JPH0537355A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0537355A
JPH0537355A JP3215887A JP21588791A JPH0537355A JP H0537355 A JPH0537355 A JP H0537355A JP 3215887 A JP3215887 A JP 3215887A JP 21588791 A JP21588791 A JP 21588791A JP H0537355 A JPH0537355 A JP H0537355A
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健司 冨上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い電源電圧でのデータ出力時のリンギング
によるLowデータレベルの浮き上がりを低減し、また
低い電源電圧で、Highデータのレベルを規格に対し
て十分発生させる。 【構成】 出力バッファ104のロード側トランジスタ
Tr2 に接続された昇圧回路3の前段に、電源電圧検出
回路14を設け、電源電圧源VCCの電位を検出し、その
検出結果に応じて昇圧回路3の動作を制御するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、特
にNチャネルトランジスタをロード側及びドライバ側ト
ランジスタとして有するバッファ回路を出力にもつ半導
体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の入出力バッファを備えた半
導体装置の構成図であり、図において、103はデータ
入出力を行うためのI/O線であり、その後段には出力
バッファ100と入力バッファ101が並列に接続さ
れ、さらに入力バッファ101の後段には内部回路10
2が接続されている。
【0003】上記出力バッファ100を構成するロード
側Tr2 ,ドライバ側Tr3 はそれぞれn型MOSトラ
ンジスタで、電源VCCと接地VSSとの間に直列に接続さ
れている。またn型MOSトランジスタTr1 のソース
・ドレインは、それぞれ“H”データを出力するための
信号ψH およびトランジスタTr2 のゲートが接続さ
れ、そのゲートには信号ψH を受ける遅延回路2および
インバータ1の出力ノードN2 が接続され、また上記ト
ランジスタTr2 のゲートと接続するノードN1 には上
記信号ψH を受ける昇圧回路3の出力が接続されてい
る。一方、トランジスタTr3 のゲートには“L”デー
タを出力するための信号ψL が接続されている。なおR
は配線抵抗、Lはワイヤリングあるいは配線などのイン
ダクタンス、Cは浮遊容量あるいは配線容量を表わす。
【0004】次に図5を用いて動作について説明する。
ここでは、半導体記憶装置(例えばダイナミックランダ
ムアクセスメモリ:DRAM)を例として用い、ext /
RAS,ext /CASは外部の制御信号を示し、Add
rは外部アドレスを表わす。通常、DRAMでは制御信
号ext /RAS,ext /CASがLowのとき、アクテ
ィブ状態となり、アドレスが切り換わるたびにそれぞれ
のアドレスに対応するデータが出力される。ここでは、
アドレス(X,Y1 )からは“H”データが、アドレス
(X,Y2 )からは“L”データが、アドレス(X,Y
3 )からは“H”データが出力される場合を示す。
【0005】まず、“H”データが出力される場合、信
号ψH がHighレベルになると、今までLowレベル
であったノードN1 が“H”になる。その後、ディレイ
回路2及びインバータ1を通じてノードN2 が“L”と
なりトランジスタTr1 のゲートがオフし、昇圧回路3
が動作して信号ψH が昇圧され、ノードN1 はより高い
レベル(VCC+α)の電位となる。この昇圧動作は通
常、DRAMでは入出力ピンにかかる電圧は(VCC
1.5)Vまでの電位を保証しているので、p型MOS
トランジスタは使用できず、n型MOSトランジスタT
2 をロードトランジスタとして用いる。しかしなが
ら、ロードトランジスタのしきい値電圧Vth分だけ出力
レベルが低下するため、前述したようにゲートレベルを
(VCC+α)つまり(VCC+Vth以上)のレベルに昇圧
することにより低いVCCでも出力の“H”レベルを保証
できるようにしている。
【0006】そして上記動作に続いてトランジスタTr
2 が上記ノードN1 の電位に応じてオンし、電源からV
CCレベルの電位が与えられI/O線103に“H”デー
タが出力されることとなる。
【0007】次に“L”データを出力する場合には、信
号ψH がLowレベルに、また信号ψL がHighとな
り、ノードN1 の電位が低下してトランジスタTr2
オフする。一方トランジスタTr3 がオンすることで、
接地に引かれてVSSレベルの電位となり、I/O線10
3に“L”データが出力されることとなる。なお出力動
作時には内部回路102に出力バッファ100の出力が
伝わらないように入力バッファ101等のタイミングが
