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JP2004104608A - Input device - Google Patents

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JP2004104608A
JP2004104608A JP2002265931A JP2002265931A JP2004104608A JP 2004104608 A JP2004104608 A JP 2004104608A JP 2002265931 A JP2002265931 A JP 2002265931A JP 2002265931 A JP2002265931 A JP 2002265931A JP 2004104608 A JP2004104608 A JP 2004104608A
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Japan
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input
power supply
signal
transistor
chip
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JP2002265931A
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Japanese (ja)
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Koutaro Ezaki
江崎 功太郎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】入力装置において、入力信号に対する電源電圧以上の耐圧を持たせるために、入力パッドと入力バッファの間にNchトランジスタを配置した場合、電源電圧、または入力信号のHレベルが低下した場合に、チップ内部にHレベルの信号が伝搬しない。
【解決手段】電源保護のためのNchトランジスタN103と並列にPchトランジスタP103を配し、これを制御信号cによってON/OFFさせることによって、電源電圧または入力信号のHレベルが低下した場合に、PchトランジスタP103をONさせるようにし、入力パッドに印加される電位をチップ内部に伝搬させる。また、入力パッドINに電源電圧以上の信号が印加される場合、PchトランジスタP103をOFFさせると同時に、同トランジスタの基板バイアスを基板バイアス切り換え回路104により変化させて、リーク電流を防止する。
【選択図】   図1
In an input device, when an Nch transistor is arranged between an input pad and an input buffer in order to provide a withstand voltage equal to or higher than a power supply voltage for an input signal, the power supply voltage or the H level of the input signal is reduced. , No H-level signal propagates inside the chip.
A Pch transistor (P103) is disposed in parallel with an Nch transistor (N103) for power supply protection, and is turned on / off by a control signal (c). The transistor P103 is turned on, and the potential applied to the input pad is propagated inside the chip. When a signal higher than the power supply voltage is applied to the input pad IN, the Pch transistor P103 is turned off, and at the same time, the substrate bias of the transistor is changed by the substrate bias switching circuit 104 to prevent a leak current.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力装置に関し、特に入力端子における入力信号の耐圧制御を可能とした入力装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、入力端子に電源電圧以上の耐圧を持たせるための装置は、図4に示すような構成が一般的であった(例えば、特許文献1参照)。以下、その構成について図を参照しながら説明する。
【0003】
図4は、従来の耐圧型入力端子の基本構成を示す図である。図4において、入力パッドINから入力された信号は、保護回路403を介して、インバータ201に入力され、outよりチップ内部に信号が伝達される。
【0004】
入力パッドINにHレベルの信号が入力された場合、保護回路403内部のNchトランジスタN403は、そのゲートが内部電源VDDに接続されているため常時ON状態のトランジスタとして機能し、前記Hレベルの信号が入力された場合、前記NchトランジスタN403のゲート−ソース間の電圧VGS|N403が、Nchトランジスタのしきい値電圧Vthとなることから、インバータ401に入力される信号のレベルは、VS|N403=VG|N403−Vth=VDD−Vthとなり、前記入力パッドINに入力される信号のHレベルが、内部電源電圧VDD以上の電位であっても、入力インバータ401に入力されるゲート電圧には、前記Nchトランジスタのソース電位が与えられ、前記入力インバータ内部のNchトランジスタN401は保護される。また同時に保護回路403内部のNchトランジスタN403自体も、ゲート−ドレイン間の電圧VDG|N403が、VIN−VDDとなることから、上記VIN−VDDが、該電圧VDG|N203の耐圧分以上となるまでは保護される。またこの時、入力インバータ401に電源を供給する電源回路402は、前記入力パッドINにHレベルの信号が入力されているため、前記電源回路402内部のPchトランジスタP402はOFF状態となる。
【0005】
一方、前記電源回路402におけるNchトランジスタN402のゲート入力には、前記保護回路403内部のNchトランジスタN403のソース電位VS|N403が与えられ、入力インバータ401におけるPchトランジスタP401のドレイン電圧がVS|N403−Vthとなることによって、前記PchトランジスタP401自体が保護される。
【0006】
次に、入力パッドINにLレベルの信号が入力された場合、保護回路403内部のNchトランジスタN403は、そのゲート入力が、内部電源VDDに接続されているため常時ON状態のトランジスタとして機能し、前記Lレベルの信号が入力された場合、前記NchトランジスタN403のドレイン−ソース間にはNchのゲートが開いているため、インバータ401に入力される信号のレベルは、VS|N403=GNDとなり、入力インバータ401に入力されるゲート電圧には、Lレベルの電位がそのまま与えられる。またこの時、入力インバータ401に電源を供給する電源回路402では、前記入力パッドINにLレベルの信号が入力されているため、前記電源回路402内部のPchトランジスタP402はON状態となり、一方で前記電源回路402におけるNchトランジスタN402のゲート入力には、前記保護回路403内部のNchトランジスタN403のソース電位VS|N403=GNDが与えられてOFF状態となることから、入力インバータ401におけるPchトランジスタP401のドレイン電圧には、VS|P403=VDDが与えられる。
【0007】
上記した様に、図4に示す従来の入力装置の構成においては、入力パッドに内部電源電圧以上の電位を有したHレベル信号が入力された場合にも、内部のトランジスタを破壊することなく、チップ内部に内部電源電圧と同電位のHレベルの信号を伝達することができる。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−211299号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の入力装置では、チップに供給される電源の電圧が低下した場合、前記入力パッドINから入力される信号のHレベルの電位に関わらず、入力インバータ403に入力される電圧が電源電圧VDDと、保護回路403内部のNchトランジスタN403のしきい値電圧Vth、とによって決定されてしまうため、入力インバータ401のNchトランジスタN401がONせず、結果として、チップ内部に信号が伝達されないこととなることが予想される。
