JPH0715336A - Level detection circuit - Google Patents

Level detection circuit

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JPH0715336A
JPH0715336A JP15246593A JP15246593A JPH0715336A JP H0715336 A JPH0715336 A JP H0715336A JP 15246593 A JP15246593 A JP 15246593A JP 15246593 A JP15246593 A JP 15246593A JP H0715336 A JPH0715336 A JP H0715336A
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Japan
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node
voltage
circuit
reference voltage
switch
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JP15246593A
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Yoshihisa Aida
芳久 会田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To eliminate a through-current in the stop state by reducing a through- current in the operating state. CONSTITUTION:A reference voltage generating circuit 31 generates reference voltages Vs1-Vsn and a reference voltage switching circuit 33 selects a reference voltage used to be compared with a signal to be detected and provides the selected voltage sequentially to a node N10. The signal Si and the reference voltage Vs1 are compared through a capacitor 35 and an inverter 38. The compared results are sequentially latched by plural flip-flop circuits 41-1 to 41-n and the result of comparison between each reference voltage and each signal to be detected is decoded by a decoder. In the stop state of the level detection circuit, an NMOS 37 fixes a potential of a 2nd node N20 to a 2nd potential VSS to stop fluctuation in the potential of the node N20 and a PMOS 36 sets the potential at the node N20 to a 1st potential VDD in the operation start of the level detection circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の基準電圧を生成
し、その基準電圧から入力信号のレベルを検知し、次段
の回路等へ該入力信号のレベルに基づいた情報を伝送す
るレベル検知回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a level for generating a plurality of reference voltages, detecting the level of an input signal from the reference voltages, and transmitting information based on the level of the input signal to a circuit or the like in the next stage. It relates to a detection circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献1;特開平1−174116号公報 図2は、従来のレベル検知回路の回路図を示している。
このレベル検知回路は、入力端子T1からの被検知信号
Siのレベルを、複数の基準電圧Vs1〜Vsnと比較
して求める回路であり、第1の電源電位VDD及び第2
の電源電位VSS間に直列に接続され複数の基準電圧V
s〜Vsnを生成する基準電圧生成回路の抵抗1及び抵
抗群2と、入力端子T1からの被検知信号Si及び各基
準電圧Vs〜Vsnをそれぞれ入力する複数のコンパレ
ータ10−1〜10−nと、各コンパレータ10−1〜
10−nからの出力信号Scを論理変換して出力信号S
oを出力端子T2から出力するデコーダ20とを備えて
いる。各コンパレータ10−1〜10−nは、同一構成
であり、基準電圧Vs1〜Vsnまたは被検知信号Si
のいずれか一方を入力するための入力切換用スイッチ1
1,12と、被検知信号SiをノードN2から入力して
直流成分を遮断するコンデンサ13と、コンデンサ13
の出力側ノードN3に直列接続された電圧検出素子のイ
ンバータ14と、インバータ14の出力側ノードN4か
らの出力を保持し、デコーダ20に出力する保持回路の
フリップフロップ15と、ノードN2に基準電圧が入力
されているとき、インバータ14の入出力間をショート
するスイッチ16とを、それぞれ有している。インバー
タ14は、例えば、Pチャネル型MOSトランジスタ
(以下、PMOSという)とNチャネル型MOSトラン
ジスタ(以下、NMOSという)とが直列接続された相
補型MOSトランジスタ(以下、CMOSという)で構
成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, some documents were described in the following documents. Reference 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-174116 FIG. 2 shows a circuit diagram of a conventional level detection circuit.
This level detection circuit is a circuit that obtains the level of the detected signal Si from the input terminal T1 by comparing it with a plurality of reference voltages Vs1 to Vsn, and determines the first power supply potential VDD and the second power supply potential VDD.
Are connected in series between the power supply potentials VSS of
a resistor 1 and a resistor group 2 of a reference voltage generation circuit that generates s to Vsn, and a plurality of comparators 10-1 to 10-n that respectively input the detected signal Si from the input terminal T1 and the reference voltages Vs to Vsn. , Each comparator 10-1 to
10-n output signal Sc is logically converted to output signal S
and a decoder 20 for outputting o from the output terminal T2. Each of the comparators 10-1 to 10-n has the same configuration, and has the reference voltages Vs1 to Vsn or the detected signal Si.
Input selector switch 1 for inputting either one of
1 and 12, a capacitor 13 for inputting the detected signal Si from the node N2 and blocking a DC component, and a capacitor 13
Of the voltage detection element connected in series to the output side node N3 of the inverter, the flip-flop 15 of the holding circuit that holds the output from the output side node N4 of the inverter 14 and outputs the output to the decoder 20, and the reference voltage at the node N2. , And a switch 16 that short-circuits the input and output of the inverter 14 when inputting. The inverter 14 is composed of, for example, a complementary MOS transistor (hereinafter, CMOS) in which a P-channel MOS transistor (hereinafter, PMOS) and an N-channel MOS transistor (hereinafter, NMOS) are connected in series. .

