JP5262981B2 - Latch device and latch method - Google Patents
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Description
本発明は、電源電圧の急激な変動が発生する場合にデータをラッチする、ラッチ装置及びラッチ方法に関する。 The present invention relates to a latch device and a latch method for latching data when a sudden fluctuation of a power supply voltage occurs.
電源配線が外部の負荷によって影響を受けた場合(例えば、電気的な干渉、負荷の急変、他の回路のスイッチングなど)、その電源配線によって供給される電源電圧に急激な変動が発生することがある。そのように急激に変動した電源電圧は、回路にリセットが発生するリセット電圧、グランドの電位、更には回路の最低定格電位以下に、低下するおそれがある。その結果、システムの重要なデータ(例えば、レジスタ値など)が破壊されることがある。 When power supply wiring is affected by an external load (for example, electrical interference, sudden change in load, switching of other circuits, etc.), the power supply voltage supplied by the power supply wiring may suddenly fluctuate. is there. The power supply voltage that has fluctuated rapidly in this manner may be lowered to a reset voltage at which the circuit is reset, a ground potential, or even lower than the minimum rated potential of the circuit. As a result, critical system data (eg, register values) may be destroyed.
集積回路(以下、「IC」という)の動作に必要なIC上のデータの破壊を防ぐために、電源電圧の急激な変動に対するバックアップ回路を設けることがある。バックアップ回路を設けることによって、データを自動的に復旧させることができる。例えば、オフチップでの解決策として、バックアップ電源用バッテリが使用され、オンチップでの解決策として、電源電圧の低下を検出するコンパレータとバックアップ電源用キャパシタが使用されている。 In order to prevent destruction of data on the IC necessary for the operation of the integrated circuit (hereinafter referred to as “IC”), a backup circuit against a sudden change in power supply voltage may be provided. By providing a backup circuit, data can be automatically restored. For example, a backup power supply battery is used as an off-chip solution, and a comparator and a backup power supply capacitor that detect a drop in power supply voltage are used as an on-chip solution.
また、電源の供給が遮断されるとき第1のラッチ回路の記憶データを転送回路を介して第2のラッチ回路に退避させることによって、IC上のデータの破壊を防ぐことができる(例えば、特許文献1参照)。 Further, when the supply of power is interrupted, data stored on the first latch circuit is saved to the second latch circuit via the transfer circuit, so that destruction of data on the IC can be prevented (for example, patents) Reference 1).
しかしながら、上述の従来技術では、ICでのデータラッチタイミングと電源電圧の急激な変動のタイミングが一致した場合、バックアップ回路があったとしても、データのラッチを正しく行うことができないおそれがある。そのため、ラッチ結果が不安定になる。 However, in the above-described conventional technology, when the data latch timing in the IC and the timing of the rapid fluctuation of the power supply voltage coincide, even if there is a backup circuit, there is a possibility that the data cannot be correctly latched. Therefore, the latch result becomes unstable.
そこで、本発明は、ラッチと電源電圧の急激な変動が同時に発生しても、ラッチ結果が不安定になることを防止する、ラッチ装置及びラッチ方法の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a latch device and a latch method that prevent the latch result from becoming unstable even when a sudden change in the latch and the power supply voltage occurs simultaneously.
上記目的を達成するため、本発明に係るラッチ装置は、
電源配線に接続された整流素子と、
前記整流素子の順方向側に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタのキャパシタ電圧で動作し、第1のラッチ信号に従って、入力データをラッチする第1のラッチ回路と、
前記第1のラッチ信号よりも遅延した第2のラッチ信号をローパスフィルタに通すことにより生成された第3のラッチ信号を出力するフィルタ回路と、
前記電源配線の電源電圧の低下が検出されることにより前記第2のラッチ信号を無効化する無効化回路と、
前記キャパシタ電圧で動作し、前記第3のラッチ信号に従って、前記第1のラッチ回路の出力データをラッチする第2のラッチ回路とを備えている。
In order to achieve the above object, a latch device according to the present invention comprises:
A rectifying element connected to the power supply wiring;
A capacitor connected to the forward side of the rectifying element;
A first latch circuit that operates with a capacitor voltage of the capacitor and latches input data in accordance with a first latch signal;
A filter circuit for outputting a third latch signal generated by passing a second latch signal delayed from the first latch signal through a low-pass filter;
An invalidation circuit for invalidating the second latch signal by detecting a drop in the power supply voltage of the power supply wiring;
A second latch circuit that operates with the capacitor voltage and latches output data of the first latch circuit in accordance with the third latch signal.
また、上記目的を達成するため、本発明に係るラッチ方法は、
電源配線に接続された整流素子の順方向側に接続されたキャパシタのキャパシタ電圧で動作する第1のラッチ回路に、第1のラッチ信号を入力することにより、入力データをラッチする第1のステップと、
前記第1のラッチ信号よりも遅延した第2のラッチ信号をローパスフィルタに通すことにより第3のラッチ信号を生成する第2のステップと、
前記電源配線の電源電圧の低下が検出されることにより前記第2のラッチ信号を無効化する第3のステップと、
前記キャパシタ電圧で動作する第2のラッチ回路に、前記第3のラッチ信号を入力することにより、前記第1のラッチ回路の出力データをラッチする第4のステップとを有している。
In order to achieve the above object, the latch method according to the present invention includes:
A first step of latching input data by inputting a first latch signal to a first latch circuit that operates with a capacitor voltage of a capacitor connected to the forward side of a rectifying element connected to a power supply wiring. When,
A second step of generating a third latch signal by passing a second latch signal delayed from the first latch signal through a low-pass filter;
A third step of invalidating the second latch signal by detecting a decrease in power supply voltage of the power supply wiring;
And a fourth step of latching output data of the first latch circuit by inputting the third latch signal to the second latch circuit operating with the capacitor voltage.
