JPH01117351A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH01117351A
JPH01117351A JP27632187A JP27632187A JPH01117351A JP H01117351 A JPH01117351 A JP H01117351A JP 27632187 A JP27632187 A JP 27632187A JP 27632187 A JP27632187 A JP 27632187A JP H01117351 A JPH01117351 A JP H01117351A
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JP
Japan
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input
power supply
supply voltage
gate
noise
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JP27632187A
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Hirotoshi Okada
岡田 宏稔
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体集積回路に関し、 電源電圧の変動に応答して、保護入力ピンの入力抵抗を
増大させることにより、チップ外部から侵入する雑音を
効果的に阻止することを目的とし、チップ内部に内部回
路を有し、該内部回路には入力論理信号や少なくとも高
低2つの電源電圧が、それぞれの入力ピンを介してチッ
プ外部から印加される半導体集積回路において、前記、
入力論理信号の入力ピンと内部回路との間に入力抵抗増
大を設け、該入力抵抗増大手段は、前記高低2つの電源
電圧の少なくとも何れか一方の電圧変動に応答して動作
し、該入力ピンと内部回路間の抵抗値を増大させるよう
に構成している。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路に関し、詳しくは保護対象端
子の入力抵抗を電源電圧の変動に応答して増大させ、該
端子を介して外部から侵入する雑音を阻止した半導体集
積回路に関する。
近時、基板実装の高密度化や基板上配線仕様の微細化お
よび多層化などに伴って、隣接する配線間や半導体集積
回路の入出力ピン相互間での信号漏洩が生じやすくなっ
ており、この面の効果的な対策を必要としている。
〔従来の技術〕
第8図は従来の半導体集積回路の一部分を示す図である
。この半導体集積回路では、入力ピン1と内部回路2と
の間に2つのインバータ3.4を縦続接続して設け、基
板配線し1を介して入力ピン1に伝えられた入力論理信
号をインバータ3.4で整形し、内部回路2で所定の論
理変換等を行った後、内部回路2からの出力論理信号を
出力ピン5、基板配線し2を介して出力している。なお
、46は半導体集積回路のパッケージを示す。
ところで、第9図に示すように基板配線し!の電位変化
が配線間容量等を介して基板配線り、に漏洩した場合、
入力ピン1上には図示するような雑音が生じる。一般に
、上記インバータ3.4等の入力直流特性は、ノイズマ
ージンを考慮し、低レベル入力電圧v1Lは若干高目に
、高レベル入力電圧v4は若干低目に設定され、例えば
、TTLレベルやTTL/CMOSコンバチレベルでは
V+t= 0.8Vmax 5VIN= 2 V+wi
nとなっている。
したがって、入力ピンの論理レベルが′″0″の場合、
この論理“0”に重畳した0〜0.8vまでの雑音は無
視され、また、論理レベルが“1”の場合、この論理“
1″に重畳した2V”Vcc(電源電圧)までの雑音は
無視される。
しかし、このような従来のものにあっては、論理“O”
に重畳した雑音が0.8Vを超えた場合や論理“l”に
重畳した雑音が2vを下回った場合には雑音を排除する
ことができない欠点があった。
そこで、他の従来例として、上記インバータ3.4の1
つをヒステリシスインバータとしたものがある。ヒステ
リシスインバータは、高・低2段階のしきい値を持ち、
論理“0”から論理“1”の検出は、入力端子が高しき
い値を超えたことにより行い、また論理“1”から論理
“0”の検出は入力電圧が、低しきい値を下回ったこと
により行っている。したがって、ノイズマージンはそれ
ぞれOvから高しきい値、Vccから低しきい値となり
、上述の従来のものよりノイズマージン幅が増えて入力
雑音の阻止効果の点で比較的価れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような他の従来例にあっては、ヒス
テリシスインバータを入力回路に設ける構成となってい
たため、このヒステリシスインバータの比較的遅い信号
伝達特性によって半導体集積回路全体の信号伝達特性が
悪化するといった問題点があった。
また、基板配線L2に出力された信号は多数の論理素子
で共通使用される接地配線や電源配線を帰路とし、これ
らの配線インピーダンスは比較的大きい。したがって、
信号帰路の配線上には、該信号のレベルに応じた電圧変
動が発生することとなり、例えば、接地配線の場合、第
10図に示すようにヒステリシスインバータのグランド
電位を上昇させる。この電圧変動の具体的な数値例とし
ては、接地配線に接続されたポート数が20程度の場合
、最悪で1V程度の上昇が見られる。その結果、ヒステ
リシスインバータの入力直流特性が変動し、グランド電
位が上昇した場合は、論理“O”と高しきい値開の雑音
余裕が少なくなり、また、電源電位が低下した場合は、
論理“1”と低しきい値開の雑音余裕が少なくなって、
耐雑音性が悪化するといった問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
電源電圧の変動に応答して、保護入力ピンの入力抵抗を
増大させることにより、チップ外部から侵入する雑音を
効果的に阻止することを目的としている。
C問題点を解決するための手段〕 本発明では、上記目的を達成するために、チップ内部に
