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JP2000194432A - Cmosロジック用電源回路 - Google Patents

Cmosロジック用電源回路

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Publication number
JP2000194432A
JP2000194432A JP10369095A JP36909598A JP2000194432A JP 2000194432 A JP2000194432 A JP 2000194432A JP 10369095 A JP10369095 A JP 10369095A JP 36909598 A JP36909598 A JP 36909598A JP 2000194432 A JP2000194432 A JP 2000194432A
Authority
JP
Japan
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power supply
channel mos
cmos logic
mos transistor
current
Prior art date
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Application number
JP10369095A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3565067B2 (ja
Inventor
Naoki Ueno
直樹 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Precision Circuits Inc
Original Assignee
Nippon Precision Circuits Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Precision Circuits Inc filed Critical Nippon Precision Circuits Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMOSロジックでの貫通電流をコントロー
ルすることができ、消費電流のコントロールを容易にす
る。 【解決手段】 ダイオード接続されたPチャネルMOS
トランジスタ1Pとダイオード接続されたNチャネルM
OSトランジスタ1Nとを互いに直列接続してなる直列
回路1と、電源端子VDD、VSSとの間で、直列回路
1と直列に接続された電流源2とを設け、直列回路1と
電流源2との接続点からCMOSロジック、例えば、C
MOSインバータ4の電源を取り出す。通常はこうした
ロジックが多数つく。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明はCMOSロジック用電源回
路に関し、特にはより低消費電流化が求められる技術領
域に好適なCMOSロジック用電源回路に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】通常、CMOSロジックの電源は直接電
源端子から与えられている。例えば、図6に示すように
CMOSインバータの場合、PチャネルMOSトランジ
スタのソースは電源端子VDD(電源電圧VDD=5
V)に接続される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものでは、ロジックレベルの移り変わりのときにPチャ
ネルMOSトランジスタ、NチャネルMOSトランジス
タが共にオンする状態が生じ、その瞬間大きな電流が流
れるため、消費電流が大きくなる傾向があった。電源電
圧を低くしてもこの傾向は変わらない。また、アナログ
回路へのクロストークノイズの原因にもなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、CMOSロ
ジックにおいては、電源端子間にPチャネルMOSトラ
ンジスタ、NチャネルMOSトランジスタがそれぞれ通
常1段分づつ設けられる点に着目し、NチャネルMOS
トランジスタ、PチャネルMOSトランジスタのそれぞ
れのしきい値Vth(NMOS)、Vth(PMOS)
とし、電源電圧をVth(NMOS)+Vth(PMO
S)に設定する。これによって貫通電流をコントロール
することを可能にする。また、プロセスのばらつきによ
るトランジスタのしきい値Vthの変動による消費電流
への影響が少ない回路構成となる。
【0005】さらに、トータルでの消費電流の瞬時値を
一定にすることでアナログ回路への悪影響を減らす。ま
た、消費電流のコントロールを容易になる。
【0006】
【発明の実施の形態】そこで、本発明では、ダイオード
接続されたPチャネルMOSトランジスタとダイオード
接続されたNチャネルMOSトランジスタとを互いに直
列接続してなる直列回路と、第1の電源端子と当該第1
の電源端子と異なる電位の第2の電源端子との間で、上
記直列回路と直列に接続された電流源とを設け、上記直
列回路と上記電流源との接続点からCMOSロジックの
電源を取り出す。上記接続点から直接CMOSロジック
の電源を取り出すことが好ましく、上記接続点からバッ
ファを介してCMOSロジックの電源を取り出すことも
できる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の第1実施例のCMOSロジッ
ク用電源回路について説明する。まず、本例の構成につ
いて図1を参照しながら説明する。PチャネルMOSト
ランジスタP1、NチャネルMOSトランジスタN1は
ダイオード接続されている。すなわち、それぞれドレイ
ンとゲートとを接続してある。PチャネルMOSトラン
ジスタP1、NチャネルMOSトランジスタN1の互い
のドレイン、ゲート同士を接続し、直列回路1を構成し
ている。この直列回路1と電流源2とが電源端子VSS
(0V)と電源端子VDD(5V)との間で直列に接続
されている。NチャネルMOSトランジスタN1のソー
スを電源端子VSS(0V)に接続し、PチャネルMO
SトランジスタP1のソースを電流源2を介して電源端
子VDDに接続してある。なお、ここでは、電源端子V
DD(5V)は、CMOSロジックを含む集積回路(図
示しない。)の電源電圧の電源端子として述べるが、こ
れに限らず、これにより低い電圧の端子であっても良
い。また、同図において、電流源2に添えられた矢印は
