JP2000164808A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2000164808A
JP2000164808A JP10335388A JP33538898A JP2000164808A JP 2000164808 A JP2000164808 A JP 2000164808A JP 10335388 A JP10335388 A JP 10335388A JP 33538898 A JP33538898 A JP 33538898A JP 2000164808 A JP2000164808 A JP 2000164808A
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JP
Japan
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power supply
circuit
noise
circuits
semiconductor device
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JP10335388A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Narahara
哲也 楢原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain the effects of noise superposed on a power source line upon a circuit, in a semiconductor device containing an LSI chip, in which a step-down circuit is formed. SOLUTION: This semiconductor device is mounted on an LSI chip 30 and is provided with a step-down circuit 16 which steps down an external power source, two noise filter circuits 32, 34 which are connected in parallel with the step-down circuit 16 outside of the LSI chip, internal power source lines 40, 48 in the LSI chip which are connected with the respective noise filter circuits, and one or more circuits 44, 46, 52, 54 which are connected with the respective internal power source lines.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内部電源降圧回路
を搭載する半導体装置に関し、特に、半導体装置が搭載
する回路が発生するノイズを抑制し、かつ、ノイズが電
源ラインを介して他の回路へ回り込むことを防止するよ
うにした半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an internal power supply step-down circuit, and more particularly, to suppressing noise generated by a circuit mounted on the semiconductor device and reducing the noise through a power supply line to another circuit. The present invention relates to a semiconductor device configured to prevent sneaking around.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家電製品等にマイコンが多用され
るようになると、マイコンの低パワー化,高速化,低コ
スト化などの要求が高まってきている。このような要求
に答えるためには、3V電源で駆動するLSIチップを
使用することが必要になる。64ビットや32ビットの
動作スピードの高速化を追求する専用マイコンは、3V
の外部電源を用意して、全システムが3Vで駆動するよ
うにしているが、家電製品等に用いられる16ビット,
8ビットなどの汎用マイコンでは、システム中のマイコ
ン以外の部品が5V動作になっている場合が多く、5V
の外部電源を3Vに降圧して内部電源として用いること
が要求されることが多い。しかも、3Vに降圧するため
の降圧回路をLSIチップに搭載することが求められて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, as microcomputers are frequently used in home electric appliances and the like, demands for low power, high speed, and low cost of the microcomputer have been increasing. To meet such demands, it is necessary to use an LSI chip driven by a 3V power supply. A dedicated microcomputer pursuing a higher operating speed of 64 bits or 32 bits is 3V
Is prepared so that the whole system is driven by 3V.
In general-purpose microcomputers such as 8-bit, components other than the microcomputer in the system often operate at 5V.
It is often required that the external power supply be stepped down to 3 V and used as an internal power supply. In addition, it is required to mount a step-down circuit for stepping down to 3 V on an LSI chip.

【0003】降圧回路をLSIチップに搭載させる理由
として、以下のようなものがある。第1に、降圧機能を
もつ部品を外付けすると、ボード上のレイアウト面積が
増えてしまうということである。第2に、ボード上に搭
載する部品を増やすと、LSIチップ内の回路を増やす
場合と比較して、部品間の接触不良等の問題により、信
頼性が悪くなるということである。第3に、降圧回路が
LSIチップ内に搭載されていないと、5V動作の従来
のLSIチップと単純に置き換えすることができず、ボ
ードの再設計が必要になり、コスト的に不利になるとい
うことである。
There are the following reasons for mounting a step-down circuit on an LSI chip. First, when a component having a step-down function is externally mounted, the layout area on the board increases. Second, when the number of components mounted on the board is increased, the reliability is deteriorated due to a problem such as poor contact between components as compared with the case where the number of circuits in the LSI chip is increased. Third, if the step-down circuit is not mounted in the LSI chip, it cannot be simply replaced with a conventional LSI chip operating at 5 V, requiring a redesign of the board, which is disadvantageous in terms of cost. That is.