【0010】
本発明は、このような従来のものの問題点を解決するためになされたもので、チップに供給される電源電圧が低くなった場合においても、入力パッドINから入力されたHレベルの信号が正しくチップ内部に伝達されることを可能とする入力回路を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1の発明にかかる入力装置は、信号が入力される入力パッドと、前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、チップ内部へ信号を伝達させるインバータ内部のトランジスタを保護するためのNchトランジスタと、前記Nchトランジスタを介して入力された信号をチップ内部に伝達させる入力インバータと、前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、チップの電源電圧が低い場合に、該チップの電源電圧が低い場合にHとなる制御信号cによってON状態とされ、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタと、を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の請求項2の発明にかかる入力装置は、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板にバイアスする電源を、チップの電源電圧より高いHレベル信号と同じ電位が与えられる電源端子と、チップの電源電圧との何れか一方に切換える基板バイアス切換え回路を、備えたことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の請求項3の発明にかかる入力装置は、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記入力パッドから入力された入力信号と同じH/Lレベルの電位をバイアスさせる基板バイアス切換え回路を、備えたことを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項4の発明にかかる入力装置は、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記チップの電源電圧をチャージアップした電位をバイアスさせるチャージポンプ回路を、備えたことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による入力装置の構成を示す図である。
図1において、入力パッドINから入力される信号のHレベルがチップの電源電圧より高い電位を持っている場合、入力信号は信号線S103を介して、保護回路103に入力される。保護回路103内部では、NchトランジスタN103およびPchトランジスタP103が並列に構成されており、それぞれスイッチ回路として機能する。前記NchトランジスタN103およびPchトランジスタP103において、トランジスタN103はゲートに電源電圧VDD1接続され、常時ON状態となっている。一方、PchトランジスタP103は制御信号cによってON/OFF制御される。
【0016】
ここで、チップの電源電圧が低い場合、制御信号cはLとなりPchトランジスタP103はONされ、チップの電源電圧が高い場合は、制御信号cはHとなりPchトランジスタP103はOFFとされる。
【0017】
上記入力パッドINから入力される信号のHレベルが、チップの電源電圧より高い電位を持っている条件の下においては、制御信号cにはH信号が与えられ、これより、前記NchトランジスタN103が常時ON状態となっているのに対して、前記PchトランジスタP103はOFF状態となる。即ち、入力信号S103は、前記ON状態のNchトランジスタN103のドレイン−ソース間を介して入力インバータ101に信号が伝搬される。この時、入力パッドINから入力されたHレベルの信号は、保護回路103におけるNchトランジスタN103のドレイン側に入力されるが、前記NchトランジスタN103のソース側から出力されるHレベルの信号の電位は、前記NchトランジスタN103のゲートに印加される電圧VG|N103と、同トランジスタN103のしきい値電圧Vth|N103とによって決定されるため、入力インバータ101に入力される信号S102のHレベルの電位は、VG|N103−Vth|N103となる。
【0018】
このように、入力パッドINに入力される信号のHレベルが、チップの電源電圧より高い電位である場合においても、入力インバータ101に入力される信号S102のHレベルは、上記した電位VG|N103−Vth|N103となるため、前記入力インバータ101を構成するトランジスタP101,N101を破壊することなく、Hレベルの信号を、出力端子outからチップ内部に入力させることが可能となる。
【0019】
またこの時、入力パッドINから入力される信号がHレベルのため、電源回路102内部のPchトランジスタP102はOFF状態となる。一方で、上記説明の通りの電位を持った信号S102は、入力インバータ101の他に、前記電源回路102のNchトランジスタN102にも入力され、同トランジスタN102がON状態となる。この時、同トランジスタN102のソース側に出力される電位は、VG|N102−Vth|N102となり、入力インバータ101の電源として供給される。即ち、前記入力インバータ101におけるPchトランジスタP101のドレイン側には、VG|N102−Vth|N102が与えられることによって、前記入力インバータ101内のPchトランジスタP101のドレインに直接、チップの電源電圧VDD が印加されることがないため、本来、同トランジスタP101のゲート側に入力されるVG|N103−Vth|N103と、チップの電源電圧VDD1との電位差によって、前記PchトランジスタP101がONされてしまうことを防止している。
【0020】
次に、入力パッドINから入力される信号がHレベルで、かつチップの電源電圧が低い場合、入力信号は信号線S103を介して保護回路103に入力されるが、この時、前記制御信号cにはLレベルの信号が与えられ、前記保護回路103におけるNchトランジスタN103と、同保護回路103におけるPchトランジスタP103とが共にON状態となる。従って、入力信号S103は、前記ON状態のNchトランジスタN103およびPchトランジスタP103のソース−ドレイン間を介して入力インバータ101に信号が伝搬されるが、この時、入力パッドINから入力されたHレベルの信号は、前記保護回路103におけるPchトランジスタP103のドレイン−ソース間がPチャンネルでゲートがオープンしているため、前記入力信号の電位が、このPチャンネルトランジスタを介してそのまま前記入力インバータ101へ伝搬される。
【0021】
最後に、入力パッドINに入力される信号がLレベルの場合、入力信号は信号線S103を介して保護回路103に入力されるが、前記保護回路103におけるNchトランジスタN103が常にON状態となっているため、入力パッドINに入力されたL信号は、前記制御信号cの状態に依存すること無く、前記ON状態のNchトランジスタN103のソース−ドレイン間を介して、入力インバータ101に信号が伝搬される。
【0022】
またこの時、入力パッドINから入力される信号がLレベルのため、電源回路102内部のPchトランジスタP102は、ON状態となる。一方で、上記説明の通り、前記保護回路103におけるNchトランジスタN103のソース側から出力されるLレベルの信号S102は、入力インバータ101の他に、前記電源回路102のNchトランジスタN102にも入力され、同トランジスタN102がOFF状態となる。この時、同電源回路102におけるPchトランジスタP102のソース側に出力される電位は、電源電圧VDD1となり、入力インバータ101の電源として供給される。即ち、前記入力インバータ101におけるPchトランジスタP101のゲートには、Lレベルの電位が与えられている為、同トランジスタP101がON状態となり、インバータ101の出力信号は、電源電圧VDD1の電位となる。
【0023】
ところで、既に説明したように図1に示されるような回路において、入力パッドINから入力される信号のHレベルが、チップの電源電圧より高い電位を持っている場合、入力信号は信号線S103を介して保護回路103に入力されると同時に、制御信号cにはH信号が与えられ、前記PchトランジスタP103がOFF状態となるが、この時、前記PchトランジスタP103の基板バイアスとして、通常は電源電圧VDD1が与えられているため、同トランジスタP103のドレイン側に前記電源電圧VDD1より高い電位のH信号が入力されると、ドレイン側のP層と基板側のN層との間でリーク電流が発生し、チップを破壊してしまう恐れがある。
【0024】
