JPH05191261A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH05191261A
JPH05191261A JP4026098A JP2609892A JPH05191261A JP H05191261 A JPH05191261 A JP H05191261A JP 4026098 A JP4026098 A JP 4026098A JP 2609892 A JP2609892 A JP 2609892A JP H05191261 A JPH05191261 A JP H05191261A
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JP
Japan
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input
integrated circuit
threshold level
semiconductor integrated
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4026098A
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English (en)
Inventor
Kenji Nakao
憲司 中尾
Daisuke Shichinohe
大助 七戸
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路の動作レベルと外部入力信号のレベ
ルが異なっていても対応することができ、種々なインタ
ーフェイスに対応することが可能な入力回路を有する半
導体集積回路を得る。 【構成】 入力回路の閾値電圧を外部設定端子もしくは
内部レジスタ等によって変更可能なように入力回路2,
3を構成し、入力閾値レベル設定回路により各入力回路
の閾値レベルを個々に設定する。 【効果】 入力回路自身のレイアウトパターンを変更す
ることなく、入力回路の入力閾値レベルを可変すること
が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体集積回路に関
し、特に入力端子の閾値電圧を可変することができるC
MOS半導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の半導体集積回路であるCM
OS入力回路(インバータ)を示し、電源VDDと接地G
ND間にPチャネルトランジスタ11とNチャネルトラ
ンジスタ12とが直列に接続され、互いのゲートは入力
端子1に接続され、また互いのドレインは出力部10に
接続されている。一般にCMOSインバータにおいて
は、入力端子1の閾値電圧はPチャネルトランジスタ1
1の利得係数βP とNチャネルトランジスタ12の利得
係数βN の比で決まる。以下詳述すると、CMOSイン
バータにおいて、入力の閾値電圧は、出力電圧がHighレ
ベルから Lowレベル、または LowレベルからHighレベル
へ遷移する電圧であり、このときPチャネルトランジス
タ11のドレイン電流とNチャネルトランジスタ12の
ドレイン電流が等しくなる。飽和領域でのMOSトラン
ジスタのドレイン電流ID は、
【0003】
【数1】
【0004】で表される。ここで、βはトランジスタの
利得係数、VG はゲート電圧、VT はMOSトランジス
タの閾値電圧である。
【0005】今、Pチャンネルトランジスタの利得係数
をβP ,閾値電圧をVTHP とし、Nチャネルトランジス
タの利得係数をβN ,閾値電圧をVTHN とし、インバー
タの入力電圧をVIN,出力電圧をVOUT 、電源電圧をV
DDとすると次式が成り立つ。
【0006】
【数2】
【0007】よって、インバータの入力閾値電圧(VTH
=VIN)は、
【0008】
【数3】
【0009】となる。数3式より、VTHN =|VTHP
とすると、インバータの入力閾値電圧VTHはトランジス
タの利得係数βN とβP の比によって決まり、βN =β
P とすると、VTH=1/2VDDとなる。つまり、利得係
数βN とβP の大きさの比を変えることで、入力閾値電
圧(V TH)を変化させることができる。
【0010】換言すれば、従来のCMOS半導体集積回
路においては、入力回路のトランジスタサイズ決定時
(レイアウト設計時)に、入力端子1の閾値電圧が決定
されるため、これを変更するためにはレイアウトを変更
しなければならない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
は以上のように構成されており、CMOS入力回路の入
力閾値電圧はPチャネルトランジスタとNチャネルトラ
ンジスタの利得βの大きさの比で決まるため、入力閾値
電圧を変更するためには、レイアウト設計をやり直し
て、トランジスタサイズを変更しなければならず、汎用
性に乏しいという問題点があった。
【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、レイアウト設計を変更すること
なく入力回路の入力閾値電圧を任意に設定することがで
きる半導体集積回路を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路は、入力回路を、インバータの入力閾値レベルを
任意のレベルに設定可能な入力閾値レベル設定手段を有
するものとし、上記インバータの入力閾値レベルを、入
力端子に印加される外部入力信号のレベルに応じて所定
の値に設定するようにしたものである。
【0014】
【作用】この発明においては、集積回路の入力端子に入
力される外部入力信号のレベルに応じて入力回路を構成
するインバータの入力閾値レベルを変更するようにした
から、集積回路の動作レベルと外部入力信号のレベルと
