JPS646566B2 - - Google Patents

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JPS646566B2
JPS646566B2 JP56098893A JP9889381A JPS646566B2 JP S646566 B2 JPS646566 B2 JP S646566B2 JP 56098893 A JP56098893 A JP 56098893A JP 9889381 A JP9889381 A JP 9889381A JP S646566 B2 JPS646566 B2 JP S646566B2
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JP
Japan
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node
mos transistor
whose
drain
power supply
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Application number
JP56098893A
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Japanese (ja)
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JPS57211826A (en
Inventor
Masaki Kumanotani
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/28Modifications for introducing a time delay before switching
    • H03K17/284Modifications for introducing a time delay before switching in field effect transistor switches

Landscapes

  • Measurement Of Predetermined Time Intervals (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Pulse Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は任意の周波数のクロツクを発生する
タイマー回路を集積回路で構成し、高精度化した
半導体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a highly accurate semiconductor device in which a timer circuit that generates a clock of an arbitrary frequency is constructed using an integrated circuit.

第1図は従来のタイマー回路の半導体装置を示
す回路図である。同図において、1は第2図aに
示すクロツクφcpが入力するクロツク端子、2は
半導体内に形成し、一端がクロツク端子1に接続
し、他端がノード3に接続する容量CTのキヤパ
シタ、4は電源電圧Vccが印加する電源端子、5
はドレインおよびゲートがノード3に接続し、ソ
ースがアースに接続するMOSトランジスタ、6
はドレインがノード7に接続し、ゲートがアース
に接続し、ソースがノード3に接続するMOSト
ランジスタ、8は一端がノード7に接続し、他端
がアースに接続する容量CSTのキヤパシタ、9は
ノード3における容量C1の浮遊容量、10はド
レインがノード11に接続し、ゲートがノード7
に接続し、ソースがアースに接続するMOSトラ
ンジスタ、12はノード11の負荷トランジス
タ、13は入力端子13aおよび出力端子13b
をもち、この入力端子13aがノード11に接続
するトリガ回路、14はドレインが電源端子4に
接続し、ゲートがトリガ回路13の出力端子13
bに接続し、ソースがノード7に接続するMOS
トランジスタである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional timer circuit semiconductor device. In the figure, 1 is a clock terminal to which the clock φcp shown in FIG . , 4 is a power supply terminal to which the power supply voltage Vcc is applied, 5
is a MOS transistor whose drain and gate are connected to node 3 and whose source is connected to ground, 6
is a MOS transistor whose drain is connected to node 7, whose gate is connected to ground, and whose source is connected to node 3; 8 is a capacitor with a capacitance C ST whose one end is connected to node 7 and the other end is connected to ground; 9 is a stray capacitance of capacitance C 1 at node 3, 10 has its drain connected to node 11, and its gate connected to node 7
12 is a load transistor of node 11, and 13 is an input terminal 13a and an output terminal 13b.
14 has a trigger circuit whose input terminal 13a is connected to the node 11, whose drain is connected to the power supply terminal 4 and whose gate is connected to the output terminal 13 of the trigger circuit 13.
MOS connected to b and source connected to node 7
It is a transistor.

なお、第2図bはノード3における電圧波形を
示し、第2図cはノード7における電圧波形を示
す。
Note that FIG. 2b shows the voltage waveform at node 3, and FIG. 2c shows the voltage waveform at node 7.

