JPH11177380A - インピーダンスコントロール回路 - Google Patents

インピーダンスコントロール回路

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JPH11177380A
JPH11177380A JP10237332A JP23733298A JPH11177380A JP H11177380 A JPH11177380 A JP H11177380A JP 10237332 A JP10237332 A JP 10237332A JP 23733298 A JP23733298 A JP 23733298A JP H11177380 A JPH11177380 A JP H11177380A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフチップドライバのインピーダンスを正確
にコントロールできるインピーダンスコントロール回路
を提供する。 【解決手段】 第1導電型トランジスタのプルアップド
ライバと第2導電型トランジスタのプルダウンドライバ
から構成されるオフチップドライバ131と、独立に駆
動されるプルアップ及びプルダウンドライバのための第
1、第2インピーダンス制御経路とを備えることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はSRAM(Static R
andom Access Memory)のような半導体メモリ装置に用
いるインピーダンスコントロール回路に関する。
【0002】
【従来の技術】システムボード上の半導体チップ間信号
のインタフェースレベルは、高集積化及び低電力化に伴
い振幅が小さくなる傾向にある。大振幅インタフェース
の例としては、TTL(transistor-transistor logi
c)、LVTTL(low voltageTTL)、LVCMOS
(low voltage CMOS)などがあり、小振幅インタフ
ェースの例としては、HSTL(high-speed transceiv
er logic)、GTL(gunning transceiver logic)、
ECL(emitter coupled logic)などがある。小振幅
インタフェースを用いることは、チップ間のデータの伝
送速度を向上させ、その消費電力を低減させる。
【0003】しかし、小振幅インタフェースは大振幅イ
ンタフェースに比べてノイズによる影響を受けやすく、
ノイズ対策が必要となる。その技術の一つに、Mark A.
Horowitz等による米国特許第5,254,883号“EL
ECTRICAL CURRENT SOURCE CIRCUITRY FOR A BUS”があ
る。ECLなどの論理レベルに用いられるこの技術は、
バス電流を制御するトランジスタ回路を含む電流源回路
を示す。
【0004】また、低電源高集積用SRAMのためのノ
イズ対策の代表的な例としては、“インピーダンスコン
トロール回路”がある。この技術は、チップ外の可変抵
抗を用いてチップ内の出力ドライバのインピーダンスを
変える方法である。これにより、チップ内の出力ドライ
バとシステムボードの整合性がよくなる。
【0005】図1は、半導体メモリ装置に用いる従来の
インピーダンスコントロール回路のブロック図である。
チップ外の可変抵抗170は、チップ外のパッドZQP
ADと電源VSSQを接続する。可変抵抗170は出力
ドライバの最適なインピーダンスの範囲より大きい値、
例えば5倍の値に設定して可変抵抗170に流れる直流
電流を低減する。これにより、インピーダンスは1/5
に減り、最適な出力ドライバインピーダンスが得られ
る。
【0006】可変抵抗170の抵抗値RQを大きくする
と、パッドZQPADの電位が本来の出力インピーダン
スのレベルであるREFIOの電位より高くなる。ZQ
比較器150は、パッドZQPADの電位とREFIO
の電位を比較してダウンカウンティングを指示するUD
ZQを生成する。ZQカウンタ160はUDZQに応じ
てダウンカウンティングを行い、そのカウント値CTQ
x(x:1〜5)をZQ検出器140にフィードバック
して、REFIOを更新するとともにZQドライバ11
0を駆動する。レジスタを内蔵しているZQドライバ1
10は、出力イネーブル信号であるHIZsによってカ
ウント値CTQxを記憶する。ZQドライバ110の出
力DZQxは、出力バッファ120を駆動するために用
いられる。バッファ120の出力DOUx、DODxは
オフチップドライバ130を駆動する。
【0007】図2はZQ比較器150の回路図で、RE
FIOとZQPADの電位を比較してZQカウンタを制
