JP2005295254A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡略な回路構成で、且つ複数の電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できる入力回路を備えた半導体装置を実現する。
【解決手段】 半導体装置は、入力回路1及び内部電源発生回路2から構成されている。内部電源発生回路2は、外部端子から供給される外部電源Vextが所定値以下の場合に外部電源Vexを内部電源Vintとして出力し、所定値以上の電圧の場合に降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、一定な電圧を有する内部電源Vintを出力する。そして、内部電源発生回路2から出力された内部電源Vintは、入力回路1に高電位側電源Vddとして入力される。入力回路1は、外部電源Vext及び高電位側電源Vddを電源として入力し、入力信号INを入力して、電源電圧に対応する複数の入力電圧仕様を満足する信号を出力する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a semiconductor device provided with an input circuit having a simple circuit configuration and capable of corresponding to input voltage specifications for a plurality of power supply voltages.
A semiconductor device includes an input circuit and an internal power generation circuit. The internal power supply generation circuit 2 outputs the external power supply Vex as the internal power supply Vint when the external power supply Vext supplied from the external terminal is equal to or lower than a predetermined value, and performs a step-down operation when the voltage is equal to or higher than the predetermined value, from the external power supply Vext. The internal power source Vint having a constant voltage is output at a low voltage. The internal power supply Vint output from the internal power supply generation circuit 2 is input to the input circuit 1 as the high potential side power supply Vdd. The input circuit 1 inputs the external power source Vext and the high potential side power source Vdd as power sources, inputs the input signal IN, and outputs a signal satisfying a plurality of input voltage specifications corresponding to the power source voltage.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体集積回路(以下LSIと呼称する)に用いられる入力回路に係り、特に複数の電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できる入力回路を備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to an input circuit used in a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), and more particularly to a semiconductor device provided with an input circuit that can handle input voltage specifications for a plurality of power supply voltages.
近年、LSIを構成する半導体素子の微細化が進展し、動作速度の上昇とともに耐圧が低下している。半導体素子の耐圧低下に対応し、微細化の世代ごと、半導体素子の最適な動作を行うために、外部電源或いはLSI内部に設けられた内部電源から最適な電圧が供給されている。一方、ノートパソコンやPDA等の携帯型電子情報機器、デジカメ等の携帯型電子メディア機器の低消費電力化要求に対応するため、電源として用いられる電池の電圧が低下し、且つその種類も増加している。 In recent years, miniaturization of semiconductor elements constituting an LSI has progressed, and the breakdown voltage has been lowered with an increase in operating speed. In response to a decrease in the breakdown voltage of the semiconductor element, an optimum voltage is supplied from an external power supply or an internal power supply provided inside the LSI in order to perform an optimum operation of the semiconductor element for each generation of miniaturization. On the other hand, in order to meet the demand for low power consumption of portable electronic information devices such as notebook computers and PDAs, and portable electronic media devices such as digital cameras, the voltage of the battery used as a power source decreases and the types of batteries increase. ing.
これら電源の電圧条件の増加にあわせて、デジタル動作するLSIの入出力インターフェース仕様も、例えば、5V、3V、1.8V等増えている。入出力インターフェース仕様は電源電圧条件によって、論理振幅、最大電圧、最小電圧等が異なり、例えば、一つの入力回路で複数の入力インターフェース仕様を満足させることが難しい。このため、入力回路を複数設け、適宜使い分けて複数の入力インターフェース仕様に対応する半導体装置が用いられている。 In accordance with the increase in voltage conditions of these power supplies, the input / output interface specifications of digitally operating LSIs have increased, for example, 5V, 3V, 1.8V, and the like. The input / output interface specifications vary in logic amplitude, maximum voltage, minimum voltage, and the like depending on the power supply voltage condition, and it is difficult to satisfy a plurality of input interface specifications with one input circuit, for example. For this reason, a plurality of input circuits are provided, and semiconductor devices corresponding to a plurality of input interface specifications are used by appropriately using them.
この種の半導体装置としては、図10に示すものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。図10は、半導体装置を示すブロック図である。 As this type of semiconductor device, one shown in FIG. 10 is known (for example, see Patent Document 1). FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device.