【0003】図3は、図2の各部の波形のタイムチャー
トである。この図3を参照しつつ、図2の動作を説明す
る。抵抗1及び抵抗群2は、電源電位VDD,VSS間
の電圧を分圧し、これにより、複数の基準電圧Vs1〜
Vsnが、それぞれ生成される。コンパレータ10−1
において、スイッチ11,16がオン区間中、インバー
タ14の入出力側ノードN3,N4がショートされ、こ
れらのノードN3,N4の電圧レベルは、インバータ1
4の閾値電圧Vthとなる。即ち、ノードN2には、基
準電圧Vs1が印加され、ノードN3には、閾値電圧V
thが印加される。フリップフロップ15は、制御信号
S2をクロック信号端子から入力してインバータ14の
“L”の情報を保持すると共に、出力信号Scを出力す
る。
FIG. 3 is a time chart of the waveform of each part of FIG. The operation of FIG. 2 will be described with reference to FIG. The resistor 1 and the resistor group 2 divide the voltage between the power supply potentials VDD and VSS, so that the plurality of reference voltages Vs1 to Vs1.
Vsn is generated respectively. Comparator 10-1
, The input / output-side nodes N3 and N4 of the inverter 14 are short-circuited while the switches 11 and 16 are on, and the voltage levels of these nodes N3 and N4 are set to the inverter 1
The threshold voltage Vth is 4. That is, the reference voltage Vs1 is applied to the node N2, and the threshold voltage Vs is applied to the node N3.
th is applied. The flip-flop 15 inputs the control signal S2 from the clock signal terminal, holds the "L" information of the inverter 14, and outputs the output signal Sc.

【0004】次に、スイッチ11,16がオフとなり、
スイッチ12がオンとされる。スイッチ12のオン期間
中、ノードN2には被検知信号Siが印加され、図3の
ように、ノードN3の電圧もノードN2に連動して変化
する。被検知信号Siが、基準電圧Vs1よりも大の場
合、インバータ14の入力側ノードN3の電圧は、閾値
電圧Vthより大となり、インバータ14の出力は、
“L”となる。フリップフロップ15は、制御信号S1
をクロック信号端子から入力し、フリップフロップ15
が、インバータ14の“L”の情報を保持する。その結
果、被検知信号Siと基準電圧Vs1とを比較した結果
が出力信号Scとして出力される。被検知信号Siが、
基準電圧Vs1よりも小の場合、インバータ14の入力
側ノードN3の電圧は、閾値電圧Vthより小となり、
インバータ14の出力は“H”となる。フリップフロッ
プ15は、制御信号S1をクロック信号端子から入力し
てインバータ14の“H”の情報を保持し、出力信号S
cを出力する。以上の動作を行い、コンパレータ10−
1が、基準電圧Vs1と被検知信号Siを比較する。他
のコンパレータ10−2〜10−nも同様に、各基準電
圧Vs2〜Vsnと入力信号Siをそれぞれ同時に比較
する。デコーダ20は、各信号Scをデコードし、被検
知信号Siのレベル検出結果が、出力信号Soとして出
力端子T2から外部へ出力される。その結果、入力信号
Siの電圧レベルが検知されることになる。
Next, the switches 11 and 16 are turned off,
The switch 12 is turned on. During the ON period of the switch 12, the detected signal Si is applied to the node N2, and the voltage of the node N3 also changes in conjunction with the node N2 as shown in FIG. When the detected signal Si is higher than the reference voltage Vs1, the voltage of the input side node N3 of the inverter 14 becomes higher than the threshold voltage Vth, and the output of the inverter 14 becomes
It becomes "L". The flip-flop 15 has a control signal S1.
Is input from the clock signal terminal, and the flip-flop 15
Holds the “L” information of the inverter 14. As a result, the result of comparison between the detected signal Si and the reference voltage Vs1 is output as the output signal Sc. The detected signal Si is
When the voltage is lower than the reference voltage Vs1, the voltage of the input side node N3 of the inverter 14 becomes lower than the threshold voltage Vth,
The output of the inverter 14 becomes "H". The flip-flop 15 inputs the control signal S1 from the clock signal terminal, holds the “H” information of the inverter 14, and outputs the output signal S
Output c. The above operation is performed and the comparator 10-
1 compares the reference voltage Vs1 with the detected signal Si. Similarly, the other comparators 10-2 to 10-n simultaneously compare the reference voltages Vs2 to Vsn and the input signal Si, respectively. The decoder 20 decodes each signal Sc, and the level detection result of the detected signal Si is output from the output terminal T2 to the outside as the output signal So. As a result, the voltage level of the input signal Si is detected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レベル検知回路においては、次のような課題があった。
レベル検知回路が動作してスイッチ16がオンしている
間、スイッチ16によってインバータ14がショートさ
れ、ノードN3,N4の電圧は、閾値電圧Vthとな
る。しかし、インバータ14を構成するNMOS及びP
MOSは、製造ばらつきのため、それぞれの異なる閾値
を有し、閾値電圧Vthは、これらの閾値の中間の電圧
となっている。そのため、スイッチ16がオンしている
間、NMOS及びPMOSの両方がオンし、インバータ
14に微小な貫通電流が流れる。コンパレータを複数有
している図2のレベル検知回路は、この貫通電流が大と
なり、電源電位VDD,VSS間の電源電圧に電源ノイ
ズを発生させる。レベル検知回路を低電源電圧で使用す
る場合、この電源ノイズが誤動作の原因となる。また、
レベル検知回路の動作停止時において、コンデンサ13
の出力側電極の電位は、固定されておらず、ノードN3
の電圧が、閾値Vth付近でフローティング状態とな
る。そのため、レベル検知を実施していないにもかかわ
らず、インバータ14に貫通電流が流れ、低消費電流化
の妨げになっている。
However, the conventional level detection circuit has the following problems.
While the level detection circuit operates and the switch 16 is turned on, the inverter 16 is short-circuited by the switch 16 and the voltages of the nodes N3 and N4 become the threshold voltage Vth. However, the NMOS and P that form the inverter 14
The MOS has different thresholds due to manufacturing variations, and the threshold voltage Vth is an intermediate voltage between these thresholds. Therefore, while the switch 16 is on, both the NMOS and the PMOS are on and a minute through current flows through the inverter 14. In the level detection circuit of FIG. 2 having a plurality of comparators, this through current becomes large and causes power supply noise in the power supply voltage between the power supply potentials VDD and VSS. When the level detection circuit is used with a low power supply voltage, this power supply noise causes malfunction. Also,
When the level detection circuit stops operating, the capacitor 13
The potential of the output electrode of the node N3 is not fixed and
Voltage becomes a floating state near the threshold value Vth. Therefore, though the level detection is not performed, a through current flows through the inverter 14, which hinders reduction of current consumption.