本発明によれば、ラッチと電源電圧の急激な変動が同時に発生しても、ラッチ結果が不安定になることを防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the latch result from becoming unstable even if sudden changes in the latch and the power supply voltage occur simultaneously.
以下、本発明に係るラッチ装置の実施形態である電源電圧変動対策回路の構成とその機能について説明する。電源電圧変動対策回路は、回路に保持されているデータを電源電圧の急激な変動から保護するための回路であって、ICチップ上に形成されている。電源電圧変動対策回路は、電源電圧の急激な変動(例えば、変動時間:数μ秒〜数十μ秒、電圧低下量:回路のリセット電圧以下又はグランド電圧以下)がラッチタイミングに発生しても、回路に保持されているデータを保護する。 Hereinafter, the configuration and function of a power supply voltage fluctuation countermeasure circuit which is an embodiment of the latch device according to the present invention will be described. The power supply voltage fluctuation countermeasure circuit is a circuit for protecting data held in the circuit from sudden fluctuations in the power supply voltage, and is formed on the IC chip. The power supply voltage fluctuation countermeasure circuit is configured so that a sudden fluctuation of the power supply voltage (for example, fluctuation time: several μs to several tens of μs, voltage drop amount: less than the circuit reset voltage or less than the ground voltage) occurs at the latch timing. Protect data held in the circuit.
図1は、本発明に係るラッチ装置の実施形態である電源電圧変動対策回路100の構成図である。電源電圧変動対策回路100は、主な構成として、トランジスタQDと、キャパシタC1と、ラッチ回路D1と、フィルタ回路F1と、AND回路N1と、ラッチ回路D2とを備えている。また、電源電圧変動対策回路100は、抵抗素子R1を備えてもよい。 FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 which is an embodiment of a latch device according to the present invention. The power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 includes a transistor QD, a capacitor C1, a latch circuit D1, a filter circuit F1, an AND circuit N1, and a latch circuit D2 as main components. The power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 may include a resistance element R1.
Q1,C1,R1によって構成される回路は、電源電圧変動対策回路全体に対するバックアップ電源電圧VDD2を生成する。D1とD2は、それぞれ第1のラッチ回路と第2のラッチ回路である。WR1は、ラッチ回路D1に対する第1のラッチ信号であり、WR2は、ラッチ回路D2に対する第2のラッチ信号である。DINは、入力データであり、DOUTは、出力データである。N1は、電源電圧VDDの低下を検出するAND回路である。F1は、ラッチ回路D2に対するラッチ信号WR2Eのノイズと電源電圧の急激な変動の影響を除去するローパスフィルタである。 The circuit constituted by Q1, C1, and R1 generates a backup power supply voltage VDD2 for the entire power supply voltage fluctuation countermeasure circuit. D1 and D2 are a first latch circuit and a second latch circuit, respectively. WR1 is a first latch signal for the latch circuit D1, and WR2 is a second latch signal for the latch circuit D2. DIN is input data, and DOUT is output data. N1 is an AND circuit that detects a drop in the power supply voltage VDD. F1 is a low-pass filter that removes the influence of the noise of the latch signal WR2E and the sudden fluctuation of the power supply voltage with respect to the latch circuit D2.
電源電圧変動対策回路100の各構成について、更に詳細に説明する。 Each configuration of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 will be described in more detail.
トランジスタQDは、電源電圧VDDを供給するための電源配線に接続された整流素子である。図1に示されるトランジスタQDは、Pチャンネル型である。具体例として、PチャンネルMOSFETが挙げられる。トランジスタQDのゲートとドレインが電源電圧VDDに接続され、トランジスタQDのソースがキャパシタC1に接続されている。このように電源配線とキャパシタとの間に設けられたトランジスタQDは、電源電圧VDD側からキャパシタC1側への方向を順方向とする整流素子として機能する。電源電圧VDDがキャパシタC1のキャパシタ電圧VDD2(すなわち、バックアップ電源電圧VDD2)に比べて高い場合には、順方向に電流が流れることによりキャパシタC1は充電される。逆に、電源電圧VDDがキャパシタ電圧VDD2に比べて低い場合には、トランジスタQDは、キャパシタC1側から電源電圧VDD側への方向に電流が流れることを遮断する。つまり、トランジスタQDは、通常はキャパシタC1に電圧を供給し、電源電圧が低下した場合にはキャパシタC1を電源電圧の低下から分離する。 The transistor QD is a rectifying element connected to a power supply wiring for supplying the power supply voltage VDD. The transistor QD shown in FIG. 1 is a P-channel type. A specific example is a P-channel MOSFET. The gate and drain of the transistor QD are connected to the power supply voltage VDD, and the source of the transistor QD is connected to the capacitor C1. Thus, the transistor QD provided between the power supply wiring and the capacitor functions as a rectifying element whose forward direction is from the power supply voltage VDD side to the capacitor C1 side. When the power supply voltage VDD is higher than the capacitor voltage VDD2 of the capacitor C1 (that is, the backup power supply voltage VDD2), the capacitor C1 is charged by the current flowing in the forward direction. Conversely, when the power supply voltage VDD is lower than the capacitor voltage VDD2, the transistor QD blocks current from flowing in the direction from the capacitor C1 side to the power supply voltage VDD side. In other words, the transistor QD normally supplies a voltage to the capacitor C1, and isolates the capacitor C1 from a decrease in power supply voltage when the power supply voltage decreases.