図10に示すように、この特許文献1に開示された半導体装置は、入力回路101、102、選択回路103、及び電源電圧検知回路4から構成されている。ここで、入力回路101は、電源電圧5Vでの入力インターフェース仕様を満足することができ、入力回路102は電源電圧3Vでの入力インターフェース仕様を満足することができる。
As shown in FIG. 10, the semiconductor device disclosed in
入力回路101、102は、外部から出力された出力信号を外部端子を介して入力信号INとして入力し、論理演算して出力信号を選択回路103に出力する。選択回路103は、電源電圧検知回路104で検知された電源電圧条件に基づいて、電源電圧が5Vの場合に入力回路101の出力信号を、電源電圧が3Vの場合に入力回路102の出力信号をそれぞれ選択して出力信号OUTを、例えば、デジタルLSI等からなる内部回路に出力する。
The
上述した半導体装置においては、2つの電源電圧に対応した入力電圧仕様を満足させるために、2つの入力回路を切り替えて使用している。このため、2つの入力回路には電流が流れ、1つの入力回路の場合よりも消費電流が大きいという問題点がある。また、回路パターン面積が大きくなり、且つ複数の入力回路の設計が必要となるという問題点がある。
本発明は、簡略な回路構成で、且つ複数の電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できる入力回路を備えた半導体装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor device including an input circuit that has a simple circuit configuration and can support input voltage specifications for a plurality of power supply voltages.
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体装置は、外部電源電圧が印加され、前記外部電源電圧が所定値以下の場合、前記外部電源電圧を、前記外部電源電圧が所定値以上の場合、降圧して前記外部電源電圧よりも低い内部電源電圧を、それぞれ高電位側電源電圧として出力する内部電源発生回路と、前記外部電源電圧が印加され、前記外部電源側に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加されるバッファ段部とを有する入力回路とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, in a semiconductor device of one embodiment of the present invention, when an external power supply voltage is applied and the external power supply voltage is equal to or lower than a predetermined value, the external power supply voltage is higher than a predetermined value. In this case, an internal power generation circuit that steps down and outputs an internal power supply voltage lower than the external power supply voltage as a high potential side power supply voltage, and the external power supply voltage is applied and the power supply voltage is adjusted to the external power supply side And an input circuit having a first stage provided with voltage adjusting means and a buffer stage to which the high-potential-side power supply voltage is applied.
更に、上記目的を達成するために、本発明の他態様の半導体装置は、外部電源電圧が印加され、降圧して前記外部電源電圧よりも低い第1の内部電源電圧を出力する第1の内部電源発生回路と、前記外部電源電圧が印加され、降圧して前記外部電源電圧よりも低く、且つ前記第1の内部電源電圧より高い第2の内部電源電圧を出力する第2の内部電源発生回路と、前記第1の内部電源電圧及び前記第2の前記内部電源電圧が入力され、前記外部電源電圧が所定値以下の場合、前記第1の内部電源電圧を、前記外部電源電圧が所定値以上の場合、前記第2の内部電源電圧を、それぞれ高電位側電源電圧として出力する選択回路と、前記外部電源電圧が印加され、前記外部電源側に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加されるバッファ段部とを有する入力回路とを具備することを特徴とする。 Furthermore, in order to achieve the above object, a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first internal power supply voltage to which an external power supply voltage is applied, and the first internal power supply voltage lower than the external power supply voltage is stepped down and output. And a second internal power generation circuit to which the external power supply voltage is applied and stepped down to output a second internal power supply voltage that is lower than the external power supply voltage and higher than the first internal power supply voltage When the first internal power supply voltage and the second internal power supply voltage are input and the external power supply voltage is less than or equal to a predetermined value, the first internal power supply voltage is greater than the predetermined value. In this case, the selection circuit for outputting the second internal power supply voltage as the high-potential-side power supply voltage and the first stage provided with the voltage adjusting means for adjusting the power supply voltage to the external power supply side when the external power supply voltage is applied. And the high potential side power supply And an input circuit having a buffer stage to which pressure is applied.
本発明によれば、簡略な回路構成で、且つ複数の電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できる入力回路を備えた半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device including an input circuit that has a simple circuit configuration and can support input voltage specifications for a plurality of power supply voltages.
