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JPH0619389B2 - Power supply voltage fluctuation detection circuit - Google Patents
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JPH0619389B2 - Power supply voltage fluctuation detection circuit - Google Patents

Power supply voltage fluctuation detection circuit

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Publication number
JPH0619389B2
JPH0619389B2 JP57221144A JP22114482A JPH0619389B2 JP H0619389 B2 JPH0619389 B2 JP H0619389B2 JP 57221144 A JP57221144 A JP 57221144A JP 22114482 A JP22114482 A JP 22114482A JP H0619389 B2 JPH0619389 B2 JP H0619389B2
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JP
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voltage
power supply
circuit
source
supply voltage
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JP57221144A
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龍美 川村
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NIPPON TEKISASU INSUTSURUMENTSU KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は所定の電圧範囲の直流電源を使用する装置にお
いて、モノリシツク集積回路内に設けられ該電圧の変動
を検知する回路に関する。
The present invention relates to a circuit provided in a monolithic integrated circuit for detecting fluctuations in a voltage in a device using a DC power supply in a predetermined voltage range.

多くの電気電子装置は、その動作のための電源を必要と
し、その殊んどは商用交流電源から整流・安定化されて
得られる、安定動作のための所定電圧範囲の直流電源に
より始めて正常な動作を保証される。この直流電源は次
に掲げる3つの場合にその所定電圧範囲から外れる。即
ち、(イ)電気電子装置の動作を開始するため電源スイツ
チをオンして、供給直流電圧が接地電位から上昇を始
め、所定電圧範囲に達するまでの過渡状態、(ロ)所定電
圧範囲にある直流電圧が、外来静電雑音あるいは誘導雑
音、交流電源の停電、瞬断、落雷・雷鳴によるサージ電
圧雑音により一時的に所定範囲から外れる場合、(ハ)電
気・電子装置の動作を終了する際電源スイツチをオフし
て、直流電圧が所定の範囲から外れて接地電位近傍に達
するまでの過渡状態。前記(イ)の場合に対し装置を 誤動作から守るために、従来行なわれていた技術によれ
ば、実質的に抵抗とコンデンサとからなる時定数回路を
設け、電源電圧によりこの抵抗を介してコンデンサを充
電させる。コンデンサ両端の電圧が所定のしきい値電圧
に達するまでの時定数を、直流電源電圧が実際に所定の
電圧範囲に達するまでの過渡時間によりも長くなるよう
にする。この時定数信号により装置を初期状態に保持す
れば誤動作の発生を抑えることができる。時定数を長く
するためにはこれらの値の積を大きくしなければならな
い。ところがモノリシツク集積回路内においてこの積を
大きくとることには集積回路基板上の大きさの制約があ
る。この制約があるため、従来、直流電源に要求されて
いた電圧の立上り時間は、PチヤンネルMOS ICでは約3
ms以下、コンプリメンタリMOS ICでは約100μs以下
であつた。
Many electric and electronic devices require a power supply for their operation, and in particular, a DC power supply within a predetermined voltage range for stable operation, which is obtained by being rectified and stabilized from a commercial AC power supply, does not cause normal operation. Guaranteed to work. This DC power supply is out of the specified voltage range in the following three cases. That is, (a) the power switch is turned on to start the operation of the electric / electronic device, the supplied DC voltage starts rising from the ground potential, and reaches a predetermined voltage range. When the DC voltage is temporarily outside the specified range due to external electrostatic noise or inductive noise, AC power failure, momentary interruption, surge voltage noise caused by lightning / thunder, (c) When the operation of the electric / electronic device is terminated. A transient state in which the power switch is turned off and the DC voltage deviates from the specified range and reaches near the ground potential. In order to protect the device from malfunctions in the case of (a), according to the conventional technology, a time constant circuit consisting essentially of a resistor and a capacitor is provided, and the capacitor is connected via this resistor by the power supply voltage. To charge. The time constant until the voltage across the capacitor reaches a predetermined threshold voltage is made longer than the transient time until the DC power supply voltage actually reaches the predetermined voltage range. If the device is held in the initial state by this time constant signal, the occurrence of malfunction can be suppressed. The product of these values must be increased to lengthen the time constant. However, increasing the product in the monolithic integrated circuit has a limitation on the size of the integrated circuit board. Due to this restriction, the voltage rise time conventionally required for a DC power supply is about 3 times for a P-channel MOS IC.
The time was less than ms, and about 100 μs or less in the complementary MOS IC.

他方、直流電源の立上り時間を短かくすることは、電源
装置の重量、容積、コストを増大させることを必要とす
る。
On the other hand, shortening the rise time of the DC power supply requires increasing the weight, volume, and cost of the power supply device.

