JPH0668521B2 - Power supply voltage detection circuit - Google Patents
Power supply voltage detection circuitInfo
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- JPH0668521B2 JPH0668521B2 JP61231878A JP23187886A JPH0668521B2 JP H0668521 B2 JPH0668521 B2 JP H0668521B2 JP 61231878 A JP61231878 A JP 61231878A JP 23187886 A JP23187886 A JP 23187886A JP H0668521 B2 JPH0668521 B2 JP H0668521B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路において使用される電源電圧
検出回路に係り、特に電源電圧の複数のレベルを択一的
に検出する多値レベル検出回路に関する。The present invention relates to a power supply voltage detection circuit used in a semiconductor integrated circuit, and in particular, it selectively detects a plurality of power supply voltage levels. The present invention relates to a multi-value level detection circuit for
(従来の技術) 従来の電源電圧検出回路は、第10図(a)あるいは(b)に
示すように、電源電圧VDDに対してレベル遷移傾向の異
なる2つの中間レベル電圧VA,VBを生成し、この両電圧V
A,VBを電圧比較器CPで比較し、両電圧VA,VBが等しく
なるVDD電圧レベルを検出するものであった。この場
合、上記電圧VA,VBの一方VAを基準電圧とし、他方VBを
比較電圧とし、それぞれ抵抗RあるいはダイオードDと
定電流源IOとの直列回路または電源電圧分割用抵抗
R1,R2を用いて生成している。(Prior Art) As shown in FIG. 10 (a) or (b), the conventional power supply voltage detection circuit has two intermediate level voltages V A and V B having different level transition tendencies with respect to the power supply voltage V DD . Generate this both voltage V
A, the V B was compared by the voltage comparator CP, the two voltages V A, was used to detect the V DD voltage level is V B becomes equal. In this case, the voltage V A, one V A of V B to the reference voltage and the other V B and compare the voltage, the series circuit or the power supply voltage dividing resistor R between resistors R or diode D and a constant current source I O 1 and R 2 .
ところで、上記回路をたとえばLSI(大規模集積回路)
内に設ける場合、回路定数が固定されているので設定さ
れた一点のみの電圧しか検出できない。そこで、上記従
来の電源電圧検出回路により多値の電源レベルの検出を
行なおうとすると、回路定数が相異なる複数組の電源電
圧検出回路を用意する必要があるが、これに伴ってチッ
プ上で占有するパターン面積が大きくなると共に消費電
流が増大するなどの問題が生じる。By the way, the above-mentioned circuit is, for example, an LSI (Large Scale Integrated Circuit)
When it is provided inside, the circuit constant is fixed and therefore only the voltage at one set point can be detected. Therefore, in order to detect a multi-valued power supply level by the conventional power supply voltage detection circuit described above, it is necessary to prepare a plurality of sets of power supply voltage detection circuits having different circuit constants. There arises a problem that the occupied pattern area increases and the current consumption increases.
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したような従来の電源電圧検出回路を集
積回路内に複数組設けて電源電圧の多値レベルを検出し
ようとするとパターン面積が大きくなると共に消費電流
が増大するという問題点を解決すべくなされたもので、
多値の電源レベルを択一的に検出するための回路構成が
簡素であり、パターン面積が小さく、消費電流も小さい
電源電圧検出回路を提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) In the present invention, when a plurality of sets of conventional power supply voltage detection circuits as described above are provided in an integrated circuit to detect a multi-valued level of the power supply voltage, the pattern area increases and It was made to solve the problem of increased current consumption,
An object of the present invention is to provide a power supply voltage detection circuit that has a simple circuit configuration for selectively detecting multi-valued power supply levels, has a small pattern area, and consumes less current.
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の電源電圧検出回路は、定電圧バイアスを発生す
るバイアス回路と、このバイアス回路からのバイアスが
与えられて複数の基準電圧を発生する基準電圧回路と、
複数の電源電圧分割電圧を発生する電源電圧分割回路
と、この電源電圧分割回路から発生した1つの分割電圧
と上記基準電圧回路から発生した1つの基準電圧とを電
圧比較する電圧比較器と、上記電圧比較器の出力を受
け、上記基準電圧回路を制御して複数の基準電圧を択一
的に出力させると共に、前記電源電圧分割回路を制御し
て、上記基準電圧回路から出力された基準電圧に対応す
る電源電圧分割電圧を択一的に出力させる制御回路とを
具備し、上記制御回路は、電源電圧が変化して上記電圧
比較器の出力が変化したときに、この変化した電源電圧
に対応した基準電圧および電源電圧分割電圧が出力され
るように上記基準電圧回路および電源電圧分割回路を制
御するように構成されていることを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) A power supply voltage detection circuit of the present invention includes a bias circuit for generating a constant voltage bias and a bias from the bias circuit to generate a plurality of reference voltages. A reference voltage circuit that
A power supply voltage dividing circuit for generating a plurality of power supply voltage dividing voltages; a voltage comparator for comparing one divided voltage generated by the power source voltage dividing circuit with one reference voltage generated by the reference voltage circuit; Receiving the output of the voltage comparator, while controlling the reference voltage circuit to selectively output a plurality of reference voltages, and controlling the power supply voltage dividing circuit, the reference voltage output from the reference voltage circuit. A control circuit for selectively outputting a corresponding power supply voltage division voltage, wherein the control circuit responds to the changed power supply voltage when the power supply voltage changes and the output of the voltage comparator changes. The reference voltage circuit and the power supply voltage division circuit are controlled so that the reference voltage and the power supply voltage division voltage are output.
