JP5476642B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、基準電圧生成回路を備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a reference voltage generation circuit.

アナログ回路の基準電圧(Vref)およびコモン電圧(Vcom)を生成するための方法として、しばしば抵抗分割が用いられる(たとえば、非特許文献1参照)。この生成方法は、回路規模が小さく簡単に実現できる一方で、電源からの電力とともに伝達されるノイズに対する耐性(Power Supply Rejection:PSR)が弱い。   As a method for generating a reference voltage (Vref) and a common voltage (Vcom) of an analog circuit, resistance division is often used (for example, see Non-Patent Document 1). This generation method has a small circuit scale and can be easily realized, but has low resistance to power transmitted with power from the power supply (Power Supply Rejection: PSR).

このようなノイズの影響を緩和するため、基準電圧またはコモン電圧が出力される基準ノードは、チップ内部の容量に接続されるだけでなく、しばしばチップ外部に設けられた大きな容量値を持つ容量に接続される。基準ノードの電位を所定電圧レベルにするためには、この容量を充電する必要がある。   In order to mitigate the effects of noise, the reference node from which the reference voltage or common voltage is output is not only connected to the capacitor inside the chip, but is often a capacitor with a large capacitance value provided outside the chip. Connected. In order to bring the potential of the reference node to a predetermined voltage level, it is necessary to charge this capacitor.

このため、アナログ回路のパワーダウンが解除されてから基準ノードの電位が所定電圧レベルになるまでには、抵抗値および容量値による時定数で決まる充電時間と、基準ノードの電位が所定電圧レベルに精度良く漸近するまでの時間とが必要となる。   For this reason, after the power-down of the analog circuit is released until the reference node potential reaches a predetermined voltage level, the charging time determined by the time constant based on the resistance value and the capacitance value, and the reference node potential at the predetermined voltage level. Time until asymptotic accuracy is required.

ここで、パワーダウンが解除されてから基準ノードの電位が所定電圧レベルに収束するまでの期間は、アナログ回路が精度良く動作しない期間である。このため、このアナログ回路を備えたシステムにおける待ち時間は、たとえば音楽用途のシステムではミュート期間になり、課題となることが多い。すなわち、この待ち時間は、ノイズ対策のために容量値を大きく設定するにつれて数秒等、非常に長くなり、システムの立ち上り時のミュート期間が増大することから、システム構築上問題となる。   Here, the period after the power-down is canceled until the potential of the reference node converges to a predetermined voltage level is a period during which the analog circuit does not operate with high accuracy. For this reason, the waiting time in a system including this analog circuit becomes a mute period in a system for music use, for example, and often becomes a problem. That is, this waiting time becomes very long, such as several seconds, as the capacitance value is set to be large for noise countermeasures, and the mute period at the start of the system increases, which causes a problem in system construction.

ノイズ防止用コンデンサを急速に充電することにより、出力電圧が所定の定電圧になるまでの時間を短縮するための構成の一例が、特開2006−42524号公報(特許文献1)に開示されている。すなわち、外部から入力された制御信号に応じて入力電圧を所定の定電圧に変換して出力する定電圧回路であって、上記制御信号に応じて、入力電圧を所定の定電圧に変換して出力する定電圧発生回路部と、上記定電圧を出力する上記定電圧発生回路部の出力端に接続された第1コンデンサと、上記第1コンデンサの充電を行なう第2コンデンサと、上記制御信号に応じて上記第2コンデンサの充放電制御を行なうスイッチ回路部とを備える。上記スイッチ回路部は、上記制御信号によって定電圧発生回路部が所定の定電圧の出力を停止する場合、第2コンデンサに上記入力電圧を印加して第2コンデンサの充電を行なうとともに第2コンデンサの第1コンデンサへの放電を遮断する。そして、上記スイッチ回路部は、上記制御信号によって定電圧発生回路部が所定の定電圧の出力を開始する場合、第2コンデンサへの上記入力電圧の印加を遮断するとともに第2コンデンサに充電された電荷を第1コンデンサに放電して第1コンデンサの充電を行なう。   An example of a configuration for shortening the time until the output voltage reaches a predetermined constant voltage by rapidly charging the noise prevention capacitor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-42524 (Patent Document 1). Yes. That is, a constant voltage circuit that converts an input voltage into a predetermined constant voltage according to a control signal input from the outside and outputs the same, and converts the input voltage into a predetermined constant voltage according to the control signal. A constant voltage generating circuit section for outputting, a first capacitor connected to an output terminal of the constant voltage generating circuit section for outputting the constant voltage, a second capacitor for charging the first capacitor, and the control signal And a switch circuit unit that performs charge / discharge control of the second capacitor. The switch circuit unit applies the input voltage to the second capacitor to charge the second capacitor when the constant voltage generation circuit unit stops outputting the predetermined constant voltage by the control signal, and charges the second capacitor. Cut off the discharge to the first capacitor. When the constant voltage generation circuit starts to output a predetermined constant voltage in response to the control signal, the switch circuit block cuts off the application of the input voltage to the second capacitor and is charged to the second capacitor. The first capacitor is charged by discharging the electric charge to the first capacitor.

特開2006−42524号公報JP 2006-42524 A

"Delta-Sigma Data Converters Theory, Design, and Simulation",IEEE Press(ISBN 0-7803-1045-4)"Delta-Sigma Data Converters Theory, Design, and Simulation", IEEE Press (ISBN 0-7803-1045-4)

しかしながら、特許文献1に記載の構成では、急速充電用の容量が別途必要になり、チップ面積が増大してしまうか、あるいはチップの外付け部品が増加してしまうという問題点があった。   However, in the configuration described in Patent Document 1, a capacitor for quick charging is required separately, and there is a problem that the chip area increases or the number of external components of the chip increases.

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、所定レベルの電圧を早期に生成するとともに、回路規模の増大を防ぐことが可能な半導体装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of generating a voltage of a predetermined level at an early stage and preventing an increase in circuit scale. .

本発明の一実施例の形態の半導体装置は、要約すれば、第1電源ノードと基準ノードとの間に直列接続された抵抗およびスイッチ、または上記第1電源ノードと上記基準ノードとの間に接続されたトランジスタを含み、上記第1電源ノードから上記基準ノード経由で上記キャパシタへ電流を流すことにより、基準電圧生成回路よりも速く上記キャパシタを充電することが可能な充電加速回路を備える。   In summary, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a resistor and a switch connected in series between a first power supply node and a reference node, or between the first power supply node and the reference node. A charge accelerating circuit that includes a connected transistor and that allows the capacitor to be charged faster than the reference voltage generation circuit by flowing a current from the first power supply node to the capacitor via the reference node.

また本発明の他の実施例の形態の半導体装置は、要約すれば、第1電源ノードから基準ノードに流れる電流の経路をなす第1の素子と、上記基準ノードから第2電源ノードに流れる電流の経路をなす第2の素子とを含み、上記基準ノードに第1の電源電圧より小さく第2の電源電圧より大きい基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、第1の期間において第1および第2のトランジスタを同時に導通させて上記第1のトランジスタを介して上記第1電源ノードから上記基準ノードに電流を流すと共に上記第2のトランジスタを介して上記基準ノードから上記第2電源ノードに電流を流し、第2の期間において上記第1および第2のトランジスタを同時に非導通とする充電加速回路とを備える。   Further, in summary, the semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes a first element that forms a path of a current flowing from the first power supply node to the reference node, and a current flowing from the reference node to the second power supply node. A reference voltage generation circuit for generating a reference voltage smaller than the first power supply voltage and larger than the second power supply voltage at the reference node, and a first and a first element in the first period. Two transistors are simultaneously turned on to pass a current from the first power supply node to the reference node via the first transistor, and a current is supplied from the reference node to the second power supply node via the second transistor. And a charge accelerating circuit that simultaneously turns off the first and second transistors in the second period.

本発明の一実施例の形態によれば、急速充電用の容量を別途設けることなく、キャパシタを充電するための期間を短くすることができる。したがって、所定レベルの電圧を早期に生成するとともに、回路規模の増大を防ぐことができる。   According to the embodiment of the present invention, the period for charging the capacitor can be shortened without separately providing a capacitor for rapid charging. Therefore, it is possible to generate a predetermined level of voltage early and to prevent an increase in circuit scale.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部の比較例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the comparative example of the reference voltage generation part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 基準電圧生成部100における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating each control signal and a reference node potential in the reference voltage generation unit 100. 本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 基準電圧生成部101における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating each control signal and a reference node potential in a reference voltage generation unit 101. 本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 基準電圧生成部102における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。It is a figure which shows each control signal in the reference voltage production | generation part 102, a reference node potential, and an electric current. 基準電圧生成部102のレイアウトを概念的に示す図である。3 is a diagram conceptually showing a layout of a reference voltage generation unit 102. FIG. 基準電圧生成部102のレイアウトの他の例を概念的に示す図である。3 is a diagram conceptually illustrating another example of the layout of the reference voltage generation unit 102. FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the reference voltage generation part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the reference voltage generation part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 基準電圧生成部103における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。It is a figure which shows each control signal in the reference voltage generation part 103, a reference node electric potential, and an electric current. 本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the reference voltage generation part which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図14に示す基準電圧生成部における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating each control signal, reference node potential, and current in the reference voltage generation unit illustrated in FIG. 14. 本発明の第4の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 基準電圧生成部105における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。It is a figure which shows each control signal and reference node electric potential in the reference voltage production | generation part 105. FIG. 基準電圧生成部105のレイアウトを概念的に示す図である。3 is a diagram conceptually showing a layout of a reference voltage generation unit 105. FIG. 本発明の第6の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation part which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図1を参照して、半導体装置201は、A/D変換器1と、信号処理部2と、D/A変換器3と、ロジックコントローラ4と、基準電圧生成部101A,101Bと、外部端子EXTIN,EXTOUT,EXTC1,EXTC2,EXTC3とを備える。   Referring to FIG. 1, a semiconductor device 201 includes an A / D converter 1, a signal processing unit 2, a D / A converter 3, a logic controller 4, reference voltage generating units 101A and 101B, and external terminals. EXTIN, EXTOUT, EXTC1, EXTC2, and EXTC3.

半導体装置201の外部にキャパシタC1,C2が設けられている。キャパシタC1は、外部端子EXTC1に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。キャパシタC2は、外部端子EXTC2,EXTC3に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。キャパシタC1,C2の容量値はたとえば100μF程度である。   Capacitors C <b> 1 and C <b> 2 are provided outside the semiconductor device 201. Capacitor C1 has a first end connected to external terminal EXTC1 and a second end connected to ground node Vss. Capacitor C2 has a first end connected to external terminals EXTC2 and EXTC3, and a second end connected to ground node Vss. Capacitance values of the capacitors C1 and C2 are, for example, about 100 μF.

基準電圧生成部101A,101Bは、基準電圧Vref1,Vref2をそれぞれ生成する。   The reference voltage generation units 101A and 101B generate reference voltages Vref1 and Vref2, respectively.

A/D変換器1は、外部端子EXTIN経由で外部から受けたアナログ信号AINをデジタル信号に変換して信号処理部2へ出力する。A/D変換器1は、基準電圧生成部101Aから受けた基準電圧Vref1を用いて上記アナログ/デジタル変換を行なう。アナログ信号AINは、たとえば音楽用メディアの再生データがデジタル/アナログ変換された信号である。具体的には、A/D変換器1は演算増幅器(いわゆるオペアンプ)を含み、この演算増幅器の一方入力端子に基準電圧Vref1が与えられ、他方入力端子にアナログ信号が与えられる。   The A / D converter 1 converts an analog signal AIN received from the outside via the external terminal EXTIN into a digital signal and outputs the digital signal to the signal processing unit 2. The A / D converter 1 performs the analog / digital conversion using the reference voltage Vref1 received from the reference voltage generation unit 101A. The analog signal AIN is, for example, a signal obtained by digital / analog conversion of music media reproduction data. Specifically, the A / D converter 1 includes an operational amplifier (so-called operational amplifier). A reference voltage Vref1 is applied to one input terminal of the operational amplifier, and an analog signal is applied to the other input terminal.

信号処理部2は、A/D変換器1から受けたデジタル信号に種々の信号処理を行ない、この信号処理によって得られたデジタル信号をD/A変換器3へ出力する。   The signal processing unit 2 performs various signal processing on the digital signal received from the A / D converter 1 and outputs the digital signal obtained by this signal processing to the D / A converter 3.

D/A変換器3は、信号処理部2から受けたデジタル信号をアナログ信号AOUTに変換し、アナログ信号AOUTを外部端子EXTOUT経由で外部へ出力する。D/A変換器3は、外部端子EXTC2,EXTC3経由で基準電圧生成部101Bから受けた基準電圧Vref2を用いて上記デジタル/アナログ変換を行なう。具体的には、D/A変換器3は演算増幅器(いわゆるオペアンプ)を含み、この演算増幅器の一方入力端子に基準電圧Vref2が与えられ、他方入力端子にアナログ信号が与えられる。   The D / A converter 3 converts the digital signal received from the signal processing unit 2 into an analog signal AOUT, and outputs the analog signal AOUT to the outside via the external terminal EXTOUT. The D / A converter 3 performs the digital / analog conversion using the reference voltage Vref2 received from the reference voltage generation unit 101B via the external terminals EXTC2 and EXTC3. Specifically, the D / A converter 3 includes an operational amplifier (so-called operational amplifier). A reference voltage Vref2 is applied to one input terminal of the operational amplifier, and an analog signal is applied to the other input terminal.

ロジックコントローラ4は、半導体装置201における各機能ブロックを制御する。ロジックコントローラ4は、A/D変換器1、信号処理部2、D/A変換器3、ロジックコントローラ4および基準電圧生成部101A,101Bへパワーダウン信号等の制御信号を出力する。   The logic controller 4 controls each functional block in the semiconductor device 201. The logic controller 4 outputs a control signal such as a power down signal to the A / D converter 1, the signal processing unit 2, the D / A converter 3, the logic controller 4, and the reference voltage generation units 101A and 101B.

以下、基準電圧生成部101A,101Bの各々を基準電圧生成部101と称する場合がある。また、キャパシタC1,C2の各々をキャパシタCと称する場合がある。また、外部端子EXTC1,EXTC2の各々を外部端子EXTCと称する場合がある。また、基準電圧Vref1,Vref2の各々を基準電圧Vrefと称する場合がある。   Hereinafter, each of the reference voltage generation units 101A and 101B may be referred to as a reference voltage generation unit 101. Further, each of the capacitors C1 and C2 may be referred to as a capacitor C. In addition, each of external terminals EXTC1 and EXTC2 may be referred to as external terminal EXTC. In addition, each of the reference voltages Vref1 and Vref2 may be referred to as a reference voltage Vref.

[比較例(基準電圧生成部100)]
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部の比較例の構成を示す図である。
[Comparative example (reference voltage generator 100)]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a comparative example of the reference voltage generation unit according to the first embodiment of the present invention.

図2を参照して、基準電圧生成部100は、基準電圧生成回路11を含む。基準電圧生成回路11は、抵抗R1,R2と、スイッチSW1,SW2とを含む。基準電圧生成部100は、半導体装置201における基準電圧生成部101A,101Bの比較例である。   Referring to FIG. 2, reference voltage generation unit 100 includes a reference voltage generation circuit 11. Reference voltage generation circuit 11 includes resistors R1 and R2 and switches SW1 and SW2. The reference voltage generation unit 100 is a comparative example of the reference voltage generation units 101A and 101B in the semiconductor device 201.

図2において、PDはロジックコントローラ4が出力するパワーダウン信号を示す。PDBは、パワーダウン信号PDの論理レベルを反転した信号を示す。   In FIG. 2, PD indicates a power down signal output from the logic controller 4. PDB represents a signal obtained by inverting the logic level of the power-down signal PD.

