KR100494346B1

KR100494346B1 - 자동 트리밍 기준 전압 발생기

Info

Publication number: KR100494346B1
Application number: KR10-2000-0059266A
Authority: KR
Inventors: 황태선
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2005-06-13
Anticipated expiration: 2020-10-09
Also published as: KR20020028332A

Abstract

본 발명에 따른 자동 트리밍 기준 전압 발생기는, 외부 신호에 따라 기준 전압 신호를 발생하는 기준 전압 발생 수단, 상기 기준 전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 다수의 비트로 이루어진 제 1 출력 신호를 생성하는 A/D 컨버터 및 상기 제 1 출력 신호를 디코딩하여 상기 기준 전압 신호를 트리밍하기 위한 제 2 출력 신호를 생성한 후 상기 제 2 출력 신호를 상기 기준 전압 발생기로 피드백하는 디코더로 이루어진다.

Description

자동 트리밍 기준 전압 발생기{Auto-trimming reference voltage generator}

본 발명은 자동 트리밍 기준 전압 발생기에 관한 것으로, 특히 기준 전압 발생기의 출력 신호인 기준 전압 신호의 외부 변수(Vcc/TEMP etc)에 의한 오차를 자동으로 트리밍(Trimming)할 수 있는 자동 트리밍 기준 전압 발생기에 관한 것이다.

일반적으로 종래 기술의 기준 전압 발생기 회로(Reference Voltage Generator; RVG)는 널리 알려져 있다. BJT를 이용한 Bandgap RVG, Thermal RVG 및 Vbe RVG와 MOS를 이용한 Vt RVG, Vt difference RVG 및 Thermal RVG 등이 있다. Bipolar형 중 Bandgap RVG가 여러 제품에서 검토되고 있으며 BiCMOS 공정에 의한 바이폴라 트랜지스터(Bipolar transistor)를 이용하는 것도 연구되고 있다. RVG에서 요구되는 온도계수 범위(100ppm/C 이하)를 쉽게 만족시킬 수 있는 장점이 있지만, 별도의 확산(Diffusion) 공정이 추가되는 등 공정이 복잡하거나 설계 매개 변수(Parameter)의 신뢰도와 디바이스 모델(Device model)이 다소 뒤떨어져 설계에 어려움이 있다. 그럼에도 불구하고 온도 의존성이 0.1mV/C에 불과하고 Vcc 의존성이 2mV/V에 지나지 않기 때문에 계속 검토되고 있으며 Parasitic 트랜지스터보다는 BiCMOS형이 더 애용되고 있다. MOS형은 바이폴라형보다 온도특성이 떨어지지만 추가 공정이 필요 없으며 설계변수도 작기 때문에 많이 사용되고 있는 추세이다. 이상에서 알 수 있듯이 MOS형이나 바이폴라형 모두 장단점이 있으며 설계하기가 상당히 까다롭다. 결론적으로 말하자면, 대부분의 메모리/비메모리 칩에 사용되는 기준 전압 발생기의 출력 신호인 기준 전압 신호는 온도와 Vcc 의존성이 존재해서 예측하기 힘들다.

따라서, 본 발명은 A/D 컨버터 및 디코더를 이용하여 기준 전압 발생기의 출력 신호를 피드백하여 오차를 트리밍하므로써 추가적인 테스트 모드나 제조 공정의 수정없이 목표의 기준 전압으로 자동 제어할 수 있는 자동 트리밍 기준 전압 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 온도 혹은 전원전압의 변동에 관계없이 일정한 목표 기준전압을 주변회로로 전달하는 반도체 메모리 장치의 자동 트리밍 기준 전압 발생기에 있어서, 외부 신호가 인가되면 기준 전압을 발생시키는 기준 전압 발생 수단; 상기 기준 전압에 응답하여 다수의 비트로 이루어진 디지털 신호를 생성하는 A/D 컨버터; 및 상기 디지털 신호에 응답하여 상기 기준 전압의 레벨을 높이거나 낮추기 위한 피드백 신호를 생성하여, 상기 기준 전압 발생 수단으로 피드백하는 디코더를 포함하고, 상기 기준전압 발생수단은, 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 기준 전압의 레벨을 높이거나 낮춰서 상기 기준 전압을 상기 목표 기준 전압으로 트리밍시킨 후에 상기 목표 기준전압으로 트리밍된 기준 전압을 상기 주변회로로 전달하는 것을 특징으로 한다.

