JP4887111B2 - Schmidt circuit - Google Patents
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本発明は、シュミット回路に関する。 The present invention relates to a Schmitt circuit.
デジタル処理回路に信号が入力される場合、入力信号の電圧レベルに応じて、入力信号がHレベルであるかLレベルであるかの判定が行われる。このように入力信号がHレベルであるかLレベルであるかを判定する場合、単純にある一つの電圧レベルを閾値電圧として判定すると、耐ノイズ性が低い。すなわち、入力信号の電圧レベルがノイズの影響により閾値電圧付近で上下すると、HレベルとLレベルとの切り替わりを繰り返すチャタリングが発生してしまう。そこで、入力信号の電圧レベルが低レベルから高レベルに変化する際の閾値電圧と、高レベルから低レベルに変化する際の閾値電圧を異ならせたシュミット回路を用いることが一般的に行われている(例えば、特許文献1)。 When a signal is input to the digital processing circuit, it is determined whether the input signal is at the H level or the L level according to the voltage level of the input signal. Thus, when determining whether the input signal is at the H level or the L level, if one voltage level is simply determined as the threshold voltage, the noise resistance is low. That is, when the voltage level of the input signal rises and falls near the threshold voltage due to the influence of noise, chattering that repeatedly switches between the H level and the L level occurs. Therefore, it is common practice to use a Schmitt circuit in which the threshold voltage when the voltage level of the input signal changes from a low level to a high level and the threshold voltage when the voltage level changes from a high level to a low level are different. (For example, Patent Document 1).
図8は、一般的なシュミット回路の構成例を示す図である。シュミット回路200は、閾値電圧の異なる2つのインバータ201,202、閾値切替制御用のスイッチ203,204及びインバータ205,206,207を備えている。そして、例えば、インバータ201の閾値電圧を1.7V、インバータ202の閾値電圧を1.0Vとすることにより、デジタル処理回路に入力される入力信号Vinが2.0Vより高ければHレベル、0.8Vより低ければLレベルとするTTLレベルの入力仕様を満たすことができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a general Schmitt circuit. The Schmitt
このようなシュミット回路200の初期状態として、入力信号Vinの電圧レベルが低く、デジタル信号処理を行うICの内部回路へ出力される信号VoutがLレベルであるとする。このとき、スイッチ203がオン、スイッチ204がオフとなっているため、入力信号Vinがインバータ201の閾値電圧(例えば1.7V)まで上昇すると、インバータ201の出力が反転し、出力電圧VoutがHレベルとなる。そして、インバータ201の出力が反転すると、スイッチ203がオフ、スイッチ204がオンとなる。そのため、入力信号Vinがインバータ201の閾値電圧(例えば1.7V)付近で上下したとしても、出力電圧Voutは変化しない。そして、入力電圧Vinがインバータ202の閾値電圧(例えば1.0V)まで下降すると、インバータ202の出力が反転し、出力電圧VoutがLレベルとなる。
ところで、インバータ201の閾値電圧は、インバータ201を構成するPチャネルMOSFET210及びNチャネルMOSFET211の駆動能力により定められる。例えば、電源電圧Vccが5.0Vの場合において、PチャネルMOSFET210及びNチャネルMOSFET211の駆動能力が同一であれば、インバータ201の閾値電圧は2.5Vとなる。そして、NチャネルMOSFET211の駆動能力を大きくするか、PチャネルMOSFET210の駆動能力を小さくすることにより、インバータ201の閾値電圧を例えば1.7V程度に設定することができる。同様に、インバータ202を構成するPチャネルMOSFET212及びNチャネルMOSFET213の駆動能力を変更することにより、インバータ202の閾値電圧を例えば1.0V程度に設定することができる。
By the way, the threshold voltage of the
ところが、電源電圧Vccが5.0Vの場合にインバータ201,202の閾値電圧が所定のレベルとなるように設計されたシュミット回路200で、電源電圧Vccの電圧レベルが例えば3.3Vに変更されると、ノイズ耐性が悪化してしまう。つまり、電源電圧Vccが5.0Vで閾値電圧が1.7Vとなるようにインバータ201を設計した場合、電源電圧Vccが3.3Vになると、インバータ201の閾値電圧は1.7Vより低下してしまう。同様に、電源電圧Vccが3.3Vになるとインバータ202の閾値電圧も1.0Vより低下することになるが、NチャネルMOSFET213の閾値電圧である0.8V〜0.9Vより低くはならない。したがって、電源電圧Vccが5.0Vであるとして設計されたシュミット回路200の電源電圧Vccが3.3Vになると、インバータ201の閾値電圧とインバータ202の閾値電圧との差が小さくなってしまい、ノイズの影響を受けやすくなってしまう。一方、電源電圧Vccが3.3Vの場合にインバータ201の閾値電圧が1.7V、インバータ202の閾値電圧が1.0Vとなるように設計した場合、電源電圧Vccが5.0Vになると、インバータ201,202の閾値電圧が共に上昇し、TTLレベルの入力仕様を満たすことができなくなる。
However, in the Schmitt
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、電源電圧に応じた閾値電圧の変化を抑制可能なシュミット回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a Schmitt circuit capable of suppressing a change in threshold voltage according to a power supply voltage.
上記目的を達成するため、本発明のシュミット回路は、第1電圧を閾値として入力電圧を反転した第1出力電圧を出力する第1インバータと、前記第1電圧より低い第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転した第2出力電圧を出力する第2インバータと、前記入力電圧が前記第1電圧まで上昇する際は前記第1インバータから出力される前記第1出力電圧を出力し、前記入力電圧が前記第2電圧まで下降する際は前記第2インバータから出力される前記第2出力電圧を出力する出力電圧選択回路と、電源電圧の変化に応じた前記第1及び第2インバータにおける前記第1及び第2電圧の変化を抑制する閾値電圧制御回路と、を備えることとする。 In order to achieve the above object, a Schmitt circuit according to the present invention includes a first inverter that outputs a first output voltage obtained by inverting an input voltage using a first voltage as a threshold, and a second voltage that is lower than the first voltage as a threshold. A second inverter that outputs a second output voltage obtained by inverting the input voltage; and when the input voltage rises to the first voltage, the first output voltage that is output from the first inverter is output, and the input voltage Output voltage selection circuit for outputting the second output voltage output from the second inverter when the voltage drops to the second voltage, and the first and second inverters in response to changes in power supply voltage. And a threshold voltage control circuit for suppressing a change in the second voltage.
また、前記第1インバータは、前記電源電圧が所定電圧より高い場合に、前記第1電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第3インバータと、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合に、前記第1電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第4インバータと、を含んで構成され、前記第2インバータは、前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合に、前記第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第5インバータと、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合に、前記第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第6インバータと、を含んで構成され、前記閾値電圧制御回路は、前記電源電圧と前記所定電圧との比較結果を出力する比較回路と、前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合は、前記第3インバータから出力される電圧を前記第1出力電圧として出力するとともに、前記第5インバータから出力される電圧を前記第2出力電圧として出力し、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合は、前記第4インバータから出力される電圧を前記第1出力電圧として出力するとともに、前記第6インバータから出力される電圧を前記第2出力電圧として出力する切替回路と、を含んで構成されることとすることができる。 The first inverter has a third inverter that inverts and outputs the input voltage using the first voltage as a threshold when the power supply voltage is higher than a predetermined voltage, and the power supply voltage is lower than the predetermined voltage. And a fourth inverter that inverts and outputs the input voltage using the first voltage as a threshold, and the second inverter is configured to output the second inverter when the power supply voltage is higher than the predetermined voltage. A fifth inverter that inverts and outputs the input voltage with a voltage as a threshold; and a sixth inverter that inverts and outputs the input voltage with the second voltage as a threshold when the power supply voltage is lower than the predetermined voltage; The threshold voltage control circuit is configured to output a comparison result between the power supply voltage and the predetermined voltage, and based on the comparison result output from the comparison circuit. When the power supply voltage is higher than the predetermined voltage, the voltage output from the third inverter is output as the first output voltage, and the voltage output from the fifth inverter is set as the second output voltage. When the power supply voltage is lower than the predetermined voltage, the voltage output from the fourth inverter is output as the first output voltage, and the voltage output from the sixth inverter is the second output voltage. And a switching circuit that outputs as the above.
