JP5673434B2

JP5673434B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5673434B2
Application number: JP2011176140A
Authority: JP
Inventors: 敦哉大橋; 弘治木村
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: JP2013042222A; US8674742B2; US20130038372A1

Description

本発明は、半導体装置に関し、半導体装置からの信号出力に係る制御技術に関する。

半導体装置を構成する通常のＣＭＯＳ回路において、信号の電圧レベルは、ハイレベルとしての電源電圧レベル又はローレベルとしての接地電圧レベルの２つの状態があり、その電圧レベルにて信号を伝送する。信号の変化は、接地電圧レベルから電源電圧レベルに、もしくは電源電圧レベルから接地電圧レベルに信号の電圧レベルを変化させることで行う。しかし、伝送回路に寄生する容量の影響により、目的とする電源電圧レベルや接地電圧レベルを超えた電圧レベルに達する、いわゆるオーバーシュートやアンダーシュートが発生することがあり、その信号波形の乱れがノイズとなり伝送品質を低下させる。また、信号の変化を高速に行うために駆動能力を大きくするなどして高速性を重視すると、オーバーシュートやアンダーシュートが大きくなる。

オーバーシュートやアンダーシュートを抑制する方法として、例えば図８に示すような回路構成が用いられる。図８（Ａ）は、出力回路の一例を示す図である。図８（Ａ）において、ドライバ（出力バッファ）８１は、例えばＣＭＯＳトランジスタで構成されるインバータであり、電源電圧Ｖｄｄ及び接地電圧Ｇｎｄがそれぞれ供給される配線間に接続されたＰチャネルトランジスタ８２及びＮチャネルトランジスタ８３を有する。出力回路に入力された入力信号は、ドライバ８１を介して出力端子ＯＵＴより出力信号として出力される。

また、図８（Ａ）に示す出力回路においては、出力信号の信号線に終端抵抗８４、８５が接続されている。このように終端抵抗８４、８５を設けることで伝送回路の寄生容量による影響を抑えて、信号の電圧レベルが電源電圧レベルや接地電圧レベルを超えることを抑制し、オーバーシュートやアンダーシュートを軽減している。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示したように終端抵抗を接続した場合における出力信号の波形を示す図である。図８（Ｂ）において、実線で示す信号波形８６が終端抵抗を接続した場合の出力信号を示し、破線で示す信号波形８７が終端抵抗を接続しなかったとした場合の出力波形を示している。

また、出力信号を出力する２つのドライバのうちの１つのドライバの動作を、信号の電圧レベルが目的とする電源電圧レベル又は接地電圧レベルになる直前に停止させることで、オーバーシュートやアンダーシュートを軽減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、出力信号の変化時に、信号の電圧レベルがある電圧レベルになるまでは１つのドライバを動作させ、その電圧レベルに達すると２つのドライバを動作させる方法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。

特開平３−２４２０２０号公報特開平５−２４３９５８号公報特開平３−８９６２４号公報

前述のように出力信号の信号線に終端抵抗を接続すると、図８（Ｂ）に示したように、オーバーシュートやアンダーシュートは軽減するが、定常時の電圧レベルが終端抵抗の影響により電源電圧レベルや接地電圧レベルに達せず、信号の振幅レベルが小さくなる。また、出力信号の信号線に対して、終端抵抗を介して接続される電源又は接地電圧（グランド）から信号変化とは逆の電圧レベルがかかることで、出力信号の変化を開始してから終了するまでの時間が増大し、信号変化が遅くなる。また、終端抵抗を介して電源及び接地電圧（グランド）に接続されることで、定常的にリーク電流が発生し、消費電力が増大する。

また、特許文献１に記載の技術では、１つのドライバの動作を停止させることでオーバーシュートやアンダーシュートは軽減する。しかし、もう１つのドライバは動作し続けるために、伝送回路に寄生する容量の影響を受けてオーバーシュートやアンダーシュートが発生する。なお、オーバーシュートやアンダーシュートを抑制する方法として、時間当たりの電圧変化量を小さくすることも考えられるが、出力信号の変化に要する時間が増大し高速動作が不可能になる。

本発明の目的は、出力信号の変化を高速に行い、かつ出力信号におけるオーバーシュートやアンダーシュートを抑制する半導体装置を提供することにある。

半導体装置の一態様は、入力信号の電圧に応じて第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化する出力信号を出力信号線に出力する第１の駆動回路と、出力信号線に出力端が接続された第２の駆動回路と、第２の駆動回路を制御する制御部と、入力信号の電圧変化を検出する第１の検出部と、出力信号の電圧レベルが第３の電圧レベルに達したか否かを検出する第２の検出部とを備える。制御部は、第１の検出部及び第２の検出部での検出結果に基づいて、第２の駆動回路に、入力信号の電圧変化に応じて出力信号が第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化するときに、出力信号の電圧レベルが第３の電圧レベルに達するまでは出力信号の変化を補助させ、出力信号の電圧レベルが第３の電圧レベルに達した後に出力信号の変化を抑制させる。

入力信号の電圧変化に応じて出力信号が第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化するときに、出力信号の電圧レベルが第３の電圧レベルに達するまで出力信号の変化を補助し、その後、出力信号の変化を抑制するよう第２の駆動回路を制御するので、出力信号における信号変化の高速性を向上させ、かつオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。

