JPH0243204B2 - - Google Patents
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- JPH0243204B2 JPH0243204B2 JP58030991A JP3099183A JPH0243204B2 JP H0243204 B2 JPH0243204 B2 JP H0243204B2 JP 58030991 A JP58030991 A JP 58030991A JP 3099183 A JP3099183 A JP 3099183A JP H0243204 B2 JPH0243204 B2 JP H0243204B2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
- G05F1/462—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
- G05F1/465—Internal voltage generators for integrated circuits, e.g. step down generators
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Description
(技術分野)
この発明は、C−MOS ICなどに使用する直流
電圧制御回路に関するものである。
(従来技術)
外部回路を高電圧電源で動作させる必要がある
とき、C MOS−IC回路も同一電源電圧で動作
させられる電流が共通となり便利である。そこ
で、従来、C−MOS ICは、VDD(高電源電位入
力端子)とVSS(低電源電位入力端子)に、3V、
5V、12V、16Vなどの電圧を加えることにより
ICを動作させた。
しかし、使用するICの電源電圧の値により、
同機能を有するICチツプのパターン面積には大
きな差が生じた。すなわち、MOSトランジスタ
の耐圧を上昇させるためには、ソース・ドレイン
間の距離を大きくしなければならない。したがつ
て、ICチツプの占有面積増大になる。例えば、
3V耐圧のC−MOSパターン面積を「1」とする
と、5V耐圧では約「1.6」、12V耐圧では約
「3.1」、16V耐圧では約「5〜6.4」となる。
このため、12Vや16V耐圧のICは、500〜1000
素子程度のMSIが限度であり、3000素子以上の
LSIでは、チツプ面積が大きくなり過ぎるため、
良品率の低下、コスト増を招き、事実上、製造不
可能であつた。
そこで、IC内部回路の耐圧を低電圧(例えば
5V耐圧)とし、ICの外部回路とのインターフエ
ースを高耐圧(例えば16V耐圧)とし、外部に2
種類の電源(5Vと16V)を作つて、ICに入力す
る方法もあるが、IC外部に2つの専用の安定化
電源を作らねばならず、コスト増となる。
さらに、ICはVDDを低耐圧部分と、高耐圧部分
に共通使用するとしても、低電源入力端子は高耐
圧用のVSSと低耐圧用のVSS′の2本必要となるた
め、計3本を必要とし、通常ICに比べ1ピン増
加する。
(発明の目的)
この発明は上記従来の欠点を除去するためにな
されたもので、見掛上12V、16V耐圧の高集積IC
を実現可能にするだけでなく、5V耐圧の高集積
ICのコスト低減を図ることができる直流電圧制
御回路を提供することを目的とする。
(発明の構成)
この発明の直流電圧制御回路は、高電源電位入
力端子と、第1接続点と、前記高電源電位入力端
子と第1接続点との間に接続され、少なくとも1
つのPチヤンネルMOS FETによるダイオード
からなる負荷回路と、第2接続点と、出力端子
と、ゲートとドレインが前記第1接続点に、ソー
スが前記第2接続点に接続されたNチヤンネル
MOS FETからなる第1のダイオードおよび、
ゲートが前記第1接続点に、ドレインが前記高電
源電位入力端子に、ソースが出力端子に接続され
たNチヤンネルMOS FETから構成される第1
のソースフオロワー回路と、第3接続点と、低電
源電位入力端子と、ゲートとドレインが前記第3
接続点に、ソースが前記第2接続点に接続された
PチヤンネルMOS FETからなる第2のダイオ
ードおよび、ゲートが前記第3接続点に、ドレイ
ンが前記低電源電位入力端子に、ソースが前記出
力端子に接続されたPチヤンネルMOS FETか
ら構成される第2のソースフオロワー回路と、前
記第3接続点と前記低電源電位入力端子との間に
接続された第1の抵抗手段と、前記出力端子と前
記低電源電位入力端子との間に接続された第2の
抵抗手段とからなる。
(実施例)
以下、この発明の直流電圧制御回路の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第1図はその一実
施例の回路図である。この第1図において、高電
源電位入力端子(以下VDDと略す)1は、負荷回
路を構成するPチヤンネルMOS FET(以下、P
−MOSと略す)3のソースと抵抗4の一端、さ
らに、NチヤンネルMOS FET(以下N−MOSと
略す)8のドレインに接続されている。
P−MOS3のゲートとドレインは抵抗4の他
端とN−MOS8のゲート、さらには第1ダイオ
ードとしてのN−MOS5のゲートおよびドレイ
ンに接続されている。これらゲートおよびドレイ
ンと抵抗4の他端の接続部が第1接続点である。
低電源電位入力端子(以下VSSと略す)2は、
第1の抵抗手段としての抵抗7を通して第2ダイ
オードとしてのP−MOS6のゲートとドレイン、
さらにP−MOS9のゲートに接続されていると
ともに、直接P−MOS9のドレインにも接続さ