【0004】図6に降圧回路を搭載した従来のLSIチ
ップを示す。このLSIチップ10は、5Vの外部電源
および外部GND(グランド)にパッド12,14を介
して接続され、5Vを3Vに降圧する1個の降圧回路1
6を備えている。そして、降圧回路16からの内部電源
ライン18および内部GNDライン20に並列に、例え
ばCPU22,PLL回路24,ROM/RAM23,
OSC(発振器)25などの回路が接続されている。ま
たI/Oバッファ回路26はパッド13,15を介して
5Vの外部電源および外部GNDに接続され、A/D変
換回路27はパッド17,19を介して5Vの外部電源
および外部GNDに接続される。
FIG. 6 shows a conventional LSI chip on which a step-down circuit is mounted. This LSI chip 10 is connected to an external power supply of 5V and an external GND (ground) via pads 12 and 14, and one step-down circuit 1 for stepping down 5V to 3V.
6 is provided. Then, in parallel with the internal power supply line 18 and the internal GND line 20 from the step-down circuit 16, for example, the CPU 22, the PLL circuit 24, the ROM / RAM 23,
A circuit such as an OSC (oscillator) 25 is connected. The I / O buffer circuit 26 is connected to a 5V external power supply and an external GND via pads 13 and 15, and the A / D conversion circuit 27 is connected to a 5V external power supply and an external GND via pads 17 and 19. You.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように1個の降圧
回路の出力側の電源ライン,GNDラインに並列に複数
の回路を接続した従来のLSIチップでは、次のような
問題が生じる。すなわち、LSIチップ内の回路がノイ
ズを発生し、これらが電源ライン18,GNDライン2
0(以下、この明細書では、電源ラインとGNDライン
とを区別する必要のない場合には、これらを総称して単
に電源ラインと言うことがある)に重畳され、電源ライ
ンを伝わって回り込み、回路間にノイズが拡がる。
As described above, the conventional LSI chip in which a plurality of circuits are connected in parallel to the power supply line and the GND line on the output side of one step-down circuit has the following problems. That is, a circuit in the LSI chip generates noise, which is generated by the power supply line 18, the GND line 2
0 (hereinafter, in this specification, when it is not necessary to distinguish between the power supply line and the GND line, these may be collectively simply referred to as a power supply line), wrap around the power supply line, Noise spreads between circuits.

【0006】このようにLSIチップに搭載される回路
は、ノイズを発生し、またノイズの影響を受けるが、そ
の程度は様々である。
As described above, the circuit mounted on the LSI chip generates noise and is affected by noise, but the degree of the noise varies.

【0007】マイコンはクロック信号に同期して大量の
ロジックが動くため、回路のオン,オフにより発生する
ノイズもクロック信号に同期して発生し、ノイズがラン
ダムに発生し、お互いに打ち消し合う場合と比較して、
大きなノイズが生じやすい。
In a microcomputer, since a large amount of logic operates in synchronization with a clock signal, noise generated when the circuit is turned on and off also occurs in synchronization with the clock signal, and noise is randomly generated and cancels each other. Compared to,
Large noise is likely to occur.

【0008】このようなノイズは、電源ラインを伝わっ
て回路に影響を与えるが、回路によってはノイズに弱い
ものがある。例えば、PLL回路では周波数が変動し位
相ロックがはずれる、発振器では発振周波数が変動し出
力にノイズが発生する、ROM,RAMなどのメモリで
はセンスアンプにノイズがのるとデータが誤読される、
SRAM,DRAMではデータが書き換わる、などの悪
影響を受ける。
[0008] Such noise affects a circuit by transmitting through a power supply line, but some circuits are vulnerable to noise. For example, in a PLL circuit, the frequency fluctuates and phase lock is lost. In an oscillator, an oscillation frequency fluctuates and noise is generated in an output. In a memory such as a ROM or a RAM, data is erroneously read when noise is applied to a sense amplifier.
SRAMs and DRAMs are adversely affected, such as data being rewritten.

【0009】本発明の目的は、降圧回路を搭載したLS
Iチップを含む半導体装置において、電源ラインに重畳
するノイズによる回路への影響を抑制することにある。
An object of the present invention is to provide an LS having a step-down circuit.
In a semiconductor device including an I chip, an object is to suppress an influence on a circuit due to noise superimposed on a power supply line.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様によ
れば、LSIチップに搭載され、外部電源を降圧する1
個の降圧回路と、前記降圧回路に並列に接続された複数
個のノイズフィルタ回路と、前記各ノイズフィルタ回路
に接続された、前記LSIチップ内の内部電源ライン
と、前記各内部電源ラインに接続される1個以上の回路
とを備える半導体装置を提供することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an LSI chip mounted on an LSI chip for stepping down an external power supply.
Number of step-down circuits, a plurality of noise filter circuits connected in parallel to the step-down circuit, an internal power supply line in the LSI chip connected to each of the noise filter circuits, and a connection to each of the internal power supply lines A semiconductor device including one or more circuits.