従つて本発明の目的は、この時定数の制約を受けること
なく、上記過渡状態にあることを示す信号を与えるため
の回路を動作温度範囲内で安定動作する電源電圧変動検
知回路を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply voltage fluctuation detection circuit that stably operates a circuit for giving a signal indicating that it is in the above transient state, without being restricted by this time constant, within the operating temperature range. Is.

第1図は従来の抵抗コンデンサ時定数回路を使い電源電
圧の立上り時に初期化信号1を発生する従来の初期化信
号発生回路図である、時定数回路はコンデンサ2と2個
のPチヤンネルMOSトランジスタ3と4のソース・ドレ
イン間抵抗(オン抵抗)とからなる。ダイオード5の存
在により、トランジスタ3、4のドレインに与えられる
電圧が電源電圧VDDより遅く立上り時定数を大きくする
方向に働く。しかしこの作用は小さなものである。充電
電圧がノア回路7の入力端子16のスレシホルド電圧を
越えるまでの時間、初期化信号がノア回路の出力17か
ら出力される。この初期化信号は前述したように所定電
圧範囲に達するまでの過渡状態を示すから、装置の動作
開始を抑える信号、動作開始時の各種回路における初期
条件の確保のためのタイミング信号あるいは、過渡状態
にあることをオペレータに報知する信号として利用する
ことができる。この第1図に示した従来の回路は抵抗コ
ンデンサ時定数回路を使つているので前述した誤動作を
起こす可能性と集積回路基板上の制約を有する。
FIG. 1 is a conventional initialization signal generation circuit diagram which generates an initialization signal 1 when a power supply voltage rises by using a conventional resistance capacitor time constant circuit. The time constant circuit is a capacitor 2 and two P channel MOS transistors. It is composed of source-drain resistances (ON resistance) 3 and 4. Due to the presence of the diode 5, the voltage applied to the drains of the transistors 3 and 4 is slower than the power supply voltage V DD and acts to increase the rising time constant. But this effect is small. During the time until the charging voltage exceeds the threshold voltage of the input terminal 16 of the NOR circuit 7, the initialization signal is output from the output 17 of the NOR circuit. Since this initialization signal indicates a transient state until reaching the predetermined voltage range as described above, it is a signal that suppresses the operation start of the device, a timing signal for securing initial conditions in various circuits at the start of operation, or a transient state. It can be used as a signal to notify the operator that there is. Since the conventional circuit shown in FIG. 1 uses a resistor-capacitor time constant circuit, it has a possibility of causing the above-mentioned malfunction and restrictions on the integrated circuit board.

第7図と第8図は、定電圧ツエナーダイオード62と電
流制限抵抗61を接続して一定の電圧を得るための従来
回路図であり、第8図の回路は64、65からなる分圧
回路を有する。第10図は電流制限抵抗67とダイオー
ド66を直列接続し、ダイオードの順方向電圧を利用し
て一定の電圧を得るための従来回路図である。第7図、
第8図および第10図の基準電圧出力はいずれも端子6
3から出力される。この第10図に示す回路をC・MOSに
おいて本発明の基準電圧発生回路と置換えようと試みて
もN型サブストレートと、アノード部のPウエルとダイ
オードのカソード部分のN+領域とがトランジスタのN、
P、N領域として動作し、過大な電流が流れるため、正
しい動作を得ることができない。
7 and 8 are conventional circuit diagrams for connecting a constant voltage Zener diode 62 and a current limiting resistor 61 to obtain a constant voltage. The circuit of FIG. 8 is a voltage divider circuit composed of 64 and 65. Have. FIG. 10 is a conventional circuit diagram for connecting a current limiting resistor 67 and a diode 66 in series to obtain a constant voltage by utilizing the forward voltage of the diode. Figure 7,
The reference voltage output shown in FIG. 8 and FIG.
It is output from 3. Even if an attempt is made to replace the circuit shown in FIG. 10 with the reference voltage generating circuit of the present invention in the C-MOS, the N-type substrate, the P-well of the anode part and the N + region of the cathode part of the diode form a transistor. N,
Since it operates as the P and N regions and an excessive current flows, a correct operation cannot be obtained.

第2図は本発明による電源電圧変動検知回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply voltage fluctuation detection circuit according to the present invention.

