JPH0354865B2 - - Google Patents

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JPH0354865B2
JPH0354865B2 JP59109464A JP10946484A JPH0354865B2 JP H0354865 B2 JPH0354865 B2 JP H0354865B2 JP 59109464 A JP59109464 A JP 59109464A JP 10946484 A JP10946484 A JP 10946484A JP H0354865 B2 JPH0354865 B2 JP H0354865B2
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voltage
circuit
transistor
power supply
switching regulator
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高耐圧素子回路と低耐圧素子回路が
形成されたチツプにスイツチングレギユレータを
形成した半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a switching regulator is formed on a chip on which a high withstand voltage element circuit and a low withstand voltage element circuit are formed.

半導体集積回路を構成するトランジスタは、高
速化、低電力化の要求から、ますますフイインパ
ターン化される傾向にある。それにともない、ト
ランジスタの耐圧が下がるので、電源電圧も低く
なる。
Transistors constituting semiconductor integrated circuits are increasingly becoming fine-patterned due to demands for higher speeds and lower power consumption. Along with this, the withstand voltage of the transistor decreases, so the power supply voltage also decreases.

〔従来の技術〕 前述したとおり半導体集積回路を構成するトラ
ンジスタの耐圧が下がり、外部から供給する電源
電圧も低くする必要がある。しかしながら、一部
のICのみ動作電源電圧が低いと、現存する他の
ICと電源を共用できず、別電源を用意しなけれ
ばならなくなる。また、出力回路のように駆動能
力の必要なところには大きいトランジスタを使用
し、高速、低電力が要求される論理回路には微細
トランジスタを使用した場合にはそれぞれゲート
耐圧の違いから2つの電源が必要になるという問
題が生ずる。
[Prior Art] As mentioned above, the withstand voltage of transistors forming a semiconductor integrated circuit is lowered, and it is necessary to lower the power supply voltage supplied from the outside. However, if the operating power supply voltage of some ICs is low, other existing ICs may
The power supply cannot be shared with the IC, and a separate power supply must be prepared. In addition, if large transistors are used in areas that require high driving capacity, such as output circuits, and fine transistors are used in logic circuits that require high speed and low power, two power supplies are required due to the difference in gate breakdown voltage. The problem arises that .

また、電源電圧を抵抗分圧して、ゲート耐圧の
低いトランジスタの回路を供給することもかんが
えられるが、それでは低電力化することができな
い。
It is also possible to divide the power supply voltage by resistors to provide a transistor circuit with a low gate withstand voltage, but this does not allow for lower power consumption.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のとおり、ICを構成するトランジスタを
微細化すると従来は別個の電源が必要であり、ま
た現在のICとの混用が容易でないという問題点
があつた。
As mentioned above, miniaturization of the transistors that make up an IC conventionally required a separate power supply, and there were also problems in that it was not easy to mix them with current ICs.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記問題点を解決する半導体集積回路
を提供するものであり、その手段は半導体チツプ
上にスイツチングレギユレータを有し、外部から
供給される電源電圧を該スイツチングレギユレー
タで降圧し、内部回路に動作電源電圧として供給
するようにしたことを特徴とする半導体集積回路
によりなされる。
The present invention provides a semiconductor integrated circuit that solves the above problems, and its means include a switching regulator on a semiconductor chip, and uses the switching regulator to receive a power supply voltage supplied from the outside. This is achieved by a semiconductor integrated circuit characterized in that the voltage is stepped down and supplied to internal circuits as an operating power supply voltage.

前記内部回路は低耐圧トランジスタで形成され
た第1の回路と、該低耐圧トランジスタよりも耐
圧の高いトランジスタで形成された第2の回路と
を有し、該第1回路には、スイツチングレギユレ
ータの出力電圧を動作電源電圧として与え、該第
2の回路へは外部から供給される電源電圧を与え
るようにすることが好ましい。
The internal circuit includes a first circuit formed of low voltage transistors and a second circuit formed of transistors with higher voltage resistance than the low voltage transistors, and the first circuit includes a switching regulator. Preferably, the output voltage of the generator is applied as the operating power supply voltage, and the second circuit is supplied with a power supply voltage supplied from the outside.

〔作用〕[Effect]

上記半導体集積回路は、スイツチングレギユレ
ータを内蔵することにより電源電圧を降圧して低
電圧を回路に与えるので、従来のように低電圧源
を別個に設ける必要がなくなつて装置全体の電力
消費が低くなり、高密度高速化が図れ、かつ従来
回路との混用が容易となる。
The above semiconductor integrated circuit has a built-in switching regulator to step down the power supply voltage and provide a low voltage to the circuit, so there is no need to provide a separate low voltage source as in the past, and the power consumption of the entire device increases. Consumption is low, high density and high speed can be achieved, and it is easy to mix with conventional circuits.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により添付図面を参照し
て説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained by way of examples with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明による半導体集積回路1の回
路構成図であり、該回路は高耐圧素子回路11、
低耐圧素子回路12及びスイツチングレギユレー
タ13から構成されている。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a semiconductor integrated circuit 1 according to the present invention, which includes a high-voltage element circuit 11,
It is composed of a low breakdown voltage element circuit 12 and a switching regulator 13.

