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JP2803410B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2803410B2
JP2803410B2 JP3269823A JP26982391A JP2803410B2 JP 2803410 B2 JP2803410 B2 JP 2803410B2 JP 3269823 A JP3269823 A JP 3269823A JP 26982391 A JP26982391 A JP 26982391A JP 2803410 B2 JP2803410 B2 JP 2803410B2
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Japan
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power supply
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supply voltage
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龍司 山村
直彦 杉林
高弘 原
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NEC Corp
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/462—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
    • G05F1/465—Internal voltage generators for integrated circuits, e.g. step down generators

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に外部供給電圧の降圧用の内部電圧調整回路を有する
大規模記憶装置等の半導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積度化が進
み、これにともなって能動素子であるトランジスタも微
細化構造となってきている。このため、回路の高密度化
にともなう内部電界の上昇によるホットキャリアの発生
や絶縁酸化膜の信頼性等の問題を解決するために、電源
電圧を低減することが一般的である。一方、外部供給電
圧は一般的には５Ｖであるので、半導体集積回路の内部
に電圧調整回路を設け、所要の電圧、たとえば、３Ｖに
降圧する内部電源降圧方式が採用されている。
【０００３】従来のこの種の半導体集積回路は、図２
（Ａ）に示すように、基準電圧ＶＲと内部電圧ＶＩとの
差を検出するトランジスタＴ２１〜Ｔ２４からなる差動
回路２と、出力用のＰチャンネル型のトランジスタＴ１
と、差動回路２の電流源用のトランジスタＴ２とを有し
て構成される電圧調整回路３０を備えていた。
【０００４】差動回路２は、Ｎチャンネル型のトランジ
スタＴ２１，Ｔ２２が差動回路を構成し、Ｐチャンネル
型のトランジスタＴ２３，Ｔ２４は負荷としてカレント
ミラー回路を構成している周知のものである。
【０００５】次に、従来の半導体集積回路の動作につい
て説明する。
【０００６】電圧調整回路３０において、差動回路２の
トランジスタＴ２１のゲートに印加されている内部電源
電圧ＶＩが、トランジスタＴ２２のゲートに印加されて
いる基準電圧ＶＲより高くなると、トランジスタＴ２１
のコレクタ電流は増加し、トランジスタＴ２２のコレク
タ電流は減少する。一方、負荷であるトランジスタＴ２
３，Ｔ２４はカレントミラー回路を構成しているから、
トランジスタＴ２３のコレクタ電流は電流入力側である
トランジスタＴ２３の電流値に保持しようと動作し、そ
の結果コレクタ側の出力電圧が上昇する。すると、トラ
ンジスタＴ１のベース電位も上昇し、すなわち、Ｔ１の
エミッタ側からみると低下するので出力電流を低下させ
るようエミッタ側からみたコレクタ電位を上昇させる。
すなわち、接地側からみると出力電圧が低下する。
【０００７】反対に、内部電源電圧ＶＩが基準電圧ＶＲ
より低い場合には上述と逆の動作により、出力電圧が上
昇する。
【０００８】また、従来の半導体集積回路の第二の例
は、図２（Ｂ）に示すように、差動回路２の出力側に、
外部電源ＶＣに接続されたＰチャンネル型のトランジス
タＴ３を設けこのＴ３のゲートと、差動回路２の電流源
用のトランジスタＴ２のゲートに活性化信号ＣＡを印加
するよう構成されている電圧調整回路２０を備えてい
た。
【０００９】この従来の半導体集積回路の第二の例の電
圧調整回路２０は、待機時のように電流能力が小さくて
もよいような場合には、トランジスタＴ３のみ活性化す
る。トランジスタＴ３は、消費電力が小さい電圧降下回
路として動作する。通常動作時では大きな電流供給能力
が得られるように、トランジスタＴ２を活性化すること
により、全体の回路が活性化される。
【００１０】図３は、従来の半導体集積回路の外部電源
電圧ＶＣに対する内部電源電圧ＶＩの出力電圧特性を示
す出力電圧特性図である。図に示すように、外部電源電
圧ＶＣが基準電圧ＶＲよりも大きくなると、内部電源電
圧ＶＩは基準電圧ＶＲと等しい一定電圧となるというも
のであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
集積回路は、外部電源電圧が内部電源電圧付近まで低下
すると、電圧調整回路の出力トランジスタのドレインソ
ース間電圧が小さくなり、その結果電流供給能力が低下
してしまうため、内部電源電圧の低下が顕著になり、性
能が劣化するという欠点があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、外部電源から供給される外部電源電圧を降圧して内
部電源回路の予め定めた内部電源電圧を生成する電圧調
整回路を備えた半導体集積回路において、前記電圧調整