このため、本実施の形態1による図1に示す回路では、基板バイアス切換え回路104によって前記PchトランジスタP103の基板に対して印加する電圧を切換え、先に説明したようなリーク電流の発生を防止するようにしている。即ち、入力パッドINに電源電圧VDD1より高い電位をもつHレベルの信号が入力される場合には、前記制御信号cによって、前記基板バイアス切換え回路104を高電位側の電源端子VDD2に切換え、前記PchトランジスタP104のドレイン−基板間における電位差を無くしてリーク電流の発生を防止する。一方、入力パッドINに入力されるHレベルの信号が、電源電圧VDD1より低い場合には、前記制御信号cによって前記基板バイアス切換え回路104を電源電圧VDD1に切換え、前記PchトランジスタP103を通常の状態にする。
【0025】
このように、本実施の形態1では、信号が入力される入力パッドと、上記入力パッドに入力された信号を、チップ内部へ伝達させるインバータと、前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合にも、上記入力された信号のHレベルが上記インバータの入力に直接入力されないよう、上記入力パッドと上記インバータの入力との間に設けられたNchトランジスタと、前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、前記Nchトランジスタと並列に接続され、前記電源回路の電源電圧が低い場合に、制御信号cによってON状態とされ、該電源回路の電源電圧が低い場合に、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタとを備え、かつ前記Pchトランジスタの基板にバイアスする電源を、チップの電源電圧より高いHレベル信号と同じ電位を有する電源と、チップの電源との間で切り換えるバイアス回路を備えたものとしたので、入力装置の電源電圧が低下した場合には、保護回路においてNchトランジスタと並列に接続されている上記Pchトランジスタを制御信号によってON状態とすることで、入力信号のHレベルを直接入力インバータに入力させ、チップ内に正しく信号を伝達させることが可能となる。一方、通常の電源電圧がチップに供給され、この電源電圧の電位より高い電位をもったHレベルの信号が入力される場合、保護回路内部のOFF状態となっているPchトランジスタのバックゲートに印加する信号を、入力信号のHレベルと同電位の電源端子に切換えることにより、前記Pchトランジスタ内部におけるソース−基板間に発生するリーク電流を防止することができる。
【0026】
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2による入力装置の構成を示す図である。
図2に示す本実施の形態2においては、入力インバータ201、電源回路202、および保護回路203の構成および動作原理は、実施の形態1における101,102,及び103のそれらと同様であるが、本実施の形態2においては、保護回路203におけるPchトランジスタP203の基板バイアスを切換える基板バイアス切換え回路204の構成を、実施の形態1におけるそれと異にするものである。
【0027】
図2に示される本実施の形態2による入力装置において、入力パッドINから入力される信号のHレベルが、チップの電源電圧より高い電位を持っている場合、入力信号は信号線S203を介して保護回路203に入力されると同時に、制御信号cにはH信号が与えられ、前記PchトランジスタP203がOFF状態となる。この時、前記PchトランジスタP203の基板バイアスとして、通常は電源電圧VDD1が与えられているため、同トランジスタP203のドレイン側に、前記電源電圧VDD1より高い電位のH信号が入力されると、ドレイン側のP層と基板側のN層との間で電流が流れるため、チップを破壊してしまう恐れがある。
【0028】
このため、図2に示す回路では、基板バイアス切換え回路204によって、前記PchトランジスタP203の基板に対して印加するバイアス電圧を切換えて、先に説明したようなリーク電流の発生を防止するようにしている。即ち、入力パッドINに、電源電圧VDD1より高い電位をもつHレベルの信号が入力される場合には、前記H信号である制御信号cによって、前記基板バイアス切換え回路204を入力パッドIN側に切換え、前記OFF状態となっているPchトランジスタP204のドレイン−基板間における電位差を無くして、ドレイン−基板間のリーク電流の発生を防止する。一方、電源電圧が低い場合には、前記L信号である制御信号cによって前記基板バイアス切換え回路204を電源電圧VDD1側に切換え、前記PchトランジスタP203を通常の状態にする。
【0029】
このように、本実施の形態2では、信号が入力される入力パッドと、上記入力パッドに入力された信号を、チップ内部へ伝達させるインバータと、前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合にも、上記入力された信号のHレベルが上記インバータの入力に直接入力されないよう、上記入力パッドと上記インバータの入力との間に設けられたNchトランジスタと、前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、前記Nchトランジスタと並列に接続され、前記電源回路の電源電圧が低い場合に、制御信号によってON状態とされ、該電源回路の電源電圧が低い場合に、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタとを備え、かつ前記Pchトランジスタの基板にバイアスする電源として、入力信号と同じH/(又は)Lレベルの電位を与える基板バイアス切換え回路を備えたものとしたので、入力装置の、電源電圧が低下した場合には、保護回路においてNchトランジスタと並列に接続されているPchトランジスタを制御信号によってON状態とすることで、入力信号のHレベルを直接入力インバータに入力させ、チップ内部に正しく信号を伝達させることが可能となる。一方、通常の電源電圧がチップに供給され、この電源電圧の電位より高い電位をもったHレベルの信号が入力される場合、保護回路内部のOFF状態となっているPchトランジスタのバックゲートに入力信号を印加させることにより、前記Pchトランジスタ内部におけるソース−基板間に発生するリーク電流を防止することができる。しかも、入力信号そのものを、Pchトランジスタのバックゲートに印加させるようにしていることにより、端子数を削減することができる。
【0030】
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3にかかる入力装置の構成を示す図である。
図3に示す本実施の形態3においては、入力インバータ301、電源回路302、および保護回路303の構成および動作原理は、実施の形態1における101,102,及び103のそれらと同様であるが、本実施の形態3においては、保護回路303におけるPchトランジスタP303の基板バイアスを切換える基板バイアス切換え回路304の構成を、実施の形態1あるいは実施の形態2におけるそれと異にするものである。
【0031】
図3に示される本実施の形態3による入力装置において、入力パッドINから入力される信号のHレベルがチップの電源電圧より高い電位を持っている場合、入力信号は信号線S303を介して保護回路303に入力されると同時に、制御信号cにはH信号が与えられ、前記PchトランジスタP303がOFF状態となる。この時、前記PchトランジスタP303の基板バイアスとして、通常は電源電圧VDD1が与えられており、同トランジスタP303のドレイン側に、前記電源電圧VDD1より高い電位のH信号が入力されると、ドレイン側のP層と基板側のN層との間でリーク電流が発生しチップを破壊してしまう恐れがある。
【0032】
このため、この図3に示す回路では、基板バイアス切換え回路304によって前記PchトランジスタP303の基板に対して印加する電圧を切換え、先に説明したようなリーク電流の発生を防止している。即ち、入力パッドINに電源電圧VDD1より高い電位をもつHレベルの信号が入力される場合には、前記H信号である制御信号cによって、前記基板バイアス切換え回路304におけるチャージポンプ機能を動作させて、前記PchトランジスタP303の基板にバイアスする電圧を上昇させ、前記PchトランジスタP303のドレイン−基板間における電位差を無くすことによって、リーク電流の発生を防止する。一方、電源電圧VDD1が低い場合には、前記制御信号cによって前記基板バイアス切換え回路304におけるチャージポンプの機能をOFF状態にして、電源VDD1と同電位のバイアスが印加されるようにし、前記PchトランジスタP303を通常の状態にする。
【0033】