本発明の実施形態における半導体装置の構成例を示す図である。本実施形態における半導体装置の構成例を示す図である。本実施形態における半導体装置の動作を説明するための信号波形図である。本実施形態における第１の検出部の構成例を示す図である。本実施形態における第２の検出部の構成例を示す図である。本実施形態における制御部の構成例を示す図である。本実施形態における半導体装置による出力波形の一例を示す図である。出力回路の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における半導体装置の構成例を示す図である。図１において、１１は主ドライバ（出力バッファ）であり、１２は補助ドライバ（補助出力バッファ）である。また、１３は第１の検出部であり、１４は第２の検出部であり、１５は制御部である。

主ドライバ１１は、入力端より入力される入力信号Ｓ１を受け、それを反転して出力信号Ｓ２として出力する。補助ドライバ１２は、その駆動能力が主ドライバ１１の駆動能力より小さいドライバであり、制御部１５から出力される制御信号により動作が制御される。補助ドライバ１２は、制御部１５からの制御信号に応じた出力を出力信号Ｓ４として出力する。出力信号Ｓ２と出力信号Ｓ４を合成したものが、半導体装置の出力端ＯＵＴより出力される出力信号Ｓ３に対応する。なお、補助ドライバ１２の駆動能力は、主ドライバ１１の駆動能力と同じであっても良い。

第１の検出部１３は、主ドライバ１１の入力信号Ｓ１を入力とし、入力信号Ｓ１に基づいて主ドライバ１１における出力信号Ｓ２の変化及びそれに係る時間を検出する。第１の検出部１３は、検出結果に応じて制御信号を制御部１５に出力する。第２の検出部１４は、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２を入力とし、出力信号Ｓ２の電圧レベルを検出する。第２の検出部１４は、検出結果を制御信号により制御部１５に出力する。制御部１５は、第１の検出部１３の出力（制御信号）及び第２の検出部１４の出力（制御信号）を入力とし、それらの出力（制御信号）に基づいて補助ドライバ１２の動作を制御するための制御信号を生成し出力する。

図２は、本実施形態における半導体装置の詳細な構成例を示す図である。この図２において、図１に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。

図２に示すように、主ドライバ１１は、電源電圧Ｖｄｄ及び接地電圧Ｇｎｄがそれぞれ供給される配線間に接続されたＰチャネル型電界効果トランジスタ２１及びＮチャネル型電界効果トランジスタ２２を有する。Ｐチャネルトランジスタ２１は、ソースに電源電圧Ｖｄｄが供給され、ドレインがＮチャネルトランジスタ２２のドレインに接続される。Ｎチャネルトランジスタ２２は、ソースに接地電圧Ｇｎｄが供給される。また、Ｐチャネルトランジスタ２１及びＮチャネルトランジスタ２２のゲートには、入力信号Ｓ１が供給される。Ｐチャネルトランジスタ２１及びＮチャネルトランジスタ２２のドレインの相互接続点の電位が、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２として、出力信号Ｓ３の信号線に対して出力される。

補助ドライバ１２は、電源電圧Ｖｄｄ及び接地電圧Ｇｎｄがそれぞれ供給される配線間に接続されたＰチャネル型電界効果トランジスタ２３及びＮチャネル型電界効果トランジスタ２４を有する。Ｐチャネルトランジスタ２３は、ソースに電源電圧Ｖｄｄが供給され、ドレインがＮチャネルトランジスタ２４のドレインに接続される。Ｎチャネルトランジスタ２４は、ソースに接地電圧Ｇｎｄが供給される。また、Ｐチャネルトランジスタ２３のゲートには、制御部１５から出力される制御信号ＳＷ１が供給され、Ｎチャネルトランジスタ２４のゲートには、制御部１５から出力される制御信号ＳＷ２が供給される。Ｐチャネルトランジスタ２３及びＮチャネルトランジスタ２４のドレインの相互接続点は、出力信号Ｓ３の信号線に接続される。

第１の検出部１３は、主ドライバ１１への入力信号Ｓ１を受けて、制御信号ｔ１、ｔ２を出力する。第１の検出部１３は、入力信号Ｓ１に基づいて、主ドライバ１１における出力信号Ｓ２の電圧レベルが、電源電圧レベルから接地電圧レベルに変化するか（立ち下がり）、接地電圧レベルから電源電圧レベルに変化するか（立ち上がり）を検出する。また、第１の検出部１３は、主ドライバ１１による立ち下がり動作の開始及び終了のタイミング又は立ち上がり動作の開始及び終了のタイミングを検出する。そして、第１の検出部１３は、検出結果に応じて、主ドライバ１１における立ち下がり動作時に（詳細には、立ち下がり動作の開始から動作終了後の安定期間までの期間において）制御信号ｔ１をアサートする。また、第１の検出部１３は、検出結果に応じて、主ドライバ１１における立ち上がり動作時に（詳細には、立ち上がり動作の開始から動作終了後の安定期間までの期間において）制御信号ｔ２をアサートする。

