JPH0588764A - 半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路 - Google Patents
半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路Info
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- JPH0588764A JPH0588764A JP3250572A JP25057291A JPH0588764A JP H0588764 A JPH0588764 A JP H0588764A JP 3250572 A JP3250572 A JP 3250572A JP 25057291 A JP25057291 A JP 25057291A JP H0588764 A JPH0588764 A JP H0588764A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体集積回路と同一チップ内に形成され、
外部電源電圧を降圧した内部電源電圧を上記集積回路に
供給する内部電源電圧降圧回路において、リップルを抑
えた安定した出力電圧を得るとともに、内部電源電圧降
圧回路自体に流れる電流を少なくし消費電力を小さくす
る。 【構成】 基準電圧Vrth の発生回路(53〜59)、
制御回路内で発生する基準電圧の範囲内で外部電源電圧
Vext を内部電源電圧Vint として出力する内部電源電
圧供給用回路(51)および制御回路(52,60〜6
3)を備え、制御回路は内部電源電圧降圧回路の出力電
圧を、Vext<VrthではVextレベル、Vext>Vrthで
はVrthレベルにそれぞれ制御するものである。
外部電源電圧を降圧した内部電源電圧を上記集積回路に
供給する内部電源電圧降圧回路において、リップルを抑
えた安定した出力電圧を得るとともに、内部電源電圧降
圧回路自体に流れる電流を少なくし消費電力を小さくす
る。 【構成】 基準電圧Vrth の発生回路(53〜59)、
制御回路内で発生する基準電圧の範囲内で外部電源電圧
Vext を内部電源電圧Vint として出力する内部電源電
圧供給用回路(51)および制御回路(52,60〜6
3)を備え、制御回路は内部電源電圧降圧回路の出力電
圧を、Vext<VrthではVextレベル、Vext>Vrthで
はVrthレベルにそれぞれ制御するものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、記憶装置等の集積回
路と同一の半導体チップ内に搭載され、外部供給電源電
圧から、より低い内部電源電圧を作成して上記集積回路
に供給する内部電源電圧降圧回路に関する。
路と同一の半導体チップ内に搭載され、外部供給電源電
圧から、より低い内部電源電圧を作成して上記集積回路
に供給する内部電源電圧降圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、半導体記憶装置の構成例を示
す。同図において1は行アドレス入力端子、2は行アド
レス入力を増幅または反転するための行アドレス・バッ
ファ、3は行アドレス信号を複号化するための行アドレ
ス・デコーダである。同様に4は列アドレス入力端子、
5は列アドレス・バッファ、6は列アドレス・デコーダ
である。また7は情報を記憶するメモリセルがマトリク
ス状に配列されたメモリセル・アレイ、8はマルチプレ
クサ、9は小振幅の読出し電圧を感知増幅するセンスア
ンプ、10はセンスアンプ出力をさらに半導体記憶装置
の外部に取出すレベルまで増幅するための出力データ・
バッファ、11は読出しデータ出力端子である。
す。同図において1は行アドレス入力端子、2は行アド
レス入力を増幅または反転するための行アドレス・バッ
ファ、3は行アドレス信号を複号化するための行アドレ
ス・デコーダである。同様に4は列アドレス入力端子、
5は列アドレス・バッファ、6は列アドレス・デコーダ
である。また7は情報を記憶するメモリセルがマトリク
ス状に配列されたメモリセル・アレイ、8はマルチプレ
クサ、9は小振幅の読出し電圧を感知増幅するセンスア
ンプ、10はセンスアンプ出力をさらに半導体記憶装置
の外部に取出すレベルまで増幅するための出力データ・
バッファ、11は読出しデータ出力端子である。
【0003】さらに12は書込みデータ入力端子、13
は書込み信号を増幅するための入力データ・バッファ、
14はチップ選択入力端子、15は読出し/書込み制御
入力端子、16はチップの選択/非選択およびデータの
読出し/書込みモードに応じてセンスアンプ9、出力デ
ータ・バッファ10および入力データ13などを制御す
る読出し/書込み制御回路である。
は書込み信号を増幅するための入力データ・バッファ、
14はチップ選択入力端子、15は読出し/書込み制御
入力端子、16はチップの選択/非選択およびデータの
読出し/書込みモードに応じてセンスアンプ9、出力デ
ータ・バッファ10および入力データ13などを制御す
る読出し/書込み制御回路である。
【0004】図4に、メモリセルアレイ7の周辺部の構
成を示す。ここでは簡単のため2行2列の場合を示して
いる。同図において、20a,20bと21a,21b
とはそれぞれ対応するビット線対であり、22と23は
ワード線、24a〜24dはメモリセル、25a,25
bと26a,26bはビット線負荷トランジスタ、27
a,27bと28a,28bはマルチプレクサ8を構成