このように、本実施の形態3では、信号が入力される入力パッドと、上記入力パッドに入力された信号を、チップ内部へ伝達させるインバータと、前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合にも、上記入力された信号のHレベルが上記インバータの入力に直接入力されないよう、上記入力パッドと上記インバータの入力との間に設けられたNchトランジスタと、前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、前記Nchトランジスタと並列に接続され、前記電源回路の電源電圧が低い場合に、制御信号によってON状態とされ、該電源回路の電源電圧が低い場合に、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタとを備え、かつ前記Pchトランジスタの基板にバイアスする電源として、チップの電源電圧をチャージアップした電位を与えるチャージポンプ回路を備えたものとしたので、入力装置の電源電圧が低下した場合には、保護回路においてNchトランジスタと並列に接続されているPchトランジスタを制御信号によってON状態とすることで、入力信号のHレベルを直接入力インバータに入力させ、チップ内部に正しく信号を伝達させることが可能となる。一方、通常の電源電圧がチップに供給され、この電源電圧の電位より高い電位をもったHレベルの信号が入力される場合、保護回路内部のOFF状態となっているPchトランジスタのバックゲートに、入力信号のHレベルと同電位の電圧をチャージポンプから供給、印加させることにより、前記Pchトランジスタ内部のソース−基板間にリーク電流が発生するのを防止することができる。しかも、チャージポンプ回路を用いていることにより、端子数を削減した、かつ簡単な回路構成の入力装置を実現することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明(請求項1)にかかる入力装置によれば、信号が入力される入力パッドと、前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、チップ内部へ信号を伝達させるインバータ内部のトランジスタを保護するためのNchトランジスタと、前記Nchトランジスタを介して入力された信号をチップ内部に伝達させる入力インバータと、前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、チップの電源電圧が低い場合に、該チップの電源電圧が低い場合にHとなる制御信号cによってON状態とされ、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタと、を備えたものとしたので、図4に示すような従来型の回路構成においては、チップに供給される電源の電圧を低下させた場合、入力信号のHレベルをチップ内部に伝達させることは不可能であったのに対し、電源電圧を低下させる場合、保護回路においてNchトランジスタと並列に接続されているPchトランジスタを制御信号によってON状態とすることで、入力信号のHレベルを直接入力インバータに入力させ、チップ内部に正しく信号を伝達させることが可能となる。
【0035】
本発明(請求項2)にかかる入力装置によれば、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板にバイアスする電源を、チップの電源電圧より高いHレベル信号と同じ電位が与えられる電源端子と、チップの電源電圧との何れか一方に切換える基板バイアス切換え回路を、備えたものとしたので、通常の電源電圧がチップに供給され、この電源電圧の電位より高い電位をもったHレベルの信号が入力される場合、保護回路内部のPchトランジスタのバックゲートに印加される電圧を、入力信号のHレベルと同電位の電源端子に切換えることにより、前記Pchトランジスタ内部におけるソース−基板間に発生するリーク電流を防止できる効果が得られる。
【0036】
本発明(請求項3)にかかる入力装置によれば、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記入力パッドから入力された入力信号と同じH/Lレベルの電位をバイアスさせる基板バイアス切換え回路を、備えたものとしたので、通常の電源電圧がチップに供給され、この電源電圧の電位より高い電位をもったHレベルの信号が入力される場合、保護回路内部のPchトランジスタのバックゲートに印加される電圧を、入力信号のHレベルと同電位の電源端子に切換えることにより、前記Pchトランジスタ内部におけるソース−基板間に発生するリーク電流を防止できる効果が得られる。
【0037】
本発明(請求項4)にかかる入力装置によれば、請求項1に記載の入力装置において、前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記チップの電源電圧をチャージアップした電位をバイアスさせるチャージポンプ回路を、備えたものとしたので、保護回路内部のPchトランジスタのバックゲートに、入力信号のHレベルと同電位の電圧をチャージポンプから供給、印加させることにより、前記Pchトランジスタ内部におけるソース−基板間に発生するリーク電流を防止できるとともに、端子数を削減した、かつ簡単な回路構成で、入力装置を実現できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による入力装置の構成図。
【図2】本発明の実施の形態2による入力装置の構成図。
【図3】本発明の実施の形態3による入力装置の構成図。
【図4】従来例による入力装置の構成図。
【符号の説明】
101    入力インバータ
P101   入力インバータのPchトランジスタ
N101   入力インバータのNchトランジスタ
S101   入力インバータの出力
102    入力インバータ用電源供給回路
P102   電源供給回路のPchトランジスタ
N102   電源供給回路のNchトランジスタ
S102   保護回路の出力
103    保護回路
P103   保護回路のPchトランジスタ
N103   保護回路のNchトランジスタ
S103   入力信号
104    保護回路のPchトランジスタ用基板バイアス切換え回路
S104   制御信号
201    入力インバータ
P201   入力インバータのPchトランジスタ
N201   入力インバータのNchトランジスタ
S201   入力インバータの出力
202    入力インバータ用電源供給回路
P202   電源供給回路のPchトランジスタ
N202   電源供給回路のNchトランジスタ
S202   保護回路の出力
203    保護回路
N203   保護回路のNchトランジスタ
P203   保護回路のPchトランジスタ
S203   入力信号
204    保護回路のPchトランジスタ用基板バイアス切換え回路
S204   制御信号
301    入力インバータ
P301   入力インバータのPchトランジスタ
N301   入力インバータのNchトランジスタ
S301   入力インバータの出力
302    入力インバータ用電源供給回路
P302   電源供給回路のPchトランジスタ
N302   電源供給回路のNchトランジスタ
S302   保護回路の出力
303    保護回路
P303   保護回路のPchトランジスタ
N303   保護回路のNchトランジスタ
S303   入力信号
304    保護回路のPchトランジスタ基板バイアス用チャージポンプ
S304   制御信号
401    入力インバータ
P401   入力インバータのPchトランジスタ
N401   入力インバータのNchトランジスタ
S401   入力インバータの出力
402    入力インバータ用電源供給回路
P402   電源供給回路のPchトランジスタ
N402   電源供給回路のNchトランジスタ
S402   保護回路の出力
403    保護回路
N403   保護回路のNchトランジスタ
S403   入力信号
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an input device, and more particularly to an input device capable of controlling a withstand voltage of an input signal at an input terminal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a device for providing a withstand voltage equal to or higher than a power supply voltage to an input terminal generally has a configuration as shown in FIG. 4 (for example, see Patent Document 1). Hereinafter, the configuration will be described with reference to the drawings.
[0003]
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a conventional withstand voltage type input terminal. 4, a signal input from an input pad IN is input to an inverter 201 via a protection circuit 403, and a signal is transmitted from out to the inside of the chip.