御する信号UDZQを生成する。また、図3は出力バッ
ファ120の回路図で、DATA/DATABはKDA
TAによりラッチされた後DZQxとAND処理されて
DOUx、DODxを出力する。
【0008】オフチップドライバ130の出力インピー
ダンスZQが、可変抵抗170の抵抗値RQの1/5値
と整合がとれるまで、このような動作が繰り返される。
可変抵抗170の抵抗値RQを大きくする場合、インピ
ーダンスコントロール回路は出力インピーダンスZQを
増加させる動作を行う。一方、抵抗値RQを小さくする
場合は、出力インピーダンスZQを減少させる動作を行
う。
【0009】図4はZQ検出器140に可変抵抗170
を加えた回路図である。可変抵抗170の変化はパッド
ZQPADの電位を変動させるため、ZQ比較器150
及びZQカウンタ160を通して出力CTQxの変化と
してZQ検出器140にフィードバックされる。これに
より、並列接続されるプルダウン用のNMOSトランジ
スタPD1〜PD6がスイッチングを行いREFIOの
電位が更新される。この動作は、可変抵抗170の抵抗
値RQとNMOSトランジスタPD1〜PD6のチャネ
ル抵抗値により、パッドZQPADの電位とREFIO
の電位が一致するまで行われる。
【0010】図5はオフチップドライバ130の回路図
である。ZQカウンタ160の出力CTQxはZQドラ
イバ110に記憶される。ZQドライバ110の出力D
ZQxは、出力バッファ120でDATA/DATAB
の組み合わせにより出力DOUx,DODxとなる。こ
こで、DATA/DATABはオフチップドライバ13
0にDOUxとDODxとして入力される。DATAが
“ハイ”であれば、DOUxはDZQxの状態によって
決められる。この場合、プルアップ用NMOSトランジ
スタPUT1〜PUT6がスイッチングを行い、出力D
Qのインピーダンスは最適のレベルに調整される。この
ときプルダウン用のNMOSトランジスタPDT1〜P
DT6はDATABが“ロー”なので、オフ状態とな
る。一方、DATAが“ロー”であれば、プルダウン用
のNMOSトランジスタPDT1〜PDT6はオン状態
となる。
【0011】オフチップドライバ130のプルダウン用
NMOSトランジスタPDT1〜PDT6のチャネルサ
イズは、ZQ検出器140のプルダウン用NMOSトラ
ンジスタPD1〜PD6のチャネルサイズの5倍であ
る。これは、出力インピーダンスZQを抵抗値RQの1
/5にするためである。抵抗値RQは出力インピーダン
ス値ZQの5倍のものに予め設定されるので、これをも
との値に戻す必要があるためにチャネルサイズを変えて
いる。オフチップドライバ130のプルアップ用NMO
SトランジスタPUT1〜PUT6のサイズはプルダウ
ン用のNMOSトランジスタPDT1〜PDT6のサイ
ズより大きく設定する。これは、NMOSトランジスタ
がPMOSトランジスタに比べてプルアップの駆動力が
低いためである。この場合、プルアップとプルダウンイ
ンピーダンスを同じにしなければならない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】オフチップドライバ1
30の電源電圧VDDQには、小振幅インタフェースの
ためにチップ内の他の回路で用いられる電圧レベルより
低い電圧が用いられる。また、ZQ検出器140の電源
電圧VDDQも整合性を取るために他の回路の電源電圧
より低く設定される。この場合、電源電圧VDDQは外
部電圧の影響を受けやすくなり、オフチップドライバ1
30は設計時の電源電圧で動作を行えない。例えば、オ
フチップドライバ130のプルダウン側に依存して検出
及び比較動作を行うとき、プルアップ側はプルダウン側
の結果にしたがう。そのために電源電圧の変動があると
きは、正確に整合を取ることができない。
【0013】さらに、NMOSトランジスタPUT1〜
PUT6をプルアップ用のトランジスタとして使用する
ので、インピーダンスコントロールは困難である。すな
わち、NMOSトランジスタがプルダウン用として使用
される場合、基板とソース端子が接地されているので、
良好なプルダウン動作を行うことができる。しかし、N
MOSトランジスタをプルアップ用として使用する場
合、基板は接地されるが、ソース端子は出力端の役割を
果たすので、電位は不安定になる。これにより、バック
バイアスの影響によりしきい値電圧が増加するが、これ
も工程の変化による影響を受けるため、インピーダンス
コントロールは困難である。図5はHSTLのような小
振幅インタフェース用として設計された回路の例である
が、この場合、電源電圧VDDQには1.5V、装置電
源電圧VDDには3.3Vが印加される。仮に、装置電
源電圧VDDが2.5V以下で印加される場合、NMO
