DE10356420A1

DE10356420A1 - Spannungsgeneratorschaltung

Info

Publication number: DE10356420A1
Application number: DE10356420A
Authority: DE
Inventors: Jong-Hyun Suwon Choi; Jae-Hoon Suwon Kim; Jun-hyung Yongin Kim; Chi-Wook Kim; Han-gu Suwon Sohn
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2004-06-24
Also published as: TWI235294B; JP2004310990A; CN1505046A; US20040108890A1; TW200424825A; US7057446B2; CN100449643C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsgeneratorschaltung für eine Referenzspannung mit einer Verteilereinheit (110), die über einen Ausgabeanschluss (NOUT) die Referenzspannung (VREF) mit einem niedrigeren Spannungspegel als dem Spannungspegel einer externen Versorgungsspannung (EVC) erzeugt, und auf eine Spannungsgeneratorschaltung für eine interne Spannung. DOLLAR A Erfindungsgemäß umfasst die Referenzspannungsgeneratorschaltung eine Klemmungssteuereinheit (130), die zwischen dem Ausgabeanschluss (NOUT) und einer Massespannung (VSS) eingeschleift ist und den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) in Reaktion auf eine Steuerspannung (V1) mit einem niedrigeren Spannungspegel als die Referenzspannung (VREF) auf einen konstanten Pegel klemmt, und eine Steuereinheit (120), die den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) in Reaktion auf ein erstes und ein zweites Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) anhebt oder absenkt, wobei die Verteilereinheit (110) den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) abhängig von einem Betriebsmodus in Reaktion auf die externe Versorgungsspannung (EVC) variiert. DOLLAR A Verwendung z. B. für Halbleiterspeicherbausteine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsgeneratorschaltung zur Erzeugung einer Referenzspannung und eine Spannungsgeneratorschaltung zur Erzeugung einer internen Spannung.

Moderne Fertigungstechniken für Halbleiterspeicherbausteine werden immer feiner und höher integriert. Daher sind Halbleiterspeicherbausteine mit einer geringen Leistungsaufnahme erforderlich. Um den Leistungsverbrauch zu senken, wird eine an die Halbleiterspeicherbausteine angelegte Versorgungsspannung herabgesetzt.

Daher umfasst ein herkömmlicher Halbleiterspeicherbaustein eine interne Spannungsgeneratorschaltung, die internen Schaltkreisen eine Versorgungsspannung von ungefähr 3,3V zur Verfügung stellt, die aus einer von einer externen Quelle zur Verfügung gestellten höheren Spannung von ungefähr 5V erzeugt wird. Die interne Spannungsgeneratorschaltung erzeugt die interne Spannung als Reaktion auf eine Referenzspannung, die sie von einer Referenzspannungsgeneratorschaltung empfängt.

In herkömmlichen Halbleiterspeicherbausteinen werden Betriebsmodi gemäß den Frequenzbereichen klassifiziert. Diese Betriebsmodi werden in Verbindung mit einer Spaltenadressenabtastlatenz (CAS-Latenz) erklärt. Die CAS-Latenz (CL) ist die Zeitdauer, die benötigt wird, um Daten nach Eingabe eines Lesebefehls auszugeben. Das bedeutet z.B., dass der Betriebsmodus eine CAS-Latenz von zwei aufweist und als CL2 bezeichnet wird, wenn ein Lesebefehl an einem bestimmten Punkt eines Taktsignals eingegeben wird und wenn die Daten dann zwei Taktperioden später ausgegeben werden. Wenn ein Lesebefehl an einem bestimmten Punkt eines Taktsignals eingegeben wird und die Daten nach drei Taktperioden ausgegeben werden, dann hat der Betriebsmodus eine CAS-Latenz von drei (CL3). Analog hat ein Betriebsmodus eine CAS-Latenz von 2,5 (CL2.5), wenn ein Lesebefehl an einem bestimmten Punkt eines Taktsignals eingegeben wird und die Daten nach zweieinhalb Taktperioden ausgegeben werden.

Wird ein Halbleiterspeicherbaustein in einem Frequenzbereich von etwa 100MHz bis 133MHz betrieben, dann arbeitet der Baustein im CL2-Modus. Wird ein Halbleiterspeicherbaustein in einem Frequenzbereich von etwa 166MHz bis 200MHz betrieben, dann arbeitet der Baustein im CL3-Modus.

In herkömmlichen Halbleiterbausteinen wird die interne Spannung jedoch auf einem konstanten Pegel gehalten, unabhängig vom Betriebsmodus oder von der CAS-Latenz. Dies kann bei einem Betrieb in einem relativ niedrigen Frequenzbereich zu einem unnötigen Ansteigen des Leistungsbedarfs führen.

Selbst wenn die interne Spannung zur Reduzierung des Leistungsbedarfs verkleinert wird, dann kann dies zur Verschlechterung der Be triebseigenschaften beispielsweise in einem Betriebsmodus mit in einem höheren Frequenzbereich führen.

Wird daher bei herkömmlichen Halbleiterspeicherbausteinen der Pegel einer internen Spannung so gesteuert, dass die Betriebseigenschaften des Halbleiterspeicherbausteins in einem bestimmten Betriebsmodus verbessert werden, dann kann dies zu einem unnötigen Ansteigen des Leistungsbedarfs in einem anderen Betriebsmodus führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannungsgeneratorschaltung für eine Referenzspannung bzw. eine interne Spannung, insbesondere für einen Halbleiterspeicherbaustein, zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Schwierigkeiten ganz oder teilweise vermeidet und es insbesondere ermöglicht, in verschiedenen geforderten Betriebsmodi, z.B. in einem niedrigeren und einem höheren Frequenzbereich, möglichst optimal zu arbeiten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Spannungsgeneratorschaltung für eine Referenzspannung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Spannungsgeneratorschaltung für eine interne Spannung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 oder 18.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
1 ein Schaltbild einer Generatorschaltung für eine Referenzspannung;
2 ein Diagramm der Ausgangsspannung des Referenzspannungsgenerators aus 1;
3 ein Schaltbild einer Generatorschaltung für eine interne Spannung; und
4 ein Schaltbild einer weiteren Generatorschaltung für eine interne Spannung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert, wobei für funktionell äquivalente Elemente jeweils gleiche Bezugszeichen gewählt sind. Die Ausführungsbeispiele stellen eine Generatorschaltung für eine Referenzspannung und eine Generatorschaltung für eine interne Spannung zur Verfügung, um die interne Spannung in einem Halbleiterspeicherbaustein abhängig von einem Betriebsmodus zu verändern.
