JPH09135157A - パワーオンリセット回路 - Google Patents

パワーオンリセット回路

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JPH09135157A
JPH09135157A JP31726495A JP31726495A JPH09135157A JP H09135157 A JPH09135157 A JP H09135157A JP 31726495 A JP31726495 A JP 31726495A JP 31726495 A JP31726495 A JP 31726495A JP H09135157 A JPH09135157 A JP H09135157A
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JP
Japan
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voltage
circuit
output
power supply
transistor
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Application number
JP31726495A
Other languages
English (en)
Inventor
Masateru Shiraiwa
雅輝 白岩
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH09135157A publication Critical patent/JPH09135157A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】素子の製造ばらつき、動作時の環境温度によら
ず、パワーオンリセットのかかる電圧を一定とするパワ
ーオンリセット回路の提供。 【解決手段】ゲートが電圧源、ソースが接地された第1
のトランジスタと第1のトランジスタと電圧源に接続さ
れた第1の抵抗と、第1のトランジスタのドレインがゲ
ートに接続され、ソースが接地された第2のトランジス
タと、第2のトランジスタのドレインと電圧源に接続さ
れた第2の抵抗で構成された定電圧出力回路と、電源電
圧の一次式で表わされる電圧を発生する回路と、電圧比
較回路と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパワーオンリセット
回路に関し、特にMOS型半導体集積回路を用いたパワ
ーオンリセット回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のパワーオンリセット回路として、
図6に示すようなものがある。また、図7は、図6の回
路の動作を説明するための電圧波形を示す図である。
【0003】図6を参照して、このパワーオンリセット
回路は、抵抗R、容量C及びダイオードDからなる積分
回路と、波形整形用のインバータ回路21とから構成され
ている。より詳細には、抵抗Rの一端もしくはダイオー
ドDのアノードは電圧源VDDに接続され、抵抗Rの他
端は容量Cを介して接地されている。そして、この容量
Cと抵抗RもしくはダイオードDの接続点がインバータ
回路21を介して出力端子に接続され、パワーオンリセッ
ト信号として出力される。
【0004】図6に示すパワーオンリセット回路におい
ては、抵抗RもしくはダイオードDと容量Cによる時定
数を電圧源VDDの立ち上がり時定数より大きく設定す
る。
【0005】そして、電圧源VDDの電圧が、図7のa
に示すように変化すると、インバータ論理素子(回路)
21の入力は、抵抗RもしくはダイオードDと容量により
図7のb(インバータ回路21の入力電圧)に示すように
変化する。
【0006】このとき、インバータ論理素子21の入力電
圧bが、そのしきい値電圧(論理しきい値電圧)を超え
ると出力端子Cは、前の状態の反転信号、すなわち図7
のC(出力端子の電圧)に示すようなリセット信号を出
力する。上記のように、この従来のパワーオンリセット
回路は、CMOS型ICの入力インピーダンスが高いこ
とを利用して、その入力回路に大きな時定数の積分回路
を設け、電圧源VDDの立ち上がり時に所定の遅れ時間
を作り、これをパルス信号(図7のC)として取り出す
ようにしたものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のパワーオンリセット回路では、抵抗Rもしくはダイ
オードDと容量Cで構成される積分回路により、リセッ
トがかかる電圧範囲を制御するような構成とされている
ため、その電圧範囲は容量Cによる充電時間に影響され
ることになり、安定度には限界がある。
【0008】このため、製造プロセス時における抵抗及
び容量のバラツキや、動作時の環境温度等によりパワー
オンリセットのかかる電圧が影響を受け、リセット電圧
