KR100407991B1 - Level Shifter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 신호의 천이 시점을 빠르게 가져가 시프트 출력 스피드를 높일 수 있도록한 레벨 시프터에 관한 것으로, 입력되는 프리차지 신호를 반전 출력하는 제 1 인버터 버퍼(IN1)와 그의 출력 신호를 다시 반전하여 입력 신호에 대한 출력의 스위칭 포인트를 결정하는 제 2 인버터 버퍼(IN2)를 포함하고 각각의 출력 신호가 각각 게이트에 입력되는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1),제 2 NMOS 트랜지스터(MN2);상기 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 드레인 출력이 각각 게이트로 입력되어 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 액티브 로드 역할을 하는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2),제 1 PMOS 트랜지스터(MP1);상기 제 1 POMS 트랜지스터(MP1)의 드레인에 드레인이 공통으로 연결되고 소오스에 Vpp 전압이 인가되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되는 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3);상기 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3)에 직렬 연결되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되어 입력되는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a level shifter which has a fast transition time of an input signal to increase a shift output speed. The present invention relates to a first inverter buffer (IN1) which inverts and outputs an input precharge signal and an output signal thereof. A first NMOS transistor MN1 and a second NMOS transistor MN2 including a second inverter buffer IN2 for determining a switching point of an output for an input signal, each output signal being input to a gate; 2, the second PMOS transistor MP2 and the first PMOS transistor (2) which serve as active loads of the first and second NMOS transistors MN1 and MN2, respectively. A third PMOS transistor MP3 having a drain connected to a drain of the first POMS transistor MP1 in common, a Vpp voltage applied to a source, and a precharge signal input to a gate; And a third NMOS transistor MN3 connected in series with the MOS transistor MP3 and having a precharge signal input to the gate.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치의 구동에 관한 것으로, 특히 입력 신호의 천이 시점을 빠르게 가져가 시프트 출력 스피드를 높일 수 있도록한 레벨 시프터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the driving of semiconductor memory devices, and more particularly, to a level shifter capable of bringing the transition time of an input signal early to increase the shift output speed.
반도체 집적 회로의 설계에서, 상이한 전압 레벨을 요구하는 회로들 간의 인터페이스를 위해 전압 레벨 변환기를 필요로 하는 경우가 있다. 예를 들어, DRAM 등과 같은 많은 집적 회로는 정해진 전압 범위에서 동작하지만, 외부 회로들과 인터페이스하거나, DRAM과 함께 포함된 다른 회로들에 신호를 제공하기 위해서는 그 이상의 전압 진폭을 요구한다.In the design of semiconductor integrated circuits, there are cases where a voltage level converter is required for the interface between circuits requiring different voltage levels. For example, many integrated circuits, such as DRAM, operate over a defined voltage range, but require more voltage amplitude to interface with external circuits or provide signals to other circuits included with the DRAM.
모든 전압 레벨 변환기의 2개의 주요 과제는 입력 신호의 변환에 요구되는 시간의 경감 및 변환을 완료하기 위한 전력 요건이다.Two major challenges of all voltage level converters are the reduction of time required for the conversion of the input signal and the power requirements to complete the conversion.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 레벨 시프터 회로에 관하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a level shifter circuit of the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술의 레벨 시프터의 회로 구성도이고, 도 2는 종래 기술의 워드 라인 드라이버의 회로 구성도이다.1 is a circuit diagram of a level shifter in the prior art, and FIG. 2 is a circuit diagram of a word line driver in the prior art.
종래 기술의 레벨 시프터 회로는 입력되는 프리차지(precharge;PCG) 신호를 반전 출력하는 제 1 인버터 버퍼(IN1)와, 상기 제 1 인버터 버퍼(IN1)의 출력 신호를 다시 반전하여 입력 신호에 대한 출력의 스위칭 포인트를 결정하는 제 2 인버터 버퍼(IN2)와, 상기 제 2 인버터 버퍼(IN2)의 출력 신호 및 제 1 인버터 버퍼(IN1)의 출력 신호가 각각 게이트에 입력되는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1),제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)와, 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)와 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 액티브 로드 역할을 하는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)와 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)를 포함하고 구성된다.여기서, 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 게이트는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)의 드레인과 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 드레인에 공통으로 연결되고, 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)의 게이트는 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 드레인과 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 드레인에 공통으로 연결된다.The prior art level shifter circuit inverts and outputs a first inverter buffer IN1 that inverts an input precharge (PCG) signal and an output signal of the first inverter buffer IN1 again to output an input signal. The first NMOS transistor MN1 to which the second inverter buffer IN2 and the output signal of the second inverter buffer IN2 and the output signal of the first inverter buffer IN1 are respectively input to the gate. And includes a second NMOS transistor MN2, a second PMOS transistor MP2 and a first PMOS transistor MP1 serving as active loads of the first NMOS transistor MN1 and the second NMOS transistor MN2. Here, the gate of the first PMOS transistor MP1 is connected in common to the drain of the second PMOS transistor MP2 and the drain of the second NMOS transistor MN2, and the gate of the second PMOS transistor MP2 is formed in the first manner. 1 PMOS transistor MP1 It is commonly connected to the phosphorus and the drain of the first NMOS transistor MN1.