1 zeigt ein Schaltbild einer Generatorschaltung 100 für eine Referenzspannung, wobei die Schaltung 100 einen Verteiler 110, eine Klemmungssteuerschaltung 130 und eine Steuereinheit 120 umfasst.
Der Verteiler 110 erzeugt über einen Ausgabeanschluss NOUT eine Referenzspannung VREF mit einem Spannungspegel, der niedriger als der Spannungspegel einer externen Versorgungsspannung EVC ist und gemäß einem Betriebsmodus in Reaktion auf die externe Versorgungsspannung EVC variiert.
Insbesondere umfasst der Verteiler 110 einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2 und erste bis vierte Transistoren TR1, TR2, TR3 und TR4. Der erste Widerstand R1 ist zwischen der externen Versorgungsspannung EVC und dem Ausgabeanschluss NOUT eingeschleift. Der zweite Widerstand R2 ist zwischen dem Ausgabeanschluss NOUT und einem ersten Knoten N1 eingeschleift, an dem eine Steuerspannung V1 erzeugt wird.
Die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 sind in Reihe zwischen dem ersten Knoten N1 und einer Massespannung VSS eingeschleift. Gateanschlüsse der ersten bis dritten Transistoren TR1, TR2, TR3 sind mit dem Ausgabeanschluss NOUT verbunden und die externe Versorgungsspannung EVC ist an einen Gateanschluss des vierten Transistors TR4 angelegt. Die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 sind als NMOS-Transistoren ausgeführt. Der Spannungspegel der Referenzspannung VREF kann durch Steuern des Breite-zu-Länge-Verhältnisses (W/L-Verhältnis) jedes der ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 gesteuert werden.
Die Klemmungssteuerschaltung 130 ist zwischen dem Ausgabeanschluss NOUT und der Massespannung VSS eingeschleift und klemmt den Spannungspegel der Referenzspannung VREF in Reaktion auf die Steuerspannung V1 auf einen konstanten Pegel, wobei die Steuerspannung V1 einen Spannungspegel hat, der kleiner als der Spannungspegel der Referenzspannung VREF ist. Insbesondere ist die Klemmungssteuerschaltung 130 als PMOS-Transistor ausgeführt. Ein erstes Ende und ein zweites Ende des PMOS-Transistors sind mit dem Ausgabeanschluss NOUT bzw. mit der Massespannung VSS verbunden und die Steuerspannung V1 ist an einen Gateanschluss des PMOS-Transistors angelegt.
Die Steuereinheit 120 vergrößert oder verkleinert den Spannungspegel der Referenzspannung VREF in Reaktion auf ein erstes und zweites Betriebsmodussignal MODE1, MODE2. Die Steuereinheit 120 umfasst einen ersten Steuertransistor CTR1 und einen zweiten Steuertransistor CTR2.
Der erste Steuertransistor CTR1 wird in Reaktion auf das erste Betriebsmodussignal MODE1 leitend oder sperrend geschaltet, um den Spannungspegel der Referenzspannung VREF zu vergrößern oder zu verkleinern. Der zweite Steuertransistor CTR2 wird in Reaktion auf das zweite Betriebsmodussignal MODE2 leitend oder sperrend geschaltet, um den Spannungspegel der Referenzspannung VREF zu vergrößern oder zu verkleinern.
Der erste Steuertransistor CTR1 ist ein NMOS-Transistor. Der Sourceanschluss und der Drainanschluss des NMOS-Transistors sind mit dem Sourceanschluss bzw. dem Drainanschluss des ersten Transistors TR1 verbunden und das erste Betriebsmodussignal MODE1 ist an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt.
Der zweite Steuertransistor CTR2 ist ein NMOS-Transistor. Der Sourceanschluss und der Drainanschluss des NMOS-Transistors sind mit dem Sourceanschluss bzw. dem Drainanschluss des dritten Transistors TR3 verbunden und das zweite Betriebsmodussignal MODE1 ist an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt. Das erste und zweite Betriebsmodussignal sind jeweils Signale eines Modusregistersatzes (MRS).
Wird die Referenzspannungsgeneratorschaltung 100 in einem niedrigen Frequenzbereich betrieben, dann sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf einem ersten Pegel. Wird die Referenzspannungsgeneratorschaltung 100 in einem hohen Frequenzbereich betrieben, dann sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf einem zweiten Pegel. Wird die die Referenzspannungsgeneratorschaltung 100 in einem mittleren Frequenzbereich betrieben, dann wird eines der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 mit dem ersten Pegel und das andere der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 mit dem zweiten Pegel erzeugt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Referenzspannungsgeneratorschaltung 100 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Die Verteilereinheit 110 erzeugt die Referenzspannung VREF über den Ausgabeanschluss NOUT in Reaktion auf die externe Versorgungsspannung EVC. Die Referenzspannung VREF hat einen Spannungspegel, der niedriger als der Spannungspegel der externen Versorgungsspannung EVC ist, und variiert gemäß dem Betriebsmodus. Die Verteilereinheit 110 umfasst den ersten Widerstand R1, den zweiten Widerstand R2 und die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3 und TR4. Die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3 und TR4 sind NMOS-Transistoren. Der erste Widerstand R1 ist zwischen der externen Versorgungsspannung EVC und dem Ausgabeanschluss NOUT eingeschleift. Der zweite Widerstand R2 ist zwischen dem Ausgabeanschluss NOUT und dem ersten Knoten N1 eingeschleift, an dem die Steuerspannung V1 erzeugt wird. Die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 sind in Reihe zwischen dem ersten Knoten N1 und der Massespannung VSS eingeschleift. Daher sind ihre Stromkanäle in Reihe geschaltet. Die Gateanschlüsse der ersten bis dritten Transistoren TR1, TR2, TR3 sind mit dem Ausgabeanschluss NOUT verbunden und die externe Versorgungsspannung EVC ist an den Gateanschluss des vierten Transistors TR4 angelegt.
Erreicht die externe Versorgungsspannung EVC einen bestimmten Spannungspegel, dann wird der vierte Transistor TR4 leitend geschaltet. Dadurch fließt ein Strom in der Verteilereinheit 110 von der mit dem ersten Widerstand R1 verbundenen externen Versorgungsspannung EVC zur Massespannung VSS. Das bedeutet, dass der vierte Transistor als Schalter für den Betrieb der Verteilereinheit 110 wirkt.