れている。N−MOS5とP−MOS6のソースは
接続されている。このN−MOS5とP−MOS6
のソースの接続部が第2接続点である。また、P
−MOS6のゲートとドレイン、抵抗7の一端お
よびP−MOS9のゲートの接続部が第3接続点
である。
N−MOS8とP−MOS9のソースは電位出力
端子(以下VSS′と略す)11と、供給回路として
の抵抗10(抵抗手段)を通してVSS2に接続さ
れている。
次に、上述のように構成されたこの発明の直流
電圧制御回路の動作について説明するが、その前
に予めダイオード特性について述べておく。
ダイオード特性VfN(N MOS FETのときに
ついて述べる)とは、ダイオードに電流が流れだ
すときの電圧値のことである。ここで、ダイオー
ド特性VfNと閾値VTNとは次のような関係がある。
N−MOS FETのゲート電圧VGとドレイン電
流IDとの関係は第4図のようになる。閾値電圧
VTNは図からわかるようにドレイン電流が0のと
き(又は1μAなどの極めて小さい電流値)におけ
るトランジスタがON状態となるゲート電圧値が
一般的な定義である。
一方、N−MOS FETで構成するダイオード
特性も理想的にはVTNなのであるが、ダイオード
には必ずある電流(i)が流されないと動作しないた
め、ダイオード特性VfNはVTNより大きくなる。
P−MOS FETについても第4図の横軸の
(+)が(−)に変わるだけで同じである。
さて、動作について説明する。VDD1、VSS2
の間にVTP(PチヤンネルMOS FETのスレツシ
ヨルド電圧)やVTN(NチヤンネルMOS FETの
スレツシヨルド電圧)(VTP≒VTN)の電圧以下が
加わつたとき、P−MOS3,6,9、N−MOS
5,8はすべて動作しないが、VSS′11には抵抗
10を通してVSSのレベルが発生する(第2図の
特性IのA点)。
VDD1とVSS2の間の電位がVTP+VTN以上とな
ると、抵抗4、N−MOS5、P−MOS6、抵抗
7を電流が流れ始める。
N−MOS5、P−MOS6はゲート・ドレイン
が接続されており、ダイオードとして動作し、N
−MOS5はN−MOS8に、P−MOS6はP−
MOS9に、それぞれバイアスを加える形となり、
N−MOS5とP−MOS6のソース電位と同電位
がN−MOS8、P−MOS9のソース(すなわち
VSS′11)に発生することになる(第2図の特性
IのB点)。
ここで、N−MOS5とP−MOS6のソース電
位と同電位がN−MOS8、P−MOS9のソース
に発生する点について詳述する。
N−MOS5,8とP−MOS6,9は第5図
a,bのようなソースフオロワー回路が接続され
た構成(AとG、BとHがそれぞれ接続されたも
の)となつている。
いま、第5図aのソースフオロワー回路につい
て考えると、B点の電位VBはD点の電位VDに関
係なく、C点の電位VCからN−MOS8の閾値電
圧VTNだけ降下した電位である(ソースフオロワ
ー回路なので)。すなわち、
VB=VC−VTN
である。
一方、A点の電位VAは、VCからN−MOS5で
構成されたダイオードのダイオード特性VfNだけ
降下した電位である。即ち、
VA=VC−VfN
である。さて、ダイオード特性VfNとトランジス
タの閾値電圧の関係はVfN>VTNであるが、この
差は微少であり、A〜C点の電位を考えるときは
ほぼ無視してさしつかえない。即ち、VfN≒VTN
と考えるとことが出来るため、
VB=VC−VTN≒VC−VTN=VA
となる。
第5図bのソースフオロワー回路についても上
述と同様にH点の電位VHは、E点の電位VEとP
−MOS6の閾値VTPによつて決まり、
VH=VE+VTP
となる。
G点の電位VGは、P−MOS9で構成されたダ
イオードのダイオード特性VfPとVEとから表さ
れ、
VG=VE+VfP
となる。
そして、上述と同様にVfp>VTPであるが、VfP
≒VTPであるので、
VH=VE+VTP≒VE+VfP=VG
となる。
A点又はG点の電位は、N−MOS5及びP−
MOS6のソース電位であり、B点又はH点の電
位はN−MOS8、P−MOS9のソース電位であ
る。
従つて上記ソース電位は同電位であることがわ
かる。
このとき、抵抗10を通して電流が流れること
になるが、システムの消費電流により抵抗10の
抵抗値を任意に変えて良い。
VDD1とVSS2の間の電位がさらに増加して行
くと、抵抗4の両端の電位差がP−MOS3のVTP
となり、電流がP−MOS3にも流れるようにな
る(P−MOS3はゲートとドレインが接続され
ており、ダイオードとして動作する)。
このため、N−MOS5のソース電位(VSS′1
1の電位)は、リミツタがかかつた型となり、こ
れ以上VDD1とVSS2間の電位差を増加しても、
VSS′11のVDDに対する電位差は飽和してくる
(第2図の特性IのC点)。
以上述べたように、VDD1、VSS2間の電圧に
対するVSS′11の電圧は、第2図の特性Iに示す
ようになる。
第2図の特性IのC点のP−MOS3によりリ
ミツタのかかる電位差(定電圧特性に近づくこ
と)は、P−MOS3のダイオード特性VfPとN−
MOS5のダイオード特性VfNとの和となる(VfP
+VfN)。
このダイオード特性は、P−MOS3とN−
MOS5のオン抵抗に対する抵抗7の抵抗値によ
り変動するが、かならず、VfP>VTP、VfN>VTN
となる。
C−MOSは、VTN+VTPの電位がVDD1とVSS′
11の間にかかれば動作するため、VDD1−
VSS′11間の電圧(VfP+VfN)があれば確実に動
作する。