するトランファ・ゲート、29a,29bは入/出力線
(I/O線)対である。また18は電源端子である。
成を示す。ここでは簡単のため2行2列の場合を示して
いる。同図において、20a,20bと21a,21b
とはそれぞれ対応するビット線対であり、22と23は
ワード線、24a〜24dはメモリセル、25a,25
bと26a,26bはビット線負荷トランジスタ、27
a,27bと28a,28bはマルチプレクサ8を構成
するトランファ・ゲート、29a,29bは入/出力線
(I/O線)対である。また18は電源端子である。
【0005】各メモリセル24としては、例えば図5
(a)に示すような高抵抗負荷形NチャネルMOS(N
MOS)メモリセルや、同図(b)に示すようなNMO
SトランジスタとPチャネルMOS(PMOS)トラン
ジスタとを併用したCMOS形メモリセルが用いられ
る。同図において、41a,41bはNチャネルのドラ
イバ・トランジスタ、42a,42bはNチャネルのア
クセス・ドライバ、43a,43bは負荷抵抗、44
a,44bはPチャネル・トランジスタ、45a,45
bは記憶ノードである。また19は接地(GND)端子
である。
(a)に示すような高抵抗負荷形NチャネルMOS(N
MOS)メモリセルや、同図(b)に示すようなNMO
SトランジスタとPチャネルMOS(PMOS)トラン
ジスタとを併用したCMOS形メモリセルが用いられ
る。同図において、41a,41bはNチャネルのドラ
イバ・トランジスタ、42a,42bはNチャネルのア
クセス・ドライバ、43a,43bは負荷抵抗、44
a,44bはPチャネル・トランジスタ、45a,45
bは記憶ノードである。また19は接地(GND)端子
である。
【0006】図6は動作タイミング図である。同図にお
いてAinはアドレス入力、Aout はアドレス・バッファ
出力、SAout はセンスアンプ出力、Dout はデータ出
力を示し、WLはワード線、I/OはI/O線の各信号
を示す。例えばメモリセル24aを選択する場合、行ア
ドレス入力端子1からメモリセル24aが位置する行に
対応した行アドレス信号が入力されて、メモリセル24
が接続されたワード線22が選択(例えば高)レベルに
なり、他のワード線23は非選択(例えば低)レベルに
される。同様に列アドレス入力端子4からメモリセル2
4aが位置する列に対応した列アドレス信号が入力さ
れ、トランファ・ゲート27a,27bのみが導通する
ため、ビット線20a,20bのみI/O線対29a,
29bに接続され、他のビット線21a,21bは切離
される。
いてAinはアドレス入力、Aout はアドレス・バッファ
出力、SAout はセンスアンプ出力、Dout はデータ出
力を示し、WLはワード線、I/OはI/O線の各信号
を示す。例えばメモリセル24aを選択する場合、行ア
ドレス入力端子1からメモリセル24aが位置する行に
対応した行アドレス信号が入力されて、メモリセル24
が接続されたワード線22が選択(例えば高)レベルに
なり、他のワード線23は非選択(例えば低)レベルに
される。同様に列アドレス入力端子4からメモリセル2
4aが位置する列に対応した列アドレス信号が入力さ
れ、トランファ・ゲート27a,27bのみが導通する
ため、ビット線20a,20bのみI/O線対29a,
29bに接続され、他のビット線21a,21bは切離
される。
【0007】このメモリセル24aの読出しは次のよう
に行われる。今、記憶ノード45aが高レベル、記憶ノ
ード45bが低レベルにあるとする。このとき、当該メ
モリセルの一方のドライバ・トランジスタ41aは非導
通、他のドライバ・トランジスタ41bは導通状態にあ
る。ワード線22が高レベルにあるから、アクセス・ト
ランジスタ42a,42bはともに導通状態にある。こ
のため電源端子18→ビット線負荷トランジスタ25b
→ビット線20b→アクセス・トランジスタ42b→ド
ライバ・トランジスタ41b→接地端子19の経路に直
流電流が生ずる。しかし、他方の電源端子18→ビット
線負荷トランジスタ25a→ビット線20a→アクセス
・トランジスタ42a→ドライバ・トランジスタ41a
→接地端子19の経路には、ドライバ・トランジスタ4
1aが非導通であるため直流電流は流れない。
に行われる。今、記憶ノード45aが高レベル、記憶ノ
ード45bが低レベルにあるとする。このとき、当該メ
モリセルの一方のドライバ・トランジスタ41aは非導
通、他のドライバ・トランジスタ41bは導通状態にあ
る。ワード線22が高レベルにあるから、アクセス・ト
ランジスタ42a,42bはともに導通状態にある。こ
のため電源端子18→ビット線負荷トランジスタ25b
→ビット線20b→アクセス・トランジスタ42b→ド
ライバ・トランジスタ41b→接地端子19の経路に直
流電流が生ずる。しかし、他方の電源端子18→ビット
線負荷トランジスタ25a→ビット線20a→アクセス
・トランジスタ42a→ドライバ・トランジスタ41a
→接地端子19の経路には、ドライバ・トランジスタ4
1aが非導通であるため直流電流は流れない。
【0008】このとき、ビット線20aの電位は、ビッ
ト線負荷トランジスタ25a,25b,26a,26b
のしきい値電圧をVthとすると、「電源電圧−Vth」と
なる。他方ビット線20bの電位は、ドライバ・トラン
ジスタ41b、アクセス・トランジスタ42bとビット
線負荷トランジスタ25bの導通抵抗で抵抗分割され
て、「電源電圧−Vth」からΔVだけ低下する。ここで
ΔVはビット線振幅と呼ばれ、通常50〜500mV程