を安定に制御することができないという問題があった。
【0009】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消し、素子の製造ばらつき、動作時の環境温
度に依存することなく、パワーオンリセットのかかる電
圧を制御することを可能とするパワーオンリセット回路
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、MOSトランジスタと抵抗素子からなり
基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、電源電圧を分
圧する分圧回路と、前記基準電圧発生回路の出力電圧と
前記分圧回路の出力電圧とを比較し、比較結果に基づき
リセット信号を出力する比較手段と、を備え、前記リセ
ット信号出力時の前記電源電圧を温度及び素子変動に依
存せずに略一定としたことを特徴とするパワーオンリセ
ット回路を提供する。
【0011】本発明は、電源電圧をインピーダンス素子
で分圧する回路と基準電圧器(定電圧出力回路)と電圧
比較器で構成し、基準電圧器をゲートが電圧源、ソース
が接地された第1のトランジスタと第1のトランジスタ
のドレインと電圧源に接続された第1の抵抗と、第1の
トランジスタのドレインがゲートに接続され、ソースが
接地された第2のトランジスタと、第2のトランジスタ
のドレインと電圧源に接続された第2の抵抗で構成し、
製造ばらつき温度変動によらず、ある一定の電源電圧に
達した時に確実にリセットパルスを出力するようにして
いる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に説明する。図1は、本発明の一実施形態の構
成を示す図であり、CMOSトランジスタにより構成し
た例である。また、図2は、本発明の一実施形態の変形
例を示す図である。
【0013】図1を参照して、本実施形態に係るパワー
オンリセット回路は、電源電圧の分圧値を出力する電源
電圧分圧器12と、基準電圧を出力する基準電圧回路
(「定電圧出力回路」ともいう)13と、電源電圧分圧器
12の出力電圧と基準電圧回路13の出力電圧とを比較して
比較結果をパワーオンリセット信号として出力する電圧
比較器11と、から構成されている。
【0014】電圧比較器11は、入力端子1、2の電圧を
比較し、入力端子(正転入力端子)1の方が入力端子
(反転入力端子)2よりも電圧が高いときには“H”レ
ベルを出力し、入力端子2の方が入力端子1よりも電圧
が高いとき“L”レベルを出力する。
【0015】電源電圧分圧器12は、電源電圧VDDと接
地電位(GND)との間を抵抗R3、R4(所定のインピ
ーダンス素子)で分圧した電圧を出力する。このインピ
ーダンス素子は抵抗器に限らず、例えば図2に示すよう
に、直列形態に接続されたレベルシフトダイオードD
1、D2を用いてもよい。
【0016】電源電圧分圧器12の出力(すなわち分圧抵
抗R3とR4の接続点)は、電圧比較器11の入力端子1に
接続される。
【0017】基準電圧回路13は、ゲートが電源端子に接
続され、ソースが接地されたNチャネルMOSトランジ
スタM1と、一端がNチャネルMOSトランジスタM1の
ドレインと接続され、他端が電源端子と接続された抵抗
R1と、NチャネルMOSトランジスタM1のドレインと
抵抗R1の接続点であるノード3がゲートに接続され、
ソースが接地されたNチャネルMOSトランジスタM2
と、一端がNチャネルMOSトランジスタM2のドレイ
ンと接続され、他端が電源端子と接続された抵抗R2
と、から構成される。
【0018】このNチャネルMOSトランジスタM2の
ドレインと抵抗R2の接続点は、電圧比較器11の入力端
子2に接続される。
【0019】以下に、本実施形態の動作を説明する。ま
ず、電源電圧分圧器12の出力電圧V1は、電源電圧をV
DD、抵抗R3、R4のインピーダンス成分をZ3、Z4と
すると、次式(1)で表わされる。
【0020】 V1=VDD×Z4/(Z3+Z4) …(1)
【0021】製造プロセス等のばらつきにより、インピ
ーダンス成分Z3、Z4が、設計値からΔZ[%]変化し
ても、電源電圧分圧器12の出力電圧V1(比較器11の入
力端子1に入力される電圧)は、インピーダンス成分Z
3、Z4の比(すなわち相対値)で決まるために変化しな
い。
【0022】また,抵抗R3、R4にΔZ[%]/℃の温
度特性があったとしても、同様にして、電圧比較器11の
入力端子1に入力される電圧V1は変化しない。
【0023】したがって、電源電圧分圧器12の出力電圧
V1は、電源電圧VDDがある値にある時、製造プロセ
ス変動によるバラツキに依存せずに一定の電圧となる。
【0024】そして、基準電圧回路13の出力電圧V2
は、電源電圧VDDから抵抗R2の電圧降下分を差し引
いた値となる。抵抗R2の電圧降下は、NチャネルMO
SトランジスタM2に流れる電流I2と抵抗R2のインピ