여기서, 제 1,2 PMOS 트랜지스터(MP1)(MP2)의 소오스에는 Vpp 전압이 인가되고 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 소오스에는 Vss 전압이 인가된다.Here, the Vpp voltage is applied to the source of the first and second PMOS transistors MP1 and MP2, and the Vss voltage is applied to the source of the first and second NMOS transistors MN1 and MN2.
이와 같이 구성된 종래 기술의 레벨 시프터의 레벨 시프트 동작을 설명하면 다음과 같다.The level shift operation of the level shifter of the prior art configured as described above is as follows.
제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 게이트에 입력되는 제 2 인버터 버퍼(IN2)에 의해 스위핑(Sweeping)되어 출력되는 상태 즉, 출력 전압(MWLB)의 상태를 살펴보는 것으로 레벨 시프터의 동작을 효율적으로 이해할 수 있다.The operation of the level shifter can be efficiently understood by looking at the state of the sweeping output by the second inverter buffer IN2 input to the gate of the first NMOS transistor MN1, that is, the state of the output voltage MWLB. Can be.
즉, 전압 변환 특성(Voltage Transfer Characteristics)은 다음과 같다.That is, voltage transfer characteristics are as follows.
입력 프리차지 전압(PCG)이 Low 레벨에 있을 때 출력 전압(MWLB) 역시 low 레벨에 있게된다.When the input precharge voltage PCG is at the low level, the output voltage MWLB is also at the low level.
이 상태에서 입력 신호의 전압 레벨을 증가시키면 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 Vgs가 증가하게 되고 이는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)를 지나는 전류를 증가시키게 된다.In this state, increasing the voltage level of the input signal increases the Vgs of the first NMOS transistor MN1, which increases the current passing through the first NMOS transistor MN1.
이와 같이 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 통과 전류가 증가하여도 출력 전압은 이전과 비교하여 크게 증가하지 않는다.As described above, even though the passage current of the first NMOS transistor MN1 increases, the output voltage does not increase significantly as compared with the former.
출력 전압(Vout)이 크게 증가하지 않는 이유는 다음과 같다.The reason why the output voltage Vout does not increase significantly is as follows.
인버터 버퍼(IN1)의 출력이 Low 레벨(현재 입력되는 신호의 레벨)보다 커지지 않으면 인버터 버퍼(IN1)의 출력이 크게 변화되지 않으며 이러한 출력은 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 게이트에 연결되어 있으므로 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)에 흐르는 전류에 큰 변화가 없게되어 출력되는 신호 레벨이 크게 변화되지 않는다.If the output of the inverter buffer IN1 is not greater than the low level (the level of the signal currently being input), the output of the inverter buffer IN1 does not change significantly, and this output is connected to the gate of the second NMOS transistor MN2. 2 There is no big change in the current flowing through the NMOS transistor NM2, and the output signal level does not change significantly.
이러한 상태에서 입력이 계속 증가하여 Low 레벨보다 크고 High 레벨보다 작은 상태가 되면 인버터 버퍼(IN1)는 천이 영역에서 동작하게 되어 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)에 흐르는 전류를 감소시키게 된다.In this state, when the input continues to increase and becomes greater than the low level and less than the high level, the inverter buffer IN1 operates in the transition region, thereby reducing the current flowing in the second NMOS transistor MN2.
제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)에 흐르는 전류가 감소하게 되면 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 Vgs 전압을 낮추게되어 출력 전압(Vout)을 증가시키게 된다.When the current flowing in the second NMOS transistor MN2 decreases, the Vgs voltage of the second NMOS transistor MN2 is lowered to increase the output voltage Vout.
