JPH04318394A - 半導体駆動回路 - Google Patents
半導体駆動回路Info
- Publication number
- JPH04318394A JPH04318394A JP3086549A JP8654991A JPH04318394A JP H04318394 A JPH04318394 A JP H04318394A JP 3086549 A JP3086549 A JP 3086549A JP 8654991 A JP8654991 A JP 8654991A JP H04318394 A JPH04318394 A JP H04318394A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- vch
- vss
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 101000870046 Sus scrofa Glutamate dehydrogenase 1, mitochondrial Proteins 0.000 description 4
- 101710115990 Lens fiber membrane intrinsic protein Proteins 0.000 description 3
- 102100026038 Lens fiber membrane intrinsic protein Human genes 0.000 description 3
- 101150031278 MP gene Proteins 0.000 description 3
- 102100037224 Noncompact myelin-associated protein Human genes 0.000 description 3
- 101710184695 Noncompact myelin-associated protein Proteins 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 101001005165 Bos taurus Lens fiber membrane intrinsic protein Proteins 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 101710109085 Cysteine synthase, chloroplastic/chromoplastic Proteins 0.000 description 1
- 101001039364 Homo sapiens Protein GPR15L Proteins 0.000 description 1
- 102100041028 Protein GPR15L Human genes 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Dram (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置内の負荷を
駆動するドライバの高速化及び低電圧動作に関する。
駆動するドライバの高速化及び低電圧動作に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置内部の負荷の駆動には
、図15に示すCMOSインバータ回路が用いられてい
た。
、図15に示すCMOSインバータ回路が用いられてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図15に示す従来のC
MOSインバータ回路の動作速度は、MOSトランジス
タのチャネルコンダクタンスgmで決定され、それ以上
高速化することは困難であった。また、電源電圧の低化
に対応して、しきい値電圧Vthも低下しないとその動
作速度が遅くなる。しかし、しきい値電圧を低下すると
サブスレッショルド電流が大きくなり消費電力が増大す
る欠点もある。特にDRAMでは待機時の電流が増大し
電池バックアップなどの低消費電力動作が困難となる等
問題がある。
MOSインバータ回路の動作速度は、MOSトランジス
タのチャネルコンダクタンスgmで決定され、それ以上
高速化することは困難であった。また、電源電圧の低化
に対応して、しきい値電圧Vthも低下しないとその動
作速度が遅くなる。しかし、しきい値電圧を低下すると
サブスレッショルド電流が大きくなり消費電力が増大す
る欠点もある。特にDRAMでは待機時の電流が増大し
電池バックアップなどの低消費電力動作が困難となる等
問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は、通常動作電
圧VCC以上の電圧VCHを一時的に出力し、その後も
との電源電圧にする方式が有効である。これは、電源電
圧VCC=3V,VCH=4Vで次段回路の論理スレッ
ショルドが1.5V と仮定すると出力がVCHに向か
って急速に充電されるため1.5V に到達する時間が
VCCに向かって充電する時間よりも速くなるためであ
る。立上り側について説明したが立ち下がり側も同様に
通常動作電圧VSSよりも低い電圧VSLを用いれば高
速化できる。また、次段のMOSトランジスタのゲート
にこの通常動作電圧より高い(低い)電圧を印加できる
ため低電圧下での安定な動作も図れる。
圧VCC以上の電圧VCHを一時的に出力し、その後も
との電源電圧にする方式が有効である。これは、電源電
圧VCC=3V,VCH=4Vで次段回路の論理スレッ
ショルドが1.5V と仮定すると出力がVCHに向か
って急速に充電されるため1.5V に到達する時間が
VCCに向かって充電する時間よりも速くなるためであ
る。立上り側について説明したが立ち下がり側も同様に
通常動作電圧VSSよりも低い電圧VSLを用いれば高
速化できる。また、次段のMOSトランジスタのゲート
にこの通常動作電圧より高い(低い)電圧を印加できる
ため低電圧下での安定な動作も図れる。
【0005】
【作用】これによりMOSトランジスタの実効的gmが
増大し高速化が図れると共に低電圧動作時の速度低下を
防ぐことができる。
増大し高速化が図れると共に低電圧動作時の速度低下を
防ぐことができる。