高耐圧素子回路11は、出力回路等の耐圧が高
い素子で構成された回路であつて、従来使用して
いた電源の5〔V〕が直接に印加されている。
The high voltage element circuit 11 is a circuit made up of elements with high voltage resistance such as an output circuit, and is directly applied with the conventional power supply of 5 [V].

低耐圧素子回路12は、論理回路で耐圧が低い
素子で構成され、スイツチングレギユレータ13
で上記5〔V〕を降圧し2〔V〕が印加されてい
る。
The low breakdown voltage element circuit 12 is a logic circuit and is composed of elements with low breakdown voltage, and includes a switching regulator 13.
The above 5 [V] is stepped down and 2 [V] is applied.

第2図は、スイツチングレギユレータ13の第
1実施例を示す回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the switching regulator 13.

第2図の回路は、発振器OSC,Nチヤネルエ
ンハンスメント形MOSトランジスタQ1とQ2、イ
ンバータINV、比較器COMP及びコンデンサC1
C2から構成されている。
The circuit in Figure 2 consists of an oscillator OSC, N-channel enhancement type MOS transistors Q 1 and Q 2 , an inverter INV, a comparator COMP, and a capacitor C 1 ,
Consists of C 2 .

上記構成を有する第1実施例の動作を第3図の
波形図に基いて説明する。
The operation of the first embodiment having the above configuration will be explained based on the waveform diagram of FIG. 3.

発振器OSCからは第3図aに示すパルス信号
PaがトランジスタQ1のゲートに入力する。この
ゲート入力PaはインバータINVにより反転され
Pbとなり(第3図b)、トランジスタQ2のゲート
に入力する。
The oscillator OSC generates the pulse signal shown in Figure 3a.
Pa inputs to the gate of transistor Q1 . This gate input Pa is inverted by the inverter INV.
It becomes Pb (Fig. 3b) and is input to the gate of transistor Q2 .

トランジスタQ1は、Nチヤネルエンハンスメ
ント形であるので、ゲート入力PaがHになると
オン状態になり、Vcc(第1図の高電圧5〔V〕と
コンデンサC1との間は導通する。従つてコンデ
ンサC1には電荷が徐々に蓄積される。この電荷
の蓄積量に比例してゲート入力PaがHの間は接
続点Cの電位は、第3図cに示すように、徐々に
上昇する。
Since the transistor Q 1 is of the N-channel enhancement type, it is turned on when the gate input Pa becomes H, and conduction occurs between the high voltage 5 [V] in FIG . 1 and the capacitor C 1 . Therefore, charge is gradually accumulated in the capacitor C1.In proportion to the amount of charge accumulated, while the gate input Pa is H, the potential at the connection point C gradually increases as shown in Figure 3c. do.

一方、ゲート入力PaがHの間はトランジスタ
Q2のゲート入力PbがLとなつているので(第3
図b)、Nチヤネルエンハンスメント形トランジ
スタQ2はオフ状態となつている。従つてコンデ
ンサC2は、それまで蓄えていた電荷を接地に放
電する。この放電量の減少に比例して接続点dの
電位も、第3図dに示すように、基準電位Vref
り下がる。
On the other hand, while the gate input Pa is H, the transistor
Since the gate input Pb of Q 2 is L (the third
In Figure b), the N-channel enhancement type transistor Q2 is in the off state. Capacitor C 2 therefore discharges the previously stored charge to ground. In proportion to this decrease in discharge amount, the potential at the connection point d also falls below the reference potential Vref , as shown in FIG. 3d.

この基準電位は2〔V〕であり、この2〔V〕よ
り接続点dの電位が低い間は比較器COMPのL
出力(第3図e)が反転されて発振器OSCに入
力され、該発振器OSCは動作し続けてゲート入
力PaはH状態を維持する(第3図a)。
This reference potential is 2 [V], and while the potential at the connection point d is lower than this 2 [V], the comparator COMP is at the low level.
The output (Figure 3e) is inverted and input to the oscillator OSC, which continues to operate and the gate input Pa maintains the H state (Figure 3a).