なお、図12に示されるように、図1に示されるトランジスタQDを、Nチャンネル型トランジスタに置き換えてもよいし、図13に示されるように、ダイオードに置き換えてもよい。図示のように接続することによって、いずれの素子も、整流素子として機能する。 As shown in FIG. 12, the transistor QD shown in FIG. 1 may be replaced with an N-channel transistor, or may be replaced with a diode as shown in FIG. By connecting as shown, any element functions as a rectifying element.
キャパシタC1は、トランジスタQDの順方向側に接続されたオンチップキャパシタであって、電源電圧変動対策回路100の電源として使用される。キャパシタC1の容量は、数十pFであるとよい。 The capacitor C1 is an on-chip capacitor connected to the forward direction side of the transistor QD, and is used as a power source for the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100. The capacitance of the capacitor C1 is preferably several tens of pF.
ラッチ回路D1は、周期的なラッチ信号WR1に従って、デジタル部からの入力データDINを保持する。ラッチ回路D2は、ラッチ信号WR1に対して位相が遅れたラッチ信号WR2に基づいて生成されたラッチ信号WRE2に従って、ラッチ回路D1から出力された出力データD1OUTを保持する。ラッチ信号WR1,WR2は、周期的なパルスを有するパルス信号である。そして、ラッチ回路D2から出力された出力データD2OUTは、電源電圧変動対策回路100の出力値DOUTとして、出力される。 The latch circuit D1 holds the input data DIN from the digital unit according to the periodic latch signal WR1. The latch circuit D2 holds the output data D1OUT output from the latch circuit D1 in accordance with the latch signal WRE2 generated based on the latch signal WR2 delayed in phase with respect to the latch signal WR1. The latch signals WR1 and WR2 are pulse signals having periodic pulses. The output data D2OUT output from the latch circuit D2 is output as the output value DOUT of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100.
図2は、DIN,WR1,WR2,DOUTについてのタイムチャートである。ラッチ信号WR2は、ラッチ信号WR1に対して、位相遅れTdを有している。 FIG. 2 is a time chart for DIN, WR1, WR2, and DOUT. The latch signal WR2 has a phase delay Td with respect to the latch signal WR1.
図1において、AND回路N1は、電源電圧VDDの低下を検出する検出回路として機能するとともに、ラッチ信号WR2を無効化する無効化回路として機能する。AND回路N1は、電源電圧VDDの低下を検出している期間、ラッチ信号WR2を無効化する。すなわち、AND回路N1は、電源電圧VDDが所定値以下の期間にラッチ信号WR2を無効化する。AND回路N1から出力されるレベル信号WR2Dは、ラッチ信号WR2が無効化されている期間は、ラッチ信号WR2の入力にかかわらず、Lレベルに固定される。AND回路N1は、電源電圧VDDの低下が検出されていない場合(ラッチ信号WR2が無効化されていない場合)、ラッチ信号WR2をそのままスルーして出力する(すなわち、レベル信号WR2Dは、ラッチ信号WR2に等しい)。 In FIG. 1, an AND circuit N1 functions as a detection circuit that detects a decrease in the power supply voltage VDD, and also functions as an invalidation circuit that invalidates the latch signal WR2. The AND circuit N1 invalidates the latch signal WR2 while detecting a decrease in the power supply voltage VDD. That is, the AND circuit N1 invalidates the latch signal WR2 during a period when the power supply voltage VDD is equal to or lower than a predetermined value. The level signal WR2D output from the AND circuit N1 is fixed at the L level regardless of the input of the latch signal WR2 during the period when the latch signal WR2 is invalidated. When the decrease in the power supply voltage VDD is not detected (when the latch signal WR2 is not invalidated), the AND circuit N1 passes through the latch signal WR2 as it is (that is, the level signal WR2D is the latch signal WR2). be equivalent to).
フィルタ回路F1は、AND回路N1を経由したラッチ信号WR2をローパスフィルタで処理することにより生成されたラッチ信号WR2E(第3のラッチ信号)を出力する。このローパスフィルタは、ラッチ信号WR2に対するノイズと電源電圧VDDの急激な変動の影響を回避するために使用される。 The filter circuit F1 outputs a latch signal WR2E (third latch signal) generated by processing the latch signal WR2 via the AND circuit N1 with a low-pass filter. This low-pass filter is used in order to avoid the influence of noise on the latch signal WR2 and the rapid fluctuation of the power supply voltage VDD.
図3は、フィルタ回路F1の具体例である。フィルタ回路F1は、ローパスフィルタとしてのCRフィルタ(抵抗素子R2とオンチップキャパシタC2によって構成される回路)と、CRフィルタの出力を反転する反転回路I1と、反転回路I1の出力を反転する反転回路I2とを備える。フィルタ回路F1は、反転回路I2の出力をラッチ信号WR2Eとして出力する。 FIG. 3 is a specific example of the filter circuit F1. The filter circuit F1 includes a CR filter as a low-pass filter (a circuit constituted by the resistor element R2 and the on-chip capacitor C2), an inversion circuit I1 that inverts the output of the CR filter, and an inversion circuit that inverts the output of the inversion circuit I1. I2. The filter circuit F1 outputs the output of the inverting circuit I2 as the latch signal WR2E.