度であり、ビット線負荷の大きさにより調節される。
ト線負荷トランジスタ25a,25b,26a,26b
のしきい値電圧をVthとすると、「電源電圧−Vth」と
なる。他方ビット線20bの電位は、ドライバ・トラン
ジスタ41b、アクセス・トランジスタ42bとビット
線負荷トランジスタ25bの導通抵抗で抵抗分割され
て、「電源電圧−Vth」からΔVだけ低下する。ここで
ΔVはビット線振幅と呼ばれ、通常50〜500mV程
度であり、ビット線負荷の大きさにより調節される。
【0009】このΔVはトランファ・ゲート27a,2
7bを介してI/O線29a,29bに現れ、これがセ
ンスアンプ9、出力バッファ10を介してデータ出力と
して読出される。なお、読出しの場合には入力データバ
ッファ13は読出し/書込み制御回路16によりI/O
線29a,29bを駆動しないようにしている。一方書
込みの場合は低レベルデータを書込む側のビット線を強
制的に低電位に、他方のビット線を高電位にする。例え
ば、メモリセル24aに反転データを書込むには、デー
タ入力バッファ13により一方のI/O線29aを低レ
ベル、他方のI/O線29bを高レベルにし、一方のビ
ット線20aを低レベル、他方のビット線20bを高レ
ベルにする。
7bを介してI/O線29a,29bに現れ、これがセ
ンスアンプ9、出力バッファ10を介してデータ出力と
して読出される。なお、読出しの場合には入力データバ
ッファ13は読出し/書込み制御回路16によりI/O
線29a,29bを駆動しないようにしている。一方書
込みの場合は低レベルデータを書込む側のビット線を強
制的に低電位に、他方のビット線を高電位にする。例え
ば、メモリセル24aに反転データを書込むには、デー
タ入力バッファ13により一方のI/O線29aを低レ
ベル、他方のI/O線29bを高レベルにし、一方のビ
ット線20aを低レベル、他方のビット線20bを高レ
ベルにする。
【0010】このような半導体集積回路装置では、実効
チャネルの短縮に伴って素子中の電界が高まり、集積度
向上の妨げや性能劣化、信頼性の低下などの原因となる
次のような現象が問題となってきている。すなわち、イ
ンパクトイオン化によるホットエレクトロンやホットホ
ールの発生、基板電流の増大、パンチスルー、ソース・
ドレイン各接合のブレークダウン、ホットキャリアのゲ
ート絶縁膜中へのトラップによるMOSトランジスタの
しきい値の経時変化等である。
チャネルの短縮に伴って素子中の電界が高まり、集積度
向上の妨げや性能劣化、信頼性の低下などの原因となる
次のような現象が問題となってきている。すなわち、イ
ンパクトイオン化によるホットエレクトロンやホットホ
ールの発生、基板電流の増大、パンチスルー、ソース・
ドレイン各接合のブレークダウン、ホットキャリアのゲ
ート絶縁膜中へのトラップによるMOSトランジスタの
しきい値の経時変化等である。
【0011】そこで、このような半導体集積回路、特に
サブミクロン半導体LSIでは、チップ内に外部供給電
源を受けてより低い内部電源電圧を作成し内部回路に供
給する回路を設けることにより、広い範囲の外部供給電
圧の下で劣化なく高い信頼性でかつ一定の性能をもって
動作することを可能とする必要がある。
サブミクロン半導体LSIでは、チップ内に外部供給電
源を受けてより低い内部電源電圧を作成し内部回路に供
給する回路を設けることにより、広い範囲の外部供給電
圧の下で劣化なく高い信頼性でかつ一定の性能をもって
動作することを可能とする必要がある。
【0012】図7に、従来用いられているこの種の内部
電源電圧降圧回路の一例を示す。外部供給電源電圧Vex
t より定電圧の内部電源電圧Vintを発生するもので、
同図において70,71はゲートとドレインとを直結し
ダイオード接続としたPMOSトランジスタ、72,7
3はNMOSトランジスタ、74は内部電源電圧発生用
PMOSトランジスタ、75は定電流源、77は基準電
圧発生回路であり、トランジスタ70〜73および定電
流源75から構成される差動増幅回路76によりPMO
Sトランジスタ74がスイッチングされる。78はトラ
ンジスタ70のドレイン端子とトランジスタ72のドレ
イン端子との接続点のノード、79は基準電圧発生回路
77の出力端子、80は内部電源電圧出力端子、81は
トランジスタ72,73の各ソースと定電流源75との
接続ノードである。差動入力トランジスタたるNMOS
トランジスタ72,73の各ドレインは、能動負荷とし
ての1対のPMOSトランジスタ70,71の各ドレイ
ンに接続され、両PMOSトランジスタ70,71は各
ソースが外部電源に接続されてカレントミラー回路を構
成している。
電源電圧降圧回路の一例を示す。外部供給電源電圧Vex
t より定電圧の内部電源電圧Vintを発生するもので、
同図において70,71はゲートとドレインとを直結し
ダイオード接続としたPMOSトランジスタ、72,7
3はNMOSトランジスタ、74は内部電源電圧発生用
PMOSトランジスタ、75は定電流源、77は基準電
圧発生回路であり、トランジスタ70〜73および定電
流源75から構成される差動増幅回路76によりPMO
Sトランジスタ74がスイッチングされる。78はトラ
ンジスタ70のドレイン端子とトランジスタ72のドレ
イン端子との接続点のノード、79は基準電圧発生回路
77の出力端子、80は内部電源電圧出力端子、81は
トランジスタ72,73の各ソースと定電流源75との
接続ノードである。差動入力トランジスタたるNMOS
トランジスタ72,73の各ドレインは、能動負荷とし