(作用) 制御信号によって基準電圧回路、電源電圧分割回路から
所要の電圧を出力させるように制御でき、多値の電源レ
ベルを択一的に検出することができる。したがって、複
数組の電源電圧検出回路を用意する必要はなく、定数の
異った基準電圧回路あるいは電源分割回路をいくつか用
意しておけばよいので、回路パターン面積が小さくて済
み、消費電流も少なくて済む。(Operation) It is possible to control so as to output a required voltage from the reference voltage circuit and the power supply voltage dividing circuit by the control signal, and it is possible to selectively detect a multivalued power supply level. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of sets of power supply voltage detection circuits, and it is sufficient to prepare some reference voltage circuits or power supply division circuits having different constants, so that the circuit pattern area can be small and the current consumption can be small. It can be small.
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図はLSI内に設けられた多値の電源レベルを検出す
るための電源電圧検出回路を示している。即ち、1は電
源電圧VDDを分割した分割電圧を制御信号入力に応じて
複数の分割値の中から1つ選択して出力する電源電圧分
割回路である。2は電源電圧VDDの値に依存しない一定
レベルのバイアス電圧を出力するバイアス回路である。
31,32,…はそれぞれ上記バイアス電圧を受けて定
電流動作を行ない、互いに異なる基準電圧を発生する基
準電圧回路であり、それぞれ対応してスイッチ回路
41,42,…により動作、非動作状態の制御が行なわ
れる。5は上記基準電圧回路31,32,…の各出力電
圧(複数個の基準電圧出力)を制御信号入力に応じて択
一的に導出する選択ゲートである。6は上記選択ゲート
5の選択出力電圧と前記電源電圧分割回路1の分割出力
電圧とを電圧比較する電圧比較器である。7は検出すべ
き多値の電源電圧レベルにそれぞれ対応して前記スイッ
チ回路41,42,…に択一的に制御信号を供給すると
共に、前記電源電圧分割回路1に所定の分割出力電圧を
取り出すための制御信号および選択ゲート5の選択動作
を制御するための制御信号を供給する制御回路であり、
前記電圧比較器6の出力を上記検出すべき多値の電源電
圧レベルに対応づけて検出出力として送り出すものであ
る。FIG. 1 shows a power supply voltage detection circuit for detecting a multivalued power supply level provided in an LSI. That is, reference numeral 1 is a power supply voltage dividing circuit that selects one of a plurality of divided values obtained by dividing the power supply voltage V DD according to a control signal input and outputs the selected voltage. Reference numeral 2 is a bias circuit that outputs a constant level bias voltage that does not depend on the value of the power supply voltage V DD .
Reference numerals 3 1 , 3 2 , ... Are reference voltage circuits that perform constant current operation by receiving the bias voltage and generate reference voltages different from each other. Correspondingly, they are operated by the switch circuits 4 1 , 4 2 ,. Inactive control is performed. Reference numeral 5 is a selection gate for selectively deriving each output voltage (a plurality of reference voltage outputs) of the reference voltage circuits 3 1 , 3 2 , ... In response to a control signal input. A voltage comparator 6 compares the selected output voltage of the selection gate 5 with the divided output voltage of the power supply voltage dividing circuit 1. Reference numeral 7 denotes a control signal which is selectively supplied to the switch circuits 4 1 , 4 2 , ... Corresponding to a multivalued power supply voltage level to be detected, and a predetermined divided output voltage is supplied to the power supply voltage dividing circuit 1. Is a control circuit for supplying a control signal for taking out the control signal and a control signal for controlling the selection operation of the selection gate 5,
The output of the voltage comparator 6 is sent as a detection output in association with the multivalued power supply voltage level to be detected.
なお、前記電源電圧分割回路1は、たとえば第2図(a)
あるいは(b)に示すように構成されている。即ち、第2
図(a)の回路は、VDD電源端とVSS電源端(接地端)との
間にそれぞれゲート・ドレイン相互が接続された同一寸
法の複数個(本例では4個)のNチャネルMOSトランジ
スタT1〜T4が直列に接続され、上記トランジスタT
3,T4の相互接続点と設置端との間にスイッチ制御信
号S1によりスイッチ制御されるNチャネルMOSトラン
ジスタT5が接続され、前記トランジスタT2,T3の
相互接続点と接地端との間にスイッチ制御信号S2によ
りスイッチ制御されるNチャネルMOSトランジスタT6
が接続されており、前記トランジスタT1,T2の相互
接続点から分割出力電圧が取り出されるようになってい
る。この場合、前記トランジスタT6がオン制御される
と分割出力電圧は になり、トランジスタT5がオン制御されると分割出力
電圧は になり、トランジスタT5およびT6が共にオフ制御さ
れると分割出力電圧は になる。The power supply voltage dividing circuit 1 is, for example, as shown in FIG.
