JPS6242282B2 - - Google Patents

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JPS6242282B2
JPS6242282B2 JP51135675A JP13567576A JPS6242282B2 JP S6242282 B2 JPS6242282 B2 JP S6242282B2 JP 51135675 A JP51135675 A JP 51135675A JP 13567576 A JP13567576 A JP 13567576A JP S6242282 B2 JPS6242282 B2 JP S6242282B2
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JP
Japan
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voltage
gate
generated
value
transistor
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JP51135675A
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Japanese (ja)
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JPS5359846A (en
Inventor
Toshio Oora
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下IGFETと称す)を用いた定電圧回路に関す
る。従来、電圧を降下させるために第1図に示す
ように抵抗R1に流れる電流によつて、電圧降下
を生じさせることにより高い電源電圧から低い電
圧を出力させる方法がある。負荷1の負荷変動や
供給電源端子2の電圧変動に対し、出力端子3に
発生する電圧V0は V0=VGG−R1IL によつて表わされる。但し、ILは負荷に流れる
電流、VGGは供給電源端子2の電圧である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a constant voltage circuit using an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as IGFET). Conventionally, there is a method of outputting a low voltage from a high power supply voltage by causing a voltage drop using a current flowing through a resistor R1 , as shown in FIG. 1, in order to lower the voltage. The voltage V 0 generated at the output terminal 3 in response to load fluctuations in the load 1 and voltage fluctuations in the supply power terminal 2 is expressed by V 0 =V GG −R 1 IL . However, I L is the current flowing to the load, and V GG is the voltage at the supply power terminal 2.

従つて、負荷変動、供給電源電圧の変動はその
まま、出力電圧の変動となり、安定した電圧が発
生されないという欠点があつた。
Therefore, load fluctuations and fluctuations in the supply voltage directly result in fluctuations in the output voltage, resulting in a drawback that a stable voltage cannot be generated.

本発明の目的は上記の欠点を排除するもので、
電源変動等に対し安定な出力電圧を発生する定電
圧回路を提供するものである。
The aim of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to
The present invention provides a constant voltage circuit that generates a stable output voltage in response to power fluctuations, etc.

本発明の定電圧回路は、電源の一端にドレイン
が出力端子にソースが接続されたIGFETと、出
力端子に入力がIGFETのゲートに出力が接続さ
れ且つIGFETより成る1あるいは奇数段インバ
ータ回路とを含み出力端子に接続された負荷に対
し一定電圧を供給出力するものである。すなわ
ち、本発明の定電圧回路において、電源と出力端
子間に接続されたIGFETに流れる電流の変化、
又は出力端子における電圧の変化を1あるいは奇
数段のインバータにより検知し、インバータ出力
を上記IGFETのゲート入力とすることによつて
IGFETの電流又はソース出力を制御し、一定電
圧を得る如くしたものである。
The constant voltage circuit of the present invention includes an IGFET whose drain is connected to one end of a power supply and whose source is connected to an output terminal, and a one- or odd-stage inverter circuit consisting of an IGFET whose input is connected to the output terminal and whose output is connected to the gate of the IGFET. It supplies and outputs a constant voltage to the load connected to the output terminal. That is, in the constant voltage circuit of the present invention, changes in the current flowing through the IGFET connected between the power supply and the output terminal,
Or by detecting the voltage change at the output terminal using one or an odd number of stages of inverters, and using the inverter output as the gate input of the above IGFET.
The current or source output of the IGFET is controlled to obtain a constant voltage.

