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JP2001318111A - Capacitance measuring circuit capacitance comparator and buffer circuit - Google Patents

Capacitance measuring circuit capacitance comparator and buffer circuit

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Publication number
JP2001318111A
JP2001318111A JP2000133904A JP2000133904A JP2001318111A JP 2001318111 A JP2001318111 A JP 2001318111A JP 2000133904 A JP2000133904 A JP 2000133904A JP 2000133904 A JP2000133904 A JP 2000133904A JP 2001318111 A JP2001318111 A JP 2001318111A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
constant current
transistor
current
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000133904A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Tokioka
良宜 時岡
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2000133904A priority Critical patent/JP2001318111A/en
Publication of JP2001318111A publication Critical patent/JP2001318111A/en
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a capacitance measuring circuit whose circuit scale can be reduced and which can control a current in a charging and discharge operation. SOLUTION: NMOS transistors 3 and 4 by which a current according to a constant current from a constant current source 11 is made to flow are connected to a power supply via PMOS transistors 1 and 2 which are turned on/off by a single-phase clock from a clock generation circuit 10. The electric charge of a capacitance 8, to be measured, which is charged at a time when the PMOS transistor 2 is turned on is discharged via the NMOS transistor 4 at a time when the transistor is turned off. On the basis of a DC current which flows in the NMOS transistor 3, on the basis of a DC current which flows in the NMOS transistor 4 on the basis of the frequency of the clock and on the basis of the voltage of the power supply, the capacitance of the capacitance to be measured is found.

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】この発明は、AL(アルミニ
ウム)間配線容量等の微少な静電容量を測定する静電容
量測定回路に関するものであり、さらに上記静電容量測
定回路の原理を利用した静電容量比較器、および上記静
電容量比較器を用いてドライバサイズを自動選択するバ
ッファ回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance measuring circuit for measuring a minute capacitance such as a wiring capacitance between AL (aluminum), and further utilizes the principle of the capacitance measuring circuit. The present invention relates to a capacitance comparator and a buffer circuit for automatically selecting a driver size using the capacitance comparator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来の静電容量測定回路を示す回
路図である。図において、1,2は互いのゲートが接続
され、ソースがそれぞれ電圧Vddの電源に接続された
PMOSトランジスタである。3,4は互いのゲートが
接続され、ソースがそれぞれグランドに接続されたNM
OSトランジスタであり、このNMOSトランジスタ3
のドレインはPMOSトランジスタ1のドレインと、N
MOSトランジスタ4のドレインはPMOSトランジス
タ2のドレインとそれぞれ接続されている。5はPMO
Sトランジスタ1とNMOSトランジスタ3の直列回路
を流れる直流電流値を測定する電流計であり、6はPM
OSトランジスタ2とNMOSトランジスタ4の直列回
路を流れる直流電流値を測定する電流計である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional capacitance measuring circuit. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote PMOS transistors whose gates are connected to each other and whose sources are each connected to a power supply of a voltage Vdd. Reference numerals 3 and 4 denote NMs whose gates are connected to each other and whose sources are each connected to the ground.
The NMOS transistor 3 is an OS transistor.
Are the drain of the PMOS transistor 1 and N
The drain of the MOS transistor 4 is connected to the drain of the PMOS transistor 2, respectively. 5 is PMO
An ammeter for measuring a DC current value flowing through a series circuit of the S transistor 1 and the NMOS transistor 3 is shown.
This is an ammeter for measuring a DC current value flowing through a series circuit of the OS transistor 2 and the NMOS transistor 4.

【0003】7はPMOSトランジスタ1のゲートとP
MOSトランジスタ2のゲートとの接続点と、NMOS
トランジスタ3のゲートとNMOSトランジスタ4のゲ
ートとの接続点に、ノンオーバーラップな2相のクロッ
クCK1,CK2を供給する二相クロック発生回路であ
る。8はPMOSトランジスタ2のドレインとNMOS
トランジスタ4のドレインとの接続点に接続されて、そ
の静電容量値が測定されるAL間配線容量等の被測定容
量である。
Reference numeral 7 denotes a gate of the PMOS transistor 1 and P
A connection point between the gate of the MOS transistor 2 and the NMOS
This is a two-phase clock generation circuit that supplies non-overlapping two-phase clocks CK1 and CK2 to a connection point between the gate of the transistor 3 and the gate of the NMOS transistor 4. 8 is a drain of the PMOS transistor 2 and an NMOS
This is a capacitance to be measured such as a wiring capacitance between ALs, which is connected to a connection point with the drain of the transistor 4 and whose capacitance is measured.

【0004】次に動作について説明する。被測定容量8
の静電容量値を測定する場合、二相クロック発生回路7
より互いにノンオーバーラップな2相のクロックCK
1,CK2を生成し、その一方(クロックCK2)をP
MOSトランジスタ1のゲートとPMOSトランジスタ
2のゲートに、他方(クロックCK1)をNMOSトラ
ンジスタ3のゲートとNMOSトランジスタ4のゲート
にそれぞれ供給する。PMOSトランジスタ1,2およ
びNMOSトランジスタ3,4は、この2相のクロック
CK1およびCK2に従ってオン/オフし、被測定容量
8はこのPMOSトランジスタ2とNMOSトランジス
タ4のオン/オフに従って充放電される。このように、
PMOSトランジスタ1,2およびNMOSトランジス
タ3,4のオン/オフに、このノンオーバーラップな2
相のクロックCK1,CK2を用いることによって、被
測定容量8の充放電の際に貫通電流が流れるのを防止し
ている。
Next, the operation will be described. Measured capacity 8
When measuring the capacitance value of the two-phase clock generation circuit 7,
Two-phase clocks CK that are more non-overlapping with each other
1, CK2, and one of them (clock CK2) is
The other (clock CK1) is supplied to the gate of the MOS transistor 1 and the gate of the PMOS transistor 2, and to the gate of the NMOS transistor 3 and the gate of the NMOS transistor 4, respectively. The PMOS transistors 1 and 2 and the NMOS transistors 3 and 4 are turned on / off in accordance with the two-phase clocks CK1 and CK2, and the measured capacitor 8 is charged / discharged in accordance with the on / off of the PMOS transistor 2 and the NMOS transistor 4. in this way,
This non-overlapping 2 is applied to ON / OFF of the PMOS transistors 1 and 2 and the NMOS transistors 3 and 4.
By using the phase clocks CK1 and CK2, it is possible to prevent a through current from flowing when the measured capacitor 8 is charged and discharged.

【0005】ここで、図6はこの二相クロック発生回路
7から出力される、ノンオーバーラップな2相のクロッ
クCK1,CK2の一例を示す波形図である。図示のよ
うに、この二相クロック発生回路7から出力されるノン
オーバーラップな2相のクロックCK1,CK2の周波
数はfであるものとする。この2相のクロックCK1,
CK2によって被測定容量8が充放電されるときに、P
MOSトランジスタ1とNMOSトランジスタ3との直
列回路に流れる直流電流値I1を電流計5によって、P
MOSトランジスタ2とNMOSトランジスタ4との直
列回路に流れる直流電流値I2を電流計6によってそれ
ぞれ測定する。被測定容量8の静電容量値Cは、電源の
電圧Vddと、この直流電流値I1,I2、および2相
のクロックCK1,CK2の周波数fより、次式の関係
から求めることができる。
FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of non-overlapping two-phase clocks CK1 and CK2 output from the two-phase clock generation circuit 7. As shown, the frequency of the non-overlapping two-phase clocks CK1 and CK2 output from the two-phase clock generation circuit 7 is assumed to be f. These two-phase clocks CK1,
When the measured capacitance 8 is charged and discharged by CK2, P
The direct current value I1 flowing through the series circuit of the MOS transistor 1 and the NMOS transistor 3 is calculated by the ammeter 5 as P
A DC current value I2 flowing through a series circuit of the MOS transistor 2 and the NMOS transistor 4 is measured by the ammeter 6, respectively. The capacitance value C of the capacitance 8 to be measured can be obtained from the voltage Vdd of the power supply, the DC current values I1 and I2, and the frequency f of the two-phase clocks CK1 and CK2 according to the following equation.