Sトランジスタをプルアップ用として使用すると、ゲー
トとソースとの電圧差及びドレインとソースとの電圧差
が減少し、プルアップ特性は低下する。
【0014】本発明の目的は、以上のような問題を解消
するためにオフチップドライバのインピーダンスを正確
にコントロールできるインピーダンスコントロール回路
を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
する本発明のインピーダンスコントロール回路は、第1
導電型トランジスタのプルアップドライバと第2導電型
トランジスタのプルダウンドライバから構成されるオフ
チップドライバと、独立に駆動されるプルアップ及びプ
ルダウンドライバのための第1、第2インピーダンス制
御経路とを備えることを特徴とする。例としてP型トラ
ンジスタのプルアップドライバとN型トランジスタのプ
ルダウンドライバから構成されるオフチップドライバ
と、独立に駆動されるプルアップ及びプルダウンドライ
バのための第1、第2インピーダンス制御経路とを備え
ることを特徴とする。
【0016】具体的には、出力電圧をプルアップする第
1可変抵抗と、出力電圧をプルダウンする第2可変抵抗
と、フィードバックされるアップ及びダウンカウンティ
ング情報に応じて第1可変抵抗に応じて変わる第1プル
アップ電位をオフチップドライバのインピーダンスによ
り決まる第2基準プルアップ電位に一致させる第1検出
器と、フィードバックされるアップ及びダウンカウンテ
ィング情報に応じて第2可変抵抗に応じて変わる第1プ
ルダウン電位をオフチップドライバのインピーダンスに
より決まる第2基準プルダウン電位に一致させる第2検
出器と、第1プルアップ電位と第2基準電位プルアップ
電位を比較する第1比較器と、第1プルダウン電位と第
2基準電位プルダウン電位を比較する第2比較器と、第
1比較器の出力値に応じてカウントを行いアップ及びダ
ウンカウンティング情報を出力する第1カウンタと、第
2比較器の出力値に応じてカウントを行いアップ及びダ
ウンカウンティング情報を出力する第2カウンタと、ア
ップ及びダウンカウンティング情報とハイインピーダン
ス論理信号とに応じて出力バッファにインピーダンス増
減情報を出力するインピーダンスドライバとを備え、異
なる導電型トランジスタを有するインピーダンス制御経
路が独立に駆動されることを特徴とする。また、半導体
メモリ装置の外部の抵抗値に応じて変わる第1電位とオ
フチップドライバのインピーダンス情報を示す第2電位
を検出する検出器と、第1電位と第2電位を比較する比
較器と、比較器の出力に応じてアップ及びダウンカウン
ティングを行うカウンタとを備えるインピーダンスコン
トロール回路において、オフチップドライバのインピー
ダンスを修正することによりオフチップドライバのイン
ピーダンスと伝送ラインのインピーダンスの整合を取
り、オフチップドライバのプルアップ及びプルダウンイ
ンピーダンスを制御する回路が、プルアップ及びプルダ
ウンそれぞれの経路に設けられていることを特徴とす
る。このような回路で、オフチップドライバ内のプルア
ップドライバはPMOSトランジスタで構成され、検出
器は、オフチップドライバ内のプルアップドライバと同
じの導電型のトランジスタで構成される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施形態を説明する。
【0018】図6は本発明によるインピーダンスコント
ロール回路のブロック図である。プルダウン側は図1の
構成をそのまま採用し、プルアップコントロールの効果
を向上させるためのプルアップ側のブロック141、1
51、161をさらに備えている。オフチップドライバ
131は従来と異なる図8に示す構成である。
【0019】図6において、可変抵抗170、171は
プルダウン及びプルアップドライバのインピーダンスコ
ントロールに用いられる。可変抵抗171の抵抗値RQ
_Uを大きくすると、パッドZQPAD_Uの電位がプ
ルアップドライバのインピーダンスレベルを示すREF
IO_Uの電位より低くなる。ZQ比較器151は、パ
ッドZQPAD_Uの電位とREFIO_Uの電位を比
較してダウンカウンティングを指示するZQUPを生成
する。ZQカウンタ161はZQUPに応じてダウンカ
ウンティングを行い、CTQ_Uxを出力する。CTQ
_Uxは、ZQ検出器141にフィードバックされてR
EFIO_Uの電位を更新する。これと同時に、CTQ
_UxはZQドライバ111を駆動する。ここでレジス
タを内蔵しているZQドライバ111は、出力イネーブ
ル制御信号HIZsによりCTQ_Uxを記憶する。Z
Qドライバ111の出力DZQ_Uxは出力バッファ1
