專利名稱：用于半導體集成電路器件上的通電復位電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于半導體集成電路器件上的通電復位電路，特別涉及當給集成電路通電時對諸如觸發電路等的內部電路初始化的通電復位電路。
關于構成通電復位電路的一般方法，例如，一個選擇方案是，當電源電壓低于預定電壓值時，通過電阻分配監視電源電壓來保持復位狀態。另一個選擇方案是使用時間常數電路，它取決于電阻值和電容值的乘積，以便根據電源電壓的上升延遲停止信號。集成電路中使用這種通用復位電路之一時需要具有高電阻和大電容的元件，這將導致消耗功率和集成電路面積的增大。
因此，大部分通電復位電路都具有提供在集成電路外邊的分離元件，諸如電阻、電容等。相反，對于包括振蕩電路的集成電路來說，它利用在穩定振蕩中所消耗的時間作為復位信號，從而使通電復位電路可以安裝在集成電路中，而不需配備如上所述的特別分離元件。
圖1是表示是表示在集成電路中具有振蕩電路的常規通電復位電路的結構的方塊圖。圖中所示的特殊的通電復位電路包括電源端子1，穩壓器2，起動電路5，與集成電路的外部端子6和7連接的晶體振蕩器8，振蕩電路10和振蕩終端(end)檢測電路11。
穩壓器2與電源端子1相連，從而它能從電源端子1接收電源電壓VDD以產生預定電壓VDD2(VDD2＜VDD)，為減少消耗功率，該預定電壓VDD2輸入到振蕩電路10和振蕩終端檢測電路11。起動電路5用于監視從穩壓器2輸出的偏置電壓3，并為了穩定穩壓器2的初始狀態，把電流4輸入穩壓器2中的偏置電路，直到供電后電壓電平穩定為止。振蕩電路10通過晶體振蕩器8產生時鐘信號，以便把產生的時鐘信號輸出到時鐘端9。振蕩終端檢測電路11用于檢測是否正確產生時鐘信號，并從通電復位端13輸出振蕩終端檢測信號。
圖2是表示圖1中所示穩壓器的結構圖。該穩壓器包括運算放大器38，參考電壓發生器41和偏置電路44。電壓跟隨器型的運算放大器38把VDD作為電源，以便從輸出端37輸出預定電壓VDD2。在參考電壓發生器41中，提供源極與電源端子1相連的一個P溝道晶體管39和陽極接地的兩個二極管40。P溝道晶體管39和二極管40串聯。參考電壓發生器41利用PN結的帶隙產生運算放大器38的參考電壓。為把穩定偏置電壓加在參考電壓發生器41中的P溝道晶體管39的柵極上，自偏置型補償偏置電路44結合兩個電流鏡像電路，其中一個使用了兩個P溝道晶體管42，另一個使用了兩個N溝道晶體管43。輸出端45輸出偏置電壓3到圖1中所示起動電路5中，在那里偏置電壓3被監視。另一方面，輸入端46用于輸入從圖1中所示起動電路5中輸出的電流4。
圖3是圖1中所示起動電路5的結構圖。該起動電路5包括具有兩個N溝道晶體管47的電流鏡像電路，P溝道晶體管48，50，51，和N溝道晶體管49。P溝道晶體管48監視從安裝在穩壓器2中的偏置電路44的輸出端45輸入到輸入端52的偏置電壓3，以便反饋偏置電壓3并切換起動電路5的工作。N溝道晶體管49把電流輸出到偏置電路44。垂直排列的P溝道晶體管50和51用于設置N溝道晶體管49的柵極電壓。輸出端53把從起動電路5輸出的電流4輸出。
圖4是圖1中所示振蕩電路10的結構圖。該振蕩電路包括非門54，反饋電阻性元件55，電容性元件56，57，和負電阻性元件58。非門54輸入端與外部端子6相連而輸入端與外部端子7相連。它的驅動能力是根據所要求的振蕩頻率決定的。反饋電阻性元件55與非門54并聯。電容性元件56與外部端子6相連。另一方面，電容性元件57與非門54的輸出端相連。負電阻性元件58連接在非門54的輸出端和外部輸出端子7之間，在那里它使振蕩穩定。