【0006】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【0007】図1は、本発明の第一の実施例である。本
回路はnチャネルMOSトランジスタ(nMOS)MN
1〜MN4,MN50,pチャネルMOSトランジスタ
(pMOS)MP1〜MP4,MP50で構成され、負
荷容量CLを駆動するドライバ回路である。この回路の
動作を図2の概略動作波形を用いて説明する。まず、入
力INが低電圧VSSのときは、MN1がオフ、MP3
及びMP50がオンであるからノード3はMN3により
低電圧VSLになる。MP2のゲート電圧は交差接続さ
れたMP1及びMP50によりVCHに充電されている
ためオフである。従って出力OUTは高電圧VCCとな
る。入力INが低電圧VSSから高電圧VCCに変化す
るとMP50がオフ、MN1がオンし、MP2がオンに
なりノード3は低電圧VSLから高電圧VCHに変化す
る。一方、MN3のゲート電圧ノード2は交差接続され
たMN2及びMN50によりVSLに放電されているた
めオフのままである。このため、ノード3は高電圧VC
Hに充電され、出力OUTは低電圧VSSに変化する。 入力INがVCCからVSSに変化した場合は、これと
は逆にMP3がオフからオンに変化し、ノード3を低電
圧VSLに放電し、出力OUTを高電圧VCCに充電す
る。本回路の特徴は、負荷容量CLを駆動するMP4、
MN4で構成されるインバータ回路の電源VSS、VC
Cとその回路を駆動する回路の電源VSL、VCHを分
離し、その電圧値を図2に示すようにVSLをVSSよ
り低く、VCHをVCCより高くしたことである。例え
ば、負荷駆動用電源VSS、VCCをチップ外部より供
給すると仮定するとVCH,VSLはチップ内部で発生
すれば良い。VCH,VSLを外部より供給した場合は
VCC、VSSを内部で発生する。あるいは、VCH,
VSSを外部より供給し、VCC,VSLを内部で発生
しても良い。
回路はnチャネルMOSトランジスタ(nMOS)MN
1〜MN4,MN50,pチャネルMOSトランジスタ
(pMOS)MP1〜MP4,MP50で構成され、負
荷容量CLを駆動するドライバ回路である。この回路の
動作を図2の概略動作波形を用いて説明する。まず、入
力INが低電圧VSSのときは、MN1がオフ、MP3
及びMP50がオンであるからノード3はMN3により
低電圧VSLになる。MP2のゲート電圧は交差接続さ
れたMP1及びMP50によりVCHに充電されている
ためオフである。従って出力OUTは高電圧VCCとな
る。入力INが低電圧VSSから高電圧VCCに変化す
るとMP50がオフ、MN1がオンし、MP2がオンに
なりノード3は低電圧VSLから高電圧VCHに変化す
る。一方、MN3のゲート電圧ノード2は交差接続され
たMN2及びMN50によりVSLに放電されているた
めオフのままである。このため、ノード3は高電圧VC
Hに充電され、出力OUTは低電圧VSSに変化する。 入力INがVCCからVSSに変化した場合は、これと
は逆にMP3がオフからオンに変化し、ノード3を低電
圧VSLに放電し、出力OUTを高電圧VCCに充電す
る。本回路の特徴は、負荷容量CLを駆動するMP4、
MN4で構成されるインバータ回路の電源VSS、VC
Cとその回路を駆動する回路の電源VSL、VCHを分
離し、その電圧値を図2に示すようにVSLをVSSよ
り低く、VCHをVCCより高くしたことである。例え
ば、負荷駆動用電源VSS、VCCをチップ外部より供
給すると仮定するとVCH,VSLはチップ内部で発生
すれば良い。VCH,VSLを外部より供給した場合は
VCC、VSSを内部で発生する。あるいは、VCH,
VSSを外部より供給し、VCC,VSLを内部で発生
しても良い。
【0008】本実施例により負荷容量CLを駆動するM
OSトランジスタのゲート電圧を大きくすることができ
るためMP4,MN4のしきい値電圧Vthの影響を無
くすことができ高速化が図れる。また、電源電圧が1.
5 V以下の低電圧になった場合もVthを低くするこ
となく安定に動作することができる。
OSトランジスタのゲート電圧を大きくすることができ
るためMP4,MN4のしきい値電圧Vthの影響を無
くすことができ高速化が図れる。また、電源電圧が1.
5 V以下の低電圧になった場合もVthを低くするこ
となく安定に動作することができる。
【0009】図3は、図1において交差接続されたMP
1,MP2及びMN2,MN3をカレントミラー接続に
替えた実施例である。周知のようにカレントミラーはM
P1に流れる電流のWMP2(MP2のチャネル幅)/
WMP1(MP1のチャネル幅)倍の電流をMP2に流
すことができ、大きな駆動能力を得ることができるもの
である。
1,MP2及びMN2,MN3をカレントミラー接続に
替えた実施例である。周知のようにカレントミラーはM
P1に流れる電流のWMP2(MP2のチャネル幅)/
WMP1(MP1のチャネル幅)倍の電流をMP2に流
すことができ、大きな駆動能力を得ることができるもの
である。
【0010】本実施例でも図1と同様の効果がある。さ
らに、カレントミラー接続では入力INが低電圧でMN
1がオフの場合、MP2がオフとなるがMP2のゲート
電圧ノード1はVCHからMP1,MP2のVth低い
電圧に充電されるため、MN1がオンした時ノード3を
充電する時点がVth分速くなる利点もある。これは、
ノード3を放電する場合も同様である。
らに、カレントミラー接続では入力INが低電圧でMN
1がオフの場合、MP2がオフとなるがMP2のゲート
電圧ノード1はVCHからMP1,MP2のVth低い
電圧に充電されるため、MN1がオンした時ノード3を
充電する時点がVth分速くなる利点もある。これは、
ノード3を放電する場合も同様である。
【0011】図4は、本発明の他の実施例である。本回
路は、通常の電源電圧VCCより高い電圧VCHに充電
するMP10,MP20,MN10で構成される高電圧
側制御回路POD,通常の動作電圧範囲より低い電圧V
SLに放電するMP11,MN20,MN12で構成さ
れる低電圧側制御回路NOD,出力OUTの電圧を検出
するインバータIV1で構成される。また、上記POD
,NODのMN10,MP11はIV1の検出結果でそ
の回路動作を停止するためのMOSトランジスタである
。本回路の動作を図5の概略動作波形を参照して説明す