[0004]
When an H-level signal is input to the input pad IN, the Nch transistor N403 in the protection circuit 403 functions as a transistor that is always ON because its gate is connected to the internal power supply VDD. Is input, a voltage V between the gate and the source of the Nch transistor N403 is input. GS | N403 Becomes the threshold voltage Vth of the Nch transistor, the level of the signal input to the inverter 401 becomes Vth S | N403 = V G | N403 -V th = VDD-V th Even if the H level of the signal input to the input pad IN is equal to or higher than the internal power supply voltage VDD, the gate voltage input to the input inverter 401 is given the source potential of the Nch transistor, The Nch transistor N401 inside the input inverter is protected. At the same time, the N-channel transistor N403 in the protection circuit 403 also has the gate-drain voltage V DG | N403 Is V IN −VDD, the above V IN -VDD is the voltage V DG | N203 Is protected until the voltage exceeds the withstand voltage. At this time, since the H level signal is input to the input pad IN of the power supply circuit 402 that supplies power to the input inverter 401, the Pch transistor P402 in the power supply circuit 402 is turned off.
[0005]
On the other hand, the gate potential of the Nch transistor N402 in the power supply circuit 402 is connected to the source potential V of the Nch transistor N403 in the protection circuit 403. S | N403 And the drain voltage of the Pch transistor P401 in the input inverter 401 becomes V S | N403 -V th As a result, the Pch transistor P401 itself is protected.
[0006]
Next, when an L-level signal is input to the input pad IN, the Nch transistor N403 inside the protection circuit 403 functions as a transistor that is always ON because its gate input is connected to the internal power supply VDD. When the L-level signal is input, an Nch gate is open between the drain and the source of the Nch transistor N403. S | N403 = GND, and the L-level potential is applied to the gate voltage input to the input inverter 401 as it is. Also, at this time, in the power supply circuit 402 that supplies power to the input inverter 401, since an L-level signal is input to the input pad IN, the Pch transistor P402 inside the power supply circuit 402 is turned on. The gate potential of the Nch transistor N402 in the power supply circuit 402 is connected to the source potential V of the Nch transistor N403 in the protection circuit 403. S | N403 = GND is applied and the state is turned off, so that the drain voltage of the Pch transistor P401 in the input inverter 401 is V S | P403 = VDD.
[0007]
As described above, in the configuration of the conventional input device shown in FIG. 4, even when an H level signal having a potential equal to or higher than the internal power supply voltage is input to the input pad, the internal transistor is not destroyed. An H-level signal having the same potential as the internal power supply voltage can be transmitted to the inside of the chip.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-5-212299
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional input device, when the voltage of the power supplied to the chip is reduced, the voltage input to the input inverter 403 is changed regardless of the H level potential of the signal input from the input pad IN. The voltage VDD and the threshold voltage V of the Nch transistor N403 inside the protection circuit 403 th Therefore, it is expected that the Nch transistor N401 of the input inverter 401 will not be turned on, and as a result, no signal will be transmitted inside the chip.
[0010]
The present invention has been made in order to solve such a problem of the related art. Even when the power supply voltage supplied to the chip becomes low, the H-level signal input from the input pad IN can be correctly corrected. It is an object to provide an input circuit that can be transmitted to the inside of a chip.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an input device according to claim 1 of the present invention has an input pad to which a signal is input, and an H level of a signal input from the input pad being higher than a power supply voltage of a chip. An Nch transistor for protecting a transistor inside the inverter for transmitting a signal to the inside of the chip; an input inverter for transmitting a signal input via the Nch transistor to the inside of the chip; and a signal input from the input pad. A power supply circuit for switching power supplied to the input inverter in accordance with the level of the input inverter, and a control signal c which becomes H when the power supply voltage of the chip is low when the power supply voltage of the chip is low, A protection circuit for transmitting the H / L level of the input signal to the input inverter as it is, together with the Nch transistor. A Pch transistor for constituting the and is characterized in that it comprises a.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the input device according to the first aspect, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that an H level of an input signal input from the input pad is a power supply of a chip. When the voltage is higher than the voltage, the power supply for biasing the substrate of the Pch transistor which is in the OFF state is set to one of a power supply terminal to which the same potential as the H level signal higher than the power supply voltage of the chip is applied and a power supply voltage of the chip A substrate bias switching circuit for switching to one side is provided.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the input device according to the first aspect, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that an H level of an input signal input from the input pad is a power supply of a chip. A substrate bias switching circuit for biasing the substrate of the Pch transistor which is in an OFF state when the voltage is higher than the voltage, at the same H / L level potential as the input signal input from the input pad; It is assumed that.
[0014]
In the input device according to a fourth aspect of the present invention, in the input device according to the first aspect, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that an H level of an input signal input from the input pad is a power supply of a chip. When the voltage is higher than the voltage, a charge pump circuit for biasing a potential obtained by charging up a power supply voltage of the chip is provided on a substrate of the Pch transistor which is in an OFF state.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the input device according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, when the H level of the signal input from the input pad IN has a higher potential than the power supply voltage of the chip, the input signal is input to the protection circuit 103 via the signal line S103. Inside the protection circuit 103, an Nch transistor N103 and a Pch transistor P103 are configured in parallel, and each functions as a switch circuit. In the Nch transistor N103 and the Pch transistor P103, the gate of the transistor N103 is connected to the power supply voltage VDD1 and is always on. On the other hand, the Pch transistor P103 is ON / OFF controlled by the control signal c.
[0016]
Here, when the power supply voltage of the chip is low, the control signal c becomes L and the Pch transistor P103 is turned on. When the power supply voltage of the chip is high, the control signal c becomes H and the Pch transistor P103 is turned off.
[0017]
Under the condition that the H level of the signal input from the input pad IN is higher than the power supply voltage of the chip, an H signal is given to the control signal c, whereby the Nch transistor N103 While the Pch transistor P103 is always in the ON state, the Pch transistor P103 is in the OFF state. That is, the input signal S103 is propagated to the input inverter 101 via the drain and source of the N-channel transistor N103 in the ON state. At this time, the H-level signal input from the input pad IN is input to the drain side of the Nch transistor N103 in the protection circuit 103, but the potential of the H-level signal output from the source side of the Nch transistor N103 is , The voltage V applied to the gate of the Nch transistor N103 G | N103 And the threshold voltage V of the transistor N103 th | N103 Therefore, the H-level potential of the signal S102 input to the input inverter 101 is V G | N103 -V th | N103 It becomes.
[0018]
As described above, even when the H level of the signal input to the input pad IN is higher than the power supply voltage of the chip, the H level of the signal S102 input to the input inverter 101 remains at the above-described potential V G | N103 -V th | N103 Therefore, an H-level signal can be input from the output terminal out into the chip without destroying the transistors P101 and N101 constituting the input inverter 101.
