JPH11340765A - 集積回路用の電圧制限回路 - Google Patents

集積回路用の電圧制限回路

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JPH11340765A
JPH11340765A JP10144921A JP14492198A JPH11340765A JP H11340765 A JPH11340765 A JP H11340765A JP 10144921 A JP10144921 A JP 10144921A JP 14492198 A JP14492198 A JP 14492198A JP H11340765 A JPH11340765 A JP H11340765A
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transistor
voltage
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Tetsuo Omori
哲郎 大森
Takashi Koizumi
隆 小泉
Yumiko Kataoka
由美子 片岡
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタのスレッシュホールド電圧のバ
ラツキがあっても無調整で安定した動作を期待できる集
積回路用電圧制限回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 回路ブロックAを保護するに際して、信
号入力1と回路ブロックAの間に第1のトランジスタ3
を介装し、この第1トランジスタ3に印加するバイアス
電圧を作成するバイアス電圧生成回路4に第1のトラン
ジスタ3と同様の第2のトランジスタ5を介装した。第
1のトランジスタ3のスレッシュホールド電圧がばらつ
いても、バイアス電圧生成回路4から第1トランジスタ
3に印加されるバイアス電圧Vgも第2のトランジスタ
5のスレッシュホールド電圧が変動して補償される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路に内蔵す
る電圧制限回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路で構成された電気回路には、各
段の出力には位相補償用のコンデンサなどが設けられて
いるため、電源投入直後の立ち上げの際には一時的に過
渡電流が流れて、後段の電気回路の入力に定常時の使用
電圧よりも高い入力信号が印加されるものがある。
【0003】この場合には、定常時の使用電圧よりも高
い入力信号が印加される虞のある回路ブロックは、定常
時の使用電圧よりも高い過渡期の信号電圧に持ちこたえ
る耐圧のトランジスタで構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中耐圧
や高耐圧のトランジスタは集積回路基板におけるトラン
ジスタサイズが低耐圧トランジスタに比べて大きくなる
問題がある。
【0005】そこで、定常時の使用電圧よりも高い入力
信号が印加される虞のある回路ブロックを低耐圧トラン
ジスタで構成するとともに、この低耐圧トランジスタで
構成される回路ブロックに印加される入力信号の電圧を
トランジスタで構成される付加回路で制限することが考
えられるが、トランジスタのスレッシュホールド電圧の
バラツキが原因で、無調整で安定した動作を期待できな
いのが現状である。
【0006】本発明は上記の付加回路において、トラン
ジスタのスレッシュホールド電圧のバラツキがあっても
無調整で安定した動作を期待できる集積回路用電圧制限
回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の集積回路用電圧
制限回路は、図3に示すように回路ブロックAの信号入
力1と入力端子2に印加される入力信号Vinの間に第
1のトランジスタ3を介装し、この第1トランジスタ3
に印加するバイアス電圧を作成するバイアス電圧生成回
路4に第1のトランジスタ3と同様の第2のトランジス
タ5を介装したことを特徴とする。
【0008】この構成によると、第1のトランジスタ3
のスレッシュホールド電圧がばらついても、バイアス電
圧生成回路4から第1トランジスタ3に印加されるバイ
アス電圧Vgも第2のトランジスタ5のスレッシュホー
ルド電圧で変化する。ここで第1,第2のトランジスタ
3,5を同一のシリコン上で近傍にレイアウトし、形
状、方向を同一にすることに作成すると両トランジスタ
のスレッシュホールド電圧を同一にすることができ、第
1のトランジスタ3のスレッシュホールド電圧の影響を
受けない無調整で安定した動作を期待できる。
