CN100399700C - 由可变驱动电压动作的振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以输出稳定的振荡周期的信号的振荡器。该振荡器的多个逻辑元件连接成环状且由输出预定周期的振荡信号的可变驱动电压动作，其包括产生选择性地施加给上述多个逻辑元件的第一以及第二驱动电压的内部电压产生器，通过如下方式将上述振荡信号的周期保持一定：在上述振荡信号的周期为正常状态的情况下，上述第一驱动电压施加给上述多个逻辑元件，在上述振荡信号的周期比正常状态短或长的情况下，上述第二驱动电压Vosc施加给上述多个逻辑元件。

Description

由可变驱动电压动作的振荡器
技术领域
本发明涉及一种由可变驱动电压动作的振荡器，特别涉及一种为了调节由振荡器输出的振荡信号的周期，可以使驱动振荡器的电压产生变化并具有可变驱动电压输出装置的振荡器。
背景技术
振荡器是输出预定周期的脉冲信号的装置，图1是表示一般的环形振荡器的电路图。
图1所示的环形振荡器的电路包括六个反相器和一个与非门，这些逻辑元件连接成环状。用虚线表示的方框内表示电容器，且可以通过金属选择器连接或断开。
在图1所示的电路中，启动信号是控制信号，在启动信号维持在高电平期间，振荡器输出预定周期的振荡信号。通常，由环形振荡器输出的振荡信号的周期受到如图1所示的电容器(虚线表示的方框部)的数量的影响。例如，在电容器的数量多的情况下，RC延迟时间增加且振荡信号的周期变长，在电容器的数量少的情况下，RC延迟时间减小且振荡信号的周期变短。另外，由于振荡器的周期受到工艺、电压和温度变化的影响，设计者通常设计金属选择器设置可能的多余的电容器。通过使用FIB装置(聚焦离子束装置)，这种电容器可以与振荡器连接或与振荡器分开。因此，设计者通常使用FIB装置，通过调节与振荡器连接的电容器的数量，从而调节振荡周期。
由此，在产品开发的阶段，为了使由振荡器输出的振荡周期最合适，通过利用FIB装置，进行连接选择的电容器或断开已经连接的电容器的一系列操作。
然而，在进行这种操作的情况下，在半导体芯片内存在多个振荡器的情况下，具有需要长时间检测，以及需要多的费用的问题。
另外，为了延长振荡周期而设置的选择电容器还具有增加半导体芯片的整体面积的问题。为此，对于振荡器的数量增加的现在的状况，半导体芯片的尺寸变大成为解决上述问题的障碍。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种可以输出稳定的振荡周期的振荡器。
本发明另外的目的是提供一种可以通过调节由驱动振荡器的电源供给装置输出的电压电平而调节驱动能力的振荡器。
本发明的又一目的是提供一种可以通过调节施加给振荡器的驱动电压的电平而调节输出的振荡信号的周期的振荡器。
本发明的振荡器，可以通过使构成振荡器的多个逻辑元件的驱动电压变化从而使振荡器输出的振荡信号的周期变化。
本发明的振荡器包括产生施加给构成振荡器的多个逻辑元件的驱动电压的内部电压产生装置。
根据本发明的由可变驱动电压动作的振荡器，是多个逻辑元件连接成环状，且输出预定周期的振荡信号的振荡器，其包括产生选择性地施加给上述多个逻辑元件的第一以及第二驱动电压的内部电压产生装置，并通过如下方式将上述振荡信号的周期保持一定：在上述振荡信号的周期为正常状态的情况下，上述第一驱动电压施加给上述多个逻辑元件，在上述振动信号的周期比正常状态短或长的情况下，将上述第二驱动电压施加给上述多个逻辑元件。
其中，在上述振荡信号的周期比正常状态长的情况下，调整上述第二驱动电压使之比上述第一驱动电压高，在上述振荡信号的周期比正常状态短的情况下，调整上述第二驱动电压使之比上述第一驱动电压低。