る。入力INが低電圧の場合はMN11はオフ、MP1
2オンであり出力OUTは低電圧VSSである。インバ
ータIV1によりノード12は高電圧でありPOD,N
OD内のMN10,MN20以外のトランジスタはオフ
である。出力OUTはMN13により低電圧VSSを維
持する。入力INが低電圧から高電圧に変化するとMN
11がオンし、MN10はオンであるためノード10は
低電圧に放電されMP10により出力OUTはVCHに
急速に充電される。OUTの電圧がインバータIV1の
論理スレッショルドを超えるとノード12は低電圧にな
り、PODのMN10をオフにすると共にMP20をオ
ンしMP10をオフにする。この時OUTはIV1やM
N10の回路遅延によりほぼVCHに充電される。一方
、NODのMP11はオンになるがMP12がオフであ
るためMN12はオフのままである。さて、一端VCH
まで充電された出力OUTはMP13によりVCCにな
り、図5に示すような立ち上り波形にオーバシュートの
あるパルスを出力することができる。入力INが高電圧
から低電圧に変化した場合は、上記したpMOSとnM
OSの動作が逆になるだけで立上りと同様に立ち下がり
波形にオーバシュートのあるパルスを出力できる。
路は、通常の電源電圧VCCより高い電圧VCHに充電
するMP10,MP20,MN10で構成される高電圧
側制御回路POD,通常の動作電圧範囲より低い電圧V
SLに放電するMP11,MN20,MN12で構成さ
れる低電圧側制御回路NOD,出力OUTの電圧を検出
するインバータIV1で構成される。また、上記POD
,NODのMN10,MP11はIV1の検出結果でそ
の回路動作を停止するためのMOSトランジスタである
。本回路の動作を図5の概略動作波形を参照して説明す
る。入力INが低電圧の場合はMN11はオフ、MP1
2オンであり出力OUTは低電圧VSSである。インバ
ータIV1によりノード12は高電圧でありPOD,N
OD内のMN10,MN20以外のトランジスタはオフ
である。出力OUTはMN13により低電圧VSSを維
持する。入力INが低電圧から高電圧に変化するとMN
11がオンし、MN10はオンであるためノード10は
低電圧に放電されMP10により出力OUTはVCHに
急速に充電される。OUTの電圧がインバータIV1の
論理スレッショルドを超えるとノード12は低電圧にな
り、PODのMN10をオフにすると共にMP20をオ
ンしMP10をオフにする。この時OUTはIV1やM
N10の回路遅延によりほぼVCHに充電される。一方
、NODのMP11はオンになるがMP12がオフであ
るためMN12はオフのままである。さて、一端VCH
まで充電された出力OUTはMP13によりVCCにな
り、図5に示すような立ち上り波形にオーバシュートの
あるパルスを出力することができる。入力INが高電圧
から低電圧に変化した場合は、上記したpMOSとnM
OSの動作が逆になるだけで立上りと同様に立ち下がり
波形にオーバシュートのあるパルスを出力できる。
【0012】本実施例によれば、出力OUTがVCHに
向かって急速に充電されるため次段の論理スレッショル
ド(VSSとVCCの中間電圧)に到達する時間がVC
Cに向かって充電する時間よりも速くなり高速化を図る
ことができる。さらに、素子が微細化され素子耐圧が低
下した場合でも通常動作電圧範囲より高くなる(低くな
る)時間が一瞬であるため信頼性を確保したまま高速化
が図れる。また、図1のMP4,MN4で構成される負
荷駆動MOSを付加すれば図1と同様の効果も得られる
。この場合出力OUTがMP4、MN4のゲートに印加
される、このため出力が切り変わるときのゲート電圧は
図1では通常動作電圧VSSより低いVSLあるいは通
常動作電圧VCCより高いVCHから変化するのに対し
本実施例ではVSS,VCCから変化するので、その分
高速化が図れる。
向かって急速に充電されるため次段の論理スレッショル
ド(VSSとVCCの中間電圧)に到達する時間がVC
Cに向かって充電する時間よりも速くなり高速化を図る
ことができる。さらに、素子が微細化され素子耐圧が低
下した場合でも通常動作電圧範囲より高くなる(低くな
る)時間が一瞬であるため信頼性を確保したまま高速化
が図れる。また、図1のMP4,MN4で構成される負
荷駆動MOSを付加すれば図1と同様の効果も得られる
。この場合出力OUTがMP4、MN4のゲートに印加
される、このため出力が切り変わるときのゲート電圧は
図1では通常動作電圧VSSより低いVSLあるいは通
常動作電圧VCCより高いVCHから変化するのに対し
本実施例ではVSS,VCCから変化するので、その分
高速化が図れる。
【0013】図6は、高電圧側制御回路PODの他の実
施例である。本実施例は図4のMP10,MP20の交
差接続をカレントミラー接続にしたものである。
施例である。本実施例は図4のMP10,MP20の交
差接続をカレントミラー接続にしたものである。
【0014】本実施例でも図4と同様の効果が得られる
。さらに、前にも述べたようにカレントミラーはMP1
0のゲート電圧がVCHよりVth低い電圧に充電され
ているため動作する時点が交差接続より速い利点もある
。
。さらに、前にも述べたようにカレントミラーはMP1
0のゲート電圧がVCHよりVth低い電圧に充電され
ているため動作する時点が交差接続より速い利点もある
。
【0015】図7は、低電圧側制御回路NODの他の実
施例である。本実施例は図4のMN20,MN12の交
差接続をカレントミラー接続にしたものである。
施例である。本実施例は図4のMN20,MN12の交
差接続をカレントミラー接続にしたものである。
【0016】本実施例でも図4と同様の効果が得られる
。さらに、前にも述べたようにカレントミラーはMN1
2のゲート電圧がVSLよりVth高い電圧に充電され
ているため動作する時点が交差接続より速い利点もある
。
。さらに、前にも述べたようにカレントミラーはMN1
2のゲート電圧がVSLよりVth高い電圧に充電され
ているため動作する時点が交差接続より速い利点もある
。
【0017】LSI内部では、負荷の種類や回路構成に
より立上り側のみ高速であることを要求されるパルスと
立ち下がり側のみ高速であることを要求されるパルスも
ある。
より立上り側のみ高速であることを要求されるパルスと
立ち下がり側のみ高速であることを要求されるパルスも