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の実施例1に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図1は半導体装置を示すブロック図、図2は入力回路に供給される外部電源と高電位側電源の関係を示す図である。
First, a semiconductor device according to
図1に示すように、本実施例の半導体装置は、入力回路1及び内部電源発生回路2から構成されている。内部電源発生回路2(第1の内部電源発生回路)は、外部端子から供給される外部電源Vextが所定値以下、例えば、2V以下の場合に外部電源Vexを内部電源Vint(第1の内部電源)として出力し、所定値以上の電圧の場合に降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、一定な電圧を有する内部電源Vintを発生するリミッタ回路として動作する。そして、内部電源発生回路2から出力された内部電源Vintは、入力回路1に高電位側電源Vddとして入力される。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment includes an
入力回路1は、外部電源Vext及び高電位側電源Vddを電源として入力し、外部機器や他のLSI等から出力された出力信号を外部端子を介して入力信号INとして入力し、波形成形して電源電圧に対応する入力電圧仕様を満足する信号を内部回路3に出力する。ここで、内部回路3は、SRAM(static random access memory)、DRAM(dynamic random access memory)、ROM(read only memory)などのメモリに用いられる各種回路、MPU(micro processor unit)、FPU(floating−point processing unit)などのロジックに用いられる各種回路、或いはSoC(system on a chip)に用いられる各種回路である。
The
図2に示すように、高電位側電源Vddは、外部電源Vextが電源電圧1.8V(±10%)規格の領域では外部電源Vextを用いるので直線的に増加する。一方、TTLインターフェース仕様である電源電圧規格3V(±10%)の領域では内部電源発生回路2により、一定な電圧である2Vに降圧される。
As shown in FIG. 2, the high-potential-side power supply Vdd increases linearly because the external power supply Vext is used in the region where the external power supply Vext is in the standard of the power supply voltage 1.8V (± 10%). On the other hand, in the region of the power supply voltage standard 3V (± 10%) which is the TTL interface specification, the internal
次に、入力回路の回路構成及びその入力電圧特性について、図3及び図4を参照して説明する。図3は入力回路の回路図、図4は入力回路の外部電源電圧に対する入力電圧特性を示す図である。ここで、内部電源Vintを選択する電圧は2V以上の領域である。 Next, the circuit configuration of the input circuit and its input voltage characteristics will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a circuit diagram of the input circuit, and FIG. 4 is a diagram showing input voltage characteristics with respect to the external power supply voltage of the input circuit. Here, the voltage for selecting the internal power supply Vint is a region of 2 V or more.
図3に示すように、入力回路1は、入力信号レベルを判定する初段部11と適切な電圧を出力信号として出力するバッファ段部12から構成されている。初段部11は、2入力NAND回路NAND1とDタイプNchMOSトランジスタ(ノーマリオン型NchMOSトランジスタとも言う)ND1から構成されている。ここで、入力回路1を構成するDタイプNchMOSトランジスタND1以外のPchMOSトランジスタ及びNchMOSトランジスタは、Eタイプ(ノーマリオフ型とも言う)MOSトランジスタである。
As shown in FIG. 3, the
DタイプNchMOSトランジスタND1は、外部電源VextとPchMOSトランジスタP1のソースの間に設けられ、NAND回路NAND1の電源電圧を調整する電圧調整手段として機能する。NAND回路NAND1は、DタイプNchMOSトランジスタND1のソースと低電位側電源Vssの間に設けられ、PchMOSトランジスタP1、PchMOSトランジスタP2、NchMOSトランジスタN1、PchMOSトランジスタP2のドレイン及びNchMOSトランジスタN1のドレインの間と低電位側電源Vssの間のNchMOSトランジスタN2から構成されている。 The D-type NchMOS transistor ND1 is provided between the external power supply Vext and the source of the PchMOS transistor P1, and functions as a voltage adjusting unit that adjusts the power supply voltage of the NAND circuit NAND1. The NAND circuit NAND1 is provided between the source of the D-type NchMOS transistor ND1 and the low-potential-side power supply Vss, and between the drains of the PchMOS transistor P1, the PchMOS transistor P2, the NchMOS transistor N1, the PchMOS transistor P2, and the NchMOS transistor N1. It is composed of an Nch MOS transistor N2 between the low potential side power supply Vss.
DタイプNchMOSトランジスタND1は、ドレインが外部電源Vextに接続され、ゲートが高電位側電源Vddに接続され、電源電圧1.8V(±10%)規格の領域では、外部電源Vextの増加とともにドレイン電流が増大し、電源電圧3V(±10%)規格の領域では、一定なドレイン電流が流れる。このため、2入力NAND回路に供給される電源電位は、DタイプNchMOSトランジスタND1により調整される。 In the D type NchMOS transistor ND1, the drain is connected to the external power supply Vext, the gate is connected to the high potential power supply Vdd, and the drain current increases with the increase of the external power supply Vext in the region of the power supply voltage 1.8V (± 10%) standard. Increases, and a constant drain current flows in a region where the power supply voltage is 3 V (± 10%). Therefore, the power supply potential supplied to the 2-input NAND circuit is adjusted by the D-type NchMOS transistor ND1.