Alternatively, it is configured as shown in (b). That is, the second
The circuit in Fig. (A) is composed of multiple N-channel MOS transistors (four in this example) of the same size, with the gate and drain connected to each other between the V DD power supply end and the V SS power supply end (ground end). The transistors T 1 to T 4 are connected in series and the transistor T
3, N-channel MOS transistor T 5 which is switch-controlled by the switch control signal S1 between an interconnection point and the installation end of the T 4 is connected to the interconnection point and the ground terminal of the transistor T 2, T 3 In between, an N-channel MOS transistor T 6 which is switch-controlled by a switch control signal S2
Are connected, and the divided output voltage is taken out from the interconnection point of the transistors T 1 and T 2 . In this case, when the transistor T 6 is turned on, the divided output voltage is When the transistor T 5 is turned on, the divided output voltage becomes Then, when the transistors T 5 and T 6 are both turned off, the divided output voltage becomes become.
また、第2図(b)の回路は、上記第2図(a)の回路と同様
にVDD電源端と接地端との間に4個のNチャネルMOSトラ
ンジスタT1〜T4が接続されているが、トランジスタ
T1,T2の相互接続点とVDD電源端との間およびトラ
ンジスタT2,T3の相互接続点とVDD電源端との間に
それぞれスイッチ制御用のPチャネルMOSトランジスタ
T7,T8が接続されており、トランジスタT3,T4
の相互接続点から分割出力電圧が取り出されるようにな
っている。したがって、トランジスタT8がオン制御さ
れると分割出力電圧は になり、トランジスタT7がオン制御されると分割出力
電圧は になり、トランジスタT7およびT8が共にオフ制御さ
れると分割出力電圧は になる。Also, in the circuit of FIG. 2 (b), four N-channel MOS transistors T 1 to T 4 are connected between the V DD power supply terminal and the ground terminal similarly to the circuit of FIG. 2 (a). However, a P-channel MOS for controlling the switch is provided between the interconnection point of the transistors T 1 and T 2 and the V DD power source terminal and between the interconnection point of the transistors T 2 and T 3 and the V DD power source terminal, respectively. The transistors T 7 and T 8 are connected to each other, and the transistors T 3 and T 4 are connected.
The divided output voltage is taken out from the interconnection point of. Therefore, when the transistor T 8 is turned on, the divided output voltage becomes When the transistor T 7 is turned on, the divided output voltage becomes Then, when the transistors T 7 and T 8 are both turned off, the divided output voltage becomes become.
なお、上記第2図(a),(b)の回路において、ゲート・ド
レイン相互が接続されたトランジスタT1〜T4は、電
源電圧が分割された状態にてバイアスされるので弱反転
領域にて動作するようになり、非常に低い消費電流での
動作が可能である。In the circuits shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the transistors T 1 to T 4 whose gates and drains are connected to each other are biased in the state where the power supply voltage is divided, so that they are in the weak inversion region. It becomes possible to operate with very low current consumption.
一方、前記バイアス回路2は、たとえば第3図(a)乃至
(d)に示すように構成され、低消費電流化、定消費電流
化、定電圧出力化が図られている。即ち、第3図(a)の
回路は、カレントミラー接続されたPチャネルMOSトラ
ンジスタT9,T10と、抵抗Rと、NチャネルMOSトランジ
スタT11,T12とが図示の如く接続されている。また、第
3図(b)の回路は、PチャネルMOSトランジスタT13,T14
と、抵抗Rと、カレントミラー接続されたNチャネルMO
SトランジスタT15,T16とが図示の如く接続されている。
また、第3図(c)の回路は、カレントミラー接続された
PチャネルMOSトランジタT17,T18と、カレントミラー接
続されたNチャネルMOSトランジスタT19,T20と、抵抗R
とが図示の如く接続されている。また、第3図(d)の回
路は、抵抗Rと、カレントミラー接続されたPチャネル
MOSトランジスタT21,T22と、カレントミラー接続された
NチャネルMOSトランジスタT23,T24とが図示の如く接続
されている。On the other hand, the bias circuit 2 has, for example, FIGS.
It is configured as shown in (d), and is designed to have low current consumption, constant current consumption, and constant voltage output. That is, the circuit of FIG. 3 (a) includes a P-channel MOS transistor T 9, T 10, which are current-mirror connected, a resistor R, and N-channel MOS transistors T 11, T 12 are connected as shown . In addition, the circuit of FIG. 3 (b) has P-channel MOS transistors T 13 and T 14
, Resistor R, and N-channel MO connected in current mirror
The S transistors T 15 and T 16 are connected as shown.
The circuit shown in FIG. 3 (c) includes P-channel MOS transistors T 17 and T 18 connected in a current mirror, N-channel MOS transistors T 19 and T 20 connected in a current mirror, and a resistor R.
And are connected as shown. Further, the circuit of FIG. 3 (d) is composed of a resistor R and a P channel connected in a current mirror.
The MOS transistors T 21 , T 22 and the N-channel MOS transistors T 23 , T 24 connected in the current mirror are connected as shown.
