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JP3854087B2 - Power supply potential detection circuit - Google Patents
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JP3854087B2 - Power supply potential detection circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電位検知回路に係り、特に高速な電源電位の上昇/下降を検知するSRAM、DRAM、EEPROM、及びFeRAM(Ferro-electric Random Access Memory)等の電源電位検知回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電源電位検知回路には、P型MOSトランジスタのソース電極に電源電位を付与し、電流制御抵抗を介してドレイン電極を接地し、電源電位を抵抗分割する電源電位分割回路の出力電位をゲート電極に入力し、電源電位が所望の値以上になればP型MOSトランジスタがオンすることにより電源電位の上昇を検知し、電源電位が所望の値以下になればP型MOSトランジスタがオフすることにより電源電位の下降を検知するものが知られている。
【0003】
次に、図8乃至図10を用いて、従来の電源電位検知回路の構成と動作を具体的に説明する。以下、P型MOSトランジスタをPMOS、N型MOSトランジスタをNMOSと略称する。
図8において、PMOS81のソース電極は直接電源電位VDDに接続され、ドレイン電極はPMOS81の電流を抑制する電流制御抵抗R81を介して接地される。また、PMOS81のゲート電極には直列に接続された抵抗R83、R84からなる電源電位分割回路を用いて電源電位VDDと接地の間を抵抗分割した電位VG8が入力され、ドレイン電位VD8は2段のインバータからなるインバータ列INV81を介して電源電位検知回路の出力信号PWONとして出力される。電源電位検知回路の出力信号PWONは、半導体記憶装置の制御回路に入力される。なお、VSUB81はPMOS81の基板バイアス電位である。
【0004】
次に、電源電位VDDの変化とPMOS81のオン動作、オフ動作との関係について、式(1)、式(2)を用いて詳細に説明する。

Figure 0003854087
ここで、Vthp81(<0)はPMOS81(ノーマリオフ型)のしきい値電圧である。
【0005】
電源電位VDDがゼロから式(1)で示される範囲の値まで上昇すれば、PMOS81のゲート・ソース間の電位差がしきい値以上になるため、PMOS81はオフ状態からオン状態に変化し、PMOS81のドレイン電位VD8が上昇する。これを2段のインバータ回路INV81を介して出力信号PWONとして出力し、出力信号PWONを後段の回路で受けることにより電源電位VDDの上昇を検知する。
【0006】
次に、電源電位VDDが式(2)で示される範囲の値まで下降すれば、PMOS81のゲート・ソース間の電位差がしきい値以下になるため、PMOS81がオン状態からオフ状態に変化し、PMOS81のドレイン電位VD8が下降し、これを2段のインバータ回路INV81を介して出力信号PWONとして出力し、出力信号PWONを後段の回路で受けることにより電源電位VDDの下降を検知する。
【0007】
ここで、PMOS81の電流制限抵抗R81の抵抗をR、寄生容量をCとし、電流制限抵抗R81のR*C時定数をτRC81とし、図9及び図10を用いて図8に示す各電位ノードの電位波形について説明する。はじめに、図9を用いて、電源電位VDDが電流制限抵抗の時定数τRC81に比べて十分遅く変化する場合について説明する。
【0008】
図9の実線VDDに示すように、電源電位VDDは、ゼロ電位から所定の電位までリニアに上昇し、一定時間所定の電位を維持した後再度ゼロ電位まで下降する台形状の時間変化を示すものとする。このとき図8の電源電位分割回路R83、R84の出力電位VG8は、図9の実線VG8に示すように、電源電位VDDを抵抗分割して得られる台形状の時間変化を示す。
【0009】
当初VDD及びVG8は共にゼロ電位であり、図8のPMOS81はノーマリオフ型であるからPMOS81はオフ状態である。PMOS81のドレイン電位VD8は電流制限抵抗R81を介して接地されるので、PMOS81のドレイン電位VD8もまたゼロ電位となる。
【0010】
時刻t1 に達すれば、PMOS81のゲート・ソース間電圧VDD−VG8がPMOS81のしきい値電圧の絶対値|Vthp81|以上になるため、PMOS81がオン状態となり、PMOS81のドレイン電位VD8はゼロ電位から高速に時刻t1 における実線VDDの電位まで上昇する。このVD8の時間変化は、図8のINV81を介して電源電位検知回路の出力信号PWONとなり、図9の破線PWONに示すようにVD8の時間変化に沿って出力される。
【0011】
次に、時刻t2 になればPMOS81のゲート・ソース間電圧VDD−VG8がPMOS81のしきい値電圧の絶対値|Vthp81|以下になるため、PMOS81がオフ状態となり、PMOS81のドレイン電位VD8は時刻t2 における実線VDDの電位から電流制限抵抗R81の時定数τRC81でゼロ電位まで下降する。
【0012】
このとき、電源電位VDDの下降速度が十分に遅ければ、時定数τRC81は無視できるので、PMOS81のドレイン電位VD8は、時刻t2 における実線VDDの電位からゼロまでほぼ垂直に下降する。このVD8の時間変化は、図8のINV81を介して電源電位検知回路の出力信号PWONとなり、図9の破線に示すようにVD8の時間変化に沿って出力される。
【0013】
このようにして、図9に示す電源電位VDDの時間変化を所定のタイミングで検知し、急峻な上昇/下降形状を備えた電源電位検出回路の出力信号PWONを得ることができる。PWONの検知時刻やパルス幅は、電源電位分割回路R83、R84の電位分割比及びPMOS81のしきい値電圧Vthp81の値で定められる。
【0014】
次に、電源電位VDDの下降時間より電流制限抵抗R81の時定数τRC81が長い場合に生じる問題点について説明する。電流制限抵抗R81の時定数τRC81が電源電位VDDの下降時間に比べて長ければ、時刻t2 においてPMOS81がオフ状態となり、ドレイン電位VD8が、電流制限抵抗R81を介して時定数τRC81で接地側に放電し始める際、それより早く電源電位VDDがゼロ電位に達するので、結果的に電源電位VDDの変化に対して電位VD8の接地側への放電が追随できなくなり、時刻t2 におけるVD8の電位降下の開始時点が検知されないことになる。
【0015】
図10を用いて、このときの各電位ノード波形を詳細に説明する。図10の電位波形は、高速なVDDの時間変化を見易くするため図9に比べて時間軸を拡大して示している。時刻t1においてPMOS81がオン状態になれば、PMOS81の大きなオン電流により、電流制限抵抗R81の容量成分が高速に充電される。従って、ドレイン電位VD8が高速に上昇し、図10の破線に示すように出力信号PWONは電源電位VDDの上昇を検知することができる。
【0016】
しかし、時刻t2においてPMOS81がオフ状態になれば、図10の時刻t2以降の実線VD8に示すように、PMOS81のドレイン電位VD8は、時定数τRC81で指数関数的に減衰し、このドレイン電位VD8の緩やかな変化がインバータ列INV81の初段を反転させるしきい値に達しなければ、次段のインバータから出力される出力信号PWONは、次段インバータの出力高レベル(通常、VDDに等しい)のままとなる。
【0017】
従って、図10の破線に示す出力信号PWONは電源電位VDDに沿って時間変化する。すなわち、出力信号PWONは時刻t2におけるVDDの電位降下を検知することなくVDDの時間変化に沿って変化することになる。
【0018】
このように、電源電位VDDが高速に下降すれば、PMOS81のゲート・ソース間の電位差がPMOS81のしきい値以下になりオフ状態になっても、ドレイン電位VD8は電流制限抵抗R81の時定数τRC81のため下降し終わることができず、ゆるやかな下降状態が後段のINV81に伝達されないため、電源電位VDDの下降の検知ができなくなるという問題があった。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の電源電位検知回路は高速な電源電位の上昇を検知することは可能であるが、高速な電源電位の下降を検知することができないという問題があった。
【0020】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、高速な電源電位の上昇と同様に、高速な電源電位の下降を検知することができる電源電位検知回路を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源電位検知回路は、高速な電源電位の下降を検知するため、遅延回路を介して第1のPMOSトランジスタのソース電極に電源電位を付与し、ゲート電極に第1の電源電位分割回路の出力を付与することにより、電源電位の下降の際に第1のPMOSトランジスタがオンするように構成し、第1のPMOSトランジスタのオン電流を用いて高速な電源電位の下降を検知する出力信号を発生させることを特徴とする。
【0022】