第2図における全回路素子はモノリシツク半導体基板上
に絶縁ゲート型FET特にC・MOSの技術を用いて作られる。
抵抗21〜23は単結晶シリコン基板へのイオン打込法
により形成される。このイオン打込は同じ半導体基板上
の他の回路素子(MOSFETのソース・ドレインのオフセツ
ト領域)を形成する時と同時に行なうことができるの
で、工程数を増やすことがない。
All circuit elements in Fig. 2 are made on a monolithic semiconductor substrate using insulated gate FET, especially C / MOS technology.
The resistors 21 to 23 are formed by an ion implantation method on a single crystal silicon substrate. This ion implantation can be performed simultaneously with the formation of other circuit elements (the source / drain offset regions of the MOSFET) on the same semiconductor substrate, so that the number of steps is not increased.

第2図において基準電圧発生回路のNチャンネルMOS
トランジスタ27はソース26が接地され、ゲート24
とドレイン25が短絡され抵抗21を通して5ボルトの
+電源(VDD)に接続されている。抵抗22と23は、
同じ5ボルトの電源電圧(VDD)を抵抗分割し、電源電
圧の変化に比例して変化する被検知電圧を電圧比較器2
8の非反転入力30に与える。電圧比較器28の反転入
力29には、MOSトランジスタ27のドレイン25が接
続され基準電圧を受ける。周知の電圧比較器28の出力
31には、その反転入力29へ与えられる電圧に比べて
非反転入力30へ与えられる電圧が大きい時には正の出
力電圧が現われ、逆の場合には零電圧が現れる。比較器
28の出力31は波形成形回路32とインバータ33に
接続される。
In FIG. 2, the N-channel MOS of the reference voltage generating circuit
The source 26 of the transistor 27 is grounded, and the gate 24
And the drain 25 are short-circuited and connected to the + 5V power source (V DD ) through the resistor 21. Resistors 22 and 23 are
The same 5 volt power supply voltage (V DD ) is divided into resistors, and the detected voltage that changes in proportion to the change in the power supply voltage is detected by the voltage comparator 2.
8 to non-inverting input 30. The drain 25 of the MOS transistor 27 is connected to the inverting input 29 of the voltage comparator 28 to receive the reference voltage. At the output 31 of the known voltage comparator 28, a positive output voltage appears when the voltage applied to the non-inverting input 30 is larger than the voltage applied to the inverting input 29 thereof, and a zero voltage appears in the opposite case. . The output 31 of the comparator 28 is connected to the waveform shaping circuit 32 and the inverter 33.

第3図は、第2図の電圧比較器28の詳細を説明する図
で、抵抗21〜23とMOSトランジスタ27も同時に示
されている。抵抗22と23により電源電圧(VDD)が
抵抗分割されて、NチヤンネルMOSトランジスタ45の
ゲート入力30(これは第2図の非反転入力に同じ)へ
与えられる電圧が低下すれば、このトランジスタ45は
カツトオフの方向へ動く。すなわちソースドレイン間に
流れる電流が減少する。NチヤンネルMOSトランジスタ
41は、2個のトランジスタ29と30を流れる電流の
和を定電流化する。従つてトランジスタ45の電流が減
少するとトランジスタ46を流れる電流は増加し比較器
28の出力31は低下する。第3図に示すPチヤンネル
とNチヤンネルの2個のトランジスタ47と48及び4
9と50は組み合わされてそれぞれ1個の抵抗と等価で
ある。しかしC・MOS構造の1対のトランジスタの方がイ
オン注入方式による抵抗に比べ面積を小さくできる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the voltage comparator 28 in FIG. 2, and resistors 21 to 23 and a MOS transistor 27 are also shown at the same time. If the power supply voltage (V DD ) is resistance-divided by the resistors 22 and 23 and the voltage applied to the gate input 30 of the N-channel MOS transistor 45 (this is the same as the non-inverting input in FIG. 2) decreases, this transistor 45 moves in the direction of cutoff. That is, the current flowing between the source and the drain decreases. The N-channel MOS transistor 41 makes the sum of the currents flowing through the two transistors 29 and 30 a constant current. Therefore, when the current of the transistor 45 decreases, the current flowing through the transistor 46 increases and the output 31 of the comparator 28 decreases. Two transistors 47, 48 and 4 of P and N channels shown in FIG.
9 and 50 are combined to equal one resistor each. However, the area of a pair of transistors of C-MOS structure can be smaller than the resistance by the ion implantation method.