基準電圧生成部100は、キャパシタCが電気的に接続されるべき基準ノードRefを有する。基準電圧生成回路11は、電源電圧Vddが供給される電源ノードVddと電源電圧Vddよりも低い接地電圧Vssが供給される接地ノードVssとの間に接続されている。基準電圧生成回路11は、電源ノードVddから基準ノードRefへ電流を流すことにより、キャパシタCを充電し、基準ノードRefの電位を所定電圧レベルにする。基準ノードRefにおける電圧が基準電圧Vrefである。   Reference voltage generation unit 100 has a reference node Ref to which capacitor C is to be electrically connected. The reference voltage generation circuit 11 is connected between a power supply node Vdd supplied with the power supply voltage Vdd and a ground node Vss supplied with a ground voltage Vss lower than the power supply voltage Vdd. The reference voltage generation circuit 11 charges the capacitor C by flowing a current from the power supply node Vdd to the reference node Ref, and sets the potential of the reference node Ref to a predetermined voltage level. The voltage at the reference node Ref is the reference voltage Vref.

抵抗R1およびスイッチSW1は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間に直列接続されている。抵抗R2およびスイッチSW2は、接地ノードVssと基準ノードRefとの間に直列接続されている。より詳細には、スイッチSW1は、電源ノードVddに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R1は、スイッチSW1の第2端に接続された第1端と、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第2端とを有する。抵抗R2は、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第1端と、第2端とを有する。スイッチSW2は、抵抗R2の第2端に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   The resistor R1 and the switch SW1 are connected in series between the power supply node Vdd and the reference node Ref. The resistor R2 and the switch SW2 are connected in series between the ground node Vss and the reference node Ref. More specifically, switch SW1 has a first end connected to power supply node Vdd and a second end. Resistor R1 has a first end connected to the second end of switch SW1 and a second end connected to external terminal EXTC via reference node Ref. Resistor R2 has a first end connected to external terminal EXTC via reference node Ref, and a second end. Switch SW2 has a first end connected to the second end of resistor R2, and a second end connected to ground node Vss.

スイッチSW1は、たとえばPチャネルMOSトランジスタであり、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルのときにオンし、論理ハイレベルのときにオフする。スイッチSW2は、たとえばNチャネルMOSトランジスタであり、パワーダウン信号PDが論理ハイレベルのときにオンし、論理ローレベルのときにオフする。   The switch SW1 is a P-channel MOS transistor, for example, and is turned on when the power down signal PDB is at a logic low level and turned off when the power down signal PDB is at a logic high level. Switch SW2 is an N-channel MOS transistor, for example, and is turned on when power down signal PD is at a logic high level and turned off when at a logic low level.

抵抗R1および抵抗R2の各々は、基準ノードRefが所定レベルに収束した後の通常時において消費電力を低減できるように、十分に大きい抵抗値を有する。   Each of the resistor R1 and the resistor R2 has a sufficiently large resistance value so that power consumption can be reduced in a normal time after the reference node Ref has converged to a predetermined level.

図3は、基準電圧生成部100における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating each control signal and reference node potential in the reference voltage generation unit 100.

図3を参照して、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDが論理ハイレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R1を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R1の抵抗値および抵抗R2の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   Referring to FIG. 3, at time t1, power down is released, power down signal PD transitions to a logic high level, and power down signal PDB transitions to a logic low level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned on, whereby a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R1, the capacitor C is charged, and the potential of the reference node Ref becomes the resistance value of the resistor R1 and the resistor R2. It is controlled to a voltage value determined by a ratio of resistance values.

基準電圧生成部100のパワーダウンが解除されてから基準ノードRefの電位が所定電圧レベルになるまでには、キャパシタCを充電するための期間T1と、基準ノードRefの電位が所定電圧レベルに精度良く漸近するまでの期間T2とが必要となり、長時間を要する。   The period T1 for charging the capacitor C and the potential of the reference node Ref are accurately set to the predetermined voltage level after the power-down of the reference voltage generation unit 100 is released until the potential of the reference node Ref reaches the predetermined voltage level. A period T2 until asymptotically well is required, and a long time is required.

ここで、期間T1の長さは、抵抗値および容量値による時定数で決まる。すなわち、抵抗R1,R2の抵抗値をR1,R2とし、キャパシタCの容量値をCとすると、この時定数は、(R1//R2)×Cで決まる。ただし、(R1//R2)は、抵抗R1,R2の並列合成抵抗値を示す。   Here, the length of the period T1 is determined by a time constant based on a resistance value and a capacitance value. That is, if the resistance values of the resistors R1 and R2 are R1 and R2, and the capacitance value of the capacitor C is C, this time constant is determined by (R1 // R2) × C. However, (R1 // R2) indicates a parallel combined resistance value of the resistors R1 and R2.

基準電圧生成部100を備えたシステムにおける待ち時間すなわち期間T1およびT2は、たとえば音楽用途のシステムではミュート期間になり、課題となることが多い。この待ち時間は、ノイズ対策などのためにキャパシタCの容量値を大きく設定するにつれて数秒等、非常に長くなり、システムの立ち上り時のミュート期間が増大することから、システム構築上問題となる。   The waiting time, that is, the periods T1 and T2 in the system including the reference voltage generation unit 100 becomes a mute period in a system for music use, for example, and often becomes a problem. This waiting time becomes very long, such as several seconds, as the capacitance value of the capacitor C is set to be large for noise countermeasures, and the mute period at the start of the system increases, which causes a problem in system construction.

本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部101では、上記のような基準電圧生成部100の問題点を解決する。   The reference voltage generation unit 101 according to the first embodiment of the present invention solves the problems of the reference voltage generation unit 100 as described above.

[基準電圧生成部101]
次に、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部について図面を用いて説明する。なお、本発明の第1の実施の形態において、基準電圧生成部100と同一または相当部分には基準電圧生成部100と同一符号を付してその説明は繰り返さない。すなわち、以下で説明する内容以外は基準電圧生成部100と同様である。
[Reference Voltage Generation Unit 101]
Next, the reference voltage generation unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment of the present invention, the same or corresponding parts as those of the reference voltage generation unit 100 are denoted by the same reference numerals as those of the reference voltage generation unit 100, and description thereof will not be repeated. That is, it is the same as the reference voltage generation unit 100 except for the contents described below.

図4は、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図4を参照して、基準電圧生成部101は、基準電圧生成部100と比べて、さらに、充電加速回路10を備える。充電加速回路10は、抵抗R11と、スイッチSW11とを含む。図4において、STUP_Pはロジックコントローラ4が出力する制御信号を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the reference voltage generation unit according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 4, reference voltage generation unit 101 further includes a charge acceleration circuit 10 as compared to reference voltage generation unit 100. The charge acceleration circuit 10 includes a resistor R11 and a switch SW11. In FIG. 4, STUP_P indicates a control signal output from the logic controller 4.

充電加速回路10は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間に接続されている。充電加速回路10は、電源ノードVddから基準ノードRef経由でキャパシタCへ電流を流すことにより、基準電圧生成回路11よりも速くキャパシタCを充電することが可能である。   The charge acceleration circuit 10 is connected between the power supply node Vdd and the reference node Ref. The charge accelerating circuit 10 can charge the capacitor C faster than the reference voltage generation circuit 11 by flowing a current from the power supply node Vdd to the capacitor C via the reference node Ref.

抵抗R11は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間において抵抗R1およびスイッチSW1と並列接続され、抵抗R1よりも抵抗値が小さい。スイッチSW11は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間において抵抗R11と直列接続されている。より詳細には、スイッチSW11は、電源ノードVddに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R11は、スイッチSW11の第2端に接続された第1端と、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第2端とを有する。   The resistor R11 is connected in parallel with the resistor R1 and the switch SW1 between the power supply node Vdd and the reference node Ref, and has a resistance value smaller than that of the resistor R1. The switch SW11 is connected in series with the resistor R11 between the power supply node Vdd and the reference node Ref. More specifically, switch SW11 has a first end connected to power supply node Vdd and a second end. The resistor R11 has a first end connected to the second end of the switch SW11 and a second end connected to the external terminal EXTC via the reference node Ref.

スイッチSW11は、たとえばPチャネルMOSトランジスタであり、制御信号STUP_Pが論理ローレベルのときにオンし、論理ハイレベルのときにオフする。   The switch SW11 is a P-channel MOS transistor, for example, and is turned on when the control signal STUP_P is at a logic low level and turned off when the control signal STUP_P is at a logic high level.

図5は、基準電圧生成部101における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating each control signal and reference node potential in the reference voltage generation unit 101.

図5を参照して、充電加速回路10は、基準電圧生成回路11が基準ノードRefの電位を所定電圧レベルに到達させるためにキャパシタCを充電する期間T1において、電源ノードVddから基準ノードRef経由でキャパシタCへ電流を流す。たとえば、充電加速回路10は、パワーダウン解除に同期して、すなわち制御信号STUP_Pが論理ハイレベルから論理ローレベルになるとキャパシタCへの電流供給動作を開始する。そして、充電加速回路10は、基準ノードRefの電位が所定電圧レベルに到達した後、キャパシタCへ電流を流す動作を停止する。   Referring to FIG. 5, charge accelerating circuit 10 includes reference voltage generation circuit 11 from power supply node Vdd via reference node Ref in period T1 during which capacitor C is charged so that the potential of reference node Ref reaches a predetermined voltage level. To pass a current through the capacitor C. For example, the charging acceleration circuit 10 starts a current supply operation to the capacitor C in synchronization with the power-down cancellation, that is, when the control signal STUP_P changes from the logic high level to the logic low level. Then, the charge accelerating circuit 10 stops the operation of flowing a current to the capacitor C after the potential of the reference node Ref reaches a predetermined voltage level.

より詳細には、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDが論理ハイレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R1を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R1の抵抗値および抵抗R2の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。また、スイッチSW11がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R11を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電される。すなわち、時刻t1から時刻t2までの期間T1において、基準ノードRefは基準電圧生成回路11および充電加速回路12によって充電される。   More specifically, at time t1, the power down is released, the power down signal PD transitions to a logic high level, the power down signal PDB transitions to a logic low level, and the control signal STUP_P transitions to a logic low level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned on, whereby a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R1, the capacitor C is charged, and the potential of the reference node Ref becomes the resistance value of the resistor R1 and the resistor R2. It is controlled to a voltage value determined by a ratio of resistance values. Further, when the switch SW11 is turned on, a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R11, and the capacitor C is charged. That is, in the period T1 from time t1 to time t2, the reference node Ref is charged by the reference voltage generation circuit 11 and the charge acceleration circuit 12.

次に、基準ノードRefの電位が十分に上昇した時刻t2において、制御信号STUP_Pが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW11がオフすることにより、充電加速回路10によるキャパシタCへの電流供給が停止する。このとき、基準ノードRefの電位は基準電圧生成回路11によって所定電圧レベルになるように制御されたままであり、基準ノードRefの電位は時刻t3において所定電圧レベルに収束する。時刻t2から時刻t3までの期間T2が基準ノードRefの所定レベルへの収束期間となる。   Next, at time t2 when the potential of the reference node Ref has sufficiently increased, the control signal STUP_P transitions to a logic high level. Then, the switch SW11 is turned off, and the current supply to the capacitor C by the charge acceleration circuit 10 is stopped. At this time, the potential of the reference node Ref remains controlled to be a predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11, and the potential of the reference node Ref converges to the predetermined voltage level at time t3. A period T2 from time t2 to time t3 is a convergence period of the reference node Ref to a predetermined level.

ところで、特許文献1に記載の構成では、急速充電用の容量が別途必要になり、チップ面積が増大してしまうか、あるいはチップの外付け部品が増加してしまうという問題点があった。しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部では、充電加速回路10が、電源ノードVddから基準ノードRef経由でキャパシタCへ電流を流すことにより、基準電圧生成回路11よりも速くキャパシタCを充電する。このような構成により、急速充電用の容量を別途設けることなく、図5に示すように基準電圧生成部100と比べてキャパシタCを充電するための期間T1を短くすることができる。したがって、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部では、所定レベルの電圧を早期に生成するとともに、回路規模の増大を防ぐことができる。   By the way, in the configuration described in Patent Document 1, a capacitor for quick charging is required separately, and there is a problem that the chip area increases or the number of external components of the chip increases. However, in the reference voltage generation unit according to the first embodiment of the present invention, the charge accelerating circuit 10 causes a current to flow from the power supply node Vdd to the capacitor C via the reference node Ref, so that the reference voltage generation unit 11 is more than the reference voltage generation circuit 11. The capacitor C is charged quickly. With such a configuration, a period T1 for charging the capacitor C can be shortened as compared with the reference voltage generation unit 100 as shown in FIG. Therefore, the reference voltage generation unit according to the first embodiment of the present invention can generate a voltage of a predetermined level at an early stage and prevent an increase in circuit scale.

なお、本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧生成部101では、充電加速回路10は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間に直列接続された抵抗R11およびスイッチSW11を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。充電加速回路10が、後述する図12に示すように、電源ノードVddと基準ノードRefとの間に直列接続されたNチャネルMOSトランジスタM15を含む構成であってもよい。NチャネルMOSトランジスタM15は、抵抗R11およびスイッチSW11の役割を兼ねるものである。   In the reference voltage generation unit 101 according to the first embodiment of the present invention, the charge accelerating circuit 10 includes a resistor R11 and a switch SW11 connected in series between the power supply node Vdd and the reference node Ref. Although there is, it is not limited to this. The charge accelerating circuit 10 may include an N-channel MOS transistor M15 connected in series between a power supply node Vdd and a reference node Ref, as shown in FIG. The N channel MOS transistor M15 also serves as the resistor R11 and the switch SW11.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体装置と比べて充電加速回路の構成を変更した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which the configuration of the charge acceleration circuit is changed as compared with the semiconductor device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment.

基準電圧生成部101では、基準電圧生成部100と比べてキャパシタCを充電するための期間T1を短くすることが可能となった。しかしながら、基準電圧生成部101では、キャパシタCの充電レベルを制御することが困難である。たとえば、図5に示すように過充電などが起こってしまい、基準ノードRefの電位が所定電圧レベルに収束するまでの期間T2が長くなる場合がある。   Compared with the reference voltage generation unit 100, the reference voltage generation unit 101 can shorten the period T1 for charging the capacitor C. However, it is difficult for the reference voltage generation unit 101 to control the charge level of the capacitor C. For example, as shown in FIG. 5, overcharge or the like may occur, and the period T2 until the potential of the reference node Ref converges to a predetermined voltage level may become longer.

本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部102では、上記のような基準電圧生成部101の問題点を解決する。   The reference voltage generation unit 102 according to the second embodiment of the present invention solves the problems of the reference voltage generation unit 101 as described above.

[基準電圧生成部102]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部について図面を用いて説明する。なお、本発明の第2の実施の形態において、基準電圧生成部101と同一または相当部分には基準電圧生成部100と同一符号を付してその説明は繰り返さない。すなわち、以下で説明する内容以外は基準電圧生成部101と同様である。
[Reference voltage generator 102]
Next, a reference voltage generation unit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the second embodiment of the present invention, the same or corresponding parts as those of the reference voltage generation unit 101 are denoted by the same reference numerals as those of the reference voltage generation unit 100, and description thereof will not be repeated. That is, it is the same as the reference voltage generation unit 101 except for the contents described below.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図6を参照して、基準電圧生成部102は、基準電圧生成部101と比べて、充電加速回路10の代わりに充電加速回路12を備える。充電加速回路12は、抵抗R11,R12と、スイッチSW11,SW12とを含む。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit according to the second embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6, reference voltage generation unit 102 includes charge acceleration circuit 12 instead of charge acceleration circuit 10, as compared to reference voltage generation unit 101. The charge acceleration circuit 12 includes resistors R11 and R12 and switches SW11 and SW12.