一方、高速な電源電位の上昇は、第2のPMOSトランジスタのソース電極に直接電源電位を付与し、ゲート電極に第2の電源電位分割回路の出力を付与することにより、電源電位の上昇の際に第2のPMOSトランジスタがオンするようにし、第2のPMOSトランジスタの大きなオン電流を用いて高速な電源電位の上昇を検知する出力信号を発生させる。
【0023】
このようにして検知された出力信号を、インバータ列と論理回路を用いて合成すれば、高速な電源電位の上昇と下降を共に検知する電源電位検知回路を提供することができる。
【0024】
なお、以上の説明においてPMOS及びNMOSは例示であり、本発明は必ずしもMOSトランジスタに限定されるものではない。本発明は、一般にMISトランジスタ(Metal-Insulator-Semiconductor transistor)に対して同様に適用することができるので、特に請求項及び以下この項において、本発明の説明に例示したPMOSをP型MISトランジスタ、NMOSをN型MISトランジスタと呼ぶ。
【0025】
具体的には本発明の電源電位検知回路は、少なくとも抵抗/容量遅延回路を介して電源電位が付与されたソース電極、及び電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えたP型MISトランジスタを有することを特徴とする。
【0026】
また、本発明の電源電位検知回路は、第1のP型MISトランジスタと、第2のP型MISトランジスタと、第1のP型MISトランジスタのドレイン電位が入力される第1のインバータ列と、第2のP型MISトランジスタのドレイン電位が入力される第2のインバータ列と、第1及び第2のインバータ列の出力を受けて、第2のP型MISトランジスタのドレイン電位がハイレベルであって、第1のP型MISトランジスタのドレイン電位がロウレベルのときに、第1レベルの所定の論理信号を出力し、第2のP型MISトランジスタのドレイン電位がロウレベルであって、第1のP型MISトランジスタのドレイン電位がハイレベルのときに、第1レベルを反転した第2レベルの所定の論理信号を出力する論理回路とを有することを特徴とする。
【0027】
また、本発明の電源電位検知回路は、抵抗/容量遅延回路を介して電源電位が付与されたソース電極、及び第1の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び第1の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第1のP型MISトランジスタと、電源電位が付与されたソース電極、及び第2の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び第2の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第2のP型MISトランジスタと、第1のP型MISトランジスタのドレイン電位を入力する偶数段の第1のインバータ列と、第2のP型MISトランジスタのドレイン電位を入力する奇数段の第2のインバータ列と、第1及び第2のインバータ列の出力を受けるNORゲートとを有することを特徴とする。
【0028】
好ましくは、前記抵抗/容量遅延回路は、単数又は複数の抵抗と容量との組み合わせ回路を有し、前記電源電位分割回路は、複数の抵抗が直列に接続された抵抗回路、又は複数の容量が直列に接続された容量回路、又は複数の抵抗と容量との組み合わせ回路を有し、前記抵抗/容量遅延回路の時定数は、前記電源電位分割回路、及び前記電流制御抵抗よりも大であることを特徴とする。
【0029】
また、好ましくは前記抵抗/容量遅延回路と前記P型MISトランジスタとの間に、ダイオード、又はダイオード接続されたMISトランジスタが挿入されることを特徴とする。
【0030】
また、好ましくは前記抵抗/容量遅延回路は、直列に接続された複数の抵抗と、前記複数の抵抗の一方の終端部と接地との間、並びに前記複数の抵抗の各接続ノードと接地との間にそれぞれ接続された容量とを具備し、複数の抵抗の一方の終端部には直接電源電位が付与され、各接続ノードにはダイオード、又はダイオード接続されたMISトランジスタを介して電源電位が付与され、かつ複数の抵抗の他方の終端部には、P型MISトランジスタのソース電極が接続されることを特徴とする。
【0031】
また、本発明の電源電位検知回路は、電源電位が付与されたソース電極、及び直列接続された第1、第2の抵抗を有する電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び直列接続された第3、第4の抵抗、又は直列接続された第1、第2の容量を有する電源電位分割回路の出力電位が入力されたゲート電極を備えるP型MISトランジスタと、P型MISトランジスタのドレイン電極の電位が入力された第1のインバータと、P型MISトランジスタのドレイン電極に直接、又は前記第1の抵抗を介して接続されたドレイン電極、及び接地されたソース電極、及び前記第1のインバータの出力電位を入力するゲート電極を備えるN型MISトランジスタとを具備し、第1のインバータの出力電位が第2のインバータを介して出力されることを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電源電位検知回路の構成を示す図である。
【0033】
図1において、PMOS11のソース電極は、抵抗と容量からなる遅延回路RC1を介して電源電位VDDに接続され、ドレイン電極はPMOS11の電流を絞る電流制御抵抗R11を介して接地される。また、PMOS11のゲート電極には、直列に接続された抵抗R13、R14からなる電源電位分割回路を用いて、電源電位VDDと接地の間を抵抗分割することにより得られたゲート電位VG1が入力され、ドレイン電位VD1は2段のインバータからなるインバータ列INV11を介して2入力NORゲートNOR1の一方の入力端子に入力される。
【0034】
また、PMOS12のソース電極は直接電源電位VDDに接続され、ドレイン電極はPMOS12の電流を絞る電流制御抵抗R12を介して接地される。また、PMOS12のゲート電極には電源電位分割回路R15、R16を用いて電源電位VDDと接地の間を抵抗分割することにより得られたゲート電位VG2が入力され、ドレイン電位VD2は1段のインバータINV12を介して、2入力NORゲートNOR1の他方の入力端子に入力され、NOR1の出力端子から電源電位検知回路の出力信号PWONが出力される。ここで、PMOS11、PMOS12は、それぞれしきい値電圧Vthp11、Vthp12(いづれも負の値)のノーマリオフ型トランジスタである。
【0035】
次に図2に示す各電位ノードの電位波形を用いて、第1の実施の形態に係る電源電位検知回路の動作について詳細に説明する。
電源電位VDDの上昇過程で、電源電位VDDと電源電位分割回路R15、R16から出力されるゲート電位VG2との差が、時刻t1においてPMOS12のしきい値電圧|Vthp12|を越えれば、当初オフ状態であったPMOS12がオン状態に変化し、ドレイン電位VD2が、ゼロから実線で示すようにVDDの電位まで高速に上昇する。
【0036】
PMOS12のドレイン電位VD2は、インバータINV12及びNORゲートNOR1を介して、図2の破線で示すように電源電位検知回路の出力信号PWONとして出力される。PMOS12がオン状態に変化した後の出力信号PWONの電位は、NOR1の高レベルが電源電位VDDに等しければVDDに沿って上昇する。このようにして、2入力NORゲートNOR1の出力端子から電源電位検知回路の出力信号PWONの高速な立ち上がりが出力される。
【0037】
同様に電源電位VDDの上昇過程で、当初オフ状態のPMOS11のゲート電極には、電源電位分割回路R13、R14から出力されるゲート電位VG1が印加されるが、PMOS11のソース電極は、抵抗と容量からなる遅延回路RC1を介して電源電位VDDに接続されるため、PMOS11のソース電位VDD1は、電源電位VDDの上昇から遅延回路RC1の時定数τRC1だけ遅れて上昇し、電源電位VDDの平坦部後方(図2の時間幅twの後方)において電源電位VDDの最大値に達する(RC1の容量の充電が完了する)ようになる。
【0038】
ここで、第1の実施の形態においては、この平坦部における電源電位VDDの最大値とPMOS11のゲート電位VG1との電位差が、PMOS11のしきい値電圧|Vthp11|を越えないように設定される。このため、電源電位VDDが最大になる時間幅twを越えても、なおPMOS11のオフ状態が維持される。
【0039】
次に電源電位が急速に下降する場合を考える。先の充電過程で遅延回路RC1の容量に蓄積された電荷が下降していくのに、RC1の抵抗が持つ時定数τRC1を要するので、PMOS11のソース電位VDD1は、図2に示すように電源電位VDDの直線的な下降に遅れてゆるやかに下降する。
【0040】
従って、PMOS11のソース電位VDD1と、電源電位分割回路R13、R14から出力されるゲート電位VG1との電位差が、PMOS11のしきい値電圧|Vthp11|を越える時点t2でPMOS11はオン状態となり、ドレイン電位VD1が高速に上昇する。このようにして、2個のインバータ列INV11を介して、2入力NORゲートNOR1の出力端子から電源電位検知回路の出力信号PWONの高速な立ち下りが出力される。
【0041】
第1の実施の形態に係る電源電位検知回路では、PMOS12がオンすることにより、ドレイン電位VD2の高速な上昇を介して電源電位VDDの上昇が検知され、PMOS11がオンすることによりドレイン電位VD1の高速な上昇を介して電源電位VDDの下降が検知される。
【0042】