ここで、C・MOSで2対のトランジスタ47と48及び4
9と50を用いることにより比較器28の出力振幅を大
きくすることができる。従来の負荷MOS素子では、その
ゲート電位をVDDとした時、ドレイン側の電位がVDD
TH(VTHは負荷MOSのしきい値電圧)までしか上昇し
ない。これに対し、第3図のC・MOS構成を用いると、N
チヤンネルMOS47の存在により、製造パラメータ変動
による他のNチヤンネルMOS45及び41の特性変動を
相殺できる。またP・MOS48と49のチヤンネル長を長
くしてON抵抗を高くすることにより比較器28の出力を
0からVDD電圧まで大きく振らせることができる。一方
N・MOS47と50のON抵抗はチヤンネル長を短かくしてP
・MOS48と49のON抵抗より低く抑える。
Here, two pairs of transistors 47, 48, and 4 are C / MOS.
By using 9 and 50, the output amplitude of the comparator 28 can be increased. In the conventional load MOS element, when the gate potential is V DD , the drain side potential is V DD
It only rises to V TH (V TH is the threshold voltage of the load MOS). On the other hand, if the C-MOS structure of FIG. 3 is used, N
The presence of the channel MOS 47 can cancel the characteristic variation of the other N channel MOSs 45 and 41 due to the variation of the manufacturing parameter. The output of the comparator 28 can be greatly varied from 0 to the V DD voltage by increasing the channel resistance of the P-MOSs 48 and 49 to increase the ON resistance. on the other hand
ON resistance of N-MOS 47 and 50 shortens the channel length and becomes P
・ Lower than ON resistance of MOS48 and 49.

例えば、P・MOS48と49のチヤンネル長はN・MOS47と
50のチヤンネル長の約4倍にすることができる。
For example, the channel length of P.MOS 48 and 49 can be about four times the channel length of N.MOS 47 and 50.

またトランジスタ42はトランジスタ41の温度による
特性のズレを補正するために挿入された温度補償回路で
ある。
Further, the transistor 42 is a temperature compensating circuit inserted in order to correct the characteristic shift due to the temperature of the transistor 41.

即ち、この回路は電源の立ち上がり、瞬断、立ち下がり
の全ての電源電圧領域に於て、論理回路などを正常に動
作されるために重要である。
That is, this circuit is important for the normal operation of the logic circuit and the like in all the power supply voltage regions of power supply rise, momentary interruption, and fall.

本発明の実施例に於て、まず、トランジスタ41(電界
効果形MOSFET)は温度の変動に対して安定に動作
することが要求され、それら定電流源の機能を果たすた
めに、トランジスタ42、抵抗43及びトランジスタ4
4による温度補償回路を同一半導体基板に構成すること
により、トランジスタ41は温度が上昇すると、トラン
ジスタ41のVTH(しきい値)が低下し、併せてトラン
ジスタ42のVTHも低下する為、トランジスタ42のド
レイン・ゲート電位は低下する。これら構成からトラン
ジスタ41のエートに印加される電位が温度変化前に比
べ低下する。
In the embodiment of the present invention, first, the transistor 41 (field effect type MOSFET) is required to operate stably with respect to temperature fluctuations. 43 and transistor 4
By configuring the temperature compensating circuit of No. 4 on the same semiconductor substrate, when the temperature of the transistor 41 rises, the V TH (threshold value) of the transistor 41 decreases and the V TH of the transistor 42 also decreases. The drain-gate potential of 42 drops. With these configurations, the potential applied to the gate of the transistor 41 is lower than that before the temperature change.

ここで、温度が下降する時は、上述と逆の現象が生じる
為、これら温度補償回路の構成により温度が変動して
も、その温度に応じたトランジスタ41のゲートに対す
る適正な電圧が得られ、全温度範囲(例えば、摂氏0度
から70度の範囲)で電源電圧の変動を適正に補償す
る。
Here, when the temperature drops, the phenomenon opposite to the above occurs, so even if the temperature varies due to the configuration of these temperature compensation circuits, an appropriate voltage for the gate of the transistor 41 according to the temperature can be obtained. Properly compensate for fluctuations in the power supply voltage over the entire temperature range (for example, the range of 0 to 70 degrees Celsius).

次に、負荷トランジスタ47、トランジスタ50は定電
流源用トランジスタ41と同じN型MOSトランジスタ
であるため、温度の変動に対して比例関係であり動作的
には相互に補償することができ、これら負荷トランジス
タに代わって拡散抵抗素子を用いることもできる。
Next, since the load transistor 47 and the transistor 50 are the same N-type MOS transistors as the constant current source transistor 41, the load transistor 47 and the transistor 50 have a proportional relationship with respect to a temperature change and can be mutually compensated operationally. A diffusion resistance element may be used instead of the transistor.