【0011】また本発明の第2の態様によれば、LSI
チップに搭載され、外部電源を降圧する複数個の降圧回
路と、前記各降圧回路の出力側に接続された、前記LS
Iチップ内の内部電源ラインと、前記各内部電源ライン
にそれぞれ接続された1個以上の回路と、前記LSIチ
ップの外部に設けられ、前記各降圧回路の出力側の電源
ラインにそれぞれ接続されたデカップリングコンデンサ
とを備える半導体装置を提供することができる。
According to a second aspect of the present invention, an LSI
A plurality of step-down circuits mounted on a chip for stepping down an external power supply; and the LS connected to an output side of each step-down circuit.
An internal power supply line in the I chip, one or more circuits respectively connected to the internal power supply lines, and a power supply line provided outside the LSI chip and connected to the output side power supply line of each of the step-down circuits. A semiconductor device including a decoupling capacitor can be provided.

【0012】このような半導体装置では、各内部電源ラ
インに、1個以上の回路を接続する場合に、回路の発生
するノイズのレベルと回路のノイズの影響の受けやすさ
との一方または両方を考慮して、回路へのノイズの影響
を抑制できるように、接続すべき回路を決定することが
重要である。
In such a semiconductor device, when one or more circuits are connected to each internal power supply line, one or both of the level of noise generated by the circuit and the susceptibility of the circuit to noise are considered. It is important to determine the circuit to be connected so that the influence of noise on the circuit can be suppressed.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態を示す図である。LSIチップ30は、内部に1個の
降圧回路(5Vから3Vへ降圧)16を備え、外部に2
個のノイズフィルタ回路32,34を備えている。降圧
回路16は、内部電源ライン18,内部GNDライン2
0およびパッド36,38を経て、ノイズフィルタ回路
32,34にそれぞれ接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. The LSI chip 30 includes one step-down circuit (step-down from 5 V to 3 V) 16 inside, and 2
Noise filter circuits 32 and 34 are provided. The step-down circuit 16 includes an internal power supply line 18, an internal GND line 2
0 and pads 36 and 38 are connected to noise filter circuits 32 and 34, respectively.

【0014】ノイズフィルタ回路32にパッドを介して
接続される内部電源ライン40および内部GNDライン
42に、並列に回路44,46が接続されている。ま
た、ノイズフィルタ回路34にパッドを介して接続され
る内部電源ライン48および内部GNDライン50に、
並列に回路52,54が接続されている。
Circuits 44 and 46 are connected in parallel to an internal power supply line 40 and an internal GND line 42 connected to the noise filter circuit 32 via pads. Further, an internal power supply line 48 and an internal GND line 50 connected to the noise filter circuit 34 via a pad are
Circuits 52 and 54 are connected in parallel.

【0015】ノイズフィルタ回路32,34は、例えL
C回路で構成される。インダクタンスLは、LSIチッ
プ上には作り込むことはできないので、本実施の形態の
ように、LSIチップの外部にノイズフィルタ回路を設
けることになる。ただし、ノイズフィルタ回路をRC回
路で構成するならば、キャパシタCはLSIチップ上に
作り込むことができるのでノイズフィルタ回路をLSI
チップ上に設けることも可能である。
The noise filter circuits 32 and 34 are, for example, L
It is composed of a C circuit. Since the inductance L cannot be formed on the LSI chip, a noise filter circuit is provided outside the LSI chip as in the present embodiment. However, if the noise filter circuit is composed of an RC circuit, the capacitor C can be built on an LSI chip, so that the noise filter circuit is
It is also possible to provide on a chip.

【0016】図9にノイズフィルタ回路の例を示す。
(a)はRC型ノイズフィルタ回路を、(b)はLC型
ノイズフィルタ回路を、(c)はカットオフ周波数fC
の定義を示している。(b)のLC型ノイズフィルタ
は、(a)のRC型ノイズフィルタ回路と比較すると、
カットオフ周波数fC より高周波数側で減衰率が大き
い。
FIG. 9 shows an example of a noise filter circuit.
(A) shows an RC noise filter circuit, (b) shows an LC noise filter circuit, and (c) shows a cutoff frequency f C.
Shows the definition of The LC noise filter of (b) is compared with the RC noise filter circuit of (a).
Large attenuation rate in the high frequency side than the cut-off frequency f C.

【0017】以上のような構成では、ノイズフィルタ回
路が電源ラインに重畳したノイズをカットするので、降
圧回路16を介した電源ライン40,48間のノイズの
回り込み、あるいは電源ライン40,48に重畳された
ノイズの降圧回路16への回り込みが阻止され、また電
源ライン40に重畳したノイズの電源ライン48への回
り込み、あるいは電源ライン48に重畳したノイズの電
源ライン40への回り込みが阻止される。したがって、
ノイズによる回路への悪影響を軽減することが可能とな
る。
In the above configuration, since the noise filter circuit cuts the noise superimposed on the power supply line, the noise wraps between the power supply lines 40 and 48 via the step-down circuit 16 or is superimposed on the power supply lines 40 and 48. The sneak of the noise into the step-down circuit 16 is prevented, and the sneak of the noise superimposed on the power line 40 to the power line 48 or the sneak of the noise superimposed on the power line 48 to the power line 40 is prevented. Therefore,
It is possible to reduce adverse effects on the circuit due to noise.