すなわち、ドレイン電位VD2、VD1の高速な上昇は、それぞれ奇数個のインバータ列からなるINV12、偶数個のインバータ列からなるINV11を介して、2入力のNORゲートNOR1にそれぞれ入力し、NOR1の出力として電源電位検知回路の出力信号PWONの高速な立ち上がりと立ち下りが出力される。このようにして、従来困難であった電源電位VDDの下降を高速に検知することが可能になる。
【0043】
なお、図1ではINV11及びINV12がそれぞれ1個及び2個のインバータからなる場合が示されている。また、第1の実施の形態では、電流制限抵抗R11の抵抗値と容量成分によるR*C時定数τRC11及び電源電位分割回路R13、R14のR*C時定数τRC13及びτRC14は、いずれも抵抗/容量遅延回路の時定数τRC1に比べて小さく、電源電位検知回路の動作に大きな影響を及ぼさないものとしている。
【0044】
また、第1の実施の形態において、電源電位分割回路は複数の抵抗(図1では2個の抵抗)を直列に接続した場合につて説明したが、電源電位分割回路は複数の容量を直列に接続しても同様に動作することができる。一般に、電源電位分割回路は複数の抵抗と容量とを結合して形成することが可能である。
【0045】
<第2実施形態>
次に、図3及び図4を用いて第2の実施の形態に係る電源電位検知回路の構成と動作について説明する。図3及び図4に示す電源電位検知回路の構成は、第1の実施の形態の変形例であって、抵抗/容量遅延回路とPMOSのソース電極との間にダイオード接続されたMOSトランジスタ、又はダイオードが接続される他は第1の実施の形態と同様であるため、対応する回路要素に対応する符号を付して説明を省略し相違点についてのみ説明する。
【0046】
図3に示す電源電位検知回路は、抵抗/容量遅延回路RC3とPMOS31のソース電極との間に、ゲート・ドレイン電極間が互いに接続されたダイオード接続のノーマリ・オフ型PMOS33が、ゲート・ドレイン共通電極をPMOS31の側に、ソース電極をRC3の側にして挿入されることに特徴がある。このように、ダイオード接続されたPMOS33は、ソース電極をアノード側、ゲート・ドレイン共通電極をカソード側とするダイオード特性を示すので、ダイオード特性の順方向電流に対して電位のレベルシフト作用を有する。
【0047】
先に述べたように、図3に示す電源電位検知回路は、PMOS32がオンすることにより出力信号PWONが立ち上がり、PMOS31がオンすることにより出力信号PWONが立ち下がる。従って、ダイオード接続されたPMOS33の電位のレベルシフト作用がPMOS31のソース側に加わることにより、PMOS32がオンする(PWONが立ち上がる)VDDの電位とPMOS31がオンする(PWONが立ち下がる)VDDの電位とを第1の実施の形態と異ならせることができる。
【0048】
このようにして、電源電位検知回路における出力信号PWONの形状や出力タイミング設定の自由度を高めることが可能になる。なお、第2の実施の形態において、PMOSをダイオード接続する場合について説明したが、NMOSのゲート・ドレイン共通電極をアノード電極としてダイオード接続し、ゲート・ドレイン共通電極をRC4の側に、NMOSのソース電極をPMOS41のソース側にしてNMOSを挿入することにより同様な効果を得ることができる。
【0049】
図4に示す電源電位検知回路では、抵抗/容量遅延回路RC4とPMOS41のソース電極との間に、カソード電極をPMOS41の側に、アノード電極をRC4の側にしてダイオードDi41が挿入される。ダイオード接続されたMOSトランジスタの代わりにダイオード自身を用いれば、同様な効果が得られることはいうまでもない。
【0050】
<第3実施形態>
次に、図5を用いて第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態では、第1、第2の実施の形態に係る抵抗/容量遅延回路の変形例について説明する。
【0051】
図5(a)は、抵抗/容量遅延回路RC5aを構成する抵抗と容量との各接続ノードに、それぞれダイオード接続されたNMOSを介して電源電位VDDが付与されることに特徴がある。図5(b)では同様に抵抗/容量遅延回路RC5bを構成する抵抗と容量との各接続ノードに、それぞれダイオード接続されたPMOSを介して電源電位VDDが付与される。また、図5(c)では同様に抵抗/容量遅延回路RC5cを構成する抵抗と容量との各接続ノードに、それぞれダイオードを介して電源電位VDDが付与される。なお、図5の回路1は、図1に示す回路から抵抗/容量遅延回路RC1を除去した回路である。
【0052】
このようにすれば、電源電位VDDの上昇の際、ダイオード接続のNMOS、ダイオード接続のPMOS、又はダイオードDiの順方向電流により抵抗/容量遅延回路を構成する各容量が高速にVDD−Vth、又はVDD−Vbi(Vbiはダイオードのビルトイン・ポテンシャル)まで充電されるので、これらの各容量と抵抗との接続ノード、及び図5(a)、図5(b)、図5(c)において、回路1に含まれるPMOS(図1のPMOS11)のソース電位VDD5a、VDD5b、VDD5cは電源電位VDDの上昇に沿って最大電位となる時間幅tw(図2参照)の領域まで上昇する。
【0053】
ここで、ダイオード接続のNMOS、PMOSを用いた時の電源電位VDDからの差分Vth、ダイオードDiを用いたときの電源電位VDDからの差分Vbiは、図5(a)、図5(b)、図5(c)に示すように、遅延回路RC5a、RC5b、RC5cの一方の終端部を直接VDDに接続することで補充され、ほぼVDDの上昇に沿って最大電位に到達することが可能になる。
【0054】
従って、先に図1、図2を用いて説明した、電源電位VDDの上昇過程における、抵抗/容量遅延回路RC1の時定数τRC1によるPMOS11のソース電位VDD1での電位上昇の遅れが解消し、抵抗/容量遅延回路RC1の容量の充電が完了するまでの待ち時間として必要な時間幅twを、実質的にゼロにすることができる。
【0055】
次に、電源電位VDDの下降過程では、抵抗/容量遅延回路を構成する各容量の蓄積電荷がダイオード接続のNMOS、PMOS、又はダイオードDiを逆バイアスするので、これらの素子は電気的に抵抗/容量遅延回路から切り離され、第1の実施の形態と同様に、電源電位VDDの下降過程でPMOS11をオンさせることで電源電位VDDの下降を検知することができる。
【0056】
このように第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態に比べて電源電位VDDの高速な下降を検出するのに必要なVDDの最大値を維持する時間幅twを短縮することができるので特に高速な電源電位検知回路において、出力信号PWONの形状や出力タイミング設定の自由度をさらに高めることが可能になる。
【0057】
<第4実施形態>
次に、図6、図7を用いて、第4の実施の形態について説明する。第4の実施の形態では、電源電位VDDの上昇と下降を検知するPMOSの他に、特に電源電位VDDの高速な下降の検知能力を高めるためのNMOSからなるフィードバック回路を形成することに特徴がある。
【0058】
図6に示す電源電位検知回路は、電源電位VDDが直接付与されるソース電極、及び直列接続された抵抗R61、R62からなる電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び直列接続された抵抗R63、R64(又は直列接続された第1、第2の容量)からなる電源電位分割回路の出力がゲート電位VG6として入力されるゲート電極を具備するPMOS61を備えている。
【0059】
PMOS61のドレイン電位VD6はインバータINV61に入力され、インバータINV61の出力はゲート電位VGN61としてNMOS61のゲートに入力される。NMOS61のドレインは直接PMOS61のドレインに、又は抵抗R61を介してPMOS61のドレインにフィードバックされる。
【0060】
また、NMOS61のソースは接地され、インバータINV61の出力電位は、インバータINV62を介して出力信号PWONとして出力される。ここで、PMOS61のしきい値電圧をVthp61、インバータINV61の回路のしきい値電圧をVthinv61、NMOS61のしきい値電圧をVthn61とする。
【0061】
次に、図7を用いて、第4の実施の形態に係る電源電位検知回路の動作を説明する。時刻t1において電源電位VDDが所定の値に上昇し、電源電位分圧回路R63、R64から出力されるPMOS61のゲート電位VG6との電位差がPMOS61のしきい値電圧|Vthp61|を越えれば、PMOS61がオン状態となり、出力信号PWONを高レベルにすることで電源電位VDDの上昇を検知する。
【0062】
次に、時刻t2において電源電位VDDが所定の値まで下降し、PMOS61のゲート電位VG6との電位差がPMOS61のしきい値電圧|Vthp61|以下となれば、PMOS61がオフ状態となりドレイン電位VD6が下降し始める。図7に示すように、ドレイン電位VD6がインバータINV61の回路のしきい値電圧Vthinv61より低くなれば、INV61の出力電位VGN61が高レベルになり始める。
【0063】
NMOS61のゲートに入力されるVGN61がNMOS61のしきい値電圧Vthn61を越えれば、NMOS61がオン状態となり、R61とR62との接続点が接地されるので、PMOS61のドレイン電位VD6は高速に引き下げられ、破線で示す出力信号PWONを低レベルにすることで、電源電位VDDの高速な下降を検知することが可能になる。
【0064】