【0006】I1−I2=C・Vdd・fI1-I2 = C.Vdd.f

【0007】なお、従来の静電容量測定回路としては、
この他にも、例えば、定電流で被測定コンデンサと補助
コンデンサを充電し、充電電圧が一定値になるとそれら
の電荷を放電させ、その充電時間をクロック発生回路か
らのクロックをカウントして測定することで被測定コン
デンサの静電容量値を求める、特開平6−242159
号公報に示されたものなどがある。
As a conventional capacitance measuring circuit,
In addition to this, for example, the capacitor to be measured and the auxiliary capacitor are charged with a constant current, and when the charging voltage becomes a constant value, those charges are discharged, and the charging time is measured by counting a clock from a clock generation circuit. To obtain the capacitance value of the capacitor to be measured.
And the like disclosed in the official gazette.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の静電容量測定回
路は以上のように構成されているので、被測定容量8の
充放電の際に貫通電流が流れるのを防止するためにノン
オーバーラップな2相のクロックが必要であり、その2
相のクロックを生成するための二相クロック発生回路7
が必要となって回路規模が大きなものとなるばかりか、
被測定容量8の充放電時にPMOSトランジスタ1,2
のドレイン電圧が瞬間的に電源またはグランドに変化す
るため、被測定容量8の充放電の際に瞬時電流が流れて
しまうなどの課題があった。
Since the conventional capacitance measuring circuit is constructed as described above, a non-overlapping circuit is provided to prevent a through current from flowing when charging and discharging the capacitance 8 to be measured. A two-phase clock is required.
Two-phase clock generation circuit 7 for generating phase clocks
Not only will the circuit scale be large,
At the time of charging / discharging of the measured capacitor 8, the PMOS transistors 1, 2
Since the drain voltage instantaneously changes to the power supply or the ground, there is a problem that an instantaneous current flows when the measured capacitor 8 is charged or discharged.

【0009】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、回路規模の縮小が可能で、被測定
容量を充放電する際の電流も制御できる静電容量測定回
路を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a capacitance measuring circuit capable of reducing a circuit scale and controlling a current when charging and discharging a measured capacitance. With the goal.

【0010】また、この発明は上記静電容量測定回路の
原理を利用して、静電容量の比較を行う静電容量比較器
を得ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a capacitance comparator for comparing capacitances by utilizing the principle of the capacitance measuring circuit.

【0011】さらに、この発明は上記静電容量比較器を
用いて、ドライバサイズを自動選択するバッファ回路を
得ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a buffer circuit for automatically selecting a driver size by using the above-mentioned capacitance comparator.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明に係る静電容量
測定回路は、定電流源からの定電流に応じた電流を流す
第3および第4の素子を、クロック発生回路からの単相
のクロックでオン/オフする第1および第2の素子を介
して電源に接続し、第2の素子がオン状態の時に充電さ
れた被測定容量の電荷を、第2の素子がオフ状態の時に
第4の素子を経由して放電させ、その時の第1の素子と
第3の素子の直列回路を流れる直流電流、および第2の
素子と第4の素子の直列回路を流れる直列電流と、クロ
ックの周波数と、電源の電圧とに基づいて、被測定容量
の静電容量を求めるようにしたものである。
The capacitance measuring circuit according to the present invention comprises a third and a fourth element for supplying a current corresponding to a constant current from a constant current source, to a single-phase signal from a clock generating circuit. It is connected to a power supply via first and second elements that are turned on / off by a clock, and charges the measured capacitance charged when the second element is in an on state, and charges the electric charge of the capacitance to be measured when the second element is in an off state. And the DC current flowing through the series circuit of the first element and the third element, the series current flowing through the series circuit of the second element and the fourth element, The capacitance of the capacitance to be measured is obtained based on the frequency and the voltage of the power supply.

【0013】この発明に係る静電容量測定回路は、定電
流源に直列に第5の素子を設け、第3の素子および第4
の素子に流れる電流を、それと第3の素子あるいは第4
の素子との素子サイズに比例した一定の電流値とするよ
うにしたものである。
In the capacitance measuring circuit according to the present invention, a fifth element is provided in series with a constant current source, and a third element and a fourth element are provided.
Current flowing through the third element or the fourth element
And a constant current value proportional to the element size of the element.

【0014】この発明に係る静電容量比較器は、定電流
源からの定電流に応じた電流を流す第3および第4の素
子を、クロック発生回路からの単相のクロックでオン/
オフする第1および第2の素子を介して電源に接続し、
第1および第2の素子がオン状態の時に充電された各比
較容量の電荷を、第1および第2の素子がオフ状態の時
に、第3および第4の素子を経由して放電させ、その時
の各比較容量の充電電圧のコンパレータによる比較によ
って、各比較容量の静電容量の比較を行うようにしたも
のである。
The capacitance comparator according to the present invention turns on / off the third and fourth elements for supplying a current corresponding to the constant current from the constant current source with a single-phase clock from the clock generation circuit.
Connected to a power supply via the first and second elements to be turned off,
When the first and second elements are off, the charge of each comparison capacitor charged when the first and second elements are on is discharged via the third and fourth elements when the first and second elements are off. The comparison of the electrostatic capacity of each comparison capacitor is performed by comparing the charging voltage of each comparison capacitor by the comparator.

【0015】この発明に係る静電容量比較器は、定電流
源に直列に第5の素子を設け、第3の素子および第4の
素子に流れる電流を、それと第3の素子あるいは第4の
素子との素子サイズに比例した一定の電流値とするよう
にしたものである。
In the capacitance comparator according to the present invention, a fifth element is provided in series with a constant current source, and a current flowing through the third element and the fourth element is supplied to the third element or the fourth element. The constant current value is proportional to the element size with the element.

【0016】この発明に係るバッファ回路は、静電容量
比較器によりパッドの負荷容量をリファレンス容量と比
較し、その比較結果に従ってスイッチ素子をオン/オフ
させることにより、当該バッファ回路のドライバサイズ
拡張のための拡張ドライバ素子を活性化するか否かを制
御するようにしたものである。
In the buffer circuit according to the present invention, the capacitance of the pad is compared with the reference capacitance by the capacitance comparator, and the switch element is turned on / off according to the comparison result, thereby expanding the driver size of the buffer circuit. For activating the extended driver element for this purpose.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による静
電容量測定回路を示す回路図である。図において、1は
ゲートに入力されるクロックCKにてオン/オフ制御さ
れ、そのソースが電圧Vddの電源に接続された第1の
素子としてのPMOSトランジスタであり、2はゲート
に入力されるクロックCKにてオン/オフ制御され、そ
のソースが電圧Vddの電源に接続された第2の素子と
してのPMOSトランジスタである。3はゲートに定電
流が入力され、ソースがグランドに、ドレインがPMO
Sトランジスタ1のドレインにそれぞれ接続された、第
3の素子としてのNMOSトランジスタであり、4はゲ
ートに定電流が入力され、ソースがグランドに、ドレイ
ンがPMOSトランジスタ2のドレインにそれぞれ接続
された、第4の素子としてのNMOSトランジスタであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a capacitance measuring circuit according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a PMOS transistor as a first element which is turned on / off by a clock CK input to a gate and whose source is connected to a power supply of a voltage Vdd, and 2 denotes a clock input to a gate. It is a PMOS transistor as a second element that is on / off controlled by CK and whose source is connected to the power supply of the voltage Vdd. 3 has a constant current input to the gate, a source connected to ground, and a drain connected to PMO.
An NMOS transistor as a third element is connected to the drain of the S transistor 1. A constant current is input to the gate, a source is connected to the ground, and a drain is connected to the drain of the PMOS transistor 2. An NMOS transistor as a fourth element.