ある。
【0018】図8は、本発明をパルスの立ち下がり側の
みに適用した実施例である。本実施例は、図4の高電圧
側制御回路POD,MN11,MP13をインバータI
V2,MP21に変えたものであり、入力INが高電圧
から低電圧に変化して、出力OUTが高電圧から低電圧
に変化するときのみOUTにオーバシュートのあるパル
スを出力する。入力INが低電圧から高電圧に変化した
場合はインバータIV2とMP21により出力OUTを
通常動作電圧VCCに充電する。低電圧側制御回路NO
D,IV1,MN13,MP12の動作は図4と同様で
ある。
みに適用した実施例である。本実施例は、図4の高電圧
側制御回路POD,MN11,MP13をインバータI
V2,MP21に変えたものであり、入力INが高電圧
から低電圧に変化して、出力OUTが高電圧から低電圧
に変化するときのみOUTにオーバシュートのあるパル
スを出力する。入力INが低電圧から高電圧に変化した
場合はインバータIV2とMP21により出力OUTを
通常動作電圧VCCに充電する。低電圧側制御回路NO
D,IV1,MN13,MP12の動作は図4と同様で
ある。
【0019】本実施例により、立ち下がり側のみに高速
性を要求されるパルスの高速化が図れる。また、レイア
ウト面積も小さく出来る。
性を要求されるパルスの高速化が図れる。また、レイア
ウト面積も小さく出来る。
【0020】図9は、本発明をパルスの立ち上がり側の
みに適用した実施例である。本実施例は、図4の低電圧
側制御回路NOD,MP12,MN13をインバータI
V2,MN21に変えたものであり、入力INが低電圧
から高電圧に変化して、出力OUTが低電圧から高電圧
に変化するときのみOUTにオーバシュートのあるパル
スを出力する。入力INが高電圧から低電圧に変化した
場合はインバータIV2とMN21により出力OUTを
通常動作電圧VSSに放電する。高電圧側制御回路PO
D,IV1,MP13,MN11の動作は図4と同様で
ある。
みに適用した実施例である。本実施例は、図4の低電圧
側制御回路NOD,MP12,MN13をインバータI
V2,MN21に変えたものであり、入力INが低電圧
から高電圧に変化して、出力OUTが低電圧から高電圧
に変化するときのみOUTにオーバシュートのあるパル
スを出力する。入力INが高電圧から低電圧に変化した
場合はインバータIV2とMN21により出力OUTを
通常動作電圧VSSに放電する。高電圧側制御回路PO
D,IV1,MP13,MN11の動作は図4と同様で
ある。
【0021】本実施例により、立ち上がり側のみに高速
性を要求されるパルスの高速化が図れる。また、レイア
ウト面積も小さく出来る。
性を要求されるパルスの高速化が図れる。また、レイア
ウト面積も小さく出来る。
【0022】図10は、本発明をダイナミックRAM(
DRAM)のセンスアンプ駆動回路に適用したときの回
路ブロック図である。A0〜Amはアドレス入力、CS
Bはチップ活性化信号、WEBは書き込み読み出し制御
信号、Dinは書き込み情報である。ABF,CSBF
,WEBF,DinBFはそれぞれの入力信号の入力バ
ッファである。XDはXデコーダ,ワードドライバであ
り、CCは制御回路、YDはYデコーダ,YSドライバ
、RWCは書き込み制御回路、POD,NOD,MN3
0,MN31,MP30,MP31,IV3で構成され
る回路はセンスアンプ駆動回路、MCAはメモリセルア
レー、SACはセンスアンプSAとデータ線プリチャー
ジ回路PCC及び書き込み読み出し回路RWで構成され
るセンスアンプ部、OUTは出力回路である。本回路の
動作を図11の概略動作波形を参照して説明する。チッ
プ活性化信号CSBが低電圧になりチップが活性化され
ると外部入力アドレスに対応してワード線とRYS線(
読み出しサイクル)またはWYS線(書き込みサイクル
)が選択される。今、読み出しサイクルでワード線W1
とRYS線が選択されたと仮定する。ワード線が選択さ
れ立ち上がるとメモリセルの記憶情報がデータ線DT上
に読み出される。この読み出された微小信号を書き込み
読み出し回路RWで検出し、出力回路OUTを介してD
outとして外部に出力する。これと同時に、データ線
上に読み出された微小信号をセンスアンプSAで増幅す
る。この増幅は、まず、SA1Tが高電圧に立上りMN
30,MN31をオンし、高電圧制御回路POD,低電
圧制御回路NODが図4で説明したように動作しセンス
アンプ駆動線PPを通常動作電圧VDLより高いVCH
に充電し、PNを通常動作電圧VSSより低いVSLに
放電する。これによりセンスアンプの動作は高速化され
る。その後、制御信号SA2Bを低電圧にしてPOD,
NODの動作を停止し、MP30,MN32により通常
データ線電圧VDL,VSSに復帰する。
DRAM)のセンスアンプ駆動回路に適用したときの回
路ブロック図である。A0〜Amはアドレス入力、CS
Bはチップ活性化信号、WEBは書き込み読み出し制御
信号、Dinは書き込み情報である。ABF,CSBF
,WEBF,DinBFはそれぞれの入力信号の入力バ
ッファである。XDはXデコーダ,ワードドライバであ
り、CCは制御回路、YDはYデコーダ,YSドライバ
、RWCは書き込み制御回路、POD,NOD,MN3
0,MN31,MP30,MP31,IV3で構成され
る回路はセンスアンプ駆動回路、MCAはメモリセルア
レー、SACはセンスアンプSAとデータ線プリチャー
ジ回路PCC及び書き込み読み出し回路RWで構成され
るセンスアンプ部、OUTは出力回路である。本回路の
動作を図11の概略動作波形を参照して説明する。チッ
プ活性化信号CSBが低電圧になりチップが活性化され
ると外部入力アドレスに対応してワード線とRYS線(
読み出しサイクル)またはWYS線(書き込みサイクル
)が選択される。今、読み出しサイクルでワード線W1
とRYS線が選択されたと仮定する。ワード線が選択さ
れ立ち上がるとメモリセルの記憶情報がデータ線DT上
に読み出される。この読み出された微小信号を書き込み
読み出し回路RWで検出し、出力回路OUTを介してD
outとして外部に出力する。これと同時に、データ線
上に読み出された微小信号をセンスアンプSAで増幅す
る。この増幅は、まず、SA1Tが高電圧に立上りMN
30,MN31をオンし、高電圧制御回路POD,低電
