JP5752659B2 - 半導体回路 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複する説明は必要に応じて行う。
図1及び図2を用いて、実施形態の半導体回路の構成について、説明する。
第1の電源電圧VDD1と第2の電源電圧VDD2とは互いに異なる電圧値を有し、例えば、第1の電源電圧VDD1は、第2の電源電圧VDD2より低い。第1及び第2のグランド電圧VSS1,VSS2は、例えば、同じ大きさの電圧(例えば、0V)である。
レベルシフト回路1は、第1の電源系統VDD1,VSS1と第2の電源系統VDD2,VSS2との間の電圧の違いを、調整する。例えば、レベルシフト回路1は、第1の電源系統の電源電圧VDD1をレベルシフトして、第2の電源系統の電源電圧VDD2を出力する。但し、レベルシフト回路1は、第2の電源系統の電源電圧VDD2のレベルをシフトして、電源電圧VDD1を出力する場合もある。また、第1及び第2の電源電圧VDD1,VDD2の両方が電源回路100に印加された場合、レベルシフト回路1は、電源回路100に接続される回路間の仕様に応じて、電源電圧の違いを調整する。
このレギュレータ回路2の制御によって、電源電圧VDD1,VDD2が印加される電源回路100は、所定の電圧/電流を出力できる。
遅延回路DCは、1つの抵抗素子10と1つのキャパシタ11とによって形成されている。抵抗素子10の一端は、レギュレータトランジスタ25に接続されている。抵抗素子10の他端は、キャパシタ11の一端に接続され、接続ノードcdを形成している。キャパシタ11の他端は、グランド線71に接続されている。接続ノードcdは、遅延回路DCの出力ノードとなる。
制御回路60は、複数のインバータ15A,15B,15C及び複数の制御スイッチ12A,12B,13A,13Bを含んでいる。
また、直列接続された複数(例えば、3個以上)のインバータに関して、奇数番目と偶数番目のインバータは、制御トランジスタを共有している。
電界効果トランジスタ17の電流経路の一端(例えば、ドレイン)が、レギュレータ回路2の出力ノード(レギュレータトランジスタ25の電流経路)に接続され、電界効果トランジスタ17の電流経路の他端(例えば、ソース)が、グランド線71に接続されている。電界効果トランジスタ17のゲートは、オフ制御回路60の出力ノード(インバータ15Cの出力ノード)nd4に接続されている。レギュレータトランジスタ25の電流経路とESD保護トランジスタ17の電流経路との接続ノード(出力端子)90に、駆動回路200を経由してパッド端子81が接続されている。
ノード90に印加されたESDパルスは、オン状態の放電トランジスタ17によって、グランドに放電される。これによって、電源回路100及び電源回路100に接続された他の回路が、ESDから保護される。
インバータ5A,5Bは、電源線70に印加された電源電圧VDD2及びグランド電圧VSS2によって、駆動する。電源電圧VDD2及びグランド電圧VSS2が印加されたとき、インバータ5A,5Bは、アクティブ状態になる。アクティブ状態のインバータ5A,5Bは、入力された制御信号CNTを、制御信号線75A,75Bを経由して、レギュレータ回路75及びESD保護回路6内のオフ制御回路60へ転送する。
図3及び図4を参照して、実施形態の半導体回路(電源回路)50の動作について、説明する。ここでは、図3及び図4に加えて、図1及び図2も用いて、実施形態の電源回路50の動作について、説明する。
“L”レベルの信号CNTが、レギュレータ回路2及びESD保護回路6内のオフ制御回路60に、供給される。
図3に示されるように、ESDパルスは、遅延回路RCによって遅延され、且つ、電圧降下されて、オフ制御回路60の入力ノード(インバータ15Aの入力ノード)nd1に入力される。“H”レベルのESDパルスがオフ制御回路60内に入力される前に、オフ制御回路60は駆動状態(信号出力状態)となっている。または、インバータ15Aに入力される電圧は、インバータ15A,15B,15Cに対して“H”レベルを示す電圧値より小さくなっている。