しかし、並列に設けられた補償用負荷トランジスタ4
8,49は、定電流源トランジスタ41と異なるP型M
OSトランジスタであるため、基本的には動作パラメー
タが異なる。
However, the compensating load transistor 4 provided in parallel
8, 49 are P-type M different from the constant current source transistor 41
Since it is an OS transistor, the operating parameters are basically different.

そこで、上述したトランジスタ42、抵抗素子43及び
トランジスタ44による温度補償回路からの制御信号に
より、これら温度変化に対して適正値に補償することが
できる。
Therefore, by the control signal from the temperature compensation circuit including the transistor 42, the resistance element 43, and the transistor 44 described above, it is possible to compensate for these temperature changes to appropriate values.

第4図にMOSトランジスタ27及び抵抗21の半導体基
板内の断面図を示す。低濃度N型半導体基板49にPウ
エル50を作り、その中にトランジスタ27のソース・
ドレインとなる高濃度N型領域51、52を拡散で作
る。高濃度P型ガードリング53、54がPウエル50
の周囲を囲むように形成され、これと同時に高濃度P型
の抵抗用コンタクト領域55、56も形成される。イオ
ン注入により抵抗57が形成される。二酸化シリコンの
絶縁層58の透孔を通じ、接地(VSS)ライン59がP
型ガードリング53とソース51に接続され、電源(V
DD)ライン60が抵抗用コンタクト領域56および基板
49に接続される。相互配線69がトランジスタ27の
ドレイン52と抵抗用コンタクト領域55とを接続す
る。70は保護膜である。
FIG. 4 shows a sectional view of the MOS transistor 27 and the resistor 21 in the semiconductor substrate. A P well 50 is formed in the low concentration N type semiconductor substrate 49, and the source of the transistor 27 is formed in the P well 50.
The high-concentration N-type regions 51 and 52 to be drains are formed by diffusion. High-concentration P-type guard rings 53 and 54 are P-well 50
Is formed so as to surround the periphery of, and at the same time, high-concentration P-type resistance contact regions 55 and 56 are also formed. A resistor 57 is formed by ion implantation. The ground (V SS ) line 59 is connected to the P through the through hole of the insulating layer 58 of silicon dioxide.
It is connected to the mold guard ring 53 and the source 51, and the power source (V
DD ) line 60 is connected to resistor contact area 56 and substrate 49. The mutual wiring 69 connects the drain 52 of the transistor 27 and the resistance contact region 55. 70 is a protective film.

第5図は、第3図のトランジスタ45と46のゲートに
入力される電圧が、印加される電源電圧に対して変化す
る様子を示した図である。第5図上の直線74は第3図
の抵抗22と23を接続した点から出力される被検知電
圧(以下、適宜「分割電圧」という。)を示し、曲線7
5は抵抗21とトランジスタ27を接続した点から出力
され、基準となる電位(VREF )を与える電圧を示す。
FIG. 5 is a diagram showing how the voltage input to the gates of the transistors 45 and 46 of FIG. 3 changes with respect to the applied power supply voltage. A straight line 74 in FIG. 5 represents the detected voltage (hereinafter, appropriately referred to as “divided voltage”) output from the point where the resistors 22 and 23 in FIG. 3 are connected, and the curve 7
Reference numeral 5 denotes a voltage which is output from the point where the resistor 21 and the transistor 27 are connected and which gives a reference potential (V REF ).

第4図を使つて前述したMOSトランジスタ27の構造に
より、第5図の基準電圧曲線75は上に凸の形で変化
し、電源電圧の上昇によつて、分割電圧直線74と点7
6において交叉した後、基準電圧曲線75は分割電圧直
線74を下まわる。この時比較器28の反転入力29の
電圧は非反転入力30の電圧より小さくなり、比較器2
8の出力31は零から正の電圧へ変化する。77、7
8、79については後述する。この出力は第2図のシユ
ミツト回路による波形成形回路32により波形が整えら
れ、インバータ33を経てCPUのタイミング信号φYと組
み合わされる。この信号はその後、同じ集積回路内に含
まれるプログラムカウンタ、入出力ポート(共に図示せ
ず)に至り、これらを望ましい状態に設定する。またこ
のPD信号は必要に応じて集積回路の出力ピンを通じて外
部回路に供給され、必要な回路の初期化に利用される。
Due to the structure of the MOS transistor 27 described above with reference to FIG. 4, the reference voltage curve 75 in FIG. 5 changes in a convex shape, and as the power supply voltage rises, the divided voltage straight line 74 and the point 7 appear.
After crossing at 6, the reference voltage curve 75 falls below the divided voltage line 74. At this time, the voltage of the inverting input 29 of the comparator 28 becomes smaller than the voltage of the non-inverting input 30, and the comparator 2
The output 31 of 8 goes from zero to a positive voltage. 77, 7
8, 79 will be described later. This output has its waveform adjusted by the waveform shaping circuit 32 by the shift circuit of FIG. 2 and is combined with the timing signal φ Y of the CPU via the inverter 33. This signal then reaches a program counter and an input / output port (both not shown) contained within the same integrated circuit to set them to the desired state. Further, this PD signal is supplied to an external circuit through an output pin of the integrated circuit as needed, and is used to initialize a necessary circuit.