抵抗R1(第1の素子)は、電源電圧Vddが供給される電源ノードVddとキャパシタCが電気的に接続されるべき基準ノードRefとの間に接続されている。抵抗R1は、電源ノードVddから基準ノードRefに流れる電流の経路をなす。抵抗R2(第2の素子)は、基準ノードRefと接地電圧Vssが供給される接地ノードVssとの間に接続されている。抵抗R2は、基準ノードRefから接地ノードVssに流れる電流の経路をなす。基準電圧生成回路11は、基準ノードRefに電源電圧Vddより小さく接地電圧Vssより大きい基準電圧を生成する。   The resistor R1 (first element) is connected between the power supply node Vdd to which the power supply voltage Vdd is supplied and the reference node Ref to which the capacitor C is to be electrically connected. The resistor R1 forms a path for a current flowing from the power supply node Vdd to the reference node Ref. The resistor R2 (second element) is connected between the reference node Ref and the ground node Vss to which the ground voltage Vss is supplied. The resistor R2 forms a path for a current flowing from the reference node Ref to the ground node Vss. The reference voltage generation circuit 11 generates a reference voltage smaller than the power supply voltage Vdd and larger than the ground voltage Vss at the reference node Ref.

図6において、STUP_Nはロジックコントローラ4が出力する制御信号を示す。
充電加速回路12は、電源ノードVddと接地ノードVssとの間に接続されている。充電加速回路12は、電源ノードVddから基準ノードRef経由でキャパシタCへ電流を流すことにより、基準電圧生成回路11よりも速くキャパシタCを充電することが可能である。さらに、充電加速回路12は、キャパシタCを充電するとき、電源ノードVddからの電流をキャパシタCと、接地ノードVss(抵抗R12経由)とへ分岐して流す。
In FIG. 6, STUP_N indicates a control signal output from the logic controller 4.
The charge acceleration circuit 12 is connected between the power supply node Vdd and the ground node Vss. The charge accelerating circuit 12 can charge the capacitor C faster than the reference voltage generation circuit 11 by flowing a current from the power supply node Vdd to the capacitor C via the reference node Ref. Furthermore, when charging the capacitor C, the charging acceleration circuit 12 branches the current from the power supply node Vdd to the capacitor C and the ground node Vss (via the resistor R12).

抵抗R11は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間において抵抗R1およびスイッチSW1と並列接続され、抵抗R1よりも抵抗値が小さい。抵抗R12は、接地ノードVssと基準ノードRefとの間において抵抗R2と並列接続され、抵抗R2よりも抵抗値が小さい。スイッチSW11は、電源ノードVddと基準ノードRefとの間において抵抗R11と直列接続されている。スイッチSW12は、接地ノードVssと基準ノードRefとの間において抵抗R12と直列接続されている。より詳細には、スイッチSW11は、電源ノードVddに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R11は、スイッチSW11の第2端に接続された第1端と、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第2端とを有する。抵抗R12は、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第1端と、第2端とを有する。スイッチSW12は、抵抗R12の第2端に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   The resistor R11 is connected in parallel with the resistor R1 and the switch SW1 between the power supply node Vdd and the reference node Ref, and has a resistance value smaller than that of the resistor R1. The resistor R12 is connected in parallel with the resistor R2 between the ground node Vss and the reference node Ref, and has a resistance value smaller than that of the resistor R2. The switch SW11 is connected in series with the resistor R11 between the power supply node Vdd and the reference node Ref. The switch SW12 is connected in series with the resistor R12 between the ground node Vss and the reference node Ref. More specifically, switch SW11 has a first end connected to power supply node Vdd and a second end. The resistor R11 has a first end connected to the second end of the switch SW11 and a second end connected to the external terminal EXTC via the reference node Ref. Resistor R12 has a first end connected to external terminal EXTC via reference node Ref, and a second end. Switch SW12 has a first end connected to the second end of resistor R12, and a second end connected to ground node Vss.

スイッチSW11は、たとえばPチャネルMOSトランジスタであり、制御信号STUP_Pが論理ローレベルのときにオンし、論理ハイレベルのときにオフする。スイッチSW12は、たとえばNチャネルMOSトランジスタであり、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルのときにオンし、論理ローレベルのときにオフする。   The switch SW11 is a P-channel MOS transistor, for example, and is turned on when the control signal STUP_P is at a logic low level and turned off when the control signal STUP_P is at a logic high level. The switch SW12 is, for example, an N-channel MOS transistor, and is turned on when the control signal STUP_N is at a logic high level and turned off when the control signal STUP_N is at a logic low level.

図7は、基準電圧生成部102における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating each control signal, reference node potential, and current in the reference voltage generation unit 102.

図7において、I1は、電源ノードVddから基準ノードRefへ向かって抵抗R1を通して流れる電流を示し、I11は、電源ノードVddから基準ノードRefへ向かって抵抗R11を通して流れる電流を示し、I2は、基準ノードRefから接地ノードVssへ向かって抵抗R2を通して流れる電流を示し、I12は、基準ノードRefから接地ノードVssへ向かって抵抗R12を通して流れる電流を示す。   In FIG. 7, I1 indicates a current flowing through the resistor R1 from the power supply node Vdd toward the reference node Ref, I11 indicates a current flowing through the resistor R11 from the power supply node Vdd toward the reference node Ref, and I2 indicates a reference. A current flowing through the resistor R2 from the node Ref to the ground node Vss is shown, and I12 denotes a current flowing through the resistor R12 from the reference node Ref to the ground node Vss.

図7を参照して、期間T1にスイッチSW11を通して流れる電流I11は、期間T2において抵抗R1を通して流れる電流I1より大きい。また、期間T1にスイッチSW12を通して流れる電流I12は、期間T2において抵抗R2を通して流れる電流I2より大きい。   Referring to FIG. 7, current I11 flowing through switch SW11 in period T1 is larger than current I1 flowing through resistor R1 in period T2. Further, the current I12 flowing through the switch SW12 in the period T1 is larger than the current I2 flowing through the resistor R2 in the period T2.

電流I1,I2は、飽和すると同じ電流値i1になる。また、電流I11,I12は、飽和すると同じ電流値i0になる。   When the currents I1 and I2 are saturated, they have the same current value i1. Further, when the currents I11 and I12 are saturated, they have the same current value i0.

充電加速回路12は、期間T1においてスイッチSW11およびSW12を同時に導通させてスイッチSW11を介して電源ノードVddから基準ノードRefに電流を流すと共にスイッチSW12を介して基準ノードRefから接地ノードVssに電流を流す。また、充電加速回路12は、期間T2においてはスイッチSW11およびSW12を同時に非導通とする。   The charge accelerating circuit 12 simultaneously turns on the switches SW11 and SW12 in the period T1 to flow a current from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the switch SW11 and to supply a current from the reference node Ref to the ground node Vss via the switch SW12. Shed. In addition, the charging acceleration circuit 12 turns off the switches SW11 and SW12 at the same time in the period T2.

より詳細には、充電加速回路12は、基準電圧生成回路11が基準ノードRefの電位を所定電圧レベルに到達させるためにキャパシタCを充電する期間T1において、電源ノードVddから基準ノードRef経由でキャパシタCへ電流を流す。たとえば、充電加速回路12は、パワーダウン解除に同期して、すなわち制御信号STUP_Pが論理ハイレベルから論理ローレベルになり、制御信号STUP_Nが論理ローレベルから論理ハイレベルになるとキャパシタCへの電流供給動作を開始する。そして、充電加速回路12は、基準ノードRefの電位が所定電圧レベルに到達した後、キャパシタCへ電流を流す動作を停止する。   More specifically, the charge accelerating circuit 12 is connected to the capacitor from the power supply node Vdd via the reference node Ref in the period T1 in which the reference voltage generation circuit 11 charges the capacitor C so that the potential of the reference node Ref reaches a predetermined voltage level. Current is passed to C. For example, the charge accelerating circuit 12 supplies current to the capacitor C in synchronization with the power-down cancellation, that is, when the control signal STUP_P changes from a logic high level to a logic low level and the control signal STUP_N changes from a logic low level to a logic high level. Start operation. Then, the charge accelerating circuit 12 stops the operation of passing a current to the capacitor C after the potential of the reference node Ref reaches a predetermined voltage level.

さらに、充電加速回路12は、パワーダウンが再び指示されて基準電圧生成回路11が基準ノードRefへ電流を流す動作を停止すると、キャパシタCから抵抗R12を介して接地ノードVssへ電流を流すことによりキャパシタCを放電する。これにより、キャパシタCの放電を加速することが可能となる。   Further, when the power-down is instructed again and the reference voltage generation circuit 11 stops the operation of flowing the current to the reference node Ref, the charge acceleration circuit 12 causes the current to flow from the capacitor C to the ground node Vss through the resistor R12. Capacitor C is discharged. Thereby, the discharge of the capacitor C can be accelerated.

より詳細には、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDが論理ハイレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R1を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R1の抵抗値および抵抗R2の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。また、スイッチSW11およびSW12がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R11を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R11の抵抗値および抵抗R12の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。すなわち、時刻t1から時刻t2までの期間T1において、基準ノードRefは基準電圧生成回路11および充電加速回路12によって所定電圧レベルへ向かって充電される。   More specifically, at time t1, the power-down is released, the power-down signal PD transitions to a logic high level, the power-down signal PDB transitions to a logic low level, and the control signal STUP_P transitions to a logic low level. The signal STUP_N transitions to a logic high level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned on, whereby a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R1, the capacitor C is charged, and the potential of the reference node Ref becomes the resistance value of the resistor R1 and the resistor R2. It is controlled to a voltage value determined by a ratio of resistance values. Further, when the switches SW11 and SW12 are turned on, a current flows from the power supply node Vdd via the resistor R11 to the reference node Ref, the capacitor C is charged, and the potential of the reference node Ref becomes the resistance value of the resistor R11 and the resistor R12. It is controlled to a voltage value determined by a ratio of resistance values. That is, in the period T1 from time t1 to time t2, the reference node Ref is charged toward the predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11 and the charge acceleration circuit 12.

次に、基準ノードRefの電位が十分に上昇した時刻t2において、制御信号STUP_Pが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW11およびSW12がオフすることにより、充電加速回路12によるキャパシタCへの電流供給が停止する。このとき、基準ノードRefの電位は基準電圧生成回路11によって所定電圧レベルになるように制御されたままであり、基準ノードRefの電位は時刻t3において所定電圧レベルに収束する。   Next, at time t2 when the potential of the reference node Ref sufficiently rises, the control signal STUP_P transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, the switches SW11 and SW12 are turned off, and the current supply to the capacitor C by the charge acceleration circuit 12 is stopped. At this time, the potential of the reference node Ref remains controlled to be a predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11, and the potential of the reference node Ref converges to the predetermined voltage level at time t3.

次に、時刻t4においてパワーダウンが再び指示され、パワーダウン信号PDが論理ローレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオフすることにより、基準電圧生成回路11による基準ノードRefの電位制御が停止する。また、スイッチSW11がオフした状態においてスイッチSW12がオンすることにより、キャパシタCに蓄えられた電荷が外部端子EXTC、抵抗R12およびスイッチSW12経由で接地ノードVssへ放電される。   Next, at time t4, power down is instructed again, the power down signal PD transits to a logic low level, the power down signal PDB transits to a logic high level, and the control signal STUP_N transits to a logic high level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned off, and the potential control of the reference node Ref by the reference voltage generation circuit 11 is stopped. In addition, when the switch SW11 is turned on while the switch SW11 is turned off, the charge stored in the capacitor C is discharged to the ground node Vss via the external terminal EXTC, the resistor R12, and the switch SW12.

次に、キャパシタCの電荷が十分に放電された時刻t5において、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW12がオフすることにより、充電加速回路12によるキャパシタCの放電動作が停止する。   Next, at time t5 when the charge of the capacitor C is sufficiently discharged, the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, the switch SW12 is turned off, and the discharging operation of the capacitor C by the charge acceleration circuit 12 is stopped.

充電加速回路12は、基準電圧生成回路11と同じ回路構成を有し、パワーダウン解除後の一定期間、基準電圧生成回路11よりも多くの電流を基準ノードRefへ流す。たとえば、充電加速回路12が図6に示すように直列接続された複数の抵抗素子を用いて構成される場合には、充電加速回路12において、基準電圧生成回路11の抵抗比と略同じ抵抗比を有するように、かつ基準電圧生成回路11よりも低い抵抗値を有するように回路定数が設定される。すなわち、抵抗値に関し、抵抗R1は抵抗R11より大きく、抵抗R2は抵抗R12より大きい。また、抵抗値に関し、抵抗R1に対する抵抗R2の比は、抵抗R11に対する抵抗R12の比と略等しい。   The charge accelerating circuit 12 has the same circuit configuration as the reference voltage generation circuit 11, and allows a larger amount of current to flow to the reference node Ref for a certain period after the power-down is canceled. For example, when the charge accelerating circuit 12 is configured using a plurality of resistance elements connected in series as shown in FIG. 6, the resistance ratio in the charge accelerating circuit 12 is substantially the same as the resistance ratio of the reference voltage generating circuit 11. The circuit constants are set so as to have a resistance value lower than that of the reference voltage generation circuit 11. That is, regarding the resistance value, the resistance R1 is larger than the resistance R11, and the resistance R2 is larger than the resistance R12. Regarding the resistance value, the ratio of the resistance R2 to the resistance R1 is substantially equal to the ratio of the resistance R12 to the resistance R11.

具体的には、抵抗R1,R2,R11,R12の抵抗値をそれぞれR1,R2,R11,R12とすると、R1:R2=R11:R12、R11<<R1、およびR12<<R2の関係を満たすように、抵抗R1,R2,R11,R12の抵抗値が設定される。   Specifically, assuming that the resistance values of the resistors R1, R2, R11, and R12 are R1, R2, R11, and R12, respectively, the relationship of R1: R2 = R11: R12, R11 << R1, and R12 << R2 is satisfied. Thus, the resistance values of the resistors R1, R2, R11, and R12 are set.

このように、基準電圧生成部102では、充電加速回路12は、基準電圧生成回路11の抵抗比と略同じ抵抗比を有するため、時刻t2において、充電加速直後の基準ノードRefの電位を、所定レベルすなわち本来期待する電圧値に近い値に精度良く制御することが可能となる。このため、基準ノードRefの電位を所定レベルに設定するまでの期間T2を短縮することができる。   As described above, in the reference voltage generation unit 102, the charging acceleration circuit 12 has a resistance ratio substantially the same as the resistance ratio of the reference voltage generation circuit 11, and therefore, at time t2, the potential of the reference node Ref immediately after the charging acceleration is set to a predetermined value. It becomes possible to accurately control the level, that is, a value close to the originally expected voltage value. Therefore, the period T2 until the potential of the reference node Ref is set to a predetermined level can be shortened.

したがって、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置では、基準ノードRefに接続される外部容量を急速に充電することができ、かつ急速充電直後の基準ノードRefの電位を所定電圧レベルに近い値に制御することが可能となるため、システムを構築した際の待ち時間を短縮することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the external capacitor connected to the reference node Ref can be rapidly charged, and the potential of the reference node Ref immediately after the rapid charge is set to a predetermined voltage level. Since it becomes possible to control to a close value, the waiting time when the system is constructed can be shortened.

特許文献1の図2におけるPMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM3は、一見すると、図6に示すスイッチSW11およびSW12にそれぞれ対応する。しかしながら、特許文献1の図2において、PMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM3がオンするとき、NMOSトランジスタM2はオフ状態であることから、入力電圧Vddの供給ノードからPMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM2を経由して基準ノードRefに相当するノードBへ電流を流す経路は発生しない。   At first glance, the PMOS transistor M1 and NMOS transistor M3 in FIG. 2 of Patent Document 1 correspond to the switches SW11 and SW12 shown in FIG. However, in FIG. 2 of Patent Document 1, when the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M3 are turned on, the NMOS transistor M2 is in the off state, so that the supply node of the input voltage Vdd passes through the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2. Thus, there is no path for flowing current to the node B corresponding to the reference node Ref.

一方、基準電圧生成部102では、キャパシタCへの充電は、電源ノードVddからスイッチSW11および抵抗R11を通して流れる電流によって行なわれる。図4に示す基準電圧生成部101のように、スイッチSW11および抵抗R11の経路のみを有する場合、キャパシタCを充電しすぎると基準ノードRefが所定電圧レベルを超えてしまい、充電加速回路10の非アクティブ後(図5のt2以降)に基準電圧発生回路11が基準ノードRefを所定電圧レベルに戻すまでに時間を要してしまう。   On the other hand, in reference voltage generation unit 102, capacitor C is charged by a current flowing from power supply node Vdd through switch SW11 and resistor R11. When only the path of the switch SW11 and the resistor R11 is provided as in the reference voltage generation unit 101 illustrated in FIG. 4, if the capacitor C is charged too much, the reference node Ref exceeds a predetermined voltage level, and the charge acceleration circuit 10 is not turned on. It takes time for the reference voltage generation circuit 11 to return the reference node Ref to a predetermined voltage level after activation (after t2 in FIG. 5).

