【解決手段】半導体装置10は、外部からリセット端子12を介して入力されるリセット信号のレベルに基づいて制御される内部ロジック回路30と、電源電圧が供給される電源1に接続された状態で、リセット端子12の電位をプルアップするプルアップ抵抗14と、一端がプルアップ抵抗14に接続され、他端が電源1に接続され、オン状態の場合にプルアップ抵抗14と電源1とを接続させるスイッチ16と、リセット端子12の電位の状態を検出し、検出結果に基づいて、スイッチ16を制御レジスタ24により切り替えさせる内部ロジック回路30と、を備える。
外部から制御端子を介して入力される制御信号のレベルに基づいて制御される内部ロジック回路と、第1の電位が供給される第1の配線に接続された状態で、前記制御端子の電位をプルアップする第1の抵抗と、一端が前記第1の抵抗に接続され、他端が前記第1の配線に接続され、オン状態の場合に前記第1の抵抗と前記第1の配線とを接続させる第1のスイッチと、を備えた半導体装置の前記第1の抵抗の無効化方法であって、
制御部により、前記制御端子の電位の状態を検出し、
検出結果に基づいて、前記第1のスイッチを切り替える、
処理を含む無効化方法。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下では、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【0011】
まず、本実施形態の半導体装置について説明する。
図1には、本実施形態の半導体装置10の一例の概略を表す構成図を示す。なお、本実施形態の半導体装置10には、電源から信号配線(本発明の第1の配線の一例)を介して電源電圧が供給されるが、便宜上、電源電圧を供給する信号配線を電源1として図示すると共に説明に用いている。
【0012】
本実施形態の半導体装置10は、
図1に示すように、リセット端子12、プルアップ抵抗14、スイッチ16、プルダウン抵抗18、スイッチ20、内部リセット回路22、制御レジスタ24、モニタレジスタ26、リセット信号セレクタ28、及び内部ロジック回路30を備える。
【0013】
内部ロジック回路30は、CPU(Central Processing Unit)30A及びROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶素子(図示省略)を含んでいる。ROMには、CPU30Aで実行される各種の処理プログラム等が予め記憶されている。
【0014】
内部ロジック回路30のCPU30Aは、制御レジスタ24に指示信号を出力する。また、CPU30Aは、モニタレジスタ26から、リセット端子12の電位の状態を読み取る。
【0015】
また、内部ロジック回路30は、初期化端子30Bを含んでいる。初期化端子30Bは、リセット信号セレクタ28と接続されており、リセット信号セレクタ28から出力されるリセット信号及び電源電圧のいずれかが入力される。
【0016】
内部ロジック回路30は、リセット端子12を介して外部から入力されるリセット信号及び内部リセット回路22から入力される信号に応じてリセット(初期化)される。
【0017】
リセット端子12は、本発明の制御端子の一例であり、外部から内部ロジック回路30をリセットさせるためのリセット信号が入力される。リセット信号のレベルがL(Low、ロー)レベルの場合は、内部ロジック回路30がリセットされる。また、リセット信号のレベルがH(High、ハイ)レベルの場合は、内部ロジック回路30のリセットが解除される。なお、Hレベルが本発明の第1の電位の一例であり、Lレベルが本発明の第2の電位の一例である。
【0018】
プルアップ抵抗14は、本発明の第1の抵抗の一例であり、リセット端子12の電位をHレベル(電源電圧)にプルアップする。スイッチ16は、本発明の第1のスイッチの一例であり、電源1とプルアップ抵抗14との接続を切り替える。
【0019】
プルダウン抵抗18は、本発明の第2の抵抗の一例であり、リセット端子12の電位をLレベル(グランド(GND)電圧)にプルダウンする。スイッチ20は、本発明の第2のスイッチの一例であり、GNDとプルダウン抵抗18との接続を切り替える。また、本実施形態の半導体装置10は、グランド線(本発明の第2の配線の一例)を介してGNDに接続されるが、便宜上、グランドをGNDとして図示すると共に説明に用いている。
【0020】
スイッチ16がオン状態、かつスイッチ20がオフ状態の場合に、プルアップ抵抗14と電源1とが接続され、また、プルダウン抵抗18とGNDとが切り離(非接続)される。これにより、プルアップ抵抗14に電流が流れる状態(有効)となり、リセット端子12の電位がHレベルになる。
【0021】