内部回路を有し、該内部回路には入力論理信号や少な(
とも高低2つの電源電圧が、それぞれの入力ピンを介し
てチップ外部から印加される半導体集積回路において、
前記、入力論理信号の入力ピンと内部回路との間に入力
抵抗増大手段を設け、該入力抵抗増大手段は、前記高低
2つの電源電圧の少なくとも何れか一方の電圧変動に応
答して動作し、該入力ピンと内部回路間の抵抗値を増大
させるように構成している。
〔作 用〕
本発明では、内部回路から出力論理信号が出力されると
、該信号とほぼ同一のタイミングで発生する電源電圧の
変動に応答して、入力論理信号の入力ピンと内部回路と
の間の抵抗値が増大される。
したがって、抵抗値が増大されている間では、入力ピン
に加えられた雑音が内部回路へ伝達されることはなく、
耐雑音性の改善が図られる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1.2図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図である。
まず、構成を説明する。第1図において、10は半導体
集積回路内に複数設けられたうちの1つの入力回路を代
表して示している。
11はインバータであり、インバータ11の入力側はチ
ップの入力端子(入力ピン)P+に接続され、出力側は
トランスミッションゲートG11のソースに接続されて
いる。トランスミッションゲートG目は一対のNチャネ
ルMO3)ランリスタ(以下、NMO3という)C++
およびPチャネルMO3)ランリスタ(以下、PMO3
という)Q+tからなり、NMO3Q、Iのゲートは高
電源電圧Vcに接続され、PMO3QI□のゲートは低
電源電圧(本実施例では接地電位)Gに接続されている
。トランスミッションゲートGllのドレインはインバ
ータ120入力側に接続され、インバータ12の出力側
は内部回路CKTに接続されている。なお、内部回路C
KTとしては、論理回路や組合わせ論理回路あるいは論
理演算回路など多種多様のものが対象となるが、本発明
の内部回路CKTはこれらの機能に限定されるものでは
ない。
次に、作用を説明する。
一般に、半導体集積回路の出力回路にあっては、動作時
の消費電流が比較的に大きく、電源配線や接地配線を流
れる電流をその動作時において急激に増大させる。特に
、出力ポート数が多いものにあってはそのボート数に応
じて電流量も増加し、電源配線の電圧降下や、接地配線
の電圧上昇(いわゆる接地電位からの浮き)などが発生
して各種の不具合を誘引する。そして、その不具合の1
つとして入力回路のノイズマージン低下が掲げられる。
ノイズマージンは入力回路初段に設けられた、例えばイ
ンバータの入力直流特性のうちvlいVlN、高電源電
圧Vcおよび低電源電圧Gの相互関係で決まり、仮に高
電源電圧Vcが降下したり、低電源電圧Gが上昇したり
すると、VILやVlN間のノイズマージンが減少して
、結局、耐雑音性が悪化する。
また、前述した基板実装の高密度化や配線仕様の微細化
および多層化に伴って誘導性雑音が入力端子に印加され
易くなっており、上述の耐雑音性悪化は問題である。
そこで本実施例では、高電源電圧Vcや低電源電圧Gに
電圧変動が発生すると、この変動に応答してトランスミ
ッションゲートGIIのチャネル抵抗を増大させ、入力
端子に印加された雑音が、内部回路CKTに伝達されな
いようにして耐雑音性の改善を図っている。
以下、第2図のタイミングチャートを参照しながら、本
実施例の回路動作を説明する。まず、内部回路CKTか
らの図示しない出力論理信号に応じて出力端子(図示せ
ず)の電位が第2図(a)に示すように変化すると、こ
の電位変化とほぼ同タイミングで高電源電圧Vcが+E
V(例えば、+5v)から−β■だけ降下しく第2図(
C)参照)、同時に、低電源電圧GがOVから+αVだ
け上昇する(第2図(d)参照)。一方、入力端子Pl
eは、この入力端子P1に接続された配線と出力端子に
接続された配線間の容量等を介して、第2図(b)に示
すような雑音が印加されている。
今、入力端子P1に入力している入力論理信号が論理“
0”にあって該雑音レベルがインバータ 。
11のVILを超えた場合、この雑音はインバータ11
を通過してトランスミッションゲートG11に加えられ
る。このとき、トランスミッションゲートG■のN M
 OS Q IIはそのゲートに印加された高電源電圧
Vcの降下(−βVだけ降下している)によってチャネ
ル抵抗を増大方向に変化しており、また、P M OS
 Q Izもそのゲートに印加された低電源電圧Gの上
昇(+α■だけ上昇している)によってチャネル抵抗を
増大方向に変化している。
したがって、トランスミッションゲートGIIに加えら
れた雑音は、その増大方向に変化したチャネル抵抗によ
り通過が阻止され、内部回路CKTに伝達されることは
ない。
このように本実施例では、入力端子P1と内部回路CK
Tとの間にトランスミッシ・ヨンゲートG11を設け、
このトランスミッションゲートG11を構成するN M
 OS Q r +およびP M OS Q Izのそ
れぞれのゲートに出力論理信号の論理変化に追随して変
化する高電源電圧Vcおよび低電源電圧Gを惨 接続し、この高電源電圧Vcおよび低電源電圧Gの電位
変化に応答させてNMO8QllおよびPMO3Q、□
のチャネル抵抗を増大させている。
したがって、高電源電圧Vcおよび低電源電圧Gが変化
している間では、保護対象の入力端子P。
の入力インピーダンスが増大することとなり、その結果
、入力端子P1に加えられる出力論理信号の論理変化に
起因する雑音を阻止することができ、耐雑音性の改善を
図ることができる。
なお、上記実施例では、2つのインバータ11.12の
間に入力抵抗増大手段としてのトランスミッションゲー
トGIIを設けているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。要は保護すべき入力端子P、と内部回路C
KTとの間に入力抵抗増大手段を設ければよく、第3〜
7図にその他の好ましい態様例をそれぞれ示す。
すなわち、第3図に示すように2つのインバータ11.