温度特性的にも、P−MOS3とN−MOS5に
より、リミツタを作つているため、VDD−VSS′間
の温度特変動に一致するため問題がない。
したがつて、この発明による直流電圧制御回路
および内部の入出力回路には高耐圧C−MOSト
ランジスタの製造プロセスを使用し、内部論理回
路では低耐圧のC−MOSトランジスタの製造プ
ロセスを使用すれば、ICのチツプ面縮の縮少が
計れることになる。
なお、上記第1図の回路において、抵抗4は無
くても良いが、有れば、VDD1とVSS2間の電位
が(VTN+VTP)以上で、N−MOS5とP−MOS
6を通してバイアス電流が流れる利点がある。抵
抗4が無いと、VDD1とVSS2間の電位が(VTN+
2VTP)以上でバイアス電流が流れるため、バイ
アス回路の動作電圧が高くなる。
VDD1−VSS′11間の電位差を増し、低耐圧プ
ロセスのC−MOS動作マージンを増すには、第
1図のP−MOS3によるダイオードを一つでは
なく、二つ以上、多段に接続するか、温度特性マ
ージンも考えてP−MOS3によるダイオードと
VDD1の間に、さらに、P−MOSによるダイオー
ドと、N−MOSによるダイオードの対を増せば
良い。
この例を第2の実施例として第3図に示す。こ
の第2の実施例では、第1図の抵抗10に流れる
電流に関しても、定電流領域が広がるようにして
改善してある。
高電源電位入力端子(以下VDDと略す)1はP
−MOS12のソースと、N−MOS8のドレイン
と、抵抗15の一端に接続してある。P−MOS
12のゲートとドレインはP−MOS3のソース
に接続され、P−MOS3とゲートとドレインは
N−MOS8のゲートとN−MOS5のゲートとド
レインに接続されている。
N−MOS5のソースはP−MOS6のソースに
接続され、P−MOS6のゲートとドレインは抵
抗7の一端、P−MOS9のゲート、N−MOS1
3のゲートに接続され、低電源電位入力端子(以
下VSSと略す)2は抵抗7の他端、P−MOS9の
ドレイン、N−MOS13,14のソースに接続
されている。
N−MOS8とP−MOS9のソースは電位出力
端子(以下VSS′と略す)11と、抵抗10を通し
てN−MOS14のドレインに接続されている。
さらに、N−MOS13のドレインは抵抗15
の他端とN−MOS14のゲートに接続されてい
る。
第6図は、この第2の実施例において、VDD
1、VSS2に与えられる電位と、これによりVSS′
11に出力される電位を示す図である。
この図からわかるようにVDDは一点電位であ
り、VSSがVDDから時間と共に減少するような値
をとつている。
VSS′11から出力される電位はVSS2に与えら
れる電位によつて変化するもので、これを表にし
たのが下表である。
(Technical Field) The present invention relates to a DC voltage control circuit used in a C-MOS IC or the like. (Prior Art) When it is necessary to operate an external circuit with a high voltage power supply, it is convenient that the CMOS-IC circuit can also be operated with the same power supply voltage and has a common current. Therefore, conventionally, C-MOS ICs have V DD (high power supply potential input terminal) and V SS (low power supply potential input terminal) with 3V,
By applying voltage such as 5V, 12V, 16V, etc.
I got the IC working. However, depending on the value of the power supply voltage of the IC used,
There was a large difference in the pattern area of IC chips with the same function. That is, in order to increase the withstand voltage of a MOS transistor, the distance between the source and drain must be increased. Therefore, the area occupied by the IC chip increases. for example,
If the C-MOS pattern area for a 3V withstand voltage is "1", it will be approximately "1.6" for a 5V withstand voltage, approximately "3.1" for a 12V withstand voltage, and approximately "5 to 6.4" for a 16V withstand voltage. For this reason, 12V or 16V withstand voltage ICs have 500 to 1000
MSI of 3000 elements or more is the limit.