このようにすれば、第1乃至第3の実施の形態に係る電源電位検知回路に比べて、抵抗/容量遅延回路を必要とせず、また、その他の回路構成も簡略化されるため抵抗列の数が少なくなり、電源電位検知回路の低消費電力化とチップ面積の縮小を図ることができる。
【0065】
なお本発明は上記の実施の形態に限定されることはない。例えば第2、第3の実施の形態を組み合わせれば、より設計の自由度が高い電源電位検知回路を構成することができる。また、第3の実施の形態において、抵抗/容量遅延回路をR*Cラダーからなる等価回路で表示し、電源電位VDDが直接付与される終端部を除く各等価容量に、ダイオード接続したMOSトランジスタやダイオードを接続するとして説明した。しかし現実の回路では、図5における回路1との接続点の電位VDD5a、VDD5b、VDD5cは、容量成分を含めてその値が定まるので、回路1との接続点にもダイオード接続したMOSトランジスタやダイオードを接続することが望ましい。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0066】
【発明の効果】
上述したように本発明の電源電位検知回路によれば、高速な電源電位の上昇と同様に高速な電源電位の下降を検知する電源電位検知回路を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る電源電位検知回路の構成を示す図。
【図2】第1の実施の形態に係る電源電位検知回路の動作を示す電位波形図。
【図3】第2の実施の形態に係る電源電位検知回路の構成を示す図。
【図4】第2の実施の形態に係る電源電位検知回路の他の構成を示す図。
【図5】第3の実施の形態に係る抵抗/容量遅延回路の構成を示す図であって、
(a)は、ダイオード接続されたNMOSを用いた回路構成を示す図。
(b)は、ダイオード接続されたPMOSを用いた回路構成を示す図。
(c)は、ダイオードを用いた回路構成を示す図。
【図6】第4の実施の形態に係る電源電位検知回路の構成を示す図。
【図7】第4の実施の形態に係る電源電位検知回路の動作を示す電位波形図。
【図8】従来の電源電位検知回路の構成を示す図。
【図9】従来の電源電位検知回路における電源電位の低速変化での動作を示す電位波形図。
【図10】従来の電源電位検知回路における電源電位の高速変化での動作を示す電位波形図。
【符号の説明】
1…抵抗/容量遅延回路を除く第1の実施の形態に係る回路
RC1、RC3、RC4、RC5a、RC5b、RC5c…抵抗/容量遅延回路
INV11、INV31、INV41…偶数段インバータ
INV12、INV32、INV42…奇数段インバータ
INV61、INV62…インバータ
Vthp11、Vthp12、Vthp61…PMOSのしきい値電圧
Vthn61…NMOSのしきい値電圧
Vthinv61…INV61の回路しきい値電圧
VDD…電源電位
PWON…電源電位検知回路の出力信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a potential detection circuit, and more particularly to a power supply potential detection circuit such as SRAM, DRAM, EEPROM, and FeRAM (Ferro-electric Random Access Memory) that detects a rise / fall of a power supply potential at high speed.
[0002]
[Prior art]
In a conventional power supply potential detection circuit, a power supply potential is applied to a source electrode of a P-type MOS transistor, a drain electrode is grounded through a current control resistor, and an output potential of a power supply potential dividing circuit that resistance-divides the power supply potential is gated. Input to the electrode, when the power supply potential becomes higher than a desired value, the P-type MOS transistor is turned on to detect the rise of the power supply potential, and when the power supply potential becomes lower than the desired value, the P-type MOS transistor is turned off. Is known which detects a drop in power supply potential.
[0003]
Next, the configuration and operation of a conventional power supply potential detection circuit will be specifically described with reference to FIGS. Hereinafter, the P-type MOS transistor is abbreviated as PMOS, and the N-type MOS transistor is abbreviated as NMOS.
In FIG. 8, the source electrode of the PMOS 81 is directly connected to the power supply potential VDD, and the drain electrode is grounded via a current control resistor R81 that suppresses the current of the PMOS 81. The gate electrode of the PMOS 81 is supplied with a potential VG8 obtained by resistance division between the power supply potential VDD and the ground using a power supply potential dividing circuit composed of resistors R83 and R84 connected in series, and the drain potential VD8 has two stages. It is output as an output signal PWON of the power supply potential detection circuit via an inverter array INV81 including inverters. The output signal PWON of the power supply potential detection circuit is input to the control circuit of the semiconductor memory device. Note that VSUB81 is the substrate bias potential of the PMOS81.
[0004]
Next, the relationship between the change in the power supply potential VDD and the on / off operation of the PMOS 81 will be described in detail using equations (1) and (2).
Figure 0003854087
Here, Vthp81 (<0) is the threshold voltage of the PMOS 81 (normally off type).
[0005]
If the power supply potential VDD rises from zero to a value in the range represented by equation (1), the potential difference between the gate and source of the PMOS 81 becomes equal to or greater than the threshold value, so that the PMOS 81 changes from the off state to the on state. The drain potential VD8 increases. This is output as an output signal PWON via the two-stage inverter circuit INV81, and the output signal PWON is received by a subsequent circuit to detect an increase in the power supply potential VDD.