しかし、ゲート入力PaがLになると(第3図
a)、トランジスタQ1はオフし、コンデンサC1
は電荷が蓄積されなくなる。このとき、トランジ
スタQ2のゲート入力PbはインバータINVにより
反転されてHとなる(第3図b)。従つて、トラ
ンジスタQ2はオンし、コンデンサC1とC2の間は
導通してC1に蓄えられていた電荷がC2に流れて、
接続点dの電位は上昇し始まる(第3図d)。
However, when the gate input Pa becomes L (FIG. 3a), the transistor Q1 is turned off and no charge is stored in the capacitor C1 . At this time, the gate input Pb of the transistor Q2 is inverted by the inverter INV and becomes H (FIG. 3b). Therefore, transistor Q 2 is turned on, conduction occurs between capacitors C 1 and C 2 , and the charge stored in C 1 flows to C 2 ,
The potential at the connection point d begins to rise (FIG. 3d).

接続点dの電位がの時点で基準電位Vrefに等
しくなり、更に上昇すると比較器COMPからの
出力信号PeはHとなり(第3図e)、反転したL
信号が発振器OSCに入力する。
The potential at the connection point d becomes equal to the reference potential Vref at the point in time, and when it rises further, the output signal Pe from the comparator COMP becomes H (Fig. 3e), and the inverted L
A signal enters the oscillator OSC.

従つて、発振器OSCの動作は停止し、トラン
ジスタQ1はオフ状態を維持する(第3図a)。発
振器OSCが停止し続けると、コンデンサC1には
電荷が供給されないのでトランジスタQ2が導通
していても接続点dの電位は徐々に下降して再び
の時点において基準電位Vrefと等しくなる(第
3図d)。
Therefore, the operation of the oscillator OSC is stopped and the transistor Q1 remains in the off state (FIG. 3a). If the oscillator OSC continues to stop, no charge is supplied to the capacitor C1 , so even if the transistor Q2 is conductive, the potential at the connection point d gradually decreases until it becomes equal to the reference potential Vref again. Figure 3 d).

その後接続点dの電位が基準電位の2〔V〕よ
り下降すると比較器COMPのL出力が反転して
発振器OSCに入力され、再び発振器OSCが動作
を開始して、矢印で示すように、トランジスタ
Q1のゲート入力PaがHになる(第3図d,e,
a)。
After that, when the potential at the connection point d falls below the reference potential of 2 [V], the L output of the comparator COMP is inverted and input to the oscillator OSC, and the oscillator OSC starts operating again, and as shown by the arrow, the transistor
Gate input Pa of Q 1 becomes H (Fig. 3 d, e,
a).

以後、スイツチングレギユレータ13は上述し
た同じ動作を繰り返し、高電圧5〔V〕を2〔V〕
に下げて接続点dから取り出し、低耐圧素子回路
12にこの2〔V〕を入力する。
After that, the switching regulator 13 repeats the same operation as described above, increasing the high voltage from 5 [V] to 2 [V].
2 [V] is taken out from the connection point d and input to the low voltage element circuit 12.

第4図は、スイツチングレギユレータ13の第
2実施例を示す回路構成図である。第2図の第1
実施例と異なるのは、2つのNチヤネルエンハン
スメント形MOSトランジスタQ3,Q4と1つのコ
ンデンサC3を増設した点にある。この第2実施
例によれば、新しく設けられたコンデンサC3
は、トランジスタQ1のゲート入力Paよりも遅れ
たゲート入力Pb(第3図b)のトランジスタQ3
オンオフ動作により電荷が蓄積される。従つて新
たな接続点fの電圧波形も接続点Cの電圧波形
(第3図e)と同一であるが遅れた形となる。一
方、トランジスタQ2とQ4も互いに時間がずれて
オンオフ動作を繰り返す。このため、接続点dの
電圧波形は第1実施例の場合よりも(第3図d)、
第2実施例のほうが滑らかになる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the switching regulator 13. Figure 2, 1st
The difference from the embodiment is that two N-channel enhancement type MOS transistors Q 3 and Q 4 and one capacitor C 3 are added. According to this second embodiment, charge is accumulated in the newly provided capacitor C 3 due to the on/off operation of the transistor Q 3 whose gate input Pb (FIG. 3b) lags behind the gate input Pa of the transistor Q 1 . be done. Therefore, the voltage waveform at the new connection point f is also the same as the voltage waveform at the connection point C (FIG. 3e), but with a delay. On the other hand, transistors Q 2 and Q 4 also repeat their on/off operations at different times. Therefore, the voltage waveform at the connection point d is smaller than that in the first embodiment (Fig. 3d).
The second embodiment is smoother.