【0018】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
図である。LSIチップ60は、外部電源および外部G
NDにパッド63,65を介して並列に接続された2個
の降圧回路(5Vから3Vへ降圧)62,64を備えて
いる。各降圧回路の出力側の内部電源ライン66,68
および内部GNDライン70,72には、発生するノイ
ズのレベルとノイズの影響の受けやすさとの一方または
両方によって、どの回路を接続するかを決定する。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The LSI chip 60 includes an external power supply and an external G
The ND includes two step-down circuits (step-down from 5 V to 3 V) 62 and 64 connected in parallel via pads 63 and 65 to the ND. Internal power supply lines 66, 68 on the output side of each step-down circuit
The circuit to be connected to the internal GND lines 70 and 72 is determined based on one or both of the level of generated noise and the susceptibility to noise.

【0019】このように内部電源ラインを分離して、そ
れぞれに降圧回路を接続し、電源ラインに接続すべき回
路を、発生するノイズのレベルとノイズの影響の受けや
すさとの一方または両方によって決定することにより、
電源ラインに重畳したノイズの回路への影響を抑制する
ことが可能となる。
As described above, the internal power supply lines are separated, the step-down circuits are connected to the respective power supply lines, and the circuit to be connected to the power supply line is determined by one or both of the level of generated noise and the susceptibility to noise. By doing
It is possible to suppress the influence of the noise superimposed on the power supply line on the circuit.

【0020】さらに降圧回路は、ノイズフィルタとして
も機能するので、電源ライン66と電源ライン68との
間でノイズが伝播することが抑制される。
Further, since the step-down circuit also functions as a noise filter, propagation of noise between power supply line 66 and power supply line 68 is suppressed.

【0021】例えば、同一の電源ラインには、発生する
ノイズのレベルの大きい回路と、ノイズの影響を受けや
すい回路とは接続しないようにする。また、比較的ノイ
ズのレベルの小さい回路同士を同一の電源ラインに接続
するのがよい。さらに、発生するノイズのレベルの大き
い回路を別々の電源ラインに接続し、自身が発生したノ
イズが他の回路に伝播されないようにすることもでき
る。さらには、発生するノイズのレベルの大きい回路に
ついては、外部電源にパッドを介して接続して、内部電
源に接続しないようにして、内部電源ラインにノイズが
重畳しないようにすることも可能である。
For example, a circuit that generates a large level of noise and a circuit that is easily affected by noise are not connected to the same power supply line. Further, it is preferable to connect circuits having relatively low noise levels to the same power supply line. Further, circuits having a high level of generated noise can be connected to separate power supply lines so that the noise generated by the circuit itself is not transmitted to other circuits. Further, a circuit having a high level of generated noise can be connected to an external power supply via a pad so as not to be connected to the internal power supply, so that noise is not superimposed on the internal power supply line. .

【0022】本実施の形態では、降圧回路の出力インピ
ーダンスを小さくするために、電源ライン66,68に
は、パッド74,76を介して、デカップリングコンデ
ンサ77,78が外付けされている。このデカップリン
グコンデンサにより、降圧回路の出力インピーダンスが
小さくなり、したがって降圧回路を介して回り込むノイ
ズが抑制される。
In this embodiment, decoupling capacitors 77 and 78 are externally connected to the power supply lines 66 and 68 via pads 74 and 76 in order to reduce the output impedance of the step-down circuit. With this decoupling capacitor, the output impedance of the step-down circuit is reduced, so that noise circulating through the step-down circuit is suppressed.

【0023】図8に、図2の降圧回路62の回路例を示
す。降圧回路62は、リファレンス回路110,増幅器
111,抵抗112,抵抗113から構成されており、
入力は外部電源および外部GNDであり、出力は内部電
源および内部GNDである。
FIG. 8 shows a circuit example of the step-down circuit 62 of FIG. The step-down circuit 62 includes a reference circuit 110, an amplifier 111, a resistor 112, and a resistor 113.
The input is an external power supply and an external GND, and the output is an internal power supply and an internal GND.