圖5是圖1中所示振蕩終端檢測電路11的結構圖。該振蕩終端檢測電路包括三個N溝道晶體管59，電容性元件60，64，電阻性元件61，非門63和用于輸出的緩沖器門65。電阻性元件61用于將儲存在電容性元件60中的電荷放電。非門63和電容性元件64從輸入端62輸入時鐘信號，用于AC耦合。這樣就構成電荷泵電路，在振蕩電路10的振蕩停止時，儲存在電容性元件60中的電荷通過電阻性元件61放電，從而使低電平振蕩終端檢測信號從輸出端66輸出到通電復位端13。
下面參照圖1-6描述常規通電復位電路的工作。圖6是表示圖1中所示通電復位電路工作的圖。
如圖6所示，在給集成電路加上電源之前，即t1之前，振蕩終端檢測電路11中的電容性元件60沒有儲存電荷。這樣，從振蕩終端檢測電路11輸出到通電復位端13的振蕩終端檢測信號(復位信號)是低電平的，它將初始化(復位)集成電路的內部電路。
當在時間t1給集成電路加上電源時，集成電路的電源端子1的電壓逐漸上升，同時從穩壓器2輸出的電壓16也逐漸上升。在從穩壓器2輸出的電壓16穩定的時間t2振蕩電路10開始振蕩時，振蕩終端檢測電路11的電荷泵電路開始工作，由此電容性元件60開始儲存電荷。
當電容性元件66其中儲存足夠超過緩沖器門的輸入邏輯閾值電壓的電荷時，從振蕩終端檢測電路11輸出的振蕩終端檢測信號(復位信號)在時間t4變為高電平。然后振蕩終端檢測信號從通電復位端13輸出，作為復位消除信號，該信號用于消除集成電路的內部電路的復位狀態(初始狀態)。
在這一點，產生復位消除信號的時間t4，能夠從集成電路的電源電壓變為預定電壓VDD的時間t3起被充分延遲。所以，不需要任何特殊器件就可以實現通電復位。
對于常規通電復位電路來說，常常會由于振蕩電路受外界環境，例如電源電壓的波動和電磁噪聲的影響而使振蕩不穩定。此時，儲存在電荷泵電路的電容性元件60中的電荷量將下降，并低于緩沖器門65的輸入邏輯閾值電壓。當確定振蕩結束時，振蕩終端檢測電路處于低電平，即使在電源電壓保持VDD電平時，也能使內部電路復位。這將是被引起注意的重大缺點。
而且近年來，計算機已開始包括時鐘電路，從而使系統管理能夠跟蹤日期和時間。這個時鐘電路即使在計算機沒有通電時也必須掌握準確時間，所以，通過配有后備電池等。而它使用了與計算機本身不同的電源。對于常規通電復位電路來說，一旦計算機電源振蕩被確定結束，建立帶有振蕩電路和分配振蕩頻率以產生日期和時間數據的存儲電路的時間電路將使儲存時鐘電路的日期和時間數據的存儲電路復位。這將對計算機系統產生嚴重影響。
這樣，關于解決使集成電路的內部電路和時鐘電路復位的問題的方法，而他們不應該是這樣，在日本專利特許公開No.7-239348中公開了，如該公開的圖1和圖2所示，這是一個通過觸發器鎖住從電源電壓檢測電路輸出的信號的方法。但是，因為電源電壓檢測電路是根據電阻分配構成的電路，而且它利用耗盡型晶體管使被鎖住的電路的初始狀態停留住來固定電壓，所以預計集成電路的消耗功率將增加。例如，在電源電壓和地電壓之間設置300KΩ的電阻，當電源電壓為3V時，則將恒定地消耗10μA的電流。因此，這種常規電源電壓檢測電路不適用于配有電池的小消耗功率電路。
而且，解決上述問題的另一方法在專利特許公開No.3-178215中公開了。在該公開的圖1和圖2中所示，這是通過產生中間電勢，鎖住來自電源電壓檢測電路通過由電阻R和電容C構成的RC濾波電路的信號的方法。但是，為了產生足以滿足電源上升時間的延遲信號，電阻值R和電容值C應該更大，這將導致集成電路的面積增大。例如，在根據電源電壓的變化產生1ms延遲的試驗中，當電阻R是100kΩ時，電容C必須是10nF，在使用亞微型處理的MOS容性器件的情況下，所需要的面積為4mm2。這就使集成電路的面積增加，因而產品成本增加了。
本發明的目的是提供通電復位電路，它能保持集成電路的消耗功率盡可能地低，而且能防止集成電路面積的增加。