第6図は、比較器28の出力COMPDとインバータ33の
出力PDが電源電圧の変動に応答して変化する様子を示す
図である。まず電源投入時(TA)には、実線81で示す
ように電源電圧がゼロから+VDDにまで上昇する。第2
図比較器28への分圧抵抗22、23からの入力30は
第5図の直線74のように上昇し、一方基準電圧VREF
となる入力29は曲線75のように上昇する。VDDに近
い交点76を通過すると、第6図に点線82で示すCOMP
D(比較器28の出力)が高くなり、波形成形後の出力P
Dは一点鎖線83に示すようにゼロに急激に近づき、こ
のPDにより同一半導体チツプ内に形成されているマイク
ロコンピユータの入出力ポート、プログラムカウンタを
作動可能にする。
FIG. 6 is a diagram showing how the output COMPD of the comparator 28 and the output PD of the inverter 33 change in response to fluctuations in the power supply voltage. First, when the power is turned on (TA), the power supply voltage rises from zero to + V DD as indicated by the solid line 81. Second
The input 30 from the voltage dividing resistors 22 and 23 to the graph comparator 28 rises as shown by the straight line 74 in FIG. 5, while the reference voltage V REF increases.
The input 29, which rises to, rises as shown by the curve 75. Passing the intersection 76 near V DD , COMP shown by dotted line 82 in FIG.
D (output of comparator 28) becomes high and output P after waveform shaping
D suddenly approaches zero as shown by the alternate long and short dash line 83, and this PD enables the input / output port and the program counter of the microcomputer formed in the same semiconductor chip.

次に、マイクロコンピユータの通常動作時(TB)におい
て、+VDDにあるべき電源電圧が何らかの理由により一
時的に微小電圧△vだけ低下し、第5図に示す許容範囲
78を外れた場合を考える。この場合、比較器28への
入力は、第5図の交点76より左側の領域に移り、分割
電圧直線74が、基準電圧曲線75より低くなる。即
ち、比較器28の反転入力29が非反転入力30より大
となり、比較器28の出力COMPDは正からゼロになる。
これに応答し、波形成形回路32を経てインバータ33
から出力されるPDは、第6図の一点鎖線83のように急
激に立上る。
Next, consider a case where the power supply voltage, which should be + V DD , temporarily drops by a minute voltage Δv for some reason during normal operation (TB) of the microcomputer and goes out of the allowable range 78 shown in FIG. . In this case, the input to the comparator 28 moves to the area on the left side of the intersection 76 in FIG. 5, and the divided voltage line 74 becomes lower than the reference voltage curve 75. That is, the inverting input 29 of the comparator 28 is greater than the non-inverting input 30, and the output COMPD of the comparator 28 goes from positive to zero.
In response to this, through the waveform shaping circuit 32, the inverter 33
The PD output from the device suddenly rises as shown by the alternate long and short dash line 83 in FIG.

電源電圧が+VDDに復帰すれば、上述と逆のコースを辿
つて比較器28の出力COMPDは高くなり、インバータ3
3の出力PDは再びゼロとなる。
When the power supply voltage returns to + V DD , the output COMPD of the comparator 28 goes high following the course opposite to the above, and the inverter 3
The output PD of 3 becomes zero again.

最後に電源を切る時(TC)においては、電源投入時(T
A)と逆のコースを辿る。
When the power is turned off (TC) at the end, when the power is turned on (T
Follow the reverse course of A).

このように、比較器28は電源電圧の投入時、通常動作
時の一時的変動及び電源を切る時のいずれにもその変動
に応答し、出力COMPDを出力し、波形成形回路32はCOM
PDの上昇、下降を急しゆんな出力信号PDに変え、これを
もつてマイクロコンピユータの他の回路を制御するもの
である。
As described above, the comparator 28 responds to the fluctuations at the time of turning on the power supply voltage, the temporary fluctuations during the normal operation and the powering off, and outputs the output COMPD, and the waveform shaping circuit 32 makes the COM.
The rise and fall of PD is suddenly changed to a gradual output signal PD, and this is used to control other circuits of the micro computer.

