワイヤ16を介してEEPROM用チップ20のSDA用ボンディングパッド21Aに入力される。シリアルクロック信号は、マイコン用チップ10のSCL用ボンディングパッド11Bから出力され、ボンディングワイヤ16、リード2、ボンディングワイヤ16を介してEEPROM用チップ20のSCL用ボンディングパッド21Bに入力される。
【0047】
この実施例では、2つのEEPROM1とEEPROM2を備える。1つのEEPROM1は、前記図14のようにマイコン用チップ10と積層構造に取り付けられ、一体的に封止される。これに対して、斜線を付したEEPROM2は、外部の拡張用メモリとされる。EEPROM1とEEPROM2は、同じ半導体チップで構成され、EEPROM1は前記のようにマイコン用チップ10と積層構造にされるのに対して、EEPROM2は、単体で1つの半導体装置とされる。このような拡張用EEPROM2は、前記11のような実装基板上に実装され、IICバスと接続される。上記EEPROM2は、他のSRAMやDRAMのような他のメモリ、LCDドライバ等であってもよい。
【0048】
特に制限されないが、上記マイコン用チップ10、EEPROM1とEEPROM2等は、パワーオンリセット回路が設けられており、それにより形成されたパワーオンリセット信号を受け、制御回路SCIにおいて内部に記憶された上記IICバスインターフェイスイネーブルビットを読み出し、それを上記IICバスコントロールレジスタにセットする。この内部記憶情報は、例えばヒューズの切断の有無により設定されてもよいし、EEPROMではEEPROMのメモリセルを用いてもよい。
【0049】
上記マイコン用チップ10では、リセットと上記パワーオンリセット等による初期設定動作において、上記IICバスインターフェイスイネーブルビットの設定が行われるようにされてもよい。この他、各デバイスにおいて空き端子が存在するなら、それを利用して、そこにハイレベル/ロウレベルを固定的に供給して、上記IICバス対応出力回路とそれ以外の出力回路の有効/無効を設定するものであってもよい。
【0050】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1) 制御信号によりIICバスのようなバスに適合した入出力インターフェイス回路の動作の有効/無効を指示し、上記制御信号による動作無効に応答し、上記入出力インターフェイス回路に対応された外部端子における電圧変化に無関係に上記入出力インターフェイス回路に含まれる出力素子をオフ状態に維持させることにより、上記入出力インターフェイス回路が接続される外部端子に、それ以外の他信号出力回路による信号伝達を行わせることができるという効果が得られる。
【0051】
(2) 上記外部端子には、上記IICバスに適合した入出力インターフェイス回路とは異なるインターフェイスに対応した出力回路の出力端子を接続し、上記制御信号が一方のレベルにあるとき、上記入出力インターフェイス回路の動作を有効/上記出力回路の動作を無効とし、上記制御信号が他方のレベルにあるとき、上記入出力インターフェイス回路の動作を無効/上記出力回路の動作を有効とすることにより、簡単な構成で使い勝手のよい半導体装置を実現できるという効果が得られる。
【0052】
(3) 上記に加えて、上記IICバスに適合した入出力インターフェイス回路にIICバスコントロールレジスタを設け、上記IICバスコントロールレジスタに設けられる特定ビットにより上記制御信号を形成することにより、簡単な構成で多様なデータの転送が可能になるという効果が得られる。
【0053】
(4) 上記に加えて、上記制御回路として、上記制御信号を受けて上記出力素子の入力端子にオフ状態に対応した固定レベルを供給するスイッチ素子を用いることにより、簡単にしかも安定的に前記出力回路の動作を保証することができるという効果が得られる。
【0054】
(5) 上記に加えて、上記制御回路として、上記制御信号を受けて上記出力素子の出力端子と容量素子の一端又は容量素子の他端と上記出力素子の入力端子との間の信号経路を遮断するスイッチ素子を用いることにより、簡単にしかも安定的に前記出力回路の動作を保証することができるという効果が得られる。
【0055】
(6) 上記に加えて、上記制御回路として、上記制御信号を受けて上記出力素子の入力端子に駆動信号を伝える抵抗素子の両端を短絡するスイッチ素子を用いることにより、簡単にしかも安定的に前記出力回路の動作を保証することができるという効果が得られる。
【0056】
(7) マイクロプロセッサとその周辺回路とを含み、IICバスのようなバスに適合した入出力インターフェイス回路と、上記IICバスのようなバスに適合した入出力インターフェイス回路とは異なるインターフェイスに対応した出力回路とを設け、上記入出力インターフェイス回路の入出力端子と出力回路の出力端子とを共通の外部端子に接続し、上記入出力インターフェイス回路含まれる出力素子をオフ状態に維持させる制御回路を設け、所定の制御信号が一方のレベルにあるとき、上記入出力インターフェイス回路の動作を有効とし、上記出力回路の動作を無効とし、上記制御信号が他方のレベルにあるとき、上記入出力インターフェイス回路の動作を無効とし、上記出力回路の動作を有効、かつ上記制御回路により入出力インターフェイス回路に含まれる出力素子をオフ状態に維持させることにより、簡単な構成で多様なシステムに搭載可能なマイクロプロセッサを含む半導体装置を実現できるという効果が得られる。
【0057】
(8) 上記に加えて、上記IICバスに適合した入出力インターフェイス回路にIICバスコントロールレジスタを設け、上記IICバスコントロールレジスタに設けられる特定ビットにより、上記制御信号を形成することにより、簡単な構成で多様なデータの転送が可能になるという効果が得られる。
【0058】