根據本發明的第一方面，所提供的通電復位電路具有振蕩電路，用于確認是否正確執行振蕩的振蕩終端檢測電路，用于從電源電壓(VDD)產生預定電壓(VDD2)并給振蕩電路提供預定電壓(VDD2)的穩壓器，用于起動穩壓器的起動電路，和用于輸入來自振蕩終端檢測電路的振蕩終端檢測信號和來自起動電路的開關信號以便把消除初始狀態的復位消除信號輸出到集成電路的內部電路的鎖存電路。在接通電源時和之后電源電壓上升時，為了設置通電復位狀態，通電復位電路輸出表示振蕩電路中的振蕩已經停止的振蕩終端檢測信號、表示起動電路正在工作的開關信號、以便設置鎖存電路到初始狀態、和來自鎖存電路的信號到集成電路。當電源電壓(VDD)的值超過預定電壓值(VDD2)并由此使從穩壓器輸出的預定電壓(VDD2)變為穩定時，通電復位電路輸出表示起動電路已經停止的開關信號，以便消除鎖存電路的初始記。在電源電壓(VDD)穩定和振蕩電路開始振蕩時，起動電路輸出表示振蕩電路的振蕩沒有停止以便設置鎖存電路為設置狀態的振蕩終端檢測信號，和用于消除通電復位狀態的來自鎖存電路的信號到集成電路。
根據本發明的第二方面，所提供的根據本發明第一方面的通電復位電路，其中鎖存電路是Rs鎖存電路，其設置端輸入振蕩終端檢測信號，其復位端輸入開關信號。
根據本發明第三方面，所提供的根據本發明第一方面的通電復位電路，其中鎖存電路是D鎖存電路，其時鐘端輸入振蕩終端檢測信號，其復位端輸入開關信號。
因此，根據本發明所具有的上述方面，一旦設置鎖存電路，除非穩壓器再起動，否則它不會復位。所以，即使在振蕩電路的振蕩停止時，也能保持鎖存電路的設置狀態，并且把振蕩終端檢測信號作為復位信號的電路將不會被初始化，除非在接通電源的情況下。
結合附圖，通過下面的詳細說明，會使本發明的上述和其它目的和新的特征更加清楚。但是，應該理解，附圖僅用于解釋本發明，并不限定本發明。
圖1是表示常規通電復位電路結構的方框圖；圖2是表示圖1中所示穩壓器的示意圖；圖3是表示圖1中所示起動電路的結構圖；圖4是表示圖1中所示振蕩電路的結構圖；圖5是表示圖1中所示振蕩終端檢測電路的結構圖；圖6是表示圖1中所示通電復位電路的工作示意圖；圖7是表示本發明第一實施例的通電復位電路的方框圖；圖8是表示圖7中所示起動電路的結構圖；圖9是表示圖7中所示RS鎖存電路的結構圖；圖10是表示圖7中所示通電復位電路的工作的示意圖；圖11是表示本發明第二實施例的通電復位電路的方框圖；圖12是表示圖11中所示D鎖存電路的結構圖。
下面參照附圖，詳細描述本發明通電復位電路的優選實施例。
圖7是表示作為本發明第一實施例的通電復位電路的結構方框圖。本實施例表示本發明最好的狀態。圖7中所示通電復位電路包括電源端子1，穩壓器2，起動電路5，與集成電路的外部端子6和7相連的晶體振蕩器8，振蕩電路10，振蕩終端檢測電路11，和RS鎖存電路12。
穩壓器2與電源端子，相連，它從電源端子1引入電源電壓VDD，并從電源電壓VDD產生預定電壓VDD2(VDD2＜VDD)，從而為了減少功耗給振蕩電路10、振蕩終端檢測電路11和RS鎖存電路12提供電壓VDD2。起動電路5監視從穩壓器2輸出的偏置電壓3，并給穩壓器2中的偏置電路提供電流4，直到接通電源后電壓電平穩定為止，以便給穩壓器設置初始狀態至穩定。振蕩電路10從晶體振蕩器8產生時鐘信號，并輸出該信號到時鐘端9。振蕩終端檢測電路11檢測是否正確產生時鐘信號。然后，從振蕩終端檢測電路11輸出的振蕩終端檢測信號被輸入到通電復位端13和RS鎖存電路12。RS鎖存電路12把從振蕩終端檢測電路11輸出的振蕩終端檢測信號輸入到設置端S。同時，RS鎖存電路12把從起動電路5輸出的開關信號14輸入到復位端R，以起動穩壓器2。然后RS鎖存電路12輸出輸出信號到通電復位端15。
圖7中所示的穩壓電路2、振蕩電路10和振蕩終端檢測電路11是與參照圖2，4和5解釋的電路完全相同的。所以，關于上述結構的解釋被省略了。
圖8是表示圖7中所示起動電路5的結構示意圖。該起動電路與參照圖3所解釋的現有技術中的相同。圖8和圖3中所示起動電路唯一的區別是，圖8中所示電路能夠從輸出端17取出開關信號14，該開關信號14是用于接通N溝道晶體管49并由此給穩壓器2中的偏置電路44提供電流的信號。
