JPH04343518A - Input circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は入力回路に関し、特にM
OS電界効果型トランジスタを用いて構成された入力回
路に関する。[Industrial Field of Application] The present invention relates to an input circuit, and in particular to an M input circuit.
The present invention relates to an input circuit configured using OS field effect transistors.
【0002】0002
【従来の技術】従来の入力回路について図2を参照して
説明する。図2は、従来の入力回路の一例のものが半導
体集積回路チップ(以後チップと記す)上に組み込まれ
た場合を模式的に表した回路図であって、図2(a)は
論理回路レベルで描いたものである。図2(b)は、図
2(a)をトランジスタレベルで描いたものである。2. Description of the Related Art A conventional input circuit will be explained with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing an example of a conventional input circuit installed on a semiconductor integrated circuit chip (hereinafter referred to as a chip). This is what I drew. FIG. 2(b) is a drawing of FIG. 2(a) at the transistor level.
【0003】図2(a)を参照すると、この入力回路は
、2入力のNAND回路1とこのNAND回路1に縦続
に接続されたインバータ2とで構成される入力バッファ
3からなっている。2入力のNAND回路1は、一方の
入力端が信号入力端子4に接続され、ここにチップ5の
外部から信号Sが入力される。またNAND回路1の他
方の入力端には、チップ5内部の他の回路から入力許可
信号Cが入力される。インバータ3からの出力は、チッ
プ5内部の他の論理回路などに入力される。Referring to FIG. 2(a), this input circuit consists of an input buffer 3 composed of a two-input NAND circuit 1 and an inverter 2 connected in series to the NAND circuit 1. One input terminal of the two-input NAND circuit 1 is connected to the signal input terminal 4, to which a signal S is input from outside the chip 5. Further, an input permission signal C is inputted to the other input terminal of the NAND circuit 1 from another circuit inside the chip 5. The output from the inverter 3 is input to other logic circuits inside the chip 5.
【0004】この入力回路は、NAND回路1への入力
許可信号Cがハイレベルの時に、信号入力端子4に入力
される外部からの信号Sと同相の信号をインバータ2か
ら出力する。一方、入力許可信号Cがロウレベルの時に
は、インバータ2の出力は外部からの入力信号に関りな
く常にロウレベルであるので、信号Sは遮断される。This input circuit outputs a signal from the inverter 2 that is in phase with the external signal S input to the signal input terminal 4 when the input enable signal C to the NAND circuit 1 is at a high level. On the other hand, when the input permission signal C is at a low level, the output of the inverter 2 is always at a low level regardless of the input signal from the outside, so the signal S is cut off.
【0005】ここで、信号入力端子4への信号Sが、入
力バッファ3を構成するトランジスタのどの部分に入力
されるかを考察する。図2(b)は図2(a)を、一例
としてCMOSトランジスタで構成した場合を表わして
いる。図2(b)を参照すると、信号入力端子4に入力
される外部からの信号Sは、NAND回路1を構成する
PチャンネルMOS電界効果型トランジスタ(以後PM
OSトランジスタと記す)P1 およびNチャンネルM
OS電界効果型トランジスタ(以後NMOSトランジス
タと記す)N1 のゲート電極に直接入力されている。[0005] Now, consider which part of the transistors constituting the input buffer 3 the signal S to the signal input terminal 4 is input to. FIG. 2(b) shows a case where FIG. 2(a) is constructed using CMOS transistors, as an example. Referring to FIG. 2(b), an external signal S input to the signal input terminal 4 is a P-channel MOS field effect transistor (hereinafter referred to as PM
(denoted as OS transistor) P1 and N-channel M
It is directly input to the gate electrode of an OS field effect transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) N1.