回路は前記内部電源電圧が予め定めたしきい値より低下
したことを検出するしきい値検出回路と、前記しきい値
検出回路の出力により前記外部電源を前記内部電源回路
に直接接続するよう導通させるスイッチ回路とを備えて
構成されている。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００１４】図１は本発明の半導体集積回路の一実施例
を示す回路図である。
【００１５】本実施例の半導体集積回路は、図１に示す
ように、第二の従来例と同様の待機機能付の電圧調整回
路２０と、基準電圧ＶＲを分圧してしきい値電圧ＶＴを
生成する抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、しきい値電圧ＶＴと内
部電圧ＶＩとの差を検出するトランジスタＴ１１〜Ｔ１
４からなる差動回路１と、差動回路１の出力電圧を増幅
する２段のインバータＩ１，Ｉ２と、スイッチ回路用の
Ｐチャンネル型のトランジスタＴ４と、差動回路１の電
流源用のトランジスタＴ５とを有して構成される外部電
源電圧低下時用の電圧調整回路１０を備えている。
【００１６】差動回路１は、Ｎチャンネル型のトランジ
スタＴ１１，Ｔ１２が差動回路を構成し、Ｐチャンネル
型のトランジスタＴ１３，Ｔ１４は負荷としてカレント
ミラー回路を構成している周知のものである。
【００１７】次に、本実施例の動作について説明する。
【００１８】まず、通常動作時、すなわち、外部電源電
圧ＶＣが内部電源電圧より十分高い、たとえば５Ｖのと
きの場合は、従来例で説明したように電圧調整回路２０
が動作し、所定の内部電源電圧ＶＩ、たとえば、３Ｖを
出力する。
【００１９】次に、外部電源電圧ＶＣが低下して、その
結果、内部電源電圧ＶＩも低下すると、外部電源電圧低
下時用の電圧調整回路１０が以下のように動作を開始す
る。内部電源電圧ＶＩが、基準電圧ＶＲを抵抗Ｒ１，Ｒ
２の直列回路により分圧したしきい値電圧ＶＴ以下にな
ると、電圧調整回路２０の差動回路２の動作と同様に、
差動回路１の出力電圧が上昇する。この出力電圧の上昇
分である電圧の変化値はインバータＩ１，Ｉ２により増
幅され、ほぼ、外部電源電圧ＶＣの振幅のスイッチ電圧
ＶＳとなる。スイッチ電圧ＶＳは、スイッチ回路用のト
ランジスタＴ４を導通させ、外部電源電圧ＶＣが直接内
部電源に流れるようにする。
【００２０】しきい値ＶＴは、外部電源電圧ＶＣが正常
である場合にはスイッチ電圧ＶＳを生成せず、したがっ
て、トランジスタＴ４はオフ状態であり、外部電源電圧
ＶＣが低下し、内部電源電圧ＶＩの低下が顕著となる場
合にオンするレベルたとえば０．２５Ｖに設定する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路は、内部電源電圧が設定しきい値より低下したこ
とを検出するしきい値検出回路と、しきい値検出回路の
出力により外部電源を内部電源回路に直接接続するスイ
ッチ回路とを備えることにより、外部電源電圧が内部電
源電圧付近まで低下しても、内部電源電圧の低下が軽減
されため、性能が劣化することを防止できるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路の一実施例を示す回路
図である。
【図２】従来の半導体集積回路の第一および第二の例を
示す回路図である。
【図３】従来の半導体集積回路における動作の一例を示
す出力特性図である。
【符号の説明】
１，２ 差動回路 １０〜３０ 電圧調整回路 Ｉ１，Ｉ２ インバータ Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗 Ｔ１〜Ｔ５，Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４ トラ
ンジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−246860（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−209695（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11C 11/413 G05F 1/56 310 G05F 3/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部電源電圧出力端の電圧と基準電圧を
    比較しその比較結果に応じた電圧の出力信号を発生する
    電圧検出回路と、外部電源電圧端と前記内部電源電圧出
    力端間に設けられ前記出力信号に応答した電流を前記内
    部電源電圧出力端に出力する出力トランジスタと、前記
    内部電源電圧出力端の電圧と前記基準電圧を分圧したし
    きい値電圧を比較し前記内部電源電圧出力端の電圧が前
    記しきい値電圧よりも低い場合に検出信号を発生する検
    知回路と、前記外部電源電圧端と前記内部電源電圧出力
    端間に設けられ前記検出信号が供給されると前記外部電
    源電圧端と前記内部電源電圧出力端を電気的に直接接続
    するスイッチ回路とを有することを特徴とする半導体集
    積回路。
  2. 【請求項２】 前記検知回路は前記内部電源出力端の電
    圧と前記閾値電圧を入力とし前記内部電源電圧出力端の
    電圧が前記しきい値電圧より低下すると出力電圧が変化
    する差動回路と、前記出力電圧の変化を増幅し前記検出
    信号を生成するインバータ回路とを有することを特徴と
    する請求項１記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項３】 前記スイッチ回路はゲートに前記検出信
    号が供給され導通が制御されるトランジスタを含むこと
    を特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
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