【0009】
【発明の実施の形態】請求項1記載の集積回路用の電圧
制限回路は、入力信号が印加される回路ブロックの入力
側に設けられる電圧制限回路であって、ドレイン−ソー
ス電極間が前記回路ブロックの信号入力と前記入力信号
の間に介装された第1のトランジスタと、ドレインとゲ
ートを接続してドレイン電流に応じてソース電流が流れ
るとともにゲートが第1のトランジスタのゲートに接続
されドレイン−ソース電極間の一方が電流源に接続され
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−ソース電極間の他方と電圧源に接続された定電圧発
生手段とを設け、前記定電圧発生手段によって第2のト
ランジスタのソース電圧を前記回路ブロックの最大耐圧
よりも低く定常時の前記入力信号の電圧値よりも高く設
定したことを特徴とする。
【0010】請求項2記載の集積回路用の電圧制限回路
は、請求項1において、第1,第2のトランジスタをと
もにNチャネルトランジスタとし、第1のトランジスタ
のドレインに入力信号を印加し、第1のトランジスタの
ソースを回路ブロックの信号入力に接続し、電流源の代
わりに第2のトランジスタのドレインと電源の間に定電
流動作する第3のトランジスタを介装したことを特徴と
する。
【0011】請求項3記載の集積回路用の電圧制限回路
は、請求項2において、定電圧発生手段を、ソース電極
が半導体集積回路の基板と第2のトランジスタのソース
に接続され、ドレインとゲートを接続したPチャネルト
ランジスタで構成したことを特徴とする。
【0012】以下、本発明の実施の形態を図1と図2に
基づいて説明する。図1は保護対象の回路ブロックAと
これに付加された本発明の集積回路用の電圧制限回路と
を示す。
【0013】入力信号Vinは第1のトランジスタ3の
ドレインに印加され、第1のトランジスタ3のソースが
回路ブロックAの信号入力1に接続されている。第1の
トランジスタ3のゲートに接続されたバイアス電圧生成
回路4は、ゲートが第1のトランジスタ3のゲートに接
続された第2のトランジスタ5と、第2のトランジスタ
5と電源の一方の極(+)の間に介装された第3のトラ
ンジスタ6と、第2のトランジスタ5と電源の他方の極
(−)の間に介装された第4,第5のトランジスタ7,
8とを有している。
【0014】第2のトランジスタ5はドレインとゲート
が接続されている。低電流トランジスタとして動作する
第3のトランジスタ6のゲートにはバイアス電圧Vbi
asが印加されている。第3のトランジスタ6のソース
・ドレイン間には、第3のトランジスタ5と第4,第5
のトランジスタ7,8を介して定電流Idが流れる。
【0015】これによって、ソースと基板とを接続し、
かつドレインとゲートを接続して定電流Idが流れて飽
和動作している第4,第5のトランジスタ7,8の両端
には定電圧Vslが発生し、第4,第5のトランジスタ
7,8が定電圧発生手段9として動作している。
【0016】ここで、第1,第2のトランジスタ3,5
は、回路ブロックAなどが構成されている集積回路基板
の上の互いに近接した場所に同一のプロセスで形成され
ており、第1のトランジスタ3のドレイン・ソース間が
導通するに必要なゲート・ソース間の電圧(スレッシュ
ホールド電圧)Vt3と、第2のトランジスタ5のスレ
ッシュホールド電圧Vt5とは同一またはほぼ同一のも
のが得られる。
【0017】入力信号Vinは、図2に示すように回路
ブロックAを構成している低耐圧トランジスタの最大耐
圧Vmaxを越えた後に、この最大耐圧Vmaxを下回
る定常時使用電圧Vnに安定する。
【0018】バイアス電圧Vbiasと定電圧発生手段
9の出力電圧Vslは次のように設定されている。第1
のトランジスタ3のソース電圧Vsmは、 Vg − Vsm ≧ Vt3 の関係が満足されないと入力信号Vinと回路ブロック
Aの間が導通しないので、 Vsm ≦ Vg − Vt3 の関係を守る。
【0019】このため、バイアス電圧生成回路4の出力
電圧Vgを規定することによって回路ブロックAに印加
される信号電圧を最大耐圧Vmaxよりも低い電圧に規
定できる。
【0020】さらに、第1のトランジスタ3のスレッシ
ュホールド電圧Vt3が製造プロセスでばらついても、
第3のトランジスタ6に印加するバイアス電圧Vbia
sをその都度に変更しなくても回路ブロックAに印加さ
れる信号電圧を最大耐圧Vmaxよりも低い電圧に規定
できる。
【0021】ここでは第1のトランジスタ3のゲートに
印加されるバイアス電圧Vg(バイアス電圧生成回路4
の出力電圧)は、 Vg = Vsl + Vt5 であって、第1のトランジスタ3のスレッシュホールド
電圧Vt3のばらつきに伴って、第1のトランジスタ3