図1において、抵抗素子R1は、電源電圧VDDの低下のためにキャパシタC1の電源電圧によって動作する電源電圧変動対策回路100の動作可能時間を決定するための放電素子である。トランジスタQDの順方向側に接続された抵抗素子R1は、キャパシタC1に並列に接続される。キャパシタC1の電荷は抵抗素子R1によって放電される。抵抗素子R1の抵抗値とキャパシタC1の容量の少なくともいずれかを大きくすることによって、電源電圧変動対策回路100の動作可能時間を長くすることができる。例えば、通常の電源電圧VDDのパワーダウン後にデータをできるだけ長く保持したい場合、データを保持したい時間に応じて、抵抗素子R1の抵抗値とキャパシタC1の容量を決定すればよい。例えば、数マイクロ秒から数十マイクロ秒の期間の電源電圧の低下は、急激な変動とみなすとよく、数百マイクロ秒以上の電源電圧の低下は、通常の電源電圧のパワーダウンによる低下とみなせばよい。 In FIG. 1, a resistance element R1 is a discharge element for determining the operable time of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 that operates according to the power supply voltage of the capacitor C1 in order to decrease the power supply voltage VDD. The resistance element R1 connected to the forward side of the transistor QD is connected in parallel to the capacitor C1. The electric charge of the capacitor C1 is discharged by the resistance element R1. By increasing at least one of the resistance value of the resistance element R1 and the capacitance of the capacitor C1, the operable time of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 can be extended. For example, when it is desired to retain data as long as possible after power-down of the normal power supply voltage VDD, the resistance value of the resistance element R1 and the capacitance of the capacitor C1 may be determined according to the time for which data is desired to be retained. For example, a decrease in power supply voltage during a period of several microseconds to several tens of microseconds can be regarded as a rapid fluctuation, and a decrease in power supply voltage of several hundred microseconds or more can be regarded as a decrease due to power-down of a normal power supply voltage. That's fine.
なお、図14に示されるように、図1に示される抵抗素子R1を、Pチャンネル型トランジスタに置き換えてもよいし、図15に示されるように、Nチャンネル型トランジスタに置き換えてもよい。図示のように接続することによって、いずれの素子も、ソース−ドレイン間のダイオードを利用して、放電素子として機能する。また、トランジスタを放電素子として使用する場合、抵抗素子の場合に比べ、レイアウトエリアを小さくすることができる。 As shown in FIG. 14, the resistance element R1 shown in FIG. 1 may be replaced with a P-channel transistor, or may be replaced with an N-channel transistor as shown in FIG. By connecting as shown in the figure, each element functions as a discharge element using a diode between the source and the drain. Further, when the transistor is used as a discharge element, the layout area can be reduced as compared with the case of a resistance element.
図6は、電源電圧変動対策回路100の、通常状態におけるラッチ方法を示すタイミングチャートである。通常動作状態(すなわち、電源電圧VDDが正常状態)では、バックアップ電源電圧VDD2は電源電圧VDDからQ1による損失分を差し引いた電圧に等しい。ラッチ回路D1は、周期的なラッチ信号WR1を受信し、ラッチ回路D2に出力データD1OUTを出力する。ラッチ回路D2は、ラッチ信号WR2に基づく周期的なラッチ信号WR2Eを受信し、ラッチ信号WR2EのラッチタイミングでラッチしたデータD1OUTを出力データD2OUT(DOUT)として出力する。通常動作状態では、電源電圧VDDの低下が検出されないため、AND回路N1は、ラッチ信号WR2を出力データWR2Dとしてそのまま出力する。また、ラッチ信号WR2Eのパルス幅は、フィルタ回路F1を経由するため、ラッチ信号WR1のパルス幅に比べて長い。 FIG. 6 is a timing chart showing a latch method in the normal state of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100. In the normal operation state (that is, the power supply voltage VDD is normal), the backup power supply voltage VDD2 is equal to the voltage obtained by subtracting the loss due to Q1 from the power supply voltage VDD. The latch circuit D1 receives the periodic latch signal WR1, and outputs output data D1OUT to the latch circuit D2. The latch circuit D2 receives a periodic latch signal WR2E based on the latch signal WR2, and outputs data D1OUT latched at the latch timing of the latch signal WR2E as output data D2OUT (DOUT). In the normal operation state, since a decrease in the power supply voltage VDD is not detected, the AND circuit N1 outputs the latch signal WR2 as it is as the output data WR2D. The pulse width of the latch signal WR2E is longer than the pulse width of the latch signal WR1 because it passes through the filter circuit F1.
電源電圧の急激な変動が発生した場合、電源電圧VDDは、グランド電位を基準に、0Vやリセット電圧に低下することがある。この場合、トランジスタQDはカットオフされ、バックアップ電源VDD2は電源電圧VDDから分離される。その結果、キャパシタC1の電荷が電源電圧VDD側に漏れない。電源電圧VDDから分離されたキャパシタC1は、電源電圧変動対策回路100の電源として動作する。 When a sudden fluctuation of the power supply voltage occurs, the power supply voltage VDD may drop to 0 V or a reset voltage with reference to the ground potential. In this case, the transistor QD is cut off and the backup power supply VDD2 is separated from the power supply voltage VDD. As a result, the charge of the capacitor C1 does not leak to the power supply voltage VDD side. The capacitor C1 separated from the power supply voltage VDD operates as a power supply for the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100.