[0006]
Next, if the power supply potential VDD falls to a value in the range represented by the expression (2), the potential difference between the gate and the source of the PMOS 81 becomes equal to or less than the threshold value, so that the PMOS 81 changes from the on state to the off state, The drain potential VD8 of the PMOS 81 decreases, and this is output as an output signal PWON via the two-stage inverter circuit INV81, and the output signal PWON is received by the subsequent circuit to detect a decrease in the power supply potential VDD.
[0007]
Here, the resistance of the current limiting resistor R81 of the PMOS 81 is R, the parasitic capacitance is C, and the R * C time constant of the current limiting resistor R81 is τ.RC819 and FIG. 10, the potential waveform of each potential node shown in FIG. 8 will be described. First, referring to FIG. 9, the power supply potential VDD is the time constant τ of the current limiting resistor.RC81A case where the change is sufficiently slow as compared with FIG.
[0008]
As shown by the solid line VDD in FIG. 9, the power supply potential VDD rises linearly from zero potential to a predetermined potential, shows a trapezoidal time change that falls to zero potential again after maintaining the predetermined potential for a certain period of time. And At this time, the output potential VG8 of the power supply potential dividing circuits R83 and R84 in FIG. 8 shows a trapezoidal time change obtained by dividing the power supply potential VDD by resistance as shown by the solid line VG8 in FIG.
[0009]
Initially, both VDD and VG8 are at zero potential, and the PMOS 81 in FIG. 8 is normally off, so the PMOS 81 is off. Since the drain potential VD8 of the PMOS 81 is grounded via the current limiting resistor R81, the drain potential VD8 of the PMOS 81 is also zero potential.
[0010]
Time t1 a, The gate-source voltage VDD-VG8 of the PMOS 81 becomes equal to or greater than the absolute value | Vthp81 | t1 aIt rises to the potential of the solid line VDD at. This time change of VD8 becomes the output signal PWON of the power supply potential detection circuit via INV81 of FIG. 8, and is output along with the time change of VD8 as shown by the broken line PWON of FIG.
[0011]
Next, time t2 aSince the gate-source voltage VDD-VG8 of the PMOS 81 becomes equal to or lower than the absolute value | Vthp81 | of the threshold voltage of the PMOS 81, the PMOS 81 is turned off and the drain potential VD8 of the PMOS 81 is2 aThe time constant τ of the current limiting resistor R81 from the potential of the solid line VDD in FIG.RC81Drops to zero potential.
[0012]
At this time, if the rate of decrease of the power supply potential VDD is sufficiently slow, the time constant τRC81Is negligible, the drain potential VD8 of the PMOS 81 is equal to the time t2 aThe voltage drops substantially vertically from the potential of the solid line VDD to zero. This time change of VD8 becomes the output signal PWON of the power supply potential detection circuit via INV81 in FIG. 8, and is output along with the time change of VD8 as shown by the broken line in FIG.
[0013]
In this manner, the time change of the power supply potential VDD shown in FIG. 9 can be detected at a predetermined timing, and the output signal PWON of the power supply potential detection circuit having a steep rising / falling shape can be obtained. The detection time and pulse width of PWON are determined by the potential division ratio of the power supply potential dividing circuits R83 and R84 and the value of the threshold voltage Vthp81 of the PMOS 81.
[0014]
Next, the time constant τ of the current limiting resistor R81 from the falling time of the power supply potential VDDRC81The problem that occurs when the length is long will be described. Time constant τ of current limiting resistor R81RC81Is longer than the falling time of the power supply potential VDD, the time t2 aThe PMOS 81 is turned off at this time, and the drain potential VD8 is changed to the time constant τ through the current limiting resistor R81.RC81Since the power supply potential VDD reaches the zero potential earlier than the time when the discharge to the ground side is started, the discharge of the potential VD8 to the ground side can no longer follow the change of the power supply potential VDD.2 aThus, the start point of the potential drop of VD8 is not detected.
[0015]
The potential node waveforms at this time will be described in detail with reference to FIG. The potential waveform in FIG. 10 is shown with the time axis enlarged compared to FIG. 9 in order to make it easy to see the time change of VDD at high speed. Time t1When the PMOS 81 is turned on, the capacitance component of the current limiting resistor R81 is charged at high speed due to the large on-current of the PMOS 81. Accordingly, the drain potential VD8 rises at high speed, and the output signal PWON can detect the rise of the power supply potential VDD as shown by the broken line in FIG.
[0016]
However, time t2If the PMOS 81 is turned off at time t in FIG.2As indicated by the solid line VD8 below, the drain potential VD8 of the PMOS 81 has a time constant τ.RC81If the gradual change of the drain potential VD8 does not reach the threshold value for inverting the first stage of the inverter array INV81, the output signal PWON output from the next stage inverter is the output of the next stage inverter. It remains at the output high level (usually equal to VDD).
[0017]
Therefore, the output signal PWON shown by the broken line in FIG. 10 changes with time along the power supply potential VDD. That is, the output signal PWON is time t2It changes along with the time change of VDD without detecting the potential drop of VDD.
[0018]
In this way, if the power supply potential VDD drops at a high speed, the drain potential VD8 is equal to the time constant τ of the current limiting resistor R81 even when the potential difference between the gate and source of the PMOS 81 becomes equal to or lower than the threshold value of the PMOS 81 and is turned off.RC81For this reason, it is impossible to finish the lowering, and since the gentle lowering state is not transmitted to the subsequent INV 81, it is impossible to detect the lowering of the power supply potential VDD.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional power supply potential detection circuit can detect a rise in the power supply potential at a high speed, but has a problem that it cannot detect a drop in the power supply potential at a high speed.
[0020]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply potential detection circuit capable of detecting a high-speed power supply potential fall as well as a high-speed power supply potential rise. .
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The power supply potential detection circuit according to the present invention applies a power supply potential to the source electrode of the first PMOS transistor via the delay circuit and detects the power supply potential drop at high speed, and the first power supply potential dividing circuit to the gate electrode. Is provided so that the first PMOS transistor is turned on when the power supply potential falls, and an output signal for detecting a fast power supply potential fall using the on-current of the first PMOS transistor. Is generated.
[0022]
On the other hand, when the power supply potential is increased at high speed, the power supply potential is directly applied to the source electrode of the second PMOS transistor and the output of the second power supply potential dividing circuit is applied to the gate electrode. The second PMOS transistor is turned on, and an output signal for detecting a high-speed rise in the power supply potential is generated using a large on-current of the second PMOS transistor.
[0023]
By synthesizing the output signals detected in this way using an inverter array and a logic circuit, it is possible to provide a power supply potential detection circuit that detects both an increase and a decrease in power supply potential at high speed.
[0024]
In the above description, PMOS and NMOS are examples, and the present invention is not necessarily limited to MOS transistors. Since the present invention is generally applicable to MIS transistors (Metal-Insulator-Semiconductor transistors) as well, the PMOS illustrated in the description of the present invention is a P-type MIS transistor. The NMOS is called an N-type MIS transistor.
[0025]
Specifically, the power supply potential detection circuit of the present invention includes at least a source electrode to which a power supply potential is applied through a resistance / capacitance delay circuit, a drain electrode grounded through a current control resistor, and a power supply potential dividing circuit. It has a P-type MIS transistor provided with a gate electrode for inputting an output potential.
[0026]
The power supply potential detection circuit of the present invention includes a first P-type MIS transistor, a second P-type MIS transistor, a first inverter row to which a drain potential of the first P-type MIS transistor is input, The drain potential of the second P-type MIS transistor is high when receiving the output of the second inverter row to which the drain potential of the second P-type MIS transistor is input and the outputs of the first and second inverter rows. When the drain potential of the first P-type MIS transistor is low level, a predetermined logic signal of the first level is output, the drain potential of the second P-type MIS transistor is low level, and the first P-type MIS transistor And a logic circuit that outputs a predetermined logic signal at a second level obtained by inverting the first level when the drain potential of the type MIS transistor is at a high level. To.
