JP4064245B2 - CMOS integrated circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CMOS集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
CMOS集積回路では、例えば非特許文献1に示されるように、CMOSインバータ回路が用いられる。このCMOS集積回路では、論理信号の入力端子がオープン状態になると、電位が不安定となるので、内部論理回路の状態が不定となり制御ができなくなる。また、中間電位状態では、CMOSインバータ回路に貫通電流が流れ、消費電流が増大する。
【0003】
そこで、従来では、CMOS集積回路の入力端子に、プルアップ用またはプルダウン用の抵抗器を外付けして、論理信号の入力端子がオープン状態になっても、電位が不安定となることがないようにしている。また、予め、CMOS集積回路にプルアップ用またはプルダウン用の抵抗素子を内蔵する例もある。
【0004】
【非特許文献1】
MOS集積回路の基礎(近代科学社、14頁)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プルアップ用またはプルダウン用抵抗器を外付けする場合には、外付け部品が必要であり、その配置による基板の占有面積が増加し、また組立工程の増加によるコストアップ等の問題がある。
【0006】
また、CMOS集積回路にプルアップ抵抗素子やプルダウン抵抗素子を内蔵する場合には、システムとして要求される低消費電流を満足するためには、数MΩ程度の高抵抗体が必要であるので、チップサイズの増大が不可避である。特に、論理信号の入力端子が複数必要となる場合には、チップ面積の著しい増加となり、コストアップを招来するという問題がある。
【0007】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、チップサイズを増加させずにプルアップやプルダウンが行えるプルダウン回路、プルアップ回路を内蔵し外付け部品の抵抗器を不要としたCMOS集積回路を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかるCMOS集積回路は、電源印加時に常時定電流を出力する第1と第2の定電流回路と、ゲート電極が共通に接続され、ソース電極が共通に接地される第1と第2のNチャネルトランジスタで構成され、前記ゲート電極と第1のNチャネルトランジスタのドレイン電極とを共通に接続した端子が前記第1の定電流回路の電流流出端に接続され、前記第2のNチャネルトランジスタのドレイン電極CMOS論理回路の論理信号入力端子と、ソース電極が接地される第3のNチャネルトランジスタのゲート電極の接続ラインに接続されるカレントミラー回路とを備え、前記第3のNチャネルトランジスタのドレイン電極と前記第2の定電流回路の電流流出端との接続端子が内部論理回路の初段回路であるCMOSインバータ回路の入力端に接続されることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、カレントミラー回路では、ゲート電極と第1のNチャネルトランジスタのドレイン電極とを共通に接続した端子に第1の定電流回路から定電流が供給され、その第1のNチャネルトランジスタがオン動作を行うので、第2のNチャネルトランジスタは非飽和状態での動作を行う。その結果、論理信号入力端子がオープン状態である場合、つまり、論理信号入力端子に印加される電圧レベルが電源の電圧レベルと異なる場合には、第2のNチャネルトランジスタに対する電流供給源は存在しないが、オープン状態にある論理信号入力端子が接地電位のレベルに引き込まれるので、プルダウン抵抗体を用いた場合と同等の動作が行われる。これによって、第3のNチャネルジスタが正しく応答してオフ動作を行い、内部論理回路の初段回路であるCMOSインバータ回路の入力端を電源の電圧レベルに設定するので、貫通電流の発生が防止される
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるプルダウン回路、プルアップ回路およびCMOS集積回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0011】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。まず、図7,図8を参照して、CMOS集積回路の論理信号入力端子がオープン状態になる場合に対し、一般的に採用される措置を説明する。なお、図7は、この発明の理解を容易にするために用いるCMOS集積回路の構成例を示す回路図である(プルダウン抵抗器の外付けを必要とする場合)。図8は、この発明の理解を容易にするために用いるCMOS集積回路の構成例を示す回路図である(プルダウン抵抗素子を内蔵する場合)。
【0012】
図7に示すCMOS集積回路7では、内部論理回路の一例として、論理信号入力端子71側に設けられる初段のCMOSインバータ回路72と次段のCMOSインバータ回路73とが示されている。CMOSインバータ回路72は、Pチャネルトランジスタ72aとNチャネルトランジスタ72bとで構成される。CMOSインバータ回路73は、Pチャネルトランジスタ73aとNチャネルトランジスタ73bとで構成される。
【0013】
Pチャネルトランジスタ72aとNチャネルトランジスタ72bは、ゲート電極およびドレイン電極がそれぞれ共通接続され、Pチャネルトランジスタ72aのソース電極は電源(VDD)に接続され、Nチャネルトランジスタ72bのソース電極は接地に接続されている。そして、共通接続されるゲート電極は、論理信号入力端子71に接続されている。
【0014】
Pチャネルトランジスタ73aとNチャネルトランジスタ73bは、ゲート電極およびドレイン電極がそれぞれ共通接続され、Pチャネルトランジスタ73aのソース電極は電源(VDD)に接続され、Nチャネルトランジスタ73bのソース電極は接地に接続されている。そして、共通接続されるゲート電極は、Pチャネルトランジスタ72aとNチャネルトランジスタ72bの共通接続されるドレイン電極に接続されている。Pチャネルトランジスタ73aとNチャネルトランジスタ73bの共通接続されるドレイン電極は、後段論理回路への出力端となっている。
【0015】
以上の構成において、CMOSインバータ回路72では、共通接続されるゲート電極の電位VAが、高レベル(以下「Hレベル」という)であるときは、Pチャネルトランジスタ72aがオフ動作を行い、Nチャネルトランジスタ72bがオン動作を行うので、共通接続されるドレイン電極の電位VBが、低レベル(以下「Lレベル」という)になる。
【0016】
また、共通接続されるゲート電極の電位VAが、Lレベルであるときは、Pチャネルトランジスタ72aがオン動作を行い、Nチャネルトランジスタ72bがオフ動作を行うので、共通接続されるドレイン電極の電位VBが、Hレベルになる。CMOSインバータ回路73においても同様の動作が行われる。
【0017】
そして、論理信号入力端子71がオープン状態に置かれると、CMOSインバータ回路72では、共通接続されるゲート電極の電位VAが不安定になるので、Pチャネルトランジスタ72aとNチャネルトランジスタ72bが任意にオン動作とオフ動作を行うことが起こり、制御不能になる。また、論理信号入力端子71が中間電位状態に置かれると、Pチャネルトランジスタ72aとNチャネルトランジスタ72bが共にオン動作することが起こり、貫通電流が流れ、消費電流が増加する。
【0018】
そこで、論理信号入力端子71がオープン状態に置かれても電位が確定するように、例えば図7に示すように、CMOS集積回路7の外部において、論理信号入力端子71と接地との間に、プルダウン抵抗器74を接続する。または、図示省略したが、論理信号入力端子71と電源との間に、プルアップ抵抗器を接続するようにしている。あるいは、例えば図8に示すように、CMOS集積回路8の内部において、論理信号入力端子71と接地との間に、プルダウン抵抗素子84を接続する。または、図示省略したが、論理信号入力端子71と電源との間に、プルアップ抵抗素子を接続するようにしている。
【0019】