Die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 werden als Widerstände benutzt. Deshalb wird am Ausgabeanschluss NOUT basierend auf der Spannungsteilerregel eine Spannung mit einem bestimmten Pegel erzeugt, die als Referenzspannung VREF bezeichnet ist. Der Spannungspegel der Referenzspannung VREF kann durch Steuern des Breite-zu-Länge-Verhältnisses (W/L-Verhältnis) der ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 gesteuert werden.
Die Klemmungssteuerschaltung 130 ist zwischen dem Ausgabeanschluss NOUT und der Massespannung VSS eingeschleift und klemmt den Spannungspegel der Referenzspannung VREF in Reaktion auf die Steuerspannung V1 auf einen konstanten Pegel, wobei die Steuerspannung V1 einen Spannungspegel hat, der kleiner als der Spannungspegel der Referenzspannung VREF ist. Der Pegel der Steuerspannung V1 wird von den ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 gesteuert. Die Klemmungssteuerschaltung 130 ist als PMOS-Transistor ausgeführt. Das erste Ende und das zweite Ende des PMOS-Transistors sind mit dem Ausgabeanschluss NOUT bzw. mit der Massespannung VSS verbunden und die Steuerspannung V1 ist an den Gateanschluss des PMOS-Transistors angelegt.
Wird die externe Versorgungsspannung EVC vergrößert und anschließend auf einem konstanten Pegel gehalten, dann wird die Referenzspannung ebenfalls auf einem konstanten Pegel gehalten.
Ein plötzlicher Anstieg der Referenzspannung VREF führt zu einer größeren Differenz zwischen dem Spannungspegel am Gateanschluss der Klemmungssteuerschaltung 130, an den die Steuerspannung angelegt ist, und dem Spannungspegel am Sourceanschluss der Klemmungssteuerschaltung 130, an dem die Referenzspannung VREF anliegt. Dadurch wird der PMOS-Transistor MP stärker leitend geschaltet, so dass mehr Strom vom Sourceanschluss zum Drainanschluss des Transistors MP fließt. Daraus resultiert, dass die Referenzspannung kleiner wird.
Umgekehrt führt ein plötzlicher Abfall der Referenzspannung zu einer kleineren Differenz zwischen dem Spannungspegel am Gateanschluss der Klemmungssteuerschaltung 130, an den die Steuerspannung angelegt ist, und dem Spannungspegel am Sourceanschluss der Klemmungssteuerschaltung 130, an dem die Referenzspannung VREF anliegt. Dadurch wird der PMOS-Transistor MP weniger leitend geschaltet, so dass weniger Strom vom Sourceanschluss zum Drainanschluss des Transistors MP fließt. Daraus resultiert, dass die Referenzspannung ansteigt.
Wie oben ausgeführt wurde, wird die Klemmungssteuerschaltung 130 benutzt, um die Referenzspannung VREF auf einem konstanten Pegel zu halten.
Die Steuereinheit 120 vergrößert oder verkleinert den Spannungspegel der Referenzspannung VREF in Reaktion auf das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2. Die Steuereinheit 120 umfasst den ersten Steuertransistor CTR1 und den zweiten Steuertransistor CTR2. Der erste Steuertransistor CTR1 ist ein NMOS-Transistor. Der Sourceanschluss und der Drainanschluss des NMOS-Transistors sind mit dem Sourceanschluss bzw. dem Drainanschluss des ersten Transistors TR1 verbunden und das erste Betriebsmodussignal MODE1 ist an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt. Der zweite Steuertransistor CTR2 ist ein NMOS-Transistor. Der Sourceanschluss und der Drainanschluss des NMOS-Transistors sind mit dem Sourceanschluss bzw. dem Drainanschluss des dritten Transistors TR3 verbunden und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 ist an den Gateanschluss des NMOS-Transistors angelegt.
Hierbei sind die Betriebsmodi des Halbleiterspeicherbausteins beispielsweise gemäß den Betriebsfrequenzbereichen als CL2, CL2.5 und CL3 klassifiziert. Deshalb erzeugt die Referenzspannungsgeneratorschaltung 100 die Referenzspannung mit dem niedrigsten Pegel im CL2-Modus, einem mittleren Pegel im CL2.5-Modus und mit dem höchsten Pegel im CL3-Modus.
Im CL2-Modus sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf einem ersten Pegel. Im CL2.5-Modus ist eines der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 auf dem ersten Pegel und das andere der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 ist auf einem zweiten Pegel. Im CL3-Modus sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf dem zweiten Pegel. Hierbei wird zur Vereinfachung angenommen, dass der erste Pegel ein hoher Pegel ist und der zweite Pegel ein niedriger Pegel ist. Es ist jedoch klar, dass der erste Pegel nicht auf den hohen Wert und der zweite Pegel nicht auf den niedrigen Wert begrenzt ist.
Das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2 sind jeweils Signale des Modusregistersatzes (MRS). Wird der Halbleiterspeicherbaustein im CL2.5-Modus betrieben, dann ist einer der beiden Steuertransistoren CTR1 und CTR2 leitend geschaltet und der andere der beiden Steuertransistoren CTR1 und CTR2 ist sperrend geschaltet. Hierbei ist beispielsweise der erste Steuertransistor CTR1 leitend geschaltet. Deshalb fließt ein Strom in der Verteilereinheit 110 über den ersten Steuertransistor CTR1 zum zweiten Transistor TR2 und nicht über den ersten Transistor TR1. Entsprechend werden der zweite Widerstand R2, der zweite Transistor TR2, der dritte Transistor TR3 und der vierte Transistor TR4 als Widerstände benutzt, um den Spannungspegel der Referenzspannung VREF zu bestimmen.
2 zeigt ein Diagramm 200 des Verlaufes der Ausgangsspannung des Referenzspannungsgenerators aus 1. Im Diagramm 200 zeigt beispielsweise ein resultierender Spannungspegel VREF_M den Verlauf der von der Referenzspannungsgeneratorschaltung aus 1 ausgegebenen Referenzspannung VREF.
Wird der Halbleiterspeicherbaustein im CL2-Modus betrieben, dann sind der erste und der zweite Steuertransistor CTR1 und CTR2 leitend geschaltet, da das erste und das zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2 beide auf einem hohen Pegel sind. Deshalb fließt ein Strom in der Verteilereinheit 110 über den ersten Steuertransistor CTR1 zum zweiten Transistor TR2 und nicht über den ersten Transistor TR1. Ebenso fließt der Strom in der Verteilereinheit 110 über den zweiten Steuertransistor CTR2 zum vierten Transistor TR4 und nicht über den dritten Transistor TR3. Der zweite Widerstand R2, der zweite Transistor TR2 und der vierte Transistor TR4 werden als Widerstände benutzt, um den Spannungspegel der Referenzspannung VREF zu bestimmen. Wird die Anzahl der Widerstände zum Bestimmen des Spannungspegels der Referenzspannung VREF im Vergleich zum CL2.5-Modus verringert, dann wird die Referenzspannung ebenfalls kleiner. Der resultierende Spannungsverlauf für diesen Fall ist im Diagramm 200 von 2 mit VREF_L bezeichnet.