21を駆動し、出力バッファ121の出力DOUxはオ
フチップドライバ131に入力される。オフチップドラ
イバ131の出力DQのインピーダンスZQが可変抵抗
値RQ_Uの1/5となるまでこの動作は繰り返され
る。このように、可変抵抗171の抵抗値RQ_Uを大
きくする場合、出力インピーダンスZQを増加させる動
作が行われる。
【0020】一方、可変抵抗171の抵抗値RQ_Uを
減少させる場合は、ZQカウンタ161のアップカウン
ティング動作を除いて同様である。すなわち、出力イン
ピーダンスZQを減少させる動作が行われる。
【0021】図7は図6に示すZQ検出器140、14
1に可変抵抗170、171を接続した回路図である。
ZQ検出器140は図4と同じ構成であり、ZQ検出器
141は新たに加えられたものである。可変抵抗171
の抵抗値RQ_Uの変動は、ZQ_Uの電位を動かし、
ZQ比較器151及びZQカウンタ161を通してCT
Q_Uxの変化としてZQ検出器141にフィードバッ
クされる。これにより、並列に接続されるプルアップ用
PMOSトランジスタPU10〜PU15がスイッチン
グを行ってREF_Uの電位を更新する。この動作が、
可変抵抗170の抵抗値RQ_UとPMOSトランジス
タPU10〜PU15のチャネル抵抗によるZQ_Uの
電位とREF_Uの電位を一致させるまで行われる。
【0022】図8は図6に示すオフチップドライバ13
1の回路図である。ZQカウンタ161の出力はZQド
ライバ111に記憶され、ZQドライバ111の出力D
ZQ_Uxは、出力バッファ121でDATA/DAT
ABとの組み合わせによりDOUxとなる。DATA/
DATABはチップ外部から入力されるデータである。
DATAはDOUxとしてオフチップドライバ131に
入力される。この場合、DOUxは、図8のトランジス
タPUT11〜PUT61を用いて“ロー”レベルにイ
ネーブルされる。
【0023】図6において、DATAが“ハイ”であれ
ば、DOUxはDZQ_Uxの状態により決められる。
すなわち、図8のプルアップ用PMOSトランジスタP
UT11〜PUT61がスイッチングして、出力DQの
インピーダンスレベルZQは所望のレベルに調整され
る。この際、図8のプルダウン用NMOSトランジスタ
PDT1〜PDT6は、DATABが“ロー”なので、
オフしている。一方、DATAが“ロー”であれば、プ
ルダウン用のNMOSトランジスタPDT1〜PDT6
がオンになる。
【0024】オフチップドライバ131は、プルアップ
及びプルダウンパスが独立してインピーダンスコントロ
ールするので、従来のオフチップドライバより正確なコ
ントロールを行うことができ、整合性がより正確にとれ
る。例えば、プルアップ用PMOSトランジスタPUT
11〜PUT61のソース端子に共通に提供される電源
電圧VDDQが変動しても、ZQ検出器141により補
償される。これは、ZQ検出器141の内部もプルアッ
プ用トランジスタPUT11〜PUT61と同じくPM
OSトランジスタから構成されているためである。さら
にトランジスタの製造工程におけるパラメータ変動によ
るインピーダンスの変化も、同種のトランジスタを用い
るので補償される。
【0025】また、従来のようにプルアップ用トランジ
スタにNMOSを使用するときに発生するバックバイア
スの影響もなくなる。本発明ではプルアップ用トランジ
スタにPMOSトランジスタを用いているが、この場
合、基板とソース端子の両方に電源電圧VDDQが印加
されるので、出力DQをVDDQのレベルまで十分にプ
ルアップさせることができる。また、HSTLのような
小振幅インタフェースのために電源電圧VDDが低い場
合に用いても、インピーダンスのコントロールは正確に
行われる。すなわち、ゲート−ソース電圧がドレイン−
ソース電圧を上回ることにより、プルアップ特性が改善
する。
【0026】図9はZQドライバ111の回路図であ
る。インバータI1はドライバのイネーブル信号HIZ
sを反転させる。MOSトランジスタP2、N1はCT
Qiが入力されるインバータである。MOSトランジス
タP1、N2はMOSトランジスタP2、N1にそれぞ
れ接続されてインバータ制御の機能を持つ。インバータ
I2、I3はラッチ用である。インバータI4は駆動用
としてDZQiを出力する。図9の回路はイネーブル信
号HIZsがハイの場合は動作してDZQiを生成し、
HIZsがローの場合は動作せず、ラッチしているDZ
Qiを出力する。
【0027】
【発明の効果】本発明のインピーダンスコントロール回
路により、プルアップ特性を改善して半導体メモリ装置
内のチップ間インピーダンスを正確にコントロールする
ことができる。また、小振幅インタフェース時の電源変