これに対して、基準電圧生成部102では、電源ノードVddからスイッチSW11および抵抗R11を通して基準ノードRefへの経路で電流を流すと同時に基準ノードRefから抵抗R12およびスイッチSW12を通して接地ノードVssへの経路で電流を流すことで過充電を抑えることができる。   On the other hand, in the reference voltage generation unit 102, a current flows from the power supply node Vdd through the switch SW11 and the resistor R11 to the reference node Ref, and at the same time, a route from the reference node Ref to the ground node Vss through the resistor R12 and the switch SW12. The overcharge can be suppressed by passing the current.

本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部は、たとえば、A/DコンバータおよびD/Aコンバータの基準電圧を生成する回路ブロックに適用され、特に、オーディオ用など高精度なA/DコンバータおよびD/Aコンバータに有効である。   The reference voltage generation unit according to the second embodiment of the present invention is applied to, for example, a circuit block that generates a reference voltage for an A / D converter and a D / A converter, and is particularly suitable for high precision A / D such as for audio. It is effective for D converters and D / A converters.

図8は、基準電圧生成部102のレイアウトを概念的に示す図である。
図8を参照して、抵抗R1は、紙面横方向に配列された複数のユニット抵抗素子URを含み、各ユニット抵抗素子URは配線LNを介して接続されている。同様に、抵抗R2は、紙面横方向に配列された複数のユニット抵抗素子URを含み、各ユニット抵抗素子URは配線LNを介して接続されている。抵抗R1およびR2の各ユニット抵抗素子URは紙面横方向に整列して配置されている。
FIG. 8 is a diagram conceptually showing the layout of the reference voltage generation unit 102.
Referring to FIG. 8, resistance R1 includes a plurality of unit resistance elements UR arranged in the horizontal direction of the drawing, and each unit resistance element UR is connected via a wiring LN. Similarly, the resistor R2 includes a plurality of unit resistance elements UR arranged in the horizontal direction of the drawing, and each unit resistance element UR is connected via a wiring LN. The unit resistance elements UR of the resistors R1 and R2 are arranged in alignment in the horizontal direction on the paper surface.

抵抗R1およびR2と同一形状のユニット抵抗素子URが、抵抗R11およびR12として配置されている。これにより、ユニット抵抗素子のミスマッチによる電位のずれを緩和でき、キャパシタCの充放電時間を加速することができる。   Unit resistance elements UR having the same shape as the resistors R1 and R2 are arranged as the resistors R11 and R12. Thereby, the potential shift due to the mismatch of the unit resistance elements can be alleviated, and the charge / discharge time of the capacitor C can be accelerated.

抵抗R11は、抵抗R1の左側に抵抗R1の各ユニット抵抗素子URと整列して配置されている。抵抗R12は、抵抗R2の右側に抵抗R2の各ユニット抵抗素子URと整列して配置されている。   The resistor R11 is arranged on the left side of the resistor R1 in alignment with each unit resistance element UR of the resistor R1. The resistor R12 is arranged on the right side of the resistor R2 in alignment with the unit resistor elements UR of the resistor R2.

スイッチSW1およびSW11は、たとえばゲート電極Gを有するトランジスタによって構成され、抵抗R1およびR11の近傍に、紙面横方向に整列して配置されている。スイッチSW2およびSW12は、たとえばゲート電極Gを有するトランジスタによって構成され、抵抗R2およびR12の近傍に、紙面横方向に整列して配置されている。   The switches SW1 and SW11 are constituted by transistors having a gate electrode G, for example, and are arranged in the vicinity of the resistors R1 and R11 so as to be aligned in the horizontal direction in the drawing. The switches SW2 and SW12 are constituted by, for example, a transistor having a gate electrode G, and are arranged in the vicinity of the resistors R2 and R12 so as to be aligned in the horizontal direction on the paper surface.

抵抗R1、抵抗R11、スイッチSW1およびスイッチSW11と、抵抗R2、抵抗R12、スイッチSW2およびスイッチSW12とは、基準ノードRefに対応する配線LNに対してそれぞれ線対称に配置されている。   The resistor R1, the resistor R11, the switch SW1, and the switch SW11, and the resistor R2, the resistor R12, the switch SW2, and the switch SW12 are arranged in line symmetry with respect to the wiring LN corresponding to the reference node Ref.

以上のようなレイアウトにより、基準電圧生成部102を小面積で実現することができる。   With the above layout, the reference voltage generation unit 102 can be realized with a small area.

図9は、基準電圧生成部102のレイアウトの他の例を概念的に示す図である。
図9を参照して、この基準電圧生成部102は、互いに並んで配置された複数のポリシリコン層を有する。これら複数のポリシリコン層は、抵抗R1,R2,R11,R12と、抵抗R1,R2,R11,R12を挟むように配置されたダミー素子DM1〜DM6とを構成する。すなわち、基準電圧生成部102は、抵抗R1の近傍に配置されたダミー素子DM1〜DM3と、抵抗R2の近傍に配置されたダミー素子DM4〜DM6とを含む。ダミー素子DM1〜DM3は、抵抗R1の左側に抵抗R1の各ユニット抵抗素子URと整列して配置されている。ダミー素子DM4〜DM6は、抵抗R2の右側に抵抗R2の各ユニット抵抗素子URと整列して配置されている。抵抗R11は、抵抗R1に最も近いダミー素子DM3によって形成される。抵抗R12は、抵抗R2に最も近いダミー素子DM6によって形成される。
FIG. 9 is a diagram conceptually illustrating another example of the layout of the reference voltage generation unit 102.
Referring to FIG. 9, reference voltage generating unit 102 has a plurality of polysilicon layers arranged side by side. The plurality of polysilicon layers constitute resistors R1, R2, R11, and R12 and dummy elements DM1 to DM6 disposed so as to sandwich the resistors R1, R2, R11, and R12. That is, the reference voltage generation unit 102 includes dummy elements DM1 to DM3 arranged in the vicinity of the resistor R1, and dummy elements DM4 to DM6 arranged in the vicinity of the resistor R2. The dummy elements DM1 to DM3 are arranged in alignment with the unit resistance elements UR of the resistor R1 on the left side of the resistor R1. The dummy elements DM4 to DM6 are arranged on the right side of the resistor R2 in alignment with the unit resistance elements UR of the resistor R2. The resistor R11 is formed by a dummy element DM3 that is closest to the resistor R1. The resistor R12 is formed by a dummy element DM6 that is closest to the resistor R2.

このように、ダミー素子を用いる構成により、高精度に基準電圧を生成することが可能となる。また、ダミー素子を抵抗R11およびR12に流用することで、基準電圧生成部102を小面積で実現することができる。   As described above, the configuration using the dummy element makes it possible to generate the reference voltage with high accuracy. Further, by using the dummy elements for the resistors R11 and R12, the reference voltage generating unit 102 can be realized with a small area.

その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

なお、ダミー素子DM1〜DM6は接地ノードVssに接続されているが、電源ノードVddに接続されてもよい。   The dummy elements DM1 to DM6 are connected to the ground node Vss, but may be connected to the power supply node Vdd.

また、基準電圧生成部におけるスイッチおよび抵抗の配置は、図6に示す配置に限定するものではなく、たとえば以下の図10および図11に示すようにしてもよい。   Further, the arrangement of the switches and the resistors in the reference voltage generation unit is not limited to the arrangement shown in FIG. 6, and may be as shown in FIGS. 10 and 11 below, for example.

図10は、本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a modification of the reference voltage generation unit according to the second embodiment of the present invention.

図10を参照して、この基準電圧生成部は、基準電圧生成部102と比べて、スイッチSW2を含まない構成である。このような構成により、スイッチによって発生するノイズを低減することができる。   Referring to FIG. 10, this reference voltage generation unit has a configuration that does not include switch SW <b> 2, as compared with reference voltage generation unit 102. With such a configuration, noise generated by the switch can be reduced.

図11は、本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a modification of the reference voltage generation unit according to the second embodiment of the present invention.

図11を参照して、基準電圧生成回路11において、抵抗R1は、電源ノードVddに接続された第1端と、第2端とを有する。スイッチSW1は、抵抗R1の第2端に接続された第1端と、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第2端とを有する。スイッチSW2は、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R2は、スイッチSW2の第2端に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   Referring to FIG. 11, in reference voltage generation circuit 11, resistor R1 has a first end connected to power supply node Vdd, and a second end. Switch SW1 has a first end connected to the second end of resistor R1, and a second end connected to external terminal EXTC via reference node Ref. Switch SW2 has a first end connected to external terminal EXTC via reference node Ref, and a second end. Resistor R2 has a first end connected to the second end of switch SW2 and a second end connected to ground node Vss.

充電加速回路12において、抵抗R11は、電源ノードVddに接続された第1端と、第2端とを有する。スイッチSW11は、抵抗R11の第2端に接続された第1端と、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第2端とを有する。スイッチSW12は、基準ノードRefを介して外部端子EXTCに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R12は、スイッチSW12の第2端に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   In charge accelerating circuit 12, resistor R11 has a first end connected to power supply node Vdd, and a second end. Switch SW11 has a first end connected to the second end of resistor R11, and a second end connected to external terminal EXTC via reference node Ref. Switch SW12 has a first end connected to external terminal EXTC via reference node Ref, and a second end. Resistor R12 has a first end connected to the second end of switch SW12, and a second end connected to ground node Vss.

このように、各スイッチを基準ノードRef側に配置することにより、各スイッチによって発生するノイズを低減することが可能となる。   Thus, by arranging each switch on the reference node Ref side, it is possible to reduce noise generated by each switch.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第2の実施の形態に係る半導体装置と比べて基準電圧生成部の実現方法を変更した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第2の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Third Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a method for realizing a reference voltage generation unit is changed as compared with the semiconductor device according to the second embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment.

図12は、本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図12を参照して、基準電圧生成部103は、基準電圧生成回路31と、充電加速回路13と、インタフェース回路21とを含む。基準電圧生成回路31は、PチャネルMOSトランジスタM1,M3と、NチャネルMOSトランジスタM2,M4,M5,M6とを含む。充電加速回路13は、PチャネルMOSトランジスタM11,M13と、NチャネルMOSトランジスタM12,M14,M15,M16とを含む。インタフェース回路21は、ダイオードD1,D2と、抵抗R21とを含む。なお、基準電圧生成部103がMOSトランジスタを含む構成に限らず、電界効果トランジスタを含む構成であればよい。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit according to the third embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 12, reference voltage generation unit 103 includes a reference voltage generation circuit 31, a charge acceleration circuit 13, and an interface circuit 21. Reference voltage generating circuit 31 includes P channel MOS transistors M1, M3 and N channel MOS transistors M2, M4, M5, M6. Charge acceleration circuit 13 includes P-channel MOS transistors M11 and M13 and N-channel MOS transistors M12, M14, M15, and M16. Interface circuit 21 includes diodes D1 and D2 and resistor R21. The reference voltage generation unit 103 is not limited to a configuration including a MOS transistor, and may be a configuration including a field effect transistor.

本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置におけるチップにはパッドPDCが設けられ、このパッドPDCは半導体装置のパッケージに設けられた外部端子EXTCにワイヤボンディングを介して接続されている。   The chip in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is provided with a pad PDC, and this pad PDC is connected to an external terminal EXTC provided in the package of the semiconductor device through wire bonding.

基準電圧生成回路31において、PチャネルMOSトランジスタM1は、電源ノードVddに接続されたソースと、ドレインと、パワーダウン信号PDBを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM2は、PチャネルMOSトランジスタM1のドレインに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、パワーダウン信号PDBを受けるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタM3は、基準ノードRefに接続されたソースと、ドレインと、パワーダウン信号PDBを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM4は、PチャネルMOSトランジスタM3のドレインに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、パワーダウン信号PDBを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM5(第1の素子)は、電源ノードVddに接続されたドレインと、基準ノードRefに接続されたソースと、PチャネルMOSトランジスタM1のドレインに接続されたゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM6(第2の素子)は、基準ノードRefに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、PチャネルMOSトランジスタM3のドレインに接続されたゲートとを有する。   In reference voltage generation circuit 31, P channel MOS transistor M1 has a source connected to power supply node Vdd, a drain, and a gate for receiving power down signal PDB. N channel MOS transistor M2 has a drain connected to the drain of P channel MOS transistor M1, a source connected to ground node Vss, and a gate for receiving power down signal PDB. P-channel MOS transistor M3 has a source connected to reference node Ref, a drain, and a gate for receiving power-down signal PDB. N channel MOS transistor M4 has a drain connected to the drain of P channel MOS transistor M3, a source connected to ground node Vss, and a gate for receiving power down signal PDB. N-channel MOS transistor M5 (first element) has a drain connected to power supply node Vdd, a source connected to reference node Ref, and a gate connected to the drain of P-channel MOS transistor M1. N-channel MOS transistor M6 (second element) has a drain connected to reference node Ref, a source connected to ground node Vss, and a gate connected to the drain of P-channel MOS transistor M3.

充電加速回路13において、PチャネルMOSトランジスタM11は、電源ノードVddに接続されたソースと、ドレインと、制御信号STUP_Pを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM12は、PチャネルMOSトランジスタM11のドレインに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、制御信号STUP_Pを受けるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタM13は、基準ノードRefに接続されたソースと、ドレインと、制御信号STUP_Nを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM14は、PチャネルMOSトランジスタM13のドレインに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、制御信号STUP_Nを受けるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM15は、電源ノードVddに接続されたドレインと、基準ノードRefに接続されたソースと、PチャネルMOSトランジスタM11のドレインに接続されたゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタM16は、基準ノードRefに接続されたドレインと、接地ノードVssに接続されたソースと、PチャネルMOSトランジスタM13のドレインに接続されたゲートとを有する。   In charge accelerating circuit 13, P-channel MOS transistor M11 has a source connected to power supply node Vdd, a drain, and a gate for receiving control signal STUP_P. N-channel MOS transistor M12 has a drain connected to the drain of P-channel MOS transistor M11, a source connected to ground node Vss, and a gate for receiving control signal STUP_P. P-channel MOS transistor M13 has a source connected to reference node Ref, a drain, and a gate for receiving control signal STUP_N. N-channel MOS transistor M14 has a drain connected to the drain of P-channel MOS transistor M13, a source connected to ground node Vss, and a gate for receiving control signal STUP_N. N-channel MOS transistor M15 has a drain connected to power supply node Vdd, a source connected to reference node Ref, and a gate connected to the drain of P-channel MOS transistor M11. N-channel MOS transistor M16 has a drain connected to reference node Ref, a source connected to ground node Vss, and a gate connected to the drain of P-channel MOS transistor M13.

インタフェース回路21において、ダイオードD1は、電源ノードVddに接続されたカソードと、パッドPDCに接続されたアノードとを有する。ダイオードD2は、パッドPDCに接続されたカソードと、接地ノードVssに接続されたアノードとを有する。抵抗R21は、基準ノードRefに接続された第1端と、パッドPDCに接続された第2端とを有する。   In interface circuit 21, diode D1 has a cathode connected to power supply node Vdd and an anode connected to pad PDC. Diode D2 has a cathode connected to pad PDC and an anode connected to ground node Vss. Resistor R21 has a first end connected to reference node Ref and a second end connected to pad PDC.

PチャネルMOSトランジスタM5およびNチャネルMOSトランジスタM6の各々は、基準ノードRefが所定レベルに収束した後の通常時において消費電力を低減できるように、十分に大きいオン抵抗値を有する。   Each of P-channel MOS transistor M5 and N-channel MOS transistor M6 has a sufficiently large on-resistance value so that power consumption can be reduced in a normal time after reference node Ref has converged to a predetermined level.