[0019]
At this time, since the signal input from the input pad IN is at the H level, the Pch transistor P102 in the power supply circuit 102 is turned off. On the other hand, the signal S102 having the potential as described above is also input to the Nch transistor N102 of the power supply circuit 102 in addition to the input inverter 101, and the transistor N102 is turned on. At this time, the potential output to the source side of the transistor N102 is V G | N102 -V th | N102 And supplied as a power source for the input inverter 101. In other words, the input inverter 101 has the Vch on the drain side of the Pch transistor P101. G | N102 -V th | N102 Is supplied, the power supply voltage VDD of the chip is not directly applied to the drain of the Pch transistor P101 in the input inverter 101. Therefore, the V input originally input to the gate side of the transistor P101. G | N103 -V th | N103 And the potential difference between the power supply voltage VDD1 of the chip and the power supply voltage VDD1 of the chip prevents the Pch transistor P101 from being turned on.
[0020]
Next, when the signal input from the input pad IN is at the H level and the power supply voltage of the chip is low, the input signal is input to the protection circuit 103 via the signal line S103. Is supplied with an L-level signal, so that the Nch transistor N103 in the protection circuit 103 and the Pch transistor P103 in the protection circuit 103 are both turned on. Accordingly, the input signal S103 is transmitted to the input inverter 101 via the source-drain of the N-channel transistor N103 and the P-channel transistor P103 in the ON state. At this time, the input signal S103 has the H level input from the input pad IN. Since the signal is a P channel between the drain and the source of the Pch transistor P103 in the protection circuit 103 and the gate is open, the potential of the input signal is directly transmitted to the input inverter 101 via the P channel transistor. You.
[0021]
Lastly, when the signal input to the input pad IN is at the L level, the input signal is input to the protection circuit 103 via the signal line S103, but the Nch transistor N103 in the protection circuit 103 is always ON. Therefore, the L signal input to the input pad IN is transmitted to the input inverter 101 via the source-drain of the N-channel transistor N103 in the ON state without depending on the state of the control signal c. You.
[0022]
At this time, since the signal input from the input pad IN is at the L level, the Pch transistor P102 in the power supply circuit 102 is turned on. On the other hand, as described above, the L-level signal S102 output from the source side of the Nch transistor N103 in the protection circuit 103 is input not only to the input inverter 101 but also to the Nch transistor N102 of the power supply circuit 102, The transistor N102 is turned off. At this time, the potential output to the source side of the Pch transistor P102 in the power supply circuit 102 becomes the power supply voltage VDD1 and is supplied as power for the input inverter 101. That is, since the L-level potential is applied to the gate of the Pch transistor P101 in the input inverter 101, the transistor P101 is turned on, and the output signal of the inverter 101 becomes the potential of the power supply voltage VDD1.
[0023]
As described above, in the circuit shown in FIG. 1, when the H level of the signal input from the input pad IN has a higher potential than the power supply voltage of the chip, the input signal is transmitted through the signal line S103. At the same time as input to the protection circuit 103 via the control circuit c, an H signal is given to the control signal c to turn off the Pch transistor P103. At this time, the power supply voltage is usually used as the substrate bias of the Pch transistor P103. Since VDD1 is supplied, when an H signal having a potential higher than the power supply voltage VDD1 is input to the drain side of the transistor P103, a leakage current occurs between the P layer on the drain side and the N layer on the substrate side. Then, there is a possibility that the chip may be destroyed.
[0024]
Therefore, in the circuit shown in FIG. 1 according to the first embodiment, the voltage applied to the substrate of the Pch transistor P103 is switched by the substrate bias switching circuit 104 to prevent the occurrence of the leak current as described above. Like that. That is, when an H level signal having a higher potential than the power supply voltage VDD1 is input to the input pad IN, the substrate bias switching circuit 104 is switched to the high potential side power supply terminal VDD2 by the control signal c. The potential difference between the drain and the substrate of the Pch transistor P104 is eliminated to prevent generation of a leak current. On the other hand, when the H-level signal input to the input pad IN is lower than the power supply voltage VDD1, the substrate bias switching circuit 104 is switched to the power supply voltage VDD1 by the control signal c, and the Pch transistor P103 is in the normal state. To
[0025]
As described above, in the first embodiment, the input pad to which a signal is input, the inverter that transmits the signal input to the input pad to the inside of the chip, and the H level of the signal input from the input pad An Nch transistor provided between the input pad and the input of the inverter so that the H level of the input signal is not directly input to the input of the inverter even when the input signal is higher than the power supply voltage of the chip; A power supply circuit for switching power supplied to the input inverter in accordance with the level of a signal input from the pad; and a power supply circuit connected in parallel with the Nch transistor and turned on by a control signal c when the power supply voltage of the power supply circuit is low. State, and when the power supply voltage of the power supply circuit is low, the H / L level of the input signal is directly supplied to the input inverter. A power supply having the same potential as an H level signal higher than a power supply voltage of a chip, comprising: a power supply having a Pch transistor constituting a protection circuit together with the Nch transistor, and a power supply biasing a substrate of the Pch transistor. In the case where the power supply voltage of the input device drops, the Pch transistor connected in parallel with the Nch transistor in the protection circuit is turned on by the control signal when the power supply voltage of the input device drops. Thus, the H level of the input signal can be directly input to the input inverter, and the signal can be correctly transmitted in the chip. On the other hand, when a normal power supply voltage is supplied to the chip and an H-level signal having a higher potential than this power supply voltage is input, it is applied to the back gate of the Pch transistor which is in the OFF state inside the protection circuit. By switching the signal to be supplied to a power supply terminal having the same potential as the H level of the input signal, it is possible to prevent a leak current generated between the source and the substrate inside the Pch transistor.
[0026]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the input device according to the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment shown in FIG. 2, the configurations and operation principles of input inverter 201, power supply circuit 202, and protection circuit 203 are the same as those of 101, 102, and 103 in the first embodiment. In the second embodiment, the configuration of substrate bias switching circuit 204 for switching the substrate bias of Pch transistor P203 in protection circuit 203 is different from that in the first embodiment.
[0027]
In the input device according to the second embodiment shown in FIG. 2, when the H level of the signal input from the input pad IN has a higher potential than the power supply voltage of the chip, the input signal is transmitted via the signal line S203. At the same time as input to the protection circuit 203, an H signal is given to the control signal c, and the Pch transistor P203 is turned off. At this time, since the power supply voltage VDD1 is normally supplied as the substrate bias of the Pch transistor P203, when an H signal having a potential higher than the power supply voltage VDD1 is input to the drain side of the transistor P203, the drain side is supplied. Since current flows between the P layer and the N layer on the substrate side, the chip may be broken.
[0028]
For this reason, in the circuit shown in FIG. 2, the bias voltage applied to the substrate of the Pch transistor P203 is switched by the substrate bias switching circuit 204 to prevent the occurrence of the leak current as described above. I have. That is, when an H level signal having a higher potential than the power supply voltage VDD1 is input to the input pad IN, the substrate bias switching circuit 204 is switched to the input pad IN side by the control signal c which is the H signal. The potential difference between the drain and the substrate of the Pch transistor P204 in the OFF state is eliminated, thereby preventing the generation of a leak current between the drain and the substrate. On the other hand, when the power supply voltage is low, the substrate bias switching circuit 204 is switched to the power supply voltage VDD1 by the control signal c which is the L signal, and the Pch transistor P203 is brought into a normal state.