一方、前記基準電圧回路31,32,…とスイッチ回路
41,42,…との組合せ回路は、それぞれたとえば第
4図(a)乃至(d)に示すように構成され、いずれもバイア
ス電圧入力の大きさによって基準電圧Vr1〜Vr4の設定が
容易に行なえ、且つスイッチ制御入力OP1〜OP4によって
回路動作を停止させ得るものである。即ち、第4図(a)
の回路は、ゲート・ドレイン相互が接続されたPチャネ
ルMOSトランジスタT25と、バイアス入力用のNチャネル
MOSトランジスタT26と、スイッチ入力用のNチャネルMO
SトランジスタT27とが直列に接続されており、上記Pチ
ャネルトランジスタT25のゲート閾値電圧を利用して基
準電圧Vr1を発生する。また、第4図(b)の回路は、抵抗
Rと、バイアス入力用のNチャネルMOSトランジスタT28
と、スイッチ入力用のNチャネルMOSトランジスタT29と
が直列に接続されており、上記抵抗Rの電圧降下を利用
して基準電圧Vr2を発生する。また、第4図(c)の回路
は、ゲート・ドレイン相互が接続されたNチャネルトラ
ンジスタT30と、抵抗Rと、バイアス入力用のNチャネ
ルMOSトランジスタT31と、スイッチ入力用のNチャネル
MOSトランジスタT32とが直列に接続されており、Nチャ
ネルトランジスタT30のゲート閾値電圧と抵抗Rの電圧
降下を利用して基準電圧Vr3を発生する。また、第4図
(d)の回路は、ベース・コレクタ相互が接続されたNPN形
トランジスタQと、バイアス入力用のNチャネルMOSト
ランジスタT33と、スイッチ入力用のMOSトランジスタT
34とが直列に接続されており、NPNトランジスタQのベ
ース・エミッタ間電圧を利用して基準電圧Vr4を発生す
る。On the other hand, the combinational circuit of the reference voltage circuits 3 1 , 3 2 , ... And the switch circuits 4 1 , 4 2 , ... Is respectively configured as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d), respectively. The reference voltages V r1 to V r4 can be easily set according to the magnitude of the bias voltage input, and the circuit operation can be stopped by the switch control inputs OP1 to OP4. That is, Fig. 4 (a)
Is a P-channel MOS transistor T 25 whose gate and drain are connected to each other, and an N-channel for bias input.
MOS transistor T 26 and N channel MO for switch input
The S-transistor T 27 is connected in series, and generates the reference voltage V r1 using the gate threshold voltage of the P-channel transistor T 25 . The circuit of FIG. 4 (b) has a resistor R and an N-channel MOS transistor T 28 for bias input.
And a N-channel MOS transistor T 29 for switch input are connected in series, and a reference voltage V r2 is generated by utilizing the voltage drop of the resistor R. The circuit of FIG. 4 (c) has an N-channel transistor T 30 whose gate and drain are connected to each other, a resistor R, an N-channel MOS transistor T 31 for bias input, and an N-channel for switch input.
The MOS transistor T 32 is connected in series, and the reference voltage V r3 is generated by utilizing the gate threshold voltage of the N-channel transistor T 30 and the voltage drop of the resistor R. Also, FIG.
The circuit (d) is an NPN transistor Q whose base and collector are connected to each other, an N-channel MOS transistor T 33 for bias input, and a MOS transistor T for switch input.
34 and 34 are connected in series, and the base-emitter voltage of the NPN transistor Q is used to generate the reference voltage V r4 .
なお、上記第4図(d)の回路における抵抗素子用のNPN形
トランジスタQは、MOSプロセスに寄生したバイポーラ
トランジスタを使うことができ、MOSプロセスのばらつ
きによる特性への影響が少なく、パターン面積が小さい
という利点があり、さらに、MOS LSIの製造プロセスを
変えることなく内蔵可能であるのでLSIの製造コストに
影響を与えない。As the NPN transistor Q for the resistance element in the circuit of FIG. 4 (d), a bipolar transistor parasitic in the MOS process can be used, the characteristics of the MOS process due to variations are small, and the pattern area is small. It has the advantage of being small, and since it can be built in without changing the manufacturing process of the MOS LSI, it does not affect the manufacturing cost of the LSI.
ここで、前記バイアス回路2として第3図(a)の回路を
採用し、基準電圧回路31,32,…とスイッチ回路4
1,42,…との組合せ回路としてそれぞれ第4図(d)
の回路であって互いの回路定数が異なる回路を採用した
場合における電源電圧検出回路の一部を第5図に示す。
また、基準電圧回路31,32,…とスイッチ回路
41,42,…との組合せ回路として、第4図(d)の回
路におけるバイアス入力用トランジスタT33とスイッチ
入力用トランジスタT34との直列回路を複数個並列に接
続し、第6図に示す回路のように構成してもよい。この
場合、各直列回路におけるバイアス入力用トランジスタ
T33の定数を相異ならせておく必要がある。Here, the circuit shown in FIG. 3 (a) is adopted as the bias circuit 2, and the reference voltage circuits 3 1 , 3 2 , ...
FIG. 4 (d) shows a combinational circuit with 1 , 4, 2 ...
FIG. 5 shows a part of the power supply voltage detection circuit in the case of adopting the circuit of FIG.