另外，本发明的由可变驱动电压动作的振荡器是多个逻辑元件以环状连接，且输出预定周期的振荡信号的振荡器，其包括产生选择性地施加给上述多个逻辑元件的第一以及第二驱动电压的内部电压产生装置，该内部电压产生装置包括产生第一基准电压的基准电压产生部；接收上述第一基准电压并输出第二基准电压的电平偏移电路；接收上述第一基准电压并输出第三基准电压的电平偏移电路；接收上述第二基准电压并输出具有与上述第二基准电压相同电压电平的上述第一驱动电压的驱动部；以及接收上述第三基准电压并输出具有与上述第三基准电压相同电压电平的上述第二驱动电压的驱动部。通过如下方式将上述振荡信号的周期保持一定：在上述振荡信号的周期为正常状态的情况下，将上述第一驱动电压施加给上述多个逻辑元件，在上述振荡信号的周期比正常状态短或长的情况下，将上述第二驱动电压施加给上述多个逻辑元件。
另外，本发明提供一种由可变驱动电压动作的振荡器，该振荡器的多个逻辑元件连接成环状，并输出预定周期的振荡信号，可以通过使构成上述振荡器的多个逻辑元件的驱动电压变化而使由上述振荡器输出的上述振荡信号的周期变化，该振荡器还包括产生施加给上述多个逻辑元件的上述驱动电压的内部电压产生装置，上述内部电压产生装置包括：产生第一基准电压的基准电压产生部；接收上述第一基准电压并输出第二基准电压的电平偏移电路，以及接收上述第二基准电压并输出具有与上述第二基准电压相同的电平的第一驱动电压的驱动部，使用上述第一驱动电压作为上述多个逻辑元件的驱动电压，上述电平偏移电路包括：经由源极被施加电源电压的第一、第二以及第三pMOS晶体管；经由栅极接收上述第一基准电压的第一nMOS晶体管；连接在上述第二pMOS晶体管的漏极和上述第一nMOS晶体管的源极之间的第二nMOS晶体管；经由栅极接收偏压电压的第三nMOS晶体管；连接在上述第三pMOS晶体管的漏极和第一节点之间的第一电阻元件；以及连接在上述第一节点与地之间的第二电阻元件；上述第一以及第二pMOS晶体管的栅极相互连接，上述第二pMOS晶体管的栅极与漏极相互连接；上述第一pMOS晶体管的漏极和上述第一nMOS晶体管的漏极相互连接；上述第二pMOS晶体管的漏极和上述第二nMOS晶体管的漏极相互连接；上述第一nMOS晶体管的源极和上述第二nMOS晶体管的源极相互连接；上述第一nMOS晶体管的源极和地之间连接有上述第三nMOS晶体管；上述第一nMOS晶体管的漏极和上述第三pMOS晶体管的栅极相互连接；上述第二nMOS晶体管的栅极与上述第一节点连接；上述第二基准电压由上述第三pMOS晶体管的漏极输出。
本发明的上述事项、其它的目的、特征以及优点等，将通过下面说明的实施本发明的最佳实施例而变得更加明确。
在现有的振荡器中，为了调节由振荡器输出的振荡信号的周期，通过连接或断开多个选择电容，从而调节振荡信号的周期，因此存在需要的检测时间长，费用多的问题。
但是，本发明的振荡器的情况下，由于通过使驱动振荡器的电压变化，从而调节振荡信号的周期，因此具有可以大幅度减少检测需要的时间和费用的优点。
附图说明
图1是表示一般的环形振荡器的电路图。
图2A是表示实施例的振荡器使用的内部电压产生器的一个例子的电路图。
图2B是图2A所示的电路中电压变化的曲线图。
图3是表示在本发明的实施例中的振荡器使用的内部电压产生器的另外的例子的电路图。
图4A是表示使为调节参照图3说明的电平偏移电路的输出电压VREF_OSC的电阻比(rx/ry)变化的电路的例子的图。
图4B是表示使为调节参照图3说明的电平偏移电路的输出电压VREF_OSC的电阻比(rx/ry)变化的电路的例子的图。
图4C是表示使为调节参照图3说明的电平偏移电路的输出电压VREF_OSC的电阻比(rx/ry)变化的电路的例子的图。