【0006】上述のように、従来の入力回路では、外部
からの信号SがNAND回路1を構成するCMOSトラ
ンジスタのゲート電極に直接入力される構成となってい
る。NAND回路1の回路構成としてはCMOSトラン
ジスタ構成に限らず、NMOSトランジスタだけで構成
したものや或いはPMOSトランジスタだけで構成した
ものなどいろいろな回路構成のものがあるが、いずれの
場合でも、外部からの信号SがMOSトランジスタのゲ
ート電極に直接入力される。As described above, the conventional input circuit is configured such that the signal S from the outside is directly input to the gate electrode of the CMOS transistor constituting the NAND circuit 1. The circuit configuration of the NAND circuit 1 is not limited to the CMOS transistor configuration, but there are various circuit configurations such as those configured only with NMOS transistors or those configured only with PMOS transistors. A signal S is directly input to the gate electrode of the MOS transistor.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが近年、半導体
装置の製造技術のめざましい進歩にともない、集積回路
チップ上に形成されるデバイスは、チップの小型化,低
消費電力化,高速化のための一つの手段として非常に微
細化されてきている。MOSトランジスタにおいても、
ゲート長やゲート幅が微細化されると共にゲート酸化膜
の厚さも20〜30nm程度にまで薄くされており、M
OSトランジスタのゲート耐圧は低下する傾向にある。
この結果、従来の入力回路のように外部からの入力信号
が直接MOSトランジスタのゲート電極に入力されるよ
うな回路構成の場合には、入力信号のレベルによっては
MOSトランジスタのゲート酸化膜の絶縁破壊が起ると
いう問題が生じている。[Problems to be Solved by the Invention] However, in recent years, with the remarkable progress in semiconductor device manufacturing technology, devices formed on integrated circuit chips have become more and more popular as a means of making chips smaller, lowering power consumption, and increasing speed. It has become extremely miniaturized as a single means. Also in MOS transistors,
Along with the miniaturization of gate length and gate width, the thickness of the gate oxide film has also been reduced to about 20 to 30 nm, and M
The gate breakdown voltage of OS transistors tends to decrease. As a result, in the case of a circuit configuration such as a conventional input circuit in which an input signal from the outside is directly input to the gate electrode of a MOS transistor, dielectric breakdown of the gate oxide film of the MOS transistor may occur depending on the level of the input signal. The problem is that this occurs.
【0008】特に、入力回路の外部に、この入力回路よ
りも高電位の電源系を使用した集積回路や例えばセンサ
ーなどの装置が接続され、信号入力端子4に高電位の信
号が入力されるような場合を考えると、MOSトランジ
スタのゲート耐圧の低下は致命的であって、従来の入力
回路を使用して十分な耐圧を得ていたものが、新しい製
造プロセスではゲート酸化膜の破壊が発生し、この入力
回路を使用したチップが使用不能となる可能性が非常に
高くなる。In particular, an integrated circuit using a power supply system with a higher potential than that of the input circuit or a device such as a sensor is connected to the outside of the input circuit, so that a high potential signal is input to the signal input terminal 4. Considering such a case, a drop in the gate breakdown voltage of a MOS transistor is fatal, and although a sufficient breakdown voltage was obtained using a conventional input circuit, the new manufacturing process causes destruction of the gate oxide film. , there is a very high possibility that a chip using this input circuit will become unusable.
【0009】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、従来の入力回路におけるよりも高い
レベルの入力信号でも使用できる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-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an input circuit that can be used even with input signals of a higher level than in conventional input circuits.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】本発明の入力回路は、ソ
ース電極が信号入力端子に接続され、ゲート電極が高位
電源端子に接続されたNチャンネルMOS電界効果型ト
ランジスタと、前記NチャンネルMOS電界効果型トラ
ンジスタのドレイン電極の電位を受ける入力バッファと
を有することを特徴とする。Means for Solving the Problems The input circuit of the present invention includes an N-channel MOS field effect transistor whose source electrode is connected to a signal input terminal and whose gate electrode is connected to a high-level power supply terminal; It is characterized by having an input buffer that receives the potential of the drain electrode of the effect transistor.
【0011】[0011]
【実施例】次に本発明の最適な実施例について、図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施例による入力
回路を、CMOSトランジスタレベルで表した回路図で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an input circuit according to an embodiment of the present invention at a CMOS transistor level.
【0012】図1を参照すると、本実施例が図2に示す
従来の入力回路と異なるのは、外部からの信号Sをソー
ス電極に受けてドレイン電極から入力バッファ3に伝達
するNMOSトランジスタN2 と、このNMOSトラ
ンジスタN2 のドレイン電極と高位電源端子6との間
に設けられたプルアップ用のPMOSトランジスタP2
と、このPMOSトランジスタP2 の導通状態を入
力許可信号Cによって制御するためのインバータ7を備
えている点である。NMOSトランジスタN2 は、ソ
ース電極とP型基板またはPウエルとの間のPN接合破
壊電圧を高めた高耐圧構造となっており、従来実用化さ
れているものである。Referring to FIG. 1, this embodiment is different from the conventional input circuit shown in FIG. , a pull-up PMOS transistor P2 provided between the drain electrode of the NMOS transistor N2 and the high-level power supply terminal 6.
Another feature is that an inverter 7 is provided for controlling the conduction state of this PMOS transistor P2 using an input permission signal C. The NMOS transistor N2 has a high breakdown voltage structure that increases the PN junction breakdown voltage between the source electrode and the P-type substrate or P-well, and has been put into practical use in the past.