また、前記第1インバータは、入力電極に前記電源電圧が印加され、制御電極に前記入力電圧が印加される第1トランジスタと、入力電極が前記第1トランジスタの出力電極と接続され、制御電極に前記入力電圧が印加される第2トランジスタと、を含んで構成され、前記第2インバータは、入力電極に前記電源電圧が印加され、制御電極に前記入力電圧が印加される第3トランジスタと、入力電極が前記第3トランジスタの出力電極と接続され、制御電極に前記入力電圧が印加される第4トランジスタと、を含んで構成され、前記閾値電圧制御回路は、前記電源電圧と前記所定電圧との比較結果を出力する比較回路と、前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合は、前記第1トランジスタの駆動能力を下げるか前記第2トランジスタの駆動能力を上げるとともに、前記第3トランジスタの駆動能力を下げるか前記第4トランジスタの駆動能力を上げ、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合は、前記第1トランジスタの駆動能力を上げるか前記第2トランジスタの駆動能力を下げるとともに、前記第3トランジスタの駆動能力を上げるか前記第4トランジスタの駆動能力を下げる切替回路と、を含んで構成されることとすることができる。 The first inverter has a power supply voltage applied to an input electrode, a first transistor to which the input voltage is applied to a control electrode, an input electrode connected to an output electrode of the first transistor, and a control electrode A second transistor to which the input voltage is applied, and wherein the second inverter has a third transistor in which the power supply voltage is applied to an input electrode and the input voltage is applied to a control electrode, and an input A fourth transistor in which an electrode is connected to an output electrode of the third transistor and the input voltage is applied to a control electrode, and the threshold voltage control circuit is configured to output the power supply voltage and the predetermined voltage. Based on the comparison circuit that outputs the comparison result and the comparison result output from the comparison circuit, when the power supply voltage is higher than the predetermined voltage, the first transistor When the power supply voltage is lower than the predetermined voltage, the drive capability of the second transistor is lowered or the drive capability of the third transistor is lowered or the drive capability of the fourth transistor is raised. A switching circuit that increases the driving capability of the first transistor or decreases the driving capability of the second transistor, and increases the driving capability of the third transistor or decreases the driving capability of the fourth transistor. Can be.
さらに、前記第1又は第2トランジスタの少なくとも一方は、並列接続可能な複数のトランジスタにより構成され、前記第3又は第4トランジスタの少なくとも一方は、並列接続可能な複数のトランジスタにより構成され、前記切替回路は、前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記複数のトランジスタのうち、並列接続されるトランジスタの数を切り替えて、前記第1〜第4トランジスタの駆動能力を変更することとすることができる。 Further, at least one of the first or second transistor is configured by a plurality of transistors that can be connected in parallel, and at least one of the third or fourth transistor is configured by a plurality of transistors that can be connected in parallel, and the switching is performed. The circuit changes the drive capability of the first to fourth transistors by switching the number of transistors connected in parallel among the plurality of transistors based on the comparison result output from the comparison circuit; can do.
また、前記比較回路は、前記電源電圧に応じた第3電圧を生成する電圧生成回路と、前記第3電圧に応じてオンオフし、前記比較結果を出力する出力トランジスタと、を含んで構成されることとすることができる。 The comparison circuit includes a voltage generation circuit that generates a third voltage according to the power supply voltage, and an output transistor that turns on and off according to the third voltage and outputs the comparison result. Can be.
さらに、前記電圧生成回路は、一端が前記電源電圧側に接続される第1抵抗と、一端が前記第1抵抗の他端と接続され、他端が接地側に接続される第2抵抗と、を含んで構成され、前記第1及び第2抵抗の接続点の電圧を前記第3電圧として出力し、前記比較回路は、第5及び第6トランジスタにより構成される電流ミラー回路と、入力電極が前記第5トランジスタの出力電極と接続され、前記第3電圧が制御電極に印加される第7トランジスタと、入力電極が前記第6トランジスタの出力電極と接続され、前記第3電圧が制御電極に印加される第8トランジスタと、一端が前記第7トランジスタの出力電極と接続され、他端が前記第8トランジスタの出力電極と接続される第3抵抗と、一端が前記第8トランジスタの出力電極と接続され、他端が接地側に接続される第4抵抗と、を更に備え、前記出力トランジスタの制御電極には、前記第6及び第8トランジスタの接続点の電圧が印加されることとすることができる。 Further, the voltage generating circuit includes a first resistor having one end connected to the power supply voltage side, a second resistor having one end connected to the other end of the first resistor, and the other end connected to the ground side, And the voltage at the connection point of the first and second resistors is output as the third voltage. The comparison circuit includes a current mirror circuit including fifth and sixth transistors, and an input electrode. A seventh transistor connected to the output electrode of the fifth transistor, the third voltage applied to the control electrode, an input electrode connected to the output electrode of the sixth transistor, and the third voltage applied to the control electrode An eighth transistor, one end connected to the output electrode of the seventh transistor, the other end connected to the output electrode of the eighth transistor, and one end connected to the output electrode of the eighth transistor. And Further comprising a fourth resistor having one end connected to the ground, and the control electrode of the output transistor can be a voltage at the connection point of the sixth and eighth transistors is applied.
また、前記比較回路は、前記出力トランジスタから出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記第1電圧まで上昇すると前記第3電圧を更に上昇させ、前記電源電圧が前記第2電圧まで下降すると前記第3電圧を更に下降させるヒステリシス制御回路を、更に備えることとすることができる。 The comparison circuit further increases the third voltage when the power supply voltage rises to the first voltage based on the comparison result output from the output transistor, and the power supply voltage reaches the second voltage. A hysteresis control circuit that further lowers the third voltage when lowered is further provided.
また、前記比較回路は、一端が前記第2抵抗の他端と接続され、他端が接地側に接続される第5抵抗と、入力電極が前記第2及び第5抵抗の接続点と接続され、出力電極が接地側に接続され、前記出力トランジスタから出力される前記比較結果に応じてオンオフする第9トランジスタと、を更に備えることとすることができる。 The comparison circuit has one end connected to the other end of the second resistor, the other end connected to the ground side, and an input electrode connected to a connection point of the second and fifth resistors. A ninth transistor that has an output electrode connected to the ground side and that is turned on / off according to the comparison result output from the output transistor.
電源電圧に応じた閾値電圧の変化を抑制可能なシュミット回路を提供することができる。 It is possible to provide a Schmitt circuit that can suppress a change in threshold voltage corresponding to a power supply voltage.