図13は、基準電圧生成部103における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating each control signal, reference node potential, and current in the reference voltage generation unit 103.

図13において、I5は、電源ノードVddから基準ノードRefへ向かってNチャネルMOSトランジスタM5を通して流れる電流を示し、I15は、電源ノードVddから基準ノードRefへ向かってNチャネルMOSトランジスタM15を通して流れる電流を示し、I6は、基準ノードRefから接地ノードVssへ向かってNチャネルMOSトランジスタM6を通して流れる電流を示し、I16は、基準ノードRefから接地ノードVssへ向かってNチャネルMOSトランジスタM16を通して流れる電流を示す。   In FIG. 13, I5 indicates a current flowing through the N channel MOS transistor M5 from the power supply node Vdd toward the reference node Ref, and I15 indicates a current flowing through the N channel MOS transistor M15 from the power supply node Vdd toward the reference node Ref. I6 indicates a current flowing through the N channel MOS transistor M6 from the reference node Ref to the ground node Vss, and I16 indicates a current flowing through the N channel MOS transistor M16 from the reference node Ref to the ground node Vss.

図13を参照して、期間T1にNチャネルMOSトランジスタM15を通して流れる電流I15は、期間T2においてNチャネルMOSトランジスタM5を通して流れる電流I5より大きい。また、期間T1にNチャネルMOSトランジスタM16を通して流れる電流I16は、期間T2においてNチャネルMOSトランジスタM6を通して流れる電流I6より大きい。   Referring to FIG. 13, current I15 flowing through N channel MOS transistor M15 in period T1 is larger than current I5 flowing through N channel MOS transistor M5 in period T2. The current I16 flowing through the N channel MOS transistor M16 in the period T1 is larger than the current I6 flowing through the N channel MOS transistor M6 in the period T2.

電流I5,I6は、飽和すると同じ電流値i1になる。また、電流I15,I16は、飽和すると同じ電流値i0になる。   When the currents I5 and I6 are saturated, they have the same current value i1. Further, when the currents I15 and I16 are saturated, they have the same current value i0.

充電加速回路13は、期間T1において電源ノードVddとNチャネルMOSトランジスタM15の制御電極との接続経路を形成し、基準ノードRefとNチャネルMOSトランジスタM16の制御電極との接続経路を形成する。すなわち、充電加速回路13は、期間T1においてNチャネルMOSトランジスタM15およびM16を同時に導通させてNチャネルMOSトランジスタM15を介して電源ノードVddから基準ノードRefに電流を流すと共にNチャネルMOSトランジスタM16を介して基準ノードRefから接地ノードVssに電流を流す。また、充電加速回路13は、期間T2においてはNチャネルMOSトランジスタM15およびM16を同時に非導通とする。   Charge accelerating circuit 13 forms a connection path between power supply node Vdd and the control electrode of N channel MOS transistor M15 in period T1, and forms a connection path between reference node Ref and the control electrode of N channel MOS transistor M16. That is, charge accelerating circuit 13 causes N channel MOS transistors M15 and M16 to conduct simultaneously in period T1 so that current flows from power supply node Vdd to reference node Ref via N channel MOS transistor M15 and through N channel MOS transistor M16. Then, a current flows from the reference node Ref to the ground node Vss. In addition, charging acceleration circuit 13 simultaneously turns off N-channel MOS transistors M15 and M16 during period T2.

より詳細には、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、NチャネルMOSトランジスタM5およびM6がそれぞれダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM1がオンし、NチャネルMOSトランジスタM2がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM5がオンする。また、PチャネルMOSトランジスタM3がオンし、NチャネルMOSトランジスタM4がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM6がオンする。これにより、電源ノードVddからNチャネルMOSトランジスタM5を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、NチャネルMOSトランジスタM5のオン抵抗値およびNチャネルMOSトランジスタM6のオン抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   More specifically, at time t1, the power down is released, the power down signal PDB transitions to a logic low level, the control signal STUP_P transitions to a logic low level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, N channel MOS transistors M5 and M6 are diode-connected. That is, since the P-channel MOS transistor M1 is turned on and the N-channel MOS transistor M2 is turned off, the N-channel MOS transistor M5 is turned on. Since P channel MOS transistor M3 is turned on and N channel MOS transistor M4 is turned off, N channel MOS transistor M6 is turned on. As a result, a current flows from power supply node Vdd to reference node Ref via N channel MOS transistor M5, capacitor C is charged, and the potential of reference node Ref is set to the ON resistance value of N channel MOS transistor M5 and the N channel MOS transistor. It is controlled to a voltage value determined by the ratio of the on-resistance value of M6.

また、NチャネルMOSトランジスタM15およびM16がそれぞれダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM11がオンし、NチャネルMOSトランジスタM12がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM15がオンする。また、PチャネルMOSトランジスタM13がオンし、NチャネルMOSトランジスタM14がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオンする。これにより、電源ノードVddからNチャネルMOSトランジスタM15を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、NチャネルMOSトランジスタM15のオン抵抗値およびNチャネルMOSトランジスタM16のオン抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   N channel MOS transistors M15 and M16 are diode-connected, respectively. That is, since the P-channel MOS transistor M11 is turned on and the N-channel MOS transistor M12 is turned off, the N-channel MOS transistor M15 is turned on. Since P channel MOS transistor M13 is turned on and N channel MOS transistor M14 is turned off, N channel MOS transistor M16 is turned on. As a result, a current flows from power supply node Vdd to reference node Ref via N channel MOS transistor M15, capacitor C is charged, and the potential of reference node Ref is set to the ON resistance value of N channel MOS transistor M15 and the N channel MOS transistor. It is controlled to a voltage value determined by the ratio of the on-resistance value of M16.

すなわち、時刻t1から時刻t2までの期間T1において、基準ノードRefは基準電圧生成回路31および充電加速回路13によって所定電圧レベルへ向かって充電される。   That is, in the period T1 from time t1 to time t2, the reference node Ref is charged toward the predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 31 and the charge acceleration circuit 13.

次に、基準ノードRefの電位が十分に上昇した時刻t2において、制御信号STUP_Pが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、PチャネルMOSトランジスタM11がオフし、NチャネルMOSトランジスタM12がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM15がオフする。また、PチャネルMOSトランジスタM13がオフし、NチャネルMOSトランジスタM14がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオフする。これにより、充電加速回路13によるキャパシタCへの電流供給が停止する。このとき、基準ノードRefの電位は基準電圧生成回路31によって所定電圧レベルになるように制御されたままであり、基準ノードRefの電位は時刻t3において所定電圧レベルに収束する。   Next, at time t2 when the potential of the reference node Ref has sufficiently increased, the control signal STUP_P transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic high level. Then, P channel MOS transistor M11 is turned off and N channel MOS transistor M12 is turned on, so that N channel MOS transistor M15 is turned off. Since P channel MOS transistor M13 is turned off and N channel MOS transistor M14 is turned on, N channel MOS transistor M16 is turned off. Thereby, the current supply to the capacitor C by the charging acceleration circuit 13 is stopped. At this time, the potential of the reference node Ref remains controlled to be a predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 31, and the potential of the reference node Ref converges to the predetermined voltage level at time t3.

次に、時刻t4においてパワーダウンが再び指示され、パワーダウン信号PDBが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、PチャネルMOSトランジスタM1がオフし、NチャネルMOSトランジスタM2がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM5がオフする。また、PチャネルMOSトランジスタM3がオフし、NチャネルMOSトランジスタM4がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM6がオフする。これにより、基準電圧生成回路31による基準ノードRefの電位制御が停止する。また、NチャネルMOSトランジスタM16がダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM13がオンし、NチャネルMOSトランジスタM14がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオンする。NチャネルMOSトランジスタM15がオフした状態においてNチャネルMOSトランジスタM16がオンすることにより、キャパシタCに蓄えられた電荷が外部端子EXTC、パッドPDC、インタフェース回路21およびNチャネルMOSトランジスタM16経由で接地ノードVssへ放電される。   Next, at time t4, power down is instructed again, the power down signal PDB transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, P channel MOS transistor M1 is turned off and N channel MOS transistor M2 is turned on, so that N channel MOS transistor M5 is turned off. Since P channel MOS transistor M3 is turned off and N channel MOS transistor M4 is turned on, N channel MOS transistor M6 is turned off. Thereby, the potential control of the reference node Ref by the reference voltage generation circuit 31 is stopped. N channel MOS transistor M16 is diode-connected. That is, since the P-channel MOS transistor M13 is turned on and the N-channel MOS transistor M14 is turned off, the N-channel MOS transistor M16 is turned on. When N channel MOS transistor M16 is turned on while N channel MOS transistor M15 is turned off, the charge stored in capacitor C is transferred to ground node Vss via external terminal EXTC, pad PDC, interface circuit 21 and N channel MOS transistor M16. Is discharged.

次に、キャパシタCの電荷が十分に放電された時刻t5において、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、NチャネルMOSトランジスタM16がオフすることにより、充電加速回路13によるキャパシタCの放電動作が停止する。   Next, at time t5 when the charge of the capacitor C is sufficiently discharged, the control signal STUP_N transitions to a logic high level. Then, N channel MOS transistor M16 is turned off, and the discharging operation of capacitor C by charging acceleration circuit 13 is stopped.

充電加速回路13は、基準電圧生成回路31と同じ回路構成を有し、パワーダウン解除後の一定期間、基準電圧生成回路31よりも多くの電流を基準ノードRefへ流す。たとえば、充電加速回路13が図10に示すように直列接続された複数のトランジスタを用いて構成される場合には、充電加速回路13において、基準電圧生成回路31の抵抗比と略同じ抵抗比を有するように、かつ基準電圧生成回路31よりも低い抵抗値を有するように回路定数が設定される。   The charge accelerating circuit 13 has the same circuit configuration as the reference voltage generation circuit 31, and allows a larger amount of current to flow to the reference node Ref for a certain period after the power-down is canceled. For example, when the charge acceleration circuit 13 is configured by using a plurality of transistors connected in series as shown in FIG. 10, the charge acceleration circuit 13 has a resistance ratio substantially the same as the resistance ratio of the reference voltage generation circuit 31. The circuit constant is set so as to have a resistance value lower than that of the reference voltage generation circuit 31.

具体的には、NチャネルMOSトランジスタM5,M6,M15,M16のオン抵抗値をそれぞれR5,R6,R15,R16とすると、R5:R6=R15:R16、R15<<R5、およびR16<<R6の関係を満たすように、NチャネルMOSトランジスタM5,M6,M15,M16のオン抵抗値が設定される。   Specifically, assuming that the on-resistance values of the N-channel MOS transistors M5, M6, M15, and M16 are R5, R6, R15, and R16, respectively, R5: R6 = R15: R16, R15 << R5, and R16 << R6 The on-resistance values of N-channel MOS transistors M5, M6, M15, and M16 are set so as to satisfy this relationship.

すなわち、(ゲート長/ゲート幅)の値に関し、NチャネルMOSトランジスタM15はNチャネルMOSトランジスタM5より小さく、NチャネルMOSトランジスタM16はNチャネルMOSトランジスタM6より小さい。また、(ゲート長/ゲート幅)の値に関し、NチャネルMOSトランジスタM15に対するNチャネルMOSトランジスタM16の比は、NチャネルMOSトランジスタM5に対するNチャネルMOSトランジスタM6の比と略等しい。   That is, regarding the value of (gate length / gate width), N-channel MOS transistor M15 is smaller than N-channel MOS transistor M5, and N-channel MOS transistor M16 is smaller than N-channel MOS transistor M6. Regarding the value of (gate length / gate width), the ratio of N channel MOS transistor M16 to N channel MOS transistor M15 is substantially equal to the ratio of N channel MOS transistor M6 to N channel MOS transistor M5.

具体的には、NチャネルMOSトランジスタM5,M6,M15,M16のゲート幅をそれぞれW5,W6,W15,W16とし、ゲート長をそれぞれL5,L6,L15,L16とすると、L5/W5:L6/W6=L15/W15:L16/W16、L15/W15<<L5/W5、およびL16/W16<<L6/W6の関係を満たすように、NチャネルMOSトランジスタM5,M6,M15,M16のゲート幅およびゲート長が設定される。   Specifically, when the gate widths of the N-channel MOS transistors M5, M6, M15, and M16 are W5, W6, W15, and W16, and the gate lengths are L5, L6, L15, and L16, respectively, L5 / W5: L6 / W6 = L15 / W15: The gate widths of the N-channel MOS transistors M5, M6, M15, and M16 so as to satisfy the relations of L16 / W16, L15 / W15 << L5 / W5, and L16 / W16 << L6 / W6 The gate length is set.

このように、基準電圧生成部103では、充電加速回路13は、基準電圧生成回路31の抵抗比と略同じ抵抗比を有するため、時刻t2において、充電加速後の基準ノードRefの電位を、所定レベルすなわち本来期待する電圧値に近い値に精度良く制御することが可能となる。このため、基準ノードRefの電位を所定レベルに設定するまでの期間T2を短縮することができる。   As described above, in the reference voltage generation unit 103, the charging acceleration circuit 13 has a resistance ratio substantially the same as the resistance ratio of the reference voltage generation circuit 31, and therefore, at time t2, the potential of the reference node Ref after the acceleration of charging is set to a predetermined value. It becomes possible to accurately control the level, that is, a value close to the originally expected voltage value. Therefore, the period T2 until the potential of the reference node Ref is set to a predetermined level can be shortened.

したがって、本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧生成部では、基準ノードRefに接続される外部容量を急速に充電することができ、かつ急速充電直後の基準ノードRefの電位を所定電圧レベルに近い値に制御することが可能となるため、システムを構築した際の待ち時間を短縮することができる。   Therefore, in the reference voltage generation unit according to the third embodiment of the present invention, the external capacitor connected to the reference node Ref can be rapidly charged, and the potential of the reference node Ref immediately after the quick charge is set to a predetermined voltage. Since it becomes possible to control the value close to the level, the waiting time when the system is constructed can be shortened.

特許文献1の図2におけるPMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM3は、一見すると、図12に示すNチャネルMOSトランジスタM15およびM16にそれぞれ対応する。しかしながら、特許文献1の図2において、PMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM3がオンするとき、NMOSトランジスタM2はオフ状態であることから、入力電圧Vddの供給ノードからPMOSトランジスタM1およびNMOSトランジスタM2を経由して基準ノードRefに相当するノードBへ電流を流す経路は発生しない。   At first glance, the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M3 in FIG. 2 of Patent Document 1 correspond to the N-channel MOS transistors M15 and M16 shown in FIG. However, in FIG. 2 of Patent Document 1, when the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M3 are turned on, the NMOS transistor M2 is in the off state, so that the supply node of the input voltage Vdd passes through the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2. Thus, there is no path for flowing current to the node B corresponding to the reference node Ref.

一方、基準電圧生成部103では、キャパシタCへの充電は、電源ノードVddからNチャネルMOSトランジスタM15を通して流れる電流によって行なわれる。図4に示す基準電圧生成部101のように、スイッチSW11および抵抗R11の経路のみを有する場合、キャパシタCを充電しすぎると基準ノードRefが所定電圧レベルを超えてしまい、充電加速回路10の非アクティブ後(図5のt2以降)に基準電圧発生回路11が基準ノードRefを所定電圧レベルに戻すまでに時間を要してしまう。   On the other hand, in reference voltage generation unit 103, capacitor C is charged by a current flowing from power supply node Vdd through N channel MOS transistor M15. When only the path of the switch SW11 and the resistor R11 is provided as in the reference voltage generation unit 101 illustrated in FIG. 4, if the capacitor C is charged too much, the reference node Ref exceeds a predetermined voltage level, and the charge acceleration circuit 10 is not turned on. It takes time for the reference voltage generation circuit 11 to return the reference node Ref to a predetermined voltage level after activation (after t2 in FIG. 5).