In LSI, the chip area becomes too large, so
This resulted in a decrease in the quality of products and an increase in costs, making it virtually impossible to manufacture. Therefore, the withstand voltage of the IC internal circuit is reduced to a low voltage (for example,
5V withstand voltage), the interface with the external circuit of the IC is high withstand voltage (for example, 16V withstand voltage), and the external
There is a way to create different power supplies (5V and 16V) and input them to the IC, but this requires creating two dedicated stabilized power supplies outside the IC, which increases costs. Furthermore, even if the IC uses V DD in both the low-voltage and high-voltage sections, two low-voltage input terminals are required: V SS for the high voltage and V SS ' for the low voltage. Three pins are required, which adds one pin compared to a normal IC. (Object of the Invention) This invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional technology.
In addition to making it possible to realize
The purpose of this invention is to provide a DC voltage control circuit that can reduce the cost of ICs. (Structure of the Invention) A DC voltage control circuit of the present invention is connected between a high power supply potential input terminal, a first connection point, and the high power supply potential input terminal and the first connection point, and includes at least one
a load circuit consisting of a diode using two P-channel MOS FETs, a second connection point, an output terminal, an N-channel whose gate and drain are connected to the first connection point, and whose source is connected to the second connection point.
a first diode consisting of a MOS FET;
A first comprising an N-channel MOS FET having a gate connected to the first connection point, a drain connected to the high power supply potential input terminal, and a source connected to the output terminal.
a source follower circuit, a third connection point, a low power supply potential input terminal, a gate and a drain connected to the third connection point;
a second diode consisting of a P-channel MOS FET whose source is connected to the second connection point; a gate is connected to the third connection point; a drain is connected to the low power supply potential input terminal; and a source is connected to the output terminal. a second source follower circuit composed of a P-channel MOS FET connected to the terminal; a first resistance means connected between the third connection point and the low power supply potential input terminal; and a second resistance means connected between the terminal and the low power supply potential input terminal. (Example) Hereinafter, an example of the DC voltage control circuit of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment. In FIG. 1, a high power supply potential input terminal (hereinafter abbreviated as V DD ) 1 is connected to a P channel MOS FET (hereinafter referred to as P
-MOS) 3, one end of a resistor 4, and the drain of an N-channel MOS FET (hereinafter abbreviated as N-MOS) 8. The gate and drain of the P-MOS 3 are connected to the other end of the resistor 4, the gate of the N-MOS 8, and further to the gate and drain of the N-MOS 5 as a first diode. The connection portion between the gate and drain and the other end of the resistor 4 is a first connection point. The low power supply potential input terminal (hereinafter abbreviated as V SS ) 2 is
The gate and drain of P-MOS 6 as a second diode through a resistor 7 as a first resistance means,
Further, it is connected to the gate of the P-MOS 9 and also directly connected to the drain of the P-MOS 9. The sources of N-MOS5 and P-MOS6 are connected. This N-MOS5 and P-MOS6
The connection of the source is the second connection point. Also, P
The connection point between the gate and drain of the -MOS6, one end of the resistor 7, and the gate of the P-MOS9 is the third connection point. The sources of N-MOS 8 and P-MOS 9 are connected to V SS 2 through a potential output terminal (hereinafter abbreviated as V SS ') 11 and a resistor 10 (resistance means) serving as a supply circuit. Next, the operation of the DC voltage control circuit of the present invention configured as described above will be explained, but before that, the diode characteristics will be described in advance. Diode characteristic V fN (described for N MOS FET) is the voltage value when current begins to flow through the diode. Here, the diode characteristic V fN and the threshold value V TN have the following relationship. The relationship between the gate voltage V G and drain current ID of the N-MOS FET is shown in FIG. threshold voltage
As can be seen from the figure, V TN is generally defined as the gate voltage value at which the transistor turns on when the drain current is 0 (or at an extremely small current value such as 1 μA). On the other hand, the diode characteristic formed by N-MOS FETs is also ideally V TN , but since the diode does not operate unless a certain current (i) is passed through it, the diode characteristic V fN is larger than V TN . The same is true for P-MOS FETs, except that (+) on the horizontal axis in Figure 4 is changed to (-). Now, the operation will be explained. V DD 1, V SS 2
When a voltage equal to or less than V TP (threshold voltage of P-channel MOS FET) or V TN (threshold voltage of N-channel MOS FET) (V TP ≒ V TN ) is applied between P-MOS3, 6, 9, and N −MOS
5 and 8 do not operate, but the level of V SS is generated at V SS '11 through the resistor 10 (point A of characteristic I in FIG. 2). When the potential between V DD 1 and V SS 2 exceeds V TP +V TN , current begins to flow through the resistor 4, N-MOS 5, P-MOS 6, and resistor 7. N-MOS5 and P-MOS6 have their gates and drains connected and operate as diodes.
-MOS5 becomes N-MOS8, P-MOS6 becomes P-
A bias is added to each MOS9,
The same potential as the source potential of N-MOS5 and P-MOS6 is the source potential of N-MOS8 and P-MOS9 (i.e.