==回路構成==
図1は、本発明の一実施形態であるシュミット回路を適用した集積回路(IC)の構成例を示す図である。IC10は、入力信号に基づいてデジタル処理を行う集積化された回路であり、シュミット回路20a〜20c、IC内部回路23、及び端子24〜27を含んで構成される。端子24には電源電圧Vccが印加され、端子25〜27には、入力電圧Vin1〜Vin3が印加される。なお、電源電圧Vccとしては、例えば、5.0V、3.3V等、電圧レベルの異なる複数の電圧を印加することができる。
== Circuit configuration ==
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an integrated circuit (IC) to which a Schmitt circuit according to an embodiment of the present invention is applied. The
シュミット回路20aには、CPU30から出力される入力電圧Vin1が端子25を介して印加される。シュミット回路20aは、入力電圧Vin1の電圧レベルに基づいて、HレベルまたはLレベルの出力信号を生成してIC内部回路23に出力する。なお、シュミット回路20aは、入力電圧Vin1に重畳するノイズによる影響を少なくするため、ヒステリシス特性を持っている。具体的には、例えば、出力信号がLレベルからHレベルに変化する際の閾値電圧は1.7V(第1電圧)、出力信号がHレベルからLレベルに変化する際の閾値電圧は1.0V(第2電圧)となっている。これにより、例えば、1.7V以上の入力電圧Vin1が印加されて出力信号がHレベルとなった後は、閾値電圧が1.0Vとなるため、入力電圧Vin1が1.7V付近で上下したとしても出力信号にチャタリングが発生することを抑制することができる。また、例えば、1.0V以下の入力電圧Vin1が印加されて出力信号がLレベルとなった後は、閾値電圧が1.7Vとなるため、入力電圧Vin1が1.0V付近で上下したとしても出力信号にチャタリングが発生することを抑制することができる。同様に、シュミット回路20b,20cは、端子26,27を介して印加される入力電圧Vin2,Vin3の電圧レベルに基づいて、HレベルまたはLレベルの出力信号を生成してIC内部回路23に出力する。IC内部回路23は、シュミット回路20a〜20cから出力されるHレベルまたはLレベルの信号に基づいて、様々なデジタル信号処理を実行する。
An input voltage Vin1 output from the
図2は、シュミット回路20aの構成例を示す図である。なお、シュミット回路20b,20cの構成についても同様である。シュミット回路20aは、インバータ35〜42、スイッチ(トランスミッションゲート)43〜48、及び電源電圧監視回路50を含んで構成されている。なお、インバータ35,37により本発明の第1インバータが構成され、インバータ36,38により本発明の第2インバータが構成される。また、スイッチ43〜46により本発明の出力電圧選択回路が構成され、スイッチ47,48(切替回路)及び電源電圧監視回路50(比較回路)により本発明の閾値電圧制御回路が構成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
インバータ35(第3インバータ)は、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に閾値電圧が1.7Vとなるように設計されている。インバータ35は、直列に接続されたPチャネルMOSFET53及びNチャネルMOSFET54により構成されており、PチャネルMOSFET53のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET54のソースが接地され、PチャネルMOSFET53及びNチャネルMOSFET54のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。そして、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に、入力電圧Vin1が1.7Vより低ければPチャネルMOSFET53がオン、NチャネルMOSFET54がオフとなり、入力電圧Vin1が1.7Vより高ければPチャネルMOSFET53がオフ、NチャネルMOSFET54がオンとなるようにPチャネルMOSFET53及びNチャネルMOSFET54の駆動能力(サイズ)が設計されている。したがって、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に、入力電圧Vin1が1.7Vより低ければ電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力され、入力電圧Vin1が1.7Vより高ければ接地レベル(Lレベル)の信号が出力されることとなる。
The inverter 35 (third inverter) is designed to have a threshold voltage of 1.7 V when the power supply voltage Vcc is 5.0 V, for example. The
インバータ36(第4インバータ)は、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に閾値電圧が1.0Vとなるように設計されている。インバータ36は、直列に接続されたPチャネルMOSFET55及びNチャネルMOSFET56により構成されており、PチャネルMOSFET55のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET56のソースが接地され、PチャネルMOSFET55及びNチャネルMOSFET56のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。そして、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に、入力電圧Vin1が1.0Vより低ければPチャネルMOSFET55がオン、NチャネルMOSFET56がオフとなり、入力電圧Vin1が1.0Vより高ければPチャネルMOSFET55がオフ、NチャネルMOSFET56がオンとなるようにPチャネルMOSFET55及びNチャネルMOSFET56の駆動能力(サイズ)が設計されている。したがって、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合に、入力電圧Vin1が1.0Vより低ければ電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力され、入力電圧Vin1が1.0Vより高ければ接地レベル(Lレベル)の信号が出力されることとなる。
The inverter 36 (fourth inverter) is designed so that the threshold voltage is 1.0 V when the power supply voltage Vcc is 5.0 V, for example. The
インバータ37(第5インバータ)は、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に閾値電圧が1.7Vとなるように設計されている。インバータ37は、直列に接続されたPチャネルMOSFET57及びNチャネルMOSFET58により構成されており、PチャネルMOSFET57のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET58のソースが接地され、PチャネルMOSFET57及びNチャネルMOSFET58のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。そして、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に、入力電圧Vin1が1.7Vより低ければPチャネルMOSFET57がオン、NチャネルMOSFET58がオフとなり、入力電圧Vin1が1.7Vより高ければPチャネルMOSFET57がオフ、NチャネルMOSFET58がオンとなるようにPチャネルMOSFET57及びNチャネルMOSFET58の駆動能力(サイズ)が設計されている。したがって、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に、入力電圧Vin1が1.7Vより低ければ電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力され、入力電圧Vin1が1.7Vより高ければ接地レベル(Lレベル)の信号が出力されることとなる。
The inverter 37 (fifth inverter) is designed so that the threshold voltage is 1.7 V when the power supply voltage Vcc is 3.3 V, for example. The
インバータ38(第6インバータ)は、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に閾値電圧が1.0Vとなるように設計されている。インバータ38は、直列に接続されたPチャネルMOSFET59及びNチャネルMOSFET60により構成されており、PチャネルMOSFET59のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET60のソースが接地され、PチャネルMOSFET59及びNチャネルMOSFET60のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。そして、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に、入力電圧Vin1が1.0Vより低ければPチャネルMOSFET59がオン、NチャネルMOSFET60がオフとなり、入力電圧Vin1が1.0Vより高ければPチャネルMOSFET59がオフ、NチャネルMOSFET60がオンとなるようにPチャネルMOSFET59及びNチャネルMOSFET60の駆動能力(サイズ)が設計されている。したがって、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合に、入力電圧Vin1が1.0Vより低ければ電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力され、入力電圧Vin1が1.0Vより高ければ接地レベル(Lレベル)の信号が出力されることとなる。
The inverter 38 (sixth inverter) is designed so that the threshold voltage is 1.0 V when the power supply voltage Vcc is 3.3 V, for example. The
なお、PチャネルMOSFET53,57により本発明の第1トランジスタが構成され、NチャネルMOSFET54,58により本発明の第2トランジスタが構成され、PチャネルMOSFET55,59により本発明の第3トランジスタが構成され、NチャネルMOSFET56,60により本発明の第4トランジスタが構成される。
The P-