第２の検出部１４は、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２を受けて出力信号Ｓ２の電圧レベルを検出し、検出された電圧レベルに応じて制御信号Ａ、Ｂを出力する。第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが接地電圧レベルの近傍の第１の電圧レベルより低いか否かを検出し、第１の電圧レベルより低いときには制御信号Ａをアサートし、そうでないときには制御信号Ａをネゲートする。また、第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが電源電圧レベルの近傍の第２の電圧レベルより高いか否かを検出し、第２の電圧レベルより高いときには制御信号Ｂをアサートし、そうでないときには制御信号Ｂをネゲートする。

ここで、第１の電圧レベル及び第２の電圧レベルは、電源電圧Ｖｄｄと接地電圧Ｇｎｄとの間の電圧レベルであって、（接地電圧Ｇｎｄ）＜（第１の電圧レベル）＜（第２の電圧レベル）＜（電源電圧Ｖｄｄ）の関係を満たす。例えば、第１の電圧レベルは０．０５×（Ｖｄｄ−Ｇｎｄ）〜０．２０×（Ｖｄｄ−Ｇｎｄ）の範囲内の任意の電圧レベルであり、第２の電圧レベルは０．８０×（Ｖｄｄ−Ｇｎｄ）〜０．９５×（Ｖｄｄ−Ｇｎｄ）の範囲内の任意の電圧レベルである。

制御部１５は、第１の検出部１３から出力される制御信号ｔ１、ｔ２、及び第２の検出部１４から出力される制御信号Ａ、Ｂを受けて、補助ドライバ１２の動作を制御する制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。すなわち、制御部１５は、制御信号ｔ１、ｔ２、及び制御信号Ａ、Ｂに基づいて、図３に示すように制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力し補助ドライバ１２のトランジスタ２３、２４をオン／オフ制御する。

図３は、本実施形態における半導体装置の動作を説明するための信号波形図である。図３において、ｔ１、ｔ２は、第１の検出部１３から制御部１５に出力される制御信号であり、Ａ、Ｂは、第２の検出部１４から制御部１５に出力される制御信号である。なお、制御信号ｔ１、ｔ２及び制御信号Ａ、Ｂは、アサートされているときにハイレベルにされ、ネゲートされているときにローレベルにされるとする。ＳＷ１、ＳＷ２は、制御部１５から補助ドライバ１２に出力される制御信号である。図３には、補助ドライバ１２のＰチャネルトランジスタ２３及びＮチャネルトランジスタ２４がオン状態とされる期間をハイレベルに対応させて示すために制御信号ＳＷ１についてはその反転信号を示している。また、ＬＶＶは電源電圧レベル、ＬＶＧは接地電圧レベル、ＬＶＡは接地電圧レベルＬＶＧの近傍の第１の電圧レベル、ＬＶＢは電源電圧レベルＬＶＶの近傍の第２の電圧レベルである。

まず、図３において最初の状態は、主ドライバ１１への入力信号Ｓ１がローレベルの状態で十分な時間が経過し、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが電源電圧レベルＬＶＶで安定しているものとする。このとき、制御信号ｔ１、ｔ２及び制御信号Ａはローレベルであり、制御信号Ｂはハイレベルである。また、制御信号ｔ１、ｔ２及び制御信号Ａ、Ｂがこの状態であるとき、制御部１５から出力される制御信号ＳＷ１はハイレベルであり、制御部１５から出力される制御信号ＳＷ２はローレベルである。したがって、補助ドライバ１２のトランジスタ２３、２４はともにオフ状態（非導通状態）であり、補助ドライバ１２はオフ状態である。

時刻Ｔ１１にて、入力信号Ｓ１がローレベルからハイレベルに変化すると、主ドライバ１１は、出力信号Ｓ２の電圧レベルを電源電圧レベルから接地電圧レベルに変化させるための立ち下がり動作を開始する。また、第１の検出部１３は、入力信号Ｓ１のローレベルからハイレベルへの変化を検出し、制御信号ｔ１をハイレベルにする。制御部１５は、ハイレベルの制御信号ｔ１を受けると、制御信号Ａがハイレベルになるまで制御信号ＳＷ２をハイレベルにする。すなわち、制御信号ｔ１がハイレベルであり、かつ制御信号Ａがローレベルである期間中は、制御部１５により制御信号ＳＷ１、ＳＷ２がハイレベルとされ、補助ドライバ１２のＮチャネルトランジスタ２４がオン状態（導通状態）となる。

このように、主ドライバ１１で立ち下がり動作が開始されると、補助ドライバ１２は、接地電圧側のトランジスタをオン状態にして電圧レベルが下がる方向に電圧をかけるように制御され、出力信号Ｓ３の電源電圧レベルから接地電圧レベルへの変化を補助する。したがって、出力信号Ｓ３における電源電圧レベルから接地電圧レベルへの変化の高速性が向上される。

続いて、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが第１の電圧レベルＬＶＡより低くなる時刻Ｔ１２にて、第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第１の電圧レベルＬＶＡより低くなったことを検出し、制御信号Ａをハイレベルにする。なお、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第１の電圧レベルＬＶＡより低くなる前に、第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第２の電圧レベルＬＶＢより高くないことを検出して制御信号Ｂをローレベルにしている。