本発明によれば、集積回路において、同一チツ
プ上に本発明の定電圧回路を論理回路と共に構成
し、論理回路やシフトレジスタを動作させるため
に必要なクロツク発生部やクロツク発振器の電源
として本発明の定電圧回路の出力を供給すること
により、回路が動作するために必要最小限の電圧
を、回路の負荷変動及び供給電源電圧変動に対し
て安定に発生するので、回路でのスピード・パワ
ー積を最小にすることが可能となる。すなわち、
回路動作に対し常に最適な電圧を供給することが
できる。従つて高速でありながら低消費電力の集
積回路を提供することができる。またパンチスル
ーが起つて破壊される危険があるチヤンネル長の
短かいMOSFETに対しても、そのMOSFETが要
求する最小の低い電圧が供給され、よつてパンチ
スルーには至らないので、チヤンネル長の短かい
MOSFETを使用することができ、チツプサイズ
が小さくなる。
According to the present invention, in an integrated circuit, the constant voltage circuit of the present invention is configured together with a logic circuit on the same chip, and the constant voltage circuit of the present invention is used as a power source for a clock generator or a clock oscillator necessary for operating the logic circuit or shift register. By supplying the output of a constant voltage circuit, the minimum voltage necessary for the circuit to operate is stably generated against circuit load fluctuations and supply voltage fluctuations, so the speed/power product in the circuit is reduced. can be minimized. That is,
It is possible to always supply the optimum voltage for circuit operation. Therefore, it is possible to provide a high-speed integrated circuit with low power consumption. In addition, even for MOSFETs with short channel lengths that are at risk of being destroyed due to punch-through, the minimum low voltage required by the MOSFET is supplied, and punch-through does not occur. shellfish
MOSFET can be used, reducing chip size.

従つて、高密度、高速、低消費電力、低価格な
集積回路を提供することができる。なお類似の回
路を本願発明者は特願昭51−28352(特公昭58−
49885)にて提案しているが、本願発明はこれに
対して、IGFETQ4,Q9を設けることにより、こ
のトランジスタの閾値およびこの閾値による入力
トランジスタのソース電位の上昇による和電圧だ
け出力される一定電圧を大きくすることができる
という利点を有している。
Therefore, a high density, high speed, low power consumption, and low cost integrated circuit can be provided. The inventor of the present application has developed a similar circuit in Japanese Patent Application No. 51-28352.
49885), but in contrast, the present invention provides IGFETQ 4 and Q 9 , so that only the sum voltage due to the threshold of this transistor and the rise in the source potential of the input transistor due to this threshold is output. This has the advantage that the constant voltage can be increased.

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第2図は本発明の一実施例であり、Q1,Q3
Q6,Q8はデプレツシヨン形MOSFET、Q2
Q4,Q5,Q7はエンハンスメント形MOSFET、4
は例えば論理回路部、5は外部供給電源端子、6
は発生される電圧端子、かつ論理回路部の電源端
子、7はQ7,Q8で構されるインバータの出力端
子である。Q2とQ3とQ4、Q5とQ6、Q7とQ8でそれ
ぞれ奇数段のインバータを構成しており、Q4
ゲートとドレインはQ2のソースに接続され、Q4
のソースは基準電位(接地)に接続する。Q2
ドレインはQ3のソースとゲート及びQ5のゲート
に、Q5とQ6のインバータの出力がQ7のゲート
に、Q7,Q8のインバータの出力がデプレツシヨ
ンMOSFETQ1のゲート電極を接続している。1
段の場合はQ2,Q3の出力をQ1のゲートに接続す
る。またQ1のソース電極はQ2のソース電極と論
理回路部の電源端子6に接続している。また
Q1,Q3,Q6,Q8のドレインは電源端子5に接続
されている。Q5とQ6、Q7とQ8のインバーターは
それぞれ駆動トランジスタQ5,Q7と負荷トラン
ジスタQ6,Q8のgm比を非常に大きくしてあり、
Q2のゲート電圧をわずかな変動に対応して出力
が大きく変化するようになつている。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which Q 1 , Q 3 ,
Q 6 , Q 8 are depletion type MOSFETs, Q 2 ,
Q 4 , Q 5 , Q 7 are enhancement type MOSFETs, 4
For example, 5 is a logic circuit section, 5 is an external power supply terminal, and 6 is a logic circuit section.
7 is a generated voltage terminal and a power supply terminal of the logic circuit section, and 7 is an output terminal of an inverter composed of Q 7 and Q 8 . Q 2 and Q 3 and Q 4 , Q 5 and Q 6 , and Q 7 and Q 8 each form an odd-stage inverter, and the gate and drain of Q 4 are connected to the source of Q 2 , and Q 4
The source of is connected to a reference potential (ground). The drain of Q 2 is connected to the source and gate of Q 3 and the gate of Q 5 , the output of the inverter of Q 5 and Q 6 is connected to the gate of Q 7 , and the output of the inverter of Q 7 and Q 8 is connected to the gate electrode of depletion MOSFET Q 1 . are connected. 1
In the case of stages, connect the outputs of Q 2 and Q 3 to the gate of Q 1 . Further, the source electrode of Q 1 is connected to the source electrode of Q 2 and the power supply terminal 6 of the logic circuit section. Also
The drains of Q 1 , Q 3 , Q 6 , and Q 8 are connected to the power supply terminal 5. The inverters Q 5 and Q 6 and Q 7 and Q 8 have very large gm ratios of the drive transistors Q 5 and Q 7 and the load transistors Q 6 and Q 8 , respectively.
The output changes significantly in response to small changes in the gate voltage of Q2 .