【0018】5はPMOSトランジスタ1とNMOSト
ランジスタ3の直列回路を流れる直流電流値I1を測定
する電流計であり、6はPMOSトランジスタ2とNM
OSトランジスタ4の直列回路を流れる直流電流値I2
を測定する電流計である。8はPMOSトランジスタ2
のドレインとNMOSトランジスタ4のドレインとの接
続点に接続されてその静電容量値が測定される、AL間
配線容量等の微少な被測定容量である。なお、これらは
図5に同一符号を付して示した従来の静電容量測定回路
の各部に相当する部分である。
Reference numeral 5 denotes an ammeter for measuring a DC current value I1 flowing through a series circuit of the PMOS transistor 1 and the NMOS transistor 3. Reference numeral 6 denotes a PMOS transistor and an NM.
DC current value I2 flowing through the series circuit of OS transistor 4
Is an ammeter that measures 8 is a PMOS transistor 2
Is a minute capacitance to be measured such as a wiring capacitance between ALs, which is connected to a connection point between the drain of the NMOS transistor 4 and the drain of the NMOS transistor 4 and whose capacitance value is measured. These are the parts corresponding to the respective parts of the conventional capacitance measuring circuit indicated by the same reference numerals in FIG.

【0019】10は相互に接続されたPMOSトランジ
スタ1のゲートとPMOSトランジスタ2のゲートに、
単相のクロックCKを供給するクロック発生回路であ
る。11は相互に接続されたNMOSトランジスタ3の
ゲートとNMOSトランジスタ4のゲートに、直流の定
電流を供給する定電流源である。12はゲートがNMO
Sトランジスタ3のゲートとNMOSトランジスタ4の
ゲートに、ソースがグランドに、ドレインが定電流源1
1と自身のゲートに接続されて、NMOSトランジスタ
3とNMOSトランジスタ4に流れる電流を、NMOS
トランジスタ3あるいはNMOSトランジスタ4との素
子サイズに比例した一定の電流値とするための、第5の
素子としてのNMOSトランジスタである。
Reference numeral 10 denotes a gate of the PMOS transistor 1 and a gate of the PMOS transistor 2 which are connected to each other;
This is a clock generation circuit that supplies a single-phase clock CK. Reference numeral 11 denotes a constant current source that supplies a constant DC current to the gate of the NMOS transistor 3 and the gate of the NMOS transistor 4 that are connected to each other. 12 is a gate with NMO
The source of the S transistor 3 and the gate of the NMOS transistor 4 are connected to the ground, and the drain is connected to the constant current source 1.
1 connected to its own gate and flowing through NMOS transistors 3 and 4
An NMOS transistor as a fifth element for obtaining a constant current value in proportion to the element size of the transistor 3 or the NMOS transistor 4.

【0020】このように、この実施の形態1は、従来の
静電容量測定回路において、ノンオーバーラップな2相
クロックCK1,CK2の一方が供給されていたNMO
Sトランジスタ3とNMOSトランジスタ4のゲート
に、定電流源11とNMOSトランジスタ12の直列回
路において生成した直流定電流を供給するようにしたも
のである。
As described above, in the first embodiment, in the conventional capacitance measuring circuit, one of the non-overlapping two-phase clocks CK1 and CK2 is supplied to the NMO.
The DC constant current generated in the series circuit of the constant current source 11 and the NMOS transistor 12 is supplied to the gates of the S transistor 3 and the NMOS transistor 4.

【0021】次に動作について説明する。ここで、図2
はこの二相クロック発生回路から出力される、単相のク
ロックCKの一例を示す波形図である。被測定容量8の
静電容量値を測定する場合、クロック発生回路10より
図2に示すような周波数fの単相のクロックCKを生成
し、それをPMOSトランジスタ1のゲートとPMOS
トランジスタ2のゲートに供給する。PMOSトランジ
スタ1および2はそのゲートに入力されるクロックCK
が“L”(ローレベル)の期間はオン状態となり、NM
OSトランジスタ3および4のドレインは電圧Vddの
電源に接続される。従って、このNMOSトランジスタ
4のドレインに接続されている被測定容量8には電荷が
充電され、それまで電流が流れていなかったNMOSト
ランジスタ3および4にも一定の電流が流れる。
Next, the operation will be described. Here, FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of a single-phase clock CK output from the two-phase clock generation circuit. When measuring the capacitance value of the capacitance 8 to be measured, the clock generation circuit 10 generates a single-phase clock CK having a frequency f as shown in FIG.
Supply to the gate of transistor 2. PMOS transistors 1 and 2 receive clock CK input to their gates.
Is on during the period of “L” (low level), and NM
The drains of the OS transistors 3 and 4 are connected to the power supply of the voltage Vdd. Accordingly, the capacitor 8 to be measured connected to the drain of the NMOS transistor 4 is charged with electric charge, and a constant current also flows through the NMOS transistors 3 and 4 where no current has flowed until then.

【0022】ここで、NMOSトランジスタ3および4
のゲートには、NMOSトランジスタ12のゲートとド
レインが接続され、定電流源11からの直流定電流が供
給されているので、PMOSトランジスタ1および2が
オン状態になった時、上記NMOSトランジスタ3およ
び4に流れる一定の電流は、このNMOSトランジスタ
3および4とNMOSトランジスタ12との素子サイズ
に比例した電流値となる。従って、被測定容量8を充電
する際に貫通電流が流れるのを防止でき、充電時にPM
OSトランジスタ1および2のドレイン電圧が瞬間的に
電源もしくはグランドに変化することを防止することが
できる。
Here, NMOS transistors 3 and 4
Is connected to the gate and drain of the NMOS transistor 12 and supplied with a DC constant current from the constant current source 11, so that when the PMOS transistors 1 and 2 are turned on, the NMOS transistors 3 and The constant current flowing through 4 has a current value proportional to the element size of NMOS transistors 3 and 4 and NMOS transistor 12. Therefore, it is possible to prevent a through current from flowing when charging the measured capacitance 8, and to reduce the PM during charging.
It is possible to prevent the drain voltages of the OS transistors 1 and 2 from instantaneously changing to the power supply or the ground.

【0023】一方、それぞれのゲートに入力されるクロ
ックCKが“H”(ハイレベル)になると、PMOSト
ランジスタ1および2はオフ状態となり、NMOSトラ
ンジスタ3,4のドレインは電源から切り離される。従
って、NMOSトランジスタ3を流れていた一定の電流
が遮断され、被測定容量8に充電されていた電荷はNM
OSトランジスタ4を介して放電される。その時、NM
OSトランジスタ4のゲートには、NMOSトランジス
タ12のゲートおよびドレインが接続されていて、定電
流源11からの直流定電流が供給されているので、NM
OSトランジスタ4には被測定容量8より、NMOSト
ランジスタ12との素子サイズに比例した一定の電流が
流れる。この一定電流により、被測定容量8に充電され
ている電荷がNMOSトランジスタ4を経てグランドに
放電される。
On the other hand, when the clock CK input to each gate becomes "H" (high level), the PMOS transistors 1 and 2 are turned off, and the drains of the NMOS transistors 3 and 4 are disconnected from the power supply. Accordingly, the constant current flowing through the NMOS transistor 3 is cut off, and the electric charge charged in the capacitor 8 to be measured becomes NM.
Discharged through the OS transistor 4. At that time, NM
The gate and the drain of the NMOS transistor 12 are connected to the gate of the OS transistor 4 and a DC constant current from the constant current source 11 is supplied.
A constant current flows through the OS transistor 4 from the capacitor 8 to be measured in proportion to the element size of the NMOS transistor 12. With this constant current, the electric charge charged in the capacitor 8 to be measured is discharged to the ground via the NMOS transistor 4.

