JPH05283632A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05283632A
JPH05283632A JP4106196A JP10619692A JPH05283632A JP H05283632 A JPH05283632 A JP H05283632A JP 4106196 A JP4106196 A JP 4106196A JP 10619692 A JP10619692 A JP 10619692A JP H05283632 A JPH05283632 A JP H05283632A
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JP
Japan
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output
power supply
integrated circuit
transistor
semiconductor integrated
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JP4106196A
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English (en)
Inventor
Takeshi Eto
剛 江藤
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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】 電源電圧が低下した場合にも出力電流の変動
が少ない出力回路を備えた半導体集積回路装置を得る。 【構成】 出力回路1を構成するCMOSトランジスタ
とは別に、クロックドゲート型インバータ(3,4)を
並列に設け、これをダイオード素子13a〜13cを直
列に接続した電源電圧低下検出回路と閾値制御用インバ
ータ回路14を介して制御し、電源電圧レベルが所定値
以下となった場合に、上記クロックドゲート型インバー
タ(3,4)からの駆動電流を上記出力回路1の出力に
加算して出力する。

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装置に
関し、特に相補型MOSトランジスタ回路を用い、電源
電圧低下時に電位低下を集積回路内部で自己検出し、さ
らに出力電流特性を調整することで、外部素子に対して
は可変で安定な定電流源を実現可能とした半導体集積回
路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の半導体集積回路装置の出力
回路を構成する相補型MOSトランジスタを示し、Pチ
ャネル型出力トランジスタ11aとNチャネル型出力ト
ランジスタ11bが電源Vcc−接地GND間に直列に接
続され、各ゲートは内部信号入力に接続され、各ドレイ
ンは出力端子へ共通に接続されている。
【0003】次に動作について図5を参照して説明す
る。Pチャネル型出力トランジスタ11aとNチャネル
型出力トランジスタ11bの各ゲートに印加される内部
信号レベルに応じて各トランジスタがオン,オフ動作
し、このとき電源Vcc−接地GND間を流れる電流が出
力端子に現れる。すなわち図5において、31は電源電
圧Vccの5V供給時の出力電流特性、32は電源電圧V
ccが3Vに低下した際の出力電流特性であり、電源電圧
Vccの5V供給時(31)に比べ、出力飽和電流Iosの
能力が低下し、外部素子に対する駆動能力(ファンアウ
ト特性,スイッチング特性等)が低下することを示して
いる。また、33は上記駆動能力の低下を防ぐため、予
め出力トランジスタのサイズを大きく設計し、駆動能力
を大きくした際の電源電圧Vccとして5V供給時の出力
電流特性を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
装置は以上のように構成されているので、電源電圧の低
下が生じた場合、出力部での出力電流特性の低下は回避
できず、ファンアウト特性及びスイッチング特性等が低
下するなどの問題点があった。
【0005】また、上記問題点を回避するため、予め必
要以上の特性を持つ出力トランジスタを構成した場合
は、実動作時のスイッチングノイズによる誤動作等が生
じるという問題点があった。
【0006】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、電源電圧が低下した場合にも安
定した電流出力を得ることができる半導体集積回路装置
を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路装置は、出力回路と並列に接続され、補助駆動電
流を出力可能な補助出力回路と、電源電圧レベルが所定
レベル以下となったとき電圧低下検知信号を出力する電
圧低下検知手段と、上記電圧低下検知信号を受け、上記
補助出力回路から補助駆動電流が出力されるように制御
する制御手段とを設けたものである。
【0008】また、上記補助出力回路を構成する相補型
MOSトランジスタを、複数のMOSトランジスタを直
列接続して構成し、電圧低下検知信号により上記複数の
MOSトランジスタから所定数のトランジスタを選択し
て上記相補型MOSトランジスタの実効的なチャネル長
を変化させるトランジスタ選択手段を設けたものであ
る。
【0009】
【作用】この発明においては、電源電圧の低下を集積回
路内部に設けた電圧低下検知手段により自己検出し、該
低下時のみ補助出力回路を駆動させて補助駆動電流を出
力して出力回路の駆動能力を増加させるようにしたの
で、出力電流特性の変動が低減される。
【0010】また、上記補助出力回路を構成するトラン
ジスタのチャネル長を変化させて該回路の出力電流を可
変とすることにより、より精度の高い駆動電流制御を行
うことができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例による半導体集積