しかし、外付け部品の抵抗器を用いる方式では、外付け部品が必要であり、その配置による基板の占有面積が増加するのに加えて組立工程が増加する。また、抵抗素子を内蔵する場合には、高抵抗体が必要であるので、チップサイズの増大が不可避である。そこで、この発明では、チップサイズを増加させずにプルアップやプルダウンが行えるプルダウン回路やプルアップ回路を内蔵し外付け部品の抵抗器を不要としたCMOS集積回路を実現するようにしている。以下、図1以降の各図を参照して説明する。
【0020】
図1において、CMOS集積回路1では、内部論理回路の一例として、論理信号入力端子10側に設けられる初段のCMOSインバータ回路15と次段のCMOSインバータ回路16とが示されている。CMOSインバータ回路15は、Pチャネルトランジスタ15aとNチャネルトランジスタ15bとで構成される。CMOSインバータ回路16は、Pチャネルトランジスタ16aとNチャネルトランジスタ16bとで構成される。
【0021】
Pチャネルトランジスタ15aとNチャネルトランジスタ15bは、ゲート電極およびドレイン電極がそれぞれ共通接続され、Pチャネルトランジスタ15aのソース電極は電源(VDD)に接続され、Nチャネルトランジスタ15bのソース電極は接地に接続されている。そして、共通接続されるゲート電極は、論理信号入力端子10に接続されている。
【0022】
Pチャネルトランジスタ16aとNチャネルトランジスタ16bは、ゲート電極およびドレイン電極がそれぞれ共通接続され、Pチャネルトランジスタ16aのソース電極は電源(VDD)に接続され、Nチャネルトランジスタ16bのソース電極は接地に接続されている。そして、共通接続されるゲート電極は、Pチャネルトランジスタ15aとNチャネルトランジスタ15bの共通接続されるドレイン電極に接続されている。Pチャネルトランジスタ16aとNチャネルトランジスタ16bの共通接続されるドレイン電極は、後段論理回路への出力端となっている。
【0023】
そして、プルダウン回路1aが設けられている。プルダウン回路1aは、定電流回路11と、Nチャネルトランジスタ12,13とで構成されるカレントミラー回路14とを備えている。
【0024】
定電流回路11は、一端が電源(VDD)に接続され、他端から常時定電流を出力するようになっている。カレントミラー回路14では、Nチャネルトランジスタ12,13は、ゲート電極が共通に接続され、ソース電極が共通に接地(GND)に接続されている。Nチャネルトランジスタ12のドレイン電極は、ゲート電極が接続されるとともに、一方の端子として定電流回路11の他端(電流流出端)に接続されている。Nチャネルトランジスタ13のドレイン電極は、他方の端子として論理信号入力端子10とCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極との接続ラインに接続されている。
【0025】
次に、図1を参照して、実施の形態1であるCMOS集積回路1の動作について説明する。プルダウン回路1aでは、定電流回路11は、電源印加と共に動作し設定された定電流を常時カレントミラー回路14に供給している。これによって、カレントミラー回路14では、Nチャネルトランジスタ12がオン動作を行い、Nチャネルトランジスタ13は非飽和領域での動作状態になり、そのソース・ドレイン間電圧は接地(GND)レベルになる。
【0026】
論理信号入力端子10に電流供給源が接続されている場合には、Nチャネルトランジスタ13には、Nチャネルトランジスタ12,13のサイズ比で決まる電流が論理信号入力端子10から引き込まれる向きに流れる。論理信号入力端子10がオープン状態の場合には、電流供給源は存在しないが、Nチャネルトランジスタ13が非飽和領域での動作状態にあるので、論理信号入力端子10は、接地(GND)レベルに引き込まれる。
【0027】
したがって、論理信号入力端子10がオープン状態に置かれても、CMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極の電位VAは、Lレベルになるので、共通接続されたドレイン電極の電位VBは、Hレベルとなる。次段のCMOSインバータ回路16の出力Voは、Lレベルとなる。以上の動作は、図7や図8に示したプルダウン抵抗を用いた場合と同一である。
【0028】
論理信号入力端子10がオープン状態ではなく、外部回路が接続され、Lレベルの信号が印加されると、上記と同様の動作が行われるので、CMOSインバータ回路16の出力Voは、Lレベルとなる。
【0029】
また、外部回路から論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合には、Nチャネルトランジスタ13は、上記のように論理信号入力端子10から定電流を引き込む動作を行っているが、その定電流の大きさを外部回路の電流供給能力に影響を与えない程度の微少電流に設定すれば、Nチャネルトランジスタ13のドレイン電圧およびCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極の電位VAを論理信号入力端子10と同一のHレベルに設定することができる。
【0030】
したがって、論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合には、CMOSインバータ回路15の出力端である共通接続されたドレイン電極の電位VBは、Lレベルとなり、次段のCMOSインバータ回路16の出力Voは、Hレベルとなる。すなわち、通常の動作も支障無く行うことができる。
【0031】
このように、実施の形態1によれば、プルダウン回路を図7や図8に示したプルダウン抵抗を用いずに定電流回路とカレントミラー回路とで構成される回路によって実現したので、外付け部品の抵抗器を不要とすることができ、コストの削減が行える。また、プルダウン抵抗素子を内蔵せず、トランジスタを数個配置するだけで同等の機能が実現できるので、同様にコストの削減が行える。
【0032】
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。なお、図2では、図1に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
【0033】
図2に示すように、この実施の形態2であるCMOS集積回路2では、図1に示したプルダウン回路1aに代えて、プルアップ回路2aが設けられている。プルアップ回路2aは、定電流回路21と、Pチャネルトランジスタ22,23とで構成されるカレントミラー回路24とを備えている。
【0034】
定電流回路21は、一端が接地(GND)に接続され、他端から常時定電流を引き込むようになっている。カレントミラー回路24では、Pチャネルトランジスタ22,23は、ゲート電極が共通に接続され、ソース電極が共通に電源(VDD)に接続されている。Pチャネルトランジスタ22のドレイン電極は、ゲート電極が接続されるとともに、一方の端子として定電流回路21の他端(電流流入端)に接続されている。Pチャネルトランジスタ23のドレイン電極は、他方の端子として論理信号入力端子10とCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極との接続ラインに接続されている。
【0035】
次に、図2を参照して、実施の形態2であるCMOS集積回路2の動作について説明する。プルアップ回路2aでは、定電流回路21は、電源印加と共に動作し設定された定電流を常時カレントミラー回路24から引き込む動作を行っている。これによって、カレントミラー回路24では、Pチャネルトランジスタ22がオン動作を行い、Pチャネルトランジスタ23は非飽和領域での動作状態になり、そのソース・ドレイン間電圧は電源(VDD)レベルになる。
【0036】
論理信号入力端子10に電流吸い込み源が接続されている場合には、Pチャネルトランジスタ23には、Pチャネルトランジスタ22,23のサイズ比で決まる電流が論理信号入力端子10に流し込む向きに流れる。論理信号入力端子10がオープン状態の場合には、電流吸い込み源は存在しないが、Pチャネルトランジスタ23が非飽和領域での動作状態にあるので、論理信号入力端子10は、電源(VDD)レベルに引き込まれる。
【0037】
したがって、論理信号入力端子10がオープン状態に置かれても、CMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極の電位VAは、Hレベルになるので、共通接続されたドレイン電極の電位VBは、Lレベルとなる。次段のCMOSインバータ回路16の出力Voは、Hレベルとなる。以上の動作は、図示してないが、プルアップ抵抗を用いた場合と同一である。