【0024】このように、NMOSトランジスタ3およ
び4のゲートにはNMOSトランジスタ12のゲートと
ドレインが接続されて、定電流源11からの直流定電流
が供給されているので、NMOSトランジスタ3および
4にはそれらとNMOSトランジスタ12との素子サイ
ズに比例した電流が流れ、被測定容量8に充電された電
荷はこの電流によって放電される。従って、被測定容量
8の放電の際に貫通電流が発生することはなくなり、放
電時にPMOSトランジスタ1および2のドレイン電圧
が瞬間的に電源もしくはグランドに変化することを防止
できる。
As described above, the gates and drains of the NMOS transistors 12 are connected to the gates of the NMOS transistors 3 and 4, and the DC constant current from the constant current source 11 is supplied. A current proportional to the element size of the transistor and the NMOS transistor 12 flows, and the electric charge charged in the capacitor 8 to be measured is discharged by this current. Therefore, a through current does not occur when the measured capacitor 8 is discharged, and it is possible to prevent the drain voltages of the PMOS transistors 1 and 2 from instantaneously changing to the power supply or the ground during the discharge.

【0025】なお、クロックCKの周期Tは被測定容量
8の電荷が充放電されるのに充分な時間が必要である。
ここで、クロック発生回路10から出力されるクロック
CKの周波数は、図2に示すようにf(f=1/T)で
あるものとする。このクロック発生回路10からの周波
数fのクロックCKによってPMOSトランジスタ1お
よび2がオン/オフされる時、PMOSトランジスタ1
とNMOSトランジスタ3との直列回路に流れる直流電
流値I1を電流計5によって、PMOSトランジスタ2
とNMOSトランジスタ4との直列回路に流れる直流電
流値I2を電流計6によってそれぞれ測定する。この直
流電流値I1,I2と、電源の電圧Vddおよびクロッ
クCKの周波数fより、次式の関係から、被測定容量8
の静電容量値Cを求めることができる。
The period T of the clock CK requires a sufficient time for the charge of the measured capacitor 8 to be charged and discharged.
Here, it is assumed that the frequency of the clock CK output from the clock generation circuit 10 is f (f = 1 / T) as shown in FIG. When the PMOS transistors 1 and 2 are turned on / off by the clock CK having the frequency f from the clock generation circuit 10, the PMOS transistor 1
The DC current value I1 flowing through the series circuit of the PMOS transistor 2
The DC current value I2 flowing through the series circuit of the NMOS transistor 4 and the NMOS transistor 4 is measured by the ammeter 6, respectively. From the DC current values I1 and I2, the power supply voltage Vdd and the frequency f of the clock CK, the capacitance to be measured 8
Can be obtained.

【0026】I1−I2=C・Vdd・fI1−I2 = C · Vdd · f

【0027】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、NMOSトランジスタ3および4に定電流源11よ
り一定の直流電流を供給することによって、被測定容量
8の充放電時に流れる貫通電流を防止し、PMOSトラ
ンジスタ1および2の充放電の際にそのドレインが瞬間
的に電源もしくはグランドに変化するのを防止すること
ができるため、従来被測定容量の充放電に際して貫通電
流が流れるのを防止するために必要であったノンオーバ
ーラップな2相クロックが単相のクロックでよくなり、
クロック発生回路10として簡易な回路を用いることが
可能となって、静電容量測定回路の小型化が可能になる
という効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, a constant DC current is supplied from the constant current source 11 to the NMOS transistors 3 and 4 so that the through current flowing during charging and discharging of the capacitor 8 to be measured is reduced. Since the drain can be prevented from instantaneously changing to a power supply or a ground when the PMOS transistors 1 and 2 are charged and discharged, a through current can be prevented from flowing when charging and discharging the capacitance to be measured conventionally. A non-overlapping two-phase clock that was necessary for
A simple circuit can be used as the clock generation circuit 10, and the effect that the capacitance measurement circuit can be downsized can be obtained.

【0028】また、この実施の形態1によれば、ドレイ
ンとゲートとを接続したNMOSトランジスタ12を、
定電流源11に対して直列に接続しているので、NMO
Sトランジスタ3および4に流れる電流を、それらNM
OSトランジスタ3,4とNMOSトランジスタ12の
素子サイズに比例した一定の電流値とすることができる
ため、静電容量測定回路におけるNMOSトランジスタ
3および4に流れる電流の設定の自由度を、より広くす
ることができるという効果も得られる。
According to the first embodiment, the NMOS transistor 12 having the drain and the gate connected to each other is
Since it is connected in series to the constant current source 11, the NMO
The current flowing through S transistors 3 and 4 is
Since a constant current value can be obtained in proportion to the element size of the OS transistors 3 and 4 and the NMOS transistor 12, the degree of freedom in setting the current flowing through the NMOS transistors 3 and 4 in the capacitance measuring circuit is increased. The effect that it can be obtained is also obtained.

【0029】なお、上記説明では、第1の素子をPMO
Sトランジスタ1、第2の素子をPMOSトランジスタ
2、第3の素子をNMOSトランジスタ3、第4の素子
をNMOSトランジスタ4とし、被測定容量8をPMO
Sトランジスタ2のドレインとNMOSトランジスタ4
のドレインとの接続点に接続したものを示したが、第1
の素子をPMOSトランジスタ2、第2の素子をPMO
Sトランジスタ1、第3の素子をNMOSトランジスタ
4、第4の素子をNMOSトランジスタ3として、PM
OSトランジスタ1のドレインとNMOSトランジスタ
3のドレインとの接続点に被測定容量8を接続するよう
にしてもよい。
In the above description, the first element is a PMO
The S transistor 1, the second element is a PMOS transistor 2, the third element is an NMOS transistor 3, the fourth element is an NMOS transistor 4, and the measured capacitor 8 is a PMO.
Drain of S transistor 2 and NMOS transistor 4
The one connected to the connection point with the drain of
Element is a PMOS transistor 2 and the second element is a PMO
S transistor 1, the third element is NMOS transistor 4, and the fourth element is NMOS transistor 3, PM
The capacitance 8 to be measured may be connected to a connection point between the drain of the OS transistor 1 and the drain of the NMOS transistor 3.

【0030】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2として、実施の形態1で説明した静電容量測定回路
の原理を利用した静電容量比較器について説明する。図
3はそのようなこの発明の実施の形態2による静電容量
比較器を示す回路図である。図において、1は第1の素
子としてのPMOSトランジスタ、2は第1の素子とし
てのPMOSトランジスタ、3は第3の素子としてのN
MOSトランジスタ、4は第4の素子としてのNMOS
トランジスタ、10はクロック発生回路、11は定電流
源、12は第5の素子としてのNMOSトランジスタで
あり、これらは図1に同一符号を付して示した、実施の
形態1のそれらに相当する部分である。
Embodiment 2 FIG. Next, as a second embodiment of the present invention, a capacitance comparator using the principle of the capacitance measuring circuit described in the first embodiment will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing such a capacitance comparator according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a PMOS transistor as a first element, 2 is a PMOS transistor as a first element, and 3 is N as a third element.
MOS transistor 4 is NMOS as a fourth element
The transistor 10 is a clock generation circuit, 11 is a constant current source, 12 is an NMOS transistor as a fifth element, and these correspond to those of the first embodiment shown in FIG. Part.