이는 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 Vgs를 감소시켜 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)에 흐르는 전류를 더욱 감소시켜 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 드레인-소오스간의 전압을 더욱 낮게한다.This reduces the Vgs of the first PMOS transistor MP1 to further reduce the current flowing through the first PMOS transistor MP1, thereby lowering the drain-source voltage of the first NMOS transistor MN1.
이렇게 되면 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)에 흐르는 전류는 더욱 증가하게 되어 빠르게 출력되는 전압의 레벨을 높인다.In this case, the current flowing through the second PMOS transistor MP2 is further increased to increase the level of the voltage that is quickly output.
따라서, 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)와 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)는 레벨 시프터 회로의 입력 전압의 로직 상태의 변화에 따라 출력 전압의 레벨을 달리 한다.Therefore, the first PMOS transistor MP1 and the second PMOS transistor MP2 vary the level of the output voltage according to the change in the logic state of the input voltage of the level shifter circuit.
도 2는 이와 같은 종래 기술의 레벨 시프터를 전단에 구성한 워드 라인 드라이버를 나타낸 것이다.Fig. 2 shows a word line driver having such a prior art level shifter configured at the front end.
워드 라인 드라이버는 서로 직렬 연결되어 서브 워드 라인 구동 신호(SUB_WL)를 출력하는 공통 출력단을 갖고 레벨 시프터에서 출력되는 메인 워드라인 구동신호(MWLB)가 각각 게이트로 입력되는 PMOS 트랜지스터(MP3)와 NMOS 트랜지스터(MN3)와, 출력단에 연결되어 워드 라인이 디져블된후에 워드 라인에 남아있는 차지를 디스차지하기 위한 워드 라인 클램핑 신호(WLC)가 게이트에 입력되는 NMOS 트랜지스터(MN4)로 구성된다.The word line driver has a common output terminal connected in series to each other and outputs a sub word line driving signal SUB_WL, and a PMOS transistor MP3 and an NMOS transistor, in which a main word line driving signal MWLB output from a level shifter is input to a gate, respectively. MN3 and an NMOS transistor MN4 connected to an output terminal and having a word line clamping signal WLC input to the gate for discharging the charge remaining in the word line after the word line is deserialized.
여기서, PMOS 트랜지스터(MP3)의 소오스에는 Fx 신호가 인가된다. Fx 신호는 워드 라인에 Vpp 레벨을 전달하기 위한 신호로서 인에이블시에는 Vpp 레벨을 갖지만, 디져블시에는 Vss 레벨로 변화되어 워드 라인의 차지를 디스차지하는 역할을 한다.Here, the Fx signal is applied to the source of the PMOS transistor MP3. The Fx signal is a signal for delivering a Vpp level to a word line, and has a Vpp level when enabled, but changes to a Vss level when disabled, thereby discharging the charge of the word line.
그러나 이와 같은 종래 기술의 레벨 시프터는 다음과 같은 문제가 있다.However, such a prior art level shifter has the following problems.
레벨 시프트 동작시에 입력 신호의 천이 시점과 출력 신호의 천이 시점의 차이가 커 동작 스피드가 떨어진다.In the level shift operation, the difference between the transition time of the input signal and the transition time of the output signal is large, and the operation speed is lowered.
이는 고속 데이터 입출력 메모리에의 적용을 어렵게 한다.This makes it difficult to apply to the high speed data input / output memory.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 레벨 시프터의 문제를 해결하기 위한 것으로, 입력 신호의 천이 시점을 빠르게 가져가 시프트 출력 스피드를 높일 수 있도록한 레벨 시프터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem of the level shifter of the prior art, and an object thereof is to provide a level shifter capable of increasing the shift output speed by bringing the transition time of an input signal quickly.
도 1은 종래 기술의 레벨 시프터의 회로 구성도1 is a circuit diagram of a prior art level shifter
도 2는 종래 기술의 워드 라인 드라이버의 회로 구성도2 is a circuit diagram of a conventional word line driver.