また、スイッチ16がオフ状態、かつスイッチ20がオン状態の場合に、プルアップ抵抗14と電源1とが切り離(非接続)され、また、プルダウン抵抗18とGNDとが接続される。これにより、プルダウン抵抗18に電流が流れる状態(有効)となり、リセット端子12の電位がLレベルになる。
【0022】
また、スイッチ16及びスイッチ20をオフ状態にすることにより、プルアップ抵抗14と電源1とが切り離され、また、プルダウン抵抗18とGNDとが切り離される。これにより、プルアップ抵抗14に電流が流れない状態(無効)になる。
【0023】
内部リセット回路22は、リセット端子12を介して入力されるリセット信号によるリセットとは、別個に、内部ロジック回路30等をリセット(初期化)する。本実施形態の内部リセット回路22は、電源1から電源電圧の供給が開始されると、制御レジスタ24、モニタレジスタ26、及び内部ロジック回路30をリセットする。内部リセット回路22の具体例としては、パワーオンリセット回路が挙げられる。
【0024】
制御レジスタ24は、内部ロジック回路30から入力される指示信号に基づいて、スイッチ16及びスイッチ20のオン、オフを切り替える。また、制御レジスタ24は、内部ロジック回路30から入力される指示信号に応じて、リセット信号セレクタ28の切り替えを制御する。
【0025】
モニタレジスタ26は、リセット端子12とリセット信号セレクタ28とを接続する信号配線に接続されており、リセット端子12の電位の状態をモニタする。
【0026】
リセット信号セレクタ28は、内部ロジック回路30の初期化端子30Bの接続先を、リセット端子12と、電源1とで切り替える。初期化端子30Bとリセット端子12とが接続されると、内部ロジック回路30には、リセット信号が入力される。一方、初期化端子30Bと電源1とが接続されると、内部ロジック回路30には、電源電圧が入力される。
【0027】
なお、本実施形態の半導体装置10では、通常時(詳細を後述するプルアップ抵抗14の無効化処理を行わない場合)は、リセット信号セレクタ28により、リセット端子12と内部ロジック回路30の初期化端子30Bとを接続させ、内部ロジック回路30にリセット信号が入力されるようにしている。また、プルアップ抵抗14の無効化処理を行う場合は、リセット信号セレクタ28により、電源1と内部ロジック回路30の初期化端子30Bとを接続させ、内部ロジック回路30に電源電圧が入力されるようにしている。
【0028】
次に、本実施形態の半導体装置10による内部ロジック回路30のリセット(初期化)について説明する。
【0029】
まず、本実施形態の半導体装置10のリセット端子12に外部からリセット信号を入力する方法について説明する。本実施形態の半導体装置10では、リセット端子12に外部からリセット信号を入力する方法として、2通りの方法がある。
【0030】
1つ目は、半導体装置10の外部に設けられたリセット制御用のLSI(Large Scale Integration circuit)でリセット信号を生成して、リセット端子12に出力する方法である。この方法について
図2を参照して説明する。
【0031】
図2に示した具体例では、半導体装置10の外部に、リセット制御用のLSIとして、制御用LSI50が設けられており、制御用LSI50の出力端子52と、半導体装置10のリセット端子12とは、接続されている。
【0032】
制御用LSI50は、出力端子52、バイポーラトランジスタ54、バイポーラトランジスタ56、及び図示を省略した制御回路を備える。
【0033】
バイポーラトランジスタ54は、エミッタが電源1に接続され、コレクタが出力端子52及びバイポーラトランジスタ56のコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタ56は、コレクタが出力端子52及びバイポーラトランジスタ54のコレクタに接続され、エミッタがGNDに接続されている。バイポーラトランジスタ54及びバイポーラトランジスタ56のベースは、図示を省略した制御回路に接続されており、制御回路から入力される制御信号に応じて、オン、オフが制御される。
【0034】
半導体装置10の内部ロジック回路30をリセットする場合は、バイポーラトランジスタ54がオフ状態、及びバイポーラトランジスタ56がオン状態に制御され、出力端子52から半導体装置10のリセット端子12へ、Lレベルのリセット信号が出力される。一方、内部ロジック回路30のリセットを解除する場合は、バイポーラトランジスタ54がオン状態、及びバイポーラトランジスタ56がオフ状態に制御され、出力端子52から半導体装置10のリセット端子12へ、Hレベルのリセット信号が出力される。
【0035】
Hレベルのリセット信号がリセット端子12に入力されると、プルアップ抵抗14と電源1とが接続されている場合、プルアップ抵抗14に電流が流れる。
【0036】
