JPS63245115A - Cmosデバイス用電流サージ排出装置およびその方法 - Google Patents

Cmosデバイス用電流サージ排出装置およびその方法

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JPS63245115A
JPS63245115A JP63056506A JP5650688A JPS63245115A JP S63245115 A JPS63245115 A JP S63245115A JP 63056506 A JP63056506 A JP 63056506A JP 5650688 A JP5650688 A JP 5650688A JP S63245115 A JPS63245115 A JP S63245115A
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JP
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clock signal
real clock
real
cmos device
interval
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JP63056506A
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ジェラルド アンソニー ベイロック
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00315Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の背景) [産業上の利用分野コ 本発明はCMOS素子(デバイス)を有する回路配列、
そして特にこのような回路配列用の電流サージ排出に関
する。
[従来技術の説明コ CMOS素子、つまり相補形金属酸化物半導体はインバ
ータとして通常用いられている相補形スイッチ構成で概
して使用されている。
しかし相補形スイッチ構成は、他の論理機能、例えばN
ANDゲートといった種類に対し同様に使用される。こ
のCMOSインバータの多くは、単一半導体チップ上に
通常配置され、複数のこのようなチップは特定の回路配
列で使用される。この種のCMOSインバータ構成およ
び関連伝送ゲートが第2図に示されている。
この図に示されているように、このインバータはp−チ
ャネルMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トラン
ジスタ)およびn−チャネルMO3FETを有している
適当な振幅および/または周波数の信号が、CMOSデ
バイスのCLOCK  INインプットに供給されてい
ない間は、不確定電位状態がMOSFETのゲート入力
に存在する。MOSFETゲート入力での中間電位はp
−チャネルMO3FETおよびn−チャネルMO8FE
Tを短路させ、調節された電源(図示せず)から直接に
参照電位(本実施例ではグランド電位)に電位(+)源
が接続している。
この不確定電位状態は、特定の回路配列で使用されてい
るすべてのCMOSデバイスに対しその立ち上がり時に
存在する。CMOSデバイスの多くあるいは全部により
作られた短路回路上に発生する電源上の電流は、通常電
源の電流容量を超えてしまう。
このような状態は一般にサージ電流状態と呼ばれている
。従って、電源保接回路は、この回路の出力電流を制限
し、今度は、この出力電流がCMOSデバイスが動作不
能にする。これは明らかに望ましい状態ではない。この
問題に対し、より高電流の容量のある電源を利用する簡
単な解決策があるが、価格と大きさの点で望ましくない
(発明の概要) CMOSデバイスに関するサージ電流問題は、本発明の
ように、ある間隔の間、CMOSデバイスのCLOCK
  IN入力に対し交代クロック信号を制御可能状態で
送ることにより解決され、この場合の間隔とは、適切な
特徴を有するいわゆる実クロック信号がこのCLOCK
  IN入力に送られていない間である。
更に詳細に述べれば、適切な特徴を有する実クロック信
号を1つ以上有する間隔の間、CMOSデバイスのCL
OCK  IN入力に対する交流クロック信号が存在し
ていないので、所定の振幅を有するいわゆる擬似クロッ
ク信号が少なくとも1つ送られる。さらに、本発明のC
MOSデバイスは少なくとも1つの実クロック信号の存
在を検出し、擬似クロック信号から実クロック信号へC
MOSデバイスのCLOCK  INN入代送られるク