Wird der Halbleiterspeicherbaustein im CL3-Modus betrieben, dann sind der erste und der zweite Steuertransistor CTR1 und CTR2 sperrend geschaltet, da das erste und das zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2 beide auf einem niedrigen Pegel sind. Deshalb fließt ein Strom in der Verteilereinheit 110 über die ersten bis vierten Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 zur Massespannung VSS. Entsprechend werden der zweite Widerstand R2 und der erste bis vierte Transistor TR1, TR2, TR3, TR4 als Widerstände benutzt, um den Spannungspegel der Referenzspannung VREF zu bestimmen. Wird die Anzahl der Widerstände zum Bestimmen des Spannungspegels der Referenzspannung VREF im Vergleich zum CL2.5-Modus vergrößert, dann wird die Referenzspannung ebenfalls größer. Der resultierende Spannungsverlauf ist im Diagramm 200 von 2 mit VREF_H bezeichnet.
Eine erfindungsgemäße interne Spannungsgeneratorschaltung des Halbleiterspeicherbausteins kann einen Spannungspegel einer internen Spannung in Reaktion auf den Pegel der Referenzspannung VREF steuern, der gemäß dem Betriebmodus variiert. 3 zeigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer solchen Generatorschaltung 300 für eine interne Spannung.
Wie daraus ersichtlich, vergleicht ein Differenzverstärker 310 den Spannungspegel einer Referenzspannung VREF mit dem Spannungspegel einer internen Spannung IVC und erzeugt ein Steuersignal CTRLS in Reaktion auf das Vergleichsergebnis und steuert den Spannungspegel der internen Spannung IVC.
Insbesondere umfasst die Differenzverstärkereinheit 310 erste bis fünfte Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 und TR5. Ein erster Anschluss des ersten Transistors TR1 ist mit einer externen Versorgungsspannung EVC verbunden und ein Gateanschluss und ein zweiter Anschluss des ersten Transistors TR1 sind miteinander verbunden. Ein erster Anschluss des zweiten Transistors TR2 ist mit der externen Versorgungsspannung EVC verbunden und ein Gateanschluss des zweiten Transistors TR2 ist mit dem Gateanschluss des ersten Transistors TR1 verbunden. Das Steuersignal CTRLS wird vom zweiten Anschluss des zweiten Transistors TR2 ausgegeben.
Ein erster Anschluss des dritten Transistors TR3 ist mit dem zweiten Anschluss des ersten Transistors TR1 verbunden und die interne Spannung IVC ist an einen Gateanschluss des dritten Transistors TR3 ange legt. Ein zweiter Anschluss des dritten Transistors TR3 ist mit einem ersten Knoten N1 verbunden. Ein erster Anschluss des vierten Transistors TR4 ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors TR2 verbunden und die Referenzspannung ist an einen Gateanschluss des vierten Transistors TR4 angelegt. Ein zweiter Anschluss des vierten Transistors TR4 ist mit dem ersten Knoten N1 verbunden.
Der fünfte Transistor TR5 ist zwischen dem ersten Knoten N1 und der Massespannung VSS eingeschleift und ein Schaltsignal SW ist an dessen Gateanschluss angelegt. Um den Differenzverstärker 310 in Betrieb zu setzen, wird das Schaltsignal SW mit einem hohen Pegel angelegt.
Eine Verteilereinheit 320 vergrößert oder verkleinert den Spannungspegel der internen Spannung IVC in Reaktion auf das Steuersignal CTRLS, um den Spannungspegel der internen Spannung auf einen konstanten Pegel zu klemmen. Die Verteilereinheit 320 umfasst erste bis dritte Verteilertransistoren DTR1, DTR2 und DTR3.
Ein erster Anschluss des ersten Verteilertransistors DTR1 ist mit der externen Versorgungsspannung EVC verbunden und an einen Gateanschluss des ersten Verteilertransistors DTR1 ist das Steuersignal CTRLS angelegt. Ein erster Anschluss des zweiten Verteilertransistors DTR2 ist mit einem zweiten Anschluss des ersten Verteilertransistors DTR1 verbunden und an einen Gateanschluss des zweiten Verteilertransistors DTR2 ist das Steuersignal CTRLS angelegt. Ein erster Anschluss des dritten Verteilertransistors DTR3 ist mit einem zweiten Anschluss des zweiten Verteilertransistors DTR2 verbunden und an einen Gateanschluss des dritten Verteilertransistors DTR3 ist das Steuersignal CTRLS angelegt. Außerdem ist der zweite Anschluss des dritten Verteilertransistors DTR3 mit der internen Spannung IVC verbunden.
Hat die Referenzspannung VREF einen höheren Pegel als die interne Spannung IVC, dann erzeugt der Differenzverstärker 310 die Steuerspannung CTRLS mit einem niedrigen Pegel. Deshalb sind der erste bis dritte Verteilertransistor DTR1, DTR2, DTR3 leitend geschaltet. Entsprechend erhöht sich der Pegel der internen Spannung IVC.
Hat die Referenzspannung VREF umgekehrt einen niedrigeren Pegel als die interne Spannung IVC, dann erzeugt der Differenzverstärker 310 die Steuerspannung CTRLS mit einem hohen Pegel. Deshalb sind der erste bis dritte Verteilertransistor DTR1, DTR2, DTR3 sperrend geschaltet. Entsprechend verkleinert sich der Pegel der internen Spannung IVC.
Der Spannungspegel der internen Spannung IVC wird durch Steuern des Breite-zu-Länge-Verhältnisses (W/L-Verhältnis) von jedem der ersten bis dritten Verteilertransistoren DTR1, DTR2, DTR3 gesteuert. Wie oben ausgeführt wurde, wird der Spannungspegel der internen Spannung IVC durch den Differenzverstärker 310 und die Verteilereinheit 320 vergrößert oder verkleinert. Zudem kann durch das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2 der Spannungspegel der internen Spannung IVC abhängig von einem Betriebsmodus gesteuert werden.