またQ3,Q6,Q8はQ1に対して違う電源に接続
してもよい。
Also, Q 3 , Q 6 , and Q 8 may be connected to a different power source than Q 1 .

第3図は第2図で示すデプレツシヨン形
MOSFETのソース電極、つまり端子6の電圧VD
に対するQ1に流れる電流つまり論理回路部に流
れる電流ILの特性を示すグラフである。I0,I1
I2はそれぞれ論理回路部の負荷変動により流れる
電流値である。VGGは外部供給電源端子5の電圧
である。
Figure 3 shows the depression type shown in Figure 2.
Voltage V D at the source electrode of the MOSFET, that is, terminal 6
3 is a graph showing the characteristics of the current flowing through Q1 , that is, the current I L flowing through the logic circuit section, with respect to D. I 0 , I 1 ,
I 2 is the current value flowing due to load fluctuation in the logic circuit section. V GG is the voltage at the external power supply terminal 5.

また第4図はQ4とQ2とQ3、Q5とQ6、Q7とQ8
構成される縦続接続された3段インバーターの入
出力特性を表わすもので、位相反転入力電圧のわ
ずかな変動に対し、出力が大きく変化している。
DDは端子6の電圧つまりQ2の入力電圧、VG
Q7とQ8のインバーターの出力電圧でQ1のゲート
電圧でもある。エンハンスメント形IGFETの
Q2,Q4,Q5,Q7のスレツシユホールド電圧をV
TEとすると、Q2,Q4がONするためにはQ2のゲー
ト電圧が2VTE+ΔVTE(ΔVTEはQ2のバツクゲ
ート効果によるスレツシユホールド電圧の増加
分)以上であるのでQ2,Q4とQ3のインバーター
の反転入力電圧VDDは2VTE+ΔVTEより大きい
値でQ2,Q4とQ3とのgm比によつて決まる。従つ
て直列接続された3段インバーターの出力7は
Q2のゲート電圧が2VTEよりΔVTEより大きい値
でQ2,Q4とQ3のgm比によつて決まる電圧になる
と出力電圧VGが大きく変化する。
Figure 4 shows the input/output characteristics of a cascade-connected three-stage inverter consisting of Q 4 , Q 2 and Q 3 , Q 5 and Q 6 , and Q 7 and Q 8 . The output changes significantly even with small fluctuations.
V DD is the voltage at terminal 6, that is, the input voltage of Q 2 , and V G is
This is the inverter output voltage of Q 7 and Q 8 and is also the gate voltage of Q 1 . Enhancement type IGFET
The threshold voltage of Q 2 , Q 4 , Q 5 , Q 7 is set to V
Assuming TE , in order for Q 2 and Q 4 to turn on, the gate voltage of Q 2 must be greater than 2V TE + ΔV TE (ΔV TE is the increase in threshold voltage due to the backgate effect of Q 2 ), so Q 2 , The inverting input voltage V DD of the inverter of Q 4 and Q 3 is greater than 2V TE +ΔV TE and is determined by the gm ratio of Q 2 , Q 4 and Q 3 . Therefore, the output 7 of the three-stage inverter connected in series is
When the gate voltage of Q 2 becomes a voltage determined by the gm ratio of Q 2 , Q 4 and Q 3 with a value larger than ΔV TE than 2V TE , the output voltage V G changes greatly.