[0029]
As described above, in the second embodiment, the input pad to which a signal is input, the inverter that transmits the signal input to the input pad to the inside of the chip, and the H level of the signal input from the input pad An Nch transistor provided between the input pad and the input of the inverter so that the H level of the input signal is not directly input to the input of the inverter even when the input signal is higher than the power supply voltage of the chip; A power supply circuit for switching power supplied to the input inverter in accordance with a level of a signal input from a pad; and a power supply circuit connected in parallel with the Nch transistor and turned on by a control signal when a power supply voltage of the power supply circuit is low. When the power supply voltage of the power supply circuit is low, the H / L level of the input signal is directly transmitted to the input inverter. A P-channel transistor constituting a protection circuit together with the N-channel transistor, and a substrate bias switching circuit for applying a potential at the same H / L level as an input signal as a power supply for biasing the substrate of the P-channel transistor. Therefore, when the power supply voltage of the input device is reduced, the P-channel transistor connected in parallel with the N-channel transistor in the protection circuit is turned on by the control signal, so that the H level of the input signal is reduced. The signal can be directly input to the input inverter, and the signal can be transmitted correctly inside the chip. On the other hand, when a normal power supply voltage is supplied to the chip and an H-level signal having a potential higher than the potential of the power supply voltage is input, the signal is input to the back gate of the Pch transistor which is in the OFF state inside the protection circuit. By applying the signal, it is possible to prevent a leak current generated between the source and the substrate inside the Pch transistor. Moreover, since the input signal itself is applied to the back gate of the Pch transistor, the number of terminals can be reduced.
[0030]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the input device according to the third embodiment of the present invention.
In the third embodiment shown in FIG. 3, the configuration and operation principle of input inverter 301, power supply circuit 302, and protection circuit 303 are the same as those of 101, 102, and 103 in the first embodiment. In the third embodiment, the configuration of substrate bias switching circuit 304 for switching the substrate bias of Pch transistor P303 in protection circuit 303 is different from that in the first or second embodiment.
[0031]
In the input device according to the third embodiment shown in FIG. 3, when the H level of the signal input from input pad IN has a higher potential than the power supply voltage of the chip, the input signal is protected via signal line S303. At the same time as input to the circuit 303, an H signal is given to the control signal c, and the Pch transistor P303 is turned off. At this time, the power supply voltage VDD1 is normally supplied as the substrate bias of the Pch transistor P303. When an H signal having a higher potential than the power supply voltage VDD1 is input to the drain side of the transistor P303, the drain side of the transistor P303 is turned off. Leakage current may occur between the P layer and the N layer on the substrate side, and the chip may be broken.
[0032]
Therefore, in the circuit shown in FIG. 3, the voltage applied to the substrate of the Pch transistor P303 is switched by the substrate bias switching circuit 304 to prevent the occurrence of the leak current as described above. That is, when an H level signal having a higher potential than the power supply voltage VDD1 is input to the input pad IN, the charge pump function in the substrate bias switching circuit 304 is operated by the control signal c which is the H signal. By increasing the voltage biasing the substrate of the Pch transistor P303 and eliminating the potential difference between the drain and the substrate of the Pch transistor P303, the occurrence of a leak current is prevented. On the other hand, when the power supply voltage VDD1 is low, the charge pump function in the substrate bias switching circuit 304 is turned off by the control signal c so that a bias having the same potential as the power supply VDD1 is applied, and the Pch transistor Put P303 in a normal state.
[0033]
As described above, in the third embodiment, the input pad to which the signal is input, the inverter that transmits the signal input to the input pad to the inside of the chip, and the H level of the signal input from the input pad An Nch transistor provided between the input pad and the input of the inverter so that the H level of the input signal is not directly input to the input of the inverter even when the input signal is higher than the power supply voltage of the chip; A power supply circuit for switching power supplied to the input inverter in accordance with a level of a signal input from a pad; and a power supply circuit connected in parallel with the Nch transistor and turned on by a control signal when a power supply voltage of the power supply circuit is low. When the power supply voltage of the power supply circuit is low, the H / L level of the input signal is directly transmitted to the input inverter. And a Pch transistor constituting a protection circuit together with the Nch transistor, and a charge pump circuit for applying a potential obtained by charging up a power supply voltage of a chip as a power supply for biasing a substrate of the Pch transistor. When the power supply voltage of the input device decreases, the P-channel transistor connected in parallel with the N-channel transistor in the protection circuit is turned on by a control signal, so that the H level of the input signal is directly input to the input inverter. Thus, a signal can be transmitted correctly inside the chip. On the other hand, when a normal power supply voltage is supplied to the chip and an H-level signal having a higher potential than the power supply voltage is input, the back gate of the Pch transistor in the OFF state in the protection circuit is By supplying and applying a voltage having the same potential as the H level of the input signal from the charge pump, it is possible to prevent generation of a leak current between the source and the substrate inside the Pch transistor. Moreover, by using the charge pump circuit, an input device with a reduced number of terminals and a simple circuit configuration can be realized.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the input device of the present invention (claim 1), when the input pad to which a signal is input and the H level of the signal input from the input pad are higher than the power supply voltage of the chip, An Nch transistor for protecting a transistor inside the inverter for transmitting a signal to the inside of the chip, an input inverter for transmitting a signal input via the Nch transistor to the inside of the chip, and a level of a signal input from the input pad A power supply circuit for switching power supplied to the input inverter in response to the input signal; and a control signal c which becomes H when the power supply voltage of the chip is low and which is H when the power supply voltage of the chip is low. To form the protection circuit together with the Nch transistor. In the conventional circuit configuration as shown in FIG. 4, when the voltage of the power supply supplied to the chip is reduced, the H level of the input signal is transmitted to the inside of the chip. In contrast, when the power supply voltage is lowered, the P-channel transistor connected in parallel with the N-channel transistor in the protection circuit is turned on by the control signal, so that the H level of the input signal is reduced. The signal can be directly input to the input inverter, and the signal can be transmitted correctly inside the chip.
[0035]
According to the input device of the present invention (claim 2), in the input device according to claim 1, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that an H level of an input signal input from the input pad is a power supply voltage of a chip. If the voltage is higher than the power supply voltage of the chip, the power supply for biasing the substrate of the Pch transistor which is in the OFF state is either a power supply terminal to which the same potential as the H level signal higher than the power supply voltage of the chip is applied or the power supply voltage of the chip. Is provided, a normal power supply voltage is supplied to the chip, and when an H-level signal having a potential higher than the potential of the power supply voltage is input, the internal circuit of the protection circuit is provided. By switching the voltage applied to the back gate of the Pch transistor to the power supply terminal having the same potential as the H level of the input signal, Effect of preventing a leakage current generated between the substrates is obtained - source inside register.