圖9是表示圖7中所示RS鎖存電路12的結構示意圖。圖中所示的鎖存電路具有雙輸入NAND門18，19和非門20和22。從設置端21輸入的振蕩終端檢測信號通過非門20被輸出到雙輸入NAND門18的輸入端之一。另一方面，從復位端23輸入的開關信號14通過非門22被輸出到雙輸入NDND門19的輸入端之一。雙輸入NAND門18的輸出被輸入到雙輸入NAND門19的另一輸入端。同樣，雙輸入NAND門19的輸出被輸入到雙輸入NAND門18的另一輸入端。另外，雙輸入NAND門18的輸出作為RS鎖存電路12的輸出端24。
下面參照圖7到10說明本發明第一實施例的通電復位電路的工作。圖10是表示圖7中所示通電復位電路的工作的示意圖。
如圖10所示，在給集成電路接通電源之前，即時間t1之前，振蕩終端檢測電路11中的電容性元件60中沒有儲存電荷，這正如參照圖6所描述的現有技術的例子一樣。這樣，從振蕩終端檢測電路11輸出到通電復位端13和RS鎖存電路12的振蕩終端檢測信號(復位信號)是低電平的，以初始化內部電路。
在時間t1接通電源時，集成電路的電源端子1的電壓將逐漸上升。同樣，從穩壓器2輸出的電壓16和從起動電路5的開關端17輸出的開關信號14也將逐漸上升。
在電壓上升時，即在時間t1和t2之間，振蕩電路10沒有開始振蕩。這樣，表示振蕩停止狀態的低電平振蕩終端檢測信號被輸入到RS鎖存電路12的設置端21，表示起動電路5在工作的高電平開關信號14被輸入到復位端23。因而，RS鎖存電路12初始化到復位狀態。在這種情況下，低電平的復位信號從RS鎖存電路12的輸出端24被輸出到通電復位端15，從那，它被輸出到內部電路。
在時間t2，當集成電路的電源端子1的電壓超過穩壓器2提供的電壓VDD2時，穩壓器2將被穩定。然后起動電路5將停止，并且從起動電路5輸出的開關信號14將變為低電平。這樣，低電平開關信號14被輸入到RS鎖存電路12的復位端23，從而消除復位狀態。接下來，當在時間t2振蕩電路10開始振蕩時，表示振蕩電路10中正在進行振蕩的高電平的振蕩終端檢測信號從振蕩終端檢測電路11輸出。這樣，RS鎖存電路將變為設置狀態。
在時間t3，從RS鎖存電路12的輸出端24輸出的高電平復位消除信號輸入到通電復位端15，從那，它被輸出到內部電路。
圖11是表示本發明第二實施例的通電復位電路的結構方框圖。除了在第二實施例中，第一實施例中的RS鎖存電路被D鎖存電路代替以外，圖11中所示的特別通電復位電路實際上與圖7中所示第一實施例的相同，該通電復位電路包括電源端子1，穩壓器2，起動電路5與集成電路的外部端子6和7相連的晶體振蕩器8，振蕩電路10，振蕩終端檢測電路11和D鎖存電路25。
穩壓器2與電源端子1相連，并由此能獲得電源電壓VDD，從而從電源電壓VDD產生預定電壓VDD2(VDD2＜VDD)，給振蕩電路10、振蕩終端檢測電路11和D鎖存電路25提供電壓VDD2，以減少功耗的量。起動電路5監視從穩壓器2輸出的偏置電壓3，并給穩壓器2中的偏置電路提供電流4，直到接通電源后電壓電平穩定為止，以便穩壓器的初始狀態設為穩定。振蕩電路10從晶體振蕩器8產生時鐘信號，并把它輸出到時鐘端9。振蕩終端檢測電路11檢測是否正確產生時鐘信號。然后，從振蕩終端檢測電路11輸出的振蕩終端檢測信號被輸入到通電復位端13和D鎖存電路25。D鎖存電路25將具有從穩壓器2輸出的并輸入到其數據端D的電壓VDD2。它還將具有從振蕩終端檢測電路11輸出并輸入到其時鐘端C的振蕩終端檢測信號。它還具有從起動電路5的開關端17輸出以便起動穩壓器2并輸入到其復位端R的開關信號14，最后從通電復位端26輸出輸出信號。
穩壓器2、起動電路5、振蕩電路10和振蕩終端檢測電路11的作用方式與參照圖2，4，5和8所述的現有技術和第一實施例中的電路的作用方式完全一樣。因此，不再描述其結構。
