JPS63157508A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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Publication number
JPS63157508A
JPS63157508A JP61305679A JP30567986A JPS63157508A JP S63157508 A JPS63157508 A JP S63157508A JP 61305679 A JP61305679 A JP 61305679A JP 30567986 A JP30567986 A JP 30567986A JP S63157508 A JPS63157508 A JP S63157508A
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JP
Japan
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inverter
power source
circuit
self
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP61305679A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Nakagawa
中川 薫
Isao Ogura
庸 小倉
Tatsuo Igawa
井川 立雄
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To lower an oscillation frequency and to save power consumption, by providing a constant current generating means between a power source potential supplier and a self-exciting oscillation circuit in which the output of an inverter at the final stage of plural cascade-connected inverters is feedback-connected to the input of the inverter at the first stage. CONSTITUTION:The plural inverters I1-I5 are cascade-connected, and the self-exciting oscillation circuit is constituted by connecting the output of the inverter I5 to the input of the inverter I1, and an N-channel MOSFET Q1 is connected between the common contact Nl of the load use N-channel MOSFETs Q11-Q51 of the inverters I1-I5 and a power source VCC. The gate of the FETQ1 is connected to a resistor R1 between the power source VCC and an earth power source VSS, and the connection point of a Zener diode D1. When the potential of the power source VCC rises, the conduction resistance of the FETQ1 is increased by that share, and a current being permitted to flow from the power source VCC to the common contact N1 becomes constant invariably, then, the potential of the contact N1 is lowered. In such way, the oscillation frequency is set at a low level, and also, a stable oscillation frequency can be obtained even when a voltage fluctuates, and the power consumption of an integrated circuit in a standby state can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体集積回路に関し、特に自動式発振回路
を備えた半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit equipped with an automatic oscillation circuit.

(従来の技術) 半導体集積回路においては、基板電位生成回路や、チッ
プ内部昇圧回路等に自励式発振回路が多く用いられてい
る。
(Prior Art) In semiconductor integrated circuits, self-excited oscillation circuits are often used in substrate potential generation circuits, chip internal booster circuits, and the like.

自励式発振回路は、例えば第5図に示すように、それぞ
れが負荷用のNチャンネル型MOSトランジスタQ11
〜Qnlと駆動用のNチャンネル型MOSトランジスタ
012〜Qn2とから成るインバータ回路11〜inが
奇数段縦続接続され、jall?段のインバーター n
から初段のインバーター1に正帰還が施された回路から
構成される。
For example, as shown in FIG. 5, the self-excited oscillation circuit includes N-channel type MOS transistors Q11 for each load.
~Qnl and driving N-channel type MOS transistors 012~Qn2 inverter circuits 11~in are connected in cascade in an odd number of stages. stage inverter n
It consists of a circuit in which positive feedback is applied to the first stage inverter 1.

このような自助式発振回路の発振周波数は、各インバー
タ11〜lnにおける負荷用トランジスタと駆動用トラ
ンジスタとのディメンジョン比や、縦続接続されるイン
バータの段数によって設定することができる。
The oscillation frequency of such a self-help oscillation circuit can be set by the dimension ratio between the load transistor and the driving transistor in each inverter 11 to ln, and the number of stages of cascade-connected inverters.

半導体集積回路のスタンバイ時において消費される電力
は、そのほとんどが基板電位生成回路や、チップ内部昇
圧回路の動作によるものである。これらの基板電位生成
回路や、チップ内部昇圧回路で消費される電力は、これ
らの回路内部に設けられている第5図のような自助式発
振回路の発振周波数に大きく依存する。
Most of the power consumed during standby of a semiconductor integrated circuit is due to the operation of the substrate potential generation circuit and the chip internal booster circuit. The power consumed by these substrate potential generation circuits and chip internal booster circuits largely depends on the oscillation frequency of a self-help oscillation circuit as shown in FIG. 5 provided inside these circuits.

また、自励式発振回路の発振周波数は、負荷用のトラン
ジスタQ11〜Qn1の一端およびゲートに共通に供給
される電源Vccの上昇につれて増大するため、電[V
ccの上昇と共にスタンバイ時の消費電力も増大するこ
とになる。
Furthermore, the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit increases as the power supply Vcc, which is commonly supplied to one end and the gate of the load transistors Q11 to Qn1, increases.
As cc increases, power consumption during standby also increases.

したがって、半導体集積回路のスタンバイ時におけるこ
のような消費電力を減少させるためには、基板電位生成
回路やチップ内部昇圧回路の動作に支障をきたさない範
囲で前記自励式発振回路の発振周波数を低くすると共に
、この発振周波数の電源電圧依存性を少なくする必要が
ある。
Therefore, in order to reduce such power consumption during standby of a semiconductor integrated circuit, the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit should be lowered within a range that does not interfere with the operation of the substrate potential generation circuit and the chip internal booster circuit. At the same time, it is necessary to reduce the dependence of this oscillation frequency on the power supply voltage.