次に、上記構成による半導体装置の動作につい
て第2図a〜第2図cを参照して説明する。ま
ず、ノード7を予め、MOSトランジスタ14を
通して電源電圧Vc.c.に充電しておく。次に、時間
t1において、クロツクφcpが“L”レベルから
“H”レベルになると、キヤパシタ2による容量
カツプリングにより、ノード3は“H”レベルに
なる。このため、MOSトランジスタ5がオン状
態になる(なお、MOSトランジスタ6はオフ状
態のままである。)したがつて、ノード3の充電
電荷はこのオン状態のMOSトランジスタ5を通
して放電するため、このノード3のレベルは下が
り始め、VTH(トランジスタのスレシホールド電
圧)に等しくなつたとき、すなわち、時間t2にお
いて、MOSトランジスタ5はオフ状態となり、
放電は停止する。次に、時間t3において、クロツ
クφcpが第2図aに示すように、“H”レベルか
ら“L”レベルになると、キヤパシタ2による容
量カツプリングにより、ノード3は第2図bに示
すように、負電位に下がる。このため、MOSト
ランジスタ6はオン状態になる(なお、MOSト
ランジスタ5はオフ状態のままである)。したが
つて、キヤパシタ8に蓄積されている正の電荷が
ノード7およびオン状態のMOSトランジスタ6
を介してノード3に移される。そして、ノード3
のレベルが0Vに近づき、−VTHレベルに等しくな
つたとき、MOSトランジスタ6がオフ状態とな
り、キヤパシタ8からノード3への電荷の移動が
停止する。そして、ノード7が第2図cに示すよ
うにスレシホールド電圧VTHまで下がると、MOS
トランジスタ10がオフ状態になる。このMOS
トランジスタ10のオフ状態により、トリガ回路
13が動作状態となるため、その出力端子13b
から“H”レベルの出力が送出する。このため、
MOSトランジスタ14がオン状態になる。した
がつて、ノード7はもとの“H”レベルにもど
る。その後、トリガ回路13が不動作状態にな
り、MOSトランジスタ14がオフ状態になり、
ノード7は、“H”フローテイングとなる。以下、
このくり返しで動作する。次に、前記動作におい
て、クロツクφcpの1サイクルあたり、キヤパシ
タ8からキヤパシタ2に移される電荷量QTは理
想的には(1)式で示される。
Next, the operation of the semiconductor device having the above configuration will be explained with reference to FIGS. 2a to 2c. First, the node 7 is charged in advance to the power supply voltage Vc.c. through the MOS transistor 14. Then time
At t1 , when the clock φcp goes from the "L" level to the "H" level, the capacitive coupling by the capacitor 2 causes the node 3 to go to the "H" level. Therefore, the MOS transistor 5 turns on (the MOS transistor 6 remains off), and the charge at the node 3 is discharged through the on-state MOS transistor 5, so this node When the level of MOS transistor 3 starts to fall and becomes equal to V TH (the threshold voltage of the transistor), that is, at time t 2 , the MOS transistor 5 turns off,
The discharge stops. Next, at time t3 , when the clock φcp goes from the "H" level to the "L" level as shown in FIG. , drops to a negative potential. Therefore, the MOS transistor 6 is turned on (the MOS transistor 5 remains off). Therefore, the positive charge accumulated in the capacitor 8 is transferred to the node 7 and the MOS transistor 6 in the on state.
is transferred to node 3 via. And node 3
When the level approaches 0V and becomes equal to the -VTH level, MOS transistor 6 is turned off and the movement of charge from capacitor 8 to node 3 is stopped. Then, when node 7 drops to the threshold voltage V TH as shown in Figure 2c, the MOS
Transistor 10 is turned off. This MOS
Due to the off state of the transistor 10, the trigger circuit 13 enters the operating state, so that its output terminal 13b
An output of "H" level is sent from. For this reason,
MOS transistor 14 is turned on. Therefore, node 7 returns to the original "H" level. After that, the trigger circuit 13 becomes inactive, the MOS transistor 14 becomes off,
Node 7 becomes “H” floating. below,
It works repeatedly. Next, in the above operation, the amount of charge Q T transferred from the capacitor 8 to the capacitor 2 per cycle of the clock φcp is ideally expressed by equation (1).

QT=CT(Vcc−2VTH) ……(1) しかし、実際には損失分αがあり、実効的には
(2)式で示される。
Q T = C T (Vcc−2V TH ) ……(1) However, in reality, there is a loss α, and the effective
It is shown by equation (2).