動による特性の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のインピーダンスコントロール回路の回路
図。
【図2】図1のZQ比較器の回路図。
【図3】図1の出力バッファの回路図。
【図4】図1のZQ検出器の回路図。
【図5】図1のオフチップドライバの回路図。
【図6】本発明のインピーダンスコントロール回路の回
路図。
【図7】図6のZQ検出器の回路図。
【図8】図6のオフチップドライバの回路図。
【図9】図6のZQドライバの回路図。
【符号の説明】
110、111 ZQドライバ 120、121 出力バッファ 130、131 オフチップドライバ 140、141 ZQ検出器 150、151 ZQ比較器 160、161 ZQカウンタ 170、171 可変抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型トランジスタのプルアップド
    ライバと第2導電型トランジスタのプルダウンドライバ
    から構成されるオフチップドライバと、独立に駆動され
    るプルアップ及びプルダウンドライバのための第1、第
    2インピーダンス制御経路とを備えることを特徴とする
    インピーダンスコントロール回路。
  2. 【請求項2】 出力電圧をプルアップする第1可変抵抗
    と、出力電圧をプルダウンする第2可変抵抗と、フィー
    ドバックされるアップ及びダウンカウンティング情報に
    応じて第1可変抵抗に応じて変わる第1プルアップ電位
    をオフチップドライバのインピーダンスにより決まる第
    2基準プルアップ電位に一致させる第1検出器と、フィ
    ードバックされるアップ及びダウンカウンティング情報
    に応じて第2可変抵抗に応じて変わる第1プルダウン電
    位をオフチップドライバのインピーダンスにより決まる
    第2基準プルダウン電位に一致させる第2検出器と、第
    1プルアップ電位と第2基準電位プルアップ電位を比較
    する第1比較器と、第1プルダウン電位と第2基準電位
    プルダウン電位を比較する第2比較器と、第1比較器の
    出力値に応じてカウントを行いアップ及びダウンカウン
    ティング情報を出力する第1カウンタと、第2比較器の
    出力値に応じてカウントを行いアップ及びダウンカウン
    ティング情報を出力する第2カウンタと、アップ及びダ
    ウンカウンティング情報とハイインピーダンス論理信号
    とに応じて出力バッファにインピーダンス増減情報を出
    力するインピーダンスドライバとを備え、異なる導電型
    トランジスタを有するインピーダンス制御経路が独立に
    駆動されることを特徴とするインピーダンスコントロー
    ル回路。
  3. 【請求項3】 半導体メモリ装置の外部の抵抗値に応じ
    て変わる第1電位とオフチップドライバのインピーダン
    ス情報を示す第2電位を検出する検出器と、第1電位と
    第2電位を比較する比較器と、比較器の出力に応じてア
    ップ及びダウンカウンティングを行うカウンタとを備え
    るインピーダンスコントロール回路において、 オフチップドライバのインピーダンスを修正することに
    よりオフチップドライバのインピーダンスと伝送ライン
    のインピーダンスの整合を取り、オフチップドライバの
    プルアップ及びプルダウンインピーダンスを制御する回
    路が、プルアップ及びプルダウンそれぞれの経路に設け
    られていることを特徴とするインピーダンスコントロー
    ル回路。
  4. 【請求項4】 オフチップドライバ内のプルアップドラ
    イバはPMOSトランジスタで構成される請求項2に記
    載のインピーダンスコントロール回路。
  5. 【請求項5】 検出器は、オフチップドライバ内のプル
    アップドライバと同じの導電型のトランジスタで構成さ
    れる請求項2に記載のインピーダンスコントロール回
    路。
  6. 【請求項6】 P型トランジスタのプルアップドライバ
    とN型トランジスタのプルダウンドライバから構成され
    るオフチップドライバと、独立に駆動されるプルアップ
    及びプルダウンドライバのための第1、第2インピーダ
    ンス制御経路とを備えることを特徴とするインピーダン
    スコントロール回路。
JP23733298A 1997-08-22 1998-08-24 インピーダンスコントロール回路 Expired - Fee Related JP4402185B2 (ja)

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