V SS '11) (point B of characteristic I in Fig. 2). Here, the point that the same potential as the source potential of N-MOS5 and P-MOS6 is generated at the sources of N-MOS8 and P-MOS9 will be explained in detail. The N-MOS 5, 8 and the P-MOS 6, 9 have a configuration in which source follower circuits are connected as shown in FIGS. 5a and 5b (A and G, B and H are connected, respectively). Now, considering the source follower circuit in Figure 5a, the potential V B at point B has dropped by the threshold voltage V TN of the N-MOS8 from the potential V C at point C, regardless of the potential V D at point D. It is the electric potential (because it is a source follower circuit). That is, V B =V C -V TN . On the other hand, the potential V A at point A is a potential dropped from V C by the diode characteristic V fN of the diode composed of N-MOS5. That is, V A =V C −V fN . Now, the relationship between the diode characteristic V fN and the threshold voltage of the transistor is V fN > V TN , but this difference is minute and can be almost ignored when considering the potentials at points A to C. That is, V fN ≒ V TN
If you think about it, you can do it, so V B = V C − V TN ≒ V C − V TN = V A. In the source follower circuit of FIG. 5b, as described above, the potential V H at point H is different from the potential V E at point E and P
- It is determined by the threshold value V TP of MOS6, and V H =V E +V TP . The potential V G at point G is expressed from the diode characteristics V fP and V E of the diode composed of the P-MOS 9, and becomes V G =V E +V fP . Then, as above, V fp > V TP , but V fP
Since ≒V TP , V H =V E +V TP ≒V E +V fP =V G. The potential at point A or point G is N-MOS5 and P-
This is the source potential of the MOS 6, and the potential at point B or H is the source potential of the N-MOS 8 and P-MOS 9. Therefore, it can be seen that the source potentials are the same potential. At this time, current will flow through the resistor 10, but the resistance value of the resistor 10 may be arbitrarily changed depending on the current consumption of the system. As the potential between V DD 1 and V SS 2 increases further, the potential difference across resistor 4 increases to V TP of P-MOS 3.
As a result, current also flows through the P-MOS 3 (the gate and drain of the P-MOS 3 are connected, and it operates as a diode). Therefore, the source potential of N-MOS5 (V SS '1
1) becomes a limiter type, and even if the potential difference between V DD 1 and V SS 2 is increased further,
The potential difference between V SS '11 and V DD becomes saturated (point C of characteristic I in FIG. 2). As described above, the voltage of V SS '11 with respect to the voltage between V DD 1 and V SS 2 is as shown in characteristic I in FIG. The potential difference applied to the limiter by the P-MOS3 at point C of characteristic I in Fig. 2 (approaching constant voltage characteristics) is the diode characteristic VfP of the P-MOS3 and N-
It is the sum of the diode characteristic V fN of MOS5 (V fP
+ VfN ). This diode characteristic is P-MOS3 and N-MOS3.
Although it varies depending on the resistance value of resistor 7 relative to the on-resistance of MOS 5, it is always V fP > V TP , V fN > V TN
becomes. In C-MOS, the potential of V TN +V TP is V DD 1 and V SS ′
11, it will work, so V DD 1-
It will operate reliably if there is a voltage between V SS '11 (V fP + V fN ). In terms of temperature characteristics, there is no problem since the limiter is formed by P-MOS3 and N-MOS5, so that it matches the temperature characteristic fluctuation between VDD and VSS '. Therefore, if the DC voltage control circuit and internal input/output circuit according to the present invention use a manufacturing process for high-voltage C-MOS transistors, and the internal logic circuit uses a manufacturing process for low-voltage C-MOS transistors, , the reduction in IC chip surface shrinkage can be measured. Note that in the circuit shown in FIG. 1 above, the resistor 4 may be omitted, but if it is present, the potential between V DD 1 and V SS 2 is equal to or higher than (V TN + V TP ), and the N-MOS 5 and P-MOS
6 has the advantage that the bias current flows through it. Without resistor 4, the potential between V DD 1 and V SS 2 would be (V TN +
Since the bias current flows above 2V TP ), the operating voltage of the bias circuit increases. In order to increase the potential difference between V DD 1-V SS '11 and increase the C-MOS operation margin in a low-voltage process, connect two or more diodes in multiple stages instead of one using P-MOS3 as shown in Figure 1. Or, consider the temperature characteristic margin and use a P-MOS3 diode.
During V DD 1, it is sufficient to further increase the number of pairs of diodes made of P-MOS and diodes made of N-MOS. This example is shown in FIG. 3 as a second embodiment. In this second embodiment, the current flowing through the resistor 10 in FIG. 1 is also improved by widening the constant current region. High power supply potential input terminal (hereinafter abbreviated as V DD ) 1 is P
It is connected to the source of -MOS12, the drain of N-MOS8, and one end of resistor 15. P-MOS
The gate and drain of No. 12 are connected to the source of P-MOS 3, and the gate and drain of P-MOS 3 are connected to the gate of N-MOS 8 and the gate and drain of N-MOS 5. The source of N-MOS5 is connected to the source of P-MOS6, and the gate and drain of P-MOS6 are connected to one end of resistor 7, the gate of P-MOS9, and N-MOS1.