ての1対のPMOSトランジスタ70,71の各ドレイ
ンに接続され、両PMOSトランジスタ70,71は各
ソースが外部電源に接続されてカレントミラー回路を構
成している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の内
部電源電圧降圧回路は、内部電源電圧を差動入力トラン
ジスタであるNMOSトランジスタ73のゲートに帰還
し、ノード78に現れる差動出力でPMOSトランジス
タをスイッチングする構成をとっているため、内部電源
電圧の変動に帰還が追付かないと出力レベルが発振状態
となり、リップル電圧が重畳するという問題とともに、
高圧にすると消費電力が増える問題、特に、内部電源電
圧降圧回路自体に常に電流が流れるためにスタンバイ時
にも大きな電流が消費されるという問題があった。この
発明の目的は、出力電圧のリップルを抑えるとともに、
回路内部に流れる電流を極力小さくすることにより消費
電力を小さくすることが可能な内部電源電圧降圧回路を
提供することにある。
部電源電圧降圧回路は、内部電源電圧を差動入力トラン
ジスタであるNMOSトランジスタ73のゲートに帰還
し、ノード78に現れる差動出力でPMOSトランジス
タをスイッチングする構成をとっているため、内部電源
電圧の変動に帰還が追付かないと出力レベルが発振状態
となり、リップル電圧が重畳するという問題とともに、
高圧にすると消費電力が増える問題、特に、内部電源電
圧降圧回路自体に常に電流が流れるためにスタンバイ時
にも大きな電流が消費されるという問題があった。この
発明の目的は、出力電圧のリップルを抑えるとともに、
回路内部に流れる電流を極力小さくすることにより消費
電力を小さくすることが可能な内部電源電圧降圧回路を
提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体集積回
路装置の内部電源電圧降圧回路は、定電圧を発生する基
準電圧発生回路、制御電圧の範囲内で外部電源電圧を内
部電源電圧として出力する内部電源電圧供給用回路およ
びこれに上記制御電圧を与える制御回路を備え、制御回
路は、その出力する制御電圧レベルを、外部電源電圧が
基準電圧発生回路の定電力出力以下のときはほぼ外部電
源電圧レベルに、他方外部電源電圧が上記定電力出力を
上回るときにはほぼ当該定電圧出力レベルにそれぞれ設
定するものである。
路装置の内部電源電圧降圧回路は、定電圧を発生する基
準電圧発生回路、制御電圧の範囲内で外部電源電圧を内
部電源電圧として出力する内部電源電圧供給用回路およ
びこれに上記制御電圧を与える制御回路を備え、制御回
路は、その出力する制御電圧レベルを、外部電源電圧が
基準電圧発生回路の定電力出力以下のときはほぼ外部電
源電圧レベルに、他方外部電源電圧が上記定電力出力を
上回るときにはほぼ当該定電圧出力レベルにそれぞれ設
定するものである。
【0015】
【作用】外部から供給される外部電源電圧が基準電圧発
生回路が発生する定電圧出力以下である間は、制御回路
から内部電源電圧供給用回路に対しほぼ外部電源電圧に
等しい制御電圧が与えられる。したがって、内部電源電
圧供給用回路は外部電源電圧をほぼそのまま内部電源電
圧として出力する。外部電源電圧が上昇して上記定電圧
出力を上回るようになると、制御信号はほぼ当該定電圧
出力レベルに保たれる。したがって内部電源電圧は上記
制御信号により制限を受け、その上昇が抑制される。
生回路が発生する定電圧出力以下である間は、制御回路
から内部電源電圧供給用回路に対しほぼ外部電源電圧に
等しい制御電圧が与えられる。したがって、内部電源電
圧供給用回路は外部電源電圧をほぼそのまま内部電源電
圧として出力する。外部電源電圧が上昇して上記定電圧
出力を上回るようになると、制御信号はほぼ当該定電圧
出力レベルに保たれる。したがって内部電源電圧は上記
制御信号により制限を受け、その上昇が抑制される。
【0016】内部電源電圧の帰還信号により制御するも
のではないため帰還の遅れに伴うリップル電圧の発生を
抑えることができる。また外部電源電圧が基準電圧発生
回路の定電圧出力を上回ったときにのみ電流が流れて制
御電圧抑制機能が作動する構成とすることにより、さら
にその場合の電流経路に関わる各回路素子のデイメンシ
ョンを適当に設定することにより、この内部電源電圧降
圧回路自体における電力消費を極めて小さく抑えること
が可能である。
のではないため帰還の遅れに伴うリップル電圧の発生を
抑えることができる。また外部電源電圧が基準電圧発生
回路の定電圧出力を上回ったときにのみ電流が流れて制
御電圧抑制機能が作動する構成とすることにより、さら
にその場合の電流経路に関わる各回路素子のデイメンシ
ョンを適当に設定することにより、この内部電源電圧降
圧回路自体における電力消費を極めて小さく抑えること
が可能である。
【0017】
【実施例】以下図1および図2によりこの発明の一実施
例を説明する。図1は本実施例の内部電源電圧降圧回路
の構成を示す回路図である。この内部電源電圧降圧回路
は、例えば図3〜図6に示したような半導体記憶装置と
同一チップ内に集積して形成され、外部電源電圧Vext
より作成した内部電源電圧Vint をメモリセル・アレイ
7の電源端子18に供給する。
例を説明する。図1は本実施例の内部電源電圧降圧回路
の構成を示す回路図である。この内部電源電圧降圧回路
は、例えば図3〜図6に示したような半導体記憶装置と
同一チップ内に集積して形成され、外部電源電圧Vext
より作成した内部電源電圧Vint をメモリセル・アレイ