도 3은 본 발명에 따른 레벨 시프터의 회로 구성도3 is a circuit diagram of a level shifter according to the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 워드 라인 드라이버의 회로 구성도4 is a circuit diagram of a word line driver according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 워드 라인 드라이버의 회로 구성도5 is a circuit diagram of a word line driver according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 레벨 시프터 및 종래 기술의 레벨 시프터의 동작 파형을 비교한 그래프6 is a graph comparing the operation waveforms of the level shifter and the prior art level shifter according to the present invention.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레벨 시프터는 입력되는 프리차지 신호를 반전 출력하는 제 1 인버터 버퍼(IN1)와 그의 출력 신호를 다시 반전하여 입력 신호에 대한 출력의 스위칭 포인트를 결정하는 제 2 인버터 버퍼(IN2)를 포함하고 각각의 출력 신호가 각각 게이트에 입력되는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1),제 2 NMOS 트랜지스터(MN2);상기 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 드레인 출력이 각각 게이트로 입력되어 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 액티브 로드 역할을 하는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2),제 1 PMOS 트랜지스터(MP1);상기 제 1 POMS 트랜지스터(MP1)의 드레인에 드레인이 공통으로 연결되고 소오스에 Vpp 전압이 인가되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되는 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3);상기 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3)에 직렬 연결되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되어 입력되는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The level shifter according to the present invention for achieving the above object is a first inverter buffer (IN1) for inverting and outputting the input precharge signal and the first to determine the switching point of the output for the input signal by inverting the output signal again A first NMOS transistor MN1 and a second NMOS transistor MN2 including two inverter buffers IN2 and respective output signals are respectively input to a gate; drains of the first and second NMOS transistors MN1 and MN2 A second PMOS transistor (MP2), a first PMOS transistor (MP1) serving as an active load of the first and second NMOS transistors (MN1) and (MN2), respectively; A third PMOS transistor MP3 connected to a drain in common, a Vpp voltage applied to a source, and a precharge signal input to a gate; a third PMOS transistor MP3 connected in series to the third PMOS transistor MP3 and precharged to a gate It characterized in that it comprises a second NMOS transistor 3 (MN3) that the call type is entered.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 레벨 시프터 및 워드 라인 구동 회로에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a level shifter and a word line driving circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 레벨 시프터의 회로 구성도이다.3 is a circuit diagram of a level shifter according to the present invention.
그리고 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 워드 라인 드라이버의 회로 구성도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 워드 라인 드라이버의 회로 구성도이다.4 is a circuit diagram of the word line driver according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram of the word line driver according to the second embodiment of the present invention.
그 구성은 도 3에서와 같이, 입력되는 프리차지(precharge;PCG) 신호를 반전 출력하는 제 1 인버터 버퍼(IN1)와, 상기 제 1 인버터 버퍼(IN1)의 출력 신호를 다시 반전하여 입력 신호에 대한 출력의 스위칭 포인트를 결정하는 제 2 인버터 버퍼(IN2)와, 상기 제 2 인버터 버퍼(IN2)의 출력 신호 및 제 1 인버터 버퍼(IN1)의 출력 신호가 각각 게이트에 입력되는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1),제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)와, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)와 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 액티브 로드 역할을 하는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)와 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)와, 상기 제 1 POMS 트랜지스터(MP1)의 드레인에 드레인이 공통으로 연결되고 소오스에 Vpp 전압이 인가되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되어 입력되는 프리차지 신호가 High에서 Low로 천이될 때 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)보다 빨리 턴온되어 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)가 턴 오프되도록 하는 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3)와, 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3)에 직렬 연결되고 게이트에 프리차지 신호가 입력되어 입력되는 프리차지 신호가 Low에서 High로 천이될 때 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)보다 빨리 턴온되어 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)가 빨리 턴 온되도록 하는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)로 구성된다.여기서, 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 게이트는 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)의 드레인과 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 드레인에 공통으로 연결되고, 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)의 게이트는 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 드레인과 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 드레인에 공통으로 연결된다.3, the first inverter buffer IN1 for inverting and outputting the input precharge (PCG) signal and the output signal of the first inverter buffer IN1 are inverted again to provide an input signal. The first NMOS transistor (IN2) for determining the switching point of the output for the first inverter, the output signal of the second inverter buffer (IN2) and the output signal of the first inverter buffer (IN1) is input to the gate ( MN1, the second NMOS transistor MN2, the second PMOS transistor MP2 and the first PMOS transistor MP1 serving as active loads of the first NMOS transistor MN1 and the second NMOS transistor MN2; And a first PMOS transistor when a drain is commonly connected to a drain of the first POMS transistor MP1, a Vpp voltage is applied to a source, a precharge signal is input to a gate, and an input precharge signal transitions from high to low. Faster than (MP1) A third PMOS transistor MP3 that is turned on to turn off the second PMOS transistor MP2 and a precharge signal that is connected in series with a third PMOS transistor MP3 and inputs a precharge signal to a gate are input at low. It is composed of a third NMOS transistor MN3, which is turned on faster than the first NMOS transistor MN1 when turned high, so that the second PMOS transistor MP2 is turned on quickly. Here, the first PMOS transistor MP1 The gate is connected to the drain of the second PMOS transistor MP2 and the drain of the second NMOS transistor MN2 in common, and the gate of the second PMOS transistor MP2 is connected to the drain of the first PMOS transistor MP1 and the first NMOS. Commonly connected to the drain of the transistor MN1.
