JP6699819B2 - Input circuit - Google Patents
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本発明は、半導体集積回路で構成され高速追従性と低消費電力化に優れた入力回路に関する。 The present invention relates to an input circuit composed of a semiconductor integrated circuit and excellent in high-speed followability and low power consumption.
例えばマルチフェーズ機能を備えた電源装置において、配線数の増加に伴う端子数の増加を抑えるために、同期信号の入力端子とイネーブル信号の入力端子を共通化して、1つの共通入力端子とするものがある。このような装置においては、共通入力端子に入力する信号が、後段の信号判別回路において、同期信号とイネーブル信号のどちらであるかを判別できるようにする必要がある。 For example, in a power supply device having a multi-phase function, in order to suppress an increase in the number of terminals due to an increase in the number of wirings, the input terminal of the synchronizing signal and the input terminal of the enable signal are made common to form one common input terminal. There is. In such an apparatus, it is necessary to enable the signal input to the common input terminal to determine whether the signal is a synchronization signal or an enable signal in the signal determination circuit in the subsequent stage.
このための最も単純な信号判別の方法として、同期信号とイネーブル信号のレベル差に基づいてそれらの信号を判別することが考えられる。しかし、電源装置に汎用性を持たせるためには、入力信号がどのようなレベルであっても同期信号とイネーブル信号を区別して検出できることが好ましい。そこで、信号の時間の長さに基づいて検出することが行われている。例えば特許文献1に記載の発明では、一定時間内に同期信号の入力が無かった場合、これをイネーブル信号として認識するようにしている。
As the simplest method of signal discrimination for this purpose, it is possible to discriminate those signals based on the level difference between the synchronization signal and the enable signal. However, in order to provide the power supply device with versatility, it is preferable that the synchronization signal and the enable signal can be distinguished and detected regardless of the level of the input signal. Therefore, detection is performed based on the length of time of the signal. For example, in the invention described in
これらの信号判別回路では、入力端子に入力される同期信号の波形を鈍らせることなく信号判別回路に入力することが重要となる。信号判別回路に入力される信号の波形が鈍ってしまうと、そこに入力された信号が同期信号かイネーブル信号か判断できず誤検出してしまう恐れがある。 In these signal discriminating circuits, it is important to input the synchronizing signal input to the input terminal to the signal discriminating circuit without blunting the waveform. If the waveform of the signal input to the signal determination circuit becomes dull, it may not be possible to determine whether the signal input to the signal determination circuit is the synchronization signal or the enable signal, resulting in erroneous detection.
また、同期信号の入力端子とイネーブル信号の入力端子を共通化した共通入力端子に接続する入力回路に、ツェナーダイオード等を用いて電圧振幅に制限を持たせる場合がある。同期信号は一般にクロックが使われるため、信号の電圧振幅はそれほど大きくないが、イネーブル信号は最大振幅値を電源電圧とする場合もあるため、後段に接続される回路に過大電圧が印加されないように電圧振幅を制限する必要がある。 Further, there is a case where a voltage amplitude is limited by using a Zener diode or the like in an input circuit that connects the input terminal of the synchronizing signal and the input terminal of the enable signal to a common input terminal. Since the clock is generally used for the synchronization signal, the voltage amplitude of the signal is not so large, but the enable signal may use the maximum amplitude value as the power supply voltage, so that an excessive voltage should not be applied to the circuit connected in the subsequent stage. It is necessary to limit the voltage swing.
そのため、従来の入力回路は図3に示すようなものであった。図3において、10Aは入力回路、11は共通入力端子、12は出力端子、20はイネーブル信号と同期信号を判別する信号判別回路である。また、VDD1は電源、T1は二重拡散エンハンスメント型のNMOSトランジスタ、T2はデプレッション型のNMOSトランジスタ、R3、R4及びR5は抵抗、TD2はツェナーダイオードである。 Therefore, the conventional input circuit is as shown in FIG. In FIG. 3, 10A is an input circuit, 11 is a common input terminal, 12 is an output terminal, and 20 is a signal discriminating circuit for discriminating between an enable signal and a synchronizing signal. VDD1 is a power supply, T1 is a double diffusion enhancement type NMOS transistor, T2 is a depletion type NMOS transistor, R3, R4 and R5 are resistors, and TD2 is a zener diode.