12の初段側のインバータ11と入力端子との間にトラ
ンスミッションゲートGl!を設け、それぞれのゲート
を高電源電圧Vcおよび低電源電圧Gに接続してもよく
、 あるいは、第4図に示すように初段側のインバータ11
と入力端子との間にN M OS Q lsを設け、そ
のゲートを高電源電圧Vcに接続してもよく、あるいは
、第5図に示すように、初段側のインバータ11と入力
端子との間にP M OS Q I 4を設け、そのゲ
ートを低電源電圧Gに接続してもよく、あるいは、第6
図に示すように2つのインバータ11.12の間にN 
M OS Q r sを設け、そのゲートを高電源電圧
Vcに接続してもよく、 あるいは、第7図に示すように、2つのインバータ11
.12の間にPMO3Q、、を設け、そのゲートを低電
源電圧Gに接続してもよい。これら第3〜7図の態様例
においてもトランスミッションゲートG、t、 NMO
S QC8I、 NMOS QCs、PMO3QCs、
 P M OS Q+bが入力抵抗増大手段として機能
するので、前記実施例と同様の効果を得ることができる
なお、2つのインバータ11.12の後段側のインバー
タ12と内部回路CKTとの間にトランスミッションゲ
ートやNMO3あるいはPMO3を設けこれらを入力抵
抗増大手段とすることは上記各側から容易に考え得るこ
とである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、定電源電圧の変動に応答して、保護入
力ピンの入力抵抗を増大させているので、該電源電圧の
変動と同一要因で発生する保護入力ピンへの印加雑音を
効果的に阻止することができ、耐雑音性の改善を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1.2図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図であり、 第1図はその要部を示す回路図、 第2図はその動作を説明するためのタイミングチャート
、 第3〜7図は他の態様例をそれぞれ示す回路図である。 第8〜10図は従来の半導体集積回路を示す図であり、 第8図はその要部を示す回路図、 第9.10図はその動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。 CKT・・・・・・内部回路、 Pl・・・・・・入力端子(入力ピン)、G11、Gl
!・・・・・・トランスミッションゲート(入力抵抗増
大手段)、 QI!、Q+s””NMO3(入力trt抗増大手段)
、QlいG4・・・・・・PMO3(入力抵抗増大手段
)、Vc・・・・・・高電源電圧、 G・・・・・・低電源電圧。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チップ内部に内部回路を有し、 該内部回路には入力論理信号や少なくとも高低2つの電
    源電圧が、それぞれの入力ピンを介してチップ外部から
    印加される半導体集積回路において、 前記、入力論理信号の入力ピンと内部回路との間に入力
    抵抗増大手段を設け、 該入力抵抗増大手段は、前記高低2つの電源電圧の少な
    くとも何れか一方の電圧変動に応答して動作し、 該入力ピンと内部回路間の抵抗値を増大させることを特
    徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記入力抵坑増大手段は、トランスミッションゲ
    ートからなり、該トランスミッションゲートのNチャネ
    ルトランジスタのゲートを前記高電源電圧に接続すると
    ともに、該トランスミッションゲートのPチャネルトラ
    ンジスタのゲートを前記低電源電圧に接続したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路。
  3. (3)前記入力抵抗手段は、Nチャネルトランジスタか
    らなり、該Nチャネルトランジスタのゲートを前記高電
    源電圧に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体集積回路。
  4. (4)前記入力抵抗手段は、Pチャネルトランジスタか
    らなり、該Pチャネルトランジスタのゲートを前記低電
    源電圧に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体集積回路。
JP27632187A 1987-10-30 1987-10-30 半導体集積回路 Pending JPH01117351A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7154350B2 (en) 2002-09-11 2006-12-26 Seiko Epson Corporation Semiconductor device

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