여기서, 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)의 소오스는 접지 단자에 연결된다.Here, the source of the third NMOS transistor MN3 is connected to the ground terminal.
그리고 제 1,2 PMOS 트랜지스터(MP1)(MP2)의 소오스에는 Vpp 전압이 인가되고 제 1,2 NMOS 트랜지스터(MN1)(MN2)의 소오스에는 Vss 전압이 인가된다.The Vpp voltage is applied to the source of the first and second PMOS transistors MP1 and MP2, and the Vss voltage is applied to the source of the first and second NMOS transistors MN1 and MN2.
그리고 제 2 PMOS 트랜지스터(MP2)의 드레인과 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 드레인은 메인 워드 라인 구동 신호(MWLB_NEW) 출력단에 공통으로 연결된다.The drain of the second PMOS transistor MP2 and the drain of the second NMOS transistor MN2 are commonly connected to an output terminal of the main word line driving signal MWLB_NEW.
이와 같은 본 발명의 레벨 시프터는 제 3 PMOS 트랜지스터(MP3)와 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)에 의해 입력되는 프리차지 신호가 천이되는 시점에서 메인 워드 라인 구동 신호(MWLB_NEW)의 High →Low, Low →High로의 천이가 고속으로 이루어진다.As described above, the level shifter of the main word line driving signal MWLB_NEW of the main word line driving signal MWLB_NEW is shifted when the precharge signal input by the third PMOS transistor MP3 and the third NMOS transistor MN3 transitions. The transition to High is made at high speed.
그리고 도 4와 도 5는 이와 같은 본 발명에 따른 레벨 시프터를 채택한 워드 라인 드라이버의 구성을 나타낸 것이다.4 and 5 show the configuration of a word line driver employing such a level shifter according to the present invention.
먼저, 도 4의 워드 라인 드라이버는 서로 직렬 연결되어 서브 워드 라인 구동 신호(SUB_WL_NEW)를 출력하는 공통 출력단을 갖고 레벨 시프터에서 출력되는 메인 워드라인 구동신호(MWLB_NEW)가 각각 게이트로 입력되는 PMOS 트랜지스터(MP4)와 NMOS 트랜지스터(MN4)와, 출력단에 연결되어 워드 라인이 디져블된후에 워드 라인에 남아있는 차지를 디스차지하기 위한 워드 라인 클램핑 신호(WLC)가 게이트에 입력되는 NMOS 트랜지스터(MN5)로 구성된다.First, the word line driver of FIG. 4 has a common output terminal connected in series to each other and outputs a sub word line driving signal SUB_WL_NEW, and a PMOS transistor having a main word line driving signal MWLB_NEW output from a level shifter as a gate thereof. To the NMOS transistor MN5, which is connected to the output terminal of the MP4) and the NMOS transistor MN4, and a word line clamping signal WLC is input to the gate for discharging the charge remaining on the word line after being connected to the output terminal. It is composed.
여기서, PMOS 트랜지스터(MP4)의 소오스에는 Fx 신호가 인가된다. Fx 신호는 워드 라인에 Vpp 레벨을 전달하기 위한 신호로서 인에이블시에는 Vpp 레벨을 갖지만, 디져블시에는 Vss 레벨로 변화되어 워드 라인의 차지를 디스차지하는 역할을 한다.Here, the Fx signal is applied to the source of the PMOS transistor MP4. The Fx signal is a signal for delivering a Vpp level to a word line, and has a Vpp level when enabled, but changes to a Vss level when disabled, thereby discharging the charge of the word line.
Fx 신호가 인가되는 PMOS 트랜지스터(MP4)로는 워드 라인의 디스차지 동작에서의 High 레벨의 전달 특성이 좋지 않으므로 Vss 레벨까지 완전히 디스차지하는 것은 NMOS 트랜지스터(MN5)이다.Since the PMOS transistor MP4 to which the Fx signal is applied has a poor high level transfer characteristic in the discharge operation of the word line, the NMOS transistor MN5 is completely discharged to the Vss level.