トランジスタT1は、そのゲートが抵抗R4を介して共通入力端子11に接続され、出力端子12が接続されるドレインが、抵抗R1を介して電源VDD1に接続され、ソースがトランジスタT2を介して接地GNDに接続されている。トランジスタT2はトランジスタT1の能動負荷として働く。トランジスタT2は抵抗に置き換えて抵抗負荷とすることも可能である。
The transistor T1 has its gate connected to the
ツェナーダイオードTD2は、トランジスタT1のゲートにカソードが、接地GNDにアノードが接続され、共通入力端子11に印加されたサージ等の過電流を接地GNDに導いて過大な入力電圧を降下させ、ノードAにゲートが接続されるトランジスタT1及び信号判別回路20の破壊を防止する。
The Zener diode TD2 has a cathode connected to the gate of the transistor T1 and an anode connected to the ground GND. The breakdown of the transistor T1 whose gate is connected to and the
抵抗R4は、ツェナーダイオードTD2の破壊耐圧に対応した適宜抵抗値に設定されて電流量を抑制する一方、トランジスタT1のゲート容量及びツェナーダイオードTD2の寄生容量とともにローパスフィルタを構成し、入力回路10Aに所定のカットオフ周波数を与えている。なお、共通入力端子11のオープン対策のため、共通入力端子11と接地GND間に抵抗R5が接続されている。
The resistor R4 is set to an appropriate resistance value corresponding to the breakdown withstand voltage of the Zener diode TD2 to suppress the amount of current, while forming a low-pass filter together with the gate capacitance of the transistor T1 and the parasitic capacitance of the Zener diode TD2, and to the
上記した従来の入力回路10Aは、電流制限用の抵抗R4を備えるため、その抵抗R4とトランジスタT1のゲート容量及びツェナーダイオードTD2の寄生容量と相侯って、時定数を持つ。このため、図2(a)に示すように、同期信号である入力電圧VINが共通入力端子11に入力したとき、図2(b)の「従来例」に示すように、ノードAに現れる電圧Vaは立ち上がり及び立ち下がりが鈍った波形となってしまう。
Since the
入力回路10Aを高いクロック周波数に追従させるためには、ノードAに現れる電圧Vaの立ち上がり及び立ち下がりが鈍らないように、抵抗R4の抵抗値を小さくして時定数を小さくする必要があるが、抵抗R4の抵抗値を小さくすると共通入力端子11に流れる電流が大きくなってしまう。一方、低消費電力化を要求される携帯機器等に使用する場合、共通入力端子11に流れる電流を小さくする必要がある。
In order to make the
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、同期信号とイネーブル信号が入力する端子を共通化したときであっても、高速追従性と低消費電力化に優れた入力回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an input circuit excellent in high-speed followability and low power consumption even when a terminal for inputting a synchronization signal and an enable signal is shared. With the goal.
上記目的を達成するため、請求項1にかかる発明は、同期信号及びイネーブル信号が入力する共通入力端子と、該共通入力端子に入力した信号を処理して出力する第1のトランジスタと、前記共通入力端子に入力した前記同期信号及び前記イネーブル信号を判別する信号判別回路とを有する入力回路において、前記共通入力端子にドレインが接続されゲートに固定電圧が印加された第3のトランジスタと、該第3のトランジスタのソースに一端が接続され他端が接地に接続された第1の抵抗とで構成される分圧回路を備え、前記第3のトランジスタのソースと前記第1の抵抗の共通接続点に前記第1のトランジスタのゲートと前記信号判別回路が接続されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の入力回路において、前記第3のトランジスタのゲートと電源との間に第2の抵抗が接続されるとともに、前記第3のトランジスタのゲートと前記接地との間にツェナーダイオードが接続されていることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、共通入力端子に接続される分圧回路の能動負荷で実現される抵抗と第1のトランジスタの入力容量とによって時定数を小さな値に設定することができるので、高速追従性を実現することができる。また、共通入力端子から入力する電流が流れる分圧回路の第1の抵抗の抵抗値を上記した時定数と独立して設定することが可能であるため、その抵抗値を大きくすることができ、低消費電力化を実現することができる。つまり、高速追従性と低消費電力化の両方に優れた入力回路を実現できる。 According to the present invention, the time constant can be set to a small value by the resistance realized by the active load of the voltage dividing circuit connected to the common input terminal and the input capacitance of the first transistor. Can be realized. In addition, since the resistance value of the first resistor of the voltage dividing circuit through which the current input from the common input terminal flows can be set independently of the above time constant, the resistance value can be increased. It is possible to realize low power consumption. That is, it is possible to realize an input circuit excellent in both high-speed followability and low power consumption.