PchMOSトランジスタP1は、ソースがDタイプNchMOSトランジスタND1のソースに接続され、ゲートにはチップイネーブル信号CEBが入力される。PchMOSトランジスタP2は、ソースがPchMOSトランジスタP1のドレインに接続され、ゲートには入力信号INが入力される。NchMOSトランジスタN1は、ドレインがPchMOSトランジスタP2のドレインに接続され、ゲートには入力信号INが入力される。PchMOSトランジスタP2及びNchMOSトランジスタN1は、インバータ動作する。NchMOSトランジスタN2は、ドレインがPchMOSトランジスタP2及びNchMOSトランジスタN1からなるインバータの出力側に接続され、ソースが低電位側電源に接続され、ゲートにはチップイネーブル信号CEBが入力される。 The source of the PchMOS transistor P1 is connected to the source of the D-type NchMOS transistor ND1, and the chip enable signal CEB is input to the gate. The source of the PchMOS transistor P2 is connected to the drain of the PchMOS transistor P1, and the input signal IN is input to the gate. The NchMOS transistor N1 has a drain connected to the drain of the PchMOS transistor P2, and receives an input signal IN at the gate. The Pch MOS transistor P2 and the Nch MOS transistor N1 perform an inverter operation. The NchMOS transistor N2 has a drain connected to the output side of the inverter composed of the PchMOS transistor P2 and the NchMOS transistor N1, a source connected to the low potential side power supply, and a chip enable signal CEB input to the gate.
バッファ段部12は、インバータINV1から構成されている。インバータINV1は、高電位側電源Vddを電源として、初段部11から出力された信号を入力し、インバータ動作して入力回路1の出力信号Outを出力する。
The
図4に示すように、電源電圧3V(±10%)の領域に対する入力電圧仕様は、Highレベルの入力電圧であるHS1以下、及びLowレベルの入力電圧であるLS1以上である。これに対して、Highレベルの入力電圧特性VH1はHS1以下であり、Lowレベルの入力電圧特性VL1はLS1以上であり、それぞれ十分規格を満足している。一方、電源電圧1.8V(±10%)の領域に対する入力電圧仕様は、Highレベルの入力電圧であるHS2以下、及びLowレベルの入力電圧であるLS2以上である。これに対して、Highレベルの入力電圧特性VH2はHS2以下であり、Lowレベルの入力電圧特性VL2はLS2以上であり、それぞれ十分規格を満足している。 As shown in FIG. 4, the input voltage specification for the region of the power supply voltage 3 V (± 10%) is not more than HS1 that is a high level input voltage and not less than LS1 that is a low level input voltage. On the other hand, the high level input voltage characteristic VH1 is equal to or lower than HS1, and the low level input voltage characteristic VL1 is equal to or higher than LS1, each sufficiently satisfying the standard. On the other hand, the input voltage specification for the region of the power supply voltage 1.8V (± 10%) is not more than HS2 which is a high level input voltage and not less than LS2 which is a low level input voltage. On the other hand, the high level input voltage characteristic VH2 is equal to or lower than HS2, and the low level input voltage characteristic VL2 is equal to or higher than LS2, each sufficiently satisfying the standard.
上述したように、本実施例の半導体装置では、外部端子から供給される外部電源Vextが所定値以下の場合に外部電源Vexを内部電源Vintとして出力し、所定値以上の電圧の場合に降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、一定な電圧を出力する内部電源発生回路2と、初段部11に外部電源Vextが供給され、バッファ段部12に内部電源発生回路2から出力された内部電源Vintを高電位側電源Vddとして供給される入力回路1とが備えられている。そして、初段部11のNAND回路NAND1に供給される電源電位は、DタイプNchMOSトランジスタND1により調整されている。このため、2つの電源電圧に対する入力電圧仕様に対して、入力電圧特性を満足することができる。また、一つの入力回路で2つの電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できるので、従来よりも消費電流を抑制することができる。更に、簡略な回路構成を有する入力回路を用いているので、設計作業を低減することができる。
As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the external power source Vex is output as the internal power source Vint when the external power source Vext supplied from the external terminal is equal to or lower than a predetermined value, and the step-down operation is performed when the voltage is equal to or higher than the predetermined value. The internal
なお、本実施例では、入力回路1を初段部11とバッファ段部12の2段構成にしているが、波形整形回路やインバータなどを初段部11とバッファ段部12の間に設けて3段構成以上にしてもよい。また、NAND回路の代わりにNOR回路などを用いてもよい。更に、PchMOSトランジスタ及びNchMOSトランジスタのゲート絶縁膜にはシリコン酸化膜を用いているが、シリコン酸化膜を窒化したSiNxOy膜、シリコン窒化膜(Si3N4)/シリコン酸化膜の積層膜、或いは高誘電体膜(High−Kゲート絶縁膜)を用いてもよい。なお、この高誘電体膜としては、Hf(ハフニウム)、Zr(ジルコニウム)、La(ランタニウム)の酸化物、或いはそのシリケート物(例えばHfSiON)等を用いてよい。
In this embodiment, the
次に、本発明の実施例2に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図5は半導体装置を示すブロック図、図6は入力回路に供給される外部電源と高電位側電源の関係を示す図である。本実施例では、入力回路に供給される内部電源を増やしている。
Next, a semiconductor device according to
以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。 In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.