图5是表示利用图3所示的内部电压产生器输出的电压作为驱动电压的振荡器的电路图，表示利用内部电压VOSC的状态。
具体实施方式
下面，参照附图，具体地说明本发明的实施例的振荡器。
图2A是表示使用在本实施例的振荡器中的内部电压产生器的一个例子的电路图。图2A所示的内部电压产生器包括产生基准电压(VREF_BASE)的基准电压产生器200，变换基准电压VREF_BASE的电压电平并输出另一基准电压VREF_INT的电平偏移电路210，接收基准电压VREF_INT并输出内部电压VINT的驱动部220，该内部电压施加给半导体装置的内部电路。
在基准电压产生器200中，可以使用产生预定基准电压的一般电路(例如，带隙基准电压产生器、Widlar基准电压产生器等)。关于该基准电压产生器200，对于本领域的技术人员来说，可以适当选择产生基准电压的公知的电路中的一个来使用。
电平偏移电路210是接收具有第一电压电平的输入信号并产生具有第二电压电平的输出信号的电路。其中，具有第一电压电平的输入信号由基准电压(VREF_BASE)表示，而具有第二电压电平的输出信号由基准电压VREF_INT表示。
图2A表示的电平偏移电路210包括经由源极接收电源电压VDD的第一、第二和第三pMOS晶体管P21、P22、P23，经由栅极接收第一基准电压VREF_BASE的第一nMOS晶体管N21，连接在第二pMOS晶体管P22的漏极与第一nMOS晶体管N21的源极之间的第二nMOS晶体管N22，经由栅极接收偏压电压VBIAS的第三nMOS晶体管N23，连接在第三pMOS晶体管P23的漏极和第一节点ND21之间的第一电阻元件R1，以及连接在第一节点ND21和地之间的第二电阻元件R2。
电平偏移电路210的动作如下。首先，由于施加给差动放大器的一侧的输入端的基准电压VREF_BASE，晶体管P23导通。晶体管P23一导通，差动放大器另一侧输入端的电压VR上升到与基准电压VREF_BASE相同的电平，其后，由于反馈动作，基准电压VREF_BASE和电压VR维持在相同的电压。此种情况，由于在电阻元件R2中流动的电流是VR/r2(r2是电阻元件R2的电阻值)，所以由电平偏移电路210输出的电压(输出电压)VREF_INT由下式表示。此外，r1是电阻元件R1的电阻值。
VREF_INT＝VR(1+r1/r2)
因此，由电平偏移电路210输出的电压VREF_INT偏移到比基准电压VREF_BASE高的电压。
驱动部220是接收由电平偏移电路210输出的输出电压VREF_INT，并输出在环形振荡器等的半导体内部装置中使用的内部电压VINT的驱动电路。
驱动部220将来自电平偏移电路210的输出电压作为输入电压VREF_INT与来自驱动部220的输出电压VINT进行比较，在输出电压VINT下降到输入电压VREF_INT以下时，晶体管P4导通。晶体管P4一导通，施加外部电源电压VDD，输出电压VINT的电压上升到与输入电压VREF_INT相同的电平。
图2B是表示图2A所示的电路中的各个电压的变化的曲线图。在图2B中，表示外部电源电压VDD、由基准电压产生器200输出的基准电压VREF_BASE以及由电平偏移电路210输出的基准电压VREF_INT。施加外部电源电压VDD之后，基准电压VREF_BASE以及基准电压VREF_INT经过一定的时间，电压维持在特定的电平。
图3是表示用于本发明实施例的振荡器的内部电压产生器的另一例的电路图。图3表示的内部电压产生器包括产生基准电压VREF_BASE的基准电压产生器300，变换基准电压VREF_BASE的电压电平并输出另外的基准电压VREF_INT的电平偏移电路310，接收基准电压VREF_INT并输出内部电压VINT的驱动部320，变换基准电压VREF_BASE的电压电平并输出又一基准电压VREF_OSC的电平偏移电路330，以及接收基准电压VREF_OSC并输出内部电压VOSC的驱动部340。由于反馈动作，驱动部320的输出电压(内部电压)VINT被控制成与基准电压VREF_INT相同的电压，另一方面，来自驱动部340的输出电压(内部电压)VOSC被控制成与基准电压VREF_OSC相同的电压。