制御部１５は、制御信号ｔ１がハイレベルの状態で、ハイレベルの制御信号Ａを受けると、制御信号ＳＷ２をハイレベルからローレベルにして、補助ドライバ１２のＮチャネルトランジスタ２４をオン状態からオフ状態に変化させる。また、制御部１５は、制御信号ＳＷ２をハイレベルからローレベルにした後に（同時であっても良い）、制御信号ｔ１がローレベルになるまで制御信号ＳＷ１をローレベルにする。すなわち、制御信号ｔ１がハイレベルであり、かつ制御信号Ａがハイレベルである期間中は、制御部１５により制御信号ＳＷ１、ＳＷ２がローレベルとされ、補助ドライバ１２のＰチャネルトランジスタ２３がオン状態（導通状態）となる。

このように、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが第１の電圧レベルＬＶＡより低くなると、補助ドライバ１２は、電源電圧側のトランジスタをオン状態にして電圧レベルが上がる方向に電圧をかけるように制御される。これにより、出力信号Ｓ３の電圧レベルが接地電圧を超えることを抑制し、アンダーシュートを軽減することができる。

続いて、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが接地電圧レベルＬＶＧに到達した後に所定の遅延時間が経過した時刻Ｔ１３にて、第１の検出部１３は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが安定したと判定し、制御信号ｔ１をローレベルにする。制御部１５は、制御信号ｔ１がローレベルになると、制御信号ＳＷ１をローレベルからハイレベルにして、補助ドライバ１２のＰチャネルトランジスタ２３をオン状態からオフ状態に変化させる。すなわち、制御信号ｔ１、ｔ２がともにローレベルである期間中は、制御部１５により制御信号ＳＷ１がハイレベル、制御信号ＳＷ２がローレベルとされ、補助ドライバ１２のトランジスタ２３、２４がオフ状態となる。このようにして、主ドライバ１１での立ち下がり動作が終了すると、補助ドライバ１２はオフ状態となるよう制御される。これにより、補助ドライバ１２を介した定常的なリーク電流の発生を抑制し、消費電力を低減することができる。

出力信号が電源電圧レベルＬＶＧで安定している状態で、時刻Ｔ１４にて、入力信号Ｓ１がハイレベルからローレベルに変化すると、主ドライバ１１は、出力信号Ｓ２の電圧レベルを接地電圧レベルから電源電圧レベルに変化させるための立ち上がり動作を開始する。第１の検出部１３は、入力信号Ｓ１のハイレベルからローレベルへの変化を検出し、制御信号ｔ２をハイレベルにする。制御部１５は、ハイレベルの制御信号ｔ２を受けると、制御信号Ｂがハイレベルになるまで制御信号ＳＷ１をローレベルにする。すなわち、制御信号ｔ２がハイレベルであり、かつ制御信号Ｂがローレベルである期間中は、制御部１５により制御信号ＳＷ１、ＳＷ２がローレベルとされ、補助ドライバ１２のＰチャネルトランジスタ２３がオン状態となる。

このように、主ドライバ１１で立ち上がり動作が開始されると、補助ドライバ１２は、電源電圧側のトランジスタをオン状態にして電圧レベルが上がる方向に電圧をかけるように制御され、出力信号Ｓ３の接地電圧レベルから電源電圧レベルへの変化を補助する。したがって、出力信号Ｓ３における接地電圧レベルから電源電圧レベルへの変化の高速性が向上される。

続いて、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが第２の電圧レベルＬＶＢより高くなる時刻Ｔ１５にて、第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第２の電圧レベルＬＶＢより高くなったことを検出し、制御信号Ｂをハイレベルにする。なお、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第２の電圧レベルＬＶＢより高くなる前に、第２の検出部１４は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが第１の電圧レベルＬＶＡより低くないことを検出して制御信号Ａをローレベルにしている。

制御部１５は、制御信号ｔ２がハイレベルの状態で、ハイレベルの制御信号Ｂを受けると、制御信号ＳＷ１をローレベルからハイレベルにして、補助ドライバ１２のＰチャネルトランジスタ２３をオフ状態にする。また、制御部１５は、制御信号ＳＷ１をローレベルからハイレベルにした後に（同時であっても良い）、制御信号ｔ２がローレベルになるまで制御信号ＳＷ２をハイレベルにする。すなわち、制御信号ｔ２がハイレベルであり、かつ制御信号Ｂがハイレベルである期間中は、制御部１５により制御信号ＳＷ１、ＳＷ２がハイレベルとされ、補助ドライバ１２のＮチャネルトランジスタ２４がオン状態となる。

このように、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが第２の電圧レベルＬＶＢより高くなると、補助ドライバ１２は、接地電圧側のトランジスタをオン状態にして電圧レベルが下がる方向に電圧をかけるように制御される。これにより、出力信号Ｓ３の電圧レベルが電源電圧を超えることを抑制し、オーバーシュートを軽減することができる。

続いて、主ドライバ１１の出力信号Ｓ２の電圧レベルが電源電圧レベルＬＶＶに到達した後に所定の遅延時間が経過した時刻Ｔ１６にて、第１の検出部１３は、出力信号Ｓ２の電圧レベルが安定したと判定し、制御信号ｔ２をローレベルにする。制御部１５は、制御信号ｔ２がローレベルになると、制御信号ＳＷ２をハイレベルからローレベルにして、補助ドライバ１２のＮチャネルトランジスタ２４をオン状態からオフ状態に変化させる。このようにして、主ドライバ１１での立ち上がり動作が終了すると、補助ドライバ１２はオフ状態となるよう制御され、補助ドライバ１２を介した定常的なリーク電流の発生を抑制し、消費電力を低減することができる。