回路装置を図1に基づいて説明する。図1において、図
4と同一符号は同一または相当部分を示し、11aはP
チャネル型出力トランジスタ、11bはNチャネル型出
力トランジスタであり、これらは通常トーテムポール型
出力トランジスタである。12a〜12dはCMOSク
ロックドインバータを構成するトランジスタであり、そ
のうちトランジスタ12b,12cは外部素子駆動用ド
ライブトランジスタであり、そのゲート入力,ドレイン
出力は各々、出力回路1を構成するトーテムポール型出
力トランジスタ11a,11bのゲート入力,ドレイン
出力にそれぞれ並列に接続されている。またトランジス
タ13a〜13cは、電源電位Vcc−接地GND間に直
列接続された電源電圧低下検出回路であり、下端のトラ
ンジスタ13cのドレインはロード抵抗16及びインバ
ータ回路14に接続されている。
【0012】また、上記CMOSクロックドインバータ
を構成するうちのトランジスタ12a,12dは上記イ
ンバータ回路14の出力B点の信号に応動するスイッチ
ングトランジスタであり、クロックゲート型出力トラン
ジスタの制御用トランジスタである。さらに15は上記
トランジスタ12aの駆動用クロックを作成するための
論理合わせインバータ回路である。
【0013】そして以上の構成において、電源電圧低下
検出回路のトランジスタ13a〜13c、及びインバー
タ回路14がA点の電圧低下を検出する電圧低下検知手
段2を構成し、CMOSクロックドインバータを構成す
るうちの外部素子駆動用ドライブトランジスタ12b,
12cが補助出力回路4を構成し、CMOSクロックド
インバータを構成するうちのスイッチングトランジスタ
12a,12dが制御手段3を構成するものとなってい
る。
【0014】次に動作を図2を参照しつつ説明する。い
ま、電源電圧Vccは定常時5V、低下時3Vとし、電源
電圧低下検出回路を構成するトランジスタ13a〜13
cの各ダイオード接続での電位降下をVF =0.7Vと
し、またA点の電位に応動するインバータ回路14の閾
値電圧をVTHC =Vcc/2〔V〕と設定する。
【0015】電源電圧Vccが定常状態の5V時には、電
圧低下検出手段2を構成するトランジスタ13a〜13
cの検出電位(A点電位)はVcc−3VF =2.9
〔V〕となり、これはインバータ回路14の閾値電圧V
THC =Vcc/2=2.5〔V〕以上であるため、インバ
ータ回路14は応動せず、従ってB点にはLレベル電位
が出力され、CMOSクロックドインバータを構成する
トランジスタ12a,12dがOFFとなり、CMOS
クロックドインバータ自身は“Z”状態、つまり出力停
止状態となる。
【0016】このとき、外部素子に対する電流供給はC
MOSインバータを構成するトランジスタ11a,11
bのみにより行われ、図2に示す出力電流特性21を得
ることとなる。
【0017】そして電源電圧Vccが低下状態の3V時に
は、A点電位はVcc−3VF =0.9〔V〕となり、こ
の値はインバータ回路14の閾値電圧VTHC =Vcc/2
=1.5〔V〕以下であるため、インバータ回路14は
応動し、B点にはHレベル電位、即ち電圧低下検知手段
2の電圧降下検知信号が出力され、CMOSクロックド
インバータを構成するうちのトランジスタ12a,12
bがONとなり、CMOSクロックドインバータは内部
信号に応動した出力を出力するようになる。
【0018】この時、外部素子に対する電流供給はCM
OSトランジスタ11a,11bと、CMOSクロック
ドインバータを構成するトランジスタ12a〜12dと
の双方にて行われ、図2に示す出力電流特性23が得ら
れる。以上のようにして、電源電圧Vccが低下した場合
でも、外部素子に対しては定常状態と等価な出力電流を
供給することが可能となる。
【0019】このように本実施例によれば、CMOSク
ロックドインバータを用いて補助出力回路4及び制御手
段3を構成し、またトランジスタ13a〜13cを直列
に接続し、該出力段にインバータ回路14を設けて電源
電圧低下検知手段2を構成し、集積回路内部において電
源電圧の降下を自己検出するとともに、補助出力回路4
を自己制御することにより、電源電圧低下時に出力回路
1の駆動能力を増加させるようにしたから、出力電流特
性を低下させることなく、外部素子に対しては安定した
定電流を供給することができる。
【0020】次に本発明の第2の実施例による半導体集
積回路装置を図3に基づいて説明する。この実施例で
は、補助出力回路4を構成するMOSトランジスタ自身
を複数個のMOSトランジスタを用いて構成し、それら
を直列接続し、さらに分割された各トランジスタのドレ
イン出力端子を、電源電圧低下検出手段2の出力を受け
て機能するドレイン端子選択回路51を介して選択する
ことにより、補助出力回路4を構成するトランジスタ1
2b(12c)自身のチャネル長(L)を可変とするよ
うにしたものである。ここで図3ではトランジスタ12
b(12c)を5つのトランジスタにより構成した場合
を示している。
【0021】すなわち図3に示すように、51は電圧低
下検知手段2を構成するトランジスタ13a〜13c及
び閾値設定インバータ回路14の出力に応動するドレイ
ン端子選択回路であり、これらは基板上に形成された5
つの出力電流特性調整用トランジスタの各ドレイン端子
D1 〜D5 に接続され、これらのうちのいずれか1つを
選択する機能を有するものである。
【0022】次に動作について説明する。電圧低下検知
手段2の出力電位を入力とするドレイン端子選択回路5
1にて、補助出力回路4を構成するトランジスタの各ド
レイン端子D1 〜D5 のいずれか1つを選択し、該トラ
ンジスタのチャネル長を可変とし、出力電流特性を変化
可能とする。例えば、電源電圧=5V定常時にはドレイ
ン端子D5 を選択し、補助出力回路4を構成するトラン
ジスタのトランジスタ長(チャネル長)Lは(L1 +L
2 +L3 +L4 +L5 )と大きくなり、駆動能力として