電源電圧の急激な変動の発生タイミングは、ラッチ信号の状態に対して、4つに分類することができる。 The generation timing of the rapid fluctuation of the power supply voltage can be classified into four types with respect to the state of the latch signal.
(1)ラッチ回路D1のラッチ信号WR1の立ち上がりエッジと同時に、電源電圧VDDの急激な変動が発生(図7参照)
(2)ラッチ回路D1のラッチ信号WR1の立ち上がり後からラッチ回路D2のラッチ信号WR2の立ち上がりまでの期間に、電源電圧VDDの急激な変動が発生(図8参照)
(3)ラッチ回路D2のラッチ信号WR2の立ち上がりエッジと同時に、電源電圧VDDの急激な変動が発生(図10,11参照)
(4)ラッチ回路D2のラッチ信号WR2の立ち上がり後からラッチ回路D1のラッチ信号WR1の立ち上がりまでの期間に、電源電圧VDDの急激な変動が発生(図9参照)
以下、(1)〜(4)のそれぞれのタイミングで電源電圧VDDの変動が発生した場合の電源電圧変動対策回路100の動作について説明する。
(1) Abrupt fluctuations in the power supply voltage VDD occur simultaneously with the rising edge of the latch signal WR1 of the latch circuit D1 (see FIG. 7).
(2) Abrupt fluctuation of the power supply voltage VDD occurs during the period from the rise of the latch signal WR1 of the latch circuit D1 to the rise of the latch signal WR2 of the latch circuit D2 (see FIG. 8).
(3) Abrupt fluctuation of the power supply voltage VDD occurs simultaneously with the rising edge of the latch signal WR2 of the latch circuit D2 (see FIGS. 10 and 11).
(4) Abrupt fluctuation of the power supply voltage VDD occurs during the period from the rise of the latch signal WR2 of the latch circuit D2 to the rise of the latch signal WR1 of the latch circuit D1 (see FIG. 9).
Hereinafter, the operation of the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 when the power supply voltage VDD fluctuates at the respective timings (1) to (4) will be described.
(1)の場合(図7の場合)、ラッチ回路D1のデータは、入力データDINが同時に変化しているため、確定することができない。それゆえ、ラッチ回路D1のデータは保証されない。しかしながら、この場合、ラッチ回路D2のラッチ信号WR2(WR2E)は、AND回路N1によって無効化されることによって電源電圧VDDの急激な変動以降生成されない。そのため、ラッチ回路D2には、電源電圧VDDの急激な変動タイミング直前のデータが安定して保持される。 In the case of (1) (in the case of FIG. 7), the data of the latch circuit D1 cannot be determined because the input data DIN changes simultaneously. Therefore, the data of the latch circuit D1 is not guaranteed. However, in this case, the latch signal WR2 (WR2E) of the latch circuit D2 is not generated after the sudden fluctuation of the power supply voltage VDD by being invalidated by the AND circuit N1. Therefore, the data immediately before the sudden fluctuation timing of the power supply voltage VDD is stably held in the latch circuit D2.
(2)の場合(図8の場合)、ラッチ回路D2のラッチ信号WR2(WRE2)は、AND回路N1によって無効化されることによって電源電圧VDDの急激な変動以降生成されない。そのため、ラッチ回路D2には、前回受信したラッチ信号WRE2によってラッチされたデータが安定して保持される。 In the case of (2) (in the case of FIG. 8), the latch signal WR2 (WRE2) of the latch circuit D2 is not generated after the sudden fluctuation of the power supply voltage VDD by being invalidated by the AND circuit N1. Therefore, the latch circuit D2 stably holds the data latched by the previously received latch signal WRE2.
(3)の場合(図10,11の場合)、ラッチ回路D1のデータは正常である。 In the case of (3) (in the case of FIGS. 10 and 11), the data in the latch circuit D1 is normal.
図10に示されるように、もし、チップ内の遅延のために電源電圧VDDがラッチ信号WR2の立ち上がりタイミングよりも先に低下したならば、AND回路N1によってラッチ信号WR2は無効化される。そのため、ラッチ信号WR2Eは生成されない。したがって、ラッチ回路D2には、前回受信したラッチ信号WRE2によってラッチされたデータが安定して保持される。 As shown in FIG. 10, if the power supply voltage VDD decreases before the rising timing of the latch signal WR2 due to the delay in the chip, the latch signal WR2 is invalidated by the AND circuit N1. Therefore, the latch signal WR2E is not generated. Therefore, the latch circuit D2 stably holds the data latched by the previously received latch signal WRE2.
一方、図11に示されるように、もし、電源電圧VDDがラッチ信号WR2の立ち上がりタイミングよりも遅れて低下したならば、AND回路N1は、電源電圧VDDの低下を検出するまで、ラッチ信号WR2をそのまま通過させてしまう。フィルタ回路F1は、通常、数百ナノ秒以下のショートパルスを抑制又は除去する。 On the other hand, as shown in FIG. 11, if the power supply voltage VDD decreases with a delay from the rising timing of the latch signal WR2, the AND circuit N1 outputs the latch signal WR2 until the decrease of the power supply voltage VDD is detected. It will pass as it is. The filter circuit F1 normally suppresses or eliminates short pulses of several hundred nanoseconds or less.