A low power supply potential input terminal (hereinafter abbreviated as V SS ) 2 is connected to the other end of the resistor 7 , the drain of the P-MOS 9 , and the sources of the N-MOS 13 and 14 . The sources of the N-MOS 8 and P-MOS 9 are connected to a potential output terminal (hereinafter abbreviated as V SS ') 11 and to the drain of the N-MOS 14 through a resistor 10. Furthermore, the drain of N-MOS13 is resistor 15
The other end is connected to the gate of N-MOS14. FIG. 6 shows that in this second embodiment, V DD
1. The potential applied to V SS 2 and this causes V SS ′
11 is a diagram showing potentials output to the circuit 11. As can be seen from this figure, V DD is a single point potential, and V SS takes a value that decreases from V DD over time. The potential output from V SS '11 changes depending on the potential applied to V SS 2, and this is shown in the table below.
【表】
次に、第6図および上記表を参照して第3図の
第2の実施例の動作について説明する。VDD1と
VSS2の間にVTN(NチヤンネルMOS FETのスレ
ツシヨルド電圧)より低い電位が入力されている
区間では、VSS′11はハイ・インピーダンス(フ
ローテイング状態)となつている。(領域)
VDD1とVSS2の間にVTN以上の電位が入力され
ると、P−MOS12,3,6によるダイオード
およびN−MOS5によるダイオードを通して流
れる電流がないため、N−MOS13のゲートは
「L」レベルとなり、ソース−ドレイン間がオフ
する。
このため、N−MOS14のゲートには抵抗1
5を通して、「H」レベルが伝達されるため、ソ
ース−ドレイン間がオンし、VSS′11は抵抗10
を通してグランド電位(VSS)が出力される。(領
域)
VDD1とVSS2間に3VrP+VfNの電位が入力され
ると、P−MOS12,3,6によるダイオード、
N−MOS5によるダイオードを通して電流が流
れ始める。N−MOS5によるダイオードはN−
MOS8に、P−MOS6によるダイオードはP−
MOS9にそれぞれバイアスを加える形となり、
第3図J点(N−MOS5によるダイオードとP
−MOS6によるダイオードの中点)と同電位が
VSS′11に発生するように作用する。
しかし、抵抗7の両端に発生する電圧降下電圧
がVTN以下ではN−MOS13がオフするため、
N−MOS14がオンし、VSS′11の出力はJ点
の電位(VDD−(2VfP+VfN)より抵抗10により
電圧降下した電位の出力が得られる。(領域)
VDD1とVSS2間に3VfP+2VfNの電位が入力さ
れると、N−MOS13がオンし、N−MOS14
のゲートが「L」レベルとなるため、N−MOS
14のソース−ドレイン間がオフする。
このため、VSS′11には、第3図のJ点電位
(VDDよりも2VfP+VfNだけ低い電圧)が発生す
る。(領域)
VDD1とVSS2間の電位差がこれ以上増加して
も、P−MOS12,3、N−MOS5によるダイ
オードにより、リミツタがかかり、VSS′11の
VDDに対する電位差は飽和してくる。
そして、このリミツタのかかつた電位差は前述
の2VfP+VfNであり、C−MOSの動作保障電源電
圧VTP+VTNと比較し、VfP以上(VfP>VTP、VfN
>VTNのため)のマージンがある。
また、第1の実施例のように、抵抗10を通し
て流れる電流がないため低消費電力となる。この
ため、抵抗10の抵抗値を小さくすることができ
るため、VDD1とVSS2間の電位が低い時に、
VSS′がほとんどVSSとなり、第1の実施例に比べ
電源電圧のレンジを広く取ることができる。
以上のように、第2の実施例では、
(1) 定電圧領域が広い。
(2) VDDとVSSの電圧に応じて、VDDとVSS間のイ
ンピーダンスが可変し、このインピーダンス手
段に流れる電流値が少なく押えられ、低消費電
力化が可能となる。
などの利点を有する。
なお、第3図の第2の実施例においては、P−
MOS12およびP−MOS3により負荷回路が構
成される。また、抵抗10、N−MOS13、N
−MOS14および抵抗15により第2の抵抗手
段が構成される。
(発明の効果)
以上のように、この発明に直流電圧制御回路に
よれば、ICの内部は通常の低電圧で動作する論
理回路とし、入出力部は外部回路と共通な電源電
圧で動作する入出力回路を有するように構成でき
る。また、この回路は、抵抗とトランジスタで構
成することができるためIC化が容易であり、12V
や16V耐圧の高集積ICに適用して大幅なチツプ面
積の縮少が可能である。これにともない、コスト
の低減が行える。[Table] Next, the operation of the second embodiment shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIG. 6 and the above table. V DD 1 and
In a section where a potential lower than V TN (threshold voltage of the N-channel MOS FET) is input between V SS 2, V SS '11 is in a high impedance (floating state). (Area) When a potential higher than V TN is input between V DD 1 and V SS 2, no current flows through the diodes of P-MOS 12, 3, and 6 and the diode of N-MOS 5, so the voltage of N-MOS 13 The gate becomes "L" level, and the source-drain region is turned off. Therefore, the gate of N-MOS14 has a resistor 1.