图3所示的内部电压产生器的构造除了增加电平偏移电路330和驱动部340，基本上与参照图2A说明的内部电压产生器的结构相同。
电平偏移电路330包括经由源极被施加电源电压VDD的第一、第二和第三pMOS晶体管P31、P32、P33，经由栅极被施加第一基准电压VREF_BASE的第一nMOS晶体管N31，连接在第二pMOS晶体管P32的漏极和第一nMOS晶体管N31的源极之间的第二nMOS晶体管N32，经由栅极被施加偏压电压VBIAS的第三nMOS晶体管N33，连接在第三pMOS晶体管P33的漏极和第一节点ND31之间的第一电阻元件Rx，以及连接在第一节点ND31和地之间的第二电阻元件Ry。
其中，第一和第二pMOS晶体管P31、P32的栅极相互连接，第二pMOS晶体管P32的栅极和漏极相互连接，第一pMOS晶体管P31的漏极和第一nMOS晶体管N31的漏极相互连接，第二pMOS晶体管P32的漏极和第二nMOS晶体管N32的漏极相互连接，第一nMOS晶体管N31的源极和第二nMOS晶体管N32的源极相互连接，在第一nMOS晶体管N31的源极与地之间连接第三nMOS晶体管N33，第一nMOS晶体管N31的漏极与第三pMOS晶体管P33的栅极相互连接，第二nMOS晶体管N32的栅极与第一节点ND31连接。因此，第二基准电压VREF_OSC由第三pMOS晶体管P33的漏极输出。
如图3所示，由电平偏移电路310输出的基准电压VREF_INT和由电平偏移电路330输出的基准电压VREF_OSC不同。另外，电平偏移电路330的基本动作与参照图2A说明的电平偏移电路210的情况相同。即，由于反馈动作，差动放大器的电压VR2维持在与基准电压VREF_BASE相同的电平。因此，由电平偏移电路330输出的基准电压VREF_OSC如下表示。此外，rx、ry分别是电阻元件Rx、Ry的电阻值。
VREF_OSC＝VR2(1+rx/ry)
由上述的表达式，知道通过使电阻值rx、ry变化，可以调节电平偏移电路330的输出电压VREF_OSC。
如上所述，由内部电压产生器输出的内部电压VINT、VOSC被选择性地施加给半导体装置的内部电路。
图4A～4C表示用于调节由参照图3说明的电平偏移电路330输出的基准电压VREF_OSC而使电阻比(rx/ry)变化的电路的例子的图。即，如图4A、4B所示，知道通过利用金属开关(即，利用金属短路状态或金属开路状态)可以调节电阻比(rx/ry)。另外，如图4C所示，知道通过使晶体管导通或截止，可以调节电阻比(rx/ry)。由此，通过调节电阻比(rx/ry)，可以调节由电平偏移电路330输出的基准电压VREF_OSC的电压。
图5是表示利用由图3所示的内部电压产生器输出的电压(内部电压)作为驱动电压的振荡器的电路图，示出了利用内部电压VOSC的状态。图5所示的振荡器包括6个反相器和一个与非门，这些逻辑元件为环形，即串联连接成链状，且构成反相器链。另外，这些逻辑元件的驱动电压是来自内部电压产生器的输出电压(内部电压)VOSC。与现有的情况不同，不设置由FIB装置连接的选择电容，只连接基本电容。即，图5所示的电容是连接成可以产生设计者最初的目标振荡周期的基本电容。