【0038】
論理信号入力端子10がオープン状態ではなく、外部回路が接続され、Hレベルの信号が印加されると、上記と同様の動作が行われるので、CMOSインバータ回路16の出力Voは、Hレベルとなる。
【0039】
また、外部回路から論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合には、Pチャネルトランジスタ23は、上記のように論理信号入力端子10に定電流を流し込む動作を行っているが、その定電流の大きさを外部回路の電流吸い込み能力に影響を与えない程度の微少電流に設定すれば、Pチャネルトランジスタ23のドレイン電圧およびCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極の電位VAを論理信号入力端子10と同一のLレベルに設定することができる。
【0040】
したがって、論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合には、CMOSインバータ回路15の出力端である共通接続されたドレイン電極の電位VBは、Hレベルとなり、次段のCMOSインバータ回路16の出力Voは、Lレベルとなる。すなわち、通常の動作も支障無く行うことができる。
【0041】
このように、実施の形態2によれば、プルアップ回路をプルアップ抵抗を用いずに定電流回路とカレントミラー回路とで構成される回路によって実現したので、外付け部品の抵抗器を不要とすることができ、コストの削減が行える。また、プルアップ抵抗素子を内蔵せず、トランジスタを数個配置するだけで同等の機能が実現できるので、同様にコストの削減が行える。
【0042】
実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。なお、図3では、図1に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
【0043】
図3に示すように、実施の形態3によるCMOS集積回路3では、初段のCMOSインバータ回路15の入力側に、定電流回路31とNチャネルトランジスタ32の直列回路が並列に設けられている。すなわち、定電流回路31は、一端が電源(VDD)に接続され、他端(電流流出端)がNチャネルトランジスタ32のドレイン電極に接続されている。Nチャネルトランジスタ32のソース電極は接地(GND)に接続されている。
【0044】
そして、Nチャネルトランジスタ32のゲート電極は、論理信号入力端子10とプルダウン回路1aにおけるカレントミラー回路14の他方の端子であるNチャネルトランジスタ13のドレイン電極に接続されている。また、Nチャネルトランジスタ32のドレイン電極と定電流回路31の他端(電流流出端)との接続端がCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極に接続されている。
【0045】
次に、図3を参照して、実施の形態3であるCMOS集積回路3の動作について説明する。外部回路から論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合は、Nチャネルトランジスタ32はオフ動作を行うので、Nチャネルトランジスタ32のドレイン電極の電位VBは、電源(VDD)の電位になり、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Lレベルとなる。
【0046】
また、外部回路から論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合は、Nチャネルトランジスタ32はオン動作を行うので、Nチャネルトランジスタ32のドレイン電極の電位VBは、接地電位になり、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Hレベルとなる。すなわち、通常の動作が支障無く行われる。
【0047】
ここで、図1に示したCMOS集積回路1では、外部回路から論理信号入力端子10に印加されるHレベルの電圧VAが電源(VDD)の電圧と異なる場合、CMOSインバータ回路15に貫通電流が流れる可能性がある。
【0048】
それに対し、図3に示したCMOS集積回路3では、外部回路から論理信号入力端子10に印加されるHレベルの電圧VAが電源(VDD)の電圧と異なる場合でも、内部論理回路の入力端であるNチャネルトランジスタ32が正しく応答し、CMOSインバータ回路15の入力端を電源(VDD)の電圧レベルに設定するので、貫通電流の発生が防止できる。
【0049】
このように、実施の形態3によれば、外部回路から論理信号入力端子に印加されるHレベルの電圧が電源の電圧と異なる場合でも貫通電流を発生させることなく支障無く通常の動作が行えるので、消費電力の低減が可能となるとともに、外部とのインタフェースの設計が容易となる。
【0050】
実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。なお、図4では、図2に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
【0051】
図4に示すように、実施の形態4によるCMOS集積回路4では、初段のCMOSインバータ回路15の入力側に、Pチャネルトランジスタ42と定電流回路41との直列回路が並列に設けられている。すなわち、定電流回路41は、一端が接地(GND)に接続され、他端(電流流入端)がPチャネルトランジスタ42のドレイン電極に接続されている。Pチャネルトランジスタ42のソース電極は、電源(VDD)に接続されている。
【0052】
そして、Pチャネルトランジスタ42のゲート電極は、論理信号入力端子10とプルアップ回路2aにおけるカレントミラー回路24の他方の端子であるPチャネルトランジスタ23のドレイン電極に接続されている。また、Pチャネルトランジスタ42のドレイン電極と定電流回路41の他端(電流流入端)との接続端がCMOSインバータ回路15の入力端である共通接続されたゲート電極に接続されている。
【0053】
次に、図4を参照して、実施の形態4であるCMOS集積回路4の動作について説明する。外部回路から論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合は、Pチャネルトランジスタ42はオフ動作を行う。Pチャネルトランジスタ42のドレイン電極の電位VBは、定電流回路41によって接地(GND)の電位に引き込まれるので、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Hレベルとなる。
【0054】
また、外部回路から論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合は、Pチャネルトランジスタ42はオン動作を行うので、Pチャネルトランジスタ42のドレイン電極の電位VBは、電源(VDD)の電位になり、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Lレベルとなる。すなわち、通常の動作が支障無く行われる。
【0055】
ここで、図2に示したCMOS集積回路2では、外部回路から論理信号入力端子10に印加されるLレベルの電圧VAが当該CMOS集積回路2の接地電位と異なる場合、CMOSインバータ回路15に貫通電流が流れる可能性がある。
【0056】
それに対し、図4に示したCMOS集積回路4では、外部回路から論理信号入力端子10に印加されるLレベルの電圧VAが当該CMOS集積回路4の接地電位と異なる場合でも、内部論理回路の入力端であるPチャネルトランジスタ42が正しく応答し、CMOSインバータ回路15の入力端を当該CMOS集積回路4の接地電位レベルに設定するので、貫通電流の発生が防止できる。
【0057】
このように、実施の形態4によれば、外部回路から論理信号入力端子に印加されるLレベルの電圧が当該CMOS集積回路の接地電位と異なる場合でも、実施の形態3と同様に、貫通電流を発生させることなく支障無く通常の動作が行えるので、消費電力の低減が可能となるとともに、外部とのインタフェースの設計が容易になる。
【0058】
実施の形態5.