図5に示すように、本実施例の半導体装置は、入力回路1、内部電源発生回路2、2a、及び選択回路4から構成されている。内部電源発生回路2a(第2の内部電源発生回路)は、外部電源Vextが実施例1よりも高い電圧の場合、降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、且つ内部電源Vintよりも高電圧で、一定な電圧の内部電源Vinta(第2の内部電源)を発生して、この内部電源Vintaを選択回路4に出力する。選択回路4は、内部電源発生回路2から出力された内部電源Vint、内部電源発生回路2aから出力されたVintaを入力し、外部電源Vextが実施例1と同じ電圧以下の場合に内部電源Vintを選択し、外部電源Vextが実施例1よりも高い電圧の場合に内部電源Vintaを選択し、それぞれ高電位側電源Vddとして入力回路1に出力する。
As shown in FIG. 5, the semiconductor device of this embodiment includes an
図6に示すように、TTLインターフェース仕様である電源電圧5V(±10%)規格の領域では、内部電源発生回路2aにより、高電位側電源は一定な電圧である2.4Vに降圧される。 As shown in FIG. 6, in the region of the power supply voltage 5V (± 10%) standard that is the TTL interface specification, the high-potential-side power supply is stepped down to 2.4V, which is a constant voltage, by the internal power supply generation circuit 2a.
次に、入力回路の入力電圧特性について、図7を参照して説明する。図7は入力回路の外部電源電圧に対する入力電圧特性を示す図である。 Next, input voltage characteristics of the input circuit will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the input voltage characteristics with respect to the external power supply voltage of the input circuit.
図7に示すように、電源電圧5V(±10%)の領域に対する入力電圧仕様は、Highレベルの入力電圧であるHS3以下、及びLowレベルの入力電圧であるLS3以上である。これに対して、Highレベルの入力電圧特性VH3はHS3以下であり、Lowレベルの入力電圧特性VL3はLS3以上であり、それぞれ十分規格を満足している。 As shown in FIG. 7, the input voltage specification for the region of the power supply voltage of 5 V (± 10%) is HS3 or less which is a high level input voltage and LS3 or more which is a low level input voltage. On the other hand, the high level input voltage characteristic VH3 is equal to or lower than HS3, and the low level input voltage characteristic VL3 is equal to or higher than LS3, which sufficiently satisfy the standards.
上述したように、本実施例の半導体装置では、外部端子から供給される外部電源Vextが所定値以下の場合に外部電源Vexを内部電源Vintとして出力し、所定値以上の電圧の場合に降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、一定な電圧を出力する内部電源発生回路2と、外部電源Vextが実施例1よりも高い電圧の場合、降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、且つ内部電源Vintよりも高電圧で、一定な電圧の内部電源Vintaを発生する内部電源発生回路2aと、内部電源発生回路2から出力された内部電源Vint、内部電源発生回路2aから出力されたVintaを入力し、外部電源Vextが実施例1と同じ電圧以下の場合に内部電源Vintを選択し、外部電源Vextが実施例1よりも高い電圧の場合に内部電源Vintaを選択し、それぞれ高電位側電源Vddとして入力回路1に出力する選択回路4と、初段部11に外部電源Vextが供給され、バッファ段部12に選択回路4から出力された高電位側電源Vddが入力される入力回路1とが備えられている。そして、初段部11のNAND回路NAND1に供給される電源電位は、DタイプNchMOSトランジスタND1により調整されている。このため、3つの電源電圧に対する入力電圧仕様に対して、入力電圧特性を満足することができる。また、一つの入力回路で3つの電源電圧に対する入力電圧仕様に対応できるので、従来よりも消費電流を抑制することができる。更に、簡略な回路構成を有する入力回路を用いているので、設計作業を低減することができる。
As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the external power source Vex is output as the internal power source Vint when the external power source Vext supplied from the external terminal is equal to or lower than a predetermined value, and the step-down operation is performed when the voltage is equal to or higher than the predetermined value. When the internal
次に、本発明の実施例3に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図8は入力回路を示す回路図である。本実施例では、実施例1の入力回路の初段部の回路構成を変更している。
Next, a semiconductor device according to
以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。 In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.
図8に示すように、入力回路1aは、初段部11aとバッファ段部12から構成されている。初段部11aは、2入力NAND回路NAND1、PchMOSトランジスタP3(第2のPchMOSトランジスタ)、PchMOSトランジスタ(第1のPchMOSトランジスタ)P4、及びNchMOSトランジスタN3から構成されている。PchMOSトランジスタP3、PchMOSトランジスタP4、及びNchMOSトランジスタN3は、2入力NAND回路NAND1の電源電圧を調整する電圧調整手段として機能する。
As shown in FIG. 8, the input circuit 1 a includes a first stage part 11 a and a
PchMOSトランジスタP3は、外部電源Vextと2入力NAND回路NAND1のPchMOSトランジスタP1のソースの間に設けられ、PchMOSトランジスタP4及びNchMOSトランジスタN3は、外部電源Vextと低電位側電源Vssの間に設けられている。 The PchMOS transistor P3 is provided between the external power supply Vext and the source of the PchMOS transistor P1 of the two-input NAND circuit NAND1, and the PchMOS transistor P4 and the NchMOS transistor N3 are provided between the external power supply Vext and the low potential side power supply Vss. Yes.