【0013】本実施例においては、NMOSトランジス
タN2 は、ゲート電位が高位電源電圧VDDに固定さ
れているので常にオン状態にある。従って、信号入力端
子3に入力された外部からの信号Sは、NMOSトラン
ジスタN2 のソース電極に入力され、ドレイン電極か
ら出力されて入力バッファ3に入力されるが、この場合
、NMOSトランジスタN2 は、ゲート電位が高位電
源電圧VDDに固定されているので、ドレイン電極には
この電圧以上の電圧が出力されることはない。このため
入力バッファ3のPMOSトランジスタP1 およびN
MOSトランジスタN1 のゲート酸化膜が破壊される
ことはない。In this embodiment, the NMOS transistor N2 is always in an on state because its gate potential is fixed to the high power supply voltage VDD. Therefore, the external signal S input to the signal input terminal 3 is input to the source electrode of the NMOS transistor N2, output from the drain electrode, and input to the input buffer 3. In this case, the NMOS transistor N2 is Since the gate potential is fixed to the high power supply voltage VDD, a voltage higher than this voltage is not output to the drain electrode. Therefore, PMOS transistors P1 and N of input buffer 3
The gate oxide film of MOS transistor N1 is not destroyed.
【0014】次に、プルアップ用のPMOSトランジス
タP2 の動作について述べる。このMOSトランジス
タは、NMOSトランジスタN2 だけを設けた場合に
比べて入力バッファ3での貫通電流を減らし、また論理
の判定がより正しく行われるようにするためのものであ
る。Next, the operation of the pull-up PMOS transistor P2 will be described. This MOS transistor is used to reduce the through current in the input buffer 3 compared to the case where only the NMOS transistor N2 is provided, and to enable more accurate logic determination.
【0015】今、信号Sの電位レベルVS と、NMO
SトランジスタN2 の出力レベル(ドレイン電極の電
位レベル)VD との間には、このNMOSトランジス
タN2 のしきい値電圧をVT ,バックゲート特性を
αとすると、
VD =VS −(VT +α)
の関係がある。すなわち、入力バッファ3には、外部か
らの信号Sの電位レベル(VS )より下った電位レベ
ル(VD )を持つ信号が入力される。Now, the potential level VS of the signal S and NMO
The relationship between the output level of the S transistor N2 (potential level of the drain electrode) VD is as follows, where VT is the threshold voltage of the NMOS transistor N2, and α is the back gate characteristic. There is. That is, the input buffer 3 receives a signal having a potential level (VD) lower than the potential level (VS) of the external signal S.
【0016】ここで、外部からの信号Sとして入力バッ
ファ3の論理しきい値に近い電位レベルの信号が入力さ
れた場合を考えると、上に述べた関係式からも分るよう
に、入力バッファ3における論理の判定が難しくなって
誤動作を起したり、入力バッファ3のCMOSトランジ
スタに大きな貫通電流が流れることがある。以上のよう
なことを考慮すると、外部からの信号Sの電位レベル(
VS )と入力バッファ3に入力される信号の電位レベ
ル(VD )と高位電源電圧(VDD)とは下記の関係
を同時に満していることが望ましい。
■VS <VDDの場合、VD =VS■VS >VD
Dの場合、VD =VDD そこで、NMOSトラン
ジスタN2 の出力端(ドレイン電極)と高位電源端子
6との間にプルアップ用のPMOSトランジスタP2
を接続する。そして、このトランジスタのゲート電極に
、入力許可信号Cをインバータ7によって反転して入力
する。このようにすると、PMOSトランジスタP2
は、入力許可信号Cがハイレベルの時(すなわち信号S
が入力許可されている時)にオン状態となる。Now, if we consider the case where a signal with a potential level close to the logic threshold of the input buffer 3 is input as the external signal S, as can be seen from the above relational expression, the input buffer It may become difficult to judge the logic in input buffer 3, resulting in malfunction, or a large through current may flow through the CMOS transistor of input buffer 3. Considering the above, the potential level of the external signal S (
VS), the potential level (VD) of the signal input to the input buffer 3, and the high-level power supply voltage (VDD) preferably satisfy the following relationship at the same time. ■VS <VDD, VD =VS■VS >VD
In the case of D, VD = VDD Therefore, a pull-up PMOS transistor P2 is connected between the output terminal (drain electrode) of the NMOS transistor N2 and the high-level power supply terminal 6.
Connect. Then, the input permission signal C is inverted by the inverter 7 and input to the gate electrode of this transistor. In this way, the PMOS transistor P2
is when the input permission signal C is high level (i.e., the signal S
is turned on (when input is permitted).
【0017】ここで、NMOSトランジスタN2 のオ
ン抵抗をRN とし、PMOSトランジスタP2 のオ
ン抵抗をRP とすると、VS >VDDの時には前述
のように、VD=VDDとなる。一方VS <VDDの
時はVD ={RN /(RP +RN )}・VDD
+{RP /(RP +RN )}・VS
となるので、RP をRN よりも十分大きな値に設定
しておけばVD ≒VS となって全体として前述の■
および■の条件を満たすことができる。Here, if the on-resistance of the NMOS transistor N2 is RN and the on-resistance of the PMOS transistor P2 is RP, then when VS>VDD, VD=VDD as described above. On the other hand, when VS <VDD, VD = {RN / (RP +RN)}・VDD
+{RP / (RP +RN)}・VS, so if RP is set to a value sufficiently larger than RN, VD ≒ VS, and the above-mentioned ■
The conditions of and ■ can be met.