Hレベルのリセット信号を出力端子52から出力する場合、電源1の電源電圧をVとすると、リセット信号の電圧は、電源電圧Vからバイポーラトランジスタ54のコレクタエミッタ間電圧VCEを減算した電圧(V−VCE)となる。そのため、プルアップ抵抗14の両端に電位差が生じる。具体的には、プルアップ抵抗14の、電源1と接続される一端の電位は、電源電圧Vとなり、プルアップ抵抗14と接続される他端の電位は、V−VCEとなる。そのため、プルアップ抵抗14の両端には、V−(V−VCE)=VCEの電位差が生じる。
【0037】
従って、プルアップ抵抗14の抵抗値をRとすると、プルアップ抵抗14には、電流I=VCE/Rが流れ、消費電流が増加する。
【0038】
制御用LSI50により、リセット端子12の電位の状態をHレベル及びLレベルのいずれかに固定している場合は、プルアップ抵抗14と電源1とを切り離すことができる。しかしながら、出力端子52から出力されるリセット信号の電位の状態(レベル)が確定するまでの間(リセット端子12がオープンの間)は、リセット端子12の電位が不定になるのを防止するため、プルアップ抵抗14によりリセット端子12の電位をプルアップ(Hレベル)する必要がある。
【0039】
2つ目は、半導体装置10を単体で用いる場合に、外部に設けられたリセット用スイッチにより、リセット端子12の電位(レベル)の状態を制御する方法である。なお、厳密にいえば、この場合は、外部からリセット信号が入力されるわけではないが、外部に設けられたリセット用スイッチによりリセット端子12の電位の状態が制御されるため、外部からリセット端子12にリセット信号が入力されるものとしている。この方法について
図3を参照して説明する。
【0040】
図3に示した具体例では、半導体装置10の外部に設けられたリセット用スイッチ60の一端は、リセット端子12に接続されている。また、リセット用スイッチ60の他端は、GNDに接続されている。リセット用スイッチ60の具体例としては、マニュアルでオン、オフが切り替えられるスイッチが挙げられる。
【0041】
半導体装置10の内部ロジック回路30をリセットする場合は、リセット用スイッチ60をオン状態にしてリセット端子12とGNDとを接続することにより、リセット端子12の電位を引き下げることで、リセット端子12にLレベルのリセット信号を入力させる。一方、内部ロジック回路30のリセットを解除する場合は、リセット用スイッチ60をオフ状態にしてリセット端子12とGNDとを切り離す。この場合、リセット端子12は、プルアップ抵抗14及びスイッチ16(オン状態)を介して電源1に接続されているため、リセット端子12の電位がHレベルとなり、リセット信号のレベルがHレベルになる。
【0042】
図3に示したように、リセット用スイッチ60により、リセット端子12にリセット信号を入力させる場合は、リセット用スイッチ60がオフ状態の場合に、リセット端子12の電位が不定になるのを防止するため、プルアップ抵抗14によりリセット端子12の電位をプルアップ(Hレベルに)する必要がある。
【0043】
本実施形態の半導体装置10では、
図2に示したように制御用LSI50によりリセット端子12にリセット信号を入力させる場合、プルアップ抵抗14に流れる消費電流を抑制するために、プルアップ抵抗14を無効化したい。しかしながら、上述したように、プルアップ抵抗14を無効化してはいけない場合がある。
【0044】
また、リセット用スイッチ60によりリセット端子12にリセット信号を入力させる場合、上述したようにプルアップ抵抗14を有効にしておく必要がある。しかしながら、制御用LSI50及びリセット用スイッチ60のいずれにより、リセット信号が入力されるか事前には不明な場合がある。
【0045】
そこで、本実施形態の半導体装置10では、リセット端子12の電位の状態を検出し、検出結果に応じてプルアップ抵抗14の無効化が可能な場合に、プルアップ抵抗14と電源1とを切り離すことにより、プルアップ抵抗14を無効化する無効化処理を行う。
【0046】
図4には、内部ロジック回路30(CPU30A)により実行されるプルアップ抵抗14の無効化処理の一例を表すフローチャートを示す。
図4に示した無効化処理は、例えば、半導体装置10に電源が投入(電源1から電源電圧の供給が開始)されると実行される。
【0047】
なお、電源1から電源電圧の供給が開始されると、まず、内部リセット回路22が、制御レジスタ24、モニタレジスタ26、及び内部ロジック回路30をリセットする。なお、本実施形態の半導体装置10では、電源電圧の供給が開始された状態では、スイッチ16はオン状態に、スイッチ20はオフ状態に設定されている。また、リセット信号セレクタ28により、リセット端子12と内部ロジック回路30の初期化端子30Bとが接続された状態に設定されている。
【0048】
このような状態で、