【0006】文献1においては、前記の問題を解決する
ために、停止時に論理回路の入力側の電位を固定する手
段を採用している。しかし、レベル検知回路において、
停止時にインバータ14の入力側の電位を固定する手段
を用いても、動作時の貫通電流が低減されないばかり
か、動作開始時に、ノードN3の電圧が、インバータ1
4の閾値Vthに到達するまで時間がかかる等の問題が
あった。即ち、文献1の技術では、レベル検知回路の課
題を解決するには、不十分であった。本発明は、前記従
来技術が持っていた課題として、動作時に流れる貫通電
流が誤動作の原因となっている点、及び停止時にも貫通
電流が流れるという点について解決したレベル検知回路
を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, Document 1 adopts means for fixing the potential on the input side of the logic circuit at the time of stop. However, in the level detection circuit,
Even if the means for fixing the potential on the input side of the inverter 14 at the time of stop is used, not only the through current at the time of operation is not reduced, but at the start of the operation, the voltage of the node N3 becomes
There is a problem that it takes time to reach the threshold value Vth of 4. That is, the technique of Document 1 was insufficient to solve the problem of the level detection circuit. The present invention provides a level detection circuit that solves the problems that the above-described conventional technology has, that a through current that flows during operation causes a malfunction, and that a through current flows even during a stop. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、レベル検知回路において、電源電圧
に基づいて、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成回
路と、制御信号に基づき、前記基準電圧生成回路に対し
て電源電圧の遮断または投入を行う第1のスイッチと、
前記複数の基準電圧を第1のノードへ順次出力する基準
電圧切換え回路と、前記基準電圧切換え回路に同期して
被検知信号を第1のノードへ入力する第2のスイッチ
と、前記第1のノードと第2のノード間に接続された直
流分除去用コンデンサと、前記第2のノードを第1の電
位に設定するオフセット補正用素子と、前記制御信号に
基いて前記第1のスイッチと相補的にオン状態となり、
前記第2のノードを第2の電位に固定する電位固定用ゲ
ートと、前記第2のノードの電圧が所定の閾値を越えた
ときには、その入力電圧に応じた電圧を第3のノードへ
出力する電圧検出素子とを、備えている。さらに、この
レベル検知回路には、前記電圧検出素子と並列接続さ
れ、前記基準電圧切換え回路の出力時にオン状態とな
り、前記第2のスイッチの出力時にオフ状態となる第3
のスイッチと、前記基準電圧切換え回路に対応して前記
第3のノードの電圧を順次取り込む検知結果切換え回路
と、前記検知結果切換え回路の出力を保持する保持回路
と、前記保持回路の出力をデコードして前記被検知信号
のレベル検出結果を出力するデコーダとが、設けられて
いる。第2の発明では、第1の発明の電圧検出素子をイ
ンバータで構成し、前記保持回路をフリップフロップで
構成している。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a level detection circuit, a reference voltage generating circuit for generating a plurality of reference voltages based on a power supply voltage, and a control signal. A first switch for shutting off or turning on the power supply voltage to the reference voltage generating circuit,
A reference voltage switching circuit that sequentially outputs the plurality of reference voltages to a first node, a second switch that inputs a detected signal to the first node in synchronization with the reference voltage switching circuit, and the first switch. A direct current component removing capacitor connected between the node and the second node, an offset correcting element for setting the second node to the first potential, and a complementary switch to the first switch based on the control signal. Is turned on,
A potential fixing gate for fixing the second node to a second potential, and when the voltage of the second node exceeds a predetermined threshold value, a voltage corresponding to the input voltage is output to the third node. And a voltage detection element. Further, the level detection circuit is connected in parallel with the voltage detection element, and is turned on when the reference voltage switching circuit outputs, and turned off when the second switch outputs.
Switch, a detection result switching circuit that sequentially captures the voltage of the third node corresponding to the reference voltage switching circuit, a holding circuit that holds the output of the detection result switching circuit, and the output of the holding circuit And a decoder for outputting the level detection result of the detected signal. In the second invention, the voltage detection element of the first invention is composed of an inverter, and the holding circuit is composed of a flip-flop.