【0031】13,14はその静電容量が互いに比較さ
れる比較容量であり、比較容量13はPMOSトランジ
スタ1のドレインとNMOSトランジスタ3のドレイン
との接続点に、比較容量14はPMOSトランジスタ2
のドレインとNMOSトランジスタ4のドレインとの接
続点にそれぞれ接続されている。15は入力端子の一方
(−)がPMOSトランジスタ1のドレインとNMOS
トランジスタ3のドレインとの接続点に、他方(+)が
PMOSトランジスタ2のドレインとNMOSトランジ
スタ4のドレインとの接続点に接続されて、それらの電
圧比較を行うコンパレータであり、16はこのコンパレ
ータ15の出力を一時保持しておくラッチである。な
お、このコンパレータ15およびラッチ16はクロック
発生回路10の発生するクロックCKにて制御される。
Reference numerals 13 and 14 denote comparison capacitors whose capacitances are compared with each other. The comparison capacitor 13 is connected to the connection point between the drain of the PMOS transistor 1 and the drain of the NMOS transistor 3, and the comparison capacitor 14 is connected to the PMOS transistor 2
And the drain of the NMOS transistor 4 are connected to each other. Reference numeral 15 denotes one of the input terminals (−) having the drain of the PMOS transistor 1 and the NMOS.
A comparator is connected to a connection point between the drain of the transistor 3 and the other (+) to a connection point between the drain of the PMOS transistor 2 and the drain of the NMOS transistor 4 to compare their voltages. This is a latch for temporarily holding the output of. The comparator 15 and the latch 16 are controlled by a clock CK generated by the clock generation circuit 10.

【0032】次に動作について説明する。実施の形態1
で説明した場合と同様に、クロック発生回路10の発生
するクロックCKが“L”の期間においてはPMOSト
ランジスタ1および2がオン状態となり、比較容量13
および14に電荷が充電される。なお、このクロックC
Kが“L”の期間においてはコンパレータ15は動作せ
ず、ラッチ16は前のサイクルのデータを保持してい
る。
Next, the operation will be described. Embodiment 1
Similarly to the case described above, while the clock CK generated by the clock generation circuit 10 is “L”, the PMOS transistors 1 and 2 are turned on, and the comparison capacitor 13 is turned on.
And 14 are charged. Note that this clock C
During the period when K is “L”, the comparator 15 does not operate, and the latch 16 holds the data of the previous cycle.

【0033】比較容量13および14の充電が完了する
のに充分な時間が経過した後、クロック発生回路10の
発生するクロックCKは“H”となる。このクロックC
Kが“H”の期間においてはPMOSトランジスタ1お
よび2がオフ状態となり、比較容量13および14に充
電されていた電荷が、NMOSトランジスタ3あるいは
NMOSトランジスタ4を経由して放電される。ここ
で、NMOSトランジスタ3および4のゲートには、N
MOSトランジスタ12のゲートおよびドレインが接続
されていて、定電流源11からの直流定電流が供給され
ているので、NMOSトランジスタ3には比較容量13
より、NMOSトランジスタ4には比較容量14より、
NMOSトランジスタ12との素子サイズに比例した一
定の電流が流れる。この一定電流により、比較容量13
および14に充電されている電荷がNMOSトランジス
タ3あるいは4を経てグランドに放電される。
After a lapse of time sufficient to complete the charging of the comparison capacitors 13 and 14, the clock CK generated by the clock generation circuit 10 becomes "H". This clock C
During the period when K is “H”, the PMOS transistors 1 and 2 are turned off, and the charges charged in the comparison capacitors 13 and 14 are discharged via the NMOS transistor 3 or the NMOS transistor 4. Here, the gates of the NMOS transistors 3 and 4 have N
Since the gate and drain of the MOS transistor 12 are connected and a DC constant current is supplied from the constant current source 11, the NMOS transistor 3 has a comparison capacitor 13
Therefore, the NMOS transistor 4 has a comparison capacitance 14
A constant current flows in proportion to the element size with the NMOS transistor 12. With this constant current, the comparison capacity 13
And 14 are discharged to ground via NMOS transistor 3 or 4.

【0034】その時、比較容量13と14の静電容量の
違いによって、PMOSトランジスタ1およびNMOS
トランジスタ3のドレイン電圧(比較容量13の充電電
圧)と、PMOSトランジスタ2およびNMOSトラン
ジスタ4のドレイン電圧(比較容量14の充電電圧)と
の間に差が生じる。これらの電圧はコンパレータ15の
各入力端子に入力され、クロックCKが“H”になると
互いに比較される。このコンパレータ15の比較結果は
クロックCKが“H”となった時にラッチ16に保持さ
れ、比較容量13と14の静電容量の比較結果として出
力される。この動作をクロックCKに従って繰り返すこ
とにより、毎周期、比較容量13と14との容量比較を
行うことができる。
At this time, the PMOS transistor 1 and the NMOS transistor
A difference occurs between the drain voltage of the transistor 3 (the charging voltage of the comparison capacitor 13) and the drain voltages of the PMOS transistor 2 and the NMOS transistor 4 (the charging voltage of the comparison capacitor 14). These voltages are input to the respective input terminals of the comparator 15, and are compared with each other when the clock CK becomes "H". The comparison result of the comparator 15 is held in the latch 16 when the clock CK becomes “H”, and is output as a comparison result of the capacitances of the comparison capacitors 13 and 14. By repeating this operation in accordance with the clock CK, the capacitance comparison between the comparison capacitors 13 and 14 can be performed every cycle.

【0035】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、定電流源11を用いてNMOSトランジスタ3と4
とを流れる電流を規定しているので、比較容量13およ
び14の放電をゆっくり行うことができ、従来の静電容
量測定回路では充放電の際に瞬間的に電源もしくはグラ
ンドに変化していた、PMOSトランジスタ1(NMO
Sトランジスタ3)のドレイン電圧とPMOSトランジ
スタ2(NMOSトランジスタ4)のドレイン電圧をゆ
っくりと変化させることができるようになり、それらの
ドレイン電圧の差を利用して比較容量13と14の静電
容量を比較する静電容量比較器を実現できるという効果
が得られる。
As described above, according to the second embodiment, the NMOS transistors 3 and 4 are
, The comparison capacitors 13 and 14 can be discharged slowly, and the conventional capacitance measurement circuit instantaneously changes to a power supply or a ground during charging and discharging. PMOS transistor 1 (NMO
The drain voltage of the S transistor 3) and the drain voltage of the PMOS transistor 2 (NMOS transistor 4) can be slowly changed, and the capacitance of the comparison capacitors 13 and 14 is made using the difference between the drain voltages. Can be realized.