디지털 신호는 1 내지 4 비트 또는 그 이상의 비트로 이루어지며, A/D 컨버터 대신에 레벨 디텍터를 이용할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 트리밍 기준 전압 발생기를 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 트리밍 기준 전압 발생기는 기준 전압(Reference voltage; Vr)을 생성하는 기준 전압 발생기(Reference Voltage Generator; RVG)(10), 생성된 기준 전압의 전위에 따라 다수의 비트로 이루어진 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)를 생성하는 A/D 컨버터(20) 및 A/D 컨버터의 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)에 따라 출력 신호(Vf)를 기준 전압 발생기로 피드 백(Feed back)하여 기준 전압의 레벨을 낮추거나 높이는 디코더(30)로 이루어진다.

외부 신호(예를 들어, 전원 전압...)가 인가되면, 기준 전압 발생기(10)는 기준 전압(Vr)을 발생시킨다. A/D 컨버터(20)는 기준 전압(Vr)에 따라 다수의 비트로 이루어진 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)를 생성한다. 비트 수는 기준 전압(Vr)과 목표 기준 전압의 허용 오차에 따라 조절할 수 있다.

예를 들어, 목표 기준 전압을 1V(일반적으로 1V 내지 1.3V 사용)로 가정하고, A/D 컨버터(20)의 비트 수를 3비트로 설정하였을 경우, A/D 컨버터(20)에 기준 전압 발생기(10)의 출력 신호인 기준 전압(Vr)이 1V로 인가되면, A/D 컨버터(20)는 출력 신호인 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)로 '100'을 출력하도록 한다.이때, A/D 컨버터(20)는 기준 전압(Vr)이 목표 기준 전압인 1V보다 낮은 0.9V의 전위로 인가되는 경우에는, '100'보다 한 단계 낮은 '011'의 디지털 신호를 생성하고, 기준 전압(Vr)이 0.8의 전위로 인가되는 경우에는 '100'보다 두 단계 낮은 '010'의 디지털 신호를 생성하며, 기준 전압(Vr)이 0.7의 전위로 인가되는 경우에는 '100'보다 세 단계 낮은 '001'의 디지털 신호를 생성한다. 반대로, A/D 컨버터(20)는 기준 전압(Vr)이 목표 기준 전압인 1V보다 높은 1.1V의 전위로 인가되는 경우에는, '100'보다 한 단계 높은 '101'의 디지털 신호를 생성하고, 기준 전압(Vr)이 1.2V의 전위로 인가되는 경우에는, '100'보다 두 단계 높은 '110'의 디지털 신호를 생성하며, 기준 전압(Vr)이 1.3V의 전위로 인가되는 경우에는, '100'보다 세 단계 높은 '111'의 디지털 신호를 생성한다. 이런 식으로 생성된 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)가 디코더(30)에 인가되면, 디코더(30)는 디지털 신호(V_D1 내지 V_Dn)에 따라 기준전압 발생기(10)에 직렬로 접속된 저항(미도시)들 각각에 연결된 스위치(미도시)를 턴-온/오프시키기 위한 피드백 신호(Vf)를 생성하여 기준 전압 발생기(10)로 피드백한다. 그러면, 기준 전압 발생기(10)는 피드백 신호(Vf)에 따라 저항들(미도시)에 연결된 스위치들(미도시)을 턴-온/오프시켜서 기준 전압(Vr)을 목표기준전압으로 트리밍시킨다.예를 들어, 기준전압(Vr)이 목표 기준 전압인 1V보다 높으면, 기준전압 발생기(10)는 디지털 신호 '101', '110', 혹은 '111'에 의해 발생된 피드백 신호(Vf)에 응답하여 저항들(미도시)에 연결된 스위치들(미도시)을 턴-온시켜서 기준전압(Vr)의 레벨을 낮추고 기준전압(Vr)을 목표 기준 전압으로 트리밍시킨다. 반면에, 기준전압(Vr)이 목표 기준 전압인 1V보다 낮으면, 기준전압 발생기(10)는 디지털 신호 '001', '010', 혹은 '011'에 의해 발생된 피드백 신호(Vf)에 응답하여 저항들(미도시)에 연결된 스위치들(미도시)을 턴-오프시켜서 기준전압(Vr)의 레벨을 높이고 기준전압(Vr)을 목표 기준 전압으로 트리밍시킨다. 이와 같은 방법에 의해 기준전압(Vr)이 목표 기준 전압으로 트리밍되면, 목표 기준전압으로 트리밍된 기준 전압(Vr)은 기준 전압(Vr)을 필요로 하는 주변 회로(40)로 인가된다.