QT=CT(Vcc−2VTH−α) ……(2) ここで、αは(i)ノード3には必ず浮遊容量C1
があり、これによつてキヤパシタ2による容量カ
ツプリング効果が軽減される。(ii)MOSトランジ
スタ5および6のコンダクタンスが有限であるか
ら、ノード3のレベルが±VTHになるのに無限の
時間がかかるなどの効果を表わす。
Q T =C T (Vcc−2V TH −α) ……(2) Here, α is (i) There is always a stray capacitance C 1 at node 3.
This reduces the capacitive coupling effect of the capacitor 2. (ii) Since the conductance of MOS transistors 5 and 6 is finite, it takes an infinite amount of time for the level of node 3 to reach ±V TH .

次に、前記(2)式を用いて、ノード7におけるク
ロツクφcpの1サイクルあたりの電位変化ΔVを
求めると(3)式で示すことができる。
Next, using equation (2) above, the potential change ΔV per cycle of clock φcp at node 7 can be found as shown in equation (3).

ΔV=1/CST・QT=CT/CST(Vcc−2VTH−α) ……(3) このタイマーの特長は1サイクルあたりに移さ
れる電荷量QTはノード7のレベルに無関係に常
に一定であることである。したがつて、タイマー
のセツト時間tsetはノード7がVccからVTHに下が
るまでの時間に等しく、(4)式で示すことができ
る。
ΔV=1/C ST・Q T =C T /C ST (Vcc−2V TH −α) ……(3) The feature of this timer is that the amount of charge Q T transferred per cycle is independent of the level of node 7. is always constant. Therefore, the timer set time tset is equal to the time it takes for node 7 to fall from Vcc to VTH , and can be expressed by equation (4).

tset=1/fcp・Vcc−VTH/ΔV =1/fcp(CST/CT)・Vcc−VTH/Vcc−2VTH-〓…
…(4) ここで、cpはクロツクφcpの周波数である。こ
の(4)式からtsetはクロツクφcpの発振周波数およ
びCST/CTの比、MOSトランジスタのVTHおよび
電源電圧の関数である。これにより、キヤパシタ
2の容量CTとキヤパシタ8の容量CSTを適当な値
にすれば任意の周期をもつタイマーを実現するこ
とができる。
t set = 1/f cp・Vcc−V TH /ΔV =1/f cp (C ST /C T )・Vcc−V TH /Vcc−2V TH− 〓…
...(4) Here, cp is the frequency of clock φcp. From this equation (4), t set is a function of the oscillation frequency of the clock φcp, the ratio of C ST /C T , the V TH of the MOS transistor, and the power supply voltage. Thereby, by setting the capacitance CT of the capacitor 2 and the capacitance CST of the capacitor 8 to appropriate values, a timer having an arbitrary period can be realized.

しかしながら、従来のタイマー回路を構成する
半導体装置ではタイマーの動作を開始したのち、
何んらかの理由により電源電圧Vccのレベルが低
下することにより、その電源電圧Vccが供給され
ているIC内部発振器からのクロツクφcpのレベル
“H”レベルが低下したときには1サイクルあた
りに移動する電荷量が減少し、前記セツト時間
tsetが長くなる欠点があつた。
However, in the semiconductor device that constitutes the conventional timer circuit, after starting the timer operation,
When the level of the power supply voltage Vcc decreases for some reason and the "H" level of the clock φcp from the IC internal oscillator to which the power supply voltage Vcc is supplied decreases, it moves per cycle. The amount of charge decreases and the set time
The disadvantage is that t set is long.

したがつて、この発明の目的はセツト時間tset
の変動を抑制し、高精度のタイマー回路を構成す
ることができる半導体装置を提供するものであ
る。
Therefore, the object of this invention is to set the set time t set
An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can suppress fluctuations in time and configure a highly accurate timer circuit.

このような目的を達成するため、この発明はド
レインが電源端子に接続し、ゲートおよびソース
が前記第2のノードに接続するクランプトランジ
スタを設けたものであり、以下実施例を用いて詳
細に説明する。
In order to achieve such an object, the present invention provides a clamp transistor whose drain is connected to the power supply terminal and whose gate and source are connected to the second node, and will be described in detail below using examples. do.

第3図はこの発明に係る半導体装置の一実施例
を示す回路図である。同図において、15はドレ
インが電源端子4に接続し、ゲートおよびソース
がノード7に接続するクランプトランジスタであ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. In the figure, 15 is a clamp transistor whose drain is connected to the power supply terminal 4 and whose gate and source are connected to the node 7.