[0027]
The power supply potential detection circuit according to the present invention includes a source electrode to which a power supply potential is applied through a resistance / capacitance delay circuit, a drain electrode grounded through a first current control resistor, and a first power supply potential. A first P-type MIS transistor having a gate electrode for inputting an output potential of the dividing circuit, a source electrode to which a power supply potential is applied, a drain electrode grounded through a second current control resistor, and a second A second P-type MIS transistor having a gate electrode for inputting the output potential of the power supply potential dividing circuit, an even-numbered first inverter row for inputting the drain potential of the first P-type MIS transistor, And an odd-numbered second inverter row for inputting the drain potential of the P-type MIS transistor, and a NOR gate for receiving the outputs of the first and second inverter rows.
[0028]
Preferably, the resistance / capacitance delay circuit includes a combination circuit of one or a plurality of resistors and capacitors, and the power supply potential dividing circuit includes a resistor circuit in which a plurality of resistors are connected in series, or a plurality of capacitors. It has a capacitor circuit connected in series or a combination circuit of a plurality of resistors and capacitors, and the time constant of the resistor / capacitor delay circuit is larger than that of the power supply potential dividing circuit and the current control resistor. It is characterized by.
[0029]
Preferably, a diode or a diode-connected MIS transistor is inserted between the resistor / capacitance delay circuit and the P-type MIS transistor.
[0030]
Preferably, the resistor / capacitance delay circuit includes a plurality of resistors connected in series, one end of the plurality of resistors and the ground, and a connection node of the plurality of resistors and the ground. A power supply potential is directly applied to one terminal portion of the plurality of resistors, and a power supply potential is applied to each connection node via a diode or a diode-connected MIS transistor. In addition, a source electrode of the P-type MIS transistor is connected to the other end portion of the plurality of resistors.
[0031]
The power supply potential detection circuit of the present invention includes a source electrode to which a power supply potential is applied, a drain electrode grounded via a current control resistor having first and second resistors connected in series, and a series connection. A P-type MIS transistor having a gate electrode to which the output potential of the power supply potential dividing circuit having the third and fourth resistors or the first and second capacitors connected in series is input; and the drain of the P-type MIS transistor A first inverter to which the potential of the electrode is input; a drain electrode connected directly or via the first resistor to the drain electrode of the P-type MIS transistor; a grounded source electrode; and the first An N-type MIS transistor having a gate electrode for inputting the output potential of the inverter, and the output potential of the first inverter is output via the second inverter. The features.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply potential detection circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0033]
In FIG. 1, the source electrode of the PMOS 11 is connected to the power supply potential VDD via a delay circuit RC <b> 1 composed of a resistor and a capacitor, and the drain electrode is grounded via a current control resistor R <b> 11 that restricts the current of the PMOS 11. Further, the gate potential VG1 obtained by dividing the resistance between the power supply potential VDD and the ground is input to the gate electrode of the PMOS 11 using a power supply potential dividing circuit including resistors R13 and R14 connected in series. The drain potential VD1 is input to one input terminal of the two-input NOR gate NOR1 via an inverter array INV11 including two-stage inverters.
[0034]
Further, the source electrode of the PMOS 12 is directly connected to the power supply potential VDD, and the drain electrode is grounded via a current control resistor R12 that restricts the current of the PMOS 12. Also, the gate potential VG2 obtained by dividing the resistance between the power supply potential VDD and the ground using the power supply potential dividing circuits R15 and R16 is input to the gate electrode of the PMOS 12, and the drain potential VD2 is the one-stage inverter INV12. And the other input terminal of the two-input NOR gate NOR1, and the output signal PWON of the power supply potential detection circuit is output from the output terminal of NOR1. Here, the PMOS 11 and the PMOS 12 are normally-off transistors having threshold voltages Vthp11 and Vthp12 (both are negative values), respectively.
[0035]
Next, the operation of the power supply potential detection circuit according to the first embodiment will be described in detail using the potential waveform of each potential node shown in FIG.
In the process of increasing the power supply potential VDD, the difference between the power supply potential VDD and the gate potential VG2 output from the power supply potential dividing circuits R15 and R16 is the time t.1When the threshold voltage | Vthp12 | of the PMOS 12 is exceeded, the PMOS 12 which is initially in the off state is changed to the on state, and the drain potential VD2 is rapidly increased from zero to the potential of VDD as indicated by the solid line.
[0036]
The drain potential VD2 of the PMOS 12 is output via the inverter INV12 and the NOR gate NOR1 as the output signal PWON of the power supply potential detection circuit as shown by the broken line in FIG. The potential of the output signal PWON after the PMOS 12 is turned on rises along VDD if the high level of NOR1 is equal to the power supply potential VDD. In this manner, the output signal PWON of the power supply potential detection circuit is output at a high speed from the output terminal of the 2-input NOR gate NOR1.
[0037]
Similarly, in the process of increasing the power supply potential VDD, the gate potential VG1 output from the power supply potential dividing circuits R13 and R14 is applied to the gate electrode of the PMOS 11 which is initially in the off state, but the source electrode of the PMOS 11 has resistance and capacitance. Since the source potential VDD1 of the PMOS 11 is connected to the power supply potential VDD via the delay circuit RC1 consisting of the time constant τ of the delay circuit RC1 from the rise of the power supply potential VDD.RC1As a result, the maximum value of the power supply potential VDD is reached behind the flat portion of the power supply potential VDD (after the time width tw in FIG. 2) (charging of the capacitor of RC1 is completed).
[0038]
Here, in the first embodiment, the potential difference between the maximum value of the power supply potential VDD in the flat portion and the gate potential VG1 of the PMOS 11 is set so as not to exceed the threshold voltage | Vthp11 | of the PMOS 11. . For this reason, even if the power supply potential VDD exceeds the maximum time width tw, the PMOS 11 is still in the off state.
[0039]
Next, consider a case where the power supply potential drops rapidly. Although the charge accumulated in the capacitance of the delay circuit RC1 in the previous charging process falls, the time constant τ of the resistance of RC1RC1Therefore, the source potential VDD1 of the PMOS 11 gradually falls behind the linear drop of the power supply potential VDD as shown in FIG.
[0040]
Accordingly, the PMOS 11 is turned on at time t2 when the potential difference between the source potential VDD1 of the PMOS 11 and the gate potential VG1 output from the power source potential dividing circuits R13 and R14 exceeds the threshold voltage | Vthp11 | VD1 rises at high speed. In this manner, the high-speed falling of the output signal PWON of the power supply potential detection circuit is output from the output terminal of the 2-input NOR gate NOR1 via the two inverter rows INV11.
[0041]
In the power supply potential detection circuit according to the first embodiment, when the PMOS 12 is turned on, a rise in the power supply potential VDD is detected through a fast rise in the drain potential VD2, and when the PMOS 11 is turned on, the drain potential VD1 is increased. A drop in power supply potential VDD is detected through a fast rise.
[0042]
That is, the high rises in the drain potentials VD2 and VD1 are respectively input to the 2-input NOR gate NOR1 via the INV12 including an odd number of inverter rows and the INV11 including an even number of inverter rows, and are output as NOR1. The rising and falling edges of the output signal PWON of the power supply potential detection circuit are output at high speed. In this way, it is possible to detect a drop in the power supply potential VDD, which has been difficult in the past, at high speed.
[0043]
FIG. 1 shows a case where INV11 and INV12 are each composed of one and two inverters. In the first embodiment, the R * C time constant τ depending on the resistance value and the capacitance component of the current limiting resistor R11 is used.RC11And the R * C time constant τ of the power supply potential dividing circuits R13 and R14RC13And τRC14Is the time constant τ of the resistor / capacitance delay circuitRC1Compared to the above, the operation of the power supply potential detection circuit is not significantly affected.
[0044]
In the first embodiment, the power supply potential dividing circuit has been described in the case where a plurality of resistors (two resistors in FIG. 1) are connected in series. However, the power supply potential dividing circuit has a plurality of capacitors connected in series. Even if connected, it can operate in the same manner. In general, a power supply potential dividing circuit can be formed by combining a plurality of resistors and capacitors.