発掘周波数を低くするためには、従来ではインバータ■
1〜inの各負荷用トランジスタQ11〜Qnlのチャ
ネル幅W/チャネル長りを小さく設定することや、縦続
接続されるインバータの段数を増加すること、また各イ
ンバータ間に容量を付加する等の方法が用いられている
In order to lower the excavation frequency, conventionally an inverter ■
Methods such as setting the channel width W/channel length of each load transistor Q11 to Qnl of 1 to 1 inch to be small, increasing the number of stages of cascade-connected inverters, or adding capacitance between each inverter, etc. is used.

しかしながら、負荷用トランジスタQ11〜QnlのW
/Lを小さくする方法では、プロセス上の理由でその最
小チャネル幅が制限されるため、W/Lを小さくするた
めにはそのチャネル長を大ぎくしなければならない。ま
た、このように負荷用のトランジスタQ11〜Qn1の
W/Lを小さく設定した場合には、インバータ11〜l
nの各回路しきい値を適正化するために、駆動用トラン
ジスタ012〜Qn2のW/Lを大きく設定することが
必要となる。したがって、発掘周波数を低くすることは
できるが、回路のパターン面積の増加を招くことになる
However, W of the load transistors Q11 to Qnl
In the method of reducing /L, the minimum channel width is limited due to process reasons, so the channel length must be increased in order to reduce W/L. Furthermore, when the W/L of the load transistors Q11 to Qn1 is set small in this way, the inverters 11 to l
In order to optimize each circuit threshold value of n, it is necessary to set the W/L of the driving transistors 012 to Qn2 to be large. Therefore, although the excavation frequency can be lowered, the pattern area of the circuit will increase.

縦続接続されるインバータの段数を増加する方法では、
パターン面積の増加の他に、電源yccからアース電源
VSSへの貫通電流が増えるため、この発振回路自体で
消費される電力が大きくなってしまう。
In the method of increasing the number of inverter stages connected in cascade,
In addition to an increase in the pattern area, the through current from the power supply ycc to the ground power supply VSS increases, resulting in an increase in the power consumed by the oscillation circuit itself.

またインバータ11〜in間の各ノードに容量を負荷す
る方法でも、面積の増加、容量の充放電に伴う発振回路
自体の消費電力の増加はさけられない。
Furthermore, even with the method of loading a capacitor to each node between the inverters 11 to 1, an increase in area and an increase in power consumption of the oscillation circuit itself due to charging and discharging of the capacitor cannot be avoided.

また発掘周波数の電源電圧依存性もこれらの方法では全
く解消することはできない。
Furthermore, the dependence of the excavation frequency on the power supply voltage cannot be completely eliminated by these methods.

(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従来
の半導体集積回路では^い電源電圧では自励式発振回路
の発振周波数が上昇して電力消費が増加する点、また電
源電圧が高くない場合でも低い発掘周波数にするために
は発振回路自体の面積および消費電力の増加を招く点を
改善し、発振周波数の電源電圧依存性を低減すると共に
、発振回路自体の面積および消費電力を増加せさずにそ
の発掘周波数を低く設定できるようにして、スタンバイ
時に消費される電力が少ない半導体集積回路を提供する
ことを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) This invention has been made in view of the above points.In conventional semiconductor integrated circuits, the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit increases at a low power supply voltage, resulting in power consumption. In addition, in order to obtain a low excavation frequency even when the power supply voltage is not high, the area and power consumption of the oscillation circuit itself will increase. To provide a semiconductor integrated circuit that consumes less power during standby by allowing the excavation frequency to be set low without increasing the area and power consumption of the circuit itself.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)この発明に係る
半導体集積回路にあっては、複数のインバータの縦続接
続から成りその最終段のインバータの出力端が初段のイ
ンバータの入力端に帰還接続されている自励式発振回路
と、この自助式発振回路と電源電位供給端との間に設け
られ前記発振回路を駆動するための定電流を発生する定
電流発生手段とを具備したものである。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) The semiconductor integrated circuit according to the present invention is composed of a plurality of inverters connected in cascade, and the output terminal of the inverter in the final stage is connected to the inverter in the first stage. A self-excited oscillation circuit that is feedback-connected to an input terminal, and a constant current generating means that is provided between the self-excited oscillation circuit and a power supply potential supply terminal and generates a constant current for driving the oscillation circuit. This is what I did.