第5図は、第3実施例の回路構成図である。こ
の実施例は、トランジスタQ1をPチヤネルエン
ハンスメント形トランジスタにし、両トランジス
タQ1とQ2で相補形トランジスタが構成されてい
る。第1と第2の実施例(第2図、第3図)と異
なり、トランジスタQ1とQ2の各ゲート入力Paと
Pbは同一波形となるが、Q1とQ2は互いに反対の
動作をするために各接続点c,d,eの波形は第
3図c,d,eと同じになる。第1実施例と異な
りインバータINVとコンデンサC2がないので、
回路構成が簡単になつている。
FIG. 5 is a circuit diagram of the third embodiment. In this embodiment, transistor Q 1 is a P-channel enhancement type transistor, and both transistors Q 1 and Q 2 constitute a complementary type transistor. Unlike the first and second embodiments (Figs. 2 and 3), each gate input Pa of transistors Q 1 and Q 2
Pb has the same waveform, but since Q1 and Q2 operate in opposite directions, the waveforms at the connection points c, d, and e are the same as those shown in FIG. 3c, d, and e. Unlike the first embodiment, there is no inverter INV and capacitor C2 , so
The circuit configuration has become simpler.

第6図は、本発明の応用例であり、半導体基板
SBにマイナスのバイアス電圧を加えるための電
源VBBGENが装着されており、その電源の発振器
OSCを本発明のレギユレータ13に共用しかつ
該レギユレータ13のコンデンサCを外付けとし
たものである。
FIG. 6 shows an application example of the present invention, in which a semiconductor substrate
A power supply V BB GEN is installed to apply a negative bias voltage to SB, and the oscillator of that power supply
The OSC is shared by the regulator 13 of the present invention, and the capacitor C of the regulator 13 is externally attached.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、スイツチングレギユレータを
内蔵することにより効率よく高電圧を降圧して低
電圧を回路に与えることができるので、従来のよ
うに低電圧源を別個に設ける必要がなくなつて装
置全体の電力消費が低くなり、高密度高速化が図
れ、かつ従来回路との混用が容易となる。
According to the present invention, by incorporating a switching regulator, it is possible to efficiently step down a high voltage and provide a low voltage to the circuit, so there is no need to separately provide a low voltage source as in the past. As a result, the power consumption of the entire device is reduced, high density and high speed can be achieved, and it is easy to mix use with conventional circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明集積回路の全体構成図、第2
図は第1図のスイツチングレギユレータの第1実
施例を示す構成図、第3図は第2図に示す回路の
各部の波形図、第4図と第5図はそれぞれスイツ
チングレギユレータの第2と第3の実施例を示す
構成図、第6図は本発明装置の応用例を示す構成
図である。 1……本発明による半導体集積回路、11……
高耐圧素子回路、12……低耐圧素子回路、13
……スイツチングレギユレータ、Q1……第1ト
ランジスタ、Q2……第2トランジスタ、C1……
コンデンサ。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the integrated circuit of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram showing the first embodiment of the switching regulator shown in Fig. 1, Fig. 3 is a waveform diagram of each part of the circuit shown in Fig. 2, and Figs. 4 and 5 are respectively the switching regulator. FIG. 6 is a block diagram showing a second and third embodiment of the controller, and FIG. 6 is a block diagram showing an application example of the device of the present invention. 1... Semiconductor integrated circuit according to the present invention, 11...
High voltage element circuit, 12...Low voltage element circuit, 13
... Switching regulator, Q 1 ... First transistor, Q 2 ... Second transistor, C 1 ...
capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に低耐圧トランジスで形成され
た第1の回路と、 該低耐圧トランジスタよりも耐圧の高いトラン
ジスタで形成された第2の回路と、 基板バイアス発生用の発振器と、 該発振器出力に応答して、基板バイアス電圧を
半導体基板に印加する基板バイアス発生回路と、 該発振器の出力に応答して動作し、外部から供
給される電源電圧を降圧するスイツチングレギユ
レータとを有し、 前記第1の回路には、スイツチングレギユレー
タの出力電圧を動作電源電圧として与え、前記第
2の回路へは外部から供給される電源電圧を与え
るようにしたことを特徴とする半導体集積回路。
[Claims] 1. A first circuit formed of a low voltage transistor on a semiconductor substrate, a second circuit formed of a transistor with a higher voltage resistance than the low voltage transistor, and an oscillator for generating substrate bias. a substrate bias generation circuit that applies a substrate bias voltage to the semiconductor substrate in response to the oscillator output; and a switching regulator that operates in response to the oscillator output and steps down an externally supplied power supply voltage. the first circuit is supplied with the output voltage of the switching regulator as an operating power supply voltage, and the second circuit is supplied with a power supply voltage supplied from the outside. Features of semiconductor integrated circuits.
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JPS5731333A (en) * 1980-07-31 1982-02-19 Suwa Seikosha Kk Power source circuit system

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