圧制御回路NODが図4で説明したように動作しセンス
アンプ駆動線PPを通常動作電圧VDLより高いVCH
に充電し、PNを通常動作電圧VSSより低いVSLに
放電する。これによりセンスアンプの動作は高速化され
る。その後、制御信号SA2Bを低電圧にしてPOD,
NODの動作を停止し、MP30,MN32により通常
データ線電圧VDL,VSSに復帰する。
【0023】本実施例により、DRAMのセンスアンプ
の動作電圧が実効的に大きくなるためデータ線充放電の
高速化が図れる。また、データ線が低電圧でも高速動作
が可能となる。
の動作電圧が実効的に大きくなるためデータ線充放電の
高速化が図れる。また、データ線が低電圧でも高速動作
が可能となる。
【0024】一般に、センスアンプSAによるデータ線
の増幅はPNによる放電が速くPPによる充電が遅い。 これは、pMOSとnMOSの駆動能力の差や読み出し
、書き込み特性を良くするためnMOSの駆動能力を大
きくしているためである。従って、データ線の増幅速度
は充電動作で律則されている場合が多い。このような場
合には、図12に示すように、本発明をダイナミックR
AM(DRAM)のセンスアンプ駆動線PPのみに適用
すると有効である。図10と異なる点はセンスアンプ駆
動線PNの発生方法のみで他の回路の動作は図10と同
様である。本実施例では、センスアンプ駆動線PPのみ
を通常動作電圧VDL以上のVCHに充電し、PNは通
常動作電圧VSSに放電する従来の駆動方法である。
の増幅はPNによる放電が速くPPによる充電が遅い。 これは、pMOSとnMOSの駆動能力の差や読み出し
、書き込み特性を良くするためnMOSの駆動能力を大
きくしているためである。従って、データ線の増幅速度
は充電動作で律則されている場合が多い。このような場
合には、図12に示すように、本発明をダイナミックR
AM(DRAM)のセンスアンプ駆動線PPのみに適用
すると有効である。図10と異なる点はセンスアンプ駆
動線PNの発生方法のみで他の回路の動作は図10と同
様である。本実施例では、センスアンプ駆動線PPのみ
を通常動作電圧VDL以上のVCHに充電し、PNは通
常動作電圧VSSに放電する従来の駆動方法である。
【0025】本実施例により、DRAMのデータ線の充
電時間を高速化できる。また、DRAMでは、センスア
ンプが多数ありそれを1回路のセンスアンプ駆動回路で
駆動するため負荷容量が大きい。このように大きな負荷
容量からの放電電流や充電電流を供給できる電圧源を2
つチップ内に設けると消費電力の増大やレイアウト面積
が大きくなる。このような場合には、本実施例のPPの
み高速化する手法が有効となる。
電時間を高速化できる。また、DRAMでは、センスア
ンプが多数ありそれを1回路のセンスアンプ駆動回路で
駆動するため負荷容量が大きい。このように大きな負荷
容量からの放電電流や充電電流を供給できる電圧源を2
つチップ内に設けると消費電力の増大やレイアウト面積
が大きくなる。このような場合には、本実施例のPPの
み高速化する手法が有効となる。
【0026】図13は、本発明を論理回路に適用した実
施例である。図4の実施例にMN22をMN11と直列
に追加し、MP22をMP12と並列に追加し、AND
回路を構成したものである。入力IN1,IN2が共に
高電圧の時のみMN22,MN11がオンとなり、MP
12,MP22がオフとなるためPODが動作して出力
OUTは高電圧になり、IN1,IN2のいずれか一方
、あるいは両方が低電圧の時NODが動作してOUTは
低電圧となる。真理値表を表1に示す。他の回路の動作
は図4と同様である。また、出力OUTに図1に示すM
P4,MN4で構成されるインバータを付加すればNA
ND回路になり、インバータのゲート電圧を一時的に高
くすることが出来高速化が図れる。
施例である。図4の実施例にMN22をMN11と直列
に追加し、MP22をMP12と並列に追加し、AND
回路を構成したものである。入力IN1,IN2が共に
高電圧の時のみMN22,MN11がオンとなり、MP
12,MP22がオフとなるためPODが動作して出力
OUTは高電圧になり、IN1,IN2のいずれか一方
、あるいは両方が低電圧の時NODが動作してOUTは
低電圧となる。真理値表を表1に示す。他の回路の動作
は図4と同様である。また、出力OUTに図1に示すM
P4,MN4で構成されるインバータを付加すればNA
ND回路になり、インバータのゲート電圧を一時的に高
くすることが出来高速化が図れる。
【0027】
【表1】
【0028】本実施例により、ANDあるいはNAND
回路の高速化と低電圧下での動作の安定化が図れる。
回路の高速化と低電圧下での動作の安定化が図れる。
【0029】図14は、本発明を論理回路に適用した他
の実施例である。図4の実施例にMN22をMN11と
並列に追加し、MP22をMP12と直列に追加しOR
回路を構成したものである。入力IN1,IN2が共に
低電圧の時のみMP22,MP12がオンとなり、MN
22,MNP11がオフとなるためNODが動作して出
力OUTは低電圧になり、IN1,IN2のいずれか一
方、あるいは両方が高電圧の時PODが動作してOUT
は高電圧となる。真理値表を表2に示す。
の実施例である。図4の実施例にMN22をMN11と
並列に追加し、MP22をMP12と直列に追加しOR
回路を構成したものである。入力IN1,IN2が共に
低電圧の時のみMP22,MP12がオンとなり、MN
22,MNP11がオフとなるためNODが動作して出
力OUTは低電圧になり、IN1,IN2のいずれか一
方、あるいは両方が高電圧の時PODが動作してOUT
は高電圧となる。真理値表を表2に示す。
【0030】他の回路の動作は図4と同様である。また
、出力OUTに図1に示すMP4,MN4で構成される
インバータを付加すればNOR回路になり、インバータ
のゲート電圧を一時的に高くすることが出来高速化が図
れる。
、出力OUTに図1に示すMP4,MN4で構成される
インバータを付加すればNOR回路になり、インバータ
のゲート電圧を一時的に高くすることが出来高速化が図
れる。
【0031】
【表2】
【0032】本実施例により、ORあるいはNOR回路
の高速化と低電圧下での動作の安定化が図れる。
の高速化と低電圧下での動作の安定化が図れる。
【0033】本発明では電源電圧をVCC,VCH,V