ロック信号のスイッチの切り換えを制御する。
特定の特徴を有する実クロック信号は常にモニタされて
おり、この信号が不在が検出されると、擬似クロック信
号がCMOSデバイスのCLOCKIN入カへ切り換え
られるよう制御される。
(実施例の説明) 第1図は本発明の一実施例の鮮明を示したブロック図で
ある。CMOSデバイスを有する回路10が示されてい
る。概してCMOSデバイスの多くは超大規模集積回路
(VLS l )チップに含まれる。
このようなCMOSデバイスの1つが第2図に示されて
おり、以下説明する。所定の電位(+)(本実施例では
5ボルト)が調節された電源(図示せず)からCMOS
デバイスへ供給される。CMOSデバイスは電位(+)
と参照電位、この例ではグランド電位との間で接続され
ている。クロック信号は回路10のCLOCK  IN
およびこの回路内でCMOSデバイスに送られる。説明
の簡略化と明瞭化のために、単一人力およびて単−CL
OCK  IN入力のみが、回路10に示されている。
複数のこのような入力が使用されうろことは、当業者に
は明らかである。第1図には擬似クロック発生器11、
実クロック検出器12、制御スイッチ14および実クロ
ックソース15も示されている。
第2図には第1図の回路で使用されるCMOSデバイス
の詳細が示されている。また伝送ゲート16およびイン
バータ17も示されている。伝送ゲート1Bは常態では
CLOCK  IN入力経由で送られる実クロックに応
答して、伝送ゲートの入力信号をインバータ17の入力
に送る。インバータ17はp−チャネルMOSFE71
8およびn−チャネルMOSFET19を有する。MO
SFET18およびMOSFET19のゲートターミナ
ルは伝送ゲート16の出力にまとめて接続される。pチ
ャンネルMOSFET18のソースターミナルは調節さ
れた電源(図示せず)から電位(+)のソースに接続さ
れる。MOSFET18およびMOSFET19のドレ
インターミナルは、まとめて、インバータ17の出力に
接続される。MOSFET19のソースターミナルは、
参照電圧(本実施例ではグランド電位)に接続される。
ある応用では、MOSFET19のソースターミナルは
負電位のソースに接続されることが可能であり、MOS
FET18のソースターミナルは参照電位に接続される
。ゲート1BのようなCMO3伝送ゲートでは、内部が
MOSFET構成のため、不確定状態がその出力点に現
わされる。この不確定状態は適切なりロック信号が伝達
ゲート1BのCLOCK  IN入力に供給されるまで
続く。従って、実クロック信号がCLOCKIN入力に
供給されない時、また反対に適切な特徴、例えば振幅お
よび/または周波数を有しない時には、不確定電位は伝
送ゲート16の出力に現れる。伝送ゲート16からの不
確定電位に応答して、MOSFETL8およびMOSF
ET19は共にONにバイアスされ、これにより短路回
路が形成され、調節された電源からの電位(+)を直接
グランド電位に接続する。このように直接に接続するこ
とで例えばサージ電流といった過度電流が電位(+)を
送る電源から引き出される。CMOSデバイスの多くが
このような構成の場合、調節された電源に使用される電
流制限回路は電源が電位(+)の供給を絶ちCMOSデ
バイスを非動作にする。本発明の構成はサージ電流の発
生条件をなくす。
第1図において、擬似クロック発生器11は、いわゆる
擬似クロック、つまり所定の振幅および周波数を有する
交代クロック信号を発生する。擬似クロック発生器11
は周知の方法で擬似クロック信号を発生させるリング構
成内に接続された複数のインバータゲート(図示せず)
を有する。本実施例では、擬似クロック信号の振幅は約
2.6ボルト以上であり、実クロック信号とほぼ近い周
波数を有する。擬似クロック信号は制御スイッチ14の
1つの端子に供給される。制御スイッチ14は既知のス
イッチング要素のいづれでもよい。
いわゆる実クロック信号は、実クロックソース15から
制御スイッチ14の第2ターミナルと実クロック検出器
12へ送られる。
実クロック信号は「正常な」クロック信号であり、VL
S IチップのCMOSデバイスへ送られる。
本実施例では、実クロック信号は5Vの電圧および約1
.0MH2の周波数を有する。
この実クロック信号は不在の場合もあれば、回路10の
立ち上がり時および/または回路10の別の間隔の間十
分な特徴(振幅、周波数)を有していない場合もある。
本発明によれば、実クロック検出器12を用いて、適切
な特徴を有する実クロック信号がソース15から発振さ