Eine Steuereinheit 330 vergrößert oder verkleinert den Spannungspegel der internen Spannung IVC in Reaktion auf das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2. Die Steuereinheit 330 umfasst einen ersten Steuertransistor CTR1 und einen zweiten Steuertransistor CTR2.
Der erste Steuertransistor CTR1 wird in Reaktion auf das erste Betriebsmodussignal MODE1 leitend oder sperrend geschaltet, um den Spannungspegel der internen Spannung IVC zu vergrößern oder zu verkleinern. Der zweite Steuertransistor CTR2 wird in Reaktion auf das zweite Betriebsmodussignal MODE2 leitend oder sperrend geschaltet, um den Spannungspegel der internen Spannung IVC zu vergrößern oder zu verkleinern.
Der erste Steuertransistor CTR1 ist ein PMOS-Transistor. Ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss des PMOS-Transistors sind mit dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss des zweiten Verteilertransistors DTR2 verbunden und das erste Betriebsmodussignal MODE1 ist an einen Gateanschluss des PMOS-Transistors angelegt.
Der zweite Steuertransistor CTR2 ist ein PMOS-Transistor. Ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss des PMOS-Transistors sind mit dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss des dritten Verteilertransistors DTR3 verbunden und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 ist an einen Gateanschluss des PMOS-Transistors angelegt. Das erste und zweite Betriebsmodussignal sind Signale eines Modusregistersatzes (MRS).
Es sei angenommen, dass die Betriebsmodi des Halbleiterspeicherbausteins gemäß den Betriebsfrequenzbereichen als CL2, CL2.5 und CL3 klassifiziert sind. Dementsprechend erzeugt die Spannungsgeneratorschaltung 300 die interne Spannung IVC mit dem niedrigsten Pegel im CL2-Modus, mit einem mittleren Pegel im CL2.5-Modus und mit dem höchsten Pegel im CL3-Modus.
Im CL2-Modus sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf einem ersten Pegel. Im CL2.5-Modus ist eines der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 auf dem ersten Pegel und das andere der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 ist auf einem zweiten Pegel.
Im CL3-Modus sind das erste und das zweite Betriebmodussignal MODE1 und MODE2 auf dem zweiten Pegel. Hierbei wird als Beispiel angenommen, dass der erste Pegel ein hoher Pegel ist und der zweite Pegel ein niedriger Pegel ist. Es ist jedoch klar, dass der erste Pegel nicht auf den hohen Wert und der zweite Pegel nicht auf den niedrigen Wert begrenzt ist.
Sind das erste und das zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2 beide auf einem niedrigen Pegel, dann sind der erste und der zweite Steuertransistor CTR1 und CTR2 leitend geschaltet. Deshalb wird der Widerstand des Strompfades in der Verteilereinheit 320 zwischen der externen Versorgungsspannung EVC und der internen Spannung IVC klein, da nur der erste Verteilertransistor DTR1 als Widerstand benutzt wird. Entsprechend fließt mehr Strom durch den Strompfad in der Verteilereinheit 320 und der Spannungspegel der internen Spannung IVC steigt an.
Umgekehrt sind im CL2-Modus, wenn das erste und das zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2 beide auf einem hohen Pegel sind, der erste und der zweite Steuertransistor CTR1 und CTR2 sperrend geschaltet. Deshalb wird der Widerstand des Strompfades in der Verteilereinheit 320 zwischen der externen Versorgungsspannung EVC und der internen Spannung IVC groß, da die ersten bis dritten Verteilertransistoren DTR1, DTR2, DTR3 als Widerstände benutzt werden. Entsprechend fließt weniger Strom durch den Strompfad in der Verteilereinheit 320 und der Spannungspegel der internen Spannung IVC nimmt ab.
Im CL2.5-Modus ist, wenn eines der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 auf einem hohen Pegel ist und das andere der beiden Betriebsmodussignale MODE1 und MODE2 auf einem niedrigen Pegel ist, einer der beiden Steuertransistoren CTR1 und CTR2 leitend geschaltet und der andere der beiden Steuertransistoren CTR1 und CTR2 ist sperrend geschaltet. Deshalb nimmt der Widerstand des Strompfades in der Verteilereinheit 320 zwischen der externen Versor gungsspannung EVC und der internen Spannung IVC einen Wert an, der zwischen den Widerstandswerten im CL2-Modus und im CL3-Modus liegt. Entsprechend liegt der Spannungspegel der internen Spannung IVC zwischen den Spannungspegeln der internen Spannung im CL2-Modus und im CL3-Modus.
Da das erste und das zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2 abhängig vom Betriebsmodus gesteuert werden, kann die interne Spannung IVC, gesteuert vom ersten und zweiten Betriebsmodussignal MODE1, MODE2, auf einen passenden Spannungspegel gemäß der Betriebsfrequenz des Halbleiterspeicherbausteins gesetzt werden.
Im Unterschied zur Generatorschaltung 100 für die Referenzspannung VREF aus 1, welche die Spannungspegel von allen Generatorschaltungen für interne Spannungen beeinflusst, welche die Referenzspannung VREF empfangen, hat die Generatorschaltung 300 für eine interne Spannung aus 3 den Effekt, dass gezielt nur der Spannungspegel einer benötigten Spannungsgeneratorschaltung gesteuert werden kann.
4 zeigt ein Schaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Generatorschaltung 400 für eine interne Spannung, die eine interne Spannung IVC erzeugt, die einen höheren Pegel hat als eine externe Versorgungsspannung EVC.
Zum Ausführen dieser Funktion bestimmt eine Spannungspegeldetektoreinheit 410 den Spannungspegel einer ersten Spannung V1 in Reaktion auf ein erstes und zweites Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2, vergleicht den Spannungspegel der ersten Spannung V1 mit dem Spannungspegel einer zweiten Spannung V2 und steuert den Spannungspegel der internen Spannung IVC, der höher ist als der Spannungspegel der externen Versorgungsspannung EVC.
Die Spannungspegeldetektoreinheit 410 umfasst eine Steuereinheit 420 und einen Differenzverstärker 430. Die Steuereinheit 420 empfängt eine Referenzspannung VREF und bestimmt den Spannungspegel der ersten Spannung V1 in Reaktion auf das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2.
Der Differenzverstärker 430 erzeugt ein Steuersignal CTRLS mit einem ersten Pegel, wenn der Spannungspegel der ersten Spannung V1 höher als der Spannungspegel der zweiten Spannung V2 ist, und erzeugt das Steuersignal CTRLS mit einem zweiten Pegel, wenn der Spannungspegel der ersten Spannung V1 niedriger als der Spannungspegel der zweiten Spannung V2 ist.