なお、出力信号Ｓ２の電圧レベルが電源電圧レベルＬＶＶや接地電圧レベルＬＶＧに到達した後に補助ドライバ１２をオフ状態にするための所定の遅延時間は、例えば使用する主ドライバ１１に応じて予め設定される。

以上のように、主ドライバ１１（出力信号Ｓ２）の状態に応じて補助ドライバ１２を制御することで、半導体装置の出力端子ＯＵＴより出力される出力信号Ｓ３の波形は、図７に一例を示すように改善される。図７に示す信号波形において、７１、７４に示す箇所は、主ドライバ１１だけが動作しており、補助ドライバ１２がオフ状態であるときの波形を示している。また、７２、７５に示す箇所は、主ドライバ１１が出力信号の電圧レベルを変化させようとする方向に対して、同方向の電圧が出力信号にかかるように補助ドライバ１２が制御されている期間である。この期間においては、主ドライバ１１及び補助ドライバ１２の２つのドライバによって出力信号が駆動されるので、出力信号Ｓ３の信号変化が加速されて速やかな信号変化を実現でき高速性を向上させることができる。また、７３、７６に示す箇所は、主ドライバ１１が出力信号の電圧レベルを変化させようとする方向に対して、逆方向の電圧が出力信号にかかるように補助ドライバ１２が制御されている期間である。この期間においては、主ドライバ１１による出力信号の変化を抑制するように補助ドライバ１２が動作することで、出力信号Ｓ３の信号変化を緩和しオーバーシュートやアンダーシュートを軽減することできる。

以下に、本実施形態における半導体装置が有する第１の検出部１３、第２の検出部１４、及び制御部１５のそれぞれの構成例を示す。なお、以下に示す構成は一例であって、これに限定されるものではない。

図４（Ａ）は、第１の検出部１３の第１の構成例を示す図である。図４（Ａ）に示す第１の検出部１３は、論理積演算回路（ＡＮＤ回路）３１、３３、及び遅延回路３２、３４を有する。

２入力のＡＮＤ回路３１は、入力信号Ｓ１が第１の入力端に入力され、遅延回路３２により所定の時間だけ遅延された入力信号Ｓ１が反転されて第２の入力端に入力される。なお、入力信号Ｓ１を反転した後に遅延回路３２により遅延させた信号をＡＮＤ回路３１の第２の入力端に入力するようにしても良い。２入力のＡＮＤ回路３１の出力が制御信号ｔ１として出力される。また、２入力のＡＮＤ回路３３は、入力信号Ｓ１が反転されて第１の入力端に入力され、遅延回路３４により所定の時間だけ遅延された入力信号Ｓ１が第２の入力端に入力される。２入力のＡＮＤ回路３２の出力が制御信号ｔ２として出力される。

図４（Ａ）に示す第１の検出部１３は、入力信号Ｓ１がローレベルからハイレベルに変化するとき（出力信号Ｓ２が立ち下がるとき）に、入力信号Ｓ１の変化開始から遅延回路３２による遅延時間が経過するまで、制御信号ｔ１がハイレベルになる。同様に、入力信号Ｓ１がハイレベルからローレベルに変化するとき（出力信号Ｓ２が立ち上がるとき）に、入力信号Ｓ１の変化開始から遅延回路３４による遅延時間が経過するまで、制御信号ｔ２がハイレベルになる。図４（Ａ）に示す第１の検出部１３では、例えば使用する主ドライバ１１に応じた遅延時間を有する遅延回路３２、３４を用いることで、図３に示した動作を実現する制御信号ｔ１、ｔ２を生成することが可能である。

図４（Ｂ）は、第１の検出部１３の第２の構成例を示す図である。図４（Ｂ）に示す第１の検出部１３は、フリップフロップ３５、３６、否定論理和演算回路（ＮＯＲ回路）３７、３８、ＡＮＤ回路３９、４０、４２、及びインバータ（遅延回路）４１を有する。

フリップフロップ３５、３６は同じクロック信号で動作し、フリップフロップ３５の出力がフリップフロップ３６の入力端に入力される。フリップフロップ３５の出力が主ドライバ１１への入力信号Ｓ１に対応する。２入力のＮＯＲ回路３７は、フリップフロップ３５の出力が第１の入力端に入力され、フリップフロップ３６の出力が第２の入力端に反転入力される。また、２入力のＮＯＲ回路３８は、フリップフロップ３５の出力が第１の入力端に反転入力され、フリップフロップ３６の出力が第２の入力端に入力される。

２入力のＡＮＤ回路３９は、ＮＯＲ回路３７の出力が第１の入力端に入力され、ＡＮＤ回路４２の出力が第２の入力端に入力される。２入力のＡＮＤ回路４０は、ＮＯＲ回路３８の出力が第１の入力端に入力され、ＡＮＤ回路４２の出力が第２の入力端に入力される。インバータ４１には、フリップフロップ３５、３６の動作に用いられるクロック信号が入力される。２入力のＡＮＤ回路４２は、インバータ４１の出力が第１の入力端に入力され、フリップフロップ３５、３６の動作に用いられるクロック信号が第２の入力端に入力される。２入力のＡＮＤ回路３９の出力が制御信号ｔ２として出力され、２入力のＡＮＤ回路４０の出力が制御信号ｔ１として出力される。