그리고 도 5의 워드 라인 드라이버는 도 4의 워드 라인 드라이버와 회로 구성은 동일하나 "A" 부분에서 Vss 단자에 NMOS 트랜지스터(MN5)의 소오스에 연결하지 않고 Vbb 단자에 연결한 것으로 이는 디스차지를 빠르게 하기 위한 것이다.The word line driver of FIG. 5 has the same circuit configuration as that of the word line driver of FIG. 4, but is connected to the Vbb terminal instead of the source of the NMOS transistor MN5 at the Vss terminal at the “A” portion. It is to.
이와 같은 본 발명에 따른 레벨 시프터 및 그를 채택한 워드 라인 드라이버의 동작 특성을 설명하면 다음과 같다.The operation characteristics of the level shifter and the word line driver employing the same according to the present invention will be described below.
도 6은 본 발명에 따른 레벨 시프터 및 종래 기술의 레벨 시프터의 동작 파형을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the operation waveforms of the level shifter according to the present invention and the level shifter of the prior art.
도 6에서 종래 기술의 서브 워드 라인 구동 신호(SUB_WL)의 파형과 본 발명에 따른 서브 워드 라인 구동 신호(SUB_WL_NEW)의 파형을 비교하면 본 발명의 레벨 시프터를 사용한 워드 라인 드라이버의 동작 속도가 빠른 것을 알 수 있다.In FIG. 6, when the waveform of the conventional sub word line driving signal SUB_WL is compared with the waveform of the sub word line driving signal SUB_WL_NEW according to the present invention, the operation speed of the word line driver using the level shifter of the present invention is high. Able to know.
도 6의 "B" 부분은 워드 라인 인에이블 시점의 파형이고, "C" 부분은 워드 라인 디져블 시점의 파형을 나타낸 것이다.A portion "B" in FIG. 6 is a waveform at a word line enable time point, and a portion "C" shows a waveform at a word line diable time point.
여기서, 워드 라인 디져블시의 마지막 에지 부분은 매우 중요한 것으로 워드 라인이 완전히 디스차지된후에 프리차지 신호가 인가되어야 한다.Here, the last edge portion of the word line deserial is very important and a precharge signal should be applied after the word line is completely discharged.
그 이유는 워드 라인이 완전히 디스차지되지 않은 상태에서 프리차지 신호가 들어오게 되면 셀 트랜지스터들의 서브 드레스홀드 전류(sub threshold current)가 증가하여 셀 유지 타임(cell retention time)이 줄어드는 결과를 초래하게 된다.The reason is that when the precharge signal comes in while the word line is not completely discharged, the sub threshold current of the cell transistors increases, resulting in a decrease in cell retention time. .
따라서, 인정한 동작을 갖는 디바이스를 만들기 위해서는 워드 라인이 완전히 디스차지될때까지 기다리거나 디스차지 스피드를 빠르게 해야한다.Thus, to make a device with acceptable operation, it is necessary to wait until the word line is fully discharged or to increase the discharge speed.
본 발명은 디스차지 스피드를 빠르게 하기 위하여 Vbb를 사용하여 워드 라인 파형의 슬로우프를 개선한 것이다.The present invention improves the slowing of the word line waveform using Vbb to speed up the discharge speed.
이와 같은 본 발명에 따른 레벨 시프터는 다음과 같은 효과가 있다.Such a level shifter according to the present invention has the following effects.
입력되는 프리차지 신호가 High에서 Low로 천이될 때 액티브 로드 역할을 하는 제 1 PMOS 트랜지스터(MP1)보다 빨리 턴온되는 트랜지스터와 프리차지 신호가 Low에서 High로 천이될 때 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)보다 빨리 턴온되는 트랜지스터(MN3)를 구성하여 레벨 시프트 동작시에 입력 신호의 천이 시점과 출력 신호의 천이 시점의 차이를 줄여 동작 스피드를 높이는 효과가 있다.Transistors that turn on faster than the first PMOS transistor MP1 that acts as an active load when the input precharge signal transitions from high to low than first NMOS transistors MN1 when the precharge signal transitions from low to high The transistor MN3, which is turned on quickly, is configured to reduce the difference between the transition point of the input signal and the transition point of the output signal during the level shift operation, thereby increasing the operation speed.
이는 고속 데이터 입출력 메모리등의 구현을 용이하게 하는 효과를 갖는다.This has the effect of facilitating the implementation of a high speed data input / output memory or the like.
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