第2図、第3図と第4図で動作原理を説明す
る。今、論理回路部にI0なる負荷電流が流れてい
て端子6の電圧VDDがV0なる電圧とする。第4
図よりV0に対するVGの値がVG0であり、この電
圧がQ1のゲート電極に印加されている。8はQ1
のゲート電極のVG0なる電圧がかかつている時の
6の電圧VDDと負荷電流ILの関係を示すグラフ
である。
The operating principle will be explained with reference to FIGS. 2, 3, and 4. Now, assume that a load current I0 is flowing through the logic circuit section and the voltage VDD at terminal 6 is V0 . Fourth
From the figure, the value of V G with respect to V 0 is V G0 , and this voltage is applied to the gate electrode of Q1 . 8 is Q 1
6 is a graph showing the relationship between voltage V DD and load current I L when a voltage V G0 is applied to the gate electrode of FIG.

論理回路部の負荷電流ILが変動してI0からI1
値になつたとすると、Q1で降下電圧が大きくな
るのでVDDの値がV0より下つてV1の値になろう
とする。したがつてVGの値は第4図VG0の値よ
りも大きくなつてVG1の値になろうとする。
If the load current I L of the logic circuit changes and changes from I 0 to I 1 , the voltage drop at Q 1 will increase, so the value of V DD will fall below V 0 and reach the value of V 1 . do. Therefore, the value of V G becomes larger than the value of V G0 in FIG. 4 and tends to reach the value of V G1 .

Q1のゲート電圧が大きくなるので、Q1に流れ
得る電流が大きくなり、第3図9に示すような特
性になり、特性9のI1に対応するVDDの値V1が端
子6の電圧として発生される。負荷電流が小さく
なつてI2になつた時は最初のQ1の降下電圧が小さ
くなるので端子6の電圧は少し高くV2になり、
インバーター出力7の電圧は低くなりVG2の値と
なる。
Since the gate voltage of Q 1 increases, the current that can flow through Q 1 increases, resulting in the characteristics shown in FIG . Generated as a voltage. When the load current becomes smaller and becomes I 2 , the initial voltage drop of Q 1 becomes smaller, so the voltage at terminal 6 becomes a little higher, V 2 ,
The voltage at the inverter output 7 decreases to a value of V G2 .

つまりQ1の電圧が低くなるのでQ1に流れ得る
電流は小さくなり、第3図10に示すような特性
となり、特性10のI2に対応するVDDの値V2が端
子6の電圧として発生される。つまり、負荷電流
の変化に対し負帰還がかかつて電圧降下用トラン
ジスタQ1の特性を変化させることによつてほと
んど一定の電圧が発生される。
In other words, as the voltage of Q 1 becomes lower, the current that can flow through Q 1 becomes smaller, resulting in the characteristics shown in FIG . generated. In other words, an almost constant voltage is generated by changing the characteristics of the voltage drop transistor Q 1 in response to a change in the load current through negative feedback.

第5図に負荷電流ILに対する端子6の発生電
圧VDDの特性を示す。VGがVGGの値と等しくな
るまでILに対し、ほとんど一定の電圧が発生さ
れる。
FIG. 5 shows the characteristics of the voltage V DD generated at the terminal 6 with respect to the load current I L. A nearly constant voltage is generated for I L until V G equals the value of V GG .

また外部供給電源電圧VGGの変動に対して考え
るに、VGGの値がVGG0の時負荷電流ILがI0の値
であるとすると第6図と第7図において発生電圧
DDがV0であり、Q1のゲート電圧VGがVG0で平
衡状態となつている。VGGがVGG0からVGG1に高
くなつたとするとVDDの値がV0より高くなつて
V1となる。従つてQ1のゲート電圧VGはVG0から
G1へと下がりQ1の特性は第6図の11から1
2に変化する。
Also, considering the fluctuations in the externally supplied power supply voltage V GG , if the load current I L is I 0 when the value of V GG is V GG 0 , the generated voltage V DD in Figures 6 and 7 is V0 , and the gate voltage VG of Q1 is in an equilibrium state at VG0 . If V GG increases from V GG0 to V GG1 , the value of V DD becomes higher than V 0 .
It becomes V 1 . Therefore, the gate voltage V G of Q 1 decreases from V G0 to V G1 , and the characteristics of Q 1 change from 11 to 1 in FIG.
Changes to 2.