に近接した場所に同一のプロセスで形成され第2のトラ
ンジスタ5のスレッシュホールド電圧Vt5も同様にば
らつく。
【0022】したがって、バイアス電圧Vbiasを変
更しなくてもバイアス電圧Vgが第1のトランジスタ3
のスレッシュホールド電圧Vt3のばらつきに追従して
補償するので、第1のトランジスタ3による制限電圧を
最大耐圧Vmaxを越えない制限電圧に維持することが
できる。
【0023】また、定電圧発生手段9を構成している第
4,第5のトランジスタ7,8は、Pチャンネルトラン
ジスタを使用し、基板とソースとを接続しているので、
基板バイアス効果によるバイアス電圧Vgのばらつきも
発生しない。
【0024】なお、定電圧発生手段9は第4,第5のト
ランジスタ7,8の2個を直列に接続して構成したが、
直列に接続するトランジスタの数はVslに応じて変わ
る。上記の実施の形態では、P基板半導体で製造した場
合を例に挙げて説明したが、N基板半導体を使用した場
合は、Pチャネル、Nチャネルトランジスタを入れ替え
て電源の(+)(−)を入れ替えれば、図2に示した波
形は逆極性になるが同一の効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の構成によると、回路ブロック
の信号入力と入力信号Vinの間に第1のトランジスタ
を介装し、この第1のトランジスタに印加するバイアス
電圧を作成するバイアス電圧生成回路に第1のトランジ
スタと同様の第2のトランジスタを介装して、第2のト
ランジスタのソース電圧を前記回路ブロックの最大耐圧
よりも低く定常時の前記入力信号の電圧値よりも高く設
定したため、回路ブロックを構成する多数のトランジス
タを低耐圧トランジスタで構成して第1,第2のトラン
ジスタなどの数個のトランジスタを中耐圧または高耐圧
のものを使用することによって、起動直後などの過渡時
の入力信号の過大入力から回路ブロックを保護できるだ
けでなく、第1のトランジスタのスレッシュホールド電
圧がばらついても、無調整で制限電圧を保護対象回路の
耐圧以下に維持できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電圧制限回路の実施の形態の構成図
【図2】同実施の形態の入力信号の過渡期の変化と制限
動作の説明図
【図3】クレーム対応図
【符号の説明】
A 回路ブロック(保護対象) Vin 入力信号 3 第1のトランジスタ 4 バイアス電圧発生手段 5 第2のトランジスタ 6 第3のトランジスタ 7,8 第4,第5のトランジスタ 9 定電圧発生手段 Vmax 回路ブロックの最大耐圧 Vsm 制限電圧 Vn 定常時使用電圧

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号が印加される回路ブロックの入力
    側に設けられる電圧制限回路であって、 ドレイン−ソース電極間が前記回路ブロックの信号入力
    と前記入力信号の間に介装された第1のトランジスタ
    と、 ドレインとゲートを接続してドレイン電流に応じてソー
    ス電流が流れるとともにゲートが第1のトランジスタの
    ゲートに接続されドレイン−ソース電極間の一方が電流
    源に接続された第2のトランジスタと、 第2のトランジスタのドレイン−ソース電極間の他方と
    電圧源に接続された定電圧発生手段とを設け、前記定電
    圧発生手段によって第2のトランジスタのソース電圧を
    前記回路ブロックの最大耐圧よりも低く定常時の前記入
    力信号の電圧値よりも高く設定した集積回路用の電圧制
    限回路。
  2. 【請求項2】第1,第2のトランジスタをともにNチャ
    ネルトランジスタとし、第1のトランジスタのドレイン
    に入力信号を印加し、第1のトランジスタのソースを回
    路ブロックの信号入力に接続し、 電流源の代わりに第2のトランジスタのドレインと電源
    の間に定電流動作する第3のトランジスタを介装した請
    求項1記載の集積回路用の電圧制限回路。
  3. 【請求項3】定電圧発生手段を、ソース電極が半導体集
    積回路の基板と第2のトランジスタのソースに接続さ
    れ、ドレインとゲートを接続したPチャネルトランジス
    タで構成した請求項2記載の集積回路用の電圧制限回
    路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7466166B2 (en) 2004-04-20 2008-12-16 Panasonic Corporation Current driver

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