圖12是表示圖11中所示D鎖存電路的結構示意圖。圖12中的D鎖存電路包括雙輸入NOR門27，非門28、30、32，和傳輸門33、34。數據端29輸入從穩壓器2輸出的電壓VDD2。時鐘端31輸入從振蕩終端檢測電路11輸出的振蕩終端檢測信號14。復位端36輸入從起動電路5輸出的開關信號。雙輸入NOR門27和非門28形成一閉合回路，其中NOR門27的輸入端之一經過非門30和傳輸門33從端29引入電壓VDD2。時鐘端31和非門32控制傳輸門33和34，從而當被輸入到時鐘端31的振蕩終端檢測信號具有低電平時，用于鎖住數據。雙輸入NOR門27的輸出信號從輸出端35作為鎖存數據被輸出，已經從復位端36輸入的開關信號14被輸入到雙輸入NOR門27的另一輸入端。
本發明第二實施例的工作實際上與參照圖10所述的一樣。因此不再描述。
本發明的一個優點是，即使當集成電路被接通電源之后電壓上升、振蕩不穩定和甚至暫時中斷的情況下，該通電復位電路也能不復位內部電路，并證明通電復位電路是穩定的。這是由于第一次振蕩開始的定時是由振蕩終端檢測信號檢測并在鎖存電路保持的。
本發明另一優點是，不用增加布局面積，就能減少集成電路的消耗功率，這樣就獲得了穩定的通電復位電路。這是由于不需要增加特殊電路，而僅需一般的鎖存電路，即普通尺寸的12個晶體管。因而，在不需要增加新的元件，而僅利用已有的起動電路的開關信號就能進行鎖存電路的初始化，從而只通過布線的變化就能進行初始化。
用這種方法，當集成電路被接通電源時，通電復位電路能夠準確可靠地通電復位，這是由于即使在通電后振蕩變為不穩定時復位信號也沒有效。因此，能防止集成電路的內部電路被初始化，并保持集成電路的功耗低，這樣在不必增加集成電路的面積的情況下，能保持高集成度。
通過使用具體的例子已描述了本發明的優選實施例，但這些描述僅是為了敘述的目的，應該理解，在不脫離所附權利要求書的精神或范圍的情況下是可以做出各種變化和改變的。
權利要求
1.一種通電復位電路，包括振蕩電路，用于證明是否正確進行振蕩的振蕩終端檢測電路，用于從電源電壓產生預定電壓并給振蕩電路提供該預定電壓的穩壓器，用于起動穩壓器的起動電路，以及鎖存電路，其用于輸入來自振蕩終端檢測電路的振蕩終端檢測信號和來自起動電路的開關信號，以便輸出用于消除初始狀態的復位消除信號到集成電路的內部電路，在接通電源并在這之后電源電壓上升時，為了設置通電復位狀態，輸出表示振蕩電路的振蕩已經停止的振蕩終端檢測信號、表示起動電路正在工作以便設置鎖存電路到初始狀態的開關信號、和來自鎖存電路的信號到集成電路，當電源電壓值超過預定電壓值，由此從穩壓器輸出的預定電壓變為穩定，輸出表示起動電路已經停止的開關信號，以便消除鎖存電路的初始狀態，和在電源電壓穩定和振蕩電路開始振蕩時，輸出表示振蕩電路的振蕩沒有停止的振蕩終端檢測信號以便設置鎖存電路到設置狀態、和來自鎖存電路的信號到集成電路用于消除通電復位狀態。
2.如權利要求1的通電復位電路，其中鎖存電路是RS鎖存電路，其設置端輸入振蕩終端檢測信號，其復位端輸入開關信號。
3.如權利要求1的通電復位電路，其中鎖存電路是D鎖存電路，其時鐘端輸入振蕩終端檢測信號，復位端輸入開關信號。
全文摘要
一種通電復位電路包括:振蕩電路、振蕩終端檢測電路,用于從電源電壓(VDD)產生預定電壓(VDD2)的穩壓器,和起動電路。該通電復位電路還包括鎖存電路。當電源電壓上升時,鎖存電路處于初始狀態并輸出用于設置鎖存電路到通電復位狀態的信號。當VDD的值大于VDD2的值時,由此VDD2變為穩定狀態,消除鎖存電路的初始狀態,當VDD變為穩定時,為設置鎖存電路到設置狀態,振蕩電路開始振蕩,這樣輸出用于消除通電復位狀態的信號。
文檔編號G06F1/24GK1201929SQ9810233
公開日1998年12月16日 申請日期1998年6月2日 優先權日1997年6月2日
發明者巖崎正 申請人:日本電氣株式會社