このような構成の半導体集積回路にあっては、前記定電
流発生手段によって、各インバータにおける遅延時間が
電i電圧の変動によらずほぼ一定となるため安定した発
掘周波数を得ることができる。また、定電流発生手段に
よる電圧降下によって、低い発振周波数を容易に得るこ
とが可能となる。
In the semiconductor integrated circuit having such a configuration, the delay time in each inverter is made substantially constant by the constant current generating means regardless of fluctuations in the voltage, so that a stable excavation frequency can be obtained. Furthermore, it is possible to easily obtain a low oscillation frequency due to the voltage drop caused by the constant current generating means.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体集積回路を示
すもので、この半導体集積回路には縦続接続された5段
のインバータ!1〜I5から成る自励式発振回路と、抵
抗R1と、ツェナーダイオードD1と、Nチャンネル型
MoSトランジスタQ1が設けられている。
FIG. 1 shows a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention, and this semiconductor integrated circuit has five stages of inverters connected in cascade! A self-excited oscillation circuit consisting of circuit elements 1 to I5, a resistor R1, a Zener diode D1, and an N-channel MoS transistor Q1 are provided.

前記Nチャンネル型MOSトランジスタQ1の一端は電
源VCCに接続され、またその他端は前記インバータ1
1〜I5の負荷用Nチャンネル型MOSトランジスタQ
11〜Q51のそれぞれの一端に共通接続されている。
One end of the N-channel type MOS transistor Q1 is connected to the power supply VCC, and the other end is connected to the inverter 1.
N-channel type MOS transistor Q for load from 1 to I5
It is commonly connected to one end of each of Q11 to Q51.

また、そのゲートは、電源vCCとアース電源Vss間
に直列接続された抵抗R1とツェナーダイオードD1と
の接続点に接続されている。前記抵抗R1とツェナーダ
イオードD1は定電圧発生源を構成している。
Further, its gate is connected to a connection point between a resistor R1 and a Zener diode D1, which are connected in series between a power supply vCC and a ground power supply Vss. The resistor R1 and the Zener diode D1 constitute a constant voltage generation source.

したがって、電源yccの電位が上昇するとその分トラ
ンジスタQ1の導通抵抗が高くなるため、トランジスタ
Q1とインバータ11〜I5のそれぞれの負荷用トラン
ジスタQ11〜Q51との共通接続点N1に電源VCC
から流れる電流は一定となる。
Therefore, as the potential of power supply ycc rises, the conduction resistance of transistor Q1 increases accordingly.
The current flowing from is constant.

尚、定電圧発生源はこのような回路に限定されず、一定
電圧を供給する回路であればよい。
Note that the constant voltage generation source is not limited to such a circuit, and may be any circuit that supplies a constant voltage.

自励式発振回路の発振周波数は接続点N1の電位に依存
するため、トランジスタQ1のディメンジョンの設定、
またはトランジスタQ1のゲートに供給される定電圧の
値を設定することによって前記発振周波数を任意の低い
値に設定することが可能となる。
Since the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit depends on the potential of the connection point N1, setting the dimensions of the transistor Q1,
Alternatively, the oscillation frequency can be set to an arbitrary low value by setting the value of the constant voltage supplied to the gate of the transistor Q1.

第2図は、前記トランジスタQ1のディメンジョンを変
化させた場合の自励式発振回路の発振周波数の変化状態
を示すものである。
FIG. 2 shows how the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit changes when the dimensions of the transistor Q1 are changed.

このように、トランジスタQ1のチャネル幅/チャネル
長を小さく設定すれば発揚周波数を低く設定できるので
、前述のように負荷用トランジスタQ11〜Q51のチ
ャネル長をあまり大きくしなくても所望の発振周波数を
得ることが可能となる。
In this way, the oscillation frequency can be set low by setting the channel width/channel length of the transistor Q1 small, so the desired oscillation frequency can be achieved without making the channel lengths of the load transistors Q11 to Q51 too large as described above. It becomes possible to obtain.

また、第3−図に示されているように、自励式発振回路
の発振周波数は電m V ccの変動によらずほぼ一定
の値となる。これは、前述したーように、電源Vccの
電位が上昇しても接続点N1の電位はトランジスタQ1
、抵抗R1、およびツェナーダイオードD1からなる定
電流回路によって一定の電位に保たれるからである。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit remains approximately constant regardless of fluctuations in the voltage m V cc. This is because, as mentioned above, even if the potential of the power supply Vcc rises, the potential of the connection point N1 remains the same as that of the transistor Q1.
, resistor R1, and Zener diode D1 to maintain a constant potential.

第4図はこの発明の他の実施例を示すもので、この半導
体集積回路にあっては、Pチャンネル型MOSトランジ
スタTpl〜Tp5とNチャンネル型MoSトランジス
タTn1〜Tn5とから成るCMOSインバータ101
〜105によって自励式発振回路が構成されている。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this semiconductor integrated circuit, a CMOS inverter 101 consisting of P-channel type MOS transistors Tpl to Tp5 and N-channel type MoS transistors Tn1 to Tn5 is shown.
~105 constitute a self-excited oscillation circuit.

