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KR0132504B1 - 데이타 출력버퍼 - Google Patents

데이타 출력버퍼

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KR0132504B1
KR0132504B1 KR1019930028855A KR930028855A KR0132504B1 KR 0132504 B1 KR0132504 B1 KR 0132504B1 KR 1019930028855 A KR1019930028855 A KR 1019930028855A KR 930028855 A KR930028855 A KR 930028855A KR 0132504 B1 KR0132504 B1 KR 0132504B1
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data
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voltage
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심재광
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문정환
엘지반도체주식회사
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Abstract

데이타 출력버퍼는 제1신호에 응하여 동작하는 풀업수단과 제2신호에 응하여 동작하는 풀다운수단으로 된 데이타 출력드라이버와, 제1접지전위에 연결되고 상기 데이타 출력드라이브에 흐르는 전류 및 상기 제1접지전위의 노이즈의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 제1접지전위와 다른 접지전위를 갖는 제2접지전위에 연결되고 상기 감지수단의 출력신호에 따라 구동하여 상기 데이타 출력드라이브의 풀다운 수단의 게이트전압을 조절하는 전압조절수단으로 구성된다. 따라서, 동작속도에 영향을 주지 않고 칩에서 발생한 노이즈를 억제시킬수 있다.

Description

데이타 출력버퍼
제1도는 종래의 데이타 출력버퍼의 회로도.
제2도는 제1도의 회로의 동작을 서술하기 위한 동작타이밍도.
제3도는 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼의 개념도.
제4도는 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼의 일실시예의 회로도.
제5도는 제4도의 회로의 동작을 서술하기 위한 동작타이밍도.
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 메모리 장치의 데이타 출력버퍼에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 메모리 장치에서 노이즈는 동작속도 및 신뢰성의 관점에서 매우 중요하다.
그리하여 칩에서 발생하는 노이즈를 없애려는 연구가 꾸준히 진행되어왔다.
특히 데이타 출력버퍼에 데이타 동작동안에 발생한 노이즈가 심각하며, 이 노이즈를 줄이는 기술이 영국특허공보GB2 257 856A에 개시되어 있다.
제1도는 종래의 데이타 출력버퍼를 도시한 것이다.
제1도에서 데이타쌍(D, D)는 센스 증폭기(도시하지 않음)의 출력신호들이고 출력인에이블 신호(OE)는 데이타쌍(D, D)의 출력을 인에이블 하기 위한 신호이다.
제1도에 도시한 데이타 출력버퍼는 데이타(D) 및 출력인에이블 신호(OE)를 수신하는 데이타 입력버퍼, 반전데이타(D) 및 출력인에이블 신호(OE)를 수신하는 반전데이타 입력버퍼, 데이타 입력버퍼 및 반전데이타 입력버퍼의 출력에 접속되는 데이타 출력드라이버, 하이로부터 로우로 천이동안 데이타 입력버퍼의 출력신호의 천이를 지연시키는 제1제어수단(12)과, 로우로부터 하이로 천이동안 반전데이타 입력버퍼의 출력신호의 천이를 지연시키는 제2제어수단(13)으로 구성된다.
데이타 입력버퍼는 데이타(D) 및 출력 인에이블 신호(OE)를 수신하는 NAND게이트(1), NAND게이트(1)의 출력신호를 반전시키는 인버터(2), 인버터(2)의 출력신호를 수신하는 게이트 전극, 전압원(Vcc)을 공급받는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터(3) 및, 인버터(2)의 출력신호를 수신하는 게이트전극, 접지전위(Vss)에 연결되는 소스전극 및 P-모스트랜지스터(3)의 드레인 전극에 접속되는 드레인 전극을 갖는 N-모스트랜지스터(4)로 구성된다.