次に、上記構成に係る半導体装置の動作につい
て説明するが、電源電圧Vccのレベル変動のない
場合については第1図の動作と同一であることは
もちろんである。
Next, the operation of the semiconductor device according to the above configuration will be explained, but it goes without saying that the operation is the same as that shown in FIG. 1 when there is no level fluctuation of the power supply voltage Vcc.

次に、タイマーの動作が開始したのち、何んら
かの理由により、電源電圧VccのレベルがΔVD
(>VTH)だけ低下した場合、クランプトランジ
スタ15がオン状態となり、ノード7のレベルは
(VDD−ΔVD)+VTHにクランプする。このため、
セツト時間tset2は(5)式で示すことができる。
Next, after the timer starts operating, for some reason the level of the power supply voltage Vcc drops to ΔV D
When the voltage decreases by (>V TH ), the clamp transistor 15 is turned on, and the level of the node 7 is clamped to (V DD −ΔV D )+V TH . For this reason,
The set time t set2 can be expressed by equation (5).

tset2=1/fcp(CST/CT) ・〔(Vcc−ΔVD)+VTH〕−VTH/(Vcc−ΔVD)−
2VTH-〓……(5) なお、第1図において、電源電圧Vccのレベル
がΔVD(>VTH)だけ低下した場合、そのセツト
時間は(6)式で示すことができる。
t set2 = 1/f cp (C ST /C T ) ・[(Vcc−ΔV D )+V TH ]−V TH /(Vcc−ΔV D )−
2V TH- (5) In FIG. 1, when the level of the power supply voltage Vcc decreases by ΔV D (>V TH ), the set time can be expressed by equation (6).

tset1=1/fcp(CST/CT) ・Vcc−VTH/(Vcc−ΔVD)−2VTH-〓 ……(6) ただし、クロツクφcpの周波数cpの変動は無
視しうるものとする。
t set1 = 1/f cp (C ST /C T ) ・Vcc−V TH /(Vcc−∆V D )−2V TH− 〓 ……(6) However, the fluctuation of the frequency cp of the clock φcp can be ignored. shall be.

したがつて、第1図の回路におけるセツト時間
tset1の変動比Δtset1は(7)式で示すことができる。
Therefore, the set time in the circuit of Figure 1
The variation ratio Δt set1 of t set1 can be expressed by equation (7).

Δtset1=tset1/tset =1/(1−ΔVD/Vcc−2VTH-〓) ……(7) 一方、第3図におけるセツト時間tset2の変動比
Δtset2は(8)式で示すことができる。
Δt set1 = t set1 / t set = 1/(1-ΔV D /Vcc-2V TH- 〓) ...(7) On the other hand, the variation ratio Δt set2 of the set time t set2 in Fig. 3 is expressed by equation (8). can be shown.

Δtset2=tset2/tset=(1−ΔVD−VTH/Vcc−VTH
) /(1−ΔVD/Vcc−2VTH-〓) ……(8) 次に、第1図におけるセツト時間の変動比
Δtset1と第3図におけるセツト時間の変動比Δtset2
の大小を比較すると、 Δtset2/Δtset1=1−ΔVD−VTH/Vcc−VTH<1 ∴ Δtset2<Δtset1 ……(9) したがつて、(9)式に示すように、セツト時間の
変動を小さくすることができるので、それだけ高
精度にすることができる。
Δt set2 = t set2 / t set = (1−ΔV D −V TH /Vcc−V TH
) /(1-ΔV D /Vcc-2V TH- 〓) ...(8) Next, the set time variation ratio Δt set1 in Fig. 1 and the set time variation ratio Δt set2 in Fig. 3
Comparing the magnitude of _ _ _ Since fluctuations in the set time can be reduced, accuracy can be increased accordingly.