[0045]
Second Embodiment
Next, the configuration and operation of the power supply potential detection circuit according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. The configuration of the power supply potential detection circuit shown in FIGS. 3 and 4 is a modification of the first embodiment, and is a MOS transistor diode-connected between the resistance / capacitance delay circuit and the PMOS source electrode, or Since the configuration is the same as that of the first embodiment except that a diode is connected, the same reference numerals are assigned to the corresponding circuit elements, description thereof will be omitted, and only differences will be described.
[0046]
In the power supply potential detection circuit shown in FIG. 3, a diode-connected normally-off type PMOS 33 in which the gate and drain electrodes are connected to each other between the resistance / capacitance delay circuit RC3 and the source electrode of the PMOS 31 has a common gate and drain. It is characterized in that the electrode is inserted on the PMOS 31 side and the source electrode is on the RC3 side. As described above, the diode-connected PMOS 33 has a diode characteristic in which the source electrode is the anode side and the gate / drain common electrode is the cathode side, and thus has a potential level shift function with respect to the forward current of the diode characteristic.
[0047]
As described above, in the power supply potential detection circuit shown in FIG. 3, the output signal PWON rises when the PMOS 32 is turned on, and the output signal PWON falls when the PMOS 31 is turned on. Therefore, when a level shift operation of the potential of the diode-connected PMOS 33 is applied to the source side of the PMOS 31, the PMOS 32 is turned on (PWON rises) and the PMOS 31 is turned on (PWON falls) VDD. Can be different from those of the first embodiment.
[0048]
In this way, it is possible to increase the shape of the output signal PWON and the degree of freedom in setting the output timing in the power supply potential detection circuit. In the second embodiment, the case where the PMOS is diode-connected has been described. However, the NMOS gate-drain common electrode is diode-connected as the anode electrode, and the gate-drain common electrode is on the RC4 side, and the NMOS source is connected. A similar effect can be obtained by inserting an NMOS with the electrode on the source side of the PMOS 41.
[0049]
In the power supply potential detection circuit shown in FIG. 4, a diode Di41 is inserted between the resistance / capacitance delay circuit RC4 and the source electrode of the PMOS 41 with the cathode electrode on the PMOS 41 side and the anode electrode on the RC4 side. It goes without saying that the same effect can be obtained if the diode itself is used instead of the diode-connected MOS transistor.
[0050]
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, a modification of the resistance / capacitance delay circuit according to the first and second embodiments will be described.
[0051]
FIG. 5A is characterized in that a power supply potential VDD is applied to each connection node between the resistor and the capacitor constituting the resistor / capacitance delay circuit RC5a via a diode-connected NMOS. Similarly, in FIG. 5B, the power supply potential VDD is applied to each connection node between the resistor and the capacitor constituting the resistor / capacitance delay circuit RC5b via the diode-connected PMOS. Similarly, in FIG. 5C, the power supply potential VDD is applied to each connection node between the resistor and the capacitor constituting the resistor / capacitance delay circuit RC5c via a diode. 5 is a circuit obtained by removing the resistor / capacitance delay circuit RC1 from the circuit shown in FIG.
[0052]
In this way, when the power supply potential VDD rises, each capacitor constituting the resistor / capacitance delay circuit is rapidly connected to VDD−Vth by the forward current of the diode-connected NMOS, the diode-connected PMOS, or the diode Di, or Since it is charged up to VDD-Vbi (Vbi is the built-in potential of the diode), the connection nodes of these capacitors and resistors, and the circuit in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) The source potentials VDD5a, VDD5b, and VDD5c of the PMOS included in 1 (PMOS 11 in FIG. 1) rise to the region of the time width tw (see FIG. 2) that becomes the maximum potential as the power supply potential VDD increases.
[0053]
Here, the difference Vth from the power supply potential VDD when the diode-connected NMOS and PMOS are used, and the difference Vbi from the power supply potential VDD when the diode Di is used are shown in FIG. 5 (a), FIG. As shown in FIG. 5 (c), it is supplemented by directly connecting one terminal of the delay circuits RC5a, RC5b, and RC5c to VDD, and it becomes possible to reach the maximum potential almost along the rise of VDD. .
[0054]
Therefore, the time constant τ of the resistance / capacitance delay circuit RC1 in the process of increasing the power supply potential VDD described above with reference to FIGS.RC1The delay of the potential rise at the source potential VDD1 of the PMOS 11 due to the output is eliminated, and the time width tw required as a waiting time until the charging of the capacitor of the resistor / capacitance delay circuit RC1 is completed can be made substantially zero. .
[0055]
Next, in the process of lowering the power supply potential VDD, the accumulated charge of each capacitor constituting the resistor / capacitance delay circuit reversely biases the diode-connected NMOS, PMOS, or diode Di. As is the case with the first embodiment, it is possible to detect a decrease in the power supply potential VDD by turning on the PMOS 11 in the process of decreasing the power supply potential VDD.
[0056]
As described above, according to the third embodiment, the time width tw for maintaining the maximum value of VDD necessary to detect a rapid decrease in the power supply potential VDD is shortened as compared with the first embodiment. Therefore, it is possible to further increase the shape of the output signal PWON and the degree of freedom in setting the output timing in a particularly high-speed power supply potential detection circuit.
[0057]
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The fourth embodiment is characterized in that, in addition to the PMOS for detecting the rise and fall of the power supply potential VDD, in particular, a feedback circuit made of NMOS for enhancing the detection capability of the power supply potential VDD at a high speed is formed. is there.
[0058]
The power supply potential detection circuit shown in FIG. 6 includes a source electrode to which a power supply potential VDD is directly applied, a drain electrode grounded via a current control resistor including resistors R61 and R62 connected in series, and a resistor connected in series. A PMOS 61 including a gate electrode to which an output of a power supply potential dividing circuit composed of R63 and R64 (or first and second capacitors connected in series) is input as a gate potential VG6 is provided.
[0059]
The drain potential VD6 of the PMOS 61 is input to the inverter INV61, and the output of the inverter INV61 is input to the gate of the NMOS 61 as the gate potential VGN61. The drain of the NMOS 61 is fed back directly to the drain of the PMOS 61 or to the drain of the PMOS 61 via the resistor R61.
[0060]
The source of the NMOS 61 is grounded, and the output potential of the inverter INV61 is output as the output signal PWON via the inverter INV62. Here, the threshold voltage of the PMOS 61 is Vthp61, the threshold voltage of the circuit of the inverter INV61 is Vthinv61, and the threshold voltage of the NMOS 61 is Vthn61.
[0061]
Next, the operation of the power supply potential detection circuit according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Time t1When the power supply potential VDD rises to a predetermined value in FIG. 5 and the potential difference with the gate potential VG6 of the PMOS 61 output from the power supply potential voltage dividing circuits R63 and R64 exceeds the threshold voltage | Vthp61 | Thus, the rise of the power supply potential VDD is detected by setting the output signal PWON to a high level.
[0062]
Next, time t2When the power supply potential VDD falls to a predetermined value at the time point and the potential difference from the gate potential VG6 of the PMOS 61 becomes equal to or lower than the threshold voltage | Vthp61 | of the PMOS 61, the PMOS 61 is turned off and the drain potential VD6 starts to fall. As shown in FIG. 7, when the drain potential VD6 becomes lower than the threshold voltage Vthinv61 of the circuit of the inverter INV61, the output potential VGN61 of the INV61 starts to become a high level.
[0063]
If VGN61 input to the gate of NMOS61 exceeds the threshold voltage Vthn61 of NMOS61, NMOS61 is turned on and the connection point between R61 and R62 is grounded, so that drain potential VD6 of PMOS61 is pulled down at high speed, By setting the output signal PWON indicated by the broken line to a low level, it is possible to detect a rapid decrease in the power supply potential VDD.