インバータ39は、例えば電源電圧Vccと接地電圧との中間電圧を閾値電圧として、入力される信号の論理レベルを反転して出力する。インバータ39は、直列に接続されたPチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62により構成されており、PチャネルMOSFET61のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET62のソースが接地され、PチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートにインバータ35〜38の何れか一つから出力される信号が入力される。したがって、PチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートに入力される信号がHレベルであれば、PチャネルMOSFET61がオフ、NチャネルMOSFET62がオンとなり、接地レベル(Lレベル)の信号が出力される。また、PチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートに入力される信号がLレベルであれば、PチャネルMOSFET61がオン、NチャネルMOSFET62がオフとなり、電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力される。
The
インバータ40は、例えば電源電圧Vccと接地電圧との中間電圧を閾値電圧として、入力される信号の論理レベルを反転して出力する。インバータ40は、直列に接続されたPチャネルMOSFET63及びNチャネルMOSFET64により構成されており、PチャネルMOSFET63のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET64のソースが接地され、PチャネルMOSFET63及びNチャネルMOSFET64のゲートにインバータ39から出力される信号が入力される。したがって、PチャネルMOSFET63及びNチャネルMOSFET64のゲートに入力される信号がHレベルであれば、PチャネルMOSFET63がオフ、NチャネルMOSFET64がオンとなり、接地レベル(Lレベル)の信号が出力される。また、PチャネルMOSFET63及びNチャネルMOSFET64のゲートに入力される信号がLレベルであれば、PチャネルMOSFET63がオン、NチャネルMOSFET64がオフとなり、電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力される。
The
インバータ41は、例えば電源電圧Vccと接地電圧との中間レベルを閾値電圧として、入力される信号の論理レベルを反転してIC内部回路23に対する入力信号として出力する。インバータ41は、直列に接続されたPチャネルMOSFET65及びNチャネルMOSFET66により構成されており、PチャネルMOSFET65のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET66のソースが接地され、PチャネルMOSFET65及びNチャネルMOSFET66のゲートにインバータ40から出力される信号が入力される。したがって、PチャネルMOSFET65及びNチャネルMOSFET66のゲートに入力される信号がHレベルであれば、PチャネルMOSFET65がオフ、NチャネルMOSFET66がオンとなり、接地レベル(Lレベル)の信号が出力される。また、PチャネルMOSFET65及びNチャネルMOSFET66のゲートに入力される信号がLレベルであれば、PチャネルMOSFET65がオン、NチャネルMOSFET66がオフとなり、電源電圧Vccの電圧レベル(Hレベル)の信号が出力される。
The
インバータ42は、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPの論理レベルを反転して出力する。
スイッチ43は、一端がPチャネルMOSFET53及びNチャネルMOSFET54の接続点と接続され、他端がスイッチ47の一端と接続されている。そして、スイッチ43は、インバータ39の出力信号に応じて、インバータ35の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ39の出力信号がLレベルであればスイッチ43がオンとなってインバータ35の出力信号がスイッチ47に出力され、インバータ39の出力信号がHレベルであればスイッチ43がオフとなってインバータ35の出力信号はスイッチ47に出力されないこととなる。
The
スイッチ44は、一端がPチャネルMOSFET55及びNチャネルMOSFET56の接続点と接続され、他端がスイッチ47の一端と接続されている。そして、スイッチ44は、インバータ40の出力信号に応じて、インバータ36の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ40の出力信号がLレベルであればスイッチ44がオンとなってインバータ36の出力信号がスイッチ47に出力され、インバータ40の出力信号がHレベルであればスイッチ44がオフとなってインバータ36の出力信号はスイッチ47に出力されないこととなる。
The switch 44 has one end connected to a connection point between the P-
スイッチ45は、一端がPチャネルMOSFET57及びNチャネルMOSFET58の接続点と接続され、他端がスイッチ48の一端と接続されている。そして、スイッチ45は、インバータ39の出力信号に応じて、インバータ37の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ39の出力信号がLレベルであればスイッチ45がオンとなってインバータ37の出力信号がスイッチ48に出力され、インバータ39の出力信号がHレベルであればスイッチ45がオフとなってインバータ37の出力信号はスイッチ48に出力されないこととなる。
The
スイッチ46は、一端がPチャネルMOSFET59及びNチャネルMOSFET60の接続点と接続され、他端がスイッチ48の一端と接続されている。そして、スイッチ46は、インバータ40の出力信号に応じて、インバータ38の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ40の出力信号がLレベルであればスイッチ46がオンとなってインバータ38の出力信号がスイッチ48に出力され、インバータ40の出力信号がHレベルであればスイッチ46がオフとなってインバータ38の出力信号はスイッチ48に出力されないこととなる。
The
スイッチ47は、一端がスイッチ43,44と接続され、他端がPチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートと接続されている。そして、スイッチ47は、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPに応じて、スイッチ43,44の何れか一方から出力される信号をインバータ39に出力するかどうかを制御する。具体的には、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがLレベルであれば、スイッチ47がオンとなり、スイッチ43,44の何れか一方から出力される信号はインバータ39に出力される。また、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがHレベルであれば、スイッチ47がオフとなり、スイッチ43,44の何れか一方から出力される信号はインバータ39に出力されない。
The switch 47 has one end connected to the
スイッチ48は、一端がスイッチ45,46と接続され、他端がPチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートと接続されている。そして、スイッチ48は、インバータ42から出力される信号、すなわち電源電圧監視回路50から出力される信号CMPの反転信号に応じて、スイッチ45,46の何れか一方から出力される信号をインバータ39に出力するかどうかを制御する。具体的には、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがHレベルであれば、スイッチ48がオンとなり、スイッチ45,46の何れか一方から出力される信号はインバータ39に出力される。また、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがLレベルであれば、スイッチ48がオフとなり、スイッチ45,46の何れか一方から出力される信号はインバータ39に出力されない。
The
電源電圧監視回路50は、電源電圧Vccと所定レベルとの比較結果を示す信号CMPを出力する。本実施形態においては、電源電圧監視回路50は、電源電圧Vccが5.0Vの場合にLレベルの信号CMPを出力し、電源電圧Vccが3.3Vの場合にHレベルの信号CMPを出力することとする。
The power supply
図3は、電源電圧監視回路50の構成例を示す図である。電源電圧監視回路50は、抵抗70〜74、PチャネルMOSFET75〜77、NチャネルMOSFET78〜80、NPN型トランジスタ81,82、PNP型トランジスタ83、及びインバータ84を備えている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the power supply
抵抗70〜72は直列に接続されており、抵抗70の一端に電源電圧Vccが印加され、抵抗72の一端が接地されている。そして、抵抗70,71の接続点には、電源電圧Vccを抵抗70及び抵抗71,72の抵抗比により分圧した電圧Va(第3電圧)が生成される。なお、抵抗70が本発明の第1抵抗に相当し、抵抗71が本発明の第2抵抗に相当し、抵抗72が本発明の第5抵抗に相当する。
The
PチャネルMOSFET75(第5トランジスタ)は、ソースに電源電圧Vccが印加され、ドレインとゲートがダイオード接続されている。また、PチャネルMOSFET76(第6トランジスタ)及びPチャネルMOSFET77は、ソースに電源電圧Vccが印加され、ゲートがPチャネルMOSFET75のゲートと接続されている。つまり、PチャネルMOSFET75〜77は電流I1を出力する電流ミラー回路を構成している。
In the P-channel MOSFET 75 (fifth transistor), the power supply voltage Vcc is applied to the source, and the drain and gate are diode-connected. In addition, the P-channel MOSFET 76 (sixth transistor) and the P-
NPN型トランジスタ81(第7トランジスタ)は、コレクタがPチャネルMOSFET75のドレインと接続され、エミッタが抵抗73の一端と接続され、ベースに電圧Vaが印加されている。また、NPN型トランジスタ82(第8トランジスタ)は、コレクタがPチャネルMOSFET76のドレインと接続され、エミッタが抵抗73(第3抵抗)の他端及び抵抗74(第4抵抗)の一端と接続され、ベースに電圧Vaが印加されている。また、抵抗74の他端は接地されている。なお、NPN型トランジスタ82及び抵抗74の接続点の電圧をVbと表すこととする。
The NPN transistor 81 (seventh transistor) has a collector connected to the drain of the P-
NチャネルMOSFET79は、ドレインがPNP型トランジスタ83のコレクタと接続され、ソースが接地され、ゲートがNチャネルMOSFET80のゲートと接続されている。また、NチャネルMOSFET80は、ゲートとドレインがダイオード接続されるとともに、ドレインがPチャネルMOSFET77のドレインと接続され、ソースが接地されている。
The N-
PNP型トランジスタ83(出力トランジスタ)は、エミッタに電源電圧Vccが印加され、コレクタがNチャネルMOSFET79のドレインと接続され、ベースがPチャネルMOSFET76及びNPN型トランジスタ82の接続点と接続されている。そして、PNP型トランジスタ83及びNチャネルMOSFET79の接続点の電圧Vcがインバータ84に印加され、電圧Vcの論理レベルをインバータ84により反転したものが出力信号CMPとなっている。