図4に示した無効化処理が開始される。なお、リセット端子12を介して内部ロジック回路30(初期化端子30B)にLレベルのリセット信号が入力されている場合は、内部ロジック回路30のリセット中であり、動作できないため、無効化処理は行われない。
【0049】
ステップS100で内部ロジック回路30は、リセット信号セレクタ28に、電源1と内部ロジック回路30とを接続するよう指示信号を出力する。当該指示信号に応じて、リセット信号セレクタ28は、内部ロジック回路30の初期化端子30Bの接続先を、リセット端子12から電源1に切り替える。これにより、初期化端子30Bには、電源電圧(Hレベル)が入力されることになり、内部ロジック回路30がリセットされてしまうのを回避することができる。
【0050】
次のステップS102で内部ロジック回路30は、モニタレジスタ26からリセット端子12の電位の状態を読み取る。
【0051】
次のステップS104で内部ロジック回路30は、読み取った電位の状態(レベル)がHレベルか否かを判断する。電位の状態がHレベルではない場合(Lレベルの場合)は、ステップS102に戻り、電位の状態の読み取りを繰り返す。なお、所定時間が経過してもHレベルではない場合(否定判定が繰り返される場合)は、プルアップ抵抗14や、スイッチ16等に故障が生じている懸念があるため、所定のエラー処理を行った後、本無効化処理を終了してもよい。
【0052】
一方、読み取った電位の状態がHレベルの場合は、肯定判定となりステップ106へ移行する。
【0053】
ステップS106で内部ロジック回路30は、制御レジスタ24に、スイッチ16をオフ状態にさせ、また、スイッチ20をオン状態にさせるための指示信号を出力する。当該指示信号に応じて、制御レジスタ24は、スイッチ16をオフ状態にして、プルアップ抵抗14と電源1とを切り離す。また、制御レジスタ24は、スイッチ20をオン状態にして、プルダウン抵抗18とGNDとを接続する。これにより、リセット端子12がプルダウンされ、リセット端子12の電位の状態がLレベルに設定される。
【0054】
次のステップS108で内部ロジック回路30は、モニタレジスタ26からリセット端子12の電位の状態を読み取る。
【0055】
次のステップS110で内部ロジック回路30は、読み取った電位の状態(レベル)がHレベルか否かを判断する。読み取った電位の状態がHレベルの場合は、肯定判定となりステップS112へ移行する。リセット端子12の電位の状態がHレベルの場合は、リセット端子12に上述した制御用LSI50(
図2参照)が接続されており、制御用LSI50からHレベルのリセット信号が入力されている状態である。そのため、リセット端子12の電位が安定しており、プルアップ抵抗14を切り離すことができる。
【0056】
そこでステップS112で内部ロジック回路30は、制御レジスタ24に、スイッチ16をオフ状態にさせ、また、スイッチ20もオフ状態にさせるための指示信号を出力した後、ステップS116へ移行する。
【0057】
なお、上記ステップS106で既にスイッチ16をオフ状態にさせ、また、スイッチ20もオフ状態にさせているため、当該指示信号に応じて、制御レジスタ24は、引き続きスイッチ16をオフ状態にして、プルアップ抵抗14と電源1とを切り離したままにする。また、制御レジスタ24は、引き続きスイッチ20をオフ状態にして、プルダウン抵抗18とGNDとを切り離したままにする。これにより、プルアップ抵抗14が無効化され、プルアップ抵抗14には電流が流れない状態のままになる。
【0058】
一方、読み取った電位の状態がLレベルの場合は、ステップS110で否定判定となりステップS114へ移行する。リセット端子12の電位の状態がLレベルの場合は、リセット端子12にリセット用スイッチ60からリセット信号が入力される状態(
図3参照)、もしくは、上述した制御用LSI50(
図2参照)が接続されているが、制御用LSI50からHレベルのリセット信号が入力されていない状態である。そのため、リセット端子12の電位が不定となる場合があるため、プルアップ抵抗14を切り離すことができない。
【0059】
そこでステップS114で内部ロジック回路30は、制御レジスタ24に、スイッチ16をオン状態にさせ、また、スイッチ20をオフ状態にさせるための指示信号を出力した後、ステップS116へ移行する。当該指示信号に応じて、制御レジスタ24は、スイッチ16をオン状態にして、プルアップ抵抗14と電源1とを接続する。また、制御レジスタ24は、スイッチ20をオフ状態にして、プルダウン抵抗18とGNDとを切り離す。これにより、プルアップ抵抗14が有効化される。
【0060】