반전데이타 입력버퍼는 반전데이타(D) 및 출력인에이블(OE)를 수신하는 NAND게이트(6), NAND게이트(6)의 출력신호를 수신하는 게이트 전극 및 전압원(Vcc)을 공급받는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터(7)와, NAND게이트(6)의 출력신호를 수신하는 게이트 전극, 접지전위(Vss)에 접속되는 소스전극 및 P-모스트랜지스터(7)의 드레인 전극에 연결되는 드레인 전극을 갖는 N-모스트랜지스터(8)로 이루어진다.
데이타 출력드라이버는 P-모스트랜지스터(3) 및 N-모스트랜지스터(4)로 된 인버터(5)의 출력신호를 받는 게이트 전극 및 전압원(Vcc)을 공급받는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터와, P-모스트랜지스터(7) 및 N-모스트랜지스터(8)로 된 인버터(9)의 출력신호를 수신하는 게이트 전극 및, 전지전위(Vss)에 접속되는 소스전극 및, P-모스트랜지스터(10)의 드레인 전극에 접속되는 드레인전극을 갖는 N-모스트랜지스터(11)로 구성되고, N-모스트랜지스터(11)와 P-모스트랜지스터(10)사이에 공통결점을 통해 데이타 출력신호(Dout)를 발생한다.
제1제어수단(12)은 인버터(2)의 출력신호(Dd)를 수신하고 직렬접속된 제1, 2 및 3인버터(14,15,16)와 제3인버터(16)의 출력신호를 받는 게이트 전극, 접지전위(Vss)에 접속되는 소스전극 및, N-모스트랜지스터(4)의 소스전극에 접속되는 드레인 전극을 갖는 N-모스트랜지스터(17), 전압원(Vcc)을 공급 받는 게이트 전극 및, N-모스트랜지스터(17)의 드레인 및 소스전극들에 각각 접속되는 드레인 및 소스전극들을 갖는 N-모스트랜지스터(18)로 구성된다.
제2제어수단(13)은 NAND게이트(6)의 출력신호(Dd)를 수신하고 직렬접속된 제4, 5 및 6인버터(19, 20, 21)와 제 6인버터(21)의 출력신호를 인가받는 게이트 전극, 전압원(Vcc)을 공급받는 소스전극 및 P-모스트랜지스터(7)의 소스전극에 접속되는 드레인 전극을 갖는 P-모스트랜지스터(22)와, 접지전위(Vss)에 연결되는 게이트 전극 및, P-모스트랜지스터(22)의 드레인 및 소스 전극들에 각각 접속되는 드레인 및 소스전극들을 갖는 P-모스트랜지스터(23)로 이루어진다.
제2도는 제1도에 도시한 회로의 동작을 서술하기 위한 동작타이밍도이다.
제1 및 2도에서, 제1 및 2제어수단(12, 13)을 이용하여 P-모스트랜지스터(3) 및 N-모스트랜지스터(4)로된 인버터의 출력신호(DOP)의 하강천이와, P-모스트랜지스터(7) 및 N-모스트랜지스터(8)로된 인버터의 출력신호(DON)의 상승천이에 대하여 데이타 출력드라이버를 이루는 P-모스트랜지스터(10) 및 N-모스트랜지스터(11)의 게이트 전극에 인가되는 전압이 문턱전압이 도달하기 전까지, 즉 P-모스트랜지스터(10) 및 N-모스트랜지스터(11)가 턴온 되기 전까지는 램프속도를 빠르게 하여 고속으로 드라이빙하고 P-모스트랜지스터(10) 및 N-모스트랜지스터(11)의 게이트 전극에 인가되는 전압이 문턱전압이 도달한 후, 즉 상기 트랜지스터들(10, 11)이 턴-온된 다음에는 램프 속도를 늦춰 저속으로 드라이빙함으로써 동작 속도의 영향을 받지 않고 노이즈를 감소시킬수 있다.