SS,VSLと4種類使用するためnMOS,pMOS
の基板バイアス電圧の電圧値の選択が重要になる。本発
明をDRAMに適用すると、DRAMでは、■外来雑音
(入力アンダーシュート)対策、■接合容量の低減、と
いう2つの目的から基板バイアス電圧を印加している。 図16は、LSIの断面構造で基板バイアス電圧の印加
方法を示したものである。nMOSの基板バイアス電圧
VBBはVSLより低い電圧印加し、pMOSの基板に
は最も高い電圧VCHを印加すればよい。
SS,VSLと4種類使用するためnMOS,pMOS
の基板バイアス電圧の電圧値の選択が重要になる。本発
明をDRAMに適用すると、DRAMでは、■外来雑音
(入力アンダーシュート)対策、■接合容量の低減、と
いう2つの目的から基板バイアス電圧を印加している。 図16は、LSIの断面構造で基板バイアス電圧の印加
方法を示したものである。nMOSの基板バイアス電圧
VBBはVSLより低い電圧印加し、pMOSの基板に
は最も高い電圧VCHを印加すればよい。
【0034】本実施例により基本的なCMOSプロセス
で本発明が実現できる。
で本発明が実現できる。
【0035】しかし、図16の実施例では、ソースがV
CLに接続されているnMOSの基板とVSSに接続さ
れているnMOS基板が同じであるため、両nMOSの
しきい値電圧Vthが基板バイアス効果により変わる。 これは、pMOSについても同様である。このような場
合には、図17に示す3重ウェル構造を用いてそれぞれ
のMOSトランジスタの基板を分離し適正な基板バイア
ス電圧を印加すればよい。すなわち、ソースがVCCに
接続されているpMOSの基板はVCCに接続し、ソー
スがVCHに接続されているpMOSの基板はVCHに
接続する。nMOSも同様に、ソースがVSSに接続さ
れているnMOSの基板はVBB1に接続し、ソースが
VSLに接続されているnMOSの基板はVBB2に接
続すればよい。また、本発明のもう1つの目的である低
電圧下での動作では基板バイアス電圧を印加すると次の
ような弊害も大きくなる。
CLに接続されているnMOSの基板とVSSに接続さ
れているnMOS基板が同じであるため、両nMOSの
しきい値電圧Vthが基板バイアス効果により変わる。 これは、pMOSについても同様である。このような場
合には、図17に示す3重ウェル構造を用いてそれぞれ
のMOSトランジスタの基板を分離し適正な基板バイア
ス電圧を印加すればよい。すなわち、ソースがVCCに
接続されているpMOSの基板はVCCに接続し、ソー
スがVCHに接続されているpMOSの基板はVCHに
接続する。nMOSも同様に、ソースがVSSに接続さ
れているnMOSの基板はVBB1に接続し、ソースが
VSLに接続されているnMOSの基板はVBB2に接
続すればよい。また、本発明のもう1つの目的である低
電圧下での動作では基板バイアス電圧を印加すると次の
ような弊害も大きくなる。
【0036】■ 基板バイアス電圧のバラツキにより
、素子のしきい値電圧がばらつく(しきい値電圧の設定
精度を悪くする)。
、素子のしきい値電圧がばらつく(しきい値電圧の設定
精度を悪くする)。
【0037】■ 基板バイアス電圧を印加することに
より、短チャネル領域でのしきい値電圧低下(短チャネ
ル効果)がより厳しくなり、短チャネル化に対し不利で
ある。このような理由で低電圧下の動作では基板バイア
ス電圧0Vが望ましい。この場合も図17の3重ウェル
構造を用いることにより容易に基板バイアス電圧0Vが
実現できる。すなわち、pMOSの基板は前述したよう
に、そのソース電圧に対応してそれぞれVCC,VCH
に接続する。nMOSの基板は、VBB1をVSSに接
続し、VBB2をVSLに接続すればよい。
より、短チャネル領域でのしきい値電圧低下(短チャネ
ル効果)がより厳しくなり、短チャネル化に対し不利で
ある。このような理由で低電圧下の動作では基板バイア
ス電圧0Vが望ましい。この場合も図17の3重ウェル
構造を用いることにより容易に基板バイアス電圧0Vが
実現できる。すなわち、pMOSの基板は前述したよう
に、そのソース電圧に対応してそれぞれVCC,VCH
に接続する。nMOSの基板は、VBB1をVSSに接
続し、VBB2をVSLに接続すればよい。
【0038】本実施例により、MOSトランジスタの基
板バイアス電圧がそれぞれのMOSトランジスタで適正
に印加することができる。
板バイアス電圧がそれぞれのMOSトランジスタで適正
に印加することができる。
【0039】ここで、VCH,VCC,VSS,VSL
の4つの電圧は、すべて外部より印加してもよいし、V
CC,VSSを外部から印加し、VCH、VSLをチッ
プ内部で発生してもよい。VCH,VSLを外部より印
加し、VCC,VSSを内部で発生してもよい。外部印
加電圧と内部発生電圧の組合せは自由であり、どのよう
に組み合わせても本発明の本質は変わるものではない。 具体的電圧値の例を表3に示す。
の4つの電圧は、すべて外部より印加してもよいし、V
CC,VSSを外部から印加し、VCH、VSLをチッ
プ内部で発生してもよい。VCH,VSLを外部より印
加し、VCC,VSSを内部で発生してもよい。外部印
加電圧と内部発生電圧の組合せは自由であり、どのよう
に組み合わせても本発明の本質は変わるものではない。 具体的電圧値の例を表3に示す。
【0040】
【表3】
【0041】図18は、本発明をDRAMに適用した実
施例である。ABFはアドレスバッファである。チップ
活性化信号CSB,書き込み読みだし制御信号WEB,
データ入力Dinの各入力バッファはABFと同じ回路
方式を用いている。XP,WDはワード線選択用Xプリ
デコーダとワードドライバであり、図10,図12のX
Dに対応する。CCは制御回路であり、SACはセンス
アンプ駆動線PP,PNの駆動回路であり、図10,図
12と同じである。YP、YSDは読みだし制御信号R
YS,書き込み制御信号WYS選択用Yプリデコーダと
ドライバであり、図10,図12のYDに対応する。V
Lは、特開昭58−70482 号に開示されているよ
うな電圧リミッタ回路であり、本発明のドライバに印加
する電圧を発生する。その他の回路は、図10,図12
と同じである。ABF内のODDは、本発明の実施例図
1から図9に示すドライバであり、ODAは図13に示