(9) 上記に加えて、上記IICバスコントロールレジスタに対して、電源投入時又はリセット動作時に発生される信号によって上記特定ビットの設定を行うようにすることにより、システムに適合して自動的に動作モードの設定を行うようにすることができるという効果が得られる。
【0059】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。他信号出力回路は、CMOS出力回路等何であってもよい。出力素子は、MOSFETの他にバイポーラ型トランジスタであってもよい。この発明は、IICバス対応インターフェイス回路を搭載した各種半導体装置に利用できる。
【0060】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。制御信号によりIICバスのようなバスに適合した入出力インターフェイス回路の動作の有効/無効を指示し、上記制御信号による動作無効に応答し、上記入出力インターフェイス回路に対応された外部端子における電圧変化に無関係に上記入出力インターフェイス回路に含まれる出力素子をオフ状態に維持させることにより、上記入出力インターフェイス回路が接続される外部端子に、それ以外の他信号出力回路による信号伝達を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る半導体装置のインターフェイス部の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の一実施例を示す回路図である。
【図3】図2の出力回路の動作の一例を説明するための波形図である。
【図4】図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例を示す回路図である。
【図5】図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例を示す回路図である。
【図6】図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の他の一実施例を示す回路図である。
【図7】図1の他信号出力回路1とIICバス対応出力回路2の更に他の一実施例を示す回路図である。
【図8】この発明の一実施例を説明するためのIICバス接続図である。
【図9】この発明に係る情報処理システムの一実施例を示すブロック図である。
【図10】本願発明者等において先に検討された半導体装置のインターフェイス部の回路図である。
【図11】図10の回路動作の一例を説明するための動作波形図である。
【符号の説明】
OB…出力回路、DV…駆動回路、IN…インバータ回路、C…ミラー容量、R,R1,R2…抵抗、Q1〜Q9…MOSFET、
CPU…プロセッサユニット、ROM…ROMユニット、RAM…RAMユニット、TIM…タイマ、A/D…A/D変換器、SCI…シリアルコミュニケーション・インターフェイス。
10…マイコン用チップ、20…EEPROM用チップ
Claims (7)
- 外部信号端子に出力端子が接続された第1出力回路と、上記外部信号端子に入力端子が接続された入力回路とを有するIICバス適合の入出力インターフェイス回路と、
上記外部信号端子に出力端子が接続され、上記IICバス適合の入出力インターフェイス回路とは異なるインターフェイスに対応した第2出力回路と、
制御回路とを備え、
上記制御回路は、
上記第1出力回路の信号出力動作を有効とし、上記第2出力回路の信号出力動作を無効とする第1動作状態と、
上記第2出力回路の信号出力動作を有効とし、上記第1出力回路の信号出力動作を無効とする第2動作状態とを設定し、
上記第1出力回路は、
上記外部信号端子にドレインが接続され、ドレインとゲートとの間に容量素子が接続され、接地電位点にソースが接続された出力MOSFETと、
上記ゲートに抵抗素子を介して駆動信号を伝える駆動回路と、
上記第2動作状態に対応した制御信号に応答して、上記容量素子を通した上記出力MOSFETのゲート電圧の浮き上がりを抑制する第1回路とを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
上記第1回路は、
上記出力MOSFETのゲートとソース間に設けられたスイッチMOSFETを含むことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
上記第1回路は、
上記出力MOSFETのドレインと容量手段との間に設けられ、上記第1動作状態ではオン状態にされ、上記第2動作状態ではオフ状態にされるスイッチMOSFETを含むことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
上記第1回路は、
上記抵抗手段を短絡するスイッチMOSFETを含むことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
上記IICバス適合の入出力インターフェイス回路は更にレジスタを備え、
上記レジスタに設定される特定ビットにより、上記第1動作状態と第2動作状態に設定する制御信号が形成されるものであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項5において、
上記レジスタは、バスコントロールレジスタからなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
マイクロプロセッサと、
周辺回路と、
上記マイクロプロサッサと上記周辺回路を相互に接続する内部バスとを更に供え、
上記第1出力回路と上記第2出力回路は、上記内部バスからの信号を上記外部信号端子に伝えるものであることを特徴とする半導体装置。
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