另外，图5所示的振荡器的动作如下，首先，通过使用来自内部电压产生器作为振荡器的驱动电压的输出电压(内部电压)VINT，检测由振荡器输出的信号的振荡周期。如前所述，由于反馈动作，来自内部电压产生器的输出电压VINT变为与基准电压VREF_INT相同的电平。另外，由于反馈动作，来自内部电压产生器的输出电压VOSC变为与基准电压VREF_OSC相同的电平。
检测结果中的振荡周期与目标振荡周期一致的情况下，使用来自内部电压产生器的第一内部电压VINT作为振荡器的驱动电压。
检测的结果中的振荡周期比目标振荡周期短的情况下，使用来自内部电压产生器的第二内部电压VOSC作为振荡器的的驱动电压。此种情况下，通过调节电阻比(rx/ry)，使第二内部电压VOSC的电平比第一内部电压VINT低。
检测结果中的振荡周期比目标振荡周期长的情况下，使用来自内部电压产生器的第二内部电压VOSC作为振荡器的驱动电压。此种情况下，通过调节电阻比(rx/ry)，使第二内部电压VOSC电平比第一内部电压VINT高。
在上述实施例的情况下，虽然公开了利用两个电平偏移电路310、330的例子，但是即使利用一个电平偏移电路330，也可以得到几乎相同的效果。
通过对以上说明的理解，本发明的目的是提供一种可以通过调节驱动电压，调节其振荡信号的周期的振荡器。为此，本发明的振荡器，包括可以产生可变内部电压的内部电压产生器。本领域的技术人员可以容易理解根据本发明的振荡器使用的内部电压产生器除了将驱动电压提供给振荡器以外，还可以产生并供给半导体装置需要的任意的电压。
以上虽然是针对本发明的振荡器的实施例的详细说明，但是本发明并不局限于这些实施例，对于具有本发明所属技术领域的通用知识的人来说，在不脱离本发明的技术思想和精神的情况下，可以对本发明进行改进或变化，这些也属于本发明的技术范围。

Claims (2)

1.一种由可变驱动电压动作的振荡器，该振荡器的多个逻辑元件连接成环状，并输出预定周期的振荡信号，可以通过使构成上述振荡器的多个逻辑元件的驱动电压变化而使由上述振荡器输出的上述振荡信号的周期变化，
该振荡器还包括产生施加给上述多个逻辑元件的上述驱动电压的内部电压产生装置，
上述内部电压产生装置包括：
产生第一基准电压的基准电压产生部；
接收上述第一基准电压并输出第二基准电压的电平偏移电路，以及
接收上述第二基准电压并输出具有与上述第二基准电压相同的电平的第一驱动电压的驱动部，
使用上述第一驱动电压作为上述多个逻辑元件的驱动电压，
其特征在于：
上述电平偏移电路包括：
经由源极被施加电源电压的第一、第二以及第三pMOS晶体管；
经由栅极接收上述第一基准电压的第一nMOS晶体管；
连接在上述第二pMOS晶体管的漏极和上述第一nMOS晶体管的源极之间的第二nMOS晶体管；
经由栅极接收偏压电压的第三nMOS晶体管；
连接在上述第三pMOS晶体管的漏极和第一节点之间的第一电阻元件；以及
连接在上述第一节点与地之间的第二电阻元件；
上述第一以及第二pMOS晶体管的栅极相互连接，
上述第二pMOS晶体管的栅极与漏极相互连接；
上述第一pMOS晶体管的漏极和上述第一nMOS晶体管的漏极相互连接；
上述第二pMOS晶体管的漏极和上述第二nMOS晶体管的漏极相互连接；
上述第一nMOS晶体管的源极和上述第二nMOS晶体管的源极相互连接；
上述第一nMOS晶体管的源极和地之间连接有上述第三nMOS晶体管；
上述第一nMOS晶体管的漏极和上述第三pMOS晶体管的栅极相互连接；
上述第二nMOS晶体管的栅极与上述第一节点连接；
上述第二基准电压由上述第三pMOS晶体管的漏极输出。
2.根据权利要求1所述的由可变驱动电压动作的振荡器，其特征在于：
通过调节上述第一以及第二电阻元件的电阻值，可以使上述第二基准电压变化。
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