したがって、AND回路N1を通過したラッチ信号WR2のパルス幅が、フィルタ回路F1によって除去できる長さであれば、ラッチ信号WR2Eは生成されない。そのため、ラッチ回路D2には、前回受信したラッチ信号WRE2によってラッチされたデータが安定して保持される。一方、AND回路N1を通過したラッチ信号WR2のパルス幅が、フィルタ回路F1によって除去できない長さであれば、そのラッチ信号WR2は、有効な信号とみなされ、ラッチ信号WR2Eとしてラッチ回路D2に受信される。その結果、ラッチ回路D1から出力された出力データD1OUTは、ラッチ回路D2に伝送される。すなわち、ラッチ回路D2は、有効な信号とみなされたラッチ信号WR2Eのエッジで、出力データD1OUTを安定してラッチすることができる。電源電圧VDDの急激な変動の影響を受けていないため、ラッチ回路D2には正常なデータ(すなわち、出力データD1OUT)が伝送されている。 Therefore, if the pulse width of the latch signal WR2 that has passed through the AND circuit N1 is long enough to be removed by the filter circuit F1, the latch signal WR2E is not generated. Therefore, the latch circuit D2 stably holds the data latched by the previously received latch signal WRE2. On the other hand, if the pulse width of the latch signal WR2 that has passed through the AND circuit N1 is a length that cannot be removed by the filter circuit F1, the latch signal WR2 is regarded as a valid signal and is received by the latch circuit D2 as the latch signal WR2E. Is done. As a result, the output data D1OUT output from the latch circuit D1 is transmitted to the latch circuit D2. That is, the latch circuit D2 can stably latch the output data D1OUT at the edge of the latch signal WR2E regarded as a valid signal. Normal data (that is, output data D1OUT) is transmitted to the latch circuit D2 because it is not affected by the sudden fluctuation of the power supply voltage VDD.
なお、フィルタ回路F1によって除去可能なラッチ信号WR2のパルス幅は、例えば、図3に示されたCR回路の定数を調整することによって決定することができる。 Note that the pulse width of the latch signal WR2 that can be removed by the filter circuit F1 can be determined, for example, by adjusting the constants of the CR circuit shown in FIG.
(4)の場合(図9の場合)、ラッチ回路D2は、既に正常なデータを取得している。そして、ラッチ回路D2は、電源電圧VDDが正常値に復帰するまで、再度ラッチ信号を受け取ることはない。したがって、ラッチ回路D2には、前回受信したラッチ信号WRE2によってラッチされたデータが安定して保持される。 In the case of (4) (in the case of FIG. 9), the latch circuit D2 has already acquired normal data. The latch circuit D2 does not receive the latch signal again until the power supply voltage VDD returns to the normal value. Therefore, the latch circuit D2 stably holds the data latched by the previously received latch signal WRE2.
電源電圧VDDの急激な変動が発生した後、電源電圧VDDは通常値に徐々に上昇する。入力データDINの最新値が準備できていない期間、出力データDOUTは非常に短い遅延で電源電圧変動対策回路100から出力される。この期間に出力されるデータは、電源電圧VDDの急激な変動の間保持されたデータであって、電源電圧VDDの急激な変動が発生した直前のデータである。 After the rapid fluctuation of the power supply voltage VDD occurs, the power supply voltage VDD gradually increases to the normal value. During a period when the latest value of the input data DIN is not prepared, the output data DOUT is output from the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 with a very short delay. The data output during this period is data held during a sudden change in the power supply voltage VDD, and is data immediately before the sudden change in the power supply voltage VDD occurs.
なお、電源電圧VDDの急激な変動ではなく、本来の電源電圧VDDの供給停止(例えば、主電源のパワーオフなど)の場合には、電源電圧変動対策回路100は、電源電圧VDDの供給停止時点から最初の期間はデータを保持している。しかしながら、キャパシタC1の電荷は抵抗素子R1を介して放電されるため、最終的には、電源電圧変動対策回路100によって保持されていたデータは、消失する。このように、抵抗素子R1などの放電素子による放電が可能な構成を設けることによって、本来の電源電圧の供給停止後に再度電源が投入されたときに、その電源電圧の供給停止前の最終値が出力されること(すなわち、誤出力)を防止することができる。 When the supply of the original power supply voltage VDD is not stopped suddenly (for example, the main power supply is turned off), the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 does not supply the power supply voltage VDD. From the first period, data is retained. However, since the electric charge of the capacitor C1 is discharged through the resistance element R1, the data held by the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit 100 is eventually lost. In this way, by providing a configuration capable of discharging by a discharge element such as the resistance element R1, when the power is turned on again after the supply of the original power supply voltage is stopped, the final value before the supply of the power supply voltage is stopped. Output (that is, erroneous output) can be prevented.
したがって、上述した通り、データラッチタイミング(ラッチ信号が立ち上がるタイミング)と電源電圧が急激に変動するタイミングが一致する場合であっても、第1のラッチ回路に入力されるラッチ信号よりも第2のラッチ回路に入力されるラッチ信号の位相が遅れているので、ラッチ回路に保持されたデータが消失することを回避することができる。 Therefore, as described above, even when the data latch timing (the timing at which the latch signal rises) coincides with the timing at which the power supply voltage changes rapidly, the second timing is greater than the latch signal input to the first latch circuit. Since the phase of the latch signal input to the latch circuit is delayed, it is possible to avoid the loss of data held in the latch circuit.