Further, as a combinational circuit of the reference voltage circuits 3 1 , 3 2 , ... And the switch circuits 4 1 , 4 2 , ..., The bias input transistor T 33 and the switch input transistor T 34 in the circuit of FIG. A plurality of series circuits of and may be connected in parallel to form a circuit as shown in FIG. In this case, the bias input transistor in each series circuit
It is necessary to make the constants of T 33 different.
一方、前記電圧比較器6は、たとえば第7図(a)あるい
は(b)に示すようにMOSトランジスタ差動増幅器を用いて
実現される。即ち、第7図(a)の回路は、差動増幅用の
NチャネルMOSトランジスタT71,T72と、バイアス電圧が
ゲートに与えられる定電流源用のNチャネルMOSトラン
ジスタT73と、カレントミラー接続された負荷用のPチ
ャネルMOSトランジスタT74,T75とから成る。また、第7
図(b)の回路は、差動増幅用のPチャネルMOSトランジス
タT76,T77と、バイアス電圧がゲートに与えられる定電
流源用のPチャネルMOSトランジスタT78と、カレントミ
ラー接続された負荷用のNチャネルMOSトランジスタ
T79,T80とから成る。なお、上記第7図(a),(b)の回路に
おいては、バイアス回路(第1図2)からのバイアス電
圧をそのまま利用できるので、低消費電流動作が可能で
ある。On the other hand, the voltage comparator 6 is realized by using a MOS transistor differential amplifier as shown in FIG. 7 (a) or (b), for example. That is, the circuit of FIG. 7 (a) includes N-channel MOS transistors T 71 and T 72 for differential amplification, an N-channel MOS transistor T 73 for a constant current source whose bias voltage is applied to its gate, and a current mirror. It consists of connected load P-channel MOS transistors T 74 and T 75 . Also, the seventh
FIG circuit (b) is a differential amplification P-channel MOS transistors T 76, T 77 for a P-channel MOS transistor T 78 of the constant-current source bias voltage is applied to the gate, current mirror connected load N-channel MOS transistor for
It consists of T 79 and T 80 . In the circuits shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the bias voltage from the bias circuit (FIG. 1 and FIG. 2) can be used as it is, so that low current consumption operation is possible.
次に、上記電源電圧検出回路による多値の電源レベルの
択一的な検出動作について説明する。制御回路7がスイ
ッチ回路41,42,…を択一的にオン制御すると、基
準電圧回路31,32,…が択一的に動作状態になり、
それぞれ対応する第1,第2,…の基準電圧Vr1,Vr2,
…が択一的に発生し、これは選択ゲート5が前記制御回
路7によって制御されることによって選択されて電圧比
較器6の一方の入力となる。また、電源電圧分割回路1
は、前記制御回路7による制御に応じて分割電圧Vdivを
発生して電圧比較器の他方の入力とする。いま、電源電
圧VDDが何らかの原因により変化したとき、多値の電源
レベルの中の検出すべき1つの電源レベルに対応して選
択されている1組の基準電圧、分割出力電圧の大小関係
が変化する事態が生じ、この変化が電圧比較器6により
検出され、上記検出すべき1つの電源レベルを検出した
ことを表わす信号が制御回路7から出力する。したがっ
て、制御回路7により検出すべき多値の電源レベルに対
応した基準電圧、分割出力電圧の選択制御を行なうこと
によって、多値の電源レベルを択一的に検出することが
可能になる。Next, an alternative detection operation of the multi-valued power supply level by the power supply voltage detection circuit will be described. When the control circuit 7 selectively turns on the switch circuits 41, 42, ..., The reference voltage circuits 3 1 , 3 2 , ...
The corresponding first, second, ... Reference voltages V r1 , V r2 ,
.. alternatively occurs, which is selected by the control of the selection gate 5 by the control circuit 7 and becomes one input of the voltage comparator 6. In addition, the power supply voltage dividing circuit 1
Generates a divided voltage V div under the control of the control circuit 7 and uses it as the other input of the voltage comparator. Now, when the power supply voltage V DD changes for some reason, the magnitude relationship between the set of reference voltage and the divided output voltage selected corresponding to one power supply level to be detected in the multivalued power supply level is changed. A change occurs, the change is detected by the voltage comparator 6, and the control circuit 7 outputs a signal indicating that one power supply level to be detected is detected. Therefore, by controlling the selection of the reference voltage and the divided output voltage corresponding to the multi-valued power supply level to be detected by the control circuit 7, it becomes possible to selectively detect the multi-valued power supply level.
なお、上記動作において、選択ゲート5および制御回路
7はデジタル的な回路動作を行なうので、消費電流は少
ない。また、選択ゲート5、制御回路7はチップにおけ
る最小寸法のMOSトランジスタを用いて構成することが
可能であり、パターン面積は非常に小さい。In the above operation, since the selection gate 5 and the control circuit 7 perform a digital circuit operation, current consumption is small. Further, the select gate 5 and the control circuit 7 can be configured by using the MOS transistor of the minimum size in the chip, and the pattern area is very small.