すAND回路である。回路の動作は、図10,図12と
同じである。
施例である。ABFはアドレスバッファである。チップ
活性化信号CSB,書き込み読みだし制御信号WEB,
データ入力Dinの各入力バッファはABFと同じ回路
方式を用いている。XP,WDはワード線選択用Xプリ
デコーダとワードドライバであり、図10,図12のX
Dに対応する。CCは制御回路であり、SACはセンス
アンプ駆動線PP,PNの駆動回路であり、図10,図
12と同じである。YP、YSDは読みだし制御信号R
YS,書き込み制御信号WYS選択用Yプリデコーダと
ドライバであり、図10,図12のYDに対応する。V
Lは、特開昭58−70482 号に開示されているよ
うな電圧リミッタ回路であり、本発明のドライバに印加
する電圧を発生する。その他の回路は、図10,図12
と同じである。ABF内のODDは、本発明の実施例図
1から図9に示すドライバであり、ODAは図13に示
すAND回路である。回路の動作は、図10,図12と
同じである。
【0042】
【発明の効果】本発明を用いれば過渡的に定常電圧より
高い、あるいは低い電圧のパルス信号で負荷を駆動する
ことが出来るため高速化が図れる。さらに、このパルス
信号を負荷駆動用のMOSトランジスタのゲートに印加
することによりMOSトランジスタの駆動能力を増加し
高速化と低電圧下での安定動作が図れる。
高い、あるいは低い電圧のパルス信号で負荷を駆動する
ことが出来るため高速化が図れる。さらに、このパルス
信号を負荷駆動用のMOSトランジスタのゲートに印加
することによりMOSトランジスタの駆動能力を増加し
高速化と低電圧下での安定動作が図れる。
【図1】本発明の第一の実施例を示す図。
【図2】図1を説明するための図。
【図3】本発明の第2の実施例。
【図4】本発明の第3実施例。
【図5】図4の動作を説明するための図。
【図6】出力のオーバシュート波形を制御するPOD,
NODの他の実施例。
NODの他の実施例。
【図7】出力のオーバシュート波形を制御するPOD,
NODの他の実施例。
NODの他の実施例。
【図8】本発明をパルスの立ち下がり側のみに適用した
実施例。
実施例。
【図9】本発明をパルスの立ち下がり側のみに適用した
実施例。
実施例。
【図10】本発明をDRAMのセンスアンプ駆動回路に
適用した実施例。
適用した実施例。
【図11】図10の動作を説明するための図。
【図12】DRAMのセンスアンプ駆動回路に適用した
他の実施例。
他の実施例。
【図13】本発明をAND回路に適用した実施例。
【図14】本発明をOR回路に適用した実施例。
【図15】従来の回路。
【図16】本発明を搭載するLSIの断面構造。
【図17】本発明を搭載するLSIの断面構造。
【図18】本発明をDRAMに適用した実施例である。
IN,IN1,IN2…入力信号、OUT…出力信号、
MP1からMP30…pチャネルMOSトランジスタ、
MN1からMN34…nチャネルMOSトランジスタ、
VCC〜VSS…通常動作電圧、VCH…通常動作電圧
より高い電圧、VSL…通常動作電圧より低い電圧、M
CA…メモリセルアレー、OUT…出力回路。
MP1からMP30…pチャネルMOSトランジスタ、
MN1からMN34…nチャネルMOSトランジスタ、
VCC〜VSS…通常動作電圧、VCH…通常動作電圧
より高い電圧、VSL…通常動作電圧より低い電圧、M
CA…メモリセルアレー、OUT…出力回路。
Claims (4)
- 【請求項1】2値以上の印加電圧で動作する半導体駆動
回路において、出力振幅より高い振幅の該回路内信号で
負荷駆動用MOSトランジスタのゲートを制御すること
を特徴とする半導体駆動回路。 - 【請求項2】2値以上の印加電圧で動作する半導体駆動
回路において、出力信号の立上り時は定常電圧より高い
電圧を出力し、立下がり時は定常電圧より低い電圧を出
力する第1の回路と、定常電圧を出力する第2の回路と
、出力電圧の検出回路で構成され、出力電圧の検出結果
により上記第1,第2の回路の動作を切り換えることを
特徴とする半導体駆動回路。 - 【請求項3】請求項2の半導体駆動回路において、AN
D,ORの論理機能を具備することを特徴とする半導体
駆動回路。 - 【請求項4】請求項1または2の出力端子でダイナミッ
クランダムアクセスメモリのセンスアンプ共通線を駆動
することを特徴とする半導体駆動回路。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3086549A JPH04318394A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 半導体駆動回路 |
KR1019920006240A KR100231393B1 (ko) | 1991-04-18 | 1992-04-15 | 반도체집적회로장치 |
US07/870,460 US5289425A (en) | 1991-04-18 | 1992-04-17 | Semiconductor integrated circuit device |
US08/152,387 US5347492A (en) | 1991-04-18 | 1993-11-16 | Semiconductor integrated circuit device |
US08/282,311 US5448526A (en) | 1991-04-18 | 1994-07-29 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3086549A JPH04318394A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 半導体駆動回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04318394A true JPH04318394A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13890089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3086549A Pending JPH04318394A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 半導体駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04318394A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0817386A1 (en) * | 1994-03-30 | 1998-01-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Voltage-level shifter |