すなわち、ラッチ回路D1のラッチタイミングで電源電圧の急激な変動が発生した場合、ラッチ回路D2のラッチ信号は生成されないため、ラッチ回路D2内のデータは保持されたまま変化しない。 That is, when a sudden change in the power supply voltage occurs at the latch timing of the latch circuit D1, since the latch signal of the latch circuit D2 is not generated, the data in the latch circuit D2 remains unchanged.
また、ラッチ回路D2のラッチタイミングで電源電圧の急激な変動が発生した場合、ラッチ回路D2に対するラッチ信号は、そのラッチ信号のパルス幅が短ければ、フィルタ回路によって全てフィルタされる。そのラッチ信号のパルス幅が長ければ、フィルタ回路によって消失されずに維持するため、ラッチ回路D1の正常なデータは、フィルタ回路を通過したラッチ信号に従ってラッチ回路D2に転送される。 Further, when a sudden change in the power supply voltage occurs at the latch timing of the latch circuit D2, the latch signal for the latch circuit D2 is all filtered by the filter circuit if the pulse width of the latch signal is short. If the pulse width of the latch signal is long, it is maintained without being lost by the filter circuit, so that normal data in the latch circuit D1 is transferred to the latch circuit D2 in accordance with the latch signal that has passed through the filter circuit.
なお、2つのラッチ信号間の遅延幅は、電源電圧が急激に変動する時間として想定される最大値よりも長く設定されるとよい。 The delay width between the two latch signals may be set longer than the maximum value assumed as the time when the power supply voltage changes rapidly.
ところで、ラッチ回路D1,D2内のレジスタの初期値は、バックツーバックインバータのコア部のサイズを調整することによって設定される。2つのバックツーバックインバータを構成する複数のトランジスタのゲート幅とゲート長の比を、それらの複数のトランジスタ間でバランスさせるのではなく、アンバランスに設定することによって、ICの電源投入時のレジスタの初期値を所定値(1又は0)に必ず定めることができる。 Incidentally, the initial values of the registers in the latch circuits D1 and D2 are set by adjusting the size of the core part of the back-to-back inverter. By setting the ratio of the gate width and gate length of a plurality of transistors constituting two back-to-back inverters to be unbalanced rather than being balanced among the plurality of transistors, an IC power-on register is set. Can always be set to a predetermined value (1 or 0).
図4は、ラッチ回路のレジスタのコア部の構成図である。以下に示す通り、各レジスタの初期値をプリセットすることができる。トランジスタQ1,Q2、Q3,Q4は、データ保持のためのポジティブフィードバックを行うバックツーバックインバータを2つ形成している。一般的に、バランス構造を形成するために、Q1とQ3のサイズ及びQ2とQ4のサイズは等しく設計される。このバランス構造の場合、2つのバックツーバックインバータの入出力値であるA,B点の値は、ランダムな初期値をとる。 FIG. 4 is a configuration diagram of the core portion of the register of the latch circuit. As shown below, the initial value of each register can be preset. The transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 form two back-to-back inverters that perform positive feedback for data retention. Generally, in order to form a balanced structure, the sizes of Q1 and Q3 and the sizes of Q2 and Q4 are designed to be equal. In the case of this balanced structure, the values at points A and B, which are input / output values of the two back-to-back inverters, take random initial values.
一方、本発明では、トランジスタQ1,Q2,Q3,Q4のゲートサイズは、トランジスタ間でアンバランスに設定される。例えば、出力端子QOの初期値を1にプリセットしたい場合、以下に示した4つの設定方法のうちのいずれかの方法によって、出力端子QOの初期値を1にプリセットすることができる。
〔設定方法1〕
トランジスタQ4のゲート幅とゲート長の比をQ2の比よりも大きく設定し、トランジスタQ1とQ3のサイズを等しく設定する。これにより、トランジスタQ4をオンしやすくすることができる。
〔設定方法2〕
トランジスタQ3のゲート幅とゲート長の比をQ1の比よりも小さく設定し、トランジスタQ2とQ4のサイズを等しく設定する。これにより、トランジスタQ1をオンしやすくすることができる。
〔設定方法3〕
トランジスタQ4のゲート幅とゲート長の比をQ2の比よりも大きく設定し、トランジスタQ3の比をQ1の比よりも小さく設定する。これにより、トランジスタQ1とQ4をオンしやすくすることができる。
On the other hand, in the present invention, the gate sizes of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 are set unbalanced among the transistors. For example, when it is desired to preset the initial value of the output terminal QO to 1, the initial value of the output terminal QO can be preset to 1 by any one of the following four setting methods.
[Setting method 1]
The ratio of the gate width and the gate length of the transistor Q4 is set larger than the ratio of Q2, and the sizes of the transistors Q1 and Q3 are set equal. Thereby, the transistor Q4 can be easily turned on.
[Setting method 2]
The ratio of the gate width and the gate length of the transistor Q3 is set smaller than the ratio of Q1, and the sizes of the transistors Q2 and Q4 are set equal. Thereby, the transistor Q1 can be easily turned on.
[Setting method 3]
The ratio of the gate width and the gate length of the transistor Q4 is set larger than the ratio of Q2, and the ratio of the transistor Q3 is set smaller than the ratio of Q1. Thereby, the transistors Q1 and Q4 can be easily turned on.