【0024】リファレンス回路110は基準電圧Vr
発生させるための回路であり、外部電源および温度の変
動の関わりなく、一定の基準電圧Vr (例えば1.25
V)を出力する。出力された基準電圧は、増幅器111
の+側入力端子114に入力される。増幅器111の出
力電圧117を抵抗112,113によって抵抗分割し
た電圧値116が、増幅器111の−側入力端子115
に入力される。増幅器111は入力端子114の電位と
入力端子115の電位が等しくなるように出力電圧11
7を調整する。
The reference circuit 110 is a circuit for generating a reference voltage V r, regardless of fluctuations in the external power supply and temperature, a constant reference voltage V r (for example, 1.25
V). The output reference voltage is supplied to the amplifier 111
Is input to the + input terminal 114. A voltage value 116 obtained by dividing the output voltage 117 of the amplifier 111 by the resistors 112 and 113 is input to the negative input terminal 115 of the amplifier 111.
Is input to The amplifier 111 outputs the output voltage 11 so that the potential of the input terminal 114 is equal to the potential of the input terminal 115.
Adjust 7

【0025】したがって降圧回路62は、リファレンス
回路110が発生させる基準電圧V r と、抵抗112の
抵抗値R1および抵抗113の抵抗値R2の比とによっ
て、(1)式に表される内部電源電圧Vint を出力す
る。
Therefore, the step-down circuit 62
Reference voltage V generated by circuit 110 r And of the resistor 112
The ratio between the resistance value R1 and the resistance value R2 of the resistor 113
Therefore, the internal power supply voltage V expressed by the equation (1)int Output
You.

【0026】[0026]

【数1】 Vint =Vr ・(R1+R2)/R2 …… (1) この第2の実施の形態における、発生するノイズのレベ
ルとノイズの影響の受けやすさとの一方または両方によ
って、どの回路をどの電源ラインに接続するかを決定す
るという考え方は、図1で説明した第1の実施の形態に
おいて、電源ライン40,48に接続すべき回路の決定
にも適用できることは、当業者には明らかであろう。
V int = V r · (R 1 + R 2) / R 2 (1) In the second embodiment, which circuit depends on one or both of the level of the generated noise and the susceptibility to the noise. It is known to those skilled in the art that the idea of determining which power supply line is connected to the power supply line can be applied to the determination of the circuit to be connected to the power supply lines 40 and 48 in the first embodiment described with reference to FIG. It will be obvious.

【0027】なお、図2には降圧回路が2個の場合の例
が示されているが、降圧回路が3個以上の場合にも同様
の効果が得られることはいうまでもない。
Although FIG. 2 shows an example in which there are two step-down circuits, it goes without saying that a similar effect can be obtained when there are three or more step-down circuits.

【0028】[0028]

【実施例】図3は、第2の実施の形態の第1の実施例で
あるシングルチップマイコン80を示す。このシングル
チップマイコンは、5Vを3Vに降圧する2個の降圧回
路(VR)62,64と、これら各降圧回路への基準電
圧を発生する基準電圧発生回路(REF)82とを備え
ている。これら各降圧回路には、電源ライン66,68
が接続されている。
FIG. 3 shows a single-chip microcomputer 80 according to a first embodiment of the second embodiment. This single-chip microcomputer includes two step-down circuits (VR) 62 and 64 for stepping down 5V to 3V, and a reference voltage generating circuit (REF) 82 for generating a reference voltage for each step-down circuit. Power supply lines 66, 68
Is connected.

【0029】電源ライン66には、CPU84,ROM
/RAM86,OSC(発振器)88が接続され、電源
ライン68はPLL回路90が接続されている。電源ラ
イン66に接続される回路、すなわちCPU,ROM/
RAM,OSCは発生するノイズのレベルがほぼ近いも
のがグループとして集められている。
CPU 84, ROM
/ RAM 86 and OSC (oscillator) 88 are connected, and the power supply line 68 is connected to a PLL circuit 90. Circuits connected to the power supply line 66, ie, CPU, ROM /
RAMs and OSCs whose noise levels are almost the same are collected as a group.

【0030】電源ライン68には、ノイズの影響を受け
やすいPLL回路90が接続されている。
The power supply line 68 is connected to a PLL circuit 90 which is easily affected by noise.

【0031】LSIチップ外部で5V動作している部品
と信号のやりとりを行っているI/Oバッファ回路92
およびA/D変換回路94は、5Vの外部電源を接続す
る。
I / O buffer circuit 92 for exchanging signals with components operating at 5 V outside the LSI chip
And A / D conversion circuit 94 connects an external power supply of 5V.

【0032】さらに降圧回路62の出力側の電源ライン
66は、外付容量用パッド74を経て、デカップリング
コンデンサ(図示せず)に接続され、および降圧回路6
4の出力側の電源ライン68は外付容量用パッド76を
経てデカップリングコンデンサ(図示せず)に接続され
る。
The power supply line 66 on the output side of the step-down circuit 62 is connected to a decoupling capacitor (not shown) via an external capacity pad 74, and
4 is connected to a decoupling capacitor (not shown) via an external capacity pad 76.