그러나, 상술한 구성에서 노이즈 발생의 억제는 실제 노이즈의 발생과 관계없이 행하여지고 데이타 출력드라이버가 턴-온된 상태에서는 램프속도를 늦춰 저속으로 드라이빙함으로써 동작속도의 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적을 실제 접지선의 노이즈 크기를 감지하여 감지된 정보량에 의해 출력단을 제어함으로써 노이즈 발생을 방지할 수 있는 데이타 출력버퍼를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼는 제1신호에 응하여 동작하는 풀업수단과 제2신호에 응하여 동작하는 풀다운 수단으로 된 데이타 출력드라이버와, 제1접지전위에 연결되고 상기 데이타 출력드라이브에 흐르는 전류 및 상기 제1접지전위의 노이즈의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 제1접지전위와 다른 접지전위를 갖는 제2접지전위에 연결되고 상기 감지수단의 출력신호에 따라 구동하여 상기 데이타 출력드라이브의 풀다운 수단의 게이트전압을 조절하는 전압조절수단으로 구성된다.
제3도는 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼의 개념을 설명한 것이다.
제3도에서 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼는 제1 및 2제어수단(12, 13)을 제외한 제1도의 데이타 출력버퍼에 비하여, 데이타 출력드라이버가 턴온되었을때에 흐르는 전류 및 이에따른 접지선의 노이즈의 크기를 감지하는 감지수단(I13), 감지수단(I13)의 출력신호에 따라 구동하여 데이타 출력드라이버의 풀다운수단의 게이트 전압을 조절하는 전압조절수단(I14)으로된 제어수단을 더 포함한다.
감지수단(I13)은 P-모스트랜지스터(I7) 및 N-모스트랜지스터(I8)로 된 인버터의 출력신호(DOL)를 수신하는 게이트 전극 및 두 N-모스트랜지스터들 (I4, I10)로 된 데이타 출력드라이버의 출력(OUT)에 접속되는 드레인 전극을 갖는 N-모스트랜지스터(I11) 및, N-모스트랜지스터(I11)의 소스전극과 제1전극전위(GND1)사이에 직렬접속된 전류감지저항(I12)으로 구성된다.
전압조절수단(I14)은 전압원(Vcc)을 공급받는 드레인 전극, 제1접지전위(GND1)인가받는 게이트 전극 및, P-모스트랜지스터(I7)의 드레인에 접속되는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터(I6)와, N-모스트랜지스터(I11)와 전류 감지저항(I12)에 사이의 공통절점에 걸리는 전압을 인가받는 게이트전극, P-모스트랜지스터(I6)의 소스전극에 접속되는 드레인 전극 및, 제2 접지전위(GND2)에 접속되는 소스전극을 갖는 N-모스트랜지스터(I9)로 이루어진다.
제4도는 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼의 일실시예를 보인 것이다.
제4도에서 제3도의 제1 및 제2접지전위(GND1, GND2)의 부분을 보다 상세히 도시하였다.
제1접지(GND1)의 전위는 칩내의 접지선 배선에 따른 제1기생저항(Rp1), 제1기생저항(Rp1)에 접속되는 제1패드(PAD1), 제1패드(PAD1)와 접지사이에 접속되는 제1결합코일(L1)로 이루어지고, 제2접지(GND2)의 전위는 제2기생저항(Rp2), 제2기생저항(Rp2)에 접속되는 제2패드(PAD2), 제2패드(PAD2)와 접지사이에 접속되는 제2결합코일(L2)로 이루어진다.
제5도는 NAND게이트(6)의 출력신호(Dd)가 하이로부터 로우로 천이할 때 제4도에 도시한 회로의 동작을 설명하기 위한 동작타이밍도이다.
반전데이타(D) 및 출력인에이블 신호(OE)가 동시에 하이로부터 로우로 천이하였다고 가정하자.
제5도에서 출력신호(Dd)가 하이로부터 로우로 천이 할 때 P-모스트랜지스터(I7)는 턴온되는 한편, N-모스트랜지스터(I8)는 턴오프 된다.