これに対して、基準電圧生成部103では、電源ノードVddからNチャネルMOSトランジスタM15を通して基準ノードRefへの経路で電流を流すと同時に基準ノードRefからNチャネルMOSトランジスタM16を通して接地ノードVssへの経路で電流を流すことで過充電を抑えることができる。これは、後述する図14,16に示す各基準電圧生成部でも同様である。   In contrast, in reference voltage generation unit 103, a current flows from power supply node Vdd through N channel MOS transistor M15 to reference node Ref, and at the same time, a path from reference node Ref to N channel MOS transistor M16 to ground node Vss. The overcharge can be suppressed by passing the current. The same applies to each reference voltage generation unit shown in FIGS.

また、基準電圧生成部103では、ダイオード接続されるトランジスタを用いることにより、パワーダウンを行なうためのスイッチの役割をNチャネルMOSトランジスタM5,M6,M15,M16が兼ねることから、基準電圧生成部102のようにスイッチを別途設ける必要がなくなる。これにより、スイッチのオン抵抗の誤差を取り除くことができるため、基準ノードRefの電位を所望のレベルにより近い値に加速充電することが可能になる。   In the reference voltage generation unit 103, the N-channel MOS transistors M 5, M 6, M 15, and M 16 also serve as a switch for performing power down by using a diode-connected transistor. Thus, there is no need to provide a separate switch. As a result, an error in the on-resistance of the switch can be removed, so that the potential of the reference node Ref can be accelerated and charged to a value closer to a desired level.

なお、図12においてNチャネルMOSトランジスタM15およびM16はそれぞれ1つのトランジスタで示されている。しかしながら、NチャネルMOSトランジスタM15およびM16は、それぞれ並列に接続された複数のトランジスタで構成されてもよい。たとえばNチャネルMOSトランジスタM15およびM16の各々を、並列接続された複数のトランジスタで構成する場合、上記「L5/W5:L6/W6=L15/W15:L16/W16、L15/W15<<L5/W5、およびL16/W16<<L6/W6」の関係は、実効的なゲート長およびゲート幅で比較することになる。   In FIG. 12, N channel MOS transistors M15 and M16 are each shown as one transistor. However, N channel MOS transistors M15 and M16 may each be composed of a plurality of transistors connected in parallel. For example, when each of the N-channel MOS transistors M15 and M16 is composed of a plurality of transistors connected in parallel, the above-mentioned “L5 / W5: L6 / W6 = L15 / W15: L16 / W16, L15 / W15 << L5 / W5 , And L16 / W16 << L6 / W6 ", the effective gate length and gate width will be compared.

たとえば、L15/W15=1/20の場合、NチャネルMOSトランジスタM15として5つのトランジスタを並列に接続し、各トランジスタの(ゲート長/ゲート幅)=1/4とすれば、実効的なL15/W15は1/20となる。   For example, when L15 / W15 = 1/20, if N transistors are connected in parallel as the N-channel MOS transistor M15 and (gate length / gate width) = 1/4 of each transistor, effective L15 / W W15 is 1/20.

図14は、本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧生成部の変形例の構成を示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a modification of the reference voltage generation unit according to the third embodiment of the present invention.

図14を参照して、この基準電圧生成部は、基準電圧生成回路31におけるPチャネルMOSトランジスタM3およびNチャネルMOSトランジスタM4のゲートがパワーダウン信号PDBを受けず、接地ノードVssに接続された構成である。   Referring to FIG. 14, the reference voltage generation unit has a configuration in which the gates of P channel MOS transistor M3 and N channel MOS transistor M4 in reference voltage generation circuit 31 do not receive power down signal PDB and are connected to ground node Vss. It is.

PチャネルMOSトランジスタM3は常時オンし、NチャネルMOSトランジスタM4は常時オフする。   P-channel MOS transistor M3 is always on, and N-channel MOS transistor M4 is always off.

これにより、キャパシタCの放電時、PチャネルMOSトランジスタM3およびNチャネルMOSトランジスタM4経由で接地ノードVssへ電流を流すことができるため、キャパシタCの放電時間を短縮することができる。   Thereby, when capacitor C is discharged, current can flow to ground node Vss via P-channel MOS transistor M3 and N-channel MOS transistor M4, so that the discharge time of capacitor C can be shortened.

図15は、図14に示す基準電圧生成部における各制御信号、基準ノード電位および電流を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing each control signal, reference node potential, and current in the reference voltage generation unit shown in FIG.

図15を参照して、図14に示す基準電圧生成部でも、図13に示すようなパワーダウン信号および制御信号を採用してもよいが、前述のようにPチャネルMOSトランジスタM3およびNチャネルMOSトランジスタM4経由で接地ノードVssへ電流を流すことができるため、時刻t4において制御信号STUP_Nを論理ハイレベルに遷移する必要がなくなる。これにより、ロジックコントローラ4の制御の簡易化を図ることができる。   Referring to FIG. 15, the reference voltage generation unit shown in FIG. 14 may employ the power down signal and the control signal as shown in FIG. 13, but as described above, P channel MOS transistor M3 and N channel MOS Since a current can flow through the transistor M4 to the ground node Vss, it is not necessary to shift the control signal STUP_N to a logic high level at time t4. Thereby, the control of the logic controller 4 can be simplified.

また、時刻t4以降は、電流駆動能力の小さいNチャネルMOSトランジスタM6がキャパシタCを放電するための電流I6を流すため、基準ノードRefの波形は図13と比べてなだらかになる、すなわち基準ノードRefの電位低下は図13と比べて緩やかになる。   Further, after time t4, the N-channel MOS transistor M6 having a small current driving capability flows a current I6 for discharging the capacitor C, so that the waveform of the reference node Ref becomes gentle compared to FIG. 13, that is, the reference node Ref. The potential drop of becomes more moderate as compared with FIG.

その他の構成および動作は第2の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第4の実施の形態>
本実施の形態は、第3の実施の形態に係る半導体装置と比べて基準電圧生成部の構成を変更した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fourth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which the configuration of the reference voltage generation unit is changed as compared with the semiconductor device according to the third embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment.

図16は、本発明の第4の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図16を参照して、基準電圧生成部104は、基準電圧生成回路32と、充電加速回路14と、インタフェース回路21,22とを含む。基準電圧生成回路32は、PチャネルMOSトランジスタM21と、抵抗R24(第1の素子)と、抵抗R25(第2の素子)とを含む。充電加速回路14は、充電加速回路13と比べて、さらに、NチャネルMOSトランジスタ15のソースと基準ノードRefとの間に接続された抵抗R26を含む。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit according to the fourth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, reference voltage generation unit 104 includes a reference voltage generation circuit 32, charge acceleration circuit 14, and interface circuits 21 and 22. Reference voltage generating circuit 32 includes a P-channel MOS transistor M21, a resistor R24 (first element), and a resistor R25 (second element). Compared to charge acceleration circuit 13, charge acceleration circuit 14 further includes a resistor R 26 connected between the source of N channel MOS transistor 15 and reference node Ref.

本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置におけるチップにはパッドPDC1,PDC2が設けられ、パッドPDC1,PDC2は、半導体装置のパッケージに設けられた外部端子EXTC11,EXTC12にワイヤボンディングを介してそれぞれ接続されている。キャパシタCは、外部端子EXTC11,EXTC12に接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   The chips in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention are provided with pads PDC1 and PDC2, and the pads PDC1 and PDC2 are connected to external terminals EXTC11 and EXTC12 provided in the package of the semiconductor device through wire bonding. Each is connected. Capacitor C has a first end connected to external terminals EXTC11 and EXTC12, and a second end connected to ground node Vss.

基準電圧生成回路32において、PチャネルMOSトランジスタM21は、電源ノードVddに接続されたソースと、ドレインと、パワーダウン信号PDBを受けるゲートとを有する。抵抗R24は、PチャネルMOSトランジスタM21のドレインに接続された第1端と、基準ノードRefに接続された第2端とを有する。抵抗R25は、基準ノードRefに接続された第1端と、接地ノードVssに接続された第2端とを有する。   In reference voltage generation circuit 32, P channel MOS transistor M21 has a source connected to power supply node Vdd, a drain, and a gate for receiving power down signal PDB. Resistor R24 has a first end connected to the drain of P-channel MOS transistor M21, and a second end connected to reference node Ref. Resistor R25 has a first end connected to reference node Ref and a second end connected to ground node Vss.

インタフェース回路21において、ダイオードD1は、電源ノードVddに接続されたカソードと、パッドPDC1に接続されたアノードとを有する。ダイオードD2は、パッドPDC1に接続されたカソードと、接地ノードVssに接続されたアノードとを有する。抵抗R21は、基準ノードRefに接続された第1端と、パッドPDC1に接続された第2端とを有する。   In interface circuit 21, diode D1 has a cathode connected to power supply node Vdd and an anode connected to pad PDC1. Diode D2 has a cathode connected to pad PDC1 and an anode connected to ground node Vss. Resistor R21 has a first end connected to reference node Ref and a second end connected to pad PDC1.

インタフェース回路22において、ダイオードD3は、電源ノードVddに接続されたカソードと、パッドPDC2に接続されたアノードとを有する。ダイオードD4は、パッドPDC2に接続されたカソードと、接地ノードVssに接続されたアノードとを有する。抵抗R22は、第1端と、パッドPDC2に接続された第2端とを有する。抵抗R22の第1端における電圧が基準電圧Vrefとなる。   In interface circuit 22, diode D3 has a cathode connected to power supply node Vdd and an anode connected to pad PDC2. Diode D4 has a cathode connected to pad PDC2 and an anode connected to ground node Vss. Resistor R22 has a first end and a second end connected to pad PDC2. The voltage at the first end of the resistor R22 is the reference voltage Vref.

抵抗R24および抵抗R25の各々は、基準ノードRefが所定レベルに収束した後の通常時において消費電力を低減できるように、十分に大きい抵抗値を有する。また、抵抗R24および抵抗R25は、NチャネルMOSトランジスタM15およびM16のオン抵抗値よりも大きい抵抗値を有する。抵抗R24および抵抗R25は、たとえば略同じ抵抗値を有する。抵抗R26はPチャネルMOSトランジスタM21のオン抵抗の影響を補正するために設けられ、抵抗R24および抵抗R25よりもかなり小さい抵抗値を有する。なお、必要に応じて抵抗R26を削除し、NチャネルMOSトランジスタM15を基準ノードRefに直接接続してもよい。   Each of resistor R24 and resistor R25 has a sufficiently large resistance value so that power consumption can be reduced in a normal time after reference node Ref has converged to a predetermined level. Resistor R24 and resistor R25 have resistance values larger than the on-resistance values of N-channel MOS transistors M15 and M16. Resistor R24 and resistor R25 have, for example, substantially the same resistance value. The resistor R26 is provided to correct the influence of the on-resistance of the P-channel MOS transistor M21, and has a resistance value much smaller than that of the resistors R24 and R25. If necessary, the resistor R26 may be eliminated and the N-channel MOS transistor M15 may be directly connected to the reference node Ref.

基準電圧生成部104における各制御信号および基準ノード電位は図13に示すものと同様である。基準電圧生成部104の動作について、図13を参照しながら基準電圧生成部103と異なる点についてのみ説明する。   Each control signal and reference node potential in the reference voltage generation unit 104 are the same as those shown in FIG. The operation of the reference voltage generation unit 104 will be described only with respect to differences from the reference voltage generation unit 103 with reference to FIG.

図13を参照して、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、PチャネルMOSトランジスタM21がオンすることにより、電源ノードVddからPチャネルMOSトランジスタM21および抵抗R24を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R24の抵抗値および抵抗R25の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   Referring to FIG. 13, at time t1, power down is released, power down signal PDB transitions to a logic low level, control signal STUP_P transitions to a logic low level, and control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, when P channel MOS transistor M21 is turned on, a current flows from power supply node Vdd to P node MOS transistor M21 and resistor R24 to reference node Ref, capacitor C is charged, and the potential of reference node Ref The voltage value is determined by the ratio of the resistance value of R24 and the resistance value of resistor R25.

次に、時刻t4においてパワーダウンが再び指示され、パワーダウン信号PDが論理ローレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、PチャネルMOSトランジスタM21がオフすることにより、基準電圧生成回路32による基準ノードRefの電位制御が停止する。   Next, at time t4, power down is instructed again, the power down signal PD transitions to a logic low level, the power down signal PDB transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, P channel MOS transistor M21 is turned off, and the potential control of reference node Ref by reference voltage generating circuit 32 is stopped.

その他の構成および動作は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

抵抗分割によってちょうどVdd/2の電位を基準電圧Vrefとして生成するような場合には、基準電圧生成部104のような構成を採用することも可能である。   In the case where a potential of Vdd / 2 is generated as the reference voltage Vref by resistance division, a configuration like the reference voltage generation unit 104 can be adopted.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第5の実施の形態>
本実施の形態は、第2の実施の形態に係る半導体装置と比べて充電加速回路の構成を変更した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第2の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fifth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which the configuration of the charge acceleration circuit is changed as compared with the semiconductor device according to the second embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment.

基準電圧生成部102では、抵抗素子のばらつきによる影響はある程度許容されるものの、各スイッチのオン抵抗を合わせこむことが困難であるため、基準電圧Vrefの値を正確に設定することが困難な場合がある。   In the reference voltage generation unit 102, although the influence due to the variation of the resistance elements is allowed to some extent, it is difficult to match the on-resistance of each switch, and thus it is difficult to set the value of the reference voltage Vref accurately. There is.

本発明の第5の実施の形態に係る基準電圧生成部105では、上記のような基準電圧生成部102の問題点を解決する。   The reference voltage generation unit 105 according to the fifth embodiment of the present invention solves the problems of the reference voltage generation unit 102 as described above.

本発明の第5の実施の形態において、基準電圧生成部102と同一または相当部分には基準電圧生成部102と同一符号を付してその説明は繰り返さない。すなわち、以下で説明する内容以外は基準電圧生成部102と同様である。   In the fifth embodiment of the present invention, the same or corresponding parts as those of the reference voltage generation unit 102 are denoted by the same reference numerals as those of the reference voltage generation unit 102, and description thereof will not be repeated. That is, it is the same as the reference voltage generation unit 102 except for the contents described below.

図17は、本発明の第5の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図17を参照して、基準電圧生成部105は、基準電圧生成部102と比べて、充電加速回路12の代わりに充電加速回路15を備える。充電加速回路15は、レプリカ回路K1〜Knを含む。レプリカ回路K1〜Knの各々は、基準電圧生成回路11と同一の回路構成および同一の回路定数を有し、互いに並列接続されている。レプリカ回路K1〜Knは、電源ノードVddと接地ノードVssとの間に接続されている。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit according to the fifth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 17, reference voltage generation unit 105 includes charge acceleration circuit 15 instead of charge acceleration circuit 12, as compared with reference voltage generation unit 102. The charge acceleration circuit 15 includes replica circuits K1 to Kn. Each of the replica circuits K1 to Kn has the same circuit configuration and the same circuit constant as the reference voltage generation circuit 11, and is connected in parallel to each other. Replica circuits K1-Kn are connected between power supply node Vdd and ground node Vss.

図18は、基準電圧生成部105における各制御信号および基準ノード電位を示す図である。   FIG. 18 is a diagram illustrating each control signal and reference node potential in the reference voltage generation unit 105.

図18を参照して、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDが論理ハイレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオンすることにより、電源ノードVddから抵抗R1を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R1の抵抗値および抵抗R2の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。また、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるスイッチSW11およびSW12がオンすることにより、電源ノードVddからレプリカ回路K1〜Knの各々における抵抗R11を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、抵抗R11の抵抗値および抵抗R12の抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。すなわち、時刻t1から時刻t2までの期間T1において、基準ノードRefは基準電圧生成回路11および充電加速回路15によって所定電圧レベルへ向かって充電される。   Referring to FIG. 18, at time t1, power down is released, power down signal PD transitions to logic high level, power down signal PDB transitions to logic low level, and control signal STUP_P transitions to logic low level. , The control signal STUP_N transits to a logic high level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned on, whereby a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R1, the capacitor C is charged, and the potential of the reference node Ref becomes the resistance value of the resistor R1 and the resistor R2. It is controlled to a voltage value determined by a ratio of resistance values. Further, when the switches SW11 and SW12 in each of the replica circuits K1 to Kn are turned on, a current flows from the power supply node Vdd to the reference node Ref via the resistor R11 in each of the replica circuits K1 to Kn, and the capacitor C is charged. The potential of the reference node Ref is controlled to a voltage value determined by the ratio of the resistance value of the resistor R11 and the resistance value of the resistor R12. That is, in the period T1 from time t1 to time t2, the reference node Ref is charged toward the predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11 and the charge acceleration circuit 15.