Die Steuereinheit 420 umfasst erste bis vierte Widerstände R1, R2, R3 und R4, einen ersten Steuertransistor CTR1 und einen zweiten Steuertransistor CTR2. Ein erster Anschluss des ersten Steuertransistors CTR1 ist zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 angeschlossen und das erste Betriebsmodussignal MODE1 wird an einen Gateanschluss des ersten Steuertransistors CTR1 angelegt. Ein zweiter Anschluss des ersten Steuertransistors CTR1 ist mit einem ersten Knoten N1 zwischen dem zweiten und dritten Widerstand R2, R3 verbunden.
Ein erster Anschluss des zweiten Steuertransistors CTR2 ist zwischen dem dritten Widerstand R3 und dem vierten Widerstand R4 angeschlossen und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 wird an einen Gateanschluss des zweiten Steuertransistors CTR2 angelegt. Ein zweiter Anschluss des zweiten Steuertransistors CTR2 ist zwischen dem vierten Widerstand R4 und der Massespannung VSS angeschlossen.
Die erste Spannung V1 hat den Spannungspegel des ersten Knotens N1. Der Spannungspegel der ersten Spannung V1 wird durch das Wi derstandsverhältnis der ersten bis vierten Widerstände R1, R2, R3, R4 bestimmt. Der Spannungspegel der zweiten Spannung V2 ist proportional zum Spannungspegel der internen Spannung IVC.
Ist der Spannungspegel der ersten Spannung V1 höher als der Spannungspegel der zweiten Spannung V2, weil der vierte Transistor TR4 einen kleineren Stromfluss ermöglicht als der dritte Transistor TR3, dann gibt der Differenzverstärker 430 das Steuersignal CTRLS mit einem ersten Pegel aus. Hierbei entspricht der erste Pegel z.B. einem hohen Pegel.
Eine Spannungsanhebungseinheit 440 wird in Reaktion auf das Steuersignal CTRLS mit dem hohen Pegel aktiviert und erzeugt die interne Spannung IVC mit einem höheren Spannungspegel als die externe Versorgungsspannung EVC.
Ist der Spannungspegel der ersten Spannung V1 niedriger als der Spannungspegel der zweiten Spannung V2, weil der vierte Transistor TR4 einen größeren Stromfluss ermöglicht als der dritte Transistor TR3, dann gibt der Differenzverstärker 430 das Steuersignal CTRLS mit einem zweiten Pegel aus. Hierbei entspricht der zweite Pegel z.B. einem niedrigen Pegel.
Die Spannungsanhebungseinheit 440 wird in Reaktion auf das Steuersignal CTRLS mit dem niedrigen Pegel deaktiviert. Dadurch wird der Spannungspegel der internen Spannung IVC auf seinem augenblicklichen Spannungspegel gehalten. Durch diese Betriebsweise kann die interne Spannung IVC auf einem höheren Spannungspegel als die externe Versorgungsspannung EVC gehalten werden.
Nimmt der Spannungspegel der internen Spannung IVC ab, dann nimmt der Spannungspegel der zweiten Spannung V2 ebenfalls ab. Dadurch gibt der Differenzverstärker 430 die Steuerspannung CTRLS mit einem hohen Pegel aus, um den Spannungspegel der internen Spannung IVC zu erhöhen. Andererseits erhöht sich der Spannungspegel der zweiten Spannung V2, wenn sich der Spannungspegel der internen Spannung IVC erhöht. Dadurch gibt der Differenzverstärker 430 die Steuerspannung CTRLS mit einem niedrigen Pegel aus, um die Aufladeeinheit 440 abzuschalten, wodurch ein Ansteigen des Spannungspegels der internen Spannung IVC verhindert wird.
In der Generatorschaltung 400 für die interne Spannung IVC kann der Spannungspegel der internen Spannung IVC abhängig vom Betriebsmodus des Halbleiterspeicherbausteins gesteuert werden. Das bedeutet, dass der Spannungspegel der internen Spannung IVC in einem hohen Frequenzbereich ansteigen und in einem niedrigen Frequenzbereich absinken kann.
Wird die interne Spannungsgeneratorschaltung 400 in einem hohen Frequenzbereich betrieben, dann ist das erste Betriebsmodussignal MODE1 auf einem ersten Pegel und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 ist auf einem zweiten Pegel. Hierbei ist der zweite Pegel beispielsweise ein niedriger Pegel und der erste Pegel ist beispielsweise ein hoher Pegel. Das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1, MODE2 sind Signale von einem Modusregistersatz (MRS).
Ist das erste Betriebsmodussignal MODE1 auf dem ersten Pegel und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 auf dem zweiten Pegel, dann nimmt der Spannungspegel am ersten Knoten N1, d.h. der Spannungspegel der ersten Spannung V1, zu. Deshalb gibt der Differenzverstärker 430 das Steuersignal CTRLS mit einem hohen Pegel aus und die Aufladeeinheit 440 wird aktiviert, um den Spannungspegel der internen Spannung IVC anzuheben. Entsprechend kann der Spannungspegel der internen Spannung IVC im hohen Frequenzbereich erhöht werden.
Wird umgekehrt die interne Spannungsgeneratorschaltung 400 in einem niedrigen Frequenzbereich betrieben, dann ist das erste Betriebsmodussignal MODE1 auf einem zweiten Pegel und das zweite Betriebsmodussignal MODE2 ist auf einem ersten Pegel. Dadurch nimmt der Spannungspegel am ersten Knoten N1, d.h. der Spannungspegel der ersten Spannung V1, ab. Deshalb gibt der Differenzverstärker 430 das Steuersignal CTRLS mit einem niedrigen Pegel aus und die Aufladeeinheit 440 wird deaktiviert. Entsprechend kann der Spannungspegel der internen Spannung IVC im niedrigen Frequenzbereich niedrig gehalten werden.
Da das erste und zweite Betriebsmodussignal MODE1 und MODE2 abhängig vom Betriebsmodus gesteuert werden, kann die interne Spannung IVC auf einen passenden Spannungspegel gemäß der Betriebsfrequenz des Halbleiterspeicherbausteins durch Steuern des ersten und zweiten Betriebsmodussignals MODE1 und MODE2 gesetzt werden.
Die Spannungsgeneratorschaltung 400 aus 4 hat den Vorteil, dass die interne Spannung IVC auf einem höheren Spannungspegel als die externe Versorgungsspannung EVC gehalten werden kann.