In the PNP transistor 83 (output transistor), the power supply voltage Vcc is applied to the emitter, the collector is connected to the drain of the N-
NチャネルMOSFET78(第9トランジスタ:ヒステリシス制御回路)は、ドレインが抵抗71,72の接続点と接続され、ソースが接地され、ゲートに信号CMPが入力されている。したがって、信号CMPがLレベルの場合は、NチャネルMOSFET78はオフとなり、電圧Vaは電源電圧Vccを抵抗70及び抵抗71,72の抵抗比で分圧した電圧となる。一方、信号CMPがHレベルの場合は、NチャネルMOSFET78はオンとなり、抵抗71,72の接続点の電圧が接地レベルとなるため、電圧Vaは電源電圧Vccを抵抗70,71の抵抗比で分圧した電圧となる。
In the N-channel MOSFET 78 (9th transistor: hysteresis control circuit), the drain is connected to the connection point of the
==動作説明==
次に、シュミット回路20aの動作について説明する。なお、シュミット回路20b,20cの動作についても同様である。
== Description of operation ==
Next, the operation of the
図4は、シュミット回路20aの動作の一例を示す図である。まず、電源電圧Vccが5.0Vの場合について説明する。この場合、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPがLレベルとなり、スイッチ47がオン、スイッチ48がオフとなる。したがって、インバータ39には、インバータ35,36の何れか一方から出力される信号が入力されることとなる。そして、電源電圧Vccが5.0Vの場合、インバータ35の閾値電圧は1.7V、インバータ36の閾値電圧は1.0Vとなっている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the operation of the
いま、初期状態として、入力電圧Vin1がインバータ36の閾値電圧1.0Vよりも低く、A点(インバータ39の入力)がHレベルになっていると仮定する。このとき、B点(インバータ39の出力)はLレベル、C点(インバータ40の出力)はHレベル、インバータ41から出力される信号はLレベルとなっている。そして、B点がLレベル、C点がHレベルであるため、スイッチ43がオン、スイッチ44がオフとなり、インバータ39にはインバータ35から出力される信号が入力されることとなる。
Now, as an initial state, it is assumed that the input voltage Vin1 is lower than the threshold voltage 1.0V of the
そして、入力電圧Vin1が時刻T1にインバータ35の閾値電圧である1.7Vまで上昇すると、インバータ35の出力信号がLレベルとなり、A点がLレベルとなる。A点がLレベルになると、B点がHレベル、C点がLレベル、インバータ41から出力される信号がHレベルとなる。そして、B点がHレベル、C点がLレベルであるため、スイッチ43がオフ、スイッチ44がオンとなり、インバータ39にはインバータ36から出力される信号が入力されることとなる。したがって、入力電圧Vin1が1.7V付近で上下したとしても、インバータ36の閾値電圧が1.0Vであるため、インバータ41から出力される信号におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
When the input voltage Vin1 rises to 1.7V, which is the threshold voltage of the
そして、入力電圧Vin1が時刻T2にインバータ36の閾値電圧である1.0Vまで下降すると、インバータ36の出力信号がHレベルとなり、A点がHレベルとなる。A点がHレベルになると、B点がLレベル、C点がHレベル、インバータ41から出力される信号がLレベルとなる。そして、B点がLレベル、C点がHレベルであるため、スイッチ43がオン、スイッチ44がオフとなり、インバータ39にはインバータ35から出力される信号が入力されることとなる。したがって、入力電圧Vin1が1.0V付近で上下したとしても、インバータ35の閾値電圧が1.7Vであるため、インバータ41から出力される信号におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
When the input voltage Vin1 drops to 1.0 V, which is the threshold voltage of the
一方、電源電圧Vccが3.3Vの場合、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPがHレベルとなり、スイッチ47がオフ、スイッチ48がオンとなる。したがって、インバータ39には、インバータ37,38の何れか一方から出力される信号が入力されることとなる。そして、電源電圧Vccが3.3Vの場合、インバータ37の閾値電圧は1.7V、インバータ38の閾値電圧は1.0Vとなっている。したがって、前述した5.0Vの場合と同様に、インバータ41から出力される信号がLレベルからHレベルとなる際の入力電圧Vin1の閾値電圧が1.7Vとなり、インバータ41から出力される信号がHレベルからLレベルとなる際の入力電圧Vin1の閾値電圧が1.0Vとなる。
On the other hand, when the power supply voltage Vcc is 3.3 V, the signal CMP output from the power supply
すなわち、シュミット回路20aでは、電源電圧Vccが5.0Vまたは3.3Vの何れの場合であっても、入力電圧Vin1が上昇する際の閾値電圧が1.7V、入力電圧Vin1が下降する際の閾値電圧が1.0Vとなる。つまり、シュミット回路20aは、上位の閾値電圧(1.7V)と下位の閾値電圧(1.0V)が電源電圧Vccに応じて変化せず、電源電圧Vccが5.0Vの回路及び電源電圧Vccが3.3Vの回路の両方に適用することが可能となる。
That is, in the
次に、電源電圧監視回路50の動作について説明する。図5は、電源電圧下降時における電源電圧監視回路の動作の一例を示す図である。例えば、時刻T3に電源電圧Vccが5.0Vであるとする。いま、抵抗74には、電圧Vbに応じた電流I2が流れることとなるが、電源電圧Vccが5.0Vの場合は電圧Vaが高く、電圧Vbも高くなるため、電流I2も多くなる。このとき、I2>2I1(I2−2I1が正)であるとすると、PNP型トランジスタ83(Tr1)がオンとなり、電圧VcがHレベル、出力信号CMPがLレベルとなる。なお、出力信号CMPがLレベルであるため、NチャネルMOSFET78(Tr2)はオフとなっている。
Next, the operation of the power supply
そして、電源電圧Vccが下降するにつれて電圧Va及び電圧Vbが下降すると、電流I2も少なくなっていく。そして、時刻T4に、電源電圧Vccが例えば3.5V程度まで下降したところでI2<2I1(I2−2I1が負)になると、PNP型トランジスタ83(Tr1)がオフとなり、電圧VcがLレベル、出力信号CMPがHレベルとなる。そして、出力信号CMPがHレベルになると、NチャネルMOSFET78(Tr2)がオンとなり、電圧Vaが下降する。そのため、出力信号CMPがLレベルからHレベルに変化した後のチャタリングを抑制することができる。 When the voltage Va and the voltage Vb decrease as the power supply voltage Vcc decreases, the current I2 also decreases. At time T4, when I2 <2I1 (I2-2I1 is negative) when the power supply voltage Vcc drops to about 3.5V, for example, the PNP transistor 83 (Tr1) is turned off, and the voltage Vc is at the L level. The signal CMP becomes H level. When the output signal CMP becomes H level, the N-channel MOSFET 78 (Tr2) is turned on, and the voltage Va decreases. Therefore, chattering after the output signal CMP changes from the L level to the H level can be suppressed.
図6は、電源電圧上昇時における電源電圧監視回路の動作の一例を示す図である。例えば、時刻T5に電源電圧Vccが3.3Vであるとする。いま、抵抗74には、電圧Vbに応じた電流I2が流れることとなるが、電源電圧Vccが3.3Vの場合は電圧Vbが低く、電圧Vbも低くなるため、電流I2も少なくなる。このとき、I2<2I1(I2−2I1が負)であるとすると、PNP型トランジスタ83(Tr1)がオフとなり、電圧VcがLレベル、出力信号CMPがHレベルとなる。なお、出力信号CMPがHレベルであるため、NチャネルMOSFET78(Tr2)はオンとなっている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the operation of the power supply voltage monitoring circuit when the power supply voltage rises. For example, assume that the power supply voltage Vcc is 3.3 V at time T5. Now, the current I2 corresponding to the voltage Vb flows through the
そして、電源電圧Vccが上昇するにつれて電圧Va及び電圧Vbが上昇すると、電流I2も多くなっていく。そして、時刻T6に、電源電圧Vccが例えば4.8V程度まで上昇したところでI2>2I1(I2−2I1が正)になると、PNP型トランジスタ83(Tr1)がオンとなり、電圧VcがHレベル、出力信号CMPがLレベルとなる。そして、出力信号CMPがLレベルになると、NチャネルMOSFET78(Tr2)がオフとなり、電圧Vaが上昇する。そのため、出力信号CMPがHレベルからLレベルに変化した後のチャタリングを抑制することができる。 When the voltage Va and the voltage Vb rise as the power supply voltage Vcc rises, the current I2 also increases. At time T6, when I2> 2I1 (I2-2I1 is positive) when the power supply voltage Vcc rises to about 4.8 V, for example, the PNP transistor 83 (Tr1) is turned on, and the voltage Vc is H level. The signal CMP becomes L level. When the output signal CMP becomes L level, the N-channel MOSFET 78 (Tr2) is turned off and the voltage Va increases. Therefore, chattering after the output signal CMP changes from the H level to the L level can be suppressed.