7の電源端子18に供給する。
【0018】図1において51は内部電源電圧供給用N
MOSトランジスタ、52はトランジスタ51のゲート
電圧プルアップ用PMOSトランジスタ、53はPMO
Sトランジスタ、54〜57はトランジスタ51のゲー
ト電圧決定用のNMOSトランジスタ、58,59はと
もにNMOSトランジスタであり、トランジスタ53〜
59で基準電圧発生回路を形成している。また60,6
2はPMOSトランジスタ、61,63はNMOSトラ
ンジスタであり、64はトランジスタ53の、65はト
ランジスタ51の、66はトランジスタ59,60,6
1の、67はトランジスタ62,63の各ゲート・ノー
ドで、68は外部電源電圧の入力端子、69は内部電源
電圧の出力端子を示す。
MOSトランジスタ、52はトランジスタ51のゲート
電圧プルアップ用PMOSトランジスタ、53はPMO
Sトランジスタ、54〜57はトランジスタ51のゲー
ト電圧決定用のNMOSトランジスタ、58,59はと
もにNMOSトランジスタであり、トランジスタ53〜
59で基準電圧発生回路を形成している。また60,6
2はPMOSトランジスタ、61,63はNMOSトラ
ンジスタであり、64はトランジスタ53の、65はト
ランジスタ51の、66はトランジスタ59,60,6
1の、67はトランジスタ62,63の各ゲート・ノー
ドで、68は外部電源電圧の入力端子、69は内部電源
電圧の出力端子を示す。
【0019】基準電圧発生回路を形成するトランジスタ
57のゲートとドレインはトランジスタ56のソース
に、トランジスタ56のゲートとドレインはトランジス
タ55のソースに、トランジスタ55のゲートとドレイ
ンはトランジスタ54のソースにそれぞれ接続され、ト
ランジスタ54のゲートとドレインはトランジスタ51
のゲート・ノード65に接続されている。またトランジ
スタ58のゲートは外部電源電圧入力端子68、ドレイ
ンはノード66に、トランジスタ53のソースは外部電
源電圧入力端子68、ゲートはノード64、ドレインは
ノード65に、トランジスタ59のドレインはノード6
5、ソースはGND端子にそれぞれ接続されている。ト
ランジスタ60と61、62と63はそれぞれインバー
タを形成し、ノード66とノード64との間に直列に挿
入されている。またプルアップ用のトランジスタ52の
ソースは外部電源電圧入力端子68に、ゲートはGND
端子に、ドレインはノード65にそれぞれ接続されてい
る。
57のゲートとドレインはトランジスタ56のソース
に、トランジスタ56のゲートとドレインはトランジス
タ55のソースに、トランジスタ55のゲートとドレイ
ンはトランジスタ54のソースにそれぞれ接続され、ト
ランジスタ54のゲートとドレインはトランジスタ51
のゲート・ノード65に接続されている。またトランジ
スタ58のゲートは外部電源電圧入力端子68、ドレイ
ンはノード66に、トランジスタ53のソースは外部電
源電圧入力端子68、ゲートはノード64、ドレインは
ノード65に、トランジスタ59のドレインはノード6
5、ソースはGND端子にそれぞれ接続されている。ト
ランジスタ60と61、62と63はそれぞれインバー
タを形成し、ノード66とノード64との間に直列に挿
入されている。またプルアップ用のトランジスタ52の
ソースは外部電源電圧入力端子68に、ゲートはGND
端子に、ドレインはノード65にそれぞれ接続されてい
る。
【0020】次の動作を説明する。基準電圧発生回路に
おいて、4つの直列のNMOSトランジスタ54〜57
のしきい値電圧の和をVrth 、トランジスタ57のみの
しきい値電圧をVrth′ とすると、外部電源電圧が低く
「Vext<Vrth」 の間はトランジスタ54〜57はオ
ンせず、トランジスタ58が常時オンしていることから
ノード66はGND電位となり、それに伴ってノード6
7は電源電位、ノード64はGND電位となる。これに
よりトランジスタ53がオンし、ノード65が外部電源
電圧となることからトランジスタ51がオンして、内部
電源電圧として外部電源電圧を供給する。したがってこ
の間は外部電源電圧が変化すればそれに伴って内部電源
電圧も変化する。
おいて、4つの直列のNMOSトランジスタ54〜57
のしきい値電圧の和をVrth 、トランジスタ57のみの
しきい値電圧をVrth′ とすると、外部電源電圧が低く
「Vext<Vrth」 の間はトランジスタ54〜57はオ
ンせず、トランジスタ58が常時オンしていることから
ノード66はGND電位となり、それに伴ってノード6
7は電源電位、ノード64はGND電位となる。これに
よりトランジスタ53がオンし、ノード65が外部電源
電圧となることからトランジスタ51がオンして、内部
電源電圧として外部電源電圧を供給する。したがってこ
の間は外部電源電圧が変化すればそれに伴って内部電源
電圧も変化する。
【0021】外部電源電圧が上昇して「Vext>Vrth」
になる場合、ノード65の電位が外部電源電圧に伴って
上昇し、直列NMOSトランジスタ54〜57をオンさ
せるため、ノード66の電圧はVrth′となる。ここ
で、トランジスタ60,61からなるインバータの論理
しきい値を低めに設定しておくことにより、ノード67
はGND電位となり、ノード64はトランジスタ62を
通して外部電源電圧となり、トランジスタ53がオフ、
トランジスタ59がオンとなって、ノード65の電圧を
GND電圧に引張る。あとはトランジスタ52と直列N
MOSトランジスタ54〜57およびトランジスタ59