Since the "H" level is transmitted through 5, the source-drain is turned on, and V SS '11 is connected to the resistor 10.
Ground potential (V SS ) is output through. (Area) When a potential of 3V rP +V fN is input between V DD 1 and V SS 2, the diode by P-MOS12, 3, and 6
Current begins to flow through the diode by N-MOS5. The diode by N-MOS5 is N-
In MOS8, the diode by P-MOS6 is P-
A bias is added to each MOS9,
Figure 3: Point J (diode with N-MOS5 and P
-The same potential as the midpoint of the diode by MOS6)
V SS '11. However, since the N-MOS 13 turns off when the voltage drop occurring across the resistor 7 is less than V TN ,
The N-MOS 14 turns on, and the output of V SS '11 is obtained by dropping the voltage from the potential at point J (V DD - (2V fP + V fN ) by the resistor 10. (Area) V DD 1 and V When a potential of 3V fP + 2V fN is input between SS 2, N-MOS13 turns on and N-MOS14
Since the gate of N-MOS becomes “L” level,
14 is turned off between the source and drain. Therefore, a potential at point J in FIG. 3 (voltage lower than V DD by 2V fP +V fN ) is generated at V SS '11. (Area) Even if the potential difference between V DD 1 and V SS 2 increases further, a limiter is applied by the diodes formed by P-MOS12, 3 and N-MOS 5, and V SS '11 increases.
The potential difference with respect to V DD becomes saturated. The potential difference applied to this limiter is the aforementioned 2V fP +V fN , and compared with the C-MOS operation guaranteed power supply voltage V TP + V TN , it is more than V fP (V fP > V TP , V fN
>V TN ). Furthermore, unlike the first embodiment, there is no current flowing through the resistor 10, resulting in low power consumption. Therefore, since the resistance value of the resistor 10 can be made small, when the potential between V DD 1 and V SS 2 is low,
V SS ' is almost V SS , and the power supply voltage range can be wider than in the first embodiment. As described above, in the second embodiment, (1) the constant voltage region is wide; (2) The impedance between V DD and V SS varies depending on the voltages of V DD and V SS , and the current value flowing through this impedance means is kept low, making it possible to reduce power consumption. It has the following advantages. In addition, in the second embodiment shown in FIG.
A load circuit is configured by MOS12 and P-MOS3. Also, resistor 10, N-MOS13, N
-The MOS 14 and the resistor 15 constitute a second resistance means. (Effects of the Invention) As described above, according to the DC voltage control circuit of the present invention, the inside of the IC is a logic circuit that operates at a normal low voltage, and the input/output section operates at the same power supply voltage as the external circuit. It can be configured to have an input/output circuit. In addition, this circuit can be configured with a resistor and a transistor, so it is easy to integrate into an IC, and the 12V
It is possible to significantly reduce the chip area by applying it to highly integrated ICs with a 16V breakdown voltage. Accordingly, costs can be reduced.
第1図はこの発明の直流電圧制御回路の第1の
実施例の回路図、第2図は第1の実施例の入出力
電圧特性図、第3図はこの発明の直流電圧制御回
路の第2の実施例の回路図、第4図はダイオード
特性と閾値との関係を説明するための特性図、第
5図は動作を説明するために第1の実施例の回路
の一部を抽出して示す回路図、第6図は第2の実
施例の入出力電圧特性図である。
1……高電源電位入力端子、2……低電源電位
入力端子、3,6,9,12……Pチヤンネル
MOS FET、5,8,13,14……Nチヤン
ネルMOS FET、4,7,10,15……抵抗、
11……電位出力端子。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the DC voltage control circuit of the present invention, FIG. 2 is an input/output voltage characteristic diagram of the first embodiment, and FIG. 3 is a circuit diagram of a DC voltage control circuit of the present invention. 4 is a characteristic diagram for explaining the relationship between diode characteristics and threshold value, and FIG. 5 is a circuit diagram of the second embodiment, a part of the circuit of the first embodiment is extracted to explain the operation FIG. 6 is an input/output voltage characteristic diagram of the second embodiment. 1...High power supply potential input terminal, 2...Low power supply potential input terminal, 3, 6, 9, 12...P channel
MOS FET, 5, 8, 13, 14...N channel MOS FET, 4, 7, 10, 15...Resistance,
11... Potential output terminal.