さらに、分圧回路の能動負荷の出力が所定電圧以上で飽和するため、共通入力端子に過大な信号が入力しても分圧回路の出力はほぼ一定のレベルとすることができ、第1のトランジスタ及び信号判別回路の破壊を抑止できる。 Furthermore, since the output of the active load of the voltage dividing circuit is saturated at a predetermined voltage or higher, the output of the voltage dividing circuit can be kept at a substantially constant level even if an excessive signal is input to the common input terminal. It is possible to prevent destruction of the transistor and the signal discrimination circuit.
図1に本発明の1つの実施例の入力回路10を示す。図1において、図3の入力回路10Aで説明したものと同一のものには同一の符号を付けた。本実施例の入力回路10では、トランジスタT1の前段に、ドレイン・ソース間が高耐圧の二重拡散エンハンスメント型のNMOSトランジスタT3と抵抗R1との直列回路からなる分圧回路13が接続されている。R2は抵抗、VDD2は電源である。
FIG. 1 shows an
この分圧回路13の出力端子であるノードAは、トランジスタT3と抵抗R1の接続点であり、トランジスタT1のゲートと信号判別回路20に接続されている。分圧回路13の入力はトランジスタT3のドレインであり、共通入力端子11に接続されている。
A node A, which is an output terminal of the voltage dividing
トランジスタT3のゲートは、抵抗R2を介して電源VDD2に接続されるとともに、ツェナーダイオードTD1のカソードに接続されている。そのツェナーダイオードTD1のアノードは接地GNDに接続されている。このため、トランジスタT3は能動負荷として働く。電源VDD2は電源VDD1であってもよい。 The gate of the transistor T3 is connected to the power supply VDD2 via the resistor R2 and the cathode of the Zener diode TD1. The anode of the Zener diode TD1 is connected to the ground GND. Therefore, the transistor T3 acts as an active load. The power supply VDD2 may be the power supply VDD1.
本実施例の入力回路10は、上記のような構成であるから、共通入力端子11に過大な入力があっても、トランジスタT3が飽和してそのソース、つまりノードAの電圧Vaが一定レベル以上にならない(Va=Vtd1−Vth3)から、トランジスタT1のゲートに過大な電圧を印加せず、トランジスタT1及び信号判別回路20を破壊から保護できる。Vtd1はツェナーダイオードTD1のツェナー電圧、Vth3はトランジスタT3のゲート・ソース間電圧である。
Since the
図2に、本実施例の入力回路10と図3で説明した入力回路10Aにおいて、共通入力端子11に入力電圧VINを入力したときに得られるノードAの電圧Va波形を比較した結果を示す。図2(b)に示すように、本実施例の入力回路10においては、電圧Vaに急峻な立ち上がり及び立下りがみられ、従来の入力回路10Aにおけるような鈍った波形とならないことがわかる。
FIG. 2 shows the results of comparing the waveforms of the voltage Va of the node A obtained when the input voltage VIN is input to the
10,10A:入力回路、11:共通入力端子、12:出力端子、13:分圧回路
20:信号判別回路
10, 10A: Input circuit, 11: Common input terminal, 12: Output terminal, 13: Voltage dividing circuit 20: Signal discrimination circuit
Claims (2)
前記共通入力端子にドレインが接続されゲートに固定電圧が印加された第3のトランジスタと、該第3のトランジスタのソースに一端が接続され他端が接地に接続された第1の抵抗とで構成される分圧回路を備え、
前記第3のトランジスタのソースと前記第1の抵抗の共通接続点に前記第1のトランジスタのゲートと前記信号判別回路が接続されていることを特徴とする入力回路。 A common input terminal to which a sync signal and an enable signal are input, a first transistor that processes and outputs the signal input to the common input terminal, and the sync signal and the enable signal input to the common input terminal are determined. In an input circuit having a signal discrimination circuit,
A third transistor having a drain connected to the common input terminal and a fixed voltage applied to the gate, and a first resistor having one end connected to the source of the third transistor and the other end connected to ground. Equipped with a voltage dividing circuit
An input circuit, wherein the gate of the first transistor and the signal discriminating circuit are connected to a common connection point of the source of the third transistor and the first resistor.
前記第3のトランジスタのゲートと電源との間に第2の抵抗が接続されるとともに、前記第3のトランジスタのゲートと前記接地との間にツェナーダイオードが接続されていることを特徴とする入力回路。
The input circuit according to claim 1,
An input characterized in that a second resistor is connected between the gate of the third transistor and a power supply, and a Zener diode is connected between the gate of the third transistor and the ground. circuit.
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