PchMOSトランジスタP4は、ソースが外部電源Vextに接続され、ゲートが低電位側電源Vssに接続され、常にオンしている。NchMOSトランジスタN3は、ドレインがPchMOSトランジスタP4のドレインに接続され、ソースが低電位側電源Vssに接続され、ゲートが高電位側電源Vddに接続され、電源電圧1.8V(±10%)規格の領域では、外部電源Vextの増加とともにドレイン電流が増加し、電源電圧3V(±10%)規格の領域では、一定なドレイン電流が流れる。 The PchMOS transistor P4 has a source connected to the external power supply Vext and a gate connected to the low potential power supply Vss, and is always on. The NchMOS transistor N3 has a drain connected to the drain of the PchMOS transistor P4, a source connected to the low potential side power supply Vss, a gate connected to the high potential side power supply Vdd, and a power supply voltage of 1.8 V (± 10%) standard. In the region, the drain current increases as the external power supply Vext increases, and a constant drain current flows in the region of the power supply voltage 3V (± 10%) standard.
PchMOSトランジスタP3は、ソースが外部電源Vextに接続され、ドレインがPchMOSトランジスタP1のソースに接続され、ゲートがPchMOSトランジスタP4のドレインとNchMOSトランジスタN3のドレインに接続され、PchMOSトランジスタP4のドレインの電位によりドレイン電流が変化する。このため、2入力NAND回路NAND1に供給される電源電位は、PchMOSトランジスタP3、P4、及びNchMOSトランジスタN3の動作により調整される。 The PchMOS transistor P3 has a source connected to the external power supply Vext, a drain connected to the source of the PchMOS transistor P1, a gate connected to the drain of the PchMOS transistor P4 and the drain of the NchMOS transistor N3, and the potential of the drain of the PchMOS transistor P4. The drain current changes. Therefore, the power supply potential supplied to the two-input NAND circuit NAND1 is adjusted by the operations of the Pch MOS transistors P3 and P4 and the Nch MOS transistor N3.
次に、入力回路の入力電圧特性について、図9を参照して説明する。図9は入力回路の外部電源電圧に対する入力電圧特性を示す図である。 Next, input voltage characteristics of the input circuit will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing input voltage characteristics with respect to the external power supply voltage of the input circuit.
図9に示すように、電源電圧3V(±10%)の領域に対する入力電圧仕様は、Highレベルの入力電圧であるHS1以下、及びLowレベルの入力電圧であるLS1以上である。これに対して、Highレベルの入力電圧特性VH11はHS1以下であり、Lowレベルの入力電圧特性VL11はLS1以上であり、それぞれ十分規格を満足している。一方、電源電圧1.8V(±10%)の領域に対する入力電圧仕様は、Highレベルの入力電圧であるHS2以下、及びLowレベルの入力電圧であるLS2以上である。これに対して、Highレベルの入力電圧特性VH21はHS2以下であり、Lowレベルの入力電圧特性VL21はLS2以上であり、それぞれ十分規格を満足している。 As shown in FIG. 9, the input voltage specification for the region of the power supply voltage 3V (± 10%) is not more than HS1 that is a high level input voltage and not less than LS1 that is a low level input voltage. On the other hand, the high level input voltage characteristic VH11 is equal to or lower than HS1, and the low level input voltage characteristic VL11 is equal to or higher than LS1, each sufficiently satisfying the standard. On the other hand, the input voltage specification for the region of the power supply voltage 1.8V (± 10%) is not more than HS2 which is a high level input voltage and not less than LS2 which is a low level input voltage. On the other hand, the high-level input voltage characteristic VH21 is equal to or lower than HS2, and the low-level input voltage characteristic VL21 is equal to or higher than LS2, each sufficiently satisfying the standard.