図５（Ａ）は、第２の検出部１４の第１の構成例を示す図である。この図５（Ａ）において、図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。図５（Ａ）に示す第２の検出部１４は、インバータ５１及びバッファ５２を有する。

インバータ５１は、入力端が主ドライバ１１の出力端に接続され、出力が制御信号Ａとして出力される。インバータ５１は、その閾値（Ｖｔｈ）が接地電圧レベルＬＶＧの近傍の第１の電圧レベルＬＶＡである。したがって、制御信号Ａとして出力されるインバータ５１の出力は、主ドライバ１１の出力端の電位が第１の電圧レベルＬＶＡより低いときにはハイレベルとなり、そうでないときにはローレベルとなる。

バッファ５２は、入力端が主ドライバ１１の出力端に接続され、出力が制御信号Ｂとして出力される。バッファ５２は、その閾値（Ｖｔｈ）が電源電圧レベルＬＶＶの近傍の第２の電圧レベルＬＶＢである。したがって、制御信号Ｂとして出力されるバッファ５２の出力は、主ドライバ１１の出力端の電位が第２の電圧レベルＬＶＢより高いときにはハイレベルとなり、そうでないときにはローレベルとなる。

図５（Ｂ）は、第２の検出部１４の第２の構成例を示す図である。この図５（Ｂ）において、図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。図５（Ｂ）に示す第２の検出部１４は、コンパレータ（比較器）５４、５５を有する。コンパレータ５３は、供給される主ドライバ１１の出力端の電位が第１の電圧レベルＬＶＡより低いか否かを判定し、判定結果を制御信号Ａとして出力する。同様に、コンパレータ５４は、供給される主ドライバ１１の出力端の電位が第２の電圧レベルＬＶＢより高いか否かを判定し、判定結果を制御信号Ｂとして出力する。

図６（Ａ）は、制御部１５の構成例を示す図である。図６（Ａ）に示す制御部１５は、否定論理積演算回路（ＮＡＮＤ回路）６１、６３、インバータ６２、６４、セレクタ６５、６６、及びＮＯＲ回路６７、６８を有する。

２入力のＮＡＮＤ回路６１は、制御信号Ａが入力されるとともに、制御信号ｔ２がインバータ６２を介して入力され、その演算結果を出力する。２入力のＮＡＮＤ回路６３は、制御信号Ｂが入力されるとともに、制御信号ｔ１がインバータ６４を介して入力され、その演算結果を出力する。セレクタ６５は、制御信号ｔ２がインバータ６２を介して入力されるとともに、ＮＡＮＤ回路６１の出力が入力される。また、セレクタ６５は、選択信号として制御信号ｔ１がインバータ６４を介して入力される。セレクタ６５は、選択信号が“１”（制御信号ｔ１が“０”）の場合にはインバータ６２を介して入力される制御信号ｔ２を出力し、選択信号が“０”（制御信号ｔ１が“１”）の場合にはＮＡＮＤ回路６１の出力を出力する。また、セレクタ６６は、制御信号ｔ１がインバータ６４を介して入力されるとともに、ＮＡＮＤ回路６３の出力が入力される。また、セレクタ６６は、選択信号として制御信号ｔ２がインバータ６２を介して入力される。セレクタ６６は、選択信号が“１”（制御信号ｔ２が“０”）の場合にはインバータ６４を介して入力される制御信号ｔ１を出力し、選択信号が“０”（制御信号ｔ２が“１”）の場合にはＮＡＮＤ回路６３の出力を出力する。

２入力のＮＯＲ回路６７は、制御信号Ｂ及びセレクタ６５の出力が入力され、その演算結果を信号ＳＷ１として出力する。また、２入力のＮＯＲ回路６８は、制御信号Ａ及びセレクタ６６の出力が入力され、その演算結果を信号ＳＷ２として出力する。ここで、信号ＳＷ１、ＳＷ２は、図６（Ｂ）に示す動作論理（真理値表）において、ＯＦＦと示される場合に“０”であり、ＯＮと示される場合に“１”である。

図６（Ａ）に示した制御部１５は、図６（Ｂ）に示す動作論理（真理値表）に従って入力信号（制御信号ｔ１、ｔ２、Ａ、Ｂ）に応じた出力信号（制御信号ＳＷ１、ＳＷ２）を出力する。図６（Ｂ）において、ｔ１、ｔ２の欄は第１の検出部１３から出力される制御信号ｔ１、ｔ２の値を示し、Ａ、Ｂの欄は第２の検出部１４から出力される制御信号Ａ、Ｂの値を示す。また、ＳＷ１の欄は、制御信号ＳＷ１により制御されるＰチャネルトランジスタ２３の状態を示し、ＳＷ２の欄は、制御信号ＳＷ２により制御されるＮチャネルトランジスタ２４の状態を示している。すなわち、“ＯＮ”とは対応するトランジスタが導通状態であることを示し、“ＯＦＦ”とは対応するトランジスタが非導通状態であることを示す。図６（Ｂ）中、“Ｘ”は任意（Don't care）であることを示す。