【0008】[0008]

【作用】第1の本発明によれば、以上のようにレベル検
知回路を構成したので、第1のスイッチは、基準電圧生
成回路の動作を開始或いは停止する。基準電圧生成回路
が動作すると、複数の基準電圧が生成される。基準電圧
切換え回路によって、複数の基準電圧の中から一つが選
択され、第1のノードへ出力される。また、第2のスイ
ッチは、基準電圧切換え回路に同期して被検知信号を第
1のノードへ入力する。直流分除去用コンデンサは、第
1のノードから基準電圧または被検知信号を入力し、そ
の直流分を除去し、第1のノードの電圧に応じた電圧を
第2のノードへ出力する。電位固定用ゲートでは、第1
のスイッチがオフのとき、即ち、基準電圧生成回路が停
止のときに、オン状態となって第2のノードを第2の電
位に固定する。電位固定用ゲートがオフになると、オフ
セット補正用素子が、第2のノードを第1の電位に設定
する。
According to the first aspect of the present invention, since the level detecting circuit is configured as described above, the first switch starts or stops the operation of the reference voltage generating circuit. When the reference voltage generation circuit operates, a plurality of reference voltages are generated. One of the plurality of reference voltages is selected by the reference voltage switching circuit and output to the first node. Further, the second switch inputs the detected signal to the first node in synchronization with the reference voltage switching circuit. The DC component removing capacitor receives the reference voltage or the detected signal from the first node, removes the DC component, and outputs a voltage according to the voltage of the first node to the second node. In the potential fixing gate, the first
When the switch is off, that is, when the reference voltage generation circuit is stopped, the switch is turned on to fix the second node to the second potential. When the potential fixing gate is turned off, the offset correction element sets the second node to the first potential.

【0009】第3のスイッチは、基準電圧切換え回路が
出力しているときに、電圧検出素子の入出力間をショー
トして第2,第3のノードの各電圧を電圧検出素子の閾
値に設定する。第2のスイッチが出力している時に、第
3のスイッチがオフ状態となり、第2のノードの電圧
は、第1のノードへ入力された被検知信号の電圧に応じ
た電圧となる。電圧検出素子は、第2のノード電圧を検
知し、第2のノードの電圧が所定の閾値を越えたときに
は、その第2のノードの電圧に応じた電圧が、第3のノ
ードへ出力される。検知結果切換え回路が、基準電圧切
換え回路に対応して第3のノードの電圧を順次取り込む
と、その出力が保持回路でそれぞれ保持される。この保
持回路の出力が、デコーダでデコードされて被検知信号
のレベル検出結果が出力される。第2の発明によれば、
インバータは第2のノードの電圧が閾値を越えると、出
力を反転する。また、フリップフロップは、検知結果切
換え回路の出力を内部のトランジスタでラッチする。従
って、前記課題を解決できるのである。
The third switch shorts the input and output of the voltage detection element and sets each voltage of the second and third nodes as the threshold value of the voltage detection element when the reference voltage switching circuit is outputting. To do. When the second switch is outputting, the third switch is turned off, and the voltage of the second node becomes a voltage according to the voltage of the detected signal input to the first node. The voltage detection element detects the second node voltage, and when the voltage of the second node exceeds a predetermined threshold value, the voltage according to the voltage of the second node is output to the third node. . When the detection result switching circuit sequentially takes in the voltage of the third node corresponding to the reference voltage switching circuit, the outputs thereof are held by the holding circuits. The output of the holding circuit is decoded by the decoder and the level detection result of the detected signal is output. According to the second invention,
The inverter inverts the output when the voltage at the second node exceeds the threshold. Further, the flip-flop latches the output of the detection result switching circuit with an internal transistor. Therefore, the above problem can be solved.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の実施例を示すレベル検知回
路の回路図である。このレベル検知回路は、従来の図2
のレベル検知回路と同様に、入力端子T1から入力され
る被検知信号S1と、複数の基準電圧Vs1〜Vsnと
を比較して被検知信号S1のレベルを検知し、その検知
結果に応じた論理信号の出力信号Soを出力端子2から
出力する回路である。この回路では、電源電位VDD及
び電源電位VSS間に接続され、複数の基準電圧Vs1
〜Vsnを生成する基準電圧生成回路31と、入力端子
T3からの制御信号S3に基づき、基準電圧生成回路3
1に対して電源電圧の遮断または投入を行う第1のスイ
ッチ(例えば、PMOS)32と、基準電圧生成回路3
1から基準電圧Vs1〜Vsnを第1のノードN10へ
順次出力する基準電圧切換え回路33と、基準電圧切換
え回路33のオフに同期してオンし、被検知信号Siを
入力端子T1から第1のノードN10へ入力する第2の
スイッチ34とを、有している。基準電圧生成回路31
は、電源電圧を分圧して基準電圧Vs1〜Vsnを生成
するための複数の抵抗31−1〜31−nを有し、それ
らが直列に接続されている。基準電圧切換え回路33
は、スイッチ33−1〜33−nを有し、それらの各ス
イッチ33−1〜33−nの一端が、基準電圧Vs1〜
Vsnに接続され他端がノードN10に共通接続されて
いる。
1 is a circuit diagram of a level detecting circuit showing an embodiment of the present invention. This level detection circuit is shown in FIG.
Similarly to the level detection circuit of No. 1, the detected signal S1 input from the input terminal T1 is compared with a plurality of reference voltages Vs1 to Vsn to detect the level of the detected signal S1 and a logic corresponding to the detection result. It is a circuit that outputs the output signal So of the signal from the output terminal 2. In this circuit, the plurality of reference voltages Vs1 are connected between the power supply potential VDD and the power supply potential VSS.
.About.Vsn, and the reference voltage generation circuit 3 based on the control signal S3 from the input terminal T3.
1, a first switch (for example, PMOS) 32 for cutting off or turning on the power supply voltage, and a reference voltage generation circuit 3
The reference voltage switching circuit 33 that sequentially outputs the reference voltages Vs1 to Vsn from 1 to the first node N10 and the reference voltage switching circuit 33 that is turned on in synchronization with the turning off of the reference voltage switching circuit 33, and outputs the detected signal Si from the input terminal T1 to the first node N1. And a second switch 34 for inputting to the node N10. Reference voltage generation circuit 31
Has a plurality of resistors 31-1 to 31-n for dividing the power supply voltage to generate the reference voltages Vs1 to Vsn, which are connected in series. Reference voltage switching circuit 33
Has switches 33-1 to 33-n, and one end of each of the switches 33-1 to 33-n has a reference voltage Vs1 to
It is connected to Vsn and the other end is commonly connected to the node N10.