上記実施例の電源電圧検出回路によれば、多値の電源レ
ベルを検出するために回路定数の異なる複数個の基準電
圧回路を選択制御すると共に1個の電源電圧分割回路か
ら複数の分割出力電圧を択一的に発生させるように制御
し、定電圧バイアス発生用のバイアス回路、電圧比較
器、制御回路の各1個を多値レベル検出のために共用し
ているで、不必要な冗長回路を追加しなくて済む。した
がって、上記検出回路をLSIなどに内蔵する場合、チッ
プ上のパターン面積が小さくて済み、消費電流も一定で
且つ低くて済むようになる。また、上記制御回路によっ
て、電源レベルのシーケンシャルな動きに伴って検出レ
ベルを変化させるように制御させることも可能となり、
多値レベルの検出に関する設計の自由度が非常に高くな
る利点もある。According to the power supply voltage detection circuit of the above embodiment, a plurality of reference voltage circuits having different circuit constants are selectively controlled in order to detect multi-valued power supply levels, and a plurality of divided output voltages from one power supply voltage division circuit. Is controlled so that it is generated selectively, and one each of a bias circuit for generating a constant voltage bias, a voltage comparator, and a control circuit is shared for multilevel detection, and thus an unnecessary redundant circuit. No need to add. Therefore, when the detection circuit is built in an LSI or the like, the pattern area on the chip can be small, and the current consumption can be constant and low. Further, by the control circuit, it is also possible to control so as to change the detection level with the sequential movement of the power supply level,
There is also an advantage that the degree of freedom in design regarding detection of multi-valued levels becomes very high.
なお、上記実施例では、制御信号によって、複数個の基
準電圧回路を選択制御すると共に1個の電源電圧分割回
路の電源電圧分割動作を制御したが、上記とは逆に制御
信号によって複数個の電源電圧分割回路(相異なる分割
出力電圧を発生するもの)を選択制御すると共に1個の
基準電圧回路(相異なる基準電圧を択一的に発生するも
の)の基準電圧発生動作を制御するようにしてもよい。In the above embodiment, the control signal selectively controls a plurality of reference voltage circuits and the power supply voltage dividing operation of one power supply voltage dividing circuit is controlled. A power supply voltage division circuit (one that generates different divided output voltages) is selectively controlled, and a reference voltage generation operation of one reference voltage circuit (one that alternately generates different reference voltages) is controlled. May be.
次に、本発明の一応用例として太陽電池のように発生す
る電圧が変動する電池を電源とするLSI(たとえば電子
式卓上計算器用LSI)に使用された電源電圧検出回路に
ついて第8図を参照して説明する。即ち、81は2値の
分割出力電圧Vdivを制御信号に応じて択一的に出力する
電源電圧分割回路、82はバイアス回路、83は基準電
圧回路、86は電圧比較器である。88はバッファ回路
であり、VDD電源端と接地端との間のPチャネルMOSトラ
ンジスタT81とバイアス入力用のNチャネルMOSトランジ
スタT82とが直列に接続されてなり、上記Pチャネルト
ランジスタT81のゲートに前記電圧比較器86の出力が
与えられている。87は制御回路であり、LSI電源オン
状態のときにパワーオン信号が一方の入力として与えら
れる二入力の第1のノアゲートG1と、このノアゲート
G1の出力が一方の入力として与えられると共に他方の
入力として前記バッファ回路88の出力が与えられる二
入力の第2のノアゲートG2と、同じく前記第1のノア
ゲートG1の出力および前記バッファ回路88の出力が
入力として与えられる二入力のナンドゲートG3と、こ
のナンドゲートG3の出力が入力するインバータI1
と、前記第2のノアゲートG2の出力が入力するインバ
ータI2とからなり、第1のノアゲートG1の他方の入
力として第2のノアゲートG2の出力が与えられてい
る。上記インバータI2の出力は前記電源電圧分割回路
81に分割制御信号DIVとして与えられ、この電源電圧
分割回路81は上記制御信号DIVがロウレベルのときに の分割出力Vdivを発生し、上記制御信号DIVがハイレベ
ルのときに の分割出力Vdivを発生する。T83はVDD電源端と接地端と
の間に接続された電流経路用のNチャネルMOSトランジ
スタであり、ゲートに前記インバータI1の出力が加え
られている。Next, as one application example of the present invention, referring to FIG. 8, a power supply voltage detection circuit used in an LSI (for example, an electronic desk calculator LSI) powered by a battery in which a generated voltage fluctuates like a solar cell is referred to. Explain. That is, 81 is a power supply voltage dividing circuit that selectively outputs a binary divided output voltage V div according to a control signal, 82 is a bias circuit, 83 is a reference voltage circuit, and 86 is a voltage comparator. 88 is a buffer circuit, becomes V DD power supply terminal and the P-channel MOS transistor T 81 and the N-channel MOS transistors T 82 for biasing the input between the ground terminal are connected in series, said P-channel transistor T 81 The output of the voltage comparator 86 is applied to the gate of the. Reference numeral 87 denotes a control circuit, which has a two-input first NOR gate G1 to which a power-on signal is given as one input when the LSI power is on, and the output of this NOR gate G1 is given as one input and the other input. And a two-input second NOR gate G2 to which the output of the buffer circuit 88 is given, and a two-input NAND gate G3 to which the output of the first NOR gate G1 and the output of the buffer circuit 88 are also given as inputs. Inverter I1 to which the output of G3 is input
And an inverter I2 to which the output of the second NOR gate G2 is input, and the output of the second NOR gate G2 is provided as the other input of the first NOR gate G1. The output of the inverter I2 is given to the power supply voltage division circuit 81 as a division control signal DIV. Was split generates an output V div, when the control signal DIV is high Generate a split output of V div . T83 is an N-channel MOS transistor for a current path connected between the V DD power supply terminal and the ground terminal, and the output of the inverter I1 is added to the gate.