Wie oben ausgeführt, können die erfindungsgemäße Referenzspannungsgeneratorschaltung und die internen Spannungsgeneratorschaltungen den Spannungspegel der internen Spannung angepasst an den Betriebsmodus des Halbleiterspeicherbausteins steuern. Dadurch können die Betriebseigenschaften des Halbleiterspeicherbausteins in einigen Betriebsmodi verbessert werden, während der Leistungsbedarf in anderen Betriebsmodi minimiert wird.

Claims

Spannungsgeneratorschaltung für eine Referenzspannung mit – einer Verteilereinheit (110), die über einen Ausgabeanschluss (NOUT) die Referenzspannung (VREF) mit einem niedrigeren Spannungspegel als dem Spannungspegel einer externen Versorgungsspannung (EVC) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verteilereinheit (110) den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) abhängig von einem Betriebsmodus in Reaktion auf die externe Versorgungsspannung (EVC) variiert, – eine Klemmungssteuereinheit (130) zwischen dem Ausgabeanschluss (NOUT) und einer Massespannung (VSS) eingeschleift ist, die den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) in Reaktion auf eine Steuerspannung (V1) mit einem niedrigeren Spannungspegel als die Referenzspannung (VREF) auf einen konstanten Pegel klemmt, und – eine Steuereinheit (120) vorgesehen ist, die den Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) in Reaktion auf ein erstes und ein zweites Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) anhebt oder absenkt.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinheit (110) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Widerstand (R1), der zwischen der externen Versorgungsspannung (EVC) und dem Ausgabeanschluss (NOUT) eingeschleift ist, – einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen dem Ausgabeanschluss (NOUT) und einem ersten Knoten (N1) eingeschleift ist, von dem die Steuerspannung (V1) ausgegeben wird, und – erste bis vierte Transistoren (TR1, TR2, TR3, TR4), die in Reihe zwischen dem ersten Knoten (N1) und der Massespannung (VSS) eingeschleift sind, wobei Gateanschlüsse der ersten bis dritten Transistoren (TR1, TR2, TR3) mit dem Ausgabeanschluss (NOUT) verbunden sind und die externe Versorgungsspannung (EVC) an einen Gateanschluss des vierten Transistors (TR4) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis vierten Transistoren (TR1, TR2, TR3, TR4) als NMOS-Transistoren ausgeführt sind.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungspegel der Referenzspannung (VREF) durch das Breite-zu-Länge-Verhältnis von jedem der ersten bis vierten Transistoren (TR1, TR2, TR3, TR4) gesteuert wird.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (120) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Steuertransistor (CTR1), der in Reaktion auf das erste Betriebsmodussignal (MODE1) leitend oder sperrend geschaltet wird, um den Pegel der Referenzspannung (VREF) anzuheben oder abzusenken, und – einen zweiten Steuertransistor (CTR2), der in Reaktion auf das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) leitend oder sperrend geschaltet wird, um den Pegel der Referenzspannung (VREF) anzuheben oder abzusenken.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuertransistor (CTR1) als NMOS-Transistor ausgeführt ist, dessen Sourceanschluss und Drain anschluss mit einem Sourceanschluss bzw. einem Drainanschluss des ersten Transistors (TR1) verbunden sind und an dessen Gateanschluss das erste Betriebsmodussignal (MODE1) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuertransistor (CTR2) als NMOS-Transistor ausgeführt ist, dessen Sourceanschluss und Drainanschluss mit einem Sourceanschluss bzw. einem Drainanschluss des dritten Transistors (TR3) verbunden ist und an dessen Gateanschluss das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmungssteuereinheit (130) ein PMOS-Transistor ist, dessen erster und zweiter Anschluss mit einem Ausgabeanschluss (NOUT) bzw. mit einer Massespannung (VSS) verbunden ist und an dessen Gateanschluss die Steuerspannung (V1) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) Signale eines Modusregistersatzes sind.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) in einem niedrigen Betriebsfrequenzbereich auf einem ersten Pegel und in einem hohen Betriebsfrequenzbereich auf einem zweiten Pegel sind, wobei in einem mittleren Betriebsfrequenzbereich eines der beiden Betriebsmodussignale (MODE1, MODE2) auf dem ersten Pegel und das andere auf dem zweiten Pegel ist.
Spannungsgeneratorschaltung für eine interne Spannung mit – einem Differenzverstärker (310) zum Vergleichen des Spannungspegels einer Referenzspannung (VREF) mit dem Spannungspegel einer internen Spannung (IVC), um ein Steuersignal (CTRLS) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis zu erzeugen und den Spannungspegel der internen Spannung (IVC) zu steuern, gekennzeichnet durch – eine Verteilereinheit (320) zum Anheben oder Absenken des Spannungspegels der internen Spannung (IVC) in Reaktion auf das Steuersignal (CTRLS), um den Spannungspegel der internen Spannung auf einem konstanten Pegel zu halten, und – eine Steuereinheit (330), die den Spannungspegel der internen Spannung (IVC) in Reaktion auf ein erstes und ein zweites Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) anhebt oder absenkt.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker (310) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Transistor (TR1), dessen erster Anschluss mit der externen Versorgungsspannung (EVC) verbunden ist und dessen Gateanschluss und dessen zweiter Anschluss miteinander verbunden sind, – einen zweiten Transistor (TR2), dessen erster Anschluss mit der externen Versorgungsspannung (EVC) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit dem Gateanschluss des ersten Transistors (TR1) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss das Steuersignal (CTRLS) ausgibt, – einen dritten Transistor (TR3), dessen erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Transistors (TR1) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit der internen Spannung (IVC) verbun den ist und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Knoten (N1) verbunden ist, – einen vierten Transistor (TR4), dessen erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors (TR2) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit der Referenzspannung (VREF) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Knoten (N1) verbunden ist, und – einen fünften Transistor (TR5), der zwischen dem ersten Knoten (N1) und der Massespannung (VSS) eingeschleift ist und an dessen Gateanschluss ein Schaltsignal (SW) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinheit (320) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Verteilertransistor (DTR1), dessen erster Anschluss mit der externen Versorgungsspannung (EVC) verbunden ist und an dessen Gateanschluss das Steuersignal (CTRLS) angelegt ist, – einen zweiten Verteilertransistor (DTR2), dessen erster Anschluss mit einem zweiten Anschluss des ersten Verteilertransistors (DTR1) verbunden ist und an dessen Gateanschluss das Steuersignal (CTRLS) angelegt ist, und – einen dritten Verteilertransistor (DTR3), dessen erster Anschluss mit einem zweiten Anschluss des zweiten Verteilertransistors (DTR2) verbunden ist, an dessen Gateanschluss das Steuersignal (CTRLS) angelegt ist und dessen zweiter Anschluss mit der internen Spannung (IVC) verbunden ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungspegel der internen Spannung (IVC) durch das Breite-zu-Länge-Verhältnis von jedem der ersten bis dritten Verteilertransistoren (DTR1, DTR2, DTR3) gesteuert wird.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (330) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Steuertransistor (CTR1), der in Reaktion auf das erste Betriebsmodussignal (MODE1) leitend oder sperrend geschaltet wird, um den Pegel der internen Spannung (IVC) anzuheben oder abzusenken, und – einen zweiten Steuertransistor (CTR2), der in Reaktion auf das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) leitend oder sperrend geschaltet wird, um den Pegel der internen Spannung (IVC) anzuheben oder abzusenken.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuertransistor (CTR1) als PMOS-Transistor ausgeführt ist, dessen erster Anschluss und dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss des zweiten Verteilertransistors (DTR2) verbunden ist und an dessen Gateanschluss das erste Betriebsmodussignal (MODE1) angelegt sind, und dass der zweite Steuertransistor (CTR2) als PMOS-Transistor ausgeführt ist, dessen erster Anschluss und dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss des dritten Verteilertransistors (DTR3) verbunden sind und an dessen Gateanschluss das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) in einem niedrigen Betriebsfrequenzbereich auf einem ersten Pegel und in einem hohen Betriebs frequenzbereich auf einem zweiten Pegel sind, wobei in einem mittleren Betriebsfrequenzbereich eines der beiden Betriebsmodussignale (MODE1, MODE2) auf dem ersten Pegel und das andere der beiden Betriebsmodussignale (MODE1, MODE2) auf dem zweiten Pegel ist.