なお、以上の実施例ではクランプトランジスタ
15のスレシホルド電圧VTHが他のMOSトランジ
スタと同じ場合について説明したが、このスレシ
ホルド電圧VTHが他のMOSトランジスタより小さ
い場合にはセツト時間の変動比Δtset2がさらに小
さくなることはもちろんである。
In the above embodiment, the case where the threshold voltage V TH of the clamp transistor 15 is the same as that of other MOS transistors has been explained, but if this threshold voltage V TH is smaller than the other MOS transistors, the set time variation ratio Δt set2 Of course, it becomes even smaller.

以上、詳細に説明したように、この発明に係る
半導体装置によれば任意の周波数を発生するタイ
マー回路を集積回路で高精度に構成することがで
きる効果がある。
As described above in detail, the semiconductor device according to the present invention has the advantage that a timer circuit that generates an arbitrary frequency can be constructed with high precision using an integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のタイマー回路の半導体装置を示
す回路図、第2図a、第2図b、および第2図c
は第1図の各部の波形を示す図、3図はこの発明
に係る半導体装置の一実施例を示す回路図であ
る。 1……クロツク端子、2……キヤパシタ、3…
…ノード、4……電源端子、5および6……
MOSトランジスタ、7……ノード、8……キヤ
パシタ、9……浮遊容量、10……MOSトラン
ジスタ、11……ノード、12……負荷トランジ
スタ、13……トリガ回路、14……MOSトラ
ンジスタ、15……クランプトランジスタ、な
お、図中、同一符号は同一または相当部分を示
す。
Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional timer circuit semiconductor device, Figures 2a, 2b, and 2c.
1 is a diagram showing waveforms of various parts in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. 1...Clock terminal, 2...Capacitor, 3...
...Node, 4...Power terminal, 5 and 6...
MOS transistor, 7... Node, 8... Capacitor, 9... Stray capacitance, 10... MOS transistor, 11... Node, 12... Load transistor, 13... Trigger circuit, 14... MOS transistor, 15... ...Clamp transistor. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 少なくともクロツク信号発生用の内部発振器
と、そのクロツク信号が入力端子に供給されるこ
とにより動作が制御されるタイマーを有し、それ
らに共通の電源電圧が供給される半導体装置にお
いて、一端がクロツク信号の入力端子に接続さ
れ、他端が第1のノードに接続された第1のキヤ
パシタと、ドレインおよびゲートがこの第1のノ
ードに接続され、ソースがアースに接続された第
1のMOSトランジスタと、ソースが第1のノー
ドに接続され、ドレインが第2のノードに接続さ
れ、ゲートがアースに接続された第2のMOSト
ランジスタと、一端が第2のノードに接続され、
他端がアースに接続された第2のキヤパシタと、
ドレインが電源端子に接続され、ゲートがトリガ
信号が印加する端子に接続され、ソースが第2の
ノードに接続された第3のMOSトランジスタと、
ドレインが負荷トランジスタに接続され、ゲート
が第2のノードに接続され、ソースがアースに接
続された第4のMOSトランジスタと、入力端子
が第4のMOSトランジスタのドレインに接続さ
れ、トリガ信号を出力するトリガ回路と、ドレイ
ンが電源端子に接続され、ゲートおよびソースが
前記第2のノードに接続されたクランプトランジ
スタとを備えたことを特徴とする半導体装置。
1. In a semiconductor device that has at least an internal oscillator for generating a clock signal and a timer whose operation is controlled by supplying the clock signal to an input terminal, and a common power supply voltage is supplied to them, one end is connected to the clock signal. a first capacitor connected to the input terminal of the signal and having its other end connected to a first node; and a first MOS transistor having its drain and gate connected to this first node and its source connected to ground. and a second MOS transistor having a source connected to the first node, a drain connected to the second node, and a gate connected to ground, and one end connected to the second node,
a second capacitor whose other end is connected to ground;
a third MOS transistor having a drain connected to a power supply terminal, a gate connected to a terminal to which a trigger signal is applied, and a source connected to a second node;
a fourth MOS transistor whose drain is connected to the load transistor, whose gate is connected to the second node, and whose source is connected to ground; and whose input terminal is connected to the drain of the fourth MOS transistor and outputs a trigger signal. and a clamp transistor having a drain connected to a power supply terminal and a gate and a source connected to the second node.
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