Claims (1)
接続され、少なくとも1つのPチヤンネルMOS
FETによるダイオードからなる負荷回路と、 第2接続点と、 出力端子と、 ゲートとドレインが前記第1接続点に、ソース
が前記第2接続点に接続されたNチヤンネル
MOS FETからなる第1のダイオードおよび、
ゲートが前記第1接続点に、ドレインが前記高電
源電位入力端子に、ソースが出力端子に接続され
たNチヤンネルMOS FETから構成される第1
のソースフオロワー回路と、 第3接続点と、 低電源電位入力端子と、 ゲートとドレインが前記第3接続点に、ソース
が前記第2接続点に接続されたPチヤンネル
MOS FETからなる第2のダイオードおよび、
ゲートが前記第3接続点に、ドレインが前記低電
源電位入力端子に、ソースが前記出力端子に接続
されたPチヤンネルMOS FETから構成される
第2のソースフオロワー回路と、 前記第3接続点と前記低電源電位入力端子との
間に接続された第1の抵抗手段と、 前記出力端子と前記低電源電位入力端子との間
に接続された第2の抵抗手段とを有する直流電圧
制御回路。 2 前記負荷回路は、ソースが前記高電源電位入
力端子に、ドレインとゲートが前記第1接続点に
接続されたPチヤンネルMOS FETからなるダ
イオードと、 前記高電源電位入力端子と前記第1接続点との
間に接続された抵抗とから構成された特許請求の
範囲第1項記載の直流電圧制御回路。 3 前記負荷回路は、ソースが前記高電源電位入
力端子に、ドレインとゲートが共通に接続された
第1のPチヤンネルMOS FETからなる第1の
ダイオードと、 ソースが前記第1のPチヤンネルMOS FET
の共通に接続されたドレインおよびゲートに、ド
レインとゲートが前記第1接続点に接続された第
2のPチヤンネルMOS FETからなる第2のダ
イオードとから構成された特許請求の範囲第1項
記載の直流電圧制御回路。 4 前記第2の抵抗手段は、ゲートが前記第3接
続点に、ソースが前記低電源電位入力端子に接続
された第1のNチヤンネルMOS FETと、 前記高電源電位入力端子と前記第1のNチヤン
ネルMOS FETのドレインとの間に接続された
抵抗と、 ゲートが前記第1のNチヤンネルMOS FET
のドレインに、ソースが前記低電源電位入力端子
に接続された第2のNチヤンネルMOS FETと、 前記第2のNチヤンネルMOS FETのドレイ
ンと前記出力端子との間に接続された抵抗とから
構成される特許請求の範囲第1項記載の直流電圧
制御回路。[Claims] 1. A high power supply potential input terminal, a first connection point, and at least one P-channel MOS connected between the high power supply potential input terminal and the first connection point.
A load circuit consisting of a diode using an FET, a second connection point, an output terminal, and an N channel whose gate and drain are connected to the first connection point and whose source is connected to the second connection point.
a first diode consisting of a MOS FET;
A first comprising an N-channel MOS FET having a gate connected to the first connection point, a drain connected to the high power supply potential input terminal, and a source connected to the output terminal.
a source follower circuit, a third connection point, a low power supply potential input terminal, and a P channel whose gate and drain are connected to the third connection point and whose source is connected to the second connection point.
a second diode consisting of a MOS FET;
a second source follower circuit composed of a P-channel MOS FET having a gate connected to the third connection point, a drain connected to the low power supply potential input terminal, and a source connected to the output terminal; and a second resistance means connected between the output terminal and the low power supply potential input terminal. . 2. The load circuit includes: a diode consisting of a P-channel MOS FET whose source is connected to the high power supply potential input terminal and whose drain and gate are connected to the first connection point; and between the high power supply potential input terminal and the first connection point. 2. The DC voltage control circuit according to claim 1, comprising a resistor connected between the DC voltage control circuit and the resistor. 3. The load circuit includes a first diode including a first P-channel MOS FET whose source is connected to the high power supply potential input terminal and whose drain and gate are commonly connected; and a first diode whose source is the first P-channel MOS FET.
and a second diode comprising a second P-channel MOS FET whose drain and gate are connected to the first connection point. DC voltage control circuit. 4. The second resistance means includes a first N-channel MOS FET whose gate is connected to the third connection point and whose source is connected to the low power supply potential input terminal, and between the high power supply potential input terminal and the first a resistor connected between the drain of the N-channel MOS FET, and a gate of the first N-channel MOS FET;
a second N-channel MOS FET whose drain is connected to the low power supply potential input terminal; and a resistor connected between the drain of the second N-channel MOS FET and the output terminal. A DC voltage control circuit according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030991A JPS59157727A (en) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | Voltage reducing circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030991A JPS59157727A (en) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | Voltage reducing circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157727A JPS59157727A (en) | 1984-09-07 |
| JPH0243204B2 true JPH0243204B2 (en) | 1990-09-27 |
Family
ID=12319071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58030991A Granted JPS59157727A (en) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | Voltage reducing circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59157727A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119613A (en) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | Internal power supply voltage generating circuit for semiconductor integrated circuit |
| JPS62133806A (en) * | 1985-12-05 | 1987-06-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Bimos integrated circuit device |
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| JPH02199518A (en) * | 1989-01-27 | 1990-08-07 | Nec Corp | Reference voltage generating circuit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58115B2 (en) * | 1978-06-19 | 1983-01-05 | 株式会社東芝 | Differential sense circuit |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP58030991A patent/JPS59157727A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59157727A (en) | 1984-09-07 |
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