【0036】実施の形態3.なお、上記実施の形態2に
よる静電容量比較器を用いれば、I/Oのドライバサイ
ズを自動的に選択するバッファ回路を実現することがで
きる。図4はそのようなこの発明の実施の形態3による
バッファ回路を示す回路図である。図において、20は
上記実施の形態2に示した構成を有する静電容量比較器
であり、21はこの静電容量比較器20の出力を反転さ
せるインバータである。22は静電容量比較器20の出
力端子OUTより出力される比較結果によってオン/オ
フされるスイッチ素子としてのPMOSトランジスタで
あり、23はインバータ21によって極性が反転された
静電容量比較器20の比較結果によってオン/オフされ
るスイッチ素子としてのNMOSトランジスタである。
Embodiment 3 FIG. By using the capacitance comparator according to the second embodiment, it is possible to realize a buffer circuit that automatically selects an I / O driver size. FIG. 4 is a circuit diagram showing such a buffer circuit according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a capacitance comparator having the configuration shown in the second embodiment, and reference numeral 21 denotes an inverter for inverting the output of the capacitance comparator 20. Reference numeral 22 denotes a PMOS transistor as a switch element which is turned on / off according to a comparison result output from the output terminal OUT of the capacitance comparator 20. Reference numeral 23 denotes a capacitance transistor whose polarity is inverted by the inverter 21. This is an NMOS transistor as a switch element that is turned on / off according to the comparison result.

【0037】24はこのバッファ回路におけるドライバ
素子としてのPMOSトランジスタであり、25は同じ
くドライバ素子としてのNMOSトランジスタである。
これらPMOSトランジスタ24とNMOSトランジス
タ25は、ドレインが相互に接続され、それぞれのゲー
トにはバッファ入力が入力されている。また、PMOS
トランジスタ24のソースは電源に、NMOSトランジ
スタ25のソースはグランドにそれぞれ接続されてい
る。
Reference numeral 24 denotes a PMOS transistor as a driver element in the buffer circuit, and reference numeral 25 denotes an NMOS transistor similarly as a driver element.
The drains of the PMOS transistor 24 and the NMOS transistor 25 are connected to each other, and a buffer input is input to each gate. Also, PMOS
The source of the transistor 24 is connected to the power supply, and the source of the NMOS transistor 25 is connected to the ground.

【0038】26はPMOSトランジスタ24に対して
並列に接続されてドライバサイズを拡張するための、拡
張ドライバ素子としてのPMOSトランジスタであり、
27はNMOSトランジスタ25に対して並列に接続さ
れてドライバサイズを拡張するための、拡張ドライバ素
子としてのNMOSトランジスタである。これらPMO
Sトランジスタ26とNMOSトランジスタ27は、ド
レインが相互に接続され、それぞれのゲートにはバッフ
ァ入力が入力されている。また、PMOSトランジスタ
26のソースはPMOSトランジスタ22を介して電源
に、NMOSトランジスタ27のソースはNMOSトラ
ンジスタ23を介してグランドにそれぞれ接続されてお
り、これらPMOSトランジスタ26とNMOSトラン
ジスタ27は、PMOSトランジスタ22およびNMO
Sトランジスタ23のオン/オフによって活性/非活性
が制御される。
A PMOS transistor 26 is connected in parallel with the PMOS transistor 24 to extend the driver size, and serves as an extended driver element.
An NMOS transistor 27 is connected in parallel to the NMOS transistor 25 and serves as an extended driver element for expanding the driver size. These PMOs
The drains of the S transistor 26 and the NMOS transistor 27 are connected to each other, and a buffer input is input to each gate. The source of the PMOS transistor 26 is connected to the power supply via the PMOS transistor 22, and the source of the NMOS transistor 27 is connected to the ground via the NMOS transistor 23. The PMOS transistor 26 and the NMOS transistor 27 are connected to the PMOS transistor 22. And NMO
Activation / inactivation is controlled by turning on / off the S transistor 23.

【0039】28は静電容量比較器20の入力端子の一
方(IN1)に接続されて、負荷容量と比較されるリフ
ァレンス容量である。29はPMOSトランジスタ24
のドレインとNMOSトランジスタ25のドレインとの
接続点、およびPMOSトランジスタ26のドレインと
NMOSトランジスタ27のドレインとの接続点に接続
されて、このバッファ回路のバッファ出力が出力される
パッドであり、静電容量比較器20の入力端子の他方
(IN2)に接続されて、その負荷容量がリファレンス
容量28と比較される。
Reference numeral 28 is a reference capacitance which is connected to one of the input terminals (IN1) of the capacitance comparator 20 and is compared with a load capacitance. 29 is a PMOS transistor 24
And a connection point between the drain of the NMOS transistor 25 and the drain of the PMOS transistor 26 and the drain of the NMOS transistor 27 to output the buffer output of the buffer circuit. It is connected to the other input terminal (IN2) of the capacitance comparator 20, and its load capacitance is compared with the reference capacitance.

【0040】次に動作について説明する。静電容量比較
器20は一方の入力端子IN1に接続されたリファレン
ス容量の方が、他方の入力端子IN2に接続された負荷
容量よりも大きければ、その出力端子OUTより出力す
る比較結果を“H”、小さければ“L”として、PMO
Sトランジスタ22のゲートには直接、NMOSトラン
ジスタ23のゲートにはインバータ21で極性反転させ
て印加する。従って、静電容量比較器20の比較結果が
“H”の期間ではPMOSトランジスタ22とNMOS
トランジスタ23はオフ状態となり、PMOSトランジ
スタ26およびNMOSトランジスタ27は非活性状態
となる。この静電容量比較器20の比較結果が“H”の
期間にバッファ入力が入力されると、PMOSトランジ
スタ24およびNMOSトランジスタ25のみがそのバ
ッファ入力に応じてオン/オフ動作を行い、バッファ出
力をパッド29に出力する。その時、パッド29の負荷
容量が大きくなるとドライバサイズが不足してバッファ
出力の遅延時間が大きくなる。
Next, the operation will be described. If the reference capacitance connected to one input terminal IN1 is larger than the load capacitance connected to the other input terminal IN2, the capacitance comparator 20 compares the comparison result output from the output terminal OUT with “H”. ”,“ L ”if smaller, PMO
The polarity is inverted by an inverter 21 and applied to the gate of the NMOS transistor 23 directly to the gate of the S transistor 22. Therefore, when the comparison result of the capacitance comparator 20 is “H”, the PMOS transistor 22 and the NMOS transistor
Transistor 23 is turned off, and PMOS transistor 26 and NMOS transistor 27 are deactivated. When a buffer input is input during a period when the comparison result of the capacitance comparator 20 is "H", only the PMOS transistor 24 and the NMOS transistor 25 perform on / off operations according to the buffer input, and output the buffer output. Output to pad 29. At this time, if the load capacity of the pad 29 increases, the driver size becomes insufficient and the delay time of the buffer output increases.

【0041】そこで、このパッド29を静電容量比較器
20の一方の入力端子IN2に接続して、その負荷容量
を当該静電容量比較器20の他方の入力端子IN1に接
続されたリファレンス容量28と比較する。その結果、
リファレンス容量28よりもパッド29の負荷容量の方
が大きくなった場合、静電容量比較器20は出力する比
較結果を“L”にする。従って、PMOSトランジスタ
22およびNMOSトランジスタ23はオン状態に移行
し、PMOSトランジスタ26とNMOSトランジスタ
27は活性化される。従って、PMOSトランジスタ2
4とPMOSトランジスタ26、およびNMOSトラン
ジスタ25とNMOSトランジスタ27がバッファ入力
に基づいてオン/オフ動作を行い、それに応じたバッフ
ァ出力をパッド29に出力する。このように、パッド2
9の負荷容量がリファレンス容量28を越えた場合に
は、PMOSトランジスタ22とNMOSトランジスタ
23をオン状態にして、自動的にドライバサイズを大き
くするため、バッファ出力の遅延時間は短縮される。
Therefore, the pad 29 is connected to one input terminal IN2 of the capacitance comparator 20, and the load capacitance is connected to the reference capacitor 28 connected to the other input terminal IN1 of the capacitance comparator 20. Compare with as a result,
When the load capacitance of the pad 29 becomes larger than the reference capacitance 28, the capacitance comparator 20 sets the output comparison result to "L". Accordingly, the PMOS transistor 22 and the NMOS transistor 23 shift to the ON state, and the PMOS transistor 26 and the NMOS transistor 27 are activated. Therefore, the PMOS transistor 2
4 and the PMOS transistor 26, and the NMOS transistor 25 and the NMOS transistor 27 perform an on / off operation based on the buffer input, and output a buffer output corresponding to the on / off operation to the pad 29. Thus, pad 2
When the load capacitance of No. 9 exceeds the reference capacitance 28, the PMOS transistor 22 and the NMOS transistor 23 are turned on to automatically increase the driver size, so that the delay time of the buffer output is reduced.