上述したように、本実施例の半導体装置では、外部端子から供給される外部電源Vextが所定値以下の場合に外部電源Vexを内部電源Vintとして出力し、所定値以上の電圧の場合に降圧動作して外部電源Vextよりも低電圧で、一定な電圧を出力する内部電源発生回路2と、初段部11aに外部電源Vextが供給され、バッファ段部12に内部電源発生回路2から出力された内部電源Vintを高電位側電源Vddとして供給される入力回路1aとが備えられている。そして、初段部11aのNAND回路NAND1に供給される電源電位は、PchMOSトランジスタP3、4、及びNchMOSトランジスタN3の動作によりにより調整されている。このため、実施例1と同様な効果を有する。
As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the external power source Vex is output as the internal power source Vint when the external power source Vext supplied from the external terminal is equal to or lower than a predetermined value, and the step-down operation is performed when the voltage is equal to or higher than the predetermined value. The internal
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、実施例3では、PchMOSトランジスタP3、P4及びNchMOSトランジスタN3を用いて初段部11aの2入力NAND回路NAND1に供給する電源電位を調整しているが、カレントミラー回路を代わりに用いてもよい。また、実施例1、3では、電源電圧1.8V、3Vに対する入力電圧仕様に対応し、実施例2では、電源電圧1.8V、3V、5Vに対する入力電圧仕様に対応しているが、その他の入力電圧仕様に対しても回路パラメータを調整することにより適応することができる。 For example, in the third embodiment, the power supply potential supplied to the two-input NAND circuit NAND1 of the first stage unit 11a is adjusted using the Pch MOS transistors P3 and P4 and the Nch MOS transistor N3, but a current mirror circuit may be used instead. . The first and third embodiments correspond to the input voltage specifications for the power supply voltages 1.8V and 3V, and the second embodiment corresponds to the input voltage specifications for the power supply voltages 1.8V, 3V and 5V. The input voltage specification can be adapted by adjusting the circuit parameters.
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) 外部電源電圧が印加され、前記外部電源電圧が所定値以下の場合、前記外部電源電圧を、前記外部電源電圧が所定値以上の場合、降圧して前記外部電源電圧よりも低い内部電源電圧を、それぞれ高電位側電源電圧として出力する内部電源発生回路と、前記外部電源電圧が印加され、NAND回路が設けられ、前記外部電源側と前記NAND回路の間に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加され、インバータが設けられたバッファ段部とを有する入力回路とを具備する半導体装置。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Supplementary Note 1) When an external power supply voltage is applied and the external power supply voltage is less than or equal to a predetermined value, the external power supply voltage is stepped down when the external power supply voltage is greater than or equal to a predetermined value and lower than the external power supply voltage. An internal power generation circuit that outputs a power supply voltage as a high-potential-side power supply voltage, a voltage to which the external power supply voltage is applied, a NAND circuit is provided, and a power supply voltage is adjusted between the external power supply side and the NAND circuit A semiconductor device comprising: an input circuit having a first stage provided with adjusting means and a buffer stage to which the high-potential side power supply voltage is applied and an inverter is provided.
(付記2) 前記電圧調整手段は、ドレインが前記外部電源に接続され、ゲートが前記高電位側電源に接続されたノーマリオン型NchMOSトランジスタである付記1に記載の半導体装置。
(Supplementary note 2) The semiconductor device according to
(付記3) 前記電圧調整手段は、ソースが前記外部電源に接続され、ゲートが低電位側電源に接続された第1のPchMOSトランジスタと、ドレインが前記第1のPchMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが高電位側電源に接続され、ソースが前記外部電源に接続されたNchMOSトランジスタと、ソースが前記低電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPchMOSトランジスタのドレイン及び前記NchMOSトランジスタのドレインに接続された第2のPchMOSトランジスタから構成されている付記1に記載の半導体装置。
(Supplementary Note 3) The voltage adjusting means includes a first PchMOS transistor having a source connected to the external power supply, a gate connected to a low potential power supply, and a drain connected to the drain of the first PchMOS transistor, An NchMOS transistor having a gate connected to the high-potential side power supply, a source connected to the external power supply, a source connected to the low-potential side power supply, and a gate being the drain of the first PchMOS transistor and the drain of the NchMOS transistor The semiconductor device according to
(付記4) 前記電圧調整手段は、前記外部電源と前記NAND回路の間に設けられたカレントミラー回路である付記1に記載の半導体装置。
(Additional remark 4) The said voltage adjustment means is a semiconductor device of
1、1a 入力回路
2、2a 内部電源発生回路
3 内部回路
4 選択回路
11、11a 初段部
12 バッファ段部
CEB チップイネーブル信号
HS1 電源電圧3VでのVIH電圧仕様
HS2 電源電圧1.8VでのVIH電圧仕様
HS3 電源電圧5VでのVIH電圧仕様
IN 入力信号
INV1 インバータ
LS1 電源電圧3VでのVIL電圧仕様
LS2 電源電圧1.8VでのVIL電圧仕様
LS3 電源電圧5VでのVIL電圧仕様
NAND1 NAND回路
N1、N2、N3 NchMOSトランジスタ
ND1 DタイプNchMOSトランジスタ
OUT 出力信号
P1、P2、P3、P4 PchMOSトランジスタ
Vdd 高電位側電源
Vext 外部電源
VH1、VH11 電源電圧3VでのVIH電圧特性
VH2、VH21 電源電圧1.8VでのVIH電圧特性
VH3 電源電圧5VでのVIH電圧特性
Vint、Vinta 内部電源
VL1、VL11 電源電圧3VでのVIL電圧特性
VL2、VL21 電源電圧1.8VでのVIL電圧特性
VL3 電源電圧5VでのVIL電圧特性
Vss 低電位側電源