EP0942535A1 (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Tri-state buffers |
JP2006351173A (ja) * | 1997-06-16 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP3086549A patent/JPH04318394A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0817386A1 (en) * | 1994-03-30 | 1998-01-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Voltage-level shifter |
EP0817385A1 (en) * | 1994-03-30 | 1998-01-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Voltage-level shifter |
JP2006351173A (ja) * | 1997-06-16 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
EP0942535A1 (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Tri-state buffers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5347492A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
US6954103B2 (en) | Semiconductor device having internal voltage generated stably | |
KR960009956B1 (ko) | 반도체 소자의 감지 증폭기 | |
KR100224960B1 (ko) | 반도체 집적 회로 장치(semiconductor integrated circuit device) | |
US5859799A (en) | Semiconductor memory device including internal power supply circuit generating a plurality of internal power supply voltages at different levels | |
US8804446B2 (en) | Semiconductor device having equalizing circuit equalizing pair of bit lines | |
US8036058B2 (en) | Symmetrically operating single-ended input buffer devices and methods | |
JP2007213637A (ja) | 内部電源生成回路及びこれらを備えた半導体装置 | |
JPH0562467A (ja) | センスアンプ駆動回路 | |
US5754418A (en) | High voltage generation circuit for semiconductor memory device | |
JP2940845B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JPH0817032B2 (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JP2012099199A (ja) | 半導体装置及びその制御方法 | |
JP3202481B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
US6100744A (en) | Integrated circuit devices having improved internal voltage generators which reduce timing skew in buffer circuits therein | |
US5754075A (en) | Integrated circuits including power supply boosters and methods of operating same | |
US6614270B2 (en) | Potential detecting circuit having wide operating margin and semiconductor device including the same | |
EP1018745B1 (en) | Improved driver circuit | |
JPH04318394A (ja) | 半導体駆動回路 | |
JPH0547178A (ja) | 高速センシング装置を具備した半導体メモリー装置 | |
US5771198A (en) | Source voltage generating circuit in semiconductor memory | |
US6320810B1 (en) | Semiconductor memory device allowing reduction in current consumption | |
JP2638046B2 (ja) | I/o線負荷回路 | |
US6009031A (en) | Supply line controlled sense amplifier | |
JP4068215B2 (ja) | 昇圧回路 |