図６（Ｂ）に示すように、制御部１５は、制御信号ｔ１が“１”（ハイレベル）、かつ制御信号ｔ２及びＡが“０”（ローレベル）であるとき（図３での時刻Ｔ１１〜時刻Ｔ１２に相当）、補助ドライバ１２において電源電圧側トランジスタがオフ状態となり、接地電圧側トランジスタがオン状態となるよう制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。制御部１５は、制御信号ｔ１及びＡが“１”、かつ制御信号ｔ２及びＢが“０”であるとき（図３での時刻Ｔ１２〜時刻Ｔ１３に相当）、補助ドライバ１２において電源電圧側トランジスタがオン状態となり、接地電圧側トランジスタがオフ状態となるよう制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。

また、制御部１５は、制御信号ｔ１及びＢが“０”、かつ制御信号ｔ２が“１”であるとき（図３での時刻Ｔ１４〜時刻Ｔ１５に相当）、補助ドライバ１２において電源電圧側トランジスタがオン状態となり、接地電圧側トランジスタがオフ状態となるよう制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。制御部１５は、制御信号ｔ１及びＡが“０”、かつ制御信号ｔ２及びＢが“１”であるとき（図３での時刻Ｔ１５〜時刻Ｔ１６に相当）、補助ドライバ１２において電源電圧側トランジスタがオフ状態となり、接地電圧側トランジスタがオン状態となるよう制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。

また、制御部１５は、制御信号ｔ１及びｔ２が“０”であるとき（図３での時刻Ｔ１３〜時刻Ｔ１４などに相当）、補助ドライバ１２において電源電圧側トランジスタ及び接地電圧側トランジスタがともにオフ状態となるよう制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を出力する。

なお、図６（Ａ）に示した制御部１５の構成は一例であって、これに限定されるものではない。制御部１５は、図６（Ｂ）に示した動作論理（真理値表）に従って入力信号に応じた出力信号を出力できれば良く、その回路構成等は任意である。

なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の諸態様を付記として以下に示す。

（付記１）
入力信号の電圧に応じた出力信号を出力信号線に出力する第１の駆動回路と、
前記出力信号線に出力端が接続された第２の駆動回路と、
前記第２の駆動回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化するときに、前記出力信号の電圧レベルが前記第１の電圧レベルと前記第２の電圧レベルとの間に設定された第３の電圧レベルに達するまでは前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへの前記出力信号の変化を補助し、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達した後に前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへの前記出力信号の変化を抑制するよう前記第２の駆動回路を制御することを特徴とする半導体装置。
（付記２）
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへ変化するときに、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達するまでは前記第２の電圧レベルの側に変化させる電圧を前記第２の駆動回路により前記出力信号線に供給させ、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達してから前記第２の電圧レベルになるまでの期間に前記第１の電圧レベルの側に変化させる電圧を前記第２の駆動回路により前記出力信号線に供給させることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記３）
前記入力信号の電圧変化を検出する第１の検出部と、
前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達したか否かを検出する第２の検出部とを備え、
前記制御部は、前記第１の検出部及び前記第２の検出部での検出結果に基づいて前記第２の駆動回路を制御することを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記４）
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルに変化した後に、前記第２の駆動回路の動作を止めることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記５）
前記第３の電圧レベルは、前記第２の電圧レベルに到達直前の電圧レベルであることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記６）
前記第１の電圧レベルは接地電圧レベルであり、前記第２の電圧レベルは電源電圧レベルであり、前記第３の電圧レベルは０．８０×（電源電圧レベル−接地電圧レベル）から０．９５×（電源電圧レベル−接地電圧レベル）の間の任意の電圧レベルであることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記７）
前記第１の電圧レベルは電源電圧レベルであり、前記第２の電圧レベルは接地電圧レベルであり、前記第３の電圧レベルは０．０５×（電源電圧レベル−接地電圧レベル）から０．２０×（電源電圧レベル−接地電圧レベル）の間の任意の電圧レベルであることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記８）
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が接地電圧レベルから電源電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記電源電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作するとともに、
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記電源電圧レベルから前記接地電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記接地電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作することを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記９）
入力信号の電圧に応じた出力信号を出力信号線に出力する駆動回路と、
ソースに第１の電圧レベルの電圧が供給され、ドレインが前記出力信号線に接続された第１のトランジスタと、
ソースに第２の電圧レベルの電圧が供給され、ドレインが前記出力信号線に接続された第２のトランジスタと、
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへ変化する場合に、前記出力信号の電圧レベルが前記第１の電圧レベルと前記第２の電圧レベルとの間に設定された第３の電圧レベルに達するまでは前記第１のトランジスタをオフ状態とするとともに前記第２のトランジスタをオン状態とし、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達した後に前記第１のトランジスタをオン状態とするとともに前記第２のトランジスタをオフ状態とする制御部とを備えることを特徴とする半導体装置。
（付記１０）
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルに変化した後に、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをともにオフ状態とすることを特徴とする付記９記載の半導体装置。
（付記１１）
前記入力信号の電圧変化を検出し、検出結果に応じた第１の制御信号を前記制御部に出力する第１の検出部と、
前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルを超えているか否かを検出し、検出結果に応じた第２の制御信号を前記制御部に出力する第２の検出部とを備え、
前記制御部は、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号に基づいて、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを制御することを特徴とする付記９記載の半導体装置。
（付記１２）
前記第１の検出部は、前記第１の制御信号を、前記入力信号の電圧変化の検出時にアサートして前記出力信号が前記第２の電圧レベルに変化した後にネゲートし、
前記第２の検出部は、前記第２の制御信号を、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルを境界として前記第２の電圧レベル側である場合にはアサートして前記第１の電圧レベル側である場合にはネゲートし、
前記制御部は、前記第１の制御信号がアサートされ、かつ前記第２の制御信号がネゲートされている期間は、前記第１のトランジスタをオフ状態とするとともに前記第２のトランジスタをオン状態とし、前記第１の制御信号がアサートされ、かつ前記第２の制御信号がアサートされている期間は、前記第１のトランジスタをオン状態とするとともに前記第２のトランジスタをオフ状態とすることを特徴とする付記９記載の半導体装置。
（付記１３）
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が接地電圧レベルから電源電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記電源電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作するとともに、
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記電源電圧レベルから前記接地電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記接地電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作することを特徴とする付記９記載の半導体装置。