図5は、この発明の実施の形態5であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。なお、図5では、図3に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態5に関わる部分を中心に説明する。
【0059】
図5に示すように、実施の形態5であるCMOS集積回路5では、図3に示した構成において、論理信号入力端子10とプルダウン回路1aにおけるカレントミラー回路14の他方の端子であるNチャネルトランジスタ13のドレイン電極との間に、Nチャネルトランジスタ51が設けられている。
【0060】
すなわち、Nチャネルトランジスタ51は、ゲート電極とドレイン電極とが共通に論理信号入力端子10に接続され、ソース電極がプルダウン回路1aにおけるカレントミラー回路14の他方の端子とCMOSインバータ回路15の入力端とに接続されている。
【0061】
次に、図5を参照して、実施の形態5であるCMOS集積回路5の動作について説明する。外部回路から論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合は、Nチャネルトランジスタ51はオフ動作を行うが、Nチャネルトランジスタ32のゲート電極の電位VAは、プルダウン回路1aによって接地電位に引かれている。したがって、Nチャネルトランジスタ32は、オフ動作を行い、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Hレベルとなる。
【0062】
また、外部回路から論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合は、Nチャネルトランジスタ51はオン動作を行うので、Nチャネルトランジスタ32のゲート電極の電位VAは、Hレベルになる。したがって、Nチャネルトランジスタ32は、オン動作を行い、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Lレベルとなる。すなわち、通常の動作が支障無く行われる。
【0063】
ここで、外部回路から論理信号入力端子に印加されるHレベルの電圧が電源の電圧と異なる場合に、図3に示したCMOS集積回路3では、論理信号入力端子10の入力電圧がNチャネルトランジスタ32のゲート電極に直接印加されるので、入力される電圧のHレベルは、Nチャネルトランジスタ32の閾値電圧Vthによって決定される。この閾値電圧Vthは、Nチャネルトランジスタ32のサイズを操作することによって調整できる。しかし、Nチャネルトランジスタ32のサイズ調整のみでは、調整範囲に限度がある。
【0064】
それに対し、実施の形態5では、Nチャネルトランジスタ51を挿入し、論理信号入力端子10に入力される電圧のHレベルが、Nチャネルトランジスタ32の閾値電圧VthにNチャネルトランジスタ51の閾値電圧Vthが加算されて決まる構成としたので、調整範囲が広く採れるようになり、設計が容易になる。
【0065】
このように、実施の形態5によれば、外部回路から論理信号入力端子に印加されるHレベルの電圧が電源の電圧と異なる場合に、調整範囲を広くすることができるので、そのHレベルの電圧範囲に柔軟に対応することができる。
【0066】
実施の形態6.
図6は、この発明の実施の形態6であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。なお、図6では、図4に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態6に関わる部分を中心に説明する。
【0067】
図6に示すように、実施の形態6であるCMOS集積回路6では、図4に示した構成において、論理信号入力端子10とプルアップ回路2aにおけるカレントミラー回路24の他方の端子であるPチャネルトランジスタ23のドレイン電極との間に、Pチャネルトランジスタ61が設けられている。
【0068】
すなわち、Pチャネルトランジスタ61は、ゲート電極とドレイン電極とが共通に論理信号入力端子10に接続され、ソース電極がプルアップ回路2aにおけるカレントミラー回路24の他方の端子とCMOSインバータ回路15の入力端とに接続されている。
【0069】
次に、図6を参照して、実施の形態6であるCMOS集積回路6の動作について説明する。外部回路から論理信号入力端子10にHレベルの信号が印加される場合は、Pチャネルトランジスタ61はオフ動作を行うが、Pチャネルトランジスタ42のデート電極の電位VAは、プルアップ回路2aによって電源(VDD)の電位に引き込まれている。したがって、Pチャネルトランジスタ42はオフ動作を行い、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Lレベルとなる。
【0070】
また、外部回路から論理信号入力端子10にLレベルの信号が印加される場合は、Pチャネルトランジスタ61はオン動作を行うので、Pチャネルトランジスタ42のゲート電極の電位VAは、Lレベルとなる。したがって、Pチャネルトランジスタ42はオン動作を行い、CMOSインバータ回路15の出力Voは、Hレベルとなる。すなわち、通常の動作が支障無く行われる。
【0071】
ここで、外部回路から論理信号入力端子10に印加されるLレベルの電圧VAが当該CMOS集積回路6の接地電位と異なる場合、図4に示したCMOS集積回路4では、論理信号入力端子10の入力電圧がPチャネルトランジスタ42のゲート電極に直接印加されるので、入力される電圧のLレベルは、Pチャネルトランジスタ42の閾値電圧Vthによって決定される。この閾値電圧Vthは、Pチャネルトランジスタ42のサイズを操作することによって調整できる。しかし、Pチャネルトランジスタ42のサイズ調整のみでは、調整範囲に限度がある。
【0072】
それに対し、実施の形態6では、Pチャネルトランジスタ61を挿入し、論理信号入力端子10に入力される電圧のLレベルが、Pチャネルトランジスタ42の閾値電圧VthにPチャネルトランジスタ61の閾値電圧Vthが加算されて決まる構成としたので、調整範囲が広く採れるようになり、設計が容易になる。
【0073】
このように、実施の形態6によれば、外部回路から論理信号入力端子に印加されるLレベルの電圧が当該CMOS集積回路の接地電位と異なる場合に、調整範囲を広くすることができるので、そのLレベルの電圧範囲に柔軟に対応することができる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、CMOS集積回路に内蔵するプルダウン回路を、チップサイズを増大させるプルダウン抵抗体を用いずに、電源印加時に常時定電流を出力する定電流回路と、前記定電流回路によってオン動作を行い、論理信号入力端子の電位を接地電位に引き込むカレントミラー回路とによって構成した。また、CMOS集積回路に内蔵するプルアップ回路を、チップサイズを増大させるプルアップ抵抗体を用いずに、電源印加時に常時定電流を吸い込む定電流回路と、前記定電流回路によってオン動作を行い、論理信号入力端子の電位を電源電位に引き込むカレントミラー回路とによって構成した。したがって、CMOS集積回路では、プルダウンやプルアップ用外付け部品の抵抗器を不要とすることができるので、コストの削減が行える。また、プルダウンやプルアップ用の抵抗素子を内蔵せず、トランジスタを数個配置するだけで同等の機能が実現できるので、同様にコストの削減が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態2であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図3】 この発明の実施の形態3であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図4】 この発明の実施の形態4であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図5】 この発明の実施の形態5であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図6】 この発明の実施の形態6であるCMOS集積回路の構成を示す回路図である。
【図7】 この発明の理解を容易にするために用いるCMOS集積回路の構成例を示す回路図である(プルダウン抵抗器の外付けを必要とする場合)。
【図8】 この発明の理解を容易にするために用いるCMOS集積回路の構成例を示す回路図である(プルダウン抵抗素子を内蔵する場合)。
【符号の説明】
1〜6 CMOS集積回路、1a プルダウン回路、2a プルアップ回路、10 論理信号入力端子、11,21,31,41 定電流回路、12,13,32 Nチャネルトランジスタ、14,24 カレントミラー回路、15,16CMOSインバータ回路、22,23,42 Pチャネルトランジスタ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention , C The present invention relates to a MOS integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
In the CMOS integrated circuit, for example, as shown in Non-Patent Document 1, a CMOS inverter circuit is used. In this CMOS integrated circuit, when the input terminal of the logic signal is in an open state, the potential becomes unstable, so that the state of the internal logic circuit becomes indefinite and cannot be controlled. In the intermediate potential state, a through current flows through the CMOS inverter circuit, resulting in an increase in current consumption.
[0003]
Therefore, conventionally, the potential does not become unstable even if a pull-up or pull-down resistor is externally connected to the input terminal of the CMOS integrated circuit and the input terminal of the logic signal becomes open. I am doing so. There is also an example in which a pull-up or pull-down resistance element is built in a CMOS integrated circuit in advance.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
Basics of MOS integrated circuits (Modern Sciences, p. 14)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a pull-up or pull-down resistor is externally attached, external parts are required, and the occupied area of the board increases due to the arrangement, and there is a problem of cost increase due to an increase in assembly process. .