【0033】図4は、降圧回路の出力側の電源ラインに
デカップリングコンデンサを外付けしない場合の降圧回
路の出力インピーダンスを示すグラフである。縦座標は
出力インピーダンスROUT (Ω)を、横座標は周波数f
(Hz)をそれぞれ示している。各座標は対数表示であ
る。
FIG. 4 is a graph showing the output impedance of the step-down circuit when no decoupling capacitor is externally connected to the power supply line on the output side of the step-down circuit. The ordinate is the output impedance R OUT (Ω) and the abscissa is the frequency f
(Hz). Each coordinate is logarithmic.

【0034】図4から明らかなようにデカップリングコ
ンデンサを降圧回路の出力側の電源ラインに外付けしな
い場合、周波数が増大するにつれて出力インピーダンス
も増大する。したがって高周波数のノイズに関しては出
力インピーダンスは非常に大きくなり、降圧回路に接続
された回路の電流の変動の高周波成分に対応する高周波
の電圧ノイズが電源に重畳され、電源ラインを介してノ
イズが回り込みやすくなる。
As is clear from FIG. 4, when the decoupling capacitor is not externally connected to the power supply line on the output side of the step-down circuit, the output impedance increases as the frequency increases. Therefore, the output impedance of the high-frequency noise becomes very large, and the high-frequency voltage noise corresponding to the high-frequency component of the current fluctuation of the circuit connected to the step-down circuit is superimposed on the power supply, and the noise wraps around the power supply line. It will be easier.

【0035】図5は、降圧回路の出力側の電源ラインに
デカップリングコンデンサ(0.1μF)を外付けした
場合の降圧回路の出力インピーダンスを示すグラフであ
る。グラフからわかるように、周波数が高くなっても出
力インピーダンスは大きくならない。したがって、高周
波のノイズに関しても出力インピーダンスは大きくなら
ず、降圧回路に接続された回路の電流の変動の高周波成
分に対応する高周波の電圧ノイズが電源に重畳されにく
くなり、電源ラインを介してノイズが回り込みにくくな
る。
FIG. 5 is a graph showing the output impedance of the step-down circuit when a decoupling capacitor (0.1 μF) is externally connected to the power supply line on the output side of the step-down circuit. As can be seen from the graph, the output impedance does not increase as the frequency increases. Therefore, the output impedance of high-frequency noise does not increase, and high-frequency voltage noise corresponding to the high-frequency component of the current fluctuation of the circuit connected to the step-down circuit is not easily superimposed on the power supply. It becomes difficult to go around.

【0036】図7は、本発明の第2の実施形態の第2の
実施例であるLSIチップ61を示す。LSIチップ6
1は、図2に示されたLSIチップ60に降圧回路10
0を加えたものであり、降圧回路100の出力側には、
内部電源ライン103,内部GNDライン104が接続
されている。内部電源ライン103,内部GNDライン
104には、CPU84が接続されている。内部電源ラ
イン103には、内部電源ライン66,68と同様にパ
ッド101を介して、デカップリングコンデンサ102
に外付けされている。CPU84から出ている出力電圧
制御信号線105,106,107がそれぞれ降圧回路
62,64,100に接続され、CPU84は出力電圧
制御信号線105,106,107を介して、降圧回路
62,64,100の出力電圧を独立にコントロールす
ることが可能となっている。
FIG. 7 shows an LSI chip 61 which is a second example of the second embodiment of the present invention. LSI chip 6
1. The step-down circuit 10 is connected to the LSI chip 60 shown in FIG.
0 on the output side of the step-down circuit 100.
The internal power supply line 103 and the internal GND line 104 are connected. The CPU 84 is connected to the internal power supply line 103 and the internal GND line 104. The internal power supply line 103 is connected to the decoupling capacitor 102 via the pad 101 similarly to the internal power supply lines 66 and 68.
Is externally attached. Output voltage control signal lines 105, 106, and 107 output from the CPU 84 are connected to step-down circuits 62, 64, and 100, respectively, and the CPU 84 outputs the voltage step-down circuits 62, 64, and 100 through the output voltage control signal lines 105, 106, and 107. 100 output voltages can be controlled independently.