制御されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、電源VCCレベルに係わ
らず、出力ロードトランジスタのゲートレベルは必ず
(VCC+Vth以上、つまりVCC+α)に昇圧される。し
かしながら実際には、I/O線103と出力バッファ1
00との間には抵抗R,インダクタンスL,容量C等の
成分があるため、I/O線103の出力にLowデータ
が出力されるとき、これらの成分によりリンギングが生
じ、図5に示すようにLデータがVOLレベルだけ浮きあ
がる。
【0009】そしてDRAMではLowデータの規格が
通常0.4Vと非常に厳しいため、出力の“H”レベル
もよりも高いVCCが用いられる場合、さらに浮きあがり
(VOL)の程度が大きくなり、Lowデータの規格に対
してマージンがなくなることとなる。これを避けるため
には昇圧を行わないようにすればよいように思われる
が、昇圧を行わないと、低いVCCの時出力の“H”レベ
ルが規格に対してマージンがなくなるなどの問題点が生
じ、従って昇圧動作を行いつつ、出力レベルの規格に対
するマージンを十分に確保することは困難であるという
問題点があった。
【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高いVCCが用いられた時の出力
Lowデータのリンギングによる浮きあがりを抑えると
ともに、低いVCCが用いられた時にも出力“H”データ
のレベルを規格に対して十分マージンを出すことができ
る半導体装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、電源電圧の電位を検出し、その値が所定値よりも
大きい時には昇圧動作を停止する昇圧回路制御手段を備
えたものである。
【0012】
【作用】この発明においては、電源電圧の電位を検出
し、その値に応じて昇圧回路の動作を制御する昇圧回路
制御手段を設け、高い電源電圧時は昇圧を行わず、低い
電源電圧時のときのみ昇圧するようにしたから、高い電
源電圧時の出力Lowデータのリンギングによる浮きあ
がりを抑えることができるとともに、低い電源電圧時に
も出力“H”データのレベルを規格に対して十分マージ
ンを出すことができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例による半導体装置
を図について説明する。図1において、図4と同一符号
は同一または相当部分を示し、104は出力バッファ回
路であり、昇圧回路3の前段には電源電圧検出回路(昇
圧回路制御手段)14が挿入されている。この電源電圧
検出回路14の一回路例を図2に示す。図2において、
信号ψH とノードN12、及びノードN12と接地電位VSS
との間には、n型MOSトランジスタTr21,p型MO
SトランジスタTr22、及びn型MOSトランジスタT
26,p型MOSトランジスタTr27からなるトランス
ミッション型ゲートがそれぞれ挿入されている。また、
電源電圧VCCと接地電位VSSとの間には、n段に直列接
続され、同一の閾値を有するp型MOSトランジスタT
23,Tr24と、そのゲートにチップ選択・非選択を制
御する信号/CSがインバータ23を介して入力される
n型MOSトランジスタTr25及び高抵抗素子R2 が直
列に接続されている。
【0014】また上記トランジスタTr25と高抵抗素子
2 との間のノードN13はインバータ22に接続され、
該インバータ22の出力は上記2つのトランスミッショ
ン型ゲートを構成するそれぞれの一方のトランジスタT
21及びTr27のゲートに入力されるとともに、インバ
ータ21を介して上記トランスミッション型ゲートを構
成するそれぞれの他方のトランジスタTr22及びTr26
に接続されている。また、インバータ25はラッチの役
目をする。
【0015】次に図3を用いて動作について説明する。
信号/RAS,/CASがLow状態、即ち出力可能の
状態ではチップ選択・非選択制御信号/CSがLowに
なるように設定されている。図2に示すように、この信
号/CSを電源電圧検出回路に入力するのは、出力を行
わない時、即ち/RAS,/CASが“H”のスタンバ
イ時に電源電位VCCから抵抗R2 を経由して流れる貫通
電流をなくすためである。そして信号/CSがLowに
なると、電源電圧検出回路14を構成するインバータ2
3を介して反転されてHighレベルとなりトランジス
タTr25がオン状態になる。ここでノードN13の電位
は、電源電位VCCがn段に接続されたp型MOSトラン
ジスタTr23,Tr24を介して流れ、また抵抗R2 は高
抵抗であるため、(VCC−n|Vth|)Vとなる。ここ
でVthとはトランジスタTr23,Tr24のしきい値電圧
である。すなわちノードN13には、電源電位VCCからト
ランジスタTr23,Tr24の閾値Vthのn段分の電位が
減算された電位が現れることとなる。
【0016】そしてこのトランジスタの段数nを任意に
設定することにより、ノードN13に現れるレベルを変え
ることができる。例えば、トランジスタの段数n=6,