P-모스트랜지스터(I6)는 게이트 전극을 통하여 항상 제1접지(GND1)를 공급받기 때문에 항상 턴-온 상태에 있다.
즉 P-모스트랜지스터(I6)는 절점(MHI)을 프리차아지하기 위해 제공된다. 절점(MHI)이 P-모스트랜지스터(I6)를 통해 전압원(Vcc)로 프리차아지 되어있기 때문에 P-모스트랜지스터(I7)가 턴온되면 인버터의 출력(DOL)은 하이레벨로 된다.
N-모스트랜지스터(I10, I11)의 게이트들은 인버터의 출력(DOL)에 접속되어 있다.
따라서 인버터의 출력(DOL)이 하이레벨로 됨에 따라 N-모스트랜지스터들(I10, I11)은 턴온된다.
그러면 출력(OUT)의 전위레벨은 로우로 천이하기 시작한다.
그결과, 출력(OUT)은 N-모스트랜지스터(I10)를 통하여 접지로 방전하기 시작하며, 동시에 N-모스트랜지스터(I11) 및 전류감지저항(I12)을 통하여 접지로 방전한다.
N-모스트랜지스터(I11)에 흐르는 전류량이 적당한 크기가 되도록 N-모스트랜지스터(I11)의 크기가 조절되어 있다.
N-모스트랜지스터(I11)에 흐르는 전류(Is)는 N-모스트랜지스터(I10)에 흐르는 전류(In)에 비하여 매우 작으므로 N-모스트랜지스터(I11)에 흐르는 전류(Is)에 의해 생기는 접지선 전위차는 무시할 수 있다.
따라서 제1접지(GND1)의 전위(VGND1)는 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.
이것이 출력(OUT)의 전위 방전에 의한 노이즈의 크기가 된다.
N-모스트랜지스터(I11)의 소스전극과 전류감지저항(Rs) 사이의 절점(SEN)이 N-모스트랜지스터(I9)의 게이트 전극에 연결되어 있다.
결점(SEN)의 전위는 VGND1+ Is × Rs이다.
N-모스트랜지스터(I9)의 게이트 전극 및 소스전극간의 전위차(VGS)는 VGND1+ Is × Rs - VGND2로 된다.
여기서 VGND2는 제2접지(GND2)의 전위이며, 상기 제2접지의 전위는 노이즈가 거의 없는 제2패드의 그라운드에 연결되도록 한다.
N-모스트랜지스터(I9)의 게이트 전극 및 소스전극간의 전위차(VGS)가 그의 문턱전압(VTH)보다 클때 N-모스트랜지스터(I9)는 턴온된다.
따라서, 절감(MHI)의 전위는 N-모스트랜지스터(I9)를 통해 접지로 방전하게 되어 절점(MHI)의 전위는 로우레벨로 된다.
P-모스트랜지스터(I7)는 턴온상태를 계속 유지하고 있으므로 절점(MHI)의 전위가 로우레벨이 됨에 따라 인버터의 출력(DOL)의 전위로 로우레벨로 천이한다.
그 결과로 N-모스트랜지스터(I10, I11)의 구동전압도 떨어져 이를 트랜지스터들(I10, I11)에 흐르는 전류(In, Is)도 작아진다.
이때 N-모스트랜지스터(I9)의 게이트-소스간의 전위차(VGS)가 그의 문턱전압(VTH)보다 작으면 N-모스트랜지스터(I9)는 턴오프된다.
N-모스트랜지스터(I9)가 턴오프됨에 따라 절점(MHI)의 전위는 다시 P-모스트랜지스터(I6)를 통해 전압원(Vcc)로 충전하게 된다.
아직 P-모스트랜지스터(I7)가 턴온 상태이므로 인버터의 출력(DOL)도 하이레벨로 천이된다.
인버터의 출력(DOL)이 N-모스트랜지스터들(I10, I11)의 문턱전압보다 크게 되면 이들 트랜지스터들(I10, I11)은 다시 턴온된다.