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記外部電源電圧が印加され、前記外部電源側に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加されるバッファ段部とを有する入力回路と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 When an external power supply voltage is applied and the external power supply voltage is a predetermined value or less, the external power supply voltage is reduced, and when the external power supply voltage is a predetermined value or more, the internal power supply voltage lower than the external power supply voltage is reduced. An internal power generation circuit that outputs as a high-potential side power supply voltage,
An input circuit having an initial stage portion provided with voltage adjusting means for adjusting the power supply voltage on the external power supply side to which the external power supply voltage is applied, and a buffer stage portion to which the high potential side power supply voltage is applied;
A semiconductor device comprising:
前記外部電源電圧が印加され、降圧して前記外部電源電圧よりも低く、且つ前記第1の内部電源電圧より高い第2の内部電源電圧を出力する第2の内部電源発生回路と、
前記第1の内部電源電圧及び前記第2の前記内部電源電圧が入力され、前記外部電源電圧が所定値以下の場合、前記第1の内部電源電圧を、前記外部電源電圧が所定値以上の場合、前記第2の内部電源電圧を、それぞれ高電位側電源電圧として出力する選択回路と、
前記外部電源電圧が印加され、前記外部電源側に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加されるバッファ段部とを有する入力回路と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 A first internal power generation circuit to which an external power supply voltage is applied, steps down and outputs a first internal power supply voltage lower than the external power supply voltage;
A second internal power supply generating circuit that applies the external power supply voltage, steps down and outputs a second internal power supply voltage that is lower than the external power supply voltage and higher than the first internal power supply voltage;
When the first internal power supply voltage and the second internal power supply voltage are input and the external power supply voltage is less than or equal to a predetermined value, the first internal power supply voltage is greater than the predetermined value. A selection circuit for outputting the second internal power supply voltage as a high-potential-side power supply voltage,
An input circuit having an initial stage portion provided with voltage adjusting means for adjusting the power supply voltage on the external power supply side to which the external power supply voltage is applied, and a buffer stage portion to which the high potential side power supply voltage is applied;
A semiconductor device comprising:
前記外部電源電圧が印加され、降圧して前記外部電源電圧よりも低く、且つ前記第1の内部電源電圧よりも高い第2の内部電源電圧を出力する第2の内部電源発生回路と、
前記第1の内部電源電圧及び前記第2の内部電源電圧が入力され、前記外部電源電圧が所定値以下の場合、前記外部電源電圧を、前記外部電源電圧が所定値以上で、且つ前記第2の内部電源電圧よりも低い場合、前記第1の内部電源電圧を、前記外部電源電圧が前記第1の内部電源電圧以上の場合、前記第2の内部電源電圧を、それぞれ高電位側電源電圧として出力する選択回路と、
前記外部電源電圧が印加され、外部電源側に電源電圧を調整する電圧調整手段を設けた初段部と前記高電位側電源電圧が印加されるバッファ段部とを有する入力回路と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 When an external power supply voltage is applied and the external power supply voltage is less than or equal to a predetermined value, the external power supply is stepped down and the first internal power supply voltage lower than the external power supply voltage when the external power supply voltage is greater than or equal to a predetermined value. A first internal power generation circuit that outputs
A second internal power generation circuit that is applied with the external power supply voltage, steps down and outputs a second internal power supply voltage that is lower than the external power supply voltage and higher than the first internal power supply voltage;
When the first internal power supply voltage and the second internal power supply voltage are input and the external power supply voltage is less than or equal to a predetermined value, the external power supply voltage is greater than or equal to a predetermined value and the second When the external power supply voltage is lower than the first internal power supply voltage, the second internal power supply voltage is set as the high potential side power supply voltage. A selection circuit to output,
An input circuit having an initial stage portion provided with voltage adjusting means for adjusting the power supply voltage on the external power supply side to which the external power supply voltage is applied; and a buffer stage portion to which the high potential side power supply voltage is applied;
A semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004108081A JP2005295254A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Semiconductor device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010147928A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Fujitsu Microelectronics Ltd | Semiconductor device and system |
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2004
- 2004-03-31 JP JP2004108081A patent/JP2005295254A/en not_active Withdrawn
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