Spannungsgeneratorschaltung für eine interne Spannung mit – einer Spannungspegeldetektoreinheit (410) zum Bestimmen eines Spannungspegels einer ersten Spannung (V1) in Reaktion auf ein erstes und ein zweites Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2), zum Vergleichen des Spannungspegels der ersten Spannung (V1) mit dem Spannungspegel einer zweiten Spannung (V2) und zum Steuern des Spannungspegels der internen Spannung (IVC), der höher ist als der Spannungspegel einer externen Versorgungsspannung (EVC), gekennzeichnet durch – eine Spannungsanhebungseinheit (440) zum Anheben oder Absenken des Spannungspegels der internen Spannung (IVC) in Reaktion auf ein Steuersignal (CTRLS), das in Reaktion auf ein Vergleichsergebnis der Spannungspegel der ersten und zweiten Spannung (V1, V2) erzeugt wird.
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungspegeldetektoreinheit (410) folgende Elemente umfasst: – eine Steuereinheit (420) zum Empfangen der Referenzspannung (VREF), um den Spannungspegel der ersten Spannung (V1) in Reaktion auf das erste und zweite Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) zu bestimmen, und – einen Differenzverstärker (430) zum Erzeugen des Steuersignals (CTRLS) mit einem ersten Pegel, wenn der Spannungspegel der ersten Spannung (V1) höher ist als der Spannungspegel der zweiten Spannung (V2), und zum Erzeugen des Steuersignals (CTRLS) mit einem zweiten Pegel, wenn der Spannungspegel der ersten Spannung (V1) niedriger ist als der Spannungspegel der zweiten Spannung (V2).
Spannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (420) folgende Elemente umfasst: – erste bis vierte Widerstände (R1, R2, R3, R4), die in Reihe zwischen die Referenzspannung (VREF) und der Massespannung (VSS) eingeschleift sind, – einen ersten Steuertransistor (CTR1), dessen erster Anschluss zwischen dem ersten Widerstand (R1) und dem zweiten Widerstand (R2) angeschlossen ist, an dessen Gateanschluss das erste Betriebsmodussignal (MODE1) angelegt ist und dessen zweiter Anschluss an einen ersten Knoten (N1) zwischen dem zweiten und dritten Widerstand (R2, R3) angeschlossen ist, und – einen zweiten Steuertransistor (CTR2), dessen erster Anschluss zwischen dem dritten Widerstand (R3) und dem vierten Widerstand (R4) angeschlossen ist, an dessen Gateanschluss das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) angelegt ist und dessen zweiter Anschluss zwischen dem vierten Widerstand (R4) und der Massespannung (VSS) angeschlossen ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betriebsmodussignal (MODE1, MODE2) Signale eines Modusregistersatzes sind.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in einem niedrigen Betriebsfrequenzbereich das erste Betriebsmodussignal (MODE1) auf einem zweiten Pegel und das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) auf dem ersten Pegel ist und dass in einem hohen Betriebsfrequenzbereich das erste Betriebsmodussignal (MODE1) auf dem ersten Pegel und das zweite Betriebsmodussignal (MODE2) auf dem zweiten Pegel ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (V1) dem Spannungspegel am ersten Knoten (N1) entspricht.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker (430) folgende Elemente umfasst: – einen ersten Transistor (TR1), dessen erster Anschluss mit der externen Versorgungsspannung (EVC) verbunden ist und dessen Gateanschluss und dessen zweiter Anschluss miteinander verbunden sind, – einen zweiten Transistor (TR2), dessen erster Anschluss mit der externen Versorgungsspannung (EVC) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit dem Gateanschluss des ersten Transistors (TR1) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss das Steuersignal (CTRLS) ausgibt, – einen dritten Transistor (TR3), dessen erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Transistors (TR1) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit der ersten Spannung (V1) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit einem zweiten Knoten (N2) verbunden ist, – einen vierten Transistor (TR4), dessen erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors (TR2) verbunden ist, dessen Gateanschluss mit der zweiten Spannung (V2) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit einem zweiten Knoten (N2) verbunden ist, und – einen fünften Transistor (TR5), der zwischen dem zweiten Knoten (N2) und der Massespannung (VSS) eingeschleift ist und an dessen Gateanschluss die externe Versorgungsspannung (EVC) angelegt ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungspegel der zweiten Spannung (V2) proportional zum Spannungspegel der internen Spannung (IVC) ist.
Spannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsanhebungseinheit (440) aktiviert wird, um die interne Spannung (IVC) zu erzeugen, wenn das Steuersignal (CTRLS) auf einem ersten Pegel ist, und deaktiviert wird, wenn das Steuersignal (CTRLS) auf einem zweiten Pegel ist.