第7図あるいは第8図に示した基準電圧発生回路を比較
器28に対し選択的に外付け可能とする構成を第11図
に示す。この例においても、トランジスタ27、抵抗2
1等の回路自体は第2図と全く同じである。ICの製造工
程の最終に近い工程である金属配線のパターン化の段階
において、配線用フオトマスクを変更することにより、
比較器28の反転入力29を外部ターミナル91に接続
し、トランジスタ27とは接続しないようにする。比較
器28の反転入力29が、このように製造工程において
選択的に接続可能であり、この入力をトランジスタ27
あるいは第7図、第8図のような外部回路のいずれかか
ら得ることができることを切換え部92に記す。
FIG. 11 shows a configuration in which the reference voltage generating circuit shown in FIG. 7 or 8 can be selectively externally attached to the comparator 28. Also in this example, the transistor 27 and the resistor 2
The circuit itself such as 1 is exactly the same as in FIG. By changing the photo mask for wiring at the stage of patterning metal wiring, which is a process near the end of the IC manufacturing process,
The inverting input 29 of the comparator 28 is connected to the external terminal 91 and is not connected to the transistor 27. The inverting input 29 of the comparator 28 is thus selectively connectable during the manufacturing process and this input is connected to the transistor 27.
Alternatively, it is noted in the switching unit 92 that it can be obtained from any of the external circuits shown in FIGS. 7 and 8.

これまで電源電圧の最適値+VDDよりも低い変動のみを
考えてきたが、通常の集積回路素子および回路装置に与
える電源電圧の許容範囲は+VDDに対し高い側と低い側
双方を規定している。例えば電源の整流回路に異常が発
生すれば、+VDDに対し、高い側の許容範囲を超える可
能性がある。第9図は第2図の電源電圧変動検知回路
に、電圧比較器28と同様な電圧比較器73と、その反
転入力へ第2の基準電圧を与えるための抵抗71と72
による抵抗分割回路を加えた回路図である。この第2の
分割回路の抵抗比R71/R72には、第1の分割回路の抵
抗比R22/R23と異なる値を設定する。第4図に示す第
2の電圧分割直線53は、電源電圧許容範囲の上端の電
圧において基準電圧曲線49と、点55において交叉す
るように選ぶ。この場合、比R71/R72は比R22/R23
よりも小さい値をとる。従つて第9図の比較器28の出
力は点51において反転し、比較器73の出力は点55
において反転する。これらの反転の点51と55は、使
用する温度の変化、あるいは半導体製造プロセスの条件
のわずかな差により変動するが、実用に差支えのない程
度に抑止することは容易である。
Up to now, only fluctuations lower than the optimum value of the power supply voltage + V DD have been considered, but the allowable range of the power supply voltage given to a normal integrated circuit element and circuit device is to specify both the high side and the low side with respect to + V DD. There is. For example, if an abnormality occurs in the rectifier circuit of the power supply, the allowable range on the high side with respect to + V DD may be exceeded. FIG. 9 shows a voltage comparator 73 similar to the voltage comparator 28 and resistors 71 and 72 for applying a second reference voltage to its inverting input in the power supply voltage fluctuation detection circuit of FIG.
3 is a circuit diagram in which a resistance division circuit according to FIG. The resistance ratio R 71 / R 72 of the second divided circuit is set to a value different from the resistance ratio R 22 / R 23 of the first divided circuit. The second voltage dividing line 53 shown in FIG. 4 is selected so as to intersect with the reference voltage curve 49 at the point 55 at the voltage at the upper end of the power supply voltage allowable range. In this case, the ratio R 71 / R 72 is the ratio R 22 / R 23
Takes a value smaller than. Therefore, the output of the comparator 28 in FIG. 9 is inverted at the point 51, and the output of the comparator 73 is inverted at the point 55.
Flip at. These reversal points 51 and 55 change due to changes in the temperature used or slight differences in the conditions of the semiconductor manufacturing process, but it is easy to suppress them to the extent that there is no practical problem.

また本明細書を通じて、電源電圧VDDは正の電圧である
として説明してきたが、負の電源電圧を与えて動作する
モノリツクMOS集積回路にも本発明を適用できる。
Although the power supply voltage V DD has been described as a positive voltage throughout the specification, the present invention can be applied to a monolithic MOS integrated circuit that operates by applying a negative power supply voltage.