ーダンス成分Z2の積であることから、次式(2)で表
わされる。
【0025】 V2=VDD−I2×Z2 …(2)
【0026】上式(2)の電流I2は、NチャネルMO
SトランジスタM2のゲート電位となるノード(節点)
3の電圧V3がMOSトランジスタのゲートしきい値電
圧VTをこえたとき、温度特性を考慮して次式(3)で
表わせる。
【0027】 I2=(K1/T)(V3−VT2 …(3)
【0028】上式(3)において、K1は定数、Tは絶
対温度を示している。
【0029】なお、ノード3の電圧すなわちNチャネル
MOSトランジスタM2のゲート電圧V3がゲートしきい
値VT以下のときには、I2=0となる。
【0030】ノード3の電圧V3は、電源電圧VDDか
ら抵抗R1の電圧降下分を差し引いた値となる。抵抗R1
の電圧降下は、NチャネルMOSトランジスタM1に流
れる電流I1と抵抗R1のインピーダンス成分Z1の積で
あるから、ノード3の電圧V3は次式(4)で表わせ
る。
【0031】 V3=VDD−I1×Z1 …(4)
【0032】NチャネルMOSトランジスタM1のドレ
イン電流である電流I1は、電源電圧VDDがゲートし
きい値電圧VTをこえたとき、温度特性を考慮して次式
(5)で表わせる。
【0033】 I1=(K2/T)(VDD−VT2 …(5)
【0034】ただし、K2は定数、Tは絶対温度であ
る。
【0035】一方、電源電圧VDDが、ゲートしきい値
電圧VT以下のとき、I1=0となる。
【0036】製造ばらつき等により、抵抗R1、R2のイ
ンピーダンス成分Z1、Z2が設計値からΔZ[%]変化
した場合、ノード3の電圧V3を示す上式(4)は、次
式(6)のようになる。
【0037】 V3=VDD−I1×(1+ΔZ/100)×Z1) …(6)
【0038】インピーダンス成分Z1、Z2の設計値から
の変動ΔZ[%]が正ならばノード3の電圧V3は小と
なり、ΔZが負ならば、ノード3の電圧V3は大とな
る。この時、上式(3)から、ΔZが正のとき、Nチャ
ネルMOSトランジスタM2に流れる電流I2は減少し、
ΔZが負のときI2は増える。すなわち、基準電圧回路1
3の出力電圧V2を示す上式(2)は、次式(7)のよう
に表わせる。
【0039】 V2=VDD−I2′×(1+ΔZ/100)×Z2 …(7)
【0040】このため、ΔZとI2′は反比例関係にあ
るため、基準電圧回路13の出力電圧V2は、抵抗に製造
ばらつきがあってもある電源電圧VDDではほぼ一定の
電圧となる。
【0041】また、製造ばらつきによりトランジスタの
特性(トランスコンダクタンス係数K、ゲートしきい値
電圧VT)が変化したとしても、上式(5)、(4)、
(3)、(2)から、基準電圧回路13の出力電圧V2は
ある電源電圧VDDではほぼ一定の電圧となる。同様に
動作時の温度が変化しても、V2はある電源電圧VDD
ではほぼ一定の電圧となる。
【0042】電源電圧分圧器12の出力V1が基準電圧回
路13の出力電圧V2を超えた時、電圧比較器11は“L”
レベルから“H”レベルを出力するが、V1もV2もある
電源電圧VDDではほぼ一定の電圧であるから、パワー
オンリセットが出力される際の電源電圧VDDの電位
は、素子の製造ばらつき、温度変動にかかわらず一定と
することができる。
【0043】図4に、本実施形態の動作を説明するため
のタイミング波形図を示す。図4を参照して、電源電圧
(VDD)が上昇する際にゲートしきい値電圧VTをこ
えるとNチャネルMOSトランジスタM1が導通しノー
ド3電位をゲート電位とするNチャネルMOSトランジ
スタM2が導通し基準電圧回路13の出力から電圧(2)
が出力され、電源電圧分圧器12の出力(1)が基準電圧
回路13の出力(2)を越えた時にパワーオンリセット信
号が出力される。
【0044】図3は、本発明の別の実施形態に係るパワ
ーオンリセット回路の構成を示す図であり、電源電圧が
負電源の場合のパワーオンリセット回路を実現するもの
である。
【0045】図3を参照して、本実施形態において、基
準電圧回路13は、ゲートが電源端子に接続され、ソース
が接地されたPチャネルMOSトランジスタM3と、一
端がPチャネルMOSトランジスタM3のドレインと接
続され、他端が電源端子と接続された抵抗R1と、Pチ
ャネルMOSトランジスタM3のドレインと抵抗R1の接
続点であるノード3がゲートに接続され、ソースが接地
されたPチャネルMOSトランジスタM4と、一端がP
チャネルMOSトランジスタM4のドレインと接続さ
れ、他端が電源端子VDDと接続された抵抗R2と、か
ら構成される。電源電圧分圧器12、電圧比較器11の構成
は前記実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【0046】図5に、本実施形態の動作を説明するため
のタイミング波形図を示す。図5を参照して、電源電圧
(VDD)が負極側の増大する際に、PチャネルMOS