즉, N-모스트랜지스터(I10)의 전류이동에 따라 생성되는 제1접지전위(VGND1)는 노이즈 레벨의 크기를 감지하며, N-모스트랜지스터(I10)에 흐르는 전류량에 의해 제1접지전위(VGND1)를 재조절하여 노이즈 레벨을 낮추는 동작을 자동적으로 수행한다.
본 발명에 의하면 데이타 출력버퍼는 실제 접지선의 노이즈 크기를 감지해서 피드백을 통해 데이타 출력 드라이버의 전류를 조절함으로써 노이즈 발생을 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 제1신호에 응하여 동작하는 풀업수단과 제2신호에 응하여 동작하는 풀다운수단으로 된 데이타 출력드라이버와, 제1접지전위에 연결되고 상기 데이타 출력드라이브에 흐르는 전류 및 상기 제1접지전위의 노이즈의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 제1접지전위와 다른 접지전위를 갖는 제2접지전위에 연결되고 상기 감지수단의 출력신호에 따라 구동하여 상기 데이타 출력드라이브의 풀다운 수단의 게이트전압을 조절하는 전압조절수단으로 구성되는 데이타출력버퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 인버터의 출력신호를 수신하는 게이트 전극 및 데이타 출력드라이버의 출력에 접속되는 드레인 전극을 갖는 제1N-모스트랜지스터 및 N-모스트랜지스터의 소스전극과 제1접지전위 사이에 직렬 접속되는 전류감지저항으로 구성되는 데이타 출력버퍼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압조절수단은 제1접지전위를 인가받는 게이트 전극, 전압원을 공급받는 드레인 전극 및, 인버터에 접속되는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터와, 제1N-모스트랜지스터의 소스전극과 전류 감지저항 사이의 절점의 전위를 인가받는 게이트 전극, 제2접지전위에 접속되는 소스전극 및, P-모스트랜지스터의 소스전극에 접속되는 드레인 전극을 갖는 제2N-모스트랜지스터로 이루어진 데이타 출력버퍼.
  4. 데이타 신호들을 버퍼링하는 데이타 버퍼수단과, 반전데이타 신호들을 버퍼링하는 반전데이타 버퍼수단과, 상기 데이타 버퍼수단의 출력신호에 응하여 동작하는 풀-업트랜지스터와 반전데이타 버퍼수단의 출력신호에 응하여 동작하는 풀-다운 트랜지스터된 데이타 출력드라이버와, 피드백을 통하여 상기 데이타 출력드라이버의 풀-다운 수단에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류에 따라 제2신호의 슬로프를 제어하는 제어수단으로 구성되는 데이타 출력버퍼.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어수단은 데이타 구동시 풀-다운수단에 흐르는 전류 및 그에 따라 실제접지선의 노이즈의 크기를 감지하는 감지수단과, 감지수단의 출력신호에 따라 동작하여 풀-다운수단의 게이트 전압을 조절하는 전압 조절수단을 포함하는 데이타 출력버퍼.
  6. 제5항에 있어서, 상기 감지수단은 인버터의 출력신호를 수신하는 게이트 전극 및 데이타 출력드라이버의 출력에 접속되는 드레인 전극을 갖는 제1N-모스트랜지스터 및 제1N-모스트랜지스터의 소스전극과 제1접지전위 사이에 직렬 접속되는 전류감지저항으로 구성되는 데이타 출력버퍼.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전압조절수단은 제1접지전위를 인가받는 게이트 전극, 전압원을 공급받는 드레인 전극 및, 인버터에 접속되는 소스전극을 갖는 P-모스트랜지스터와, 제1N-모스트랜지스터의 소스전극과 전류 감지저항 사이의 절점의 전위를 인가받는 게이트 전극, 제2접지 전위에 접속되는 소스전극 및, P-모스트랜지스터의 소스전극에 접속되는 드레인 전극을 갖는 제2N-모스트랜지스터로 이루어진 데이타 출력버퍼.
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