[0064]
In this way, the resistor / capacitance delay circuit is not required as compared with the power supply potential detection circuits according to the first to third embodiments, and other circuit configurations are simplified. Thus, the number of power supply potential detection circuits can be reduced, and the chip area can be reduced.
[0065]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, when the second and third embodiments are combined, a power supply potential detection circuit with a higher degree of design freedom can be configured. In the third embodiment, the resistance / capacitance delay circuit is represented by an equivalent circuit composed of an R * C ladder, and the MOS transistor is diode-connected to each equivalent capacitor except the terminal portion to which the power supply potential VDD is directly applied. It was explained as connecting a diode. However, in an actual circuit, the values of the potentials VDD5a, VDD5b, and VDD5c at the connection point with the circuit 1 in FIG. 5 are determined including the capacitance component. It is desirable to connect. Various other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the power supply potential detection circuit of the present invention, it is possible to provide a power supply potential detection circuit that detects a high-speed power supply potential drop as well as a high-speed power supply potential rise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply potential detection circuit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a potential waveform diagram showing the operation of the power supply potential detection circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a power supply potential detection circuit according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the power supply potential detection circuit according to the second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a resistance / capacitance delay circuit according to a third embodiment;
FIG. 6A is a diagram showing a circuit configuration using a diode-connected NMOS.
FIG. 6B is a diagram illustrating a circuit configuration using a diode-connected PMOS.
(C) is a figure which shows the circuit structure using a diode.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a power supply potential detection circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 7 is a potential waveform diagram showing an operation of a power supply potential detection circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional power supply potential detection circuit.
FIG. 9 is a potential waveform diagram showing the operation of the conventional power supply potential detection circuit when the power supply potential is changed slowly.
FIG. 10 is a potential waveform diagram showing the operation of the conventional power supply potential detection circuit when the power supply potential changes at high speed.
[Explanation of symbols]
1 ... Circuit according to the first embodiment excluding a resistor / capacitance delay circuit
RC1, RC3, RC4, RC5a, RC5b, RC5c ... Resistance / capacitance delay circuit
INV11, INV31, INV41 ... Even number stage inverter
INV12, INV32, INV42 ... Odd stage inverter
INV61, INV62 ... Inverter
Vthp11, Vthp12, Vthp61: PMOS threshold voltage
Vthn61: NMOS threshold voltage
Vthinv61 ... INV61 circuit threshold voltage
VDD: Power supply potential
PWON: Power supply potential detection circuit output signal

Claims (5)

回路内部で生成した内部電源電位が付与されたソース電極、及び第1の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び外部電源電位を分割する第1の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第1のP型MISトランジスタと、
前記外部電源電位が付与されたソース電極、及び第2の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び前記外部電源電位を分割する第2の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第2のP型MISトランジスタと、
前記第1のP型MISトランジスタのドレイン電位が入力される第1のインバータ列と、
前記第2のP型MISトランジスタのドレイン電位が入力される第2のインバータ列と、
前記第1及び第2のインバータ列の出力を受けて、前記第2のP型MISトランジスタのドレイン電位がハイレベルであって、前記第1のP型MISトランジスタのドレイン電位がロウレベルのときに、第1レベルの所定の論理信号を出力し、前記第2のP型MISトランジスタのドレイン電位がロウレベルであって、前記第1のP型MISトランジスタのドレイン電位がハイレベルのときに、前記第1レベルを反転した第2レベルの所定の論理信号を出力する論理回路と
を有することを特徴とする電源電位検知回路。
Inputs the source electrode provided with the internal power supply potential generated inside the circuit, the drain electrode grounded via the first current control resistor, and the output potential of the first power supply potential dividing circuit for dividing the external power supply potential A first P-type MIS transistor having a gate electrode to be
The source electrode to which the external power supply potential is applied, the drain electrode grounded through the second current control resistor, and the gate electrode for inputting the output potential of the second power supply potential dividing circuit for dividing the external power supply potential A second P-type MIS transistor comprising:
A first inverter row to which the drain potential of the first P-type MIS transistor is input;
A second inverter row to which the drain potential of the second P-type MIS transistor is input;
When the drain potential of the second P-type MIS transistor is high level and the drain potential of the first P-type MIS transistor is low level in response to the outputs of the first and second inverter arrays, When the first level predetermined logic signal is output and the drain potential of the second P-type MIS transistor is low level and the drain potential of the first P-type MIS transistor is high level, And a logic circuit that outputs a predetermined logic signal of a second level with the level inverted.
抵抗/容量遅延回路を介して電源電位が付与されたソース電極、及び第1の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び第1の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第1のP型MISトランジスタと、
電源電位が付与されたソース電極、及び第2の電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び第2の電源電位分割回路の出力電位を入力するゲート電極を備えた第2のP型MISトランジスタと、
前記第1のP型MISトランジスタのドレイン電位を入力する偶数段の第1のインバータ列と、
前記第2のP型MISトランジスタのドレイン電位を入力する奇数段の第2のインバータ列と、
前記第1及び第2のインバータ列の出力を受けるNORゲートと、
を有することを特徴とする電源電位検知回路。
A source electrode to which a power supply potential is applied via a resistance / capacitance delay circuit, a drain electrode grounded via a first current control resistor, and a gate electrode for inputting an output potential of the first power supply potential dividing circuit A first P-type MIS transistor provided;
A second P-type MIS having a source electrode to which a power supply potential is applied, a drain electrode grounded via a second current control resistor, and a gate electrode for inputting an output potential of the second power supply potential dividing circuit A transistor,
An even number of first inverter rows for inputting a drain potential of the first P-type MIS transistor;
An odd-numbered second inverter row for inputting a drain potential of the second P-type MIS transistor;
A NOR gate receiving the outputs of the first and second inverter trains;
A power supply potential detection circuit comprising:
前記抵抗/容量遅延回路の時定数は、前記第1の電源電位分割回路、及び前記第1の電流制御抵抗よりも大であることを特徴とする請求項記載の電源電位検知回路。 3. The power supply potential detecting circuit according to claim 2 , wherein a time constant of the resistance / capacitance delay circuit is larger than that of the first power supply potential dividing circuit and the first current control resistor. 前記抵抗/容量遅延回路と前記第1のP型MISトランジスタとの間に、ダイオード、又はダイオード接続されたMISトランジスタが挿入されることを特徴とする請求項2又は3に記載の電源電位検知回路。4. The power supply potential detection circuit according to claim 2 , wherein a diode or a diode-connected MIS transistor is inserted between the resistance / capacitance delay circuit and the first P-type MIS transistor. . 電源電位が付与されたソース電極、及び直列接続された第1、第2の抵抗を有する電流制御抵抗を介して接地されたドレイン電極、及び直列接続された第3、第4の抵抗、又は直列接続された第1、第2の容量を有する電源電位分割回路の出力電位が入力されたゲート電極を備えるP型MISトランジスタと、
前記P型MISトランジスタのドレイン電極の電位が入力された第1のインバータと、
前記P型MISトランジスタのドレイン電極に直接、又は前記第1の抵抗を介して接続されたドレイン電極、及び接地されたソース電極、及び前記第1のインバータの出力電位を入力するゲート電極を備えるN型MISトランジスタと、
を具備し、
前記第1のインバータの出力電位が第2のインバータを介して出力されることを特徴とする電源電位検知回路。
A source electrode to which a power supply potential is applied, a drain electrode grounded via a current control resistor having first and second resistors connected in series, and a third and fourth resistor connected in series, or a series A P-type MIS transistor including a gate electrode to which an output potential of a power supply potential dividing circuit having first and second capacitors connected is input;
A first inverter to which the potential of the drain electrode of the P-type MIS transistor is input;
N having a drain electrode connected directly to the drain electrode of the P-type MIS transistor or via the first resistor, a grounded source electrode, and a gate electrode for inputting the output potential of the first inverter. Type MIS transistor;
Comprising
An output potential of the first inverter is output via a second inverter.
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