このように、電源電圧監視回路50は、IC10内の基準電圧生成回路等により生成される基準電圧と電源電圧Vccを比較するのではなく、電源電圧監視回路50自身で、電源電圧Vccが所定レベルより高いか低いかを判定可能としている。これは、IC10を動作可能状態とするチップイネーブル端子に入力される信号についても、シュミット回路20aと同様の回路によりHレベル/Lレベルの判定をするためである。すなわち、チップイネーブル端子から入力される信号がHレベルにならないとIC10内の基準電圧生成回路が作動せず、IC10内で生成される基準電圧を用いることができないからである。なお、基準電圧生成回路の作動後については、基準電圧生成回路により生成される基準電圧を用いて電源電圧Vccが所定レベルより高いか低いかを判定することも可能である。
As described above, the power supply
==その他の形態==
図7は、シュミット回路20aの他の構成例を示す図である。なお、図2に示したシュミット回路20aと同様の構成要素については、同一番号を付して説明を省略する。
== Other forms ==
FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration example of the
シュミット回路20aは、インバータ39〜41及び電源電圧監視回路50に加え、インバータ100,101、及びスイッチ(トランスミッションゲート)102〜105を含んで構成されている。なお、インバータ100が本発明の第1インバータに相当し、インバータ101が本発明の第2インバータに相当する。また、スイッチ102,104により本発明の出力電圧選択回路が構成される。また、スイッチ103,105(切替回路)及び電源電圧監視回路50(比較回路)により本発明の閾値電圧制御回路が構成される。
The
インバータ100は、直列接続されたPチャネルMOSFET110及びNチャネルMOSFET111と、NチャネルMOSFET111に並列接続可能なNチャネルMOSFET112にとより構成されている。具体的には、PチャネルMOSFET110のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET111のソースが接地され、NチャネルMOSFET112のドレインがスイッチ103を介してNチャネルMOSFET111のドレインと接続され、NチャネルMOSFET112のソースが接地され、PチャネルMOSFET110及びNチャネルMOSFET111,112のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。インバータ100においては、スイッチ103がオンの場合はNチャネルMOSFET111,112が並列接続されてNチャネル側の駆動能力が上がることにより、閾値電圧が低下し、スイッチ103がオフの場合はNチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111から切断されてNチャネル側の駆動能力が下がることにより、閾値電圧が上昇する。なお、PチャネルMOSFET110により本発明の第1トランジスタが構成され、NチャネルMOSFET111,112により本発明の第2トランジスタが構成される。
The
そして、インバータ100では、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111と接続されていない状態で閾値電圧が例えば1.7VとなるようにPチャネルMOSFET110及びNチャネルMOSFET111の駆動能力(サイズ)が設計されている。このように設計されたインバータ100において、NチャネルMOSFET112が接続されないまま電源電圧Vccが上昇すると、閾値電圧が上昇してしまうこととなる。そこで、インバータ100では、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111に接続されている状態で閾値電圧が例えば1.7VとなるようにNチャネルMOSFET112の駆動能力(サイズ)が設計されている。
In the
インバータ101は、直列接続されたPチャネルMOSFET113及びNチャネルMOSFET114と、NチャネルMOSFET114に並列接続可能なNチャネルMOSFET115とにより構成されている。具体的には、PチャネルMOSFET113のソースに電源電圧Vccが印加され、NチャネルMOSFET114のソースが接地され、NチャネルMOSFET115のドレインがスイッチ105を介してNチャネルMOSFET114のドレインと接続され、NチャネルMOSFET115のソースが接地され、PチャネルMOSFET113及びNチャネルMOSFET114,115のゲートに入力電圧Vin1が印加されている。インバータ101においては、スイッチ105がオンの場合はNチャネルMOSFET114,115が並列接続されてNチャネル側の駆動能力が上がることにより、閾値電圧が低下し、スイッチ105がオフの場合はNチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114から切断されてNチャネル側の駆動能力が下がることにより、閾値電圧が上昇する。なお、PチャネルMOSFET113により本発明の第3トランジスタが構成され、NチャネルMOSFET114,115により本発明の第4トランジスタが構成される。
The
そして、インバータ101では、電源電圧Vccが例えば3.3Vの場合、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114に接続されていない状態で閾値電圧が例えば1.0VとなるようにPチャネルMOSFET113及びNチャネルMOSFET114の駆動能力(サイズ)が設計されている。このように設計されたインバータ101において、NチャネルMOSFET115が接続されないまま電源電圧Vccが上昇すると、閾値電圧が上昇してしまうこととなる。そこで、インバータ101では、電源電圧Vccが例えば5.0Vの場合、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114に接続されている状態で閾値電圧が例えば1.0VとなるようにNチャネルMOSFET115の駆動能力(サイズ)が設計されている。
In the
スイッチ102は、一端がPチャネルMOSFET110及びNチャネルMOSFET111の接続点と接続され、他端がPチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートと接続されている。そして、スイッチ102は、インバータ39の出力信号に応じて、インバータ100の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ39の出力信号がLレベルであればスイッチ102がオンとなってインバータ100の出力信号がインバータ39に出力され、インバータ39の出力信号がHレベルであればスイッチ102がオフとなってインバータ100の出力信号はインバータ39に出力されないこととなる。
The
スイッチ103は、一端がNチャネルMOSFET111のドレインと接続され、他端がNチャネルMOSFET112のドレインと接続されている。そして、スイッチ103は、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPに応じて、NチャネルMOSFET112をNチャネルMOSFET111に並列接続するかどうかを制御する。具体的には、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがLレベルであれば、スイッチ103がオンとなり、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111に並列接続された状態となる。また、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがHレベルであれば、スイッチ103がオフとなり、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111に並列接続されていない状態となる。
The
スイッチ104は、一端がPチャネルMOSFET113及びNチャネルMOSFET114の接続点と接続され、他端がPチャネルMOSFET61及びNチャネルMOSFET62のゲートと接続されている。そして、スイッチ104は、インバータ40の出力信号に応じて、インバータ101の出力信号を出力するかどうかを制御する。具体的には、例えばインバータ40の出力信号がLレベルであればスイッチ104がオンとなってインバータ101の出力信号がインバータ39に出力され、インバータ39の出力信号がHレベルであればスイッチ104がオフとなってインバータ101の出力信号はインバータ39に出力されないこととなる。
The switch 104 has one end connected to a connection point between the P-
スイッチ105は、一端がNチャネルMOSFET114のドレインと接続され、他端がNチャネルMOSFET115のドレインと接続されている。そして、スイッチ105は、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPに応じて、NチャネルMOSFET115をNチャネルMOSFET114に並列接続するかどうかを制御する。具体的には、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがLレベルであれば、スイッチ105がオンとなり、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114に並列接続された状態となる。また、例えば電源電圧監視回路50の出力信号CMPがHレベルであれば、スイッチ105がオフとなり、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114に並列接続されていない状態となる。
The
すなわち、シュミット回路20aでは、電源電圧Vccが5.0Vの場合は、電源電圧監視回路50の出力信号CMPがLレベルとなり、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111に並列接続されるとともに、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114に並列接続され、インバータ100の閾値電圧が1.7V、インバータ101の閾値電圧が1.0Vとなる。
That is, in the
そして、電源電圧Vccが5.0Vの場合に、初期状態として、入力電圧Vin1がインバータ101の閾値電圧1.0Vより低く、インバータ39に入力される信号がHレベルであるとする。このとき、インバータ39から出力される信号がLレベル、インバータ40から出力される信号がHレベル、インバータ41から出力される信号がLレベルとなっている。これにより、スイッチ102がオン、スイッチ104がオフとなり、インバータ100の出力信号がインバータ39に入力される状態となっている。
When the power supply voltage Vcc is 5.0V, it is assumed that the input voltage Vin1 is lower than the threshold voltage 1.0V of the
そして、入力電圧Vin1がインバータ100の閾値電圧1.7Vまで上昇すると、インバータ100の出力信号がLレベルとなり、インバータ39の出力信号がHレベル、インバータ40の出力信号がLレベル、インバータ41の出力信号がHレベルとなる。これにより、スイッチ102がオフ、スイッチ104がオンとなり、インバータ101の出力信号がインバータ39に入力される状態となる。したがって、入力電圧Vin1が1.7V付近で上下したとしても、インバータ101の閾値電圧が1.0Vであるため、インバータ41から出力される信号におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
When the input voltage Vin1 increases to the threshold voltage 1.7V of the
その後、入力電圧Vin1がインバータ101の閾値電圧1.0Vまで下降すると、インバータ101の出力信号がHレベルとなり、インバータ39の出力信号がLレベル、インバータ40の出力信号がHレベル、インバータ41の出力信号がLレベルとなる。これにより、スイッチ102がオン、スイッチ104がオフとなり、インバータ100の出力信号がインバータ39に入力される状態となる。したがって、入力電圧Vin1が1.0V付近で上下したとしても、インバータ100の閾値電圧が1.7Vであるため、インバータ41から出力される信号におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
Thereafter, when the input voltage Vin1 decreases to the threshold voltage 1.0V of the
一方、電源電圧Vccが3.3Vの場合、電源電圧監視回路50から出力される信号CMPがHレベルとなり、スイッチ103,105がオフとなる。したがって、NチャネルMOSFET112がNチャネルMOSFET111から切断され、NチャネルMOSFET115がNチャネルMOSFET114から切断される。そのため、インバータ100の閾値電圧は電源電圧Vccが3.3Vの状態において1.7Vとなり、インバータ101の閾値電圧は電源電圧Vccが3.3Vの状態において1.0Vとなる。したがって、前述した5.0Vの場合と同様に、インバータ41から出力される信号がLレベルからHレベルとなる際の入力電圧Vin1の閾値電圧が1.7Vとなり、インバータ41から出力される信号がHレベルからLレベルとなる際の入力電圧Vin1の閾値電圧が1.0Vとなる。