また第3図の抵抗21〜23は単結晶シリコン基板への
イオン打込法により集積回路基板上に形成したが、ポリ
シリコン抵抗で代替させることもできる。
Although the resistors 21 to 23 in FIG. 3 are formed on the integrated circuit substrate by the ion implantation method on the single crystal silicon substrate, they can be replaced by polysilicon resistors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の初期化信号発生回路図、第2図は本発明
による電源電圧変動検知回路図、第3図は第2図の電源
電圧変動検知回路のより詳細な図、第4図は基準電圧と
抵抗分割電圧との比較図、第5図は本発明の電源電圧変
動検知回路を半導体基板上に構成した断面図、第6図は
第2図に示す回路から出力される電圧波形図、第7図と
第8図は基準電圧発生回路図、第9図と第11図は各々
本発明による電源電圧変動検知回路の別の実施例を示す
図、第10図は基準電圧発生回路図である。 (符号の説明) 21〜23……抵抗、27……MOSトランジスタ、2
8、73……電圧比較器、32……波形整形回路、49
……基準電圧曲線、52、53……分割電圧直線、54
……許容電圧範囲。
FIG. 1 is a conventional initialization signal generation circuit diagram, FIG. 2 is a power supply voltage fluctuation detection circuit diagram according to the present invention, FIG. 3 is a more detailed diagram of the power supply voltage fluctuation detection circuit of FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a comparison diagram of the reference voltage and the resistance division voltage, FIG. 5 is a sectional view in which the power supply voltage fluctuation detection circuit of the present invention is formed on a semiconductor substrate, and FIG. 6 is a voltage waveform diagram output from the circuit shown in FIG. 7 and 8 are reference voltage generation circuit diagrams, FIGS. 9 and 11 are diagrams showing another embodiment of the power supply voltage fluctuation detection circuit according to the present invention, and FIG. 10 is a reference voltage generation circuit diagram. Is. (Explanation of symbols) 21 to 23 ... Resistor, 27 ... MOS transistor, 2
8, 73 ... Voltage comparator, 32 ... Waveform shaping circuit, 49
...... Reference voltage curve, 52, 53 …… Divided voltage straight line, 54
...... Allowable voltage range.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電源電圧の変動を検知する回路であって、
半導体基板に一体的に形成され、 (a) 被検知電圧を受ける入力端子と、 (b) 電源電圧源と接地電圧源との間に接続され基準電
圧信号を出力する基準電圧発生回路と、 (c) 電源電圧源と接地電圧源との間に接続され第1及
び第2の制御信号を出力する温度補償回路と、 (d) ソースまたはドレインの一方が電源電圧源に接続
され且つゲートが前記第1の制御信号により制御される
第1のFETと、 (e) ソースまたはドレインの一方が電源電圧源に接続
され且つソースまたはドレインの他方が出力端子に接続
され、ゲートが前記第1の制御信号により制御される第
2のFETと、 (f) ソースまたはドレインの一方が前記第1のFET
のソースまたはドレインの他方に接続され、且つソース
またはドレインの他方が共通節点に接続され、ゲートが
前記入力端子に接続されている第3のFETと、 (g) ソースまたはドレインの一方が前記出力端子に接
続され且つソースまたはドレインの他方が前記共通節点
に接続され、ゲートが前記基準電圧信号により制御され
る第4のFETと、また、 (h) ソースまたはドレインの一方が前記接地電圧源に
接続され且つソースまたはドレインの他方が前記共通節
点に接続され、ゲートが前記第2の制御信号により制御
される第5のFETとを有する電源電圧変動検知装置
1. A circuit for detecting fluctuations in power supply voltage, comprising:
(A) an input terminal that is integrally formed on a semiconductor substrate and that receives a detected voltage; (b) a reference voltage generation circuit that is connected between a power supply voltage source and a ground voltage source and outputs a reference voltage signal; c) a temperature compensation circuit that is connected between a power supply voltage source and a ground voltage source and outputs first and second control signals; and (d) one of the source or drain is connected to the power supply voltage source and the gate is A first FET controlled by a first control signal; and (e) one of a source and a drain is connected to a power supply voltage source, the other of the source and the drain is connected to an output terminal, and the gate is the first control. A second FET controlled by a signal, and (f) one of the source and the drain is the first FET
A third FET connected to the other of the sources or drains of, and the other of the sources or drains to a common node, and the gate of which is connected to the input terminal; and (g) one of the sources or drains of the output A fourth FET connected to the terminal and having the other one of the source and the drain connected to the common node and having the gate controlled by the reference voltage signal; and (h) one of the source and the drain connected to the ground voltage source. And a fifth FET connected to the other of the source and the drain to the common node and having a gate controlled by the second control signal.
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