[0006]
In addition, when a pull-up resistance element or a pull-down resistance element is built in a CMOS integrated circuit, a high resistance of about several MΩ is required to satisfy the low current consumption required for the system. Increase in size is inevitable. In particular, when a plurality of input terminals for logic signals are required, there is a problem that the chip area is remarkably increased and the cost is increased.
[0007]
The present invention has been made in view of the above. A pull-down circuit and a pull-up circuit that can perform pull-up and pull-down without increasing the chip size. The road An object of the present invention is to obtain a CMOS integrated circuit that does not require a built-in external component resistor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is applied. CMOS integrated circuit Always outputs a constant current when power is applied First and second Constant current circuit and gate electrode are connected in common, and source electrode is connected to ground First and second Consists of N-channel transistors The above Gate electrode and Of the first N-channel transistor A terminal commonly connected to the drain electrode is First Connected to the current outflow end of the constant current circuit, The drain electrode of the second N-channel transistor But , Logic signal input terminal of CMOS logic circuit and The gate electrode of the third N-channel transistor whose source electrode is grounded When , A current mirror circuit connected to the connection line of A connection terminal between the drain electrode of the third N-channel transistor and the current outflow end of the second constant current circuit is connected to an input end of a CMOS inverter circuit which is a first stage circuit of an internal logic circuit. It is characterized by that.
[0009]
According to the present invention, in the current mirror circuit, the gate electrode and Of the first N-channel transistor Connect the drain electrode to the common terminal First A constant current is supplied from the constant current circuit. First Since the N-channel transistor is turned on, Second N-channel transistors operate in a non-saturated state. As a result, when the logic signal input terminal is open That is, the voltage level applied to the logic signal input terminal is different from the voltage level of the power supply. in case of, Second Although there is no current supply source for the N-channel transistor, the logic signal input terminal in the open state is drawn to the level of the ground potential, so that the operation equivalent to the case of using the pull-down resistor is performed. Done. As a result, the third N-channel transistor responds correctly and turns off, and the input terminal of the CMOS inverter circuit, which is the first stage circuit of the internal logic circuit, is set to the voltage level of the power supply, thereby preventing the occurrence of a through current. Ru .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a pull-down circuit, a pull-up circuit, and a CMOS integrated circuit according to the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings.
[0011]
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to Embodiment 1 of the present invention. First, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, a measure generally adopted for a case where the logic signal input terminal of the CMOS integrated circuit is in an open state will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a CMOS integrated circuit used to facilitate understanding of the present invention (when an external pull-down resistor is required). FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a CMOS integrated circuit used for facilitating understanding of the present invention (when a pull-down resistor element is incorporated).
[0012]
In the CMOS integrated circuit 7 shown in FIG. 7, a first-stage CMOS inverter circuit 72 and a next-stage CMOS inverter circuit 73 provided on the logic signal input terminal 71 side are shown as examples of internal logic circuits. The CMOS inverter circuit 72 includes a P-channel transistor 72a and an N-channel transistor 72b. The CMOS inverter circuit 73 includes a P-channel transistor 73a and an N-channel transistor 73b.
[0013]
The P-channel transistor 72a and the N-channel transistor 72b have their gate electrodes and drain electrodes connected in common, the source electrode of the P-channel transistor 72a is connected to the power supply (VDD), and the source electrode of the N-channel transistor 72b is connected to the ground. ing. The commonly connected gate electrodes are connected to the logic signal input terminal 71.
[0014]
The P-channel transistor 73a and the N-channel transistor 73b have their gate electrodes and drain electrodes commonly connected, the source electrode of the P-channel transistor 73a is connected to the power supply (VDD), and the source electrode of the N-channel transistor 73b is connected to the ground. ing. The commonly connected gate electrodes are connected to the commonly connected drain electrodes of the P-channel transistor 72a and the N-channel transistor 72b. A drain electrode commonly connected to the P-channel transistor 73a and the N-channel transistor 73b serves as an output terminal to the subsequent logic circuit.
[0015]
In the above configuration, in the CMOS inverter circuit 72, when the potential VA of the commonly connected gate electrodes is at a high level (hereinafter referred to as “H level”), the P-channel transistor 72a performs an off operation, and the N-channel transistor Since 72b is turned on, the potential VB of the drain electrodes connected in common becomes low level (hereinafter referred to as “L level”).
[0016]
When the commonly connected gate electrode potential VA is at the L level, the P channel transistor 72a is turned on and the N channel transistor 72b is turned off. Becomes H level. A similar operation is also performed in the CMOS inverter circuit 73.
[0017]
When the logic signal input terminal 71 is placed in the open state, the potential VA of the commonly connected gate electrodes becomes unstable in the CMOS inverter circuit 72, so that the P-channel transistor 72a and the N-channel transistor 72b are arbitrarily turned on. Operation and off operation occur, and control becomes impossible. Further, when the logic signal input terminal 71 is placed in the intermediate potential state, both the P-channel transistor 72a and the N-channel transistor 72b are turned on, a through current flows, and the current consumption increases.
[0018]
Therefore, in order to determine the potential even when the logic signal input terminal 71 is in the open state, for example, as shown in FIG. 7, outside the CMOS integrated circuit 7, between the logic signal input terminal 71 and the ground, A pull-down resistor 74 is connected. Alternatively, although not shown, a pull-up resistor is connected between the logic signal input terminal 71 and the power supply. Alternatively, for example, as shown in FIG. 8, a pull-down resistor element 84 is connected between the logic signal input terminal 71 and the ground inside the CMOS integrated circuit 8. Alternatively, although not shown, a pull-up resistor element is connected between the logic signal input terminal 71 and the power supply.
[0019]
However, in the system using the resistor of the external component, the external component is required, and the assembly process is increased in addition to the increase in the occupied area of the board due to the arrangement. In addition, when a resistance element is built in, a high resistance is necessary, and thus an increase in chip size is inevitable. In view of this, the present invention realizes a CMOS integrated circuit that incorporates a pull-down circuit or pull-up circuit that can perform pull-up and pull-down without increasing the chip size, and eliminates the need for an external component resistor. Hereinafter, description will be made with reference to FIG.
[0020]
In FIG. 1, in the CMOS integrated circuit 1, a first-stage CMOS inverter circuit 15 and a next-stage CMOS inverter circuit 16 provided on the logic signal input terminal 10 side are shown as examples of internal logic circuits. The CMOS inverter circuit 15 includes a P channel transistor 15a and an N channel transistor 15b. The CMOS inverter circuit 16 includes a P-channel transistor 16a and an N-channel transistor 16b.
[0021]
The P-channel transistor 15a and the N-channel transistor 15b have their gate electrodes and drain electrodes commonly connected, the source electrode of the P-channel transistor 15a is connected to the power supply (VDD), and the source electrode of the N-channel transistor 15b is connected to the ground. ing. The commonly connected gate electrodes are connected to the logic signal input terminal 10.
[0022]
In the P-channel transistor 16a and the N-channel transistor 16b, the gate electrode and the drain electrode are commonly connected, the source electrode of the P-channel transistor 16a is connected to the power supply (VDD), and the source electrode of the N-channel transistor 16b is connected to the ground. ing. The commonly connected gate electrodes are connected to the commonly connected drain electrodes of the P channel transistor 15a and the N channel transistor 15b. A drain electrode commonly connected to the P-channel transistor 16a and the N-channel transistor 16b serves as an output terminal to the subsequent logic circuit.