On the other hand, when the power supply voltage Vcc is 3.3 V, the signal CMP output from the power supply
すなわち、シュミット回路20aでは、電源電圧Vccが5.0Vまたは3.3Vの何れの場合であっても、入力電圧Vin1が上昇する際の閾値電圧が1.7V、入力電圧Vin1が下降する際の閾値電圧が1.0Vとなる。つまり、シュミット回路20aは、上位の閾値電圧(1.7V)と下位の閾値電圧(1.0V)が電源電圧Vccに応じて変化せず、電源電圧Vccが5.0Vの回路及び電源電圧Vccが3.3Vの回路の両方に適用することが可能となる。
That is, in the
以上、本実施形態のシュミット回路20a(20b,20c)について説明した。前述したように、シュミット回路20aでは、電源電圧Vccの変化に応じた上位の閾値電圧(第1電圧)及び下位の閾値電圧(第2電圧)の変化を抑制することができる。したがって、IC10における電源電圧Vccの推奨動作範囲が広がり、IC10の汎用性を高めることができる。
The
また、シュミット回路20aは、図2に示したように、電源電圧Vccが5.0Vの場合のインバータ35,36と、電源電圧Vccが3.3Vの場合のインバータ37,38とを備え、電源電圧Vccの電圧レベルに応じてインバータ35,36またはインバータ37,38の何れを用いるかを選択する構成とすることができる。これにより、電源電圧Vccが5.0V、3.3Vの何れの場合であっても、上位の閾値電圧を例えば1.7V、下位の閾値電圧を例えば1.0Vとすることができる。
As shown in FIG. 2, the
また、シュミット回路20aは、図7に示したように、電源電圧Vccに応じてインバータ100,101を構成するトランジスタの駆動能力を調整することにより、電源電圧Vccが5.0V、3.3Vの何れの場合であっても、上位の閾値電圧を例えば1.7V、下位の閾値電圧を例えば1.0Vとすることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the
そして、シュミット回路20aでは、インバータ100,101の接地側を、並列接続されるトランジスタ111,112,114,115により構成し、電源電圧Vccに応じて並列接続するかどうかを制御することによって駆動能力を調整することができる。なお、並列接続されるトランジスタの数は2つに限られない。また、電源側のトランジスタ110,113に並列接続されるトランジスタを設けることにより、電源側のトランジスタの駆動能力を調整することとしてもよい。
In the
また、電源電圧監視回路50は、電源電圧Vccに応じた電圧Vaを生成する分圧抵抗70,71(電圧生成回路)と、電圧Vaに応じてオンオフするPNP型トランジスタ83(出力トランジスタ)とを含んで構成することができる。つまり、電源電圧監視回路50では、IC10で生成される基準電圧を用いることなく、電源電圧Vccの電圧レベルを判定することができる。したがって、IC10に入力されるチップイネーブル信号の判定等、基準電圧を用いることができない箇所においてもシュミット回路20aを適用することができる。
The power supply
そして、電源電圧監視回路50では、電圧Vaに応じて電圧Vbを変化させ、さらに電圧Vbの変化に伴う電流I2の増減によって、PNP型トランジスタ83のオンオフの制御を行うことができる。
The power supply
また、電源電圧監視回路50では、PNP型トランジスタ83から出力される比較結果に基づいて電圧Vaを上下させることにより、ヒステリシス制御を行うことができる。したがって、電源電圧Vccが変化して電源電圧監視回路50の出力信号CMPが変化する際のチャタリングを抑制することができる。
Further, the power supply
そして、電源電圧監視回路50におけるヒステリシス制御は、抵抗71と直列に接続される抵抗72と、PNP型トランジスタ83から出力される信号に基づいてオンオフするNチャネルMOSFET78とを用いて構成することができる。
The hysteresis control in the power supply
なお、本実施形態のシュミット回路20aでは電源電圧Vccが5.0V、3.3Vの電圧レベルに対応したインバータを設けることとしたが、対応可能な電圧レベルはこれに限られない。また、3つ以上の電圧レベルに対応可能とすることもできる。
In the
また、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 Moreover, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
10 集積回路(IC)
20a〜20c シュミット回路
23 IC内部回路
24〜27 端子
30 CPU
35〜42 インバータ
43〜48 スイッチ
50 電源電圧監視回路
53,55,57,59 PチャネルMOSFET
54,56,58 NチャネルMOSFET
60,62,64,66 NチャネルMOSFET
61,63,65 PチャネルMOSFET
70〜74 抵抗
75〜77 PチャネルMOSFET
78〜80 NチャネルMOSFET
81,82 NPN型トランジスタ
83 PNP型トランジスタ
84 インバータ
100,101 インバータ
102〜105 スイッチ
110,113 PチャネルMOSFET
111,112,114,115 NチャネルMOSFET
10 Integrated circuit (IC)
20a-
35 to 42
54, 56, 58 N-channel MOSFET
60, 62, 64, 66 N-channel MOSFET
61, 63, 65 P-channel MOSFET
70 to 74
78-80 N-channel MOSFET
81, 82
111, 112, 114, 115 N-channel MOSFET
Claims (8)
前記第1電圧より低い第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転した第2出力電圧を出力する第2インバータと、
前記入力電圧が前記第1電圧まで上昇する際は前記第1インバータから出力される前記第1出力電圧を出力し、前記入力電圧が前記第2電圧まで下降する際は前記第2インバータから出力される前記第2出力電圧を出力する出力電圧選択回路と、
電源電圧の変化に応じた前記第1及び第2インバータにおける前記第1及び第2電圧の変化を抑制する閾値電圧制御回路と、
を備えることを特徴とするシュミット回路。 A first inverter that outputs a first output voltage obtained by inverting the input voltage using the first voltage as a threshold;
A second inverter that outputs a second output voltage obtained by inverting the input voltage using a second voltage lower than the first voltage as a threshold;
When the input voltage rises to the first voltage, the first output voltage outputted from the first inverter is outputted, and when the input voltage falls to the second voltage, it is outputted from the second inverter. An output voltage selection circuit for outputting the second output voltage;
A threshold voltage control circuit that suppresses changes in the first and second voltages in the first and second inverters in response to a change in power supply voltage;
A Schmitt circuit comprising:
前記第1インバータは、
前記電源電圧が所定電圧より高い場合に、前記第1電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第3インバータと、
前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合に、前記第1電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第4インバータと、
を含んで構成され、
前記第2インバータは、
前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合に、前記第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第5インバータと、
前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合に、前記第2電圧を閾値として前記入力電圧を反転して出力する第6インバータと、
を含んで構成され、
前記閾値電圧制御回路は、
前記電源電圧と前記所定電圧との比較結果を出力する比較回路と、
前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合は、前記第3インバータから出力される電圧を前記第1出力電圧として出力するとともに、前記第5インバータから出力される電圧を前記第2出力電圧として出力し、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合は、前記第4インバータから出力される電圧を前記第1出力電圧として出力するとともに、前記第6インバータから出力される電圧を前記第2出力電圧として出力する切替回路と、
を含んで構成されることを特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 1,
The first inverter is
A third inverter that inverts and outputs the input voltage using the first voltage as a threshold when the power supply voltage is higher than a predetermined voltage;
A fourth inverter that inverts and outputs the input voltage using the first voltage as a threshold when the power supply voltage is lower than the predetermined voltage;
Comprising
The second inverter is
A fifth inverter that inverts and outputs the input voltage using the second voltage as a threshold when the power supply voltage is higher than the predetermined voltage;
A sixth inverter that inverts and outputs the input voltage using the second voltage as a threshold when the power supply voltage is lower than the predetermined voltage;
Comprising
The threshold voltage control circuit includes:
A comparison circuit that outputs a comparison result between the power supply voltage and the predetermined voltage;
Based on the comparison result output from the comparison circuit, when the power supply voltage is higher than the predetermined voltage, the voltage output from the third inverter is output as the first output voltage, and the fifth inverter When the power supply voltage is lower than the predetermined voltage, the voltage output from the fourth inverter is output as the first output voltage, and the sixth output voltage is output as the second output voltage. A switching circuit that outputs the voltage output from the inverter as the second output voltage;
A Schmitt circuit comprising:
前記第1インバータは、
入力電極に前記電源電圧が印加され、制御電極に前記入力電圧が印加される第1トランジスタと、
入力電極が前記第1トランジスタの出力電極と接続され、制御電極に前記入力電圧が印加される第2トランジスタと、
を含んで構成され、
前記第2インバータは、
入力電極に前記電源電圧が印加され、制御電極に前記入力電圧が印加される第3トランジスタと、