【0011】本実施例のレベル検知回路では、さらに、
ノードN10に一方の電極が接続された直流分除去用コ
ンデンサ35と、コンデンサ35の他方の電極に接続さ
れ、第2のノードN20を第1の電位に設定するオフセ
ット補正用素子(例えば、PMOS)36と、電圧固定
用素子(例えば、NMOS)37と、ノードN20に接
続されたインバータ38と、インバータ38の出力側の
ノードN30とノードN20間に接続された第3のスイ
ッチ39とを、有している。ここで、NMOS37は、
入力端子T3から入力される制御信号S3によってPM
OS31と相補的に動作し、オン状態のときにノードN
20を第2の電位である電源電位VSSに接続する機能
を有している。
In the level detection circuit of this embodiment, further,
A DC component removing capacitor 35 having one electrode connected to the node N10, and an offset correction element (eg, PMOS) connected to the other electrode of the capacitor 35 and setting the second node N20 to the first potential. 36, a voltage fixing element (for example, NMOS) 37, an inverter 38 connected to the node N20, and a third switch 39 connected between the node N30 on the output side of the inverter 38 and the node N20. is doing. Here, the NMOS 37 is
PM by the control signal S3 input from the input terminal T3
Operates complementarily to OS31, and when in the ON state, node N
It has a function of connecting 20 to the power supply potential VSS which is the second potential.

【0012】また、基準電圧切換え回路31に対応して
前記第3のノードN30の電圧を順次取り込む検知結果
切換え回路40と、この検知結果切換え回路40の出力
を保持する保持回路41と、保持回路41の出力をデコ
ードし、被検知信号のレベル検出結果の出力信号Soを
出力端子T2から出力するデコーダ42とが、設けられ
ている。検知結果切換え回路40は、複数のスイッチ4
0−1〜40−nで構成され、それらの各スイッチ40
−1〜40−nの一端がノードN30に共通接続されて
いる。保持回路41は、複数のフリップフロップ41−
1〜41−nで構成され、それらの各フリップフロップ
41−1〜41−nのデータ端子が、各スイッチ40−
1〜40−nの他端にそれぞれ接続されている。デコー
ダ42は、フリップフロップ41−1〜41−nからの
出力信号Scを論理変換する回路であり、各フリップフ
ロップ41−1〜41−nの出力端子に接続されてい
る。次に、図1に示すレベル検知回路の動作を、図4を
用いて説明する。図4は、図1のタイムチャートであ
り、各信号と各部の波形が示されている。
Further, a detection result switching circuit 40 which sequentially takes in the voltage of the third node N30 corresponding to the reference voltage switching circuit 31, a holding circuit 41 which holds the output of the detection result switching circuit 40, and a holding circuit. A decoder 42 that decodes the output of 41 and outputs an output signal So of the level detection result of the detected signal from the output terminal T2 is provided. The detection result switching circuit 40 includes a plurality of switches 4
0-1 to 40-n, and each of those switches 40
One ends of -1 to 40-n are commonly connected to the node N30. The holding circuit 41 includes a plurality of flip-flops 41-
1 to 41-n, the data terminals of the respective flip-flops 41-1 to 41-n are connected to the respective switches 40-
It is connected to the other ends of 1 to 40-n, respectively. The decoder 42 is a circuit that logically converts the output signals Sc from the flip-flops 41-1 to 41-n, and is connected to the output terminals of the flip-flops 41-1 to 41-n. Next, the operation of the level detection circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart of FIG. 1, in which each signal and the waveform of each part are shown.