[0023]
A pull-down circuit 1a is provided. The pull-down circuit 1 a includes a constant current circuit 11 and a current mirror circuit 14 composed of N-channel transistors 12 and 13.
[0024]
One end of the constant current circuit 11 is connected to a power source (VDD), and a constant current is constantly output from the other end. In the current mirror circuit 14, the N-channel transistors 12 and 13 have a gate electrode connected in common and a source electrode connected in common to ground (GND). The drain electrode of the N-channel transistor 12 is connected to the gate electrode and is connected to the other end (current outflow end) of the constant current circuit 11 as one terminal. The drain electrode of the N-channel transistor 13 is connected to the connection line between the logic signal input terminal 10 and the commonly connected gate electrode which is the input end of the CMOS inverter circuit 15 as the other terminal.
[0025]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In the pull-down circuit 1 a, the constant current circuit 11 operates together with power supply and constantly supplies the set constant current to the current mirror circuit 14. As a result, in the current mirror circuit 14, the N-channel transistor 12 is turned on, the N-channel transistor 13 is activated in the non-saturated region, and the source-drain voltage is at the ground (GND) level.
[0026]
When a current supply source is connected to the logic signal input terminal 10, a current determined by the size ratio of the N channel transistors 12 and 13 flows through the N channel transistor 13 in a direction that is drawn from the logic signal input terminal 10. When the logic signal input terminal 10 is in an open state, there is no current supply source. However, since the N-channel transistor 13 is in an operation state in a non-saturated region, the logic signal input terminal 10 is at the ground (GND) level. Be drawn.
[0027]
Therefore, even if the logic signal input terminal 10 is placed in the open state, the potential VA of the commonly connected gate electrode which is the input terminal of the CMOS inverter circuit 15 becomes L level. VB becomes H level. The output Vo of the CMOS inverter circuit 16 at the next stage becomes L level. The above operation is the same as when the pull-down resistor shown in FIG. 7 or FIG. 8 is used.
[0028]
When the logic signal input terminal 10 is not in an open state and an external circuit is connected and an L level signal is applied, the same operation as described above is performed, so that the output Vo of the CMOS inverter circuit 16 becomes the L level. .
[0029]
When an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the N-channel transistor 13 performs an operation of drawing a constant current from the logic signal input terminal 10 as described above. If the magnitude of the constant current is set to a minute current that does not affect the current supply capability of the external circuit, the drain voltage of the N-channel transistor 13 and the commonly connected gate electrode that is the input terminal of the CMOS inverter circuit 15 Can be set to the same H level as that of the logic signal input terminal 10.
[0030]
Therefore, when an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10, the potential VB of the drain electrode connected in common, which is the output terminal of the CMOS inverter circuit 15, becomes L level, and the CMOS inverter circuit in the next stage The output Vo of 16 becomes H level. That is, normal operation can be performed without any trouble.
[0031]
As described above, according to the first embodiment, the pull-down circuit is realized by a circuit including the constant current circuit and the current mirror circuit without using the pull-down resistor shown in FIG. 7 or FIG. This eliminates the need for a resistor and can reduce the cost. Further, since an equivalent function can be realized by arranging only a few transistors without incorporating a pull-down resistor element, the cost can be similarly reduced.
[0032]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the configuration shown in FIG. 1. Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.
[0033]
As shown in FIG. 2, in the CMOS integrated circuit 2 according to the second embodiment, a pull-up circuit 2a is provided instead of the pull-down circuit 1a shown in FIG. The pull-up circuit 2 a includes a constant current circuit 21 and a current mirror circuit 24 composed of P-channel transistors 22 and 23.
[0034]
One end of the constant current circuit 21 is connected to the ground (GND), and a constant current is always drawn from the other end. In the current mirror circuit 24, the P-channel transistors 22 and 23 have gate electrodes connected in common and source electrodes connected in common to a power supply (VDD). The drain electrode of the P-channel transistor 22 is connected to the gate electrode and to the other end (current inflow end) of the constant current circuit 21 as one terminal. The drain electrode of the P-channel transistor 23 is connected to the connection line between the logic signal input terminal 10 and the commonly connected gate electrode which is the input end of the CMOS inverter circuit 15 as the other terminal.
[0035]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the pull-up circuit 2 a, the constant current circuit 21 operates along with the application of power and performs an operation of constantly drawing the set constant current from the current mirror circuit 24. As a result, in the current mirror circuit 24, the P-channel transistor 22 is turned on, the P-channel transistor 23 is activated in the non-saturated region, and the source-drain voltage is at the power supply (VDD) level.
[0036]
When a current sink is connected to the logic signal input terminal 10, a current determined by the size ratio of the P channel transistors 22 and 23 flows through the P channel transistor 23 in a direction that flows into the logic signal input terminal 10. When the logic signal input terminal 10 is in an open state, there is no current sink, but since the P-channel transistor 23 is in an operation state in a non-saturation region, the logic signal input terminal 10 is at the power supply (VDD) level. Be drawn.
[0037]
Therefore, even if the logic signal input terminal 10 is placed in the open state, the potential VA of the commonly connected gate electrode which is the input terminal of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level. VB becomes L level. The output Vo of the next stage CMOS inverter circuit 16 becomes H level. Although the above operation is not shown, it is the same as when a pull-up resistor is used.
[0038]
When the logic signal input terminal 10 is not in an open state and an external circuit is connected and an H level signal is applied, the same operation as described above is performed, so that the output Vo of the CMOS inverter circuit 16 becomes an H level. .
[0039]
When an L level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the P-channel transistor 23 performs an operation of flowing a constant current into the logic signal input terminal 10 as described above. If the magnitude of the constant current is set to a minute current that does not affect the current sink capability of the external circuit, the drain voltage of the P-channel transistor 23 and the commonly connected gate electrode that is the input terminal of the CMOS inverter circuit 15 Can be set to the same L level as that of the logic signal input terminal 10.
[0040]
Therefore, when an L level signal is applied to the logic signal input terminal 10, the potential VB of the drain electrode connected in common which is the output terminal of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level, and the CMOS inverter circuit in the next stage The output Vo of 16 becomes L level. That is, normal operation can be performed without any trouble.
[0041]
As described above, according to the second embodiment, since the pull-up circuit is realized by a circuit constituted by a constant current circuit and a current mirror circuit without using a pull-up resistor, a resistor as an external component is not required. Cost reduction. Further, since an equivalent function can be realized by arranging only a few transistors without incorporating a pull-up resistor element, the cost can be similarly reduced.
[0042]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the configuration shown in FIG. 1. Here, the description will be focused on the portion related to the third embodiment.
[0043]
As shown in FIG. 3, in the CMOS integrated circuit 3 according to the third embodiment, a series circuit of a constant current circuit 31 and an N-channel transistor 32 is provided in parallel on the input side of the first-stage CMOS inverter circuit 15. In other words, the constant current circuit 31 has one end connected to the power supply (VDD) and the other end (current outflow end) connected to the drain electrode of the N-channel transistor 32. The source electrode of the N channel transistor 32 is connected to the ground (GND).
[0044]
The gate electrode of the N-channel transistor 32 is connected to the logic signal input terminal 10 and the drain electrode of the N-channel transistor 13 which is the other terminal of the current mirror circuit 14 in the pull-down circuit 1a. Further, the connection end of the drain electrode of the N-channel transistor 32 and the other end (current outflow end) of the constant current circuit 31 is connected to a commonly connected gate electrode which is an input end of the CMOS inverter circuit 15.