で電圧調節してノード65の電圧が基準電圧Vrth 以上
に上昇するのを防ぐ。このときトランジスタ59は外部
電源電圧の急激な、また大幅な上昇に対してもノード6
5の電圧を安定させる機能を有する。
になる場合、ノード65の電位が外部電源電圧に伴って
上昇し、直列NMOSトランジスタ54〜57をオンさ
せるため、ノード66の電圧はVrth′となる。ここ
で、トランジスタ60,61からなるインバータの論理
しきい値を低めに設定しておくことにより、ノード67
はGND電位となり、ノード64はトランジスタ62を
通して外部電源電圧となり、トランジスタ53がオフ、
トランジスタ59がオンとなって、ノード65の電圧を
GND電圧に引張る。あとはトランジスタ52と直列N
MOSトランジスタ54〜57およびトランジスタ59
で電圧調節してノード65の電圧が基準電圧Vrth 以上
に上昇するのを防ぐ。このときトランジスタ59は外部
電源電圧の急激な、また大幅な上昇に対してもノード6
5の電圧を安定させる機能を有する。
【0022】その結果、外部電源電圧の変化によらず内
部電源電圧はほぼ一定の値に保たれ、入出力特性は図2
に示すようになる。このとき流れる電流の経路はトラン
ジスタ52と直列NMOSトランジスタ54〜57およ
びトランジスタ59からなる経路であり、各トランジス
タのデイメンションを小さくしておくことにより、実際
には電流はほとんど流れないようにすることができる。
またトランジスタ51のしきい値電圧を調整することに
より、内部電源電圧を調整できる。
部電源電圧はほぼ一定の値に保たれ、入出力特性は図2
に示すようになる。このとき流れる電流の経路はトラン
ジスタ52と直列NMOSトランジスタ54〜57およ
びトランジスタ59からなる経路であり、各トランジス
タのデイメンションを小さくしておくことにより、実際
には電流はほとんど流れないようにすることができる。
またトランジスタ51のしきい値電圧を調整することに
より、内部電源電圧を調整できる。
【0023】このようにして本実施例の内部電源電圧降
圧回路によれば、外部電源電圧の変動にかかわらず安定
した内部電源電圧をメモリセル・アレイ7の電源端子1
8に供給することができる。しかも、「Vext<Vrth」
の間は電流が流れず、「Vext>Vrth」の場合もトラン
ジスタ52,54〜58および59を通してごく小さな
電流が流れるだけである。なお、基準電圧Vrth の値
は、基準電圧発生回路の直列NMOSトランジスタ(5
4〜57)の個々のしきい値電圧の値および接続個数に
より任意に設定することができる。
圧回路によれば、外部電源電圧の変動にかかわらず安定
した内部電源電圧をメモリセル・アレイ7の電源端子1
8に供給することができる。しかも、「Vext<Vrth」
の間は電流が流れず、「Vext>Vrth」の場合もトラン
ジスタ52,54〜58および59を通してごく小さな
電流が流れるだけである。なお、基準電圧Vrth の値
は、基準電圧発生回路の直列NMOSトランジスタ(5
4〜57)の個々のしきい値電圧の値および接続個数に
より任意に設定することができる。
【0024】上述した実施例では作成した内部電源電圧
をメモリセル・アレイ7の電源端子18に供給するもの
として説明したが、それに限らず、アドレス・バッファ
2,5、デコーダ3,6、マルチプレクサ8、センスア
ンプ9、書込み入力データ・バッファ13、読出し/書
込み制御回路16などの周辺回路のいずれの電源端子に
供給してもよい。また、1つの内部電源電圧降圧回路に
ついて説明したが、同一チップ内に複数設けてもよい。
さらに、内部電源電圧の供給先となる集積回路は記憶装
置に限定されるものでもない。
をメモリセル・アレイ7の電源端子18に供給するもの
として説明したが、それに限らず、アドレス・バッファ
2,5、デコーダ3,6、マルチプレクサ8、センスア
ンプ9、書込み入力データ・バッファ13、読出し/書
込み制御回路16などの周辺回路のいずれの電源端子に
供給してもよい。また、1つの内部電源電圧降圧回路に
ついて説明したが、同一チップ内に複数設けてもよい。
さらに、内部電源電圧の供給先となる集積回路は記憶装
置に限定されるものでもない。
【0025】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基準電
圧発生回路、制御電圧の範囲内で外部電源電圧を内部電
源電圧として出力する内部電源電圧供給用回路および制
御回路を備え、内部電源電圧供給用回路に対し制御回路
より、外部電源電圧が基準電圧発生回路の定電圧出力以
下のときには外部電源電圧レベル、外部電源電圧が上記
定電圧出力を上回るときには当該定電圧出力レベルの制
御電圧を与えるものとしたことにより、リップルを抑え
た安定した出力電圧が得られるとともに、流れる電流が
少なく消費電力の小さい内部電源電圧降圧回路を実現す
ることが可能となる。
圧発生回路、制御電圧の範囲内で外部電源電圧を内部電
源電圧として出力する内部電源電圧供給用回路および制
御回路を備え、内部電源電圧供給用回路に対し制御回路
より、外部電源電圧が基準電圧発生回路の定電圧出力以
下のときには外部電源電圧レベル、外部電源電圧が上記
定電圧出力を上回るときには当該定電圧出力レベルの制
御電圧を与えるものとしたことにより、リップルを抑え
た安定した出力電圧が得られるとともに、流れる電流が
少なく消費電力の小さい内部電源電圧降圧回路を実現す
ることが可能となる。
【図1】この発明の一実施例を示す内部電源電圧降圧回
路の回路図である。
路の回路図である。