[0036]
According to the input device of the present invention (claim 3), in the input device of claim 1, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that an H level of an input signal input from the input pad is a power supply voltage of a chip. When the voltage is higher, the substrate of the Pch transistor in the OFF state is provided with the substrate bias switching circuit for biasing the same H / L level potential as the input signal input from the input pad. When a normal power supply voltage is supplied to the chip and an H level signal having a higher potential than the power supply voltage is input, the voltage applied to the back gate of the Pch transistor inside the protection circuit is determined by the input signal Is switched to the power supply terminal having the same potential as the H level of Prevention can effect can be obtained.
[0037]
According to the input device of the present invention (claim 4), in the input device according to claim 1, the Pch transistor of the protection circuit is configured such that the H level of the input signal input from the input pad is the power supply voltage of the chip. In the case where the voltage is higher, a charge pump circuit for biasing the potential obtained by charging up the power supply voltage of the chip is provided on the substrate of the Pch transistor in the OFF state. By supplying and applying a voltage having the same potential as the H level of the input signal to the back gate from the charge pump, it is possible to prevent a leak current generated between the source and the substrate inside the Pch transistor and reduce the number of terminals. The effect of realizing the input device can be obtained with a simple circuit configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an input device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an input device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an input device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an input device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
101 input inverter
P101 Pch transistor of input inverter
N101 Nch transistor of input inverter
S101 Output of input inverter
102 Power supply circuit for input inverter
P102 Pch transistor of power supply circuit
N102 Nch transistor for power supply circuit
S102 Output of protection circuit
103 Protection circuit
P103 Pch transistor of protection circuit
N103 Nch transistor of protection circuit
S103 Input signal
104 Substrate bias switching circuit for Pch transistor of protection circuit
S104 control signal
201 input inverter
P201 Pch transistor of input inverter
N201 Nch transistor of input inverter
S201 Output of input inverter
202 Input power supply circuit for inverter
P202 Pch transistor of power supply circuit
N202 Nch transistor for power supply circuit
S202 Output of protection circuit
203 protection circuit
N203 Nch transistor for protection circuit
P203 Pch transistor of protection circuit
S203 Input signal
204 Substrate bias switching circuit for Pch transistor of protection circuit
S204 control signal
301 input inverter
P301 Pch transistor of input inverter
N301 Nch transistor of input inverter
S301 Output of input inverter
302 Inverter power supply circuit
P302 Pch transistor of power supply circuit
N302 Nch transistor for power supply circuit
S302 Output of protection circuit
303 protection circuit
P303 Pch transistor of protection circuit
N303 Nch transistor of protection circuit
S303 Input signal
304 Charge pump for substrate bias of Pch transistor of protection circuit
S304 control signal
401 input inverter
P401 Pch transistor of input inverter
N401 Nch transistor of input inverter
S401 Output of input inverter
402 Input inverter power supply circuit
P402 Pch transistor of power supply circuit
N402 Nch transistor of power supply circuit
S402 Output of protection circuit
403 protection circuit
N403 Nch transistor for protection circuit
S403 Input signal

Claims (4)

信号が入力される入力パッドと、
前記入力パッドから入力された信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、チップ内部へ信号を伝達させるインバータ内部のトランジスタを保護するためのNchトランジスタと、
前記Nchトランジスタを介して入力された信号をチップ内部に伝達させる入力インバータと、
前記入力パッドから入力された信号のレベルに応じて、前記入力インバータに供給する電源を切り換える電源回路と、
チップの電源電圧が低い場合に、該チップの電源電圧が低い場合にHとなる制御信号cによってON状態とされ、前記入力信号のH/Lレベルをそのまま前記入力インバータに伝達させる、前記Nchトランジスタとともに保護回路を構成するPchトランジスタと、
を備えたことを特徴とする入力装置。
An input pad for inputting a signal,
An Nch transistor for protecting a transistor inside the inverter that transmits a signal to the inside of the chip when the H level of the signal input from the input pad is higher than the power supply voltage of the chip;
An input inverter for transmitting a signal input through the Nch transistor to the inside of the chip;
A power supply circuit that switches power supplied to the input inverter according to a level of a signal input from the input pad;
The Nch transistor, which is turned on by a control signal c which becomes H when the power supply voltage of the chip is low and becomes H when the power supply voltage of the chip is low, and transmits the H / L level of the input signal to the input inverter as it is. A Pch transistor which together forms a protection circuit,
An input device comprising:
請求項1に記載の入力装置において、
前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板にバイアスする電源を、チップの電源電圧より高いHレベル信号と同じ電位が与えられる電源端子と、チップの電源電圧との何れか一方に切換える基板バイアス切換え回路を、備えた、
ことを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 1,
When the H level of the input signal input from the input pad is higher than the power supply voltage of the chip, the Pch transistor of the protection circuit supplies a power supply for biasing the substrate of the Pch transistor in an OFF state to a power supply of the chip. A power supply terminal to which the same potential as the H level signal higher than the voltage is applied, and a substrate bias switching circuit for switching to any one of a chip power supply voltage,
An input device, characterized in that:
請求項1に記載の入力装置において、
前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記入力パッドから入力された入力信号と同じH/Lレベルの電位をバイアスさせる基板バイアス切換え回路を、備えた、
ことを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 1,
When the H level of the input signal input from the input pad is higher than the power supply voltage of the chip, the Pch transistor of the protection circuit is input from the input pad to the substrate of the Pch transistor that is in the OFF state. A substrate bias switching circuit for biasing the same H / L level potential as the input signal.
An input device, characterized in that:
請求項1に記載の入力装置において、
前記保護回路のPchトランジスタは、前記入力パッドから入力された入力信号のHレベルがチップの電源電圧より高い場合に、OFF状態となっている該Pchトランジスタの基板に、前記チップの電源電圧をチャージアップした電位をバイアスさせるチャージポンプ回路を、備えた、
ことを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 1,
When the H level of the input signal input from the input pad is higher than the power supply voltage of the chip, the Pch transistor of the protection circuit charges the power supply voltage of the chip to the substrate of the Pch transistor which is in the OFF state. A charge pump circuit for biasing the increased potential,
An input device, characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008310491A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 New Japan Radio Co Ltd Constant voltage power circuit
US7501852B2 (en) 2005-03-29 2009-03-10 Fujitsu Microelectronics Limited Tolerant input circuit
CN116248105A (en) * 2023-02-10 2023-06-09 上海芯链微电子科技有限公司 Interface circuit, chip and terminal equipment

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