[0045]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 3 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. When an L level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the N channel transistor 32 is turned off, so that the potential VB of the drain electrode of the N channel transistor 32 is set to the potential of the power supply (VDD). Thus, the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes L level.
[0046]
When an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the N channel transistor 32 is turned on, so that the potential VB of the drain electrode of the N channel transistor 32 becomes the ground potential. The output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level. That is, normal operation is performed without any trouble.
[0047]
Here, in the CMOS integrated circuit 1 shown in FIG. 1, when the H level voltage VA applied from the external circuit to the logic signal input terminal 10 is different from the voltage of the power supply (VDD), a through current is generated in the CMOS inverter circuit 15. There is a possibility of flowing.
[0048]
On the other hand, in the CMOS integrated circuit 3 shown in FIG. 3, even when the H level voltage VA applied to the logic signal input terminal 10 from the external circuit is different from the voltage of the power supply (VDD), the input terminal of the internal logic circuit. Since an N channel transistor 32 responds correctly and the input terminal of the CMOS inverter circuit 15 is set to the voltage level of the power supply (VDD), the generation of a through current can be prevented.
[0049]
As described above, according to the third embodiment, even when the H level voltage applied from the external circuit to the logic signal input terminal is different from the voltage of the power supply, normal operation can be performed without causing any through current. As a result, power consumption can be reduced and the design of the interface with the outside becomes easy.
[0050]
Embodiment 4 FIG.
4 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the configuration shown in FIG. 2. Here, the description will be focused on the portion related to the fourth embodiment.
[0051]
As shown in FIG. 4, in the CMOS integrated circuit 4 according to the fourth embodiment, a series circuit of a P-channel transistor 42 and a constant current circuit 41 is provided in parallel on the input side of the first-stage CMOS inverter circuit 15. That is, the constant current circuit 41 has one end connected to the ground (GND) and the other end (current inflow end) connected to the drain electrode of the P-channel transistor 42. The source electrode of the P-channel transistor 42 is connected to the power supply (VDD).
[0052]
The gate electrode of the P-channel transistor 42 is connected to the logic signal input terminal 10 and the drain electrode of the P-channel transistor 23 which is the other terminal of the current mirror circuit 24 in the pull-up circuit 2a. Further, the connection end of the drain electrode of the P-channel transistor 42 and the other end (current inflow end) of the constant current circuit 41 is connected to the commonly connected gate electrode which is the input end of the CMOS inverter circuit 15.
[0053]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 4 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. When an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the P-channel transistor 42 performs an off operation. Since the potential VB of the drain electrode of the P-channel transistor 42 is drawn to the ground (GND) potential by the constant current circuit 41, the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level.
[0054]
When an L level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the P channel transistor 42 is turned on, so that the potential VB of the drain electrode of the P channel transistor 42 is the power supply (VDD). The voltage Vo becomes the potential, and the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes L level. That is, normal operation is performed without any trouble.
[0055]
Here, in the CMOS integrated circuit 2 shown in FIG. 2, when the L level voltage VA applied from the external circuit to the logic signal input terminal 10 is different from the ground potential of the CMOS integrated circuit 2, the CMOS inverter circuit 15 is penetrated. Current may flow.
[0056]
On the other hand, in the CMOS integrated circuit 4 shown in FIG. 4, even when the L level voltage VA applied to the logic signal input terminal 10 from the external circuit is different from the ground potential of the CMOS integrated circuit 4, the input of the internal logic circuit is performed. Since the P-channel transistor 42 which is the end responds correctly and the input end of the CMOS inverter circuit 15 is set to the ground potential level of the CMOS integrated circuit 4, the generation of a through current can be prevented.
[0057]
As described above, according to the fourth embodiment, even when the L level voltage applied from the external circuit to the logic signal input terminal is different from the ground potential of the CMOS integrated circuit, the through current is the same as in the third embodiment. Therefore, the normal operation can be performed without any trouble, so that the power consumption can be reduced and the interface design with the outside becomes easy.
[0058]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the configuration shown in FIG. 3. Here, the description will be focused on the portion related to the fifth embodiment.
[0059]
As shown in FIG. 5, in the CMOS integrated circuit 5 according to the fifth embodiment, in the configuration shown in FIG. 3, an N-channel transistor which is the other terminal of the current mirror circuit 14 in the logic signal input terminal 10 and the pull-down circuit 1a. An N-channel transistor 51 is provided between the 13 drain electrodes.
[0060]
That is, the N-channel transistor 51 has a gate electrode and a drain electrode commonly connected to the logic signal input terminal 10, and a source electrode connected to the other terminal of the current mirror circuit 14 in the pull-down circuit 1a and an input terminal of the CMOS inverter circuit 15. It is connected to the.
[0061]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 5 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. When an L level signal is applied from the external circuit to the logic signal input terminal 10, the N channel transistor 51 is turned off, but the potential VA of the gate electrode of the N channel transistor 32 is set to the ground potential by the pull-down circuit 1a. It is drawn. Therefore, the N channel transistor 32 performs an off operation, and the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level.
[0062]
When an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the N channel transistor 51 is turned on, so that the potential VA of the gate electrode of the N channel transistor 32 becomes H level. Therefore, the N-channel transistor 32 is turned on, and the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes L level. That is, normal operation is performed without any trouble.
[0063]
Here, when the H level voltage applied to the logic signal input terminal from the external circuit is different from the voltage of the power supply, in the CMOS integrated circuit 3 shown in FIG. 3, the input voltage of the logic signal input terminal 10 is an N-channel transistor. Since the voltage is directly applied to the 32 gate electrodes, the H level of the input voltage is determined by the threshold voltage Vth of the N-channel transistor 32. This threshold voltage Vth can be adjusted by manipulating the size of the N-channel transistor 32. However, the adjustment range is limited only by the size adjustment of the N-channel transistor 32.
[0064]
On the other hand, in the fifth embodiment, the N channel transistor 51 is inserted, the H level of the voltage input to the logic signal input terminal 10 is the threshold voltage Vth of the N channel transistor 32, and the threshold voltage Vth of the N channel transistor 51 is Since the configuration is determined by adding, the adjustment range can be widened, and the design becomes easy.
[0065]
As described above, according to the fifth embodiment, when the H level voltage applied from the external circuit to the logic signal input terminal is different from the voltage of the power supply, the adjustment range can be widened. The voltage range can be handled flexibly.
[0066]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the configuration illustrated in FIG. 4. Here, the description will be focused on the portion related to the sixth embodiment.
[0067]
As shown in FIG. 6, in the CMOS integrated circuit 6 according to the sixth embodiment, in the configuration shown in FIG. 4, the P-channel which is the other terminal of the current mirror circuit 24 in the logic signal input terminal 10 and the pull-up circuit 2a. A P-channel transistor 61 is provided between the drain electrode of the transistor 23.
[0068]
That is, the P-channel transistor 61 has a gate electrode and a drain electrode commonly connected to the logic signal input terminal 10, and a source electrode connected to the other terminal of the current mirror circuit 24 in the pull-up circuit 2a and an input terminal of the CMOS inverter circuit 15. And connected to.