よつて発生電圧VDDは特性12上でI0になるV1
の値になる。またVGGが下がつてVGG2の値にな
つた時は端子6の電圧がV2になり、Q1のゲート
電圧はVG2と大きくなりQ1の特性は第6図の1
3のようになり、I0に対応するVDDの値V2が発生
される。
Therefore, the generated voltage V DD becomes I 0 on characteristic 12, V 1
becomes the value of Also, when V GG decreases to the value of V GG2 , the voltage at terminal 6 becomes V 2 , the gate voltage of Q 1 increases to V G2 , and the characteristics of Q 1 become as shown in Figure 6.
3, and the value V 2 of V DD corresponding to I 0 is generated.

つまり外部供給電源電圧の変化に対し、負帰還
がかかつて電圧降下用トランジスタQ1の特性を
変化させることによつてほとんど一定の電圧が発
生される。第8図に外部供給電源電圧VGGに対す
る発生電圧VDDの特性を示す。VGGの値がエンハ
ンスメント形MOSFETQ2のスレツシユホールド
電圧とQ4のスレツシユホールド電圧の和以上で
あればほとんど一定の電圧を発生する。
In other words, in response to changes in the external power supply voltage, an almost constant voltage is generated by changing the characteristics of the voltage drop transistor Q1 through negative feedback. FIG. 8 shows the characteristics of the generated voltage V DD with respect to the externally supplied power supply voltage V GG . If the value of V GG is greater than or equal to the sum of the threshold voltages of enhancement type MOSFET Q 2 and Q 4 , an almost constant voltage is generated.

本発明の他の実施例は第2図で説明したデプレ
ツシヨン形MOSFETである電圧降下用トランジ
スタQ1をエンハンスメント形MOSFETにした場
合であり、Q1の特性は第9図のようになる。Q1
がデプレツシヨン形MOSFETの時について上記
で説明したのと同様に負荷電流が大きければQ1
のゲート電圧が高くなるので、第9図15に示す
特性となり、負荷電流が小さければQ1のゲート
電圧が下がるので、第9図16に示す特性とな
る。したがつて負荷電流の変動に対しほとんど一
定の電圧となり第5図で示した特性が得られる。
Another embodiment of the present invention is a case where the voltage drop transistor Q1 , which is the depletion type MOSFET explained in FIG. 2, is replaced with an enhancement type MOSFET, and the characteristics of Q1 are as shown in FIG. 9. Q1
As explained above when is a depletion type MOSFET, if the load current is large, Q 1
Since the gate voltage of Q 1 becomes high, the characteristics shown in FIG. 9 will be obtained, and if the load current is small, the gate voltage of Q 1 will decrease, resulting in the characteristics shown in FIG. 9, 16. Therefore, the voltage remains almost constant with respect to fluctuations in the load current, and the characteristics shown in FIG. 5 are obtained.

また外部電源電圧の変動に対しても、第10図
に示すように電源電圧が高くなればゲート電圧が
低くなり、第10図19に示す特性となり、電源
電圧が低くなればゲート電圧が高くなり同図18
に示す特性となり電源電圧の変動に対しほとんど
一定の電圧となり、第8図で示した特性が得られ
る。
In addition, regarding fluctuations in the external power supply voltage, as shown in Figure 10, as the power supply voltage increases, the gate voltage decreases, resulting in the characteristics shown in Figure 10 (19), and as the power supply voltage decreases, the gate voltage increases. Figure 18
The characteristics shown in FIG. 8 are obtained, and the voltage remains almost constant against fluctuations in the power supply voltage, and the characteristics shown in FIG. 8 are obtained.

この場合において、発生電圧が一定になるのは
電源電圧VGGの値がQ1がONするための最低電圧
つまりQ2のスレツシユホールド電圧とQ1のスレ
ツシユホールド電圧とQ4のスレツシユホールド
電圧の和以上の電圧からである。
In this case , the generated voltage becomes constant because the value of the power supply voltage V This is because the voltage is higher than the sum of the hold voltages.