は小さなトランジスタとして機能する。
【0023】また、電源電圧=3V低下時には、ドレイ
ン端子D1 を選択し、補助出力回路4を構成するトラン
ジスタのトランジスタ長Lは(L1 )と小さくなり、駆
動能力としては大きなトランジスタとして機能する。よ
って出力トランジスタ全体としては安定な定電流源を供
給することができる。
【0024】なお、上記実施例では簡略化のため、低下
電源電圧を3Vと仮定して説明したが、クロックゲート
トランジスタ12a〜12dと閾値設定インバータ回路
14をさらに複数個並列に接続し、各閾値設定インバー
タ回路の閾値電圧VTHC の設定を変化させることによ
り、より高精度な出力電流特性が得られるようにしても
よく、安定な定電流源が実現可能となる。
【0025】また、上記実施例では、電圧低下検知手段
2を構成するトランジスタとしてはノーマリオントラン
ジスタ13a〜13cを直列接続して用いたが、これは
PN接合型ダイオードの直列接続あるいは抵抗の直列接
続によりこれを構成してもよく、上記実施例と同様の効
果を奏することができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体集
積回路装置によれば、外部素子を駆動する出力トランジ
スタ部を、従来のトーテムポール型出力トランジスタに
加え、電圧低下検知回路と、閾値設定インバータ回路
と、クロックドゲート型出力特性調整用トランジスタと
を同一集積回路装置内に設けて構成し、電源電圧の低下
を集積回路内部に設けた上記電圧低下検知回路により自
己検出し、該低下時のみ補助出力回路を駆動させて補助
駆動電流を出力して出力回路の駆動能力を増加させるよ
うにしたので、外部素子に対しては電源電圧が変動して
も安定な出力電流特性を供給することができ、ファンア
ウト特性,スイッチング特性の安定した出力回路を得る
ことができるという効果がある。
【0027】また、上記外部素子を駆動する出力トラン
ジスタ部のトランジスタ自身を複数個の分割されたトラ
ンジスタにより構成し、各トランジスタを直列に接続
し、分割されたトランジスタのドレイン端子をドレイン
選択回路により選択決定させてそのチャネル長を可変と
なるようにしたので、上記補助出力回路の出力電流を可
変とすることができ、その結果、より精度の高い駆動電
流制御を行うことができるという効果がある。
【0028】さらに、電源電圧低下の際のファンアウト
特性,スイッチング特性の低下を回避するために、予め
出力トランジスタサイズ(駆動能力)を大きくしたもの
と比較すると、スイッチング時のスイッチングノイズ等
を低減させることができ、ノイズ等による誤動作も低減
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による半導体集積回路
装置の構成図。
【図2】上記実施例における半導体集積回路装置の出力
電流特性図。
【図3】この発明の第2の実施例による半導体集積回路
装置のトランジスタ選択手段の構成図。
【図4】従来の半導体集積回路装置の構成図。
【図5】従来の半導体集積回路装置の出力電流特性図。
【符号の説明】
1 出力回路 2 電圧低下検知手段 3 制御手段 4 補助出力回路 51 ドレイン端子選択回路(トランジスタ選択手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部信号に基づいて駆動電流を出力す
    る、相補型MOSトランジスタからなる出力回路を有す
    る半導体集積回路装置において、 上記出力回路と並列に接続され、補助駆動電流を出力可
    能な補助出力回路と、 電源電圧レベルが所定レベル以下となったとき電圧低下
    検知信号を出力する電圧低下検知手段と、 上記電圧低下検知信号を受け、上記補助出力回路を、補
    助駆動電流を出力するよう制御する制御手段とを備えた
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、 上記補助出力回路は、電源接地間に接続された相補型M
    OSトランジスタであり、 上記制御手段は、上記相補型MOSトランジスタと電源
    との間、及び接地との間にそれぞれ接続され、上記電圧
    低下検知信号を受け導通するスイッチングトランジスタ
    であることを特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、 上記補助出力回路を構成するそれぞれのMOSトランジ
    スタを、直列接続された複数のMOSトランジスタを用
    いて構成し、 上記電圧低下検知信号を受け、該検知信号に応じて上記
    複数のトランジスタから所定数のトランジスタを選択し
    て上記相補型MOSトランジスタの実効的なチャネル長
    を変化させるトランジスタ選択手段を設けたことを特徴
    とする半導体集積回路装置。
JP4106196A 1992-03-30 1992-03-30 半導体集積回路装置 Pending JPH05283632A (ja)

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JP (1) JPH05283632A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038474A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Fujitsu Microelectronics Ltd 送信装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038474A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Fujitsu Microelectronics Ltd 送信装置

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