次に、上記太陽電池を電源とするLSIの電源電圧検出回
路の動作を第9図を参照して説明する。太陽電池電源が
オン状態のときにはパワーオン信号が第1のノアゲート
G1に入力している。いま、たとえば日照と共に電池電
圧が緩やかに上昇すると、第2のノアゲートG2の出力
(オートクリア信号ACL)が次第に上昇する。このと
き、基準電圧回路83はVDD電位よりトランジスタQの
ベース・エミッタ間電圧(たとえば0.5V)低い基準電
圧Vrefが発生する。また、このときインバータI2の出
力(分割制御信号DIV)はロウレベルであり、電源電圧
分割回路81は を発生する。そして、電圧比較器86は (たとえば1.0V)になると、その出力電位が低下し、
バッファ回路88の出力電位が高くなる。これによっ
て、第2のノアゲートG2の出力ACLがロウレベルに低
下し、インバータI2の出力DIVは高くなり、電源電圧
分割回路81はトランジスタT84がオフ状態になって を発生する。これによって、電圧比較器86は になり、その出力電位が高くなり、バッファ回路88の
出力電位が低くなる。この状態において、太陽電池の入
射光の照度がさらに上がって (たとえば1.5V)になると、電圧比較器86はその出
力電位が低下し、バッファ回路88の出力電位が高くな
る。このとき、第1のノアゲートG1の出力はハイレベ
ルになっているので、ナンドゲートG3は二入力ともハ
イレベルであってその出力はロウレベルになり、インバ
ータI1の出力はハイレベルになる。これによって、電
流経路用のNチャネルトランジスタT83に電流(数百μ
A〜数mA程度)が流れ、太陽電池に過剰に発生した電圧
が抑えられる。したがって、太陽電池より発生する電圧
レベルが変動しても、LSIの動作に適した一定電圧が供
給されるようになる。なお、上記電流経路用トランジス
タT83として、電流駆動能力の点ではバイポーラトラン
ジスタをダーリントン接続することが有利であるが、電
流増幅率hfeのばらつきで上記電流駆動能力が変化し易
いという問題があり、MOSトランジスタの方が特性を設
定し易いという利点がある。Next, the operation of the power supply voltage detection circuit of the LSI using the above solar cell as a power supply will be described with reference to FIG. A power-on signal is input to the first NOR gate G1 when the solar cell power source is in the on state. Now, for example, when the battery voltage gradually rises with sunshine, the output (auto clear signal ACL) of the second NOR gate G2 gradually rises. At this time, the reference voltage circuit 83 generates a reference voltage V ref which is lower than the V DD potential by the base-emitter voltage of the transistor Q (for example, 0.5 V). At this time, the output of the inverter I2 (division control signal DIV) is at low level, and the power supply voltage division circuit 81 To occur. Then, the voltage comparator 86 (Eg 1.0V), the output potential drops,
The output potential of the buffer circuit 88 becomes high. As a result, the output ACL of the second NOR gate G2 drops to low level, the output DIV of the inverter I2 rises, and the power supply voltage dividing circuit 81 turns off the transistor T84. To occur. As a result, the voltage comparator 86 The output potential of the buffer circuit 88 becomes high and the output potential of the buffer circuit 88 becomes low. In this state, the illuminance of the incident light on the solar cell is further increased. When (for example, 1.5V), the output potential of the voltage comparator 86 decreases and the output potential of the buffer circuit 88 increases. At this time, since the output of the first NOR gate G1 is at high level, both inputs of the NAND gate G3 are at high level, the outputs thereof are at low level, and the output of the inverter I1 is at high level. Thus, the N-channel transistor T 83 of the current path a current (hundreds μ
A to about several mA) flows and the excessive voltage generated in the solar cell is suppressed. Therefore, even if the voltage level generated by the solar cell fluctuates, a constant voltage suitable for the operation of the LSI can be supplied. As the current path transistor T 83 , it is advantageous to connect a bipolar transistor in Darlington connection in terms of current driving capability, but there is a problem that the current driving capability is likely to change due to variations in the current amplification factor hfe. The MOS transistor has an advantage that the characteristics can be easily set.
[発明の効果] 上述したように本発明の電源電圧検出回路によれば、多
値の電源電圧レベルを検出するための回路構成が簡素で
あり、半導体集積回路内に設ける場合の回路パターン面
積が小さく、消費電流が小さくて済み、多値レベルをシ
ーケンシャルに検出するなど自由度の高い設定が可能で
あり、太陽電池を電源とするLSIなどに適用して効果的
である。As described above, according to the power supply voltage detection circuit of the present invention, the circuit configuration for detecting a multivalued power supply voltage level is simple, and the circuit pattern area when provided in a semiconductor integrated circuit is small. It is small, consumes less current, and allows highly flexible settings such as sequential detection of multi-valued levels, and is effective when applied to LSIs that use solar cells as power sources.