れているかどうかを検出する。実クロック信号の存否を
示す実クロック検出器12からの制御信号出力は制御ス
イッチ14に供給される。実クロック検出器12で使用
される回路配列の詳細は第3図に示されており、以下説
明する。
第1図に示されている本発明の実施例の動作は次の通り
である。実クロック検出器12は実クロックソース15
からの実クロック信号の存否を常にモニタし、また第1
状態および第2状態を有する制御信号を発生して、例え
ば実クロック信号の不在を論理1で示し、存在を論理0
でそれぞれ示す。
実クロック信号が発信していないとき、制御信号の第1
状態に応答して制御スイッチ14は、いわゆる擬似クロ
ック信号を回路10のCLOCK  IN入カへ供給し
、そこでCMOSデバイスへ送る。
擬似クロック信号は適切な振幅および周波数を有してお
り、これにより、不確定電圧状態がCMOSインバータ
のMOSFETのゲートで発生しないようにする。従っ
て調節された電源に対する過度電流要求は回避されるが
、擬似クロック信号では回路10内のCMOSデバイス
は適切な動作ができない。本発明によれば、回路10内
のCMOSデバイスの適切な動作は、実クロック検出器
12により、実クロックソース15からの実クロック信
号の存在を常にモニタすることによりなされる。実クロ
ック信号の存在を検出することで、制御信号の第2状態
に応答して制御スイッチ14は、回路10のCLOCK
  IN人力へ実クロック信号を供給し、そこでCMO
Sデバイスへ実クロック信号を供給する。こうしてCM
OSデバイスの適切な動作が行なわれる。何等かの理由
で、実クロック信号が失なわれたり、あるいは適切な特
徴を有していない場合、実クロック検出器12は制御信
号の第1の状態を生成すことになる。制御信号の第1の
状態に応答して、制御スイッチ■4は回路10のCLO
CK  IN人カへ擬似クロック信号を供給し、そこで
CMOSデバイスへ擬似クロックを供給する。
従って、調節された電源から過度電流が流れる可能性は
、回路10の立ち上がり時と実クロック信号が失われた
り、あるいは適切な特徴を有していない間中は回避され
る。
第3図は第1図の実クロック検出器12の詳細を示すブ
ロック図で示している。実クロック検出器12は、実ク
ロックソース15(第1図参照)からの実クロック信号
の存否を決定する。実クロック信号の存在は、実クロッ
クソース15からの実クロック信号の高低の状態により
検出され、各々の信号は所定の間隔より短い間隔で存在
する。実クロックソース15からの実クロック信号の高
または低の状態のいづれかが所定の間隔より長く存在し
ている場合、実クロック信号は、不在とみなされる。
このため、実クロックソース15からの実クロック信号
は、高状態タイマ20および低状態タイマ21へ供給さ
れる。高状態タイマ20は、これは所定の値より大きい
振幅を有する実クロックが存在する間隔を表示する信号
を生成する。この間隔は、いわゆる高状態間隔であり、
しきい値比較器22の第1の所定のしきい値間隔と比べ
られる。高状態間隔が第1の所定のしきい値間隔より長
い場合、実クロック信号は不在とみなされ、しきい値比
較器22は制御信号の第1の状態、すなわち論理1を生
成する。
他の場合、しきい値比較器22は、制御信号の第2の状
態、つまり論理0を生成する。同様に、低状態タイマ2
1は実クロックソース15からのクロック信号が所定の
値より小さい振幅を有する間隔を表示する信号を生成す
る。この間隔はいわゆる低状態間隔であり、しきい値比
較器24の第2の所定のしきい間隔と比較される。低状
態間隔が第2の所定のしきい値間隔より長い場合、実ク
ロック信号は存在しないとみなされ、しきい値比較器2
4は制御信号の第1の状態を生成する。他の場合、しき
い値比較器24は、制御信号の第2の状態、つまり論理
0を生成する。本実施例では、低状態および高状態、つ
まり第1および第2のしきい値間隔は等しい。制御信号
はORゲート23経由で制御スイッチ14(第1図参照
)へ供給される。
本発明の実施例は、単−実クロック信号および単一交代
クロック信号を使用して説明されてきたが、複数の実ク
ロック信号および対応する複数の交代クロック信号は他
のCMOSデバイス構成と供に使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図;第2図は第1
図の実施例のCMOSデバイスの配列図; 第3図は第1図の実施例で使用されている実クロック検