【図2】図1の回路の入出力特性図である。
【図3】内部電源電圧の供給先となる半導体記憶装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図4】図3の一部の詳細図である。
【図5】メモリセルの構成例を示す回路図である。
【図6】図3の半導体記憶装置の動作を示すタイミング
図である。
図である。
【図7】従来例を示す回路図である。
51〜64 トランジスタ 68 外部電源電圧入力端子 69 内部電源電圧出力端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】図6は動作タイミング図である。同図にお
いてAinはアドレス入力、Aout はアドレス・バッファ
出力、SAout はセンスアンプ出力、Dout はデータ出
力を示し、WLはワード線、I/OはI/O線の各信号
を示す。例えばメモリセル24aを選択する場合、行ア
ドレス入力端子1からメモリセル24aが位置する行に
対応した行アドレス信号が入力されて、メモリセル24
aが接続されたワード線22が選択(例えば高)レベル
になり、他のワード線23は非選択(例えば低)レベル
にされる。同様に列アドレス入力端子4からメモリセル
24aが位置する列に対応した列アドレス信号が入力さ
れ、トランファ・ゲート27a,27bのみが導通する
ため、ビット線20a,20bのみI/O線対29a,
29bに接続され、他のビット線21a,21bは切離
される。
いてAinはアドレス入力、Aout はアドレス・バッファ
出力、SAout はセンスアンプ出力、Dout はデータ出
力を示し、WLはワード線、I/OはI/O線の各信号
を示す。例えばメモリセル24aを選択する場合、行ア
ドレス入力端子1からメモリセル24aが位置する行に
対応した行アドレス信号が入力されて、メモリセル24
aが接続されたワード線22が選択(例えば高)レベル
になり、他のワード線23は非選択(例えば低)レベル
にされる。同様に列アドレス入力端子4からメモリセル
24aが位置する列に対応した列アドレス信号が入力さ
れ、トランファ・ゲート27a,27bのみが導通する
ため、ビット線20a,20bのみI/O線対29a,
29bに接続され、他のビット線21a,21bは切離
される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】図7に、従来用いられているこの種の内部
電源電圧降圧回路の一例を示す。外部供給電源電圧Vex
t より定電圧の内部電源電圧Vintを発生するもので、
同図において70はPMOSトランジスタ、71はゲー
トとドレインとを直結しダイオード接続としたPMOS
トランジスタ、72,73はNMOSトランジスタ、7
4は内部電源電圧発生用PMOSトランジスタ、75は
定電流源、77は基準電圧発生回路であり、トランジス
タ70〜73および定電流源75から構成される差動増
幅回路76によりPMOSトランジスタ74がスイッチ
ングされる。78はトランジスタ70のドレイン端子と
トランジスタ72のドレイン端子との接続点のノード、
79は基準電圧発生回路77の出力端子、80は内部電
源電圧出力端子、81はトランジスタ72,73の各ソ
ースと定電流源75との接続ノードである。差動入力ト
ランジスタたるNMOSトランジスタ72,73の各ド
レインは、能動負荷としての1対のPMOSトランジス
タ70,71の各ドレインに接続され、両PMOSトラ
ンジスタ70,71は各ソースが外部電源に接続されて
カレントミラー回路を構成している。
電源電圧降圧回路の一例を示す。外部供給電源電圧Vex
t より定電圧の内部電源電圧Vintを発生するもので、
同図において70はPMOSトランジスタ、71はゲー
トとドレインとを直結しダイオード接続としたPMOS
トランジスタ、72,73はNMOSトランジスタ、7
4は内部電源電圧発生用PMOSトランジスタ、75は
定電流源、77は基準電圧発生回路であり、トランジス
タ70〜73および定電流源75から構成される差動増
幅回路76によりPMOSトランジスタ74がスイッチ
ングされる。78はトランジスタ70のドレイン端子と
トランジスタ72のドレイン端子との接続点のノード、
79は基準電圧発生回路77の出力端子、80は内部電
源電圧出力端子、81はトランジスタ72,73の各ソ
ースと定電流源75との接続ノードである。差動入力ト
ランジスタたるNMOSトランジスタ72,73の各ド
レインは、能動負荷としての1対のPMOSトランジス
タ70,71の各ドレインに接続され、両PMOSトラ
ンジスタ70,71は各ソースが外部電源に接続されて
カレントミラー回路を構成している。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体集積回
路装置の内部電源電圧降圧回路は、定電圧を発生する基
準電圧発生回路、制御回路内で発生する基準電圧の範囲
内で外部電源電圧を内部電源電圧として出力する内部電
源電圧供給用回路およびこれに制御電圧を与える制御回
路を備え、制御回路は、内部電源電圧降圧回路の出力制
御電圧レベルを、外部電源電圧が基準電圧発生回路の定
電圧出力以下のときはほぼ外部電源電圧レベルに、他方
外部電源電圧が上記定電圧出力を上回るときにはほぼ当
該定電圧出力レベルにそれぞれ制御するものである。
路装置の内部電源電圧降圧回路は、定電圧を発生する基
準電圧発生回路、制御回路内で発生する基準電圧の範囲
内で外部電源電圧を内部電源電圧として出力する内部電