入力電極が前記第3トランジスタの出力電極と接続され、制御電極に前記入力電圧が印加される第4トランジスタと、
を含んで構成され、
前記閾値電圧制御回路は、
前記電源電圧と前記所定電圧との比較結果を出力する比較回路と、
前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記所定電圧より高い場合は、前記第1トランジスタの駆動能力を下げるか前記第2トランジスタの駆動能力を上げるとともに、前記第3トランジスタの駆動能力を下げるか前記第4トランジスタの駆動能力を上げ、前記電源電圧が前記所定電圧より低い場合は、前記第1トランジスタの駆動能力を上げるか前記第2トランジスタの駆動能力を下げるとともに、前記第3トランジスタの駆動能力を上げるか前記第4トランジスタの駆動能力を下げる切替回路と、
を含んで構成されることを特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 1,
The first inverter is
A first transistor in which the power supply voltage is applied to an input electrode and the input voltage is applied to a control electrode;
A second transistor in which an input electrode is connected to an output electrode of the first transistor and the input voltage is applied to a control electrode;
Comprising
The second inverter is
A third transistor in which the power supply voltage is applied to an input electrode and the input voltage is applied to a control electrode;
A fourth transistor in which an input electrode is connected to an output electrode of the third transistor and the input voltage is applied to a control electrode;
Comprising
The threshold voltage control circuit includes:
A comparison circuit that outputs a comparison result between the power supply voltage and the predetermined voltage;
Based on the comparison result output from the comparison circuit, when the power supply voltage is higher than the predetermined voltage, the driving capability of the first transistor is decreased or the driving capability of the second transistor is increased, and the third Decreasing the driving capability of the transistor or increasing the driving capability of the fourth transistor, and when the power supply voltage is lower than the predetermined voltage, increase the driving capability of the first transistor or decrease the driving capability of the second transistor, A switching circuit for increasing the driving capability of the third transistor or decreasing the driving capability of the fourth transistor;
A Schmitt circuit comprising:
前記第1又は第2トランジスタの少なくとも一方は、並列接続可能な複数のトランジスタにより構成され、
前記第3又は第4トランジスタの少なくとも一方は、並列接続可能な複数のトランジスタにより構成され、
前記切替回路は、前記比較回路から出力される前記比較結果に基づいて、前記複数のトランジスタのうち、並列接続されるトランジスタの数を切り替えて、前記第1〜第4トランジスタの駆動能力を変更すること、
を特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 3,
At least one of the first or second transistor is composed of a plurality of transistors that can be connected in parallel.
At least one of the third or fourth transistor is composed of a plurality of transistors that can be connected in parallel.
The switching circuit changes the driving capability of the first to fourth transistors by switching the number of transistors connected in parallel among the plurality of transistors based on the comparison result output from the comparison circuit. thing,
Schmidt circuit characterized by.
前記比較回路は、
前記電源電圧に応じた第3電圧を生成する電圧生成回路と、
前記第3電圧に応じてオンオフし、前記比較結果を出力する出力トランジスタと、
を含んで構成されること、
を特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to any one of claims 2 to 4,
The comparison circuit is
A voltage generation circuit for generating a third voltage according to the power supply voltage;
An output transistor that turns on and off according to the third voltage and outputs the comparison result;
Comprising, including
Schmidt circuit characterized by.
前記電圧生成回路は、
一端が前記電源電圧側に接続される第1抵抗と、
一端が前記第1抵抗の他端と接続され、他端が接地側に接続される第2抵抗と、
を含んで構成され、
前記第1及び第2抵抗の接続点の電圧を前記第3電圧として出力し、
前記比較回路は、
第5及び第6トランジスタにより構成される電流ミラー回路と、
入力電極が前記第5トランジスタの出力電極と接続され、前記第3電圧が制御電極に印加される第7トランジスタと、
入力電極が前記第6トランジスタの出力電極と接続され、前記第3電圧が制御電極に印加される第8トランジスタと、
一端が前記第7トランジスタの出力電極と接続され、他端が前記第8トランジスタの出力電極と接続される第3抵抗と、
一端が前記第8トランジスタの出力電極と接続され、他端が接地側に接続される第4抵抗と、
を更に備え、
前記出力トランジスタの制御電極には、前記第6及び第8トランジスタの接続点の電圧が印加されること、
を特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 5,
The voltage generation circuit includes:
A first resistor having one end connected to the power supply voltage side;
A second resistor having one end connected to the other end of the first resistor and the other end connected to the ground side;
Comprising
A voltage at a connection point of the first and second resistors is output as the third voltage;
The comparison circuit is
A current mirror circuit composed of fifth and sixth transistors;
A seventh transistor in which an input electrode is connected to an output electrode of the fifth transistor and the third voltage is applied to a control electrode;
An eighth transistor having an input electrode connected to the output electrode of the sixth transistor and the third voltage applied to the control electrode;
A third resistor having one end connected to the output electrode of the seventh transistor and the other end connected to the output electrode of the eighth transistor;
A fourth resistor having one end connected to the output electrode of the eighth transistor and the other end connected to the ground side;
Further comprising
A voltage at a connection point of the sixth and eighth transistors is applied to a control electrode of the output transistor;
Schmidt circuit characterized by.
前記比較回路は、
前記出力トランジスタから出力される前記比較結果に基づいて、前記電源電圧が前記第1電圧まで上昇すると前記第3電圧を更に上昇させ、前記電源電圧が前記第2電圧まで下降すると前記第3電圧を更に下降させるヒステリシス制御回路を、
更に備えることを特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 5,
The comparison circuit is
Based on the comparison result output from the output transistor, the third voltage is further increased when the power supply voltage is increased to the first voltage, and the third voltage is increased when the power supply voltage is decreased to the second voltage. Hysteresis control circuit that lowers further,
A Schmitt circuit, further comprising:
前記比較回路は、
一端が前記第2抵抗の他端と接続され、他端が接地側に接続される第5抵抗と、
入力電極が前記第2及び第5抵抗の接続点と接続され、出力電極が接地側に接続され、前記出力トランジスタから出力される前記比較結果に応じてオンオフする第9トランジスタと、
を更に備えることを特徴とするシュミット回路。 A Schmitt circuit according to claim 6,
The comparison circuit is
A fifth resistor having one end connected to the other end of the second resistor and the other end connected to the ground;
A ninth transistor having an input electrode connected to a connection point of the second and fifth resistors, an output electrode connected to a ground side, and being turned on / off according to the comparison result output from the output transistor;
A Schmitt circuit further comprising:
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