１１主ドライバ
１２補助ドライバ
１３第１の検出部（立上り／立下り検出）
１４第２の検出部（電圧レベル検出）
１５制御部

Claims

入力信号の電圧に応じて第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化する出力信号を出力信号線に出力する第１の駆動回路と、
前記出力信号線に出力端が接続された第２の駆動回路と、
前記第２の駆動回路を制御する制御部と、
前記入力信号の電圧変化を検出する第１の検出部と、
前記出力信号の電圧レベルが前記第１の電圧レベルと前記第２の電圧レベルとの間に設定された第３の電圧レベルに達したか否かを検出する第２の検出部とを備え、
前記制御部は、前記第１の検出部及び前記第２の検出部での検出結果に基づいて、前記第２の駆動回路に、前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへ変化するときに、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達するまでは前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへの前記出力信号の変化を補助させ、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達した後に前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへの前記出力信号の変化を抑制させることを特徴とする半導体装置。
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへ変化するときに、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達するまでは前記第２の電圧レベルの側に変化させる電圧を前記第２の駆動回路により前記出力信号線に供給させ、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達してから前記第２の電圧レベルになるまでの期間に前記第１の電圧レベルの側に変化させる電圧を前記第２の駆動回路により前記出力信号線に供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルに変化した後に、前記第２の駆動回路の動作を止めることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
前記第３の電圧レベルは、前記第２の電圧レベルに到達直前の電圧レベルであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が接地電圧レベルから電源電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記電源電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作するとともに、
前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記電源電圧レベルから前記接地電圧レベルへ変化する場合には、前記第１の電圧レベルを前記電源電圧レベルとし、前記第２の電圧レベルを前記接地電圧レベルとし、前記第３の電圧レベルを前記接地電圧レベルの近傍の電圧レベルとして動作することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
入力信号の電圧に応じて第１の電圧レベルから第２の電圧レベルへ変化する出力信号を出力信号線に出力する駆動回路と、
ソースに前記第１の電圧レベルの電圧が供給され、ドレインが前記出力信号線に接続された第１のトランジスタと、
ソースに前記第２の電圧レベルの電圧が供給され、ドレインが前記出力信号線に接続された第２のトランジスタと、
前記入力信号の電圧変化を検出し、検出結果に応じた第１の制御信号を出力する第１の検出部と、
前記出力信号の電圧レベルが前記第１の電圧レベルと前記第２の電圧レベルとの間に設定された第３の電圧レベルを超えているか否かを検出し、検出結果に応じた第２の制御信号を出力する第２の検出部と、
前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号に基づいて、前記入力信号の電圧変化に応じて前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルへ変化する場合に、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達するまでは前記第１のトランジスタをオフ状態とするとともに前記第２のトランジスタをオン状態とし、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルに達した後に前記第１のトランジスタをオン状態とするとともに前記第２のトランジスタをオフ状態とする制御部とを備えることを特徴とする半導体装置。
前記制御部は、前記出力信号が前記第１の電圧レベルから前記第２の電圧レベルに変化した後に、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをともにオフ状態とすることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
前記第１の検出部は、前記第１の制御信号を、前記入力信号の電圧変化の検出時にアサートして前記出力信号が前記第２の電圧レベルに変化した後にネゲートし、
前記第２の検出部は、前記第２の制御信号を、前記出力信号の電圧レベルが前記第３の電圧レベルを境界として前記第２の電圧レベル側である場合にはアサートして前記第１の電圧レベル側である場合にはネゲートし、
前記制御部は、前記第１の制御信号がアサートされ、かつ前記第２の制御信号がネゲートされている期間は、前記第１のトランジスタをオフ状態とするとともに前記第２のトランジスタをオン状態とし、前記第１の制御信号がアサートされ、かつ前記第２の制御信号がアサートされている期間は、前記第１のトランジスタをオン状態とするとともに前記第２のトランジスタをオフ状態とすることを特徴とする請求項６又は７記載の半導体装置。