次に、基準ノードRefの電位が十分に上昇した時刻t2において、制御信号STUP_Pが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるスイッチSW11およびSW12がオフすることにより、充電加速回路15によるキャパシタCへの電流供給が停止する。このとき、基準ノードRefの電位は基準電圧生成回路11によって所定電圧レベルになるように制御されたままであり、基準ノードRefの電位は時刻t3において所定電圧レベルに収束する。   Next, at time t2 when the potential of the reference node Ref sufficiently rises, the control signal STUP_P transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, the switches SW11 and SW12 in each of the replica circuits K1 to Kn are turned off, and the current supply to the capacitor C by the charge acceleration circuit 15 is stopped. At this time, the potential of the reference node Ref remains controlled to be a predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11, and the potential of the reference node Ref converges to the predetermined voltage level at time t3.

次に、時刻t4においてパワーダウンが再び指示され、パワーダウン信号PDが論理ローレベルに遷移し、パワーダウン信号PDBが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、スイッチSW1およびSW2がオフすることにより、基準電圧生成回路11による基準ノードRefの電位制御が停止する。また、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるスイッチSW11がオフした状態においてスイッチSW12がオンすることにより、キャパシタCに蓄えられた電荷が外部端子EXTC、レプリカ回路K1〜Knの各々における抵抗R12およびスイッチSW12経由で接地ノードVssへ放電される。   Next, at time t4, power down is instructed again, the power down signal PD transits to a logic low level, the power down signal PDB transits to a logic high level, and the control signal STUP_N transits to a logic high level. Then, the switches SW1 and SW2 are turned off, and the potential control of the reference node Ref by the reference voltage generation circuit 11 is stopped. Further, when the switch SW12 is turned on in the state where the switch SW11 in each of the replica circuits K1 to Kn is turned off, the charge stored in the capacitor C is transferred to the external terminal EXTC, the resistor R12 and the switch SW12 in each of the replica circuits K1 to Kn. To the ground node Vss.

次に、キャパシタCの電荷が十分に放電された時刻t5において、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるスイッチSW12がオフすることにより、充電加速回路15によるキャパシタCの放電動作が停止する。   Next, at time t5 when the charge of the capacitor C is sufficiently discharged, the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, the switch SW12 in each of the replica circuits K1 to Kn is turned off, and the discharging operation of the capacitor C by the charging acceleration circuit 15 is stopped.

図19は、基準電圧生成部105のレイアウトを概念的に示す図である。
図19を参照して、抵抗R1は、紙面横方向に配列された複数のユニット抵抗素子URを含み、各ユニット抵抗素子URは配線LNを介して接続されている。同様に、抵抗R2は、紙面横方向に配列された複数のユニット抵抗素子URを含み、各ユニット抵抗素子URは配線LNを介して接続されている。抵抗R1およびR2の各ユニット抵抗素子URは紙面横方向に整列して配置されている。
FIG. 19 is a diagram conceptually showing the layout of the reference voltage generation unit 105.
Referring to FIG. 19, the resistor R1 includes a plurality of unit resistance elements UR arranged in the horizontal direction on the paper surface, and each unit resistance element UR is connected via a wiring LN. Similarly, the resistor R2 includes a plurality of unit resistance elements UR arranged in the horizontal direction of the drawing, and each unit resistance element UR is connected via a wiring LN. The unit resistance elements UR of the resistors R1 and R2 are arranged in alignment in the horizontal direction on the paper surface.

レプリカ回路K1〜Knの各々において、抵抗R1およびR2と同一形状の、紙面横方向に配列された複数のユニット抵抗素子URが、抵抗R11およびR12として配置されている。これにより、ユニット抵抗素子のミスマッチによる電位のずれを緩和でき、キャパシタCの充放電時間を加速することができる。   In each of the replica circuits K1 to Kn, a plurality of unit resistance elements UR having the same shape as the resistors R1 and R2 and arranged in the horizontal direction of the drawing are arranged as resistors R11 and R12. Thereby, the potential shift due to the mismatch of the unit resistance elements can be alleviated, and the charge / discharge time of the capacitor C can be accelerated.

基準電圧生成回路11およびレプリカ回路K1〜Knは、基準ノードRefに対応する配線LN、電源ノードVddに対応する配線LN、および接地ノードVssに対応する配線LNを介して互いに接続され、紙面縦方向に整列して配置されている。   The reference voltage generation circuit 11 and the replica circuits K1 to Kn are connected to each other via a wiring LN corresponding to the reference node Ref, a wiring LN corresponding to the power supply node Vdd, and a wiring LN corresponding to the ground node Vss. Are arranged in line.

スイッチSW1およびSW11は、たとえばゲート電極Gを有するトランジスタによって構成され、抵抗R1およびR11の近傍にそれぞれ配置されている。スイッチSW2およびSW12は、たとえばゲート電極Gを有するトランジスタによって構成され、抵抗R2およびR12の近傍にそれぞれ配置されている。   The switches SW1 and SW11 are constituted by transistors having a gate electrode G, for example, and are arranged near the resistors R1 and R11, respectively. The switches SW2 and SW12 are constituted by transistors having a gate electrode G, for example, and are arranged in the vicinity of the resistors R2 and R12, respectively.

基準電圧生成回路11において、抵抗R1およびスイッチSW1と、抵抗R2およびスイッチSW2とは、基準ノードRefに対応する配線LNに対してそれぞれ線対称に配置されている。また、レプリカ回路K1〜Knの各々において、抵抗R11およびスイッチSW11と、抵抗R12およびスイッチSW12とは、基準ノードRefに対応する配線LNに対してそれぞれ線対称に配置されている。   In the reference voltage generation circuit 11, the resistor R1 and the switch SW1, and the resistor R2 and the switch SW2 are arranged symmetrically with respect to the wiring LN corresponding to the reference node Ref. In each of the replica circuits K1 to Kn, the resistor R11 and the switch SW11, and the resistor R12 and the switch SW12 are arranged symmetrically with respect to the wiring LN corresponding to the reference node Ref.

その他の構成および動作は第2の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

本発明の第5の実施の形態に係る基準電圧生成部では、レプリカ回路K1〜Knを充電加速回路15として用いることにより、充電加速直後の基準ノードRefの電位をプロセスおよび温度等の条件に依存することなく所望の電位に設定することができる。すなわち、基準電圧生成部102と比べて、充電加速直後の基準ノードRefの電位をさらに高精度に制御することができ、システムを構築した際の待ち時間を短縮することができる。また、放電経路が増加することで、放電時間をさらに短縮することができる。   In the reference voltage generation unit according to the fifth embodiment of the present invention, the replica circuit K1 to Kn is used as the charge accelerating circuit 15 so that the potential of the reference node Ref immediately after the charge acceleration depends on conditions such as process and temperature. The desired potential can be set without doing so. That is, as compared with the reference voltage generation unit 102, the potential of the reference node Ref immediately after the acceleration of charging can be controlled with higher accuracy, and the waiting time when the system is constructed can be shortened. Further, the discharge time can be further shortened by increasing the number of discharge paths.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第6の実施の形態>
本実施の形態は、第3の実施の形態に係る半導体装置と比べて充電加速回路の構成を変更した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Sixth Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which the configuration of the charge acceleration circuit is changed as compared with the semiconductor device according to the third embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment.

基準電圧生成部103および104では、標準プロセス条件におけるオン抵抗の合わせこみは可能であるが、プロセスバラツキなどによる誤差が生じる場合がある。すなわち、基準電圧生成回路11による基準ノードRefの設定電位と、充電加速回路10による基準ノードRefの設定電位とを正確に一致させることが困難な場合がある。   In the reference voltage generation units 103 and 104, ON resistance can be adjusted under standard process conditions, but an error due to process variation may occur. That is, it may be difficult to accurately match the set potential of the reference node Ref by the reference voltage generation circuit 11 and the set potential of the reference node Ref by the charge acceleration circuit 10.

本発明の第6の実施の形態に係る基準電圧生成部105では、上記のような基準電圧生成部103および104の問題点を解決する。   The reference voltage generation unit 105 according to the sixth embodiment of the present invention solves the problems of the reference voltage generation units 103 and 104 as described above.

本発明の第6の実施の形態において、基準電圧生成部103と同一または相当部分には基準電圧生成部103と同一符号を付してその説明は繰り返さない。すなわち、以下で説明する内容以外は基準電圧生成部103と同様である。   In the sixth embodiment of the present invention, the same or corresponding parts as those of the reference voltage generation unit 103 are denoted by the same reference numerals as those of the reference voltage generation unit 103, and description thereof will not be repeated. That is, it is the same as the reference voltage generation unit 103 except for the contents described below.

図20は、本発明の第6の実施の形態に係る基準電圧生成部の構成を示す図である。
図20を参照して、基準電圧生成部106は、基準電圧生成部103と比べて、充電加速回路13の代わりに充電加速回路16を備える。充電加速回路16は、レプリカ回路K1〜Knを含む。レプリカ回路K1〜Knの各々は、基準電圧生成回路31と同一の回路構成および同一の回路定数を有し、互いに並列接続されている。レプリカ回路K1〜Knは、電源ノードVddと接地ノードVssとの間に接続されている。
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit according to the sixth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 20, reference voltage generation unit 106 includes charge acceleration circuit 16 instead of charge acceleration circuit 13, as compared with reference voltage generation unit 103. The charge acceleration circuit 16 includes replica circuits K1 to Kn. Each of the replica circuits K1 to Kn has the same circuit configuration and the same circuit constant as the reference voltage generation circuit 31, and is connected in parallel to each other. Replica circuits K1-Kn are connected between power supply node Vdd and ground node Vss.

基準電圧生成部106における各制御信号および基準ノード電位は図13に示すものと同様である。基準電圧生成部106の動作について、図13を参照しながら説明する。   Each control signal and reference node potential in the reference voltage generation unit 106 are the same as those shown in FIG. The operation of the reference voltage generation unit 106 will be described with reference to FIG.

図13を参照して、時刻t1においてパワーダウンが解除され、パワーダウン信号PDBが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Pが論理ローレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、NチャネルMOSトランジスタM5およびM6がそれぞれダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM1がオンし、NチャネルMOSトランジスタM2がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM5がオンする。また、PチャネルMOSトランジスタM3がオンし、NチャネルMOSトランジスタM4がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM6がオンする。これにより、電源ノードVddからNチャネルMOSトランジスタM5を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、NチャネルMOSトランジスタM5のオン抵抗値およびNチャネルMOSトランジスタM6のオン抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   Referring to FIG. 13, at time t1, power down is released, power down signal PDB transitions to a logic low level, control signal STUP_P transitions to a logic low level, and control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, N channel MOS transistors M5 and M6 are diode-connected. That is, since the P-channel MOS transistor M1 is turned on and the N-channel MOS transistor M2 is turned off, the N-channel MOS transistor M5 is turned on. Since P channel MOS transistor M3 is turned on and N channel MOS transistor M4 is turned off, N channel MOS transistor M6 is turned on. As a result, a current flows from power supply node Vdd to reference node Ref via N channel MOS transistor M5, capacitor C is charged, and the potential of reference node Ref is set to the ON resistance value of N channel MOS transistor M5 and the N channel MOS transistor. It is controlled to a voltage value determined by the ratio of the on-resistance value of M6.

また、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるNチャネルMOSトランジスタM15およびM16がそれぞれダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM11がオンし、NチャネルMOSトランジスタM12がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM15がオンする。また、PチャネルMOSトランジスタM13がオンし、NチャネルMOSトランジスタM14がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオンする。これにより、電源ノードVddからレプリカ回路K1〜Knの各々におけるNチャネルMOSトランジスタM15を介して基準ノードRefへ電流が流れ、キャパシタCが充電され、基準ノードRefの電位が、NチャネルMOSトランジスタM15のオン抵抗値およびNチャネルMOSトランジスタM16のオン抵抗値の比で決まる電圧値に制御される。   N channel MOS transistors M15 and M16 in each of replica circuits K1 to Kn are diode-connected. That is, since the P-channel MOS transistor M11 is turned on and the N-channel MOS transistor M12 is turned off, the N-channel MOS transistor M15 is turned on. Since P channel MOS transistor M13 is turned on and N channel MOS transistor M14 is turned off, N channel MOS transistor M16 is turned on. As a result, a current flows from power supply node Vdd to reference node Ref via N channel MOS transistor M15 in each of replica circuits K1 to Kn, capacitor C is charged, and the potential of reference node Ref becomes the same as that of N channel MOS transistor M15. It is controlled to a voltage value determined by the ratio between the on-resistance value and the on-resistance value of N channel MOS transistor M16.

すなわち、時刻t1から時刻t2までの期間T1において、基準ノードRefは基準電圧生成回路11および充電加速回路16によって所定電圧レベルへ向かって充電される。   That is, in the period T1 from time t1 to time t2, the reference node Ref is charged toward the predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 11 and the charge acceleration circuit 16.

次に、基準ノードRefの電位が十分に上昇した時刻t2において、制御信号STUP_Pが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、レプリカ回路K1〜Knの各々において、PチャネルMOSトランジスタM11がオフし、NチャネルMOSトランジスタM12がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM15がオフする。また、レプリカ回路K1〜Knの各々において、PチャネルMOSトランジスタM13がオフし、NチャネルMOSトランジスタM14がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオフする。これにより、充電加速回路16によるキャパシタCへの電流供給が停止する。このとき、基準ノードRefの電位は基準電圧生成回路31によって所定電圧レベルになるように制御されたままであり、基準ノードRefの電位は時刻t3において所定電圧レベルに収束する。   Next, at time t2 when the potential of the reference node Ref has sufficiently increased, the control signal STUP_P transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic high level. Then, in each of replica circuits K1 to Kn, P channel MOS transistor M11 is turned off and N channel MOS transistor M12 is turned on, so that N channel MOS transistor M15 is turned off. In each of replica circuits K1 to Kn, P channel MOS transistor M13 is turned off and N channel MOS transistor M14 is turned on, so that N channel MOS transistor M16 is turned off. Thereby, the current supply to the capacitor C by the charge acceleration circuit 16 is stopped. At this time, the potential of the reference node Ref remains controlled to be a predetermined voltage level by the reference voltage generation circuit 31, and the potential of the reference node Ref converges to the predetermined voltage level at time t3.

次に、時刻t4においてパワーダウンが再び指示され、パワーダウン信号PDBが論理ハイレベルに遷移し、制御信号STUP_Nが論理ローレベルに遷移する。そうすると、PチャネルMOSトランジスタM1がオフし、NチャネルMOSトランジスタM2がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM5がオフする。また、PチャネルMOSトランジスタM3がオフし、NチャネルMOSトランジスタM4がオンするため、NチャネルMOSトランジスタM6がオフする。これにより、基準電圧生成回路31による基準ノードRefの電位制御が停止する。また、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるNチャネルMOSトランジスタM16がダイオード接続される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタM13がオンし、NチャネルMOSトランジスタM14がオフするため、NチャネルMOSトランジスタM16がオンする。NチャネルMOSトランジスタM15がオフした状態においてNチャネルMOSトランジスタM16がオンすることにより、キャパシタCに蓄えられた電荷が外部端子EXTC、パッドPDC、インタフェース回路21およびレプリカ回路K1〜Knの各々におけるNチャネルMOSトランジスタM16経由で接地ノードVssへ放電される。   Next, at time t4, power down is instructed again, the power down signal PDB transitions to a logic high level, and the control signal STUP_N transitions to a logic low level. Then, P channel MOS transistor M1 is turned off and N channel MOS transistor M2 is turned on, so that N channel MOS transistor M5 is turned off. Since P channel MOS transistor M3 is turned off and N channel MOS transistor M4 is turned on, N channel MOS transistor M6 is turned off. Thereby, the potential control of the reference node Ref by the reference voltage generation circuit 31 is stopped. N-channel MOS transistor M16 in each of replica circuits K1 to Kn is diode-connected. That is, since the P-channel MOS transistor M13 is turned on and the N-channel MOS transistor M14 is turned off, the N-channel MOS transistor M16 is turned on. When the N-channel MOS transistor M16 is turned on while the N-channel MOS transistor M15 is turned off, the charge stored in the capacitor C is transferred to the N-channel in each of the external terminal EXTC, the pad PDC, the interface circuit 21, and the replica circuits K1 to Kn. Discharge to ground node Vss through MOS transistor M16.