源電圧供給用回路およびこれに制御電圧を与える制御回
路を備え、制御回路は、内部電源電圧降圧回路の出力制
御電圧レベルを、外部電源電圧が基準電圧発生回路の定
電圧出力以下のときはほぼ外部電源電圧レベルに、他方
外部電源電圧が上記定電圧出力を上回るときにはほぼ当
該定電圧出力レベルにそれぞれ制御するものである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【作用】外部から供給される外部電源電圧が基準電圧発
生回路が発生する定電圧出力以下である間は、内部電源
電圧供給用回路は外部電源電圧をほぼそのまま内部電源
電圧として出力する。外部電源電圧が上昇して定電圧出
力を上回るようになると、制御信号はほぼ当該定電圧出
力レベルに保たれる。したがって内部電源電圧は上記制
御信号により制限を受け、その上昇が抑制される。
生回路が発生する定電圧出力以下である間は、内部電源
電圧供給用回路は外部電源電圧をほぼそのまま内部電源
電圧として出力する。外部電源電圧が上昇して定電圧出
力を上回るようになると、制御信号はほぼ当該定電圧出
力レベルに保たれる。したがって内部電源電圧は上記制
御信号により制限を受け、その上昇が抑制される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、制御回
路の基準電圧の範囲内で外部電源電圧を内部電源電圧と
して出力する内部電源電圧供給用回路および制御回路を
備え、内部電源電圧供給用回路より、外部電源電圧が基
準電圧発生回路の定電圧出力以下のときには外部電源電
圧レベル、外部電源電圧が上記定電圧出力を上回るとき
には当該定電圧出力レベルの電圧を与えるものとしたこ
とにより、リップルを抑えた安定した出力電圧が得られ
るとともに、流れる電流が少なく消費電力の小さい内部
電源電圧降圧回路を実現することが可能となる。
路の基準電圧の範囲内で外部電源電圧を内部電源電圧と
して出力する内部電源電圧供給用回路および制御回路を
備え、内部電源電圧供給用回路より、外部電源電圧が基
準電圧発生回路の定電圧出力以下のときには外部電源電
圧レベル、外部電源電圧が上記定電圧出力を上回るとき
には当該定電圧出力レベルの電圧を与えるものとしたこ
とにより、リップルを抑えた安定した出力電圧が得られ
るとともに、流れる電流が少なく消費電力の小さい内部
電源電圧降圧回路を実現することが可能となる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 51〜63 トランジスタ 68 外部電源電圧入力端子 69 内部電源電圧出力端子
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
Claims (1)
- 【請求項1】 集積回路が搭載された半導体チップ内に
搭載され、外部から供給される電源電圧から、この外部
電源電圧より低い内部電源電圧を作成して上記集積回路
に供給する内部電源電圧降圧回路において、定電圧を発
生する基準電圧発生回路と、制御電圧の範囲内で外部電
源電圧を内部電源電圧として出力する内部電源電圧供給
用回路と、この内部電源電圧供給用回路に上記制御電圧
を与える制御回路とを備え、制御回路は、その出力する
制御電圧レベルを、外部電源電圧が上記基準電圧発生回
路の定電圧出力以下であるときはほぼ外部電源電圧レベ
ルに、外部電源電圧が上記定電圧出力を上回るときはほ
ぼ当該定電圧出力レベルにそれぞれ設定することを特徴
とする半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250572A JPH0588764A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250572A JPH0588764A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588764A true JPH0588764A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17209887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250572A Pending JPH0588764A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体集積回路装置の内部電源電圧降圧回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588764A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0245813A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-15 | Rohm Co Ltd | 集積電源回路 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3250572A patent/JPH0588764A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0245813A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-15 | Rohm Co Ltd | 集積電源回路 |
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