各p型MOSトランジスタのしきい値電圧|Vth|=
0.5Vとすると、ノードN13のレベルは電源電圧VCC
が5Vのとき、5−6×0.5(V)=2(V)とな
り、また、VCC=4.5Vのときは1.5Vとなる。ま
たノードN13のレベルを受けるインバータ22のしきい
値の設定により、ノードN13のレベルによりインバータ
22の出力の“H”,“L”を選択することができる。
仮に、インバータ22のしきい値を1.7Vに設定した
場合、電源電位VCC=4.5VではノードN13の電位は
1.5Vとなりインバータ22の出力は“H”となり、
トランジスタTr21,Tr22からなるトランスミッショ
ンゲートがオンして信号ψH とノードN12が同一電位と
なり、後段に接続される昇圧回路3が活性化され、従っ
てノードN1 も昇圧され、I/O線103には図3の破
線で示す波形が現れる。
【0017】一方、電源電圧VCC=5Vの場合、ノード
13の電位は2Vとなり、インバータ22のしきい値
1.7Vを超えてその出力はLowレベルになり、トラ
ンジスタTr26,Tr27からなるトランスミッションゲ
ートがオンしてノードN12は接地電位VSSに接続され、
後段の昇圧回路3は動作しない。従って、昇圧動作は行
われずI/O線103には図3の破線で示す波形が現れ
る。
【0018】このように本実施例によれば、昇圧回路3
の前段に電源電圧検出回路14を設け、該回路14のト
ランジスタ直列接続体のトランジスタ段数を調整するこ
とにより、電源電圧VCCのレベルの大小を判定し、電源
電圧VCCが所定の値よりも小さい時にはノードN12に信
号ψH を接続して昇圧回路3を駆動して昇圧動作を行
い、電源電圧VCCが所定の値よりも大きい時にはノード
12を接地電位VSSに接続して昇圧回路3を駆動しない
ようにしたから、高い電源電圧を用いても出力レベルが
HからLになる時に、リンギングによる浮きあがりを抑
えることができ(VOL′<VOL)、また、低い電源電圧
の時には出力“H”データのレベルを規格に対して十分
マージンを出すことができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、電源電圧の電位を検出し、その値に応じて
昇圧回路の動作を制御する昇圧回路制御手段を設け、高
い電源電圧時は昇圧を行わず、低い電源電圧時のときの
み昇圧するようにしたから、高いVCC時のHighから
Lowデータになるときのリンギングによるデータの浮
きあがりを低減することができ、また低いVCCの時のH
ighデータのレベルも規格に対して十分マージンを出
すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の構成図。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の電源電圧
検出回路の一構成例を示す図。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の回路動作
を示すタイミングチャート図。
【図4】従来例の半導体装置の構成図。
【図5】従来例の半導体装置の動作を示すタイミングチ
ャート図。
【符号の説明】
14 電源電圧検出回路(昇圧回路制御手段) 100 出力バッファ 103 I/O線 R 抵抗成分 R2 抵抗成分 C 容量成分 L インダクタンス成分 Tr1 n型MOSトランジスタ Tr2 n型MOSトランジスタ(ロード側トランジス
タ) Tr3 n型MOSトランジスタ(ドライバ側トランジ
スタ) Tr21 n型MOSトランジスタ Tr25 n型MOSトランジスタ Tr26 n型MOSトランジスタ Tr22 p型MOSトランジスタ Tr23 p型MOSトランジスタ Tr24 p型MOSトランジスタ Tr27 p型MOSトランジスタ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 電源電圧源と出力端子との間にそのソー
    ス・ドレイン間が接続されたロード側トランジスタと、
    接地電位源と上記出力端子との間にそのソース・ドレイ
    ン間が接続されたドライバ側トランジスタと、上記ロー
    ド側トランジスタのゲート電圧に印加される電圧を昇圧
    する昇圧回路とを備えた半導体装置において、 電源電圧源の電位を検出し、該電位が所定値よりも大き
    い時に上記昇圧回路の昇圧動作を停止する昇圧回路制御
    手段を備えたことを特徴とする半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216211A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Hynix Semiconductor Inc 半導体記憶素子におけるデータ出力回路及びその方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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