[0069]
Next, the operation of the CMOS integrated circuit 6 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. When an H level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the P channel transistor 61 is turned off, but the potential VA of the date electrode of the P channel transistor 42 is supplied by the pull-up circuit 2a. (VDD) potential. Therefore, the P channel transistor 42 is turned off, and the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes L level.
[0070]
When an L level signal is applied to the logic signal input terminal 10 from an external circuit, the P channel transistor 61 is turned on, so that the potential VA of the gate electrode of the P channel transistor 42 is at the L level. Therefore, the P-channel transistor 42 is turned on, and the output Vo of the CMOS inverter circuit 15 becomes H level. That is, normal operation is performed without any trouble.
[0071]
Here, when the L level voltage VA applied to the logic signal input terminal 10 from the external circuit is different from the ground potential of the CMOS integrated circuit 6, the CMOS integrated circuit 4 shown in FIG. Since the input voltage is directly applied to the gate electrode of the P-channel transistor 42, the L level of the input voltage is determined by the threshold voltage Vth of the P-channel transistor 42. This threshold voltage Vth can be adjusted by manipulating the size of the P-channel transistor 42. However, the adjustment range is limited only by the size adjustment of the P-channel transistor 42.
[0072]
On the other hand, in the sixth embodiment, the P channel transistor 61 is inserted, the L level of the voltage input to the logic signal input terminal 10 is equal to the threshold voltage Vth of the P channel transistor 42, and the threshold voltage Vth of the P channel transistor 61 is Since the configuration is determined by adding, the adjustment range can be widened, and the design becomes easy.
[0073]
Thus, according to the sixth embodiment, the adjustment range can be widened when the L level voltage applied from the external circuit to the logic signal input terminal is different from the ground potential of the CMOS integrated circuit. The L-level voltage range can be flexibly handled.
[0074]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention, Built in CMOS integrated circuit Pull down circuit Increase chip size Consists of a constant current circuit that always outputs a constant current when power is applied without using a pull-down resistor, and a current mirror circuit that turns on by the constant current circuit and draws the potential of the logic signal input terminal to the ground potential. did. Also, Built in CMOS integrated circuit Pull-up circuit Increase chip size Consists of a constant current circuit that constantly draws a constant current when power is applied, without using a pull-up resistor, and a current mirror circuit that turns on by the constant current circuit and draws the potential of the logic signal input terminal to the power supply potential. did. Therefore, CMOS integrated circuit Then Since it is possible to eliminate the need for external pull-down and pull-up resistors, costs can be reduced. Further, since an equivalent function can be realized by arranging only a few transistors without incorporating a pull-down or pull-up resistance element, the cost can be reduced in the same manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS integrated circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a CMOS integrated circuit used for facilitating understanding of the present invention (when an external pull-down resistor is required).
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a CMOS integrated circuit used for facilitating understanding of the present invention (when a pull-down resistor element is incorporated);
[Explanation of symbols]
1-6 CMOS integrated circuit, 1a pull-down circuit, 2a pull-up circuit, 10 logic signal input terminal, 11, 21, 31, 41 constant current circuit, 12, 13, 32 N-channel transistor, 14, 24 current mirror circuit, 15 , 16 CMOS inverter circuit, 22, 23, 42 P-channel transistor.

Claims (4)

電源印加時に常時定電流を出力する第1と第2の定電流回路と、
ゲート電極が共通に接続され、ソース電極が共通に接地される第1と第2のNチャネルトランジスタで構成され、前記ゲート電極と第1のNチャネルトランジスタのドレイン電極とを共通に接続した端子が前記第1の定電流回路の電流流出端に接続され、前記第2のNチャネルトランジスタのドレイン電極CMOS論理回路の論理信号入力端子と、ソース電極が接地される第3のNチャネルトランジスタのゲート電極の接続ラインに接続されるカレントミラー回路とを備え、
前記第3のNチャネルトランジスタのドレイン電極と前記第2の定電流回路の電流流出端との接続端子が内部論理回路の初段回路であるCMOSインバータ回路の入力端に接続される
ことを特徴とするCMOS集積回路
First and second constant current circuits that constantly output a constant current when power is applied;
Is connected the gate electrode is common, is constituted by the first and second N-channel transistor having a source electrode are commonly grounded, terminals connected to the drain electrode of the gate electrode and the first N-channel transistor in common A drain terminal of the second N-channel transistor connected to a current outflow end of the first constant current circuit; a logic signal input terminal of the CMOS logic circuit; and a third N-channel transistor whose source electrode is grounded. a gate electrode is connected to a connection line and a current mirror circuit,
A connection terminal between a drain electrode of the third N-channel transistor and a current outflow end of the second constant current circuit is connected to an input end of a CMOS inverter circuit which is a first stage circuit of an internal logic circuit. CMOS integrated circuit .
電源印加時に常時定電流を吸い込む第1と第2の定電流回路と、
ゲート電極が共通に接続され、ソース電極が共通に電源に接続される第1と第2のPチャネルトランジスタで構成され、前記ゲート電極と第1のPチャネルトランジスタのドレイン電極とを共通に接続した端子が前記第1の定電流回路の電流流入端に接続され、前記第2のPチャネルトランジスタのドレイン電極CMOS論理回路の論理信号入力端子と、ソース電極が電源に接続される第3のPチャネルトランジスタのゲート電極の接続ラインに接続されるカレントミラー回路とを備え、
前記第3のPチャネルトランジスタのドレイン電極と前記第2の定電流回路の電流流入端との接続端子が内部論理回路の初段回路であるCMOSインバータ回路の入力端に接続される
ことを特徴とするCMOS集積回路
First and second constant current circuits that constantly draw a constant current when power is applied;
Is connected the gate electrode is common, it is constituted by first and second P-channel transistor having a source electrode connected to a common power source, and connecting the drain electrode of the gate electrode and the first P-channel transistor in common A terminal is connected to the current inflow end of the first constant current circuit, a drain electrode of the second P-channel transistor is connected to a logic signal input terminal of the CMOS logic circuit, and a source electrode is connected to a power source. and a current mirror circuit connected to the gate electrode of the P-channel transistor, the connection line,
A connection terminal between a drain electrode of the third P-channel transistor and a current inflow end of the second constant current circuit is connected to an input end of a CMOS inverter circuit which is a first stage circuit of an internal logic circuit. CMOS integrated circuit .
ゲート電極とドレイン電極とが共通に前記論理信号入力端子に接続され、ソース電極が前記第2のNチャネルトランジスタのドレイン電極と前記第3のNチャネルトランジスタのゲート電極とに接続される第4のNチャネルトランジスタ、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のCMOS集積回路。
A gate electrode and a drain electrode are commonly connected to the logic signal input terminal, and a source electrode is connected to a drain electrode of the second N-channel transistor and a gate electrode of the third N-channel transistor . N-channel transistor,
The CMOS integrated circuit according to claim 1, further comprising:
ゲート電極とドレイン電極とが共通に前記論理信号入力端子に接続され、ソース電極が前記第2のPチャネルトランジスタのドレイン電極と前記第3のPチャネルトランジスタのゲート電極とに接続される第4のPチャネルトランジスタ、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載のCMOS集積回路。
A gate electrode and a drain electrode are commonly connected to the logic signal input terminal, and a source electrode is connected to a drain electrode of the second P-channel transistor and a gate electrode of the third P-channel transistor . P-channel transistor,
The CMOS integrated circuit according to claim 2, further comprising:
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