【0013】制御信号S3が“L”となると、PMOS
32がオン状態になる。PMOS32がオンすると、レ
ベル検知回路が、動作を開始し、基準電圧生成回路31
で基準電圧Vs1〜Vsnが生成される。これと同時
に、ノードN20を固定しているNMOS37がオフ
し、このノードN20の電位が第1の電位VDDに設定
される。外部からの基準電圧選択用の制御信号S4と制
御信号S5が、スイッチ31−1とスイッチ39にそれ
ぞれ印加され、スイッチ31−1及びスイッチ39がオ
ンする。スイッチ31−1及びスイッチ39がオン期間
中、インバータ38の入出力間がショートされ、各ノー
ドN20,30の電圧は、インバータ38の閾値電圧V
thとなる。一方、コンデンサ35の入力側、即ちノー
ドN10には、基準電圧Vs1が印加される。
When the control signal S3 becomes "L", the PMOS
32 is turned on. When the PMOS 32 is turned on, the level detection circuit starts operating and the reference voltage generation circuit 31
Then, the reference voltages Vs1 to Vsn are generated. At the same time, the NMOS 37 fixing the node N20 is turned off, and the potential of the node N20 is set to the first potential VDD. A control signal S4 and a control signal S5 for selecting a reference voltage from the outside are applied to the switch 31-1 and the switch 39, respectively, and the switch 31-1 and the switch 39 are turned on. During a period in which the switch 31-1 and the switch 39 are on, the input and output of the inverter 38 are short-circuited, and the voltage of each node N20, 30 is the threshold voltage V of the inverter 38.
th. On the other hand, the reference voltage Vs1 is applied to the input side of the capacitor 35, that is, the node N10.

【0014】次に、スイッチ31−1及びスイッチ39
がオフされ、これと同期して、外部からの制御信号S5
が、スイッチ34をオンする。また、制御信号S6がス
イッチ40−1に印加され、スイッチ40−1がオン状
態となる。そのため、ノードN10の電圧は、被検知信
号Siのレベルとなり、ノードN20の電圧が、ノード
N10の電圧変化に連動して上昇或いは下降する。被検
知信号Siのレベルが基準電圧Vs1より低い場合、ノ
ードN20の電圧は、閾値Vthを越えて閾値Vthよ
り低い電圧に降下する。この場合、インバータ38は
“H”を出力する。被検知信号Siのレベルが基準電圧
Vs1より高い場合、ノードN20の電圧は、閾値Vt
hを越えて閾値Vthより高い電圧に上昇する。この場
合、インバータ38は“L”を出力する。フリップフロ
ップ41−1は、外部からクロック端子に入力された制
御信号S7により、インバータ38の出力をラッチし、
そのラッチした情報を保持する。即ち、基準電圧Vs1
と被検知信号Siを比較した結果が、フリップフロップ
41−1に保持される。以上の動作が、基準電圧Vs2
〜Vsnまで繰り返し実施され、結果が各フリップフロ
ップ41−2〜41−nに保持される。一連の比較動作
が終了すると、各フリップフロップ41−1〜41−n
の保持データが出力信号Scとしてデコーダ42へ出力
される。デコーダ42は、信号Scをデコードし、被検
知信号Siのレベル検知結果に基いた出力信号Soを出
力する。制御信号S3が“H”となると、PMOS32
がオフ状態になる。PMOS32がオフ状態になると、
このレベル検知回路は停止し、基準電圧の生成が停止す
る。これと同時に、NMOS37がオン状態になって、
ノードN20の電位が第2の電位VSSに固定される。
Next, the switch 31-1 and the switch 39
Is turned off, and in synchronization with this, an external control signal S5
Turns on the switch 34. Further, the control signal S6 is applied to the switch 40-1, and the switch 40-1 is turned on. Therefore, the voltage of the node N10 becomes the level of the detected signal Si, and the voltage of the node N20 rises or falls in conjunction with the voltage change of the node N10. When the level of the detected signal Si is lower than the reference voltage Vs1, the voltage of the node N20 exceeds the threshold Vth and drops to a voltage lower than the threshold Vth. In this case, the inverter 38 outputs "H". When the level of the detected signal Si is higher than the reference voltage Vs1, the voltage of the node N20 has the threshold value Vt.
The voltage exceeds h and rises to a voltage higher than the threshold Vth. In this case, the inverter 38 outputs "L". The flip-flop 41-1 latches the output of the inverter 38 by the control signal S7 input to the clock terminal from the outside,
The latched information is retained. That is, the reference voltage Vs1
The result of comparison between the detected signal Si and the detected signal Si is held in the flip-flop 41-1. The above operation is based on the reference voltage Vs2.
To Vsn are repeatedly performed, and the result is held in each of the flip-flops 41-2 to 41-n. When a series of comparison operations is completed, each flip-flop 41-1 to 41-n
The held data of is output to the decoder 42 as the output signal Sc. The decoder 42 decodes the signal Sc and outputs an output signal So based on the level detection result of the detected signal Si. When the control signal S3 becomes "H", the PMOS 32
Turns off. When the PMOS 32 turns off,
This level detection circuit stops and the generation of the reference voltage stops. At the same time, the NMOS 37 is turned on,
The potential of the node N20 is fixed to the second potential VSS.