また、前記各Pチャンネル型MOSトランジスタTp1
〜Tp5の共通接続点N2と電源VCC間にはPチャン
ネル型MO8トランジスタQ2が接続されており、この
トランジスタQ2のゲートには、電源VCCとアース電
源VSS間に図示極性で直列接続されたツェナーダイオ
ードD2と抵抗R2どの接続点が接続されている。
Furthermore, each of the P-channel type MOS transistors Tp1
A P-channel MO8 transistor Q2 is connected between the common connection point N2 of ~Tp5 and the power supply VCC, and a Zener diode connected in series with the polarity shown between the power supply VCC and the earth power supply VSS is connected to the gate of this transistor Q2. Which connection point between D2 and resistor R2 is connected.

このような構成にしても、接続点N2の電位を電源VO
Cの電位よりも低く、しかも電源VCCの変動によらず
一定に保持することができるため、第1図に示した回路
と同様の効果を得ることができる。
Even with such a configuration, the potential of the connection point N2 is set to the power supply VO.
Since the potential is lower than the potential of C and can be held constant regardless of fluctuations in the power supply VCC, the same effect as the circuit shown in FIG. 1 can be obtained.

また、第1図および第4図に示したMOSトランジスタ
Q1およびQ2の代わりにバイポーラトランジスタを用
いることも可能である。
Furthermore, it is also possible to use bipolar transistors in place of the MOS transistors Q1 and Q2 shown in FIGS. 1 and 4.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、回路面積の増加を招く
ことなく自励式発振回路の発振周波数を低く設定でき、
しかも電源電圧の変動によらず安定した発振周波数が得
られるようになる。したがって、スタンバイ時における
半導体集積回路の消費電力を効果的に低減することが可
能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit can be set low without increasing the circuit area.
Moreover, a stable oscillation frequency can be obtained regardless of fluctuations in the power supply voltage. Therefore, it is possible to effectively reduce the power consumption of the semiconductor integrated circuit during standby.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体集積回路を説
明する回路構成図、第2図は前記半導体集積回路の定電
流発生手段に用いられるトランジスタのディメンジョン
を変化させた際の自励式発成回路の発振周波数の変化状
態を示す図、第3図は電源電圧が変化した際の発振周波
数の変化状態を示す図、第4図はこの発明の他の実施例
を説明する回路構成図、第5図は従来の半導体集積回路
を説明する回路構成図である。 ■1〜I5・・・インバータ、R1・・・抵抗、Dl・
・・ツェナーダイオード、Ql・・・Nチャンネル型M
OSトランジスタ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a self-excited generator when the dimensions of the transistor used in the constant current generating means of the semiconductor integrated circuit are changed. FIG. 3 is a diagram showing how the oscillation frequency changes when the power supply voltage changes; FIG. 4 is a circuit configuration diagram illustrating another embodiment of the present invention; FIG. 5 is a circuit configuration diagram illustrating a conventional semiconductor integrated circuit. ■1~I5...Inverter, R1...Resistor, Dl.
...Zener diode, Ql...N channel type M
OS transistor. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数のインバータの縦続接続から成り、その最終
段のインバータの出力端が初段のインバータの入力端に
帰還接続されている自励式発振回路と、 この自励式発振回路と電源電位供給端との 間に設けられ、前記発振回路を駆動するための定電流を
発生する定電流発生手段とを具備していることを特徴と
する半導体集積回路。
(1) A self-excited oscillation circuit consisting of a plurality of cascaded inverters, in which the output terminal of the final stage inverter is feedback-connected to the input terminal of the first-stage inverter, and this self-excited oscillation circuit and the power supply potential supply terminal. 1. A semiconductor integrated circuit comprising: a constant current generating means provided between the oscillator circuit and a constant current generating means for generating a constant current for driving the oscillation circuit.
(2)前記定電流発生手段は、 定電圧発生源と、 前記電源電位供給端と前記各インバータの電源側端子間
に電流通路が接続され、ゲートが前記定電圧発生源に接
続されているトランジスタとから構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路
(2) The constant current generating means includes a constant voltage generating source, a transistor having a current path connected between the power supply potential supply terminal and the power supply side terminal of each inverter, and having a gate connected to the constant voltage generating source. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, characterized in that it is comprised of:
(3)前記定電圧発生源は、前記電源電位供給端と基準
電位供給端との間に直列接続された負荷素子および定電
圧素子とから構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の半導体集積回路。
(3) The constant voltage generation source includes a load element and a constant voltage element connected in series between the power supply potential supply end and the reference potential supply end. The semiconductor integrated circuit according to item 2.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207423A (en) * 1981-06-17 1982-12-20 Nec Corp Voltage-frequency converting circuit

Patent Citations (1)

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JPS57207423A (en) * 1981-06-17 1982-12-20 Nec Corp Voltage-frequency converting circuit

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