ステップS116で内部ロジック回路30は、リセット信号セレクタ28に、リセット端子12と内部ロジック回路30とを接続するよう指示信号を出力した後、無効化処理を終了する。当該指示信号に応じて、リセット信号セレクタ28は、内部ロジック回路30の初期化端子30Bの接続先を、電源1からリセット端子12に切り替える。これにより、初期化端子30Bには、リセット信号が入力されることになり、リセット信号の電位の状態(レベル)に応じて内部ロジック回路30がリセットされるようになる。
【0061】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置10は、外部からリセット端子12を介して入力されるリセット信号のレベルに基づいて制御される内部ロジック回路30と、電源電圧が供給される電源1に接続された状態で、リセット端子12の電位をプルアップするプルアップ抵抗14と、一端がプルアップ抵抗14に接続され、他端が電源1に接続され、オン状態の場合にプルアップ抵抗14と電源1とを接続させるスイッチ16と、リセット端子12の電位の状態を検出し、検出結果に基づいて、スイッチ16を制御レジスタ24により切り替えさせる内部ロジック回路30と、を備える。
【0062】
本実施形態の内部ロジック回路30は、スイッチ16をオフ状態、かつスイッチ20をオン状態にさせた場合に、リセット端子12の電位がHレベルである場合は、スイッチ16を無効化(電流が流れない状態)させてよいと判断して、スイッチ16及びスイッチ20をオフ状態にしてプルアップ抵抗14を無効化する。一方、リセット端子12の電位がLレベルである場合は、スイッチ16を有効化させると判断して、スイッチ16をオン状態、スイッチ20をオフ状態にしてプルアップ抵抗14を有効化する。すなわち、本実施形態の半導体装置10は、プルアップ抵抗14の要否を判断してプルアップ抵抗14の無効化を行う。
【0063】
従って、本実施の形態の半導体装置10によれば、プルアップ抵抗14により消費される消費電流を抑制することができる。
【0064】
また、本実施形態の半導体装置10では、プルアップ抵抗14が必要な場合、プルアップ抵抗14を無効化せずに有効化したままとするため、リセット端子12の電位が不定になるのを防止することができる。
【0065】
比較例として、制御用LSI50からリセット信号が入力される場合の半導体装置を
図5に示す。また、リセット用スイッチ60からリセット信号が入力される場合の比較例の半導体装置100を
図6に示す。比較例の半導体装置100は、プルアップ抵抗114、内部リセット回路122、及び内部ロジック回路130を備える。
【0066】
比較例の半導体装置100では、制御用LSI50からリセット端子112にHレベルのリセット信号が入力される場合でも、プルアップ抵抗114と電源1とを切り離すことができず、プルアップ抵抗114を無効化することができないため、プルアップ抵抗114による消費電流が増大する。
【0067】
これに対して本実施形態の半導体装置10では、プルアップ抵抗14の要否を判断し、判断結果に応じてプルアップ抵抗14を無効化するため、プルアップ抵抗14による消費電力の抑制と、プルアップ抵抗14が必要な場合には有効化させることができるという利便性と、の両立を図ることができる。
【0068】
また、比較例の半導体装置100では、リセット用スイッチ60からリセット信号をリセット端子112に入力させる場合、プルアップ抵抗114による消費電流を抑制するために、プルアップ抵抗114に代わり、半導体装置100の外部にプルアップ抵抗61を設けることが考えられる。しかしながら、このように、半導体装置100の外部にプルアップ抵抗61を設けると、半導体装置100に外付けされる部品数が増加し、基板全体のサイズ(大きさ)が増大してしまい、コストも増大する。
【0069】
これに対して本実施形態の半導体装置10では、半導体装置10内部にプルアップ抵抗14を備えているため、基板全体のサイズを抑制すると共に、コストも抑制することができる。
【0070】
なお、本実施形態では、プルアップ抵抗14とスイッチ16とを別個の素子である場合について説明したが、1つの素子で構成してもよい。また、同様に、プルダウン抵抗18とスイッチ20についても、1つの素子で構成してもよい。
【0071】
また、本実施形態では、半導体装置10に、外部からリセット端子12を介して内部ロジック回路30をリセットするためのリセット信号が入力される場合について説明したが、入力される信号はリセット信号に限定されない。例えば、信号の電位(レベル)に応じて内部ロジック回路30に影響を与える信号であれば、本実施形態の半導体装置10と同様にプルアップ抵抗14の必要が生じるため、同様の効果が得られる。
【0072】
また、その他の上記各実施の形態で説明した半導体装置10の構成、動作、及びリセット信号の入力方法は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。