が異なっていてもこれに対応することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例による半導体集積回
路を図について説明する。図1は本発明の一実施例によ
る半導体集積回路を示すブロック構成図であり、図にお
いて、7は集積回路部分を示し、Ia1〜Ian及びIb1
bmはCMOS集積回路の入力端子、2a及び2bは入
力閾値レベル変換回路部であり入力閾値レベル変換回路
3からなり、該入力閾値レベル変換回路3は例えば図2
に示すような構成のものとなっている。4及び5は内部
回路、6は上記入力回路2及び3に接続された入力閾値
レベル設定回路である。
【0016】次に動作について説明する。まず始めに、
図示しない外部設定端子、もしくは内部レジスタにデー
タを書き込み、入力回路の入力閾値電圧を設定する。次
に入力閾値レベル設定回路6にて、設定した条件に基づ
いて、それぞれの入力閾値レベル変換回路部2a,2b
の入力閾値レベル変換回路3を制御するための信号を発
生する。図1では入力端子Ia1〜Ian及びIb1〜Ibm
2グループ単位で入力閾値電圧を設定するように構成さ
れている。
【0017】そして、入力レベル設定回路6からの制御
信号によって各入力閾値レベル変換回路部2a,2bの
入力閾値電圧がそれぞれ設定された後、入力端子Ia1
an及びIb1〜Ibmの2組の入力端子にレベルの異なる
入力信号をそれぞれ印加して、内部回路4,5を動作さ
せて集積回路を動作させる。
【0018】以上のように構成することで、いろいろな
インターフェイスに合わせて入力閾値レベルを設定する
ことが可能となる。つまり、CMOS集積回路の動作レ
ベルと外部入力信号のレベルが異なっている場合には、
これらのレベルを合わせることができる。
【0019】次に図2に示した入力閾値レベル変換回路
3の説明をする。ここで11及び12はインバータを構
成するPチャネルトランジスタ及びNチャネルトランジ
スタ、1は入力端子、10は出力部、13はゲート幅変
更用のNチャネルトランジスタであり、そのゲートは入
力端子1及び制御端子9を入力とするAND回路の出力
に接続されている。この構成において、制御端子9に印
加される信号レベルに応じてインバータのNチャネルト
ランジスタ12のゲート幅Wを変化させることでNチャ
ネルトランジスタのβN を変化させることができる。
【0020】次に上記入力閾値レベル変換回路3の動作
について説明する。制御端子9がLow レベルのときは、
Nチャネルトランジスタ13はオフし、入力回路2
(3)の入力レベルはPチャネルトランジスタ11とN
チャネルトランジスタ12のトランジスタ利得係数βの
比で決定する。一方、制御端子9がHighレベルのとき
は、Nチャネルトランジスタ13のゲートはAND回路
8を介して見かけ上、入力端子1と接続される。その結
果、インバータのNチャネルトランジスタ12のゲート
幅Wが大きくなり、Nチャネルトランジスタ12の利得
係数βN が大きくなる。つまり、入力レベルが低くな
り、低電圧入力のインターフェイスに使用可能な状態と
なる。
【0021】このように本実施例によれば、入力回路
に、制御端子9,AND回路8,Nチャンネルトランジ
スタ13を設けて入力閾値レベルを変換可能なように構
成し、制御端子9に印加される入力閾値レベル設定回路
6の出力信号のレベルに応じてNチャネルトランジスタ
13を制御し、インバータを構成するNチャンネルトラ
ンジスタ13の見掛け上のゲート幅Wを大きくするよう
にしたから、Nチャンネルトランジスタ13の利得係数
βN が大きくなり、低電圧入力のインターフェイスに接
続して集積回路を動作させることができるようになる。
【0022】次に本発明の第2の実施例を図3について
説明する。この実施例では、内部電源(演算増幅器)を
用いて、入力段インバータのPチャネルトランジスタの
ソース電圧を可変させることにより、入力回路の入力レ
ベルを変化させるように構成された入力閾値レベル変換
回路を構成したものである。図において、20は演算増
幅器、21は定電圧源である。
【0023】次に動作について説明する。制御端子9に
任意の定電圧(基準電圧)を印加すると、演算増幅器2
0を通して、その電圧が入力段インバータの各Pチャネ
ルトランジスタ11のソースに印加される。CMOSイ
ンバータにおいて、入力閾値レベルは、Pチャネルトラ
ンジスタ11とNチャネルトランジスタ12の利得係数
βの比による電源電圧とGND間の電圧分割比になる、
つまり電源電圧に比例する。従って制御端子9を任意の
電圧に設定することで、入力段インバータの電源電圧を
設定し、その結果、入力段インバータの入力閾値レベル
を可変とすることができる。
【0024】なお図3では、外部設定端子9から電圧を
設定するようにしたが、CMOS集積回路内で定電圧を
作り、制御回路によって切り換えるようにしてもよい。
【0025】次に本発明の第3の実施例を図4について
説明する。この実施例では第1の実施例の構成におい
て、入力回路2,3として、入力段インバータのPチャ
ネルトランジスタ11のソース前段に電圧降下素子を入
れ、入力段インバータの電源電圧を降下させることで入
力閾値レベルを変化させる入力閾値レベル変換回路を構
成したものである。14,16は電源電圧VDDとPチャ
ンネルトランジスタ11のソースとの間に接続されたP
チャネルトランジスタであり、14が電圧降下素子とな
り、16がそのスイッチとなっている。また17はトラ
ンジスタ16をオンさせるための定電流源である。
【0026】次に動作について説明する。制御端子9が
HighレベルのときはPチャネルトランジスタ16がオフ
しているためトランジスタ14の閾値分電圧降下が生じ
ている。一方、制御端子9がLow レベルのときはトラン
ジスタ16がオンしてトランジスタ14の導通がショー
トし、インバータのPチャンネルトランジスタ11のソ
ースの電圧降下がなくなる。以上の動作により、インバ
ータの電源電圧を降下させ、その結果、インバータの入