【0015】以上のように、本実施例では次のような利
点を有している。 (1) 基準電圧切換え回路33の各スイッチ33−1
〜33−nが、基準電圧生成回路31からの基準電圧V
s1〜Vsnを選択してノードN10へ供給する。その
ため、被検知信号Siとの比較が、例えば従来の複数の
コンパレータで行われる必要がなく、1系列で済む。従
って、動作時における貫通電流も少なく、電源ノイズを
低減できる。 (2) 前記(1)の結果、半導体集積回路(IC)等
にレベル検知回路が形成された場合に、回路構成が簡素
化され、チップ面積も縮小できる。 (3) レベル検知回路の停止時において、ノードN2
0の電位が固定されるので、停止時での貫通電流が流れ
ず、低消費電流化を実現できる。 (4) PMOS36は、NMOS37がオフすると同
時に、ノードN20の電位を第1の電位VDDに設定す
るので、レベル検知回路を早く動作開始することができ
る。 (5) 電圧検出素子をインバータ38で構成し、保持
回路をフリップフロップ41−1〜41−nで構成して
いるので、回路構成が簡単になる。
As described above, this embodiment has the following advantages. (1) Each switch 33-1 of the reference voltage switching circuit 33
33-n is the reference voltage V from the reference voltage generation circuit 31.
s1 to Vsn are selected and supplied to the node N10. Therefore, the comparison with the detected signal Si does not need to be performed by, for example, a plurality of conventional comparators, and one series is sufficient. Therefore, the through current during operation is small, and the power supply noise can be reduced. (2) As a result of (1) above, when the level detection circuit is formed in a semiconductor integrated circuit (IC) or the like, the circuit configuration is simplified and the chip area can be reduced. (3) Node N2 when the level detection circuit is stopped
Since the potential of 0 is fixed, a through current does not flow at the time of stop, and low current consumption can be realized. (4) Since the PMOS 36 sets the potential of the node N20 to the first potential VDD at the same time that the NMOS 37 is turned off, the level detection circuit can start operating quickly. (5) Since the voltage detection element is composed of the inverter 38 and the holding circuit is composed of the flip-flops 41-1 to 41-n, the circuit structure is simplified.

【0016】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (a)基準電圧切換え回路33を構成する複数のスイッ
チ31−1〜31−nは、マルルチプレクサ等のゲート
で構成してもよい。 (b)各PMOS32,36及びNMOS37は、被検
知信号Siの設定された極性に応じ、それぞれNMOS
32,36及びPMOS37に置き換えたり、あるいは
バイポーラトランジスタで構成してもよい。 (c)検知結果切換え回路40は、スイッチ40−1〜
40−nで構成しているが、ゲート等の他の素子で構成
してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications are possible. The following are examples of such modifications. (A) The plurality of switches 31-1 to 31-n configuring the reference voltage switching circuit 33 may be configured by gates such as a multiplexer. (B) Each of the PMOSs 32 and 36 and the NMOS 37 is an NMOS according to the set polarity of the detected signal Si.
It may be replaced with 32 and 36 and the PMOS 37, or may be constituted by a bipolar transistor. (C) The detection result switching circuit 40 includes switches 40-1 to 40-1.
Although 40-n is used, other elements such as a gate may be used.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、基準電圧切換え回路が、複数の基準電圧を選
択し、その選択された基準電圧が、第1のノードへ順次
出力される。第1のノードには、基準電圧と第2のスイ
ッチを介した被検知信号とが交互に印加され、電圧検出
素子を介して、基準電圧と被検知信号が比較される。比
較された結果が、保持回路に保持され、複数の基準電圧
と被検知信号の比較が終了した後、デコーダで、デコー
ドされて、被検知信号のレベルに応じた出力信号が出力
される。そのため、基準電圧と被検知信号を比較する回
路が、1系列でよく、例えば、従来のように複数必要と
しない。その結果、動作時の余分な貫通電流を低減で
き、電源ノイズの低減或いは低消費電流化を実現でき
る。また、レベル検知回路内の構成が簡素化されている
ので、回路形成面積を小さくできると共に、低コスト化
も可能になる。レベル検知回路の停止時において、電位
固定用ゲートが、第2のノードを第2の電位に固定する
ので、電圧検出素子は完全にオフとなり、貫通電流の発
生が無くなる。そのため、消費電流を低減できる。第2
の発明によれば、電圧検出素子をインバータ、保持回路
をフリップフロップで構成している。そのため、簡単な
回路構成で、上記効果を達成するレベル検知回路を実現
することができる。
As described in detail above, according to the first aspect of the invention, the reference voltage switching circuit selects a plurality of reference voltages, and the selected reference voltages are sequentially output to the first node. To be done. The reference voltage and the signal to be detected via the second switch are alternately applied to the first node, and the reference voltage and the signal to be detected are compared via the voltage detection element. The comparison result is held in the holding circuit, and after the comparison between the plurality of reference voltages and the detected signal is completed, it is decoded by the decoder and the output signal according to the level of the detected signal is output. Therefore, the circuit for comparing the reference voltage and the detected signal may be one series, and, for example, a plurality of circuits as in the conventional case are not required. As a result, it is possible to reduce extra through current during operation, reduce power supply noise, and reduce current consumption. Further, since the structure inside the level detection circuit is simplified, the circuit formation area can be reduced and the cost can be reduced. When the level detection circuit is stopped, the potential fixing gate fixes the second node to the second potential, so that the voltage detection element is completely turned off, and the generation of shoot-through current is eliminated. Therefore, current consumption can be reduced. Second
According to the invention, the voltage detecting element is composed of an inverter and the holding circuit is composed of a flip-flop. Therefore, a level detection circuit that achieves the above effects can be realized with a simple circuit configuration.