これらのいずれかの設定方法によって、トランジスタのサイズのバランスは崩れ、A点はB点よりも低い方向に傾く。そして、ポジティブフィードバックの作動によって、点Bの値は0に収束し点Aの値は1に収束するため、出力端子QOの初期値を1にプリセットできる。同様に考えて、上述の設定方法で示された比の大小関係を逆にすることによって、出力端子QOの初期値を0にプリセットすることができる。 By any one of these setting methods, the balance of the transistor sizes is lost, and the point A is inclined lower than the point B. Since the value of the point B converges to 0 and the value of the point A converges to 1 by the positive feedback operation, the initial value of the output terminal QO can be preset to 1. In the same way, the initial value of the output terminal QO can be preset to 0 by reversing the magnitude relationship of the ratios shown in the above setting method.
図5は、本発明を適用したチップの具体例である。低速サンプリングのADコンバータ(ADC)は、デジタルロジックであるデジタル制御部によってコントロールされ、電源電圧変動対策回路に対するデータDINを周期的に生成する。ラッチ信号WR1とWR2は、タイミングシーケンスに従うデジタルロジックによって生成される。ADCが1サンプル/msのレートでデータDINを出力する場合、電源電圧変動対策回路無しでは最終値を出力DOUTに復帰させるためには1ms必要となる。しかし、本発明によれば、数十μsで最終値を出力DOUTに復帰させることができる。 FIG. 5 is a specific example of a chip to which the present invention is applied. A low-speed sampling AD converter (ADC) is controlled by a digital control unit, which is digital logic, and periodically generates data DIN for a power supply voltage fluctuation countermeasure circuit. The latch signals WR1 and WR2 are generated by digital logic according to a timing sequence. When the ADC outputs data DIN at a rate of 1 sample / ms, 1 ms is required to restore the final value to the output DOUT without the power supply voltage fluctuation countermeasure circuit. However, according to the present invention, the final value can be restored to the output DOUT in several tens of μs.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、図1,12〜15内の各構成部品を互いに置換してもよい。 For example, the components in FIGS. 1 and 12 to 15 may be replaced with each other.
QD,Q1〜Q6 トランジスタ
D1 ラッチ回路
C1 キャパシタ
R1、R2 抵抗素子
N1 AND回路
F1 フィルタ回路
I1,I2 反転回路
QD, Q1 to Q6 Transistor D1 Latch circuit C1 Capacitor R1, R2 Resistance element N1 AND circuit F1 Filter circuit I1, I2 Inversion circuit
Claims (12)
前記整流素子の順方向側に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタのキャパシタ電圧で動作し、第1のラッチ信号に従って、入力データをラッチする第1のラッチ回路と、
前記第1のラッチ信号よりも遅延した第2のラッチ信号をローパスフィルタに通すことにより生成された第3のラッチ信号を出力するフィルタ回路と、
前記電源配線の電源電圧の低下が検出されることにより前記第2のラッチ信号を無効化する無効化回路と、
前記キャパシタ電圧で動作し、前記第3のラッチ信号に従って、前記第1のラッチ回路の出力データをラッチする第2のラッチ回路とを備える、ラッチ装置。 A rectifying element connected to the power supply wiring;
A capacitor connected to the forward side of the rectifying element;
A first latch circuit that operates with a capacitor voltage of the capacitor and latches input data in accordance with a first latch signal;
A filter circuit for outputting a third latch signal generated by passing a second latch signal delayed from the first latch signal through a low-pass filter;
An invalidation circuit for invalidating the second latch signal by detecting a drop in the power supply voltage of the power supply wiring;
And a second latch circuit that operates with the capacitor voltage and latches output data of the first latch circuit in accordance with the third latch signal.
前記第2の反転回路の出力に基づいて前記第3のラッチ信号を出力する、請求項1に記載のラッチ装置。 The filter circuit includes a CR filter as the low-pass filter, a first inverting circuit for inverting the output of the CR filter, and a second inverting circuit for inverting the output of the first inverting circuit,
The latch device according to claim 1, wherein the third latch signal is output based on an output of the second inverting circuit.
前記複数のトランジスタのゲート寸法がアンバランスに設定される、請求項1又は2に記載のラッチ装置。 The first latch circuit and the second latch circuit include a back-to-back inverter composed of a plurality of transistors,
The latch device according to claim 1, wherein gate dimensions of the plurality of transistors are set to be unbalanced.
前記第1のラッチ信号よりも遅延した第2のラッチ信号をローパスフィルタに通すことにより第3のラッチ信号を生成する第2のステップと、
前記電源配線の電源電圧の低下が検出されることにより前記第2のラッチ信号を無効化する第3のステップと、
前記キャパシタ電圧で動作する第2のラッチ回路に、前記第3のラッチ信号を入力することにより、前記第1のラッチ回路の出力データをラッチする第4のステップとを有する、ラッチ方法。 A first step of latching input data by inputting a first latch signal to a first latch circuit that operates with a capacitor voltage of a capacitor connected to the forward side of a rectifying element connected to a power supply wiring. When,
A second step of generating a third latch signal by passing a second latch signal delayed from the first latch signal through a low-pass filter;
A third step of invalidating the second latch signal by detecting a decrease in power supply voltage of the power supply wiring;
And a fourth step of latching output data of the first latch circuit by inputting the third latch signal to the second latch circuit operating with the capacitor voltage.
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