상기의 동작에서, 목표 기준 전압은 외부에서 인가받을 필요 없이 A/D 컨버터(20) 및 디코더(30)에 의해 설정이 가능하다. 또한, A/D 컨버터(20) 또는 디코더(30)의 출력 신호[(V_D1 내지 V_Dn) 또는 Vf]를 센싱하는 수단을 첨가하여, 기준 전압(Vr)이 목표 기준 전압과 비교해 허용 오차 이상일 경우에는 주변 회로(40)로의 공급을 차단하고, 허용 오차 이하일 경우에만 주변 회로(40)로 공급하여 회로의 동작을 더욱더 안정적으로 할 수 있다. 주변 회로(40)에서 기준 전압(Vr)을 인가 받아 사용중인 경우에도 A/D 컨버터(20) 및 디코더(30)는 계속적으로 기준 전압(Vr)을 센싱하여 목표 기준 전압과 비교해, 오차 발생시 기준 전압(Vr)을 목표 기준 전압으로 트리밍하여 줄 수 있다.

상기에서 사용된 A/D 컨버터(20) 대신에 1비트로 이루어진 레벨 디텍터를 이용하여 기준 전압(Vr)과 목표 기준 전압을 비교 및 제어할 수도 있다.

상기의 기준 전압 발생기(10), A/D 컨버터(20), 디코더(30) 및 레벨 디텍터는 공지된 일반적인 회로로 구성이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기준 전압을 트리밍하기 위하여 테스트 모드나 마스크를 다시 만들지 않고(METAL REVISION), 소자 형성 공정시 공정 조건을 수정하기 않고, A/D 컨버터 및 디코더를 이용한 피드백 동작으로 자동 수정가능하게 하므로써, 회로 동작의 신뢰성 및 수율을 증가시키고, 생산 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 트리밍 기준 전압 발생기를 설명하기 위하여 도시한 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 기준 전압 발생기 20 : A/D 컨버터

30 : 디코더 40 : 주변 회로

Claims

온도 혹은 전원전압의 변동에 관계없이 일정한 목표 기준 전압을 주변회로로 전달하는 반도체 메모리 장치의 자동 트리밍 기준 전압 발생기에 있어서,

외부 신호가 인가되면 기준 전압을 발생시키는 기준 전압 발생 수단;

상기 기준 전압에 응답하여 다수의 비트로 이루어진 디지털 신호를 생성하는 A/D 컨버터; 및

상기 디지털 신호에 응답하여 상기 기준 전압의 레벨을 높이거나 낮추기 위한 피드백 신호를 생성하여, 상기 기준 전압 발생 수단으로 피드백하는 디코더를 포함하고,

상기 기준전압 발생수단은, 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 기준 전압의 레벨을 높이거나 낮춰서 상기 기준 전압을 상기 목표 기준 전압으로 트리밍시킨 후에 상기 목표 기준 전압으로 트리밍된 기준 전압을 상기 주변회로로 전달하는 것을 특징으로 하는 자동 트리밍 기준 전압 발생기.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 신호는 1 내지 4 비트 또는 그 이상의 비트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 트리밍 기준 전압 발생기.
제 1 항에 있어서,

상기 A/D 컨버터 대신에 레벨 디텍터를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동 트리밍 기준 전압 발생기.