ESD電流が、オン状態の放電トランジスタ17のチャネルを流れ、放電トランジスタ17の出力ノードOTrからグランド線71に放出される。これによって、パッド81に発生したESDパルスが、放電される。
レギュレータ回路2の駆動によるレギュレータトランジスタ25の出力ノードの電位の上昇により、配線(制御線)79の信号レベルは、レギュレータ回路2の出力ノードOutREG(90)の電位の上昇に追従して、上昇する。
そして、配線79の電位の上昇に伴って、配線79に接続されたオン状態の制御トランジスタ12A,12Bのチャネルを経由して、インバータ15A,15Cの入力ノードの電位は、上昇する。
但し、出力トランジスタ17がオン状態になっている期間は、レギュレータ回路2の駆動が開始されて所定の電圧を出力するまでの期間内に収まり、出力トランジスタ17がオン状態になっている期間は短い。また、レギュレータ回路2の駆動が開始されて所定の電圧を出力するまでの期間において、出力ノード(出力端子)90とグランド線71との間の電位差も、小さい。それゆえ、レギュレータ回路2の駆動が開始されて所定の電圧を出力するまでの期間内において、オン状態になる出力トランジスタ17による悪影響は、ほとんど無い。信号線79の電位レベルが、“H”レベルから“L”レベルになるまでの期間においても、これと同様である。
上述において、図2に、本実施形態の半導体回路が含むESD保護回路の内部構成が示されている。しかし、本実施形態の半導体回路が含むESD保護回路は、レベルシフト回路からの制御信号に基づいて、半導体回路が含むレギュレータ回路と電気的に分離できる内部構成を有していれば、図2の内部構成に限定されない。
Claims (5)
- 第1の電圧が印加される第1の電源端子と、
前記第1の電圧と異なる第2の電圧が印加される第2の電源端子と、
前記第2の電圧を調整し、調整した前記第2の電圧を出力電圧として出力端子に出力するレギュレータ回路と、
前記出力端子に発生したESDを放電させるためのESD保護回路と、
前記第1の電圧を前記第2の電圧にシフトさせ、前記第1及び第2の電圧の印加の有無に応じて前記レギュレータ回路と前記ESD保護回路とに対する制御信号を出力するレベルシフト回路と、
を具備し、
前記ESD保護回路は、抵抗素子とキャパシタとから形成される第1の回路、及び、グランド端子と前記出力端子との間に接続された第1の電流経路と、第1のゲートとを有する第1のトランジスタ、及び、前記第1の回路の出力ノードと前記第1のトランジスタの第1のゲートとの間に接続された第2の回路、を含み、
前記レギュレータ回路は、前記制御信号が入力される第1の制御ユニット、及び、前記第1の制御ユニットに接続された第2のゲートと、前記第2の電源端子に接続される第2の電流経路の一端と、前記第1の制御ユニット及び前記出力端子に接続される前記第2の電流経路の他端とを有する第2のトランジスタ、を含み、
前記第2の回路は、前記抵抗素子と前記キャパシタとの接続点に接続される入力ノードと、前記第1のトランジスタの第1のゲートに接続される出力ノードとを有するインバータ、及び、前記制御信号が供給される第1の制御線に接続される第1の制御端子と、前記出力端子に接続される第2の制御線と前記インバータの前記入力ノードとの間に接続された第3の電流経路とを有する第1の制御スイッチ、及び、前記第1の制御線に接続される第2の制御端子と、前記インバータの前記出力ノードと前記グランド端子との間に接続された第4の電流経路とを有する第2の制御スイッチ、を含み、
前記制御信号に基づいて、前記第1の制御ユニットが、前記第2のトランジスタのオン及びオフを制御し、
前記第1及び第2の電圧が印加されないときに前記出力端子に前記ESDが発生した場合、前記第1の回路から前記インバータに供給された入力信号に基づいて、前記第1のトランジスタをオンさせる出力信号を、前記インバータが前記第1のトランジスタに出力する、
前記第1及び第2の電圧が印加され、前記出力端子に前記出力電圧が印加された場合に、前記制御信号に基づいて、前記第1及び第2の制御スイッチがオンされ、オン状態の前記第1の制御スイッチの前記第3の電流経路からの前記インバータに供給された入力信号に基づいて、前記第1のトランジスタをオフさせる信号を、前記インバータが前記第1のトランジスタに出力する、