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

【図1】本発明の実施例を示すレベル検知回路の回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a level detection circuit showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来のレベル検知回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional level detection circuit.

【図3】図2のタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart of FIG.

【図4】図1のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,35 コンデンサ 14,38 インバータ(電圧検出素子) 20,42 デコーダ 31 基準電圧生成回路 32 PMOS(第1のスイッチ) 33 基準電圧切換え回路 34,39 第2,第3のスイッチ 35 コンデンサ 36 PMOS(オフセット補正用
素子) 37 NMOS(電位固定用ゲー
ト) 40 検出結果切換え回路 41 保持回路 41−1〜41−n フリップフロップ N10,N20,N30 第1,第2,第3のノード
12, 35 Capacitor 14, 38 Inverter (voltage detection element) 20, 42 Decoder 31 Reference voltage generation circuit 32 PMOS (first switch) 33 Reference voltage switching circuit 34, 39 Second and third switch 35 Capacitor 36 PMOS ( Offset correction element) 37 NMOS (potential fixing gate) 40 Detection result switching circuit 41 Holding circuit 41-1 to 41-n Flip-flop N10, N20, N30 First, second and third nodes

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源電圧に基づいて複数の基準電圧を生
成する基準電圧生成回路と、 制御信号に基づき、前記基準電圧生成回路に対して電源
電圧の遮断または投入を行う第1のスイッチと、 前記複数の基準電圧を第1のノードへ順次出力する基準
電圧切換え回路と、 前記基準電圧切換え回路に同期して被検知信号を第1の
ノードへ入力する第2のスイッチと前記第1のノードと
第2のノード間に接続された直流分除去用コンデンサ
と、 前記第2のノードを第1の電位に設定するオフセット補
正用素子と、 前記制御信号に基いて前記第1のスイッチと相補的にオ
ン状態となり、前記第2のノードを第2の電位に固定す
る電位固定用ゲートと、 前記第2のノードの電圧が所定の閾値を越えたときに
は、その入力電圧に応じた電圧を第3のノードへ出力す
る電圧検出素子と、 前記電圧検出素子と並列接続され、前記基準電圧切換え
回路の出力時にオン状態となり、前記第2のスイッチの
出力時にオフ状態となる第3のスイッチと、 前記基準電圧切換え回路に対応して前記第3のノードの
電圧を順次取り込む検知結果切換え回路と、 前記検知結果切換え回路の出力を保持する保持回路と、 前記保持回路の出力をデコードして前記被検知信号のレ
ベル検出結果を出力するデコーダとを、 備えたことを特徴とするレベル検知回路。
1. A reference voltage generation circuit that generates a plurality of reference voltages based on a power supply voltage, and a first switch that shuts off or turns on the power supply voltage to the reference voltage generation circuit based on a control signal. A reference voltage switching circuit that sequentially outputs the plurality of reference voltages to a first node, a second switch that inputs a detected signal to the first node in synchronization with the reference voltage switching circuit, and the first node A DC component removing capacitor connected between the first node and a second node; an offset correction element that sets the second node to a first potential; and a complementary switch to the first switch based on the control signal. When the voltage of the second node exceeds a predetermined threshold, a voltage according to the input voltage is applied to the third gate for fixing the potential which fixes the second node to the second potential. Node A voltage detection element that outputs the voltage to the voltage detection element, a third switch that is connected in parallel with the voltage detection element, is turned on when the reference voltage switching circuit outputs, and is turned off when the second switch outputs, and the reference voltage. A detection result switching circuit that sequentially takes in the voltage of the third node corresponding to the switching circuit, a holding circuit that holds the output of the detection result switching circuit, and a decoding circuit that decodes the output of the holding circuit to output the detected signal. A level detection circuit comprising: a decoder that outputs a level detection result.
【請求項2】 前記電圧検出素子をインバータで構成
し、前記保持回路をフリップフロップで構成したことを
特徴とする請求項1記載のレベル検知回路。
2. The level detection circuit according to claim 1, wherein the voltage detection element is composed of an inverter, and the holding circuit is composed of a flip-flop.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6229472B1 (en) * 1998-07-17 2001-05-08 Nec Corporation A/D converter
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CN113156205A (en) * 2020-01-22 2021-07-23 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Shaping circuit, test board card and test machine

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