第1図は本発明の電源電圧検出回路の一実施例を示すブ
ロック図、第2図(a),(b)は第1図中の電源電圧分割回
路の相異なる具体例を示す回路図、第3図(a)乃至(d)は
第1図中のバイアス回路の相異なる具体例を示す回路
図、第4図(a)乃至(d)は第1図中の基準電圧回路の相異
なる具体例を示す回路図、第5図は第1図中のバイアス
回路と複数個の基準電圧回路を取り出して一具体例を示
す回路図、第6図は第1図中の複数個の基準電圧回路を
1個の基準電圧回路に置き換える場合の一具体例を示す
回路図、第7図(a),(b)は第1図中の電圧比較器の相異
なる具体例を示す回路図、第8図は本発明の一応用例に
係る太陽電池を電源とするLSIにおける電源電圧検出回
路の一例を示す回路図、第9図は第8図の回路の動作を
示す電圧波形図、第10図(a),(b)はそれぞれ従来の電源
電圧検出回路を示す回路図である。 1,81……電源電圧分割回路、2,82……バイアス
回路、31,32,…,83……基準電圧回路、41,
42,……スイッチ回路、5……選択ゲート、6,86
……電圧比較器、7,87……制御回路。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the power supply voltage detection circuit of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are circuit diagrams showing different concrete examples of the power supply voltage dividing circuit in FIG. FIGS. 3 (a) to 3 (d) are circuit diagrams showing different specific examples of the bias circuit in FIG. 1, and FIGS. 4 (a) to 4 (d) are different from the reference voltage circuit in FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing a concrete example, FIG. 5 is a circuit diagram showing a concrete example by extracting the bias circuit and a plurality of reference voltage circuits in FIG. 1, and FIG. 6 is a plurality of reference voltages in FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example in which the circuit is replaced with one reference voltage circuit. FIGS. 7 (a) and 7 (b) are circuit diagrams showing different specific examples of the voltage comparator in FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a power supply voltage detection circuit in an LSI powered by a solar cell according to an application of the present invention, FIG. 9 is a voltage waveform diagram showing the operation of the circuit of FIG. 8, and FIG. a) and (b) are It is a circuit diagram showing a conventional power supply voltage detection circuit, respectively. 1, 81 ...... power supply voltage dividing circuit, 2,82 ...... bias circuit, 3 1, 3 2, ..., 83 ...... reference voltage circuit, 4 1,
4 2, ...... switch circuit, 5 ...... selection gate, 6,86
...... Voltage comparator, 7,87 ...... Control circuit.
Claims (3)
と、 このバイアス回路からのバイアスが与えられて複数の基
準電圧を発生する基準電圧回路と、 複数の電源電圧分割電圧を発生する電源電圧分割回路
と、 この電源電圧分割回路から発生した1つの分割電圧と上
記基準電圧回路から発生した1つの基準電圧とを電圧比
較する電圧比較器と、 上記電圧比較器の出力を受け、上記基準電圧回路を制御
して複数の基準電圧を択一的に出力させると共に、前記
電源電圧分割回路を制御して、上記基準電圧回路から出
力された基準電圧に対応する電源電圧分割電圧を択一的
に出力させる制御回路とを具備し、 上記制御回路は、電源電圧が変化して上記電圧比較器の
出力が変化したときに、この変化した電源電圧に対応し
た基準電圧および電源電圧分割電圧が出力されるように
上記基準電圧回路および電源電圧分割回路を制御するよ
うに構成されていることを特徴とする電源電圧検出回
路。1. A bias circuit that generates a constant voltage bias, a reference voltage circuit that receives a bias from the bias circuit to generate a plurality of reference voltages, and a power supply voltage division circuit that generates a plurality of power supply voltage division voltages. And a voltage comparator for comparing the voltage of one divided voltage generated by the power supply voltage dividing circuit with one reference voltage generated by the reference voltage circuit, and receiving the output of the voltage comparator, the reference voltage circuit A plurality of reference voltages are controlled to be selectively output, and the power supply voltage division circuit is controlled to selectively output a power supply voltage division voltage corresponding to the reference voltage output from the reference voltage circuit. A control circuit, wherein when the power supply voltage changes and the output of the voltage comparator changes, the control circuit has a reference voltage and a power supply voltage corresponding to the changed power supply voltage. Power supply voltage detecting circuit, characterized in that it is configured to control the reference voltage circuit and the power supply voltage dividing circuit as the split voltage is output.
発生可能であって前記制御回路により択一的に動作可能
状態に制御される複数個の基準電圧回路であり、この複
数個の基準電圧回路の各出力を前記制御回路により択一
的に選択して前記電圧比較器に導く選択ゲートを具備す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電源
電圧検出回路。2. The reference voltage circuit is a plurality of reference voltage circuits capable of generating different reference voltages and selectively controlled to be operable by the control circuit. 2. The power supply voltage detection circuit according to claim 1, further comprising a selection gate that selectively selects each output of the voltage circuit by the control circuit and guides it to the voltage comparator.
よって電源電圧分割電圧の大きさが制御されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電源電圧検出回
路。3. The power supply voltage detecting circuit according to claim 1, wherein the power supply voltage dividing circuit controls the magnitude of the power supply voltage dividing voltage by the control signal.
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