前述した2つの具体例はQ3,Q6,Q8がデプレ
ツシヨン形MOSFETの場合であるがQ3,Q6,Q8
をエンハンスメント形MOSFETQ9,Q11,Q13
して第11図に示す回路にした場合でもQ10
Q11、Q12とQ13のインバーターはそれぞれ駆動ト
ランジスタQ10とQ12と負荷トランジスタQ11
Q13のgm比を非常に大きくしてあり、Q2のゲー
ト電圧のわずかな変動に対して出力が大きく変化
するようになつている。前述したのと同様にほと
んど一定の電圧を発生することができる。
In the two specific examples mentioned above, Q 3 , Q 6 , and Q 8 are depletion type MOSFETs, but Q 3 , Q 6 , and Q 8
Even if the circuit shown in Fig. 11 is made by using enhancement type MOSFETs Q 9 , Q 11 , and Q 13 , Q 10 and
The inverters Q 11 , Q 12 and Q 13 are driven by drive transistors Q 10 and Q 12 and load transistors Q 11 and
The gm ratio of Q 13 is made extremely large, so that the output changes greatly in response to slight changes in the gate voltage of Q 2 . An almost constant voltage can be generated in the same way as described above.

また第2図に示す回路において、Q1,Q3がデ
プレツシヨン形MOSFETQ2がエンハンスメント
形MOSFETである場合についてエンハンストメ
ント形MOSFETとデプレツシヨン形MOSFETの
スレツシユホールド電圧の変化に対する発生電圧
は以下のようになる。第12図に示す20の特性
がエンハンストメント形MOSFETのスレツシユ
ホールド電圧VTEが大きくなれば第12図の21
に示すようにVTEの変化分の2倍だけ右へ平行移
動し、その分だけ発生電圧VDDが大きくなる。ま
た、VTEが小さくなければ第12図の22のよう
にVTEの変化分の2倍だけ左へ平行移動し、その
分だけ発生電圧は小さくなる。つまり発生電圧は
2VTE+ΔVTEに比例する。
In addition, in the circuit shown in Figure 2, when Q 1 and Q 3 are depletion type MOSFETs and Q 2 is an enhancement type MOSFET, the generated voltage with respect to the change in threshold voltage of the enhancement type MOSFET and depletion type MOSFET is as follows. Become. If the threshold voltage V TE of the enhancement type MOSFET becomes large, the characteristic 20 shown in FIG.
As shown in , it moves in parallel to the right by twice the amount of change in V TE , and the generated voltage V DD increases by that amount. Furthermore, if V TE is small, as shown at 22 in FIG. 12, there is a parallel shift to the left by twice the amount of change in V TE , and the generated voltage becomes smaller by that amount. In other words, the generated voltage is
Proportional to 2V TE +ΔV TE .

またデプレツシヨン形MOSFETのスレツシユ
ホールド電圧VTDの変化つまりデプレツシヨン形
MOSFETに流れ得る電流ITDの変化に対して
は、第13図で示すインバーター特性23がITD
が大きくなると24のようなインバーター特性に
なるが、論理回路部4の負荷MOSFETがすべて
デプレツシヨン形MOSFETで構成されていると
すれば、負荷電流ILはITDに比例するのでITD
が大きくなつたことによりI0からI8に変化する。
Also, the change in the threshold voltage V TD of the depletion type MOSFET, that is, the depletion type MOSFET
In response to changes in the current I TD that can flow through the MOSFET, the inverter characteristics 23 shown in FIG.
When becomes large, the inverter characteristics become as shown in 24. However, if all the load MOSFETs in the logic circuit section 4 are composed of depletion type MOSFETs, the load current I L is proportional to I TD , so I TD
As the value increases, it changes from I 0 to I 8 .