【0042】なお、リファレンス容量を複数個用意し、
それら各リファレンス容量との比較結果によって複数対
のスイッチ素子をオン/オフ制御することにより、何通
りかのドライバサイズを自動的に選択することも可能と
なる。
A plurality of reference capacitors are prepared.
By performing on / off control of a plurality of pairs of switch elements based on the result of comparison with each of the reference capacitors, it is also possible to automatically select several types of driver sizes.

【0043】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、静電容量比較器20によるリファレンス容量28と
パッド29の負荷容量との比較結果によって、PMOS
トランジスタ26のソースを電源に接続するPMOSト
ランジスタ22、およびNMOSトランジスタ27のソ
ースをグランドに接続するNMOSトランジスタ23を
オン/オフさせているので、負荷容量が途中で変化した
場合でも、クロックの周期毎にドライバサイズを自動的
に選択することができ、パッド29の負荷容量が大きく
なっても、ドライバサイズの不足によるバッファ出力の
遅延時間の増大を防止できるバッファ回路が実現できる
という効果が得られる。
As described above, according to the third embodiment, based on the comparison result between the reference capacitance 28 and the load capacitance of the pad 29 by the capacitance comparator 20, the PMOS
Since the PMOS transistor 22 that connects the source of the transistor 26 to the power supply and the NMOS transistor 23 that connects the source of the NMOS transistor 27 to the ground are turned on / off, even if the load capacitance changes in the middle, every time the clock period changes. In this case, the driver size can be automatically selected, and a buffer circuit that can prevent an increase in the delay time of the buffer output due to a shortage of the driver size can be realized even if the load capacity of the pad 29 increases.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、単相
のクロックでオン/オフする第1および第2の素子を介
して、定電流源からの定電流に応じた電流を流す第3お
よび第4の素子を電源に接続し、第2の素子がオン時に
充電された被測定容量の電荷をオフ時に第4の素子を介
して放電し、その時に第1と第3の素子の直流回路を流
れる直流電流と、第2と第4の素子の直流回路を流れる
直列電流を用いて、被測定容量の静電容量を求めるよう
に構成したので、被測定容量の充放電に際して貫通電流
が流れることがなくなるため、従来の静電容量測定回路
で貫通電流を防止するために必要であったノンオーバー
ラップな2相のクロックが不要となり、単相のクロック
で被測定容量の静電容量を測定することが可能となるた
め、クロック発生回路が簡易化されて、静電容量測定回
路の回路規模を小型化することが可能となり、被測定容
量を充放電する際の電流も制御することのできる静電容
量測定回路が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, the first current flowing from the constant current source through the first and second elements turned on / off by the single-phase clock is supplied. The third element and the fourth element are connected to a power supply, and the electric charge of the capacitor to be measured charged when the second element is turned on is discharged via the fourth element when the second element is turned off. Since the capacitance of the capacitance to be measured is obtained by using the DC current flowing through the DC circuit and the series current flowing through the DC circuits of the second and fourth elements, a through current is generated when charging and discharging the capacitance to be measured. Is eliminated, so that a non-overlapping two-phase clock, which was necessary to prevent a through current in the conventional capacitance measurement circuit, is not required, and the capacitance of the capacitance to be measured is measured with a single-phase clock. Clock can be measured because The circuit is simplified, the circuit scale of the capacitance measuring circuit can be reduced, and the effect of obtaining the capacitance measuring circuit that can control the current when charging and discharging the measured capacitance is obtained. is there.

【0045】この発明によれば、定電流源に対して直列
に第5の素子を設け、第3の素子と第4の素子に流れる
電流を、それらと第5の素子の素子サイズに比例した一
定の電流値とするように構成したので、第3の素子と第
4の素子に流れる電流の設定の自由度がより広い静電容
量測定回路を得ることができるという効果がある。
According to the invention, the fifth element is provided in series with the constant current source, and the current flowing through the third element and the fourth element is proportional to the element size of the fifth element and the fourth element. Since the configuration is such that the current value is constant, there is an effect that it is possible to obtain a capacitance measuring circuit having a greater degree of freedom in setting the current flowing through the third element and the fourth element.

【0046】この発明によれば、単相のクロックでオン
/オフする第1および第2の素子を介して、定電流源か
らの定電流に応じた電流を流す第3および第4の素子を
電源に接続し、第1および第2の素子のオン時に充電さ
れた各比較容量を充電し、オフ時に第3および第4の素
子を経由してそれを放電して、その時の各比較容量の充
電電圧をコンパレータによって比較することにより、各
比較容量の静電容量の比較を行うように構成したので、
第3および第4の素子を流れる電流が定電流源によって
規定されて、比較容量をゆっくり放電することができる
ため、各比較容量の充電電圧の差を利用してそれら各比
較容量の静電容量を比較する静電容量比較器が得られる
という効果がある。
According to the present invention, the third and fourth elements, which supply a current according to the constant current from the constant current source, through the first and second elements which are turned on / off by a single-phase clock, are used. When the first and second elements are turned on, the respective comparison capacitors charged are charged, and when the first and second elements are turned off, the respective comparison capacitors are discharged via the third and fourth elements. By comparing the charging voltage by a comparator, the configuration is such that the capacitance of each comparison capacitor is compared.
Since the current flowing through the third and fourth elements is defined by the constant current source and the comparison capacitor can be slowly discharged, the capacitance of each of the comparison capacitors is used by utilizing the difference between the charging voltages of the respective comparison capacitors. This is effective in obtaining a capacitance comparator for comparing.

【0047】この発明によれば、定電流源に対して直列
に第5の素子を設け、第3の素子と第4の素子に流れる
電流を、それらと第5の素子の素子サイズに比例した一
定の電流値とするように構成したので、第3の素子と第
4の素子に流れる電流の設定の自由度がより広い静電容
量比較器を得ることができるという効果がある。
According to the present invention, the fifth element is provided in series with the constant current source, and the current flowing through the third element and the fourth element is proportional to the element size of these elements and the fifth element. Since the configuration is such that the current value is constant, there is an effect that it is possible to obtain a capacitance comparator having a greater degree of freedom in setting the current flowing through the third element and the fourth element.

【0048】この発明によれば、静電容量比較器による
パッドの負荷容量とリファレンス容量との比較結果に従
ってスイッチ素子をオン/オフさせ、当該バッファ回路
のドライバサイズ拡張のための拡張ドライバ素子を活性
化するか否かを制御するように構成したので、負荷容量
が途中で変化した場合でも、クロックの周期毎にドライ
バサイズを自動的に選択することが可能となり、負荷容
量が大きくなっても遅延時間の増大を防止できるバッフ
ァ回路が得られるという効果がある。
According to the present invention, the switch element is turned on / off according to the comparison result between the load capacity of the pad and the reference capacity by the capacitance comparator, and the expansion driver element for expanding the driver size of the buffer circuit is activated. The driver size can be automatically selected for each clock cycle even if the load capacity changes in the middle. There is an effect that a buffer circuit capable of preventing an increase in time can be obtained.