出器の詳細ブロック図である。 10・・・回路 11・・・擬似クロック発生器 12・・・実クロック検出器 ■4・・・制御スイッチ [5・・・実クロックソース 1G・・・伝達ゲート 17・・・インバータ 18・・・p−チャネルMO8FET 19−n−チャネルMO3FET 20・・・高状態タイマ 21・・・低状態タイマ 22・・・しきい値比較器 23・・・ORゲート 24・・・しきい値比較器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源に接続され、また実クロック信号を供給され
    るCMOSデバイスを有する電流サージ排出装置におい
    て 実クロック信号の不在を検出する検出手段;および 前記実クロック信号が不在の間、CMOSデバイスに交
    代クロック信号を供給する制御手段;からなることを特
    徴とするCMOSデバイス用電流サージ排出装置。
  2. (2)前記検出手段は実クロック信号が不在のとき、第
    1の所定の状態と、実クロック信号が存在するとき、第
    2の所定の状態を有する制御信号を発生し;および 前記制御手段は制御信号の第1の状態に応答して、CM
    OSデバイスに交代クロック信号を供給し、制御信号の
    第2の状態に応答してCMOSデバイスに実クロック信
    号を供給するスイッチ制御手段を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の装置。
  3. (3)前記検出手段は実クロック信号が第1の所定状態
    にある第1の間隔と、実クロック信号が第2の所定状態
    にある第2の間隔とを検出する内部検出手段と; 第1の所定しきい値間隔と前記第1の間隔を比較する第
    1比較手段と;および 第2の所定しきい間値隔と前記第2の間隔を比較する第
    2比較手段からなり 前記第1の間隔が前記第1しきい値間隔より長い場合、
    または前記第2の間隔が第2のしきい値間隔より長い場
    合、前記制御信号の第1の状態が生成されることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項に記載の装置。
  4. (4)前記第1のしきい値間隔と前記第2のしきい値間
    隔とが等しいことを特徴とする特許請求の範囲第3項に
    記載の装置。
  5. (5)所定の振幅および周波数を有する実クロック信号
    を発生する実クロックソースを有することを特徴とする
    特許請求の範囲第4項に記載の装置。
  6. (6)実クロック信号とほぼ等しい所定の振幅および周
    波数を有する交代クロック信号ソースを有することを特
    徴とする特許請求の範囲第5項に記載の装置。
  7. (7)CMOSデバイスがVLSIチップに搭載されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の装
    置。
  8. (8)電力ソースに接続され、実クロック信号か供給さ
    れるCMOSデバイス用電流サージ排出方法において、 実クロック信号の不在を検出するステップと実クロック
    信号が不在の間CMOSデバイスに交代クロック信号を
    制御して供給するステップとからなることを特徴とする
    CMOSデバイス用電流サージ排出方法。
  9. (9)前記検出ステップは実クロック信号が不在のとき
    第1の所定の状態、および実クロック信号が存在すると
    き第2の所定の状態を有する制御信号を発生するステッ
    プを含み;および 前記供給ステップは、前記制御信号の前期第1の所定の
    状態に応答して、CMOSデバイスに交代クロック信号
    を供給するステップと、 前記制御信号が前記第2の所定の状態に応答してCMO
    Sデバイスクロック信号を供給するステップ からなることを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載
    の方法。
JP63056506A 1987-03-19 1988-03-11 Cmosデバイス用電流サージ排出装置およびその方法 Pending JPS63245115A (ja)

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US07/027,768 US4815041A (en) 1987-03-19 1987-03-19 Current surge elimination for CMOS devices
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