【0037】上述した構成のもとで、例えばLSIチッ
プ61が待機状態のときに、CPU84は降圧回路10
0に対しては出力電圧制御信号線107を介して出力電
圧を動作時と同じ電圧(例えば3V)にするようにコン
トロールする。一方、CPU84は降圧回路62,64
に対しては、出力電圧制御信号線105,106を介し
て出力電圧を動作時より低い電圧(例えば1V)にする
ようにコントロールする。待機状態から動作状態に戻る
まえに、CPU84は降圧回路62,64に対して出力
電圧制御信号線105を介して出力電圧を動作時と同じ
電圧(例えば3V)にするようにコントロールする。
Under the above configuration, for example, when the LSI chip 61 is in a standby state, the CPU 84
For 0, the output voltage is controlled via the output voltage control signal line 107 so that the output voltage becomes the same voltage (for example, 3 V) as in the operation. On the other hand, the CPU 84 includes the step-down circuits 62 and 64
, The output voltage is controlled via the output voltage control signal lines 105 and 106 so that the output voltage is lower than the operating voltage (for example, 1 V). Before returning from the standby state to the operation state, the CPU 84 controls the step-down circuits 62 and 64 via the output voltage control signal line 105 so that the output voltage is the same as the operation voltage (for example, 3 V).

【0038】このように降圧回路62,64,100の
出力電圧をコントロールすることにより、図2に示され
るLSIチップ60で得られる、異なる内部電源間のノ
イズの影響を抑制できるという効果を保持したままで、
待機状態のときの消費電力を減らすことが可能になる。
By controlling the output voltages of the step-down circuits 62, 64, and 100 in this manner, the effect of suppressing the influence of noise between different internal power supplies, which is obtained in the LSI chip 60 shown in FIG. 2, is maintained. as it is,
It is possible to reduce power consumption in the standby state.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、外部電源
の電圧を内部降圧回路によって降圧し、内部電源電圧に
している半導体装置においてもLSIチップに搭載され
る回路により発生するノイズが、電源ラインを経て回り
込み他の回路に悪影響を与えることを軽減あるいは阻止
することが可能となる。
According to the semiconductor device of the present invention, even in a semiconductor device in which the voltage of an external power supply is stepped down by an internal voltage step-down circuit and the internal power supply voltage is set, noise generated by a circuit mounted on an LSI chip is reduced by the power supply. It is possible to reduce or prevent the sneak through the line and adversely affect other circuits.

【0040】さらに、本発明の半導体装置は、家電用の
汎用の16ビット,8ビットマイコンに適用すると、チ
ップのノイズの問題を解決しつつ、内部電源の低電圧化
に対応することにより、チップのシュリンクおよびコス
トの低減を図ることが可能となる。
Further, when the semiconductor device of the present invention is applied to a general-purpose 16-bit or 8-bit microcomputer for household appliances, it solves the problem of chip noise and responds to the reduction in the voltage of the internal power supply. Can be reduced and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】第2の実施の形態の第1の実施例であるシング
ルチップマイコンを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a single-chip microcomputer according to a first example of the second embodiment;

【図4】電源ラインにデカップリングコンデンサを外付
けしない場合の降圧回路の出力インピーダンスを示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing an output impedance of a step-down circuit when a decoupling capacitor is not externally connected to a power supply line.

【図5】電源ラインにデカップリングコンデンサを外付
けした場合の降圧回路の出力インピーダンスを示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing an output impedance of a step-down circuit when a decoupling capacitor is externally connected to a power supply line.

【図6】降圧回路を搭載した従来のLSIチップを示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional LSI chip on which a step-down circuit is mounted.

【図7】第2の実施の形態の第2の実施例を示すLSI
チップを示す図である。
FIG. 7 shows an LSI showing a second example of the second embodiment.
It is a figure showing a chip.

【図8】降圧回路の回路例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit example of a step-down circuit.

【図9】ノイズフィルタ回路の回路例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit example of a noise filter circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16,62,64,100 降圧回路 18,40,66,68,103 内部電源ライン 20,42,70,72,104 内部GNDライン 30,60,61 LSIチップ 32,34 ノイズフィルタ回路 44,46 回路 74,76,101 外付け容量用パッド 77,78,102 デカップリングコンデンサ 80 シングルチップマイコン 82 基準発生回路 84 CPU 86 ROM/RAM 88 OSC 90 PLL回路 94 A/D変換回路 105,106,107 出力電圧制御信号線 16, 62, 64, 100 Step-down circuit 18, 40, 66, 68, 103 Internal power supply line 20, 42, 70, 72, 104 Internal GND line 30, 60, 61 LSI chip 32, 34 Noise filter circuit 44, 46 Circuit 74, 76, 101 Pad for external capacitance 77, 78, 102 Decoupling capacitor 80 Single chip microcomputer 82 Reference generation circuit 84 CPU 86 ROM / RAM 88 OSC 90 PLL circuit 94 A / D conversion circuit 105, 106, 107 Output voltage Control signal line