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

【図1】 この発明の実施の形態1による静電容量測定
回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a capacitance measuring circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施の形態1の静電容量測定回路における単
相のクロックの一例を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating an example of a single-phase clock in the capacitance measuring circuit according to the first embodiment.

【図3】 この発明の実施の形態2による静電容量比較
器を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a capacitance comparator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3によるバッファ回路
を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a buffer circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 従来の静電容量測定回路を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional capacitance measuring circuit.

【図6】 従来の静電容量測定回路におけるノンオーバ
ーラップな2相のクロックの一例を示す波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of a non-overlapping two-phase clock in a conventional capacitance measuring circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 PMOSトランジスタ(第1の素子)、2 PMO
Sトランジスタ(第2の素子)、3 NMOSトランジ
スタ(第3の素子)、4 NMOSトランジスタ(第4
の素子)、5,6 電流計、8 被測定容量、10 ク
ロック発生回路、11 定電流源、12 NMOSトラ
ンジスタ(第5の素子)、13,14比較容量、15
コンパレータ、16 ラッチ、20 静電容量比較器、
21インバータ、22 PMOSトランジスタ(スイッ
チ素子)、23 NMOSトランジスタ(スイッチ素
子)、24 PMOSトランジスタ(ドライバ素子)、
25 NMOSトランジスタ(ドライバ素子)、26
PMOSトランジスタ(拡張ドライバ素子)、27 N
MOSトランジスタ(拡張ドライバ素子)、28リファ
レンス容量。
1 PMOS transistor (first element), 2 PMO
S transistor (second element), 3 NMOS transistor (third element), 4 NMOS transistor (fourth element)
Element), 5, 6 ammeter, 8 capacitance to be measured, 10 clock generation circuit, 11 constant current source, 12 NMOS transistor (fifth element), 13, 14 comparison capacitance, 15
Comparator, 16 latch, 20 capacitance comparator,
21 inverter, 22 PMOS transistor (switch element), 23 NMOS transistor (switch element), 24 PMOS transistor (driver element),
25 NMOS transistor (driver element), 26
PMOS transistor (extended driver element), 27 N
MOS transistor (extended driver element), 28 reference capacitors.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単相のクロックに従って電源の接続をオ
ン/オフする第1の素子と、 前記単相のクロックに従って電源の接続をオン/オフ
し、オン状態において被測定容量の充電を行う第2の素
子と、 前記第1の素子がオン状態の時に電源に接続され、入力
される定電流に応じた電流を流す第3の素子と、 前記第2の素子がオン状態の時に電源に接続され、入力
される定電流に応じた電流を流すとともに、前記第2の
素子がオフ状態の時に、前記被測定容量に充電された電
荷を、前記入力される定電流に応じた電流によって放電
させる第4の素子と、 前記第1の素子および第2の素子に供給する単相のクロ
ックを発生するクロック発生回路と、 前記第3の素子および第4の素子に供給する定電流を発
生させる定電流源とを備えた静電容量測定回路。
A first element for turning on / off the connection of a power supply according to a single-phase clock; and a first element for turning on / off the connection of a power supply according to the single-phase clock, and charging a capacitance to be measured in an on state. A second element, a third element that is connected to a power supply when the first element is in an on state, and flows a current corresponding to an input constant current, and is connected to a power supply when the second element is in an on state. And flowing a current according to the input constant current, and discharging the electric charge charged in the capacitance to be measured by the current according to the input constant current when the second element is off. A fourth element, a clock generation circuit that generates a single-phase clock to be supplied to the first element and the second element, and a constant that generates a constant current to be supplied to the third element and the fourth element. Capacitance measurement with current source Circuit.
【請求項2】 第3の素子および第4の素子に流れる電
流を、前記第3の素子あるいは第4の素子との素子サイ
ズに比例した一定の電流値とするための第5の素子を、
定電流源に対して直列に設けたことを特徴とする請求項
1記載の静電容量測定回路。
A fifth element for setting a current flowing through the third element and the fourth element to a constant current value proportional to the element size of the third element or the fourth element;
2. The capacitance measuring circuit according to claim 1, wherein the capacitance measuring circuit is provided in series with the constant current source.
【請求項3】 単相のクロックに従って電源の接続をオ
ン/オフし、オン状態において、その静電容量が互いに
比較される比較容量をそれぞれ充電する第1および第2
の素子と、 前記第1の素子がオン状態の時に電源に接続され、入力
される定電流に応じた電流を流すとともに、前記第1の
素子がオフ状態の時に、前記比較容量の一方に充電され
た電荷を、前記入力される定電流に応じた電流によって
放電させる第3の素子と、 前記第2の素子がオン状態の時に電源に接続され、入力
される定電流に応じた電流を流すとともに、前記第2の
素子がオフ状態の時に、前記比較容量の他方に充電され
た電荷を、前記入力される定電流に応じた電流によって
放電させる第4の素子と、 前記各比較容量相互の充電電圧を、前記単相のクロック
に従って比較するコンパレータと、 前記第1の素子、第2の素子およびコンパレータに供給
される単相のクロックを発生するクロック発生回路と、 前記第3の素子および第4の素子に供給される定電流を
発生させる定電流源とを備えた静電容量比較器。
3. A first and a second circuit for turning on / off a connection of a power supply according to a single-phase clock, and charging comparison capacitors whose capacitances are compared with each other in an on state.
An element connected to a power supply when the first element is in an on-state, allowing a current corresponding to an input constant current to flow, and charging one of the comparison capacitors when the first element is in an off-state. A third element for discharging the received electric charge by a current corresponding to the input constant current, and a third element connected to a power supply when the second element is in an on state, to flow a current corresponding to the input constant current. And a fourth element for discharging a charge charged to the other of the comparison capacitors by a current corresponding to the input constant current when the second element is in an off state; A comparator that compares a charging voltage according to the single-phase clock; a clock generation circuit that generates a single-phase clock to be supplied to the first element, the second element, and the comparator; Capacitance comparator and a constant current source for generating constant current supplied to the element.
【請求項4】 第3の素子および第4の素子に流れる電
流を、前記第3の素子あるいは第4の素子との素子サイ
ズに比例した一定の電流値とするための第5の素子を、
定電流源に対して直列に設けたことを特徴とする請求項
3記載の静電容量比較器。
4. A fifth element for setting a current flowing through the third element and the fourth element to a constant current value proportional to the element size of the third element or the fourth element,
4. The capacitance comparator according to claim 3, wherein the capacitance comparator is provided in series with the constant current source.
【請求項5】 当該バッファ回路に入力されるバッファ
入力に応じたバッファ出力をパッドに出力するドライバ
素子と、 前記ドライバ素子に対して並列に接続された、ドライバ
サイズ拡張のための拡張ドライバ素子と、 バッファ出力が出力される前記パッドの負荷容量をリフ
ァレンス容量と比較する静電容量比較器と、 前記静電容量比較器の比較結果に従って、前記拡張ドラ
イバ素子の活性/非活性を制御するスイッチ素子とを備
えたバッファ回路。
5. A driver element for outputting a buffer output according to a buffer input to the buffer circuit to a pad, and an extended driver element connected in parallel to the driver element for expanding a driver size. A capacitance comparator that compares a load capacitance of the pad to which a buffer output is output with a reference capacitance; and a switch element that controls activation / inactivation of the extended driver element according to a comparison result of the capacitance comparator. And a buffer circuit comprising:
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