ことを特徴とする半導体回路。 - 第1の電圧が印加される第1の電源端子と、
前記第1の電圧と異なる第2の電圧が印加される第2の電源端子と、
前記第2の電圧を調整し、調整した前記第2の電圧を出力電圧として出力端子に出力するレギュレータ回路と、
前記出力端子に発生したESDを放電させるためのESD保護回路と、
前記第1の電圧の大きさを前記第2の電圧の大きさにシフトし、前記第1及び第2の電圧の印加の有無に応じて前記レギュレータ回路と前記ESD保護回路とに対する制御信号を出力するレベルシフト回路と、
前記ESD保護回路内に設けられ、グランド端子と前記出力端子との間に接続された第1の電流経路、及び、前記ESD保護回路から第1又は第2の信号が供給される第1のゲートを有する第1のトランジスタと、
を具備し、
前記第1及び第2の電圧が印加されないときに前記出力端子に前記ESDが発生した場合、前記ESD保護回路は、発生した前記ESDに基づいて、前記第1の信号を、前記第1のトランジスタに供給し、前記第1のトランジスタをオンさせ、
前記第1及び第2の電圧が印加され、前記出力端子に前記出力電圧が印加された場合、前記レベルシフト回路は、前記制御信号を出力し、前記ESD保護回路は、前記制御信号に基づいて、前記第2の信号を、前記第1のトランジスタに供給し、前記第1のトランジスタをオフさせる、
ことを特徴とする半導体回路。 - 前記ESD保護回路は、
抵抗素子とキャパシタとから形成される第1の回路と、
前記第1の回路の出力ノードと前記第1のトランジスタの前記第1のゲートとの間に接続された第2の回路とを、含み、
前記第2の回路は、前記出力端子から前記第1の回路に供給された前記ESDに基づいて、前記第1の信号を、前記第1のトランジスタに出力し、
前記第2の回路は、前記制御信号に基づいて、前記第2の信号を、前記第1のトランジスタに出力する、
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体回路。 - 前記レギュレータ回路は、
前記制御信号が入力される第1の制御ユニットと、
前記第1の制御ユニットに接続された第2のゲート、前記第2の電源端子に接続される第2の電流経路の一端、及び、前記第1の制御ユニット及び前記出力端子に接続される前記第2の電流経路の他端を有する第2のトランジスタと、を含み、
前記制御信号に基づいて、前記第1の制御ユニットが、前記第2のトランジスタのオン及びオフを制御する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体回路。 - 前記第2の回路は、
前記抵抗素子と前記キャパシタとの接続点に接続される入力ノード、及び、前記第1のトランジスタの第1のゲートに接続される出力ノードを有するインバータと、
前記制御信号が供給される第1の制御線に接続される第1の制御端子、及び、前記出力端子に接続される第2の制御線と前記インバータの前記入力ノードとの間に接続された第3の電流経路、を有する第1の制御スイッチと、
前記第1の制御線に接続される第2の制御端子、及び、前記インバータの前記出力ノードと前記グランド端子との間に接続された第4の電流経路、を有する第2の制御スイッチと、
を含み、
前記第1及び第2の電圧が印加されないときに前記出力端子に前記ESDが発生した場合、前記ESDに起因して前記第1の回路から前記インバータに供給された入力信号に基づいて、前記第1の信号を、前記インバータが前記第1のトランジスタに出力し、
前記第1及び第2の電圧が印加され、前記出力端子に前記出力電圧が印加された場合に、前記制御信号に基づいて、前記第1及び第2の制御スイッチがオンされ、オン状態の前記第1の制御スイッチの前記第3の電流経路から前記インバータに供給された入力信号に基づいて、前記第2の信号を、前記インバータが前記第1のトランジスタに出力する、
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体回路。
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