力閾値レベルを変化させることができる。
【0027】なお、Pチャネルトランジスタ16は電圧
降下素子14をショートするためのスイッチ素子であ
り、Nチャネルトランジスタ及びトランスミッションゲ
ートで代用することも可能である。図5及び図6は上記
第3の実施例の変形例であり、電圧降下素子としてNチ
ャネルトランジスタ15及びダイオード18,19を使
用した例を示し、この場合も上記実施例と同様の効果を
奏する。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体集
積回路によれば、入力回路を、インバータの入力閾値レ
ベルを任意のレベルに設定可能な入力閾値レベル設定手
段を有するものとし、上記インバータの入力閾値レベル
を、入力端子に印加される外部入力信号のレベルに応じ
て所定の値に設定するようにしたので、使用時にインタ
ーフェイスに合わせて任意に集積回路の入力閾値を設定
でき、汎用性が広く、その結果、入力閾値電圧を変更す
るための回路自身のレイアウト変更が不要となるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による入力回路を備えた半導
体集積回路を示す図。
【図2】上記入力閾値レベル変換回路を備えた入力回路
の構成図。
【図3】本発明の第2の実施例による入力閾値レベル変
換回路を備えた入力回路の構成図。
【図4】本発明の第3の実施例による入力閾値レベル変
換回路を備えた入力回路の構成図。
【図5】上記入力閾値レベル変換回路の変形例を示す
図。
【図6】上記入力閾値レベル変換回路のさらなる変形例
を示す図。
【図7】従来の半導体集積回路の入力回路を示す図。
【符号の説明】
1 入力端子 2 入力閾値レベル変換回路部 3 入力閾値レベル変換回路 4,5 内部回路 6 入力閾値レベル設定回路 7 集積回路 8 ANDゲート 9 入力閾値レベル制御端子または配線 10 入力回路の出力部 11 Pチャネルトランジスタ 12 Nチャネルトランジスタ 13 Nチャネルトランジスタ 14 Pチャネルトランジスタ 15 Nチャネルトランジスタ 16 Pチャネルトランジスタ 17 定電流源 18,19 ダイオード 20 演算増幅器 21 基準電圧源 Ia1〜Ian 入力端子 Ib1〜Ibm 入力端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子に印加される外部入力信号を受
    けて処理する、インバータからなる入力回路を備えた半
    導体集積回路において、 上記入力回路を、上記インバータの入力閾値レベルを任
    意のレベルに設定可能な入力閾値レベル設定手段を有す
    るものとし、 上記インバータの入力閾値レベルを、上記入力端子に印
    加される上記外部入力信号のレベルに応じて所定の値に
    設定するようにしたことを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記入力閾値レベル設定手段は、 上記インバータを構成するトランジスタの一方に並列に
    接続された付加トランジスタを有し、 該トランジスタをオン,オフさせることにより上記一方
    のトランジスタの利得を変化させるものであることを特
    徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記入力閾値レベル設定手段は、 内部電源と、電源と上記インバータの電源側トランジス
    タとの間に接続された電圧変更用トランジスタと、上記
    内部電源により駆動され上記電圧変更用トランジスタの
    ゲート電圧を制御する演算増幅器とを有し、 上記インバータの電源側トランジスタのソース電圧を変
    化させるものであることを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記入力閾値レベル設定手段は、 上記インバータの電源側トランジスタと電源との間に接
    続された電圧降下素子と、該電圧降下素子を短絡あるい
    は開放する短絡回路とを有し、 上記短絡あるいは開放により上記トランジスタのソース
    電圧を変化させるものであることを特徴とする半導体集
    積回路。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記入力回路は複数の内部回路毎に設けられており、 上記入力回路の入力閾値レベル設定手段は、所定レベル
    の制御信号に基づいて上記入力閾値レベルを所定の値に
    設定するものであり、 上記各入力回路の入力閾値レベル設定手段にそれぞれ異
    なるレベルの制御信号を出力可能な信号出力手段を有し
    ていることを特徴とする半導体集積回路。
JP4026098A 1992-01-14 1992-01-14 半導体集積回路 Pending JPH05191261A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7586299B2 (en) 2005-08-11 2009-09-08 Sharp Kabushiki Kaisha Power-supply semiconductor integrated circuit, power-supply semiconductor integrated circuit system, development assisting system for power-supply circuit, and program and storage medium therefor
WO2015159454A1 (ja) * 2014-04-14 2015-10-22 オリンパス株式会社 A/d変換回路、および固体撮像装置

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