次に、キャパシタCの電荷が十分に放電された時刻t5において、制御信号STUP_Nが論理ハイレベルに遷移する。そうすると、レプリカ回路K1〜Knの各々におけるNチャネルMOSトランジスタM16がオフすることにより、充電加速回路16によるキャパシタCの放電動作が停止する。   Next, at time t5 when the charge of the capacitor C is sufficiently discharged, the control signal STUP_N transitions to a logic high level. Then, N channel MOS transistor M16 in each of replica circuits K1 to Kn is turned off, and discharging operation of capacitor C by charging acceleration circuit 16 is stopped.

その他の構成および動作は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

本発明の第6の実施の形態に係る基準電圧生成部では、レプリカ回路K1〜Knを充電加速回路16として用いることにより、充電加速直後の基準ノードRefの電位をプロセスおよび温度等の条件に依存することなく所望の電位に設定することができる。すなわち、基準電圧生成部103と比べて、充電加速直後の基準ノードRefの電位をさらに高精度に制御することができ、システムを構築した際の待ち時間を短縮することができる。また、放電経路が増加することで、放電時間をさらに短縮することができる。   In the reference voltage generation unit according to the sixth embodiment of the present invention, the replica circuit K1 to Kn is used as the charge accelerating circuit 16 so that the potential of the reference node Ref immediately after the charge acceleration depends on conditions such as process and temperature. The desired potential can be set without doing so. That is, as compared with the reference voltage generation unit 103, the potential of the reference node Ref immediately after the acceleration of charging can be controlled with higher accuracy, and the waiting time when the system is constructed can be shortened. Further, the discharge time can be further shortened by increasing the number of discharge paths.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 A/D変換器、2 信号処理部、3 D/A変換器、4 ロジックコントローラ、10,12,14,15,16 充電加速回路、11,32 基準電圧生成回路、21,22 インタフェース回路、31 基準電圧生成回路、100,101A,101B,102,103,104,105,106 基準電圧生成部、201 半導体装置、EXTIN,EXTOUT,EXTC,EXTC1,EXTC2,EXTC11,EXTC12 外部端子、R1,R2,R11,R12,R21,R24,R25,R26 抵抗、SW1,SW2,SW11,SW12 スイッチ、UR ユニット抵抗素子、LN 配線、DM1〜DM6 ダミー素子、M1,M3,M11,M13,M21 PチャネルMOSトランジスタ、M2,M4,M5,M6,M12,M14,M15,M16 NチャネルMOSトランジスタ、D1〜D4 ダイオード、PDC,PDC1,PDC2 パッド、K1〜Kn レプリカ回路。   1 A / D converter, 2 signal processing unit, 3 D / A converter, 4 logic controller, 10, 12, 14, 15, 16 charge acceleration circuit, 11, 32 reference voltage generation circuit, 21, 22 interface circuit, 31 reference voltage generation circuit, 100, 101A, 101B, 102, 103, 104, 105, 106 reference voltage generation unit, 201 semiconductor device, EXTIN, EXTOUT, EXTC, EXTC1, EXTC2, EXTC11, EXTC12 external terminals, R1, R2, R11, R12, R21, R24, R25, R26 resistance, SW1, SW2, SW11, SW12 switch, UR unit resistance element, LN wiring, DM1-DM6 dummy element, M1, M3, M11, M13, M21 P-channel MOS transistor, M2, M4, M5, M6, M 12, M14, M15, M16 N-channel MOS transistor, D1-D4 diode, PDC, PDC1, PDC2 pad, K1-Kn replica circuit.

Claims (15)

第1の電源電圧が供給される第1電源ノードと前記第1の電源電圧よりも低い第2の電源電圧が供給される第2電源ノードとの間に接続され、前記第1電源ノードからキャパシタが電気的に接続されるべき基準ノードへ電流を流すことにより、前記キャパシタを充電し、前記基準ノードの電位を所定電圧レベルにするための基準電圧生成回路と、
前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に直列接続された抵抗およびスイッチ、または前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に接続されたトランジスタを含み、前記第1電源ノードから前記基準ノード経由で前記キャパシタへ電流を流すことにより、前記基準電圧生成回路よりも速く前記キャパシタを充電することが可能な充電加速回路と
を備え、
前記充電加速回路は、
前記第1電源ノードと前記第2電源ノードとの間に接続され、前記キャパシタを充電するとき、前記第1電源ノードからの電流を前記キャパシタおよび前記第2電源ノードへ分岐して流す、半導体装置。
A capacitor is connected between a first power supply node to which a first power supply voltage is supplied and a second power supply node to which a second power supply voltage lower than the first power supply voltage is supplied. A reference voltage generation circuit for charging the capacitor by causing a current to flow to a reference node to be electrically connected to bring the potential of the reference node to a predetermined voltage level;
A resistor and a switch connected in series between the first power supply node and the reference node, or a transistor connected between the first power supply node and the reference node; A charge accelerating circuit capable of charging the capacitor faster than the reference voltage generating circuit by flowing a current to the capacitor via a node ;
With
The charge acceleration circuit includes:
A semiconductor device connected between the first power supply node and the second power supply node, wherein when charging the capacitor, a current from the first power supply node is branched to flow to the capacitor and the second power supply node. .
第1の電源電圧が供給される第1電源ノードと前記第1の電源電圧よりも低い第2の電源電圧が供給される第2電源ノードとの間に接続され、前記第1電源ノードからキャパシタが電気的に接続されるべき基準ノードへ電流を流すことにより、前記キャパシタを充電し、前記基準ノードの電位を所定電圧レベルにするための基準電圧生成回路と、
前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に直列接続された抵抗およびスイッチ、または前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に接続されたトランジスタを含み、前記第1電源ノードから前記基準ノード経由で前記キャパシタへ電流を流すことにより、前記基準電圧生成回路よりも速く前記キャパシタを充電することが可能な充電加速回路と、
を備え、
前記充電加速回路は、
前記基準電圧生成回路が前記基準ノードの電位を所定電圧レベルに到達させるために前記キャパシタを充電する期間において前記キャパシタへ電流を流し、前記基準ノードの電位が前記所定電圧レベルに到達した後、前記キャパシタへ電流を流す動作を停止する、半導体装置。
A capacitor is connected between a first power supply node to which a first power supply voltage is supplied and a second power supply node to which a second power supply voltage lower than the first power supply voltage is supplied. A reference voltage generation circuit for charging the capacitor by causing a current to flow to a reference node to be electrically connected to bring the potential of the reference node to a predetermined voltage level;
A resistor and a switch connected in series between the first power supply node and the reference node, or a transistor connected between the first power supply node and the reference node; A charge accelerating circuit capable of charging the capacitor faster than the reference voltage generating circuit by flowing a current to the capacitor via a node;
With
The charge acceleration circuit includes:
The reference voltage generation circuit allows a current to flow through the capacitor during a period of charging the capacitor to cause the reference node potential to reach a predetermined voltage level, and after the reference node potential reaches the predetermined voltage level, A semiconductor device that stops an operation of passing a current to a capacitor.
前記充電加速回路は、
前記基準電圧生成回路が前記基準ノードへ電流を流す動作を停止した後、前記キャパシタから自己を介して前記第2電源ノードへ電流を流すことにより前記キャパシタを放電する、請求項1に記載の半導体装置。
The charge acceleration circuit includes:
2. The semiconductor according to claim 1 , wherein after the reference voltage generation circuit stops an operation of flowing a current to the reference node, the capacitor is discharged by flowing a current from the capacitor to the second power supply node through the capacitor. apparatus.
前記充電加速回路は、
前記基準電圧生成回路と同一の回路構成および同一の回路定数を有する互いに並列接続された複数の回路を含む、請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置。
The charge acceleration circuit includes:
4. The semiconductor device according to claim 1 , comprising a plurality of circuits connected in parallel to each other having the same circuit configuration and the same circuit constant as the reference voltage generation circuit. 5.
第1の電源電圧が供給される第1電源ノードとキャパシタが電気的に接続されるべき基準ノードとの間に接続され、前記第1電源ノードから前記基準ノードに流れる電流の経路をなす第1の素子と、前記基準ノードと第2の電源電圧が供給される第2電源ノードとの間に接続され、前記基準ノードから前記第2電源ノードに流れる電流の経路をなす第2の素子とを含み、前記基準ノードに前記第1の電源電圧より小さく前記第2の電源電圧より大きい基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記第1の素子と並列に前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に接続された第1のトランジスタと、前記第2の素子と並列に前記基準ノードと前記第2電源ノードとの間に接続された第2のトランジスタとを含み、第1の期間において前記第1および第2のトランジスタを同時に導通させて前記第1のトランジスタを介して前記第1電源ノードから前記基準ノードに電流を流すと共に前記第2のトランジスタを介して前記基準ノードから前記第2電源ノードに電流を流し、第2の期間において前記第1および第2のトランジスタを同時に非導通とする充電加速回路とを備える半導体装置。
A first power supply node to which a first power supply voltage is supplied and a reference node to which a capacitor is to be electrically connected are connected, and a first current path is formed from the first power supply node to the reference node. And a second element that is connected between the reference node and a second power supply node to which a second power supply voltage is supplied, and that forms a path of current flowing from the reference node to the second power supply node. A reference voltage generation circuit that generates a reference voltage that is smaller than the first power supply voltage and larger than the second power supply voltage at the reference node;
A first transistor connected between the first power supply node and the reference node in parallel with the first element; and between the reference node and the second power supply node in parallel with the second element. A second transistor connected to the first transistor, and in the first period, the first transistor and the second transistor are simultaneously turned on to pass a current from the first power supply node to the reference node via the first transistor. through the second transistor supplying a current to said second power supply node from the reference node with flow comprises a charging accelerating circuit to simultaneously non-conducting said first and second transistors in the second period, the Semiconductor device.
前記第1の期間に前記第1のトランジスタを通して流れる電流は、前記第2の期間において前記第1の素子を通して流れる電流より大きく、前記第1の期間に前記第2のトランジスタを通して流れる電流は、前記第2の期間において前記第2の素子を通して流れる電流より大きい、請求項5に記載の半導体装置。 The current flowing through the first transistor during the first period is greater than the current flowing through the first element during the second period, and the current flowing through the second transistor during the first period is The semiconductor device according to claim 5 , wherein the semiconductor device has a current larger than a current flowing through the second element in a second period. 前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタは同じ導電型の電界効果トランジスタである、請求項5または請求項6に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the first transistor and the second transistor are field effect transistors of the same conductivity type. 前記充電加速回路は、前記第1の期間において前記第1電源ノードと前記第1のトランジスタの制御電極との接続経路を形成し、前記基準ノードと前記第2のトランジスタの制御電極との接続経路を形成する、請求項7に記載の半導体装置。 The charge accelerating circuit forms a connection path between the first power supply node and the control electrode of the first transistor in the first period, and a connection path between the reference node and the control electrode of the second transistor. The semiconductor device according to claim 7 , wherein: 前記充電加速回路は、
前記第1電源ノードに接続された第1導通電極と、前記第1のトランジスタの制御電極に接続された第2導通電極とを有する第3のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの制御電極に接続された第1導通電極と、前記第2電源ノードに接続された第2導通電極と、前記第3のトランジスタの制御電極と接続された制御電極とを有する第4のトランジスタと、
前記基準ノードに接続された第1導通電極と、前記第2のトランジスタの制御電極に接続された第2導通電極とを有する第5のトランジスタと、
前記第2のトランジスタの制御電極に接続された第1導通電極と前記第2電源ノードに接続された第2導通電極と、前記第5のトランジスタの制御電極と接続された制御電極とを有する第6のトランジスタとを含む、請求項5または請求項6に記載の半導体装置。
The charge acceleration circuit includes:
A third transistor having a first conduction electrode connected to the first power supply node and a second conduction electrode connected to a control electrode of the first transistor;
A first conduction electrode connected to the control electrode of the first transistor; a second conduction electrode connected to the second power supply node; and a control electrode connected to the control electrode of the third transistor. A fourth transistor;
A fifth transistor having a first conduction electrode connected to the reference node and a second conduction electrode connected to a control electrode of the second transistor;
Having said a first conducting electrode coupled to the control electrode of the second transistor, and a second conductive electrode coupled to said second power supply node, and said fifth control electrode and a control electrode connected to the transistor The semiconductor device according to claim 5 , comprising a sixth transistor.
前記充電加速回路は、
前記第1のトランジスタと直列に前記第1電源ノードと前記基準ノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、
前記第2のトランジスタと直列に前記基準ノードと前記第2電源ノードとの間に接続された第2の抵抗素子と、を含む、請求項5または請求項6に記載の半導体装置。
The charge acceleration circuit includes:
A first resistance element connected in series with the first transistor between the first power supply node and the reference node;
The semiconductor device according to claim 5 , further comprising: a second resistance element connected in series with the second transistor between the reference node and the second power supply node.
前記第1および第2の素子はそれぞれ第3および第4の抵抗素子であり、
抵抗値に関し、前記第3の抵抗素子は前記第1の抵抗素子より大きく、前記第4の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より大きい、請求項10に記載の半導体装置。
The first and second elements are third and fourth resistance elements, respectively.
11. The semiconductor device according to claim 10 , wherein the third resistance element is larger than the first resistance element and the fourth resistance element is larger than the second resistance element with respect to a resistance value.
抵抗値に関し、前記第3の抵抗素子に対する前記第4の抵抗素子の比は、前記第1の抵抗素子に対する前記第2の抵抗素子の比と略等しい、請求項11に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11 , wherein the ratio of the fourth resistance element to the third resistance element is substantially equal to the ratio of the second resistance element to the first resistance element with respect to a resistance value. 前記半導体装置は、互いに並んで配置された複数のポリシリコン層を備え、
前記複数のポリシリコン層は、前記第1ないし第4の抵抗素子と、前記第1ないし第4の抵抗素子を挟むように配置された複数のダミー素子とを構成する、請求項11に記載の半導体装置。
The semiconductor device includes a plurality of polysilicon layers arranged side by side,
Wherein the plurality of polysilicon layers constituting the first to fourth resistive elements, and a plurality of dummy elements arranged so as to sandwich the first to fourth resistive elements, and claim 11 Semiconductor device.
前記第1および第2のトランジスタはそれぞれ第1および第2の電界効果トランジスタであり、
前記第1および第2の素子はそれぞれ第3および第4の電界効果トランジスタであり、
(ゲート長/ゲート幅)の値に関し、前記第1の電界効果トランジスタは前記第3の電界効果トランジスタより小さく、前記第2の電界効果トランジスタは前記第4の電界効果トランジスタより小さい、請求項5または請求項6に記載の半導体装置。
The first and second transistors are first and second field effect transistors, respectively.
The first and second elements are third and fourth field effect transistors, respectively;
Relates the value of (a gate length / gate width), the first field effect transistor is smaller than the third field effect transistor, said second field effect transistor is the fourth field effect transistor is less than, claim 5 Alternatively, the semiconductor device according to claim 6 .
(ゲート長/ゲート幅)の値に関し、前記第1の電界効果トランジスタに対する前記第2の電界効果トランジスタの比は、前記第3の電界効果トランジスタに対する前記第4の電界効果トランジスタの比と略等しい、請求項14に記載の半導体装置。 Regarding the value of (gate length / gate width), the ratio of the second field effect transistor to the first field effect transistor is substantially equal to the ratio of the fourth field effect transistor to the third field effect transistor. The semiconductor device according to claim 14 .
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