論理回路部に流れる負荷電流はVTD に比例す
るが、Q1に流れ得る電流は(VG+VTD )に比
例するのでVTDが大きくなるとVGは下がる必要
があり、従つて発生電圧VDDはV8の値のように
大きくなりITDに比例する。またVTDが小さくな
る。つまりITDが小さくなるとVGは高くなる必
要があり、VDDの値はV9のように小さくなりIT
に比例する。E/D MOSで構成されている論
理回路部が動作するために要求するクロツク発生
部やクロツク発振部のクロツクレベルの最小値は
2VTE+ΔVTEに比例しITDにも比例する。従つ
て同一チツプ上で本発明のQ1とQ3がデプレツシ
ヨンMOSFETである第2図の定電圧回路とE/
D MOS構成の論理回路部を構成することによ
り、論理回路部が要求するクロツクレベルの最小
値V〓LMINより必らず少し高い電圧を常に定電圧
回路から供給することができる。過大のクロツク
電圧が論理回路部のトランスフアーゲートに入ら
ないので、トランスフアーゲートでの容量結合に
よる誤動作を防止する。また従来はフイールドの
寄生MOSのスレツシユホールド電圧以上の電圧
が加わる可能性があつたため、フイールド部にチ
ヤンネルストツパーを入れて寄生MOSのスレツ
シユホールド電圧を高めて、寄生MOSができな
いようにしていたが、本発明の2VTE+ΔVTE
り少し高い電圧を発生する定電圧回路からクロツ
ク発振器及びクロツク発生器を動作させることに
より、フイールド部のチヤンネルストツパーを省
いたプロセスで製造しても定電圧回路で発生され
る電圧が寄生MOSのスレツシユホールド電圧よ
り低いため寄生MOSが生じない。従つてチヤン
ネルストツパーの工程を省くことができ、工程削
減によるコストダウン及び、チヤンネルストツパ
ーと拡散層の配線との間のジヤンクシヨン容量が
無くなり、結局拡散層の配線の容量が大巾に減少
し、スイツチングスピードがそれだけ速くなり同
じ消費電力に対しより高速に動作する。またチヤ
ンネルストツパーをなくすことができるため、拡
散層の配線間隔を狭くすることができ、高密度の
LSIを製造することができる。
The load current flowing through the logic circuit section is proportional to V TD 2 , but the current that can flow through Q 1 is proportional to (V G + V TD 2 ), so when V TD increases, V G must decrease, and therefore the The voltage V DD increases as the value of V 8 and is proportional to I TD . Also, V TD becomes smaller. In other words, as I TD becomes smaller, V G needs to become higher, and the value of V DD becomes smaller like V 9 and I T
Proportional to D. The minimum value of the clock level required for the clock generation section and clock oscillation section for the logic circuit section composed of E/D MOS to operate is
It is proportional to 2V TE +ΔV TE and also proportional to I TD . Therefore, on the same chip, the constant voltage circuit of FIG. 2 in which Q 1 and Q 3 of the present invention are depletion MOSFETs and the E/
By configuring the logic circuit section with a DMOS configuration, it is possible to always supply a voltage slightly higher than the minimum clock level value VLMIN required by the logic circuit section from the constant voltage circuit. Since excessive clock voltage does not enter the transfer gate of the logic circuit section, malfunctions due to capacitive coupling in the transfer gate are prevented. Additionally, in the past, there was a possibility that a voltage higher than the threshold voltage of the parasitic MOS in the field could be applied, so a channel stopper was installed in the field to increase the threshold voltage of the parasitic MOS to prevent parasitic MOS from forming. However, by operating the clock oscillator and clock generator from a constant voltage circuit that generates a voltage slightly higher than 2V TE + ΔV TE of the present invention, a constant voltage can be achieved even if manufactured using a process that does not include a channel stopper in the field section. Parasitic MOS does not occur because the voltage generated by the circuit is lower than the threshold voltage of parasitic MOS. Therefore, the step of creating a channel stopper can be omitted, reducing costs by reducing the number of steps, and eliminating the junction capacitance between the channel stopper and the wiring in the diffusion layer, resulting in a significant reduction in the capacitance of the wiring in the diffusion layer. , the switching speed is correspondingly faster, resulting in faster operation for the same power consumption. In addition, since channel stoppers can be eliminated, the wiring spacing in the diffusion layer can be narrowed, allowing high-density
Can manufacture LSI.

また高速になるのでE/D MOS LSIの場合
素子のスイツチングスピードがITDに比例するが
高速になつた分だけITDを下げることができ、そ
の分消費電力を小さくすることができる。更にI
TDが下がると一般にクロツク用電源等に必要な高
い電源電圧VGGを下げることができ、更に消費電
力が小さくなる。つまり高速で超低消費電力の
MOS LSIを提供することができるという大きな
メリツトがある。
Also, since the speed is increased, in the case of E/D MOS LSI, the switching speed of the element is proportional to I TD , but I TD can be lowered by the increased speed, and power consumption can be reduced accordingly. Further I
When the TD is lowered, the high power supply voltage VGG generally required for clock power supplies can be lowered, further reducing power consumption. This means high speed and ultra-low power consumption.
It has the great advantage of being able to provide MOS LSI.