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】LSIチップに搭載され、外部電源を降圧
する1個の降圧回路と、 前記降圧回路に並列に接続された複数個のノイズフィル
タ回路と、 前記各ノイズフィルタ回路に接続された、前記LSIチ
ップ内の内部電源ラインと、 前記各内部電源ラインに接続される1個以上の回路と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
1. A step-down circuit mounted on an LSI chip for stepping down an external power supply, a plurality of noise filter circuits connected in parallel to the step-down circuit, and connected to each of the noise filter circuits. An internal power supply line in the LSI chip, one or more circuits connected to each of the internal power supply lines,
A semiconductor device comprising:
【請求項2】前記複数個のノイズフィルタ回路は、前記
LSIチップの外部に設けられていることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of noise filter circuits are provided outside said LSI chip.
【請求項3】前記複数個のノイズフィルタ回路は、前記
LSIチップの内部に設けられていることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of noise filter circuits are provided inside said LSI chip.
【請求項4】前記各ノイズフィルタ回路に接続された内
部電源ラインに、1個以上の回路を接続する場合に、回
路の発生するノイズのレベルと回路のノイズの影響の受
けやすさとの一方または両方を考慮して、回路へのノイ
ズの影響を抑制できるように、接続すべき回路を決定す
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半
導体装置。
4. When one or more circuits are connected to an internal power supply line connected to each of said noise filter circuits, one or both of the level of noise generated by the circuit and the susceptibility of the circuit to noise are provided. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a circuit to be connected is determined so as to suppress the influence of noise on the circuit in consideration of both.
【請求項5】LSIチップに搭載され、外部電源を降圧
する複数個の降圧回路と、 前記各降圧回路の出力側に接続された、前記LSIチッ
プ内の内部電源ラインと、 前記各内部電源ラインにそれぞれ接続された1個以上の
回路と、 前記LSIチップの外部に設けられ、前記各降圧回路の
出力側の電源ラインにそれぞれ接続されたデカップリン
グコンデンサと、 を備えることを特徴とする半導体装置。
5. A plurality of step-down circuits mounted on an LSI chip for stepping down an external power supply, an internal power supply line in the LSI chip connected to an output side of each step-down circuit, and each of the internal power supply lines And a decoupling capacitor provided outside the LSI chip and connected to a power supply line on the output side of each of the step-down circuits, respectively. .
【請求項6】前記各降圧回路の出力側にそれぞれ接続さ
れた内部電源ラインに、1個以上の回路を接続する場合
に、回路の発生するノイズのレベルと回路のノイズの影
響の受けやすさとの一方または両方を考慮して、回路間
のノイズの影響を抑制するように、接続すべき回路を決
定することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
6. When one or more circuits are connected to internal power supply lines connected to the output side of each of said step-down circuits, respectively, the level of noise generated by the circuit and the susceptibility to circuit noise are reduced. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a circuit to be connected is determined so as to suppress the influence of noise between circuits in consideration of one or both of the following.
【請求項7】外部電源に接続された1個以上の回路が、
前記LSIチップに搭載されることを特徴とする請求項
1〜6のいずれかに記載の半導体装置。
7. One or more circuits connected to an external power supply,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is mounted on the LSI chip.
【請求項8】前記外部電源に接続された回路は、少なく
ともI/Oバッファ回路を含むことを特徴とする請求項
7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the circuit connected to the external power supply includes at least an I / O buffer circuit.
【請求項9】前記降圧回路は、5Vの外部電源を3Vに
降圧することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記
載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein said step-down circuit steps down an external power supply of 5V to 3V.
【請求項10】前記複数個の降圧回路の出力側の電圧値
をそれぞれ独立にコントロールすることを特徴とする請
求項5〜6のいずれかに記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 5, wherein the voltage values on the output side of said plurality of step-down circuits are independently controlled.
【請求項11】待機状態では、CPUが接続されている
内部電源ラインに出力する電圧値を動作時と同じにする
一方、CPUが接続されていない内部電源ラインに出力
する電圧値を動作時より低くするようにコントロールす
ることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
11. In the standby state, the voltage value output to the internal power supply line to which the CPU is connected is made the same as during operation, while the voltage value output to the internal power supply line to which the CPU is not connected is set higher than during operation. 11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the control is performed so as to lower the value.
【請求項12】前記LSIチップは、シングルチップマ
イコンであることを特徴とする請求項1〜11のいずれ
かに記載の半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein said LSI chip is a single-chip microcomputer.
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