【0018】このようにして補正されたNMOSトラン
ジスタN2 の出力電位を入力バッファ3で受けること
によって、信号入力端子4に入力される信号Sの論理を
、NMOSトランジスタN2 だけの場合よりもより正
しく判定することができる。また入力バッファ3での貫
通電流を減らすことができる。By receiving the output potential of the NMOS transistor N2 corrected in this way at the input buffer 3, the logic of the signal S input to the signal input terminal 4 can be determined more accurately than when only the NMOS transistor N2 is used. can do. Furthermore, the through current in the input buffer 3 can be reduced.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、外
部からの信号をソース電極で受けてドレイン電極から入
力バッファに伝達するNMOSトランジスタを設け、ゲ
ート電位を高位電源電圧に固定することによって、入力
バッファのMOSトランジスタのゲート電極に入力され
る信号の最高の電位が高位電源電圧に制限されるので、
入力バッファのMOSトランジスタのゲート酸化膜を厚
くすることなしに、外部から入力される信号に対する耐
圧を向上させることができ、信号入力端子に接続される
外部の装置に対する選択の幅を広げることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, an NMOS transistor is provided which receives an external signal at the source electrode and transmits it from the drain electrode to the input buffer, and the gate potential is fixed at a high power supply voltage. , since the highest potential of the signal input to the gate electrode of the MOS transistor of the input buffer is limited to the high power supply voltage,
The withstand voltage against externally input signals can be improved without increasing the thickness of the gate oxide film of the MOS transistor of the input buffer, and the range of options for external devices connected to the signal input terminal can be expanded. .
【0020】更に本発明は、NMOSトランジスタの出
力端(ドレイン電極)と高位電源端子との間にプルアッ
プ用のPMOSトランジスタを設けることによって、外
部からの信号の電位レベルが入力バッファの論理しきい
値に近いレベルであっても、入力バッファでの貫通電流
を減らし、しかも論理をより正しく判定することができ
るという効果を有する。Furthermore, the present invention provides a pull-up PMOS transistor between the output terminal (drain electrode) of the NMOS transistor and the high-level power supply terminal, so that the potential level of the external signal is equal to the logic threshold of the input buffer. Even if the level is close to this value, it has the effect of reducing the through current in the input buffer and making it possible to more accurately determine logic.
【図1】本発明の一実施例による入力回路の回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram of an input circuit according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の入力回路の一例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a conventional input circuit.
1 NAND回路 2,7 インバータ 3 入力バッファ 4 信号入力端子 5 集積回路チップ 6 高位電源端子 1 NAND circuit 2,7 Inverter 3 Input buffer 4 Signal input terminal 5 Integrated circuit chip 6 High level power supply terminal
Claims (2)
、ゲート電極が高位電源端子に接続されたNチャンネル
MOS電界効果型トランジスタと、前記NチャンネルM
OS電界効果型トランジスタのドレイン電極の電位を受
ける入力バッファとを有することを特徴とする入力回路
。1. An N-channel MOS field effect transistor whose source electrode is connected to a signal input terminal and whose gate electrode is connected to a high-level power supply terminal;
1. An input circuit comprising: an input buffer that receives a potential of a drain electrode of an OS field effect transistor.
、ゲート電極が高位電源端子に接続されたNチャンネル
MOS電界効果型トランジスタと、前記NチャンネルM
OS電界効果型トランジスタのドレイン電極と前記高位
電源端子との間に接続されたプルアップ用トランジスタ
と、前記ドレイン電極の電位を受ける入力バッファとを
有することを特徴とする入力回路。2. An N-channel MOS field effect transistor whose source electrode is connected to a signal input terminal and whose gate electrode is connected to a high-level power supply terminal;
An input circuit comprising: a pull-up transistor connected between a drain electrode of an OS field effect transistor and the high-level power supply terminal; and an input buffer receiving the potential of the drain electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3115155A JPH04343518A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Input circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3115155A JPH04343518A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Input circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04343518A true JPH04343518A (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=14655691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3115155A Pending JPH04343518A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Input circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04343518A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53117932A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-14 | Hitachi Ltd | Input circuit |
JPS58150329A (en) * | 1982-03-02 | 1983-09-07 | Seiko Epson Corp | Gate input circuit |
JPS61140217A (en) * | 1984-12-12 | 1986-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor integrated circuit |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP3115155A patent/JPH04343518A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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