また内部が一定の低電圧となるのでチヤンネル
長の短かい素子を使用することができ、さらに拡
散層による配線間隔も狭くすることができ、格段
に高密度にすることができるためチツプサイズを
小さくでき低価格のLSIを提供することができ
る。
In addition, since the internal voltage is constant and low, it is possible to use elements with short channel lengths, and the wiring spacing due to the diffusion layer can also be narrowed, making it possible to achieve significantly higher density and thus reduce the chip size. We can provide low-cost LSI.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示す回路図、第2図は本発明
の一実施例を示す回路図、第3図は第2図で示す
Q1特性(負荷電流変化)図、第4図は第2図で
示すQ2Q3Q4,Q5Q6,Q7Q8の直列接続された3段
のインバーター特性、第5図は本発明の一実施例
の負荷電流に対する発生電圧を示す図、第6図は
第2図で示すQ2の特性(電源電圧変化)図、第
7図は第2図で示すQ2とQ4とQ3、Q5とQ6、Q7
Q8の直列接続された3段のインバーター特性、
第8図はVGGに対する発生電圧特性、第9図は第
2図で示すQ2の特性、第10図は第2図で示す
Q2の特性、第11図は本発明の他の一実施例を
示す回路図、第12図はVTE変化に対するQ2
Q4とQ3、Q5とQ6、Q7とQ8の直列接続された3段
のインバーター特性、第13図はVTD変化に対す
るQ2とQ4とQ3、Q5とQ6、Q7とQ8の直列接続され
た3段のインバーター特性、第14図はVTD変化
に対するQ1の特性をそれぞれ示す。 1,4……負荷となる論理回路部、2,5……
外部電源端子、3,6……発生電源端子、7……
Q7とQ8のインバーターの出力端子。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional example, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is shown in Fig. 2.
The Q 1 characteristic (load current change) diagram, Figure 4 shows the inverter characteristics of the three stages connected in series of Q 2 Q 3 Q 4 , Q 5 Q 6 , Q 7 Q 8 shown in Figure 2, and Figure 5 shows the inverter characteristics of the three stages connected in series. A diagram showing the generated voltage with respect to the load current in an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram of the characteristics (power supply voltage change) of Q 2 shown in FIG. 2, and FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of Q 2 and Q 4 shown in FIG. 2. and Q 3 , Q 5 and Q 6 , Q 7 and
Characteristics of three stages of Q8 inverters connected in series,
Figure 8 shows the generated voltage characteristics with respect to V GG , Figure 9 shows the characteristics of Q 2 shown in Figure 2, and Figure 10 shows the characteristics of Q 2 shown in Figure 2.
The characteristics of Q 2 , Fig. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and Fig. 12 shows the characteristics of Q 2 with respect to V TE changes.
Figure 13 shows the inverter characteristics of three stages connected in series with Q 4 and Q 3 , Q 5 and Q 6 , and Q 7 and Q 8 . , Q 7 and Q 8 connected in series, and FIG. 14 shows the characteristics of Q 1 with respect to V TD changes. 1, 4...Logic circuit section serving as load, 2, 5...
External power supply terminal, 3, 6...Generation power supply terminal, 7...
Inverter output terminals for Q 7 and Q 8 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電源と出力端子との間に接続された第1の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタと、前記電源の
または他の電源に第2の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを介して一端が接続された第3の絶縁
ゲート型電界効果トランジスタと、該第3のトラ
ンジスタの他端と基準電位との間に接続されゲー
トが該第3のトランジスタの他端に接続された第
4の絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有
し、前記第3のトランジスタの前記一端の信号と
同じ位相の信号を前記第1のトランジスタのゲー
トに印加し、前記第3のトランジスタのゲートを
前記出力端子へ接続することを特徴とする定電圧
回路。
1 a first insulated gate field effect transistor connected between a power source and an output terminal; and a third insulated gate field effect transistor, one end of which is connected to the power source or another power source via a second insulated gate field effect transistor. a fourth insulated gate field effect transistor connected between the other end of the third transistor and a reference potential and having a gate connected to the other end of the third transistor; A signal having the same phase as a signal at the one end of the third transistor is applied to the gate of the first transistor, and the gate of the third transistor is connected to the output terminal. Constant voltage circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5849885A (en) * 1981-09-19 1983-03-24 朝田 義雄 Continuous heating and dehydrating device for cloth, etc. through microwave heating

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