電流の向きを示しており、以下に述べる図においても同
様である。直列回路1と電流源2との接続点に端子Tを
設け、バッファ3の負相入力に接続してある。バッファ
3の出力端子をCMOSロジック用の電源端子Vout
として用いる。例えば、電源端子Voutと電源端子V
SSとの間にPチャネルMOSトランジスタP2とNチ
ャネルMOSトランジスタN2とを直列に接続し、CM
OSインバータ4を設ける。通常はこうしたロジックが
多数配置されるが、以上の構成の場合、NチャネルMO
Sトランジスタ、PチャネルMOSトランジスタのそれ
ぞれのしきい値Vth(NMOS)、Vth(PMO
S)とすると、電流源2によってVth(NMOS)+
Vth(PMOS)の電位を作り、バッファ3を通して
CMOSロジックに電源を与える。このため、CMOS
インバータ4の貫通電流は電流源2によってコントロー
ルできる。具体的にはCMOSインバータ4のPチャネ
ルMOSトランジスタP2とNチャネルMOSトランジ
スタN2のサイズをそれぞれPチャネルMOSトランジ
スタP1、NチャネルMOSトランジスタN1のサイズ
と同一に設定したとき、貫通電流は電流源2に流れる電
流値となる。これにより、プロセスのばらつきによるト
ランジスタのしきい値Vthの変動によらず、貫通電流
全体のコントロールが可能となる。
【0008】次に本発明の第2実施例について説明す
る。上記第1実施例では、バッファ3自体が電流を消費
してしまうが、この消費電流値を低く抑えることは、そ
の素子特性のため、バッファの安定性の問題が生じやす
い。また、CMOSロジック特有のクロックの立上がり
(又は立下がり)とその直後に電流値が最大となるスパ
イク状の電流波形については、従来のものと同様のであ
る。
【0009】そこで、第2実施では、図2に示すように
バッファ3を廃し、直列回路1と電流源2との接続点を
直接、CMOSロジック用電源端子出力端子Voutと
してある。なお、図2において図1に示したものと同じ
符号は図1に示したものと同じ構成要素を示してあり、
以下に述べる各図においても同様のものとする。このよ
うな構成により、バッファでの消費電流をなくなる。C
MOSロジックでの消費電流は常に電流源2に流れる電
流値Iそのものとなる。そのため、クロストークノイズ
を大幅に減らすことができ、アナログ回路への悪影響も
大幅に減らすことができる。さらに完全に電流源2によ
ってロジック部の消費電流をコントロールできる。
【0010】また、本例の構成では、電源端子Vou
t、電源端子VSS間の電圧は一定ではなくなる。CM
OSロジックが大きな電流値を消費しているときは、P
チャネルMOSトランジスタP1、NチャネルMOSト
ランジスタN1に流れる電流値は小さくなるので、電源
端子Voutの電位もそれに伴って低くなる。それによ
ってCMOSロジックの消費電流が小さくなるというネ
ガティブフィードバックが働く回路構成となっている。
具体的には、クロックの立下がり(又は立上がり)とそ
の直後にCMOSロジックでの消費電流は増加するが、
電源端子Voutの電位もそれに伴って低くなるため、
図6に示す従来のもののように著しい増加にはならな
い。このようなネガティブフィードバックによる穏やか
な消費電流の変動動作は、クロストークノイズ等のアナ
ログ回路への悪影響を少なくできる。
【0011】以上のように本例では、プロセスのばらつ
きは勿論、本来の電源電圧にも関係なく、貫通電流のコ
ントロールも消費電流のコントロールも良好に行われ
る。
【0012】なお、本例は図2に示す構成に限らず、例
えば、図3乃至図5に示すように構成することもでき
る。図3においては、PチャネルMOSトランジスタ1
P、NチャネルMOSトランジスタ1Nの配置を入れ替
えてある。図4においては、電流源2の極性を反転して
ある。図5においては、PチャネルMOSトランジスタ
1P、NチャネルMOSトランジスタ1Nのドレイン同
士を抵抗Rを介して接続してある。これらのように変更
した場合も、詳しく述べないが、図2のものと同様の動
作により、同様の作用効果を奏する。これらは単なるバ
リエーションのいくつかに過ぎずない。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、プロセスのばらつきに
よるトランジスタのしきい値電圧の変動や電源電圧の変
動によらず、CMOSロジックでの貫通電流をコントロ
ールすることができ、消費電流のコントロールが容易に
でき、消費電流のばらつきを抑えることができる。
【0014】請求項2の発明では、消費電流のコントロ
ールができ、CMOSロジック用電源回路の低消費電流
化を進めることが可能となる。加えて、クロストークノ
イズ等のアナログ回路への悪影響を効果的に抑えること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のCMOSロジック用電源
回路の構成を示す説明図。
【図2】本発明の第2実施例のCMOSロジック用電源
回路の構成を示す説明図。
【図3】本発明の第2実施例の構成の一部に変更を加え
たものを示す説明図。
【図4】本発明の第2実施例の構成の一部に変更を加え
たものを示す説明図。
【図5】本発明の第2実施例の構成の一部に変更を加え
たものを示す説明図。
【図6】従来の技術を説明するための説明図。
【符号の説明】
1 直列回路 1P PチャネルMOSトランジスタ 1N NチャネルMOSトランジスタ 2 電流源 3 バッファ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイオード接続されたPチャネルMOS
    トランジスタとダイオード接続されたNチャネルMOS
    トランジスタとを互いに直列接続してなる直列回路と、
    第1の電源端子と当該第1の電源端子と異なる電位の第
    2の電源端子との間で、上記直列回路と直列に接続され
    た電流源とを含み、 上記直列回路と上記電流源との接続点からCMOSロジ
    ックの電源を取り出すように構成してあることを特徴と
    するCMOSロジック用電源回路。
  2. 【請求項2】 上記接続点から直接CMOSロジックの
    電源を取り出すことを特徴とする請求項1に記載のCM
    OSロジック用電源回路。
  3. 【請求項3】 上記接続点からバッファを介してCMO
    Sロジックの電源を取り出すことを特徴とする請求項1
    に記載のCMOSロジック用電源回路。
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