トランジスタM3のゲート電位が下がりゲートしきい値
電圧VTをこえるとPチャネルMOSトランジスタM3が
導通し、ノード3電位をゲート電位とするPチャネルM
OSトランジスタM4が導通し基準電圧回路13の出力か
ら電圧(2)が出力され、電源電圧分圧器12の出力
(1)が基準電圧回路13の出力(2)を越えた時にパワ
ーオンリセット信号が出力される。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造ばらつき、温度変動によらず、ある一定の電源電圧
に達した時に確実にリセットパルスを出力することがで
きるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態の変形例を示す図である。
【図3】本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタ
イミング図である。
【図5】本発明の別の実施形態の動作を説明するための
タイミング図である。
【図6】従来のパワーオンリセット回路の構成の一例を
示す図である。
【図7】従来のパワーオンリセット回路の動作を説明す
るためのタイミング図である。
【符号の説明】
C 容量 D、D1、D2 ダイオード M1、M2 NチャネルMOSトランジスタ M3、M4 PチャネルMOSトランジスタ R、R1、R2、R3 抵抗 VDD 電源電圧 11 電源電圧比較器 12 電源電圧分圧器 13 基準電圧器 21 インバータ論理素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOSトランジスタと抵抗素子からなり基
    準電圧を出力する基準電圧発生回路と、 電源電圧を分圧する分圧回路と、 前記基準電圧発生回路の出力電圧と前記分圧回路の出力
    電圧とを比較し、比較結果に基づきリセット信号を出力
    する比較手段と、 を備え、 前記リセット信号出力時の前記電源電圧を温度及び素子
    変動に依存せずに略一定としたことを特徴とするパワー
    オンリセット回路。
  2. 【請求項2】前記基準電圧発生回路が、 ゲートが前記電源に接続され、ソースが接地された第1
    のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのドレインと前記電源との間に
    接続された第1の抵抗と、 ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに接続さ
    れ、ソースが接地された第2のトランジスタと、 前記第2のトランジスタのドレインと前記電圧源との間
    に接続された第2の抵抗と、を含むことを特徴とする請
    求項1記載のパワーオンリセット回路。
  3. 【請求項3】前記電源電圧を分圧する分圧回路が、分圧
    抵抗、またはレベルシフト用のダイオードからなること
    を特徴とする請求項2記載のパワーオンリセット回路。
  4. 【請求項4】ゲートが電圧源に接続され、ソースが接地
    された第1のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのドレインと前記電圧源との間
    に接続された第1の抵抗と、 ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに接続さ
    れ、ソースが接地された第2のトランジスタと、 前記第2のトランジスタのドレインと前記電圧源との間
    に接続された第2の抵抗と、を含む定電圧出力回路と、 前記電圧源の電圧の一次式で表される電圧を発生する回
    路手段と、 前記定電圧出力回路と前記回路手段との出力電圧を比較
    する比較回路と、 を備えることを特徴とするパワーオンリセット回路。
JP31726495A 1995-11-10 1995-11-10 パワーオンリセット回路 Pending JPH09135157A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6603341B2 (en) 2000-06-22 2003-08-05 Denso Corporation Load drive circuit having low voltage detector
KR100496863B1 (ko) * 2002-10-04 2005-06-22 삼성전자주식회사 파워-온 리셋 회로
US7274226B2 (en) 2004-03-31 2007-09-25 Nec Electronics Corporation Power source voltage monitoring circuit for self-monitoring its power source voltage

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981104