JP2002329791A - 電圧発生回路 - Google Patents

電圧発生回路

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JP2002329791A
JP2002329791A JP2001133460A JP2001133460A JP2002329791A JP 2002329791 A JP2002329791 A JP 2002329791A JP 2001133460 A JP2001133460 A JP 2001133460A JP 2001133460 A JP2001133460 A JP 2001133460A JP 2002329791 A JP2002329791 A JP 2002329791A
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node
power supply
voltage
gate
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JP2001133460A
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English (en)
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Takashi Ogiwara
隆 荻原
Yukito Owaki
幸人 大脇
Yasuo Ito
寧夫 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体記憶装置に用いるのに好適な
電圧発生回路において、アクティブ時およびスタンドバ
イ時に安定したVDC電位を発生できるようにすること
を最も主要な特徴としている。 【解決手段】たとえば、内部回路に所望の電圧VDCお
よび電流IAを供給する、ゲート幅がWAのジャイアン
トトランジスタNMOSGと、内部回路に所望の電圧V
DCおよび電流ISを供給する、ジャイアントトランジ
スタNMOSGのゲート幅WAよりも小さいゲート幅W
SをもつスモールトランジスタNMOSSGとを備え、
ジャイアントトランジスタNMOSGのゲート電位をV
GA、スモールトランジスタNMOSSGのゲート電位
をVGSとすると、VGS<VGA、かつ、WS/WA
>IS/IAとなる構成とされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電圧発生回路に
関するもので、特に、アクティブ(Active)時お
よびスタンドバイ(Standby)時に安定した動作
電位を内部で発生させる必要がある、SRAM(Sta
tic Random Access Memor
y),DRAM(Dynamic Random Ac
cess Memory),EEPROM(Elect
rically Erasable Programm
able Memory),EPROM(Erasab
le PROM)および強誘電体メモリなどの半導体記
憶装置に用いて好適な電圧発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、SRAM,DRAM,E
EPROM,EPROMおよび強誘電体メモリなどの半
導体記憶装置にあっては、アクティブ時およびスタンド
バイ時の両モードにおいて、安定した電源電位または基
準電位を内部で発生させる必要がある。
【0003】図11は、上記した半導体記憶装置で用い
られる従来の電圧発生回路の構成例を示すものである。
【0004】この電圧発生回路は、スタンドバイ時にV
DC電位を発生させるためのものであって、スタンドバ
イ時用のオペアンプ(O.P.Amp.)101の反転
入力端(−)に参照電位が供給される。オペアンプ10
1の出力端は、PMOSトランジスタ102のゲートに
接続されている。PMOSトランジスタ102のソース
は電源端(VDD)に接続され、ドレインは直列に接続
された抵抗素子(電位モニタ用の抵抗素子列)R1,R
2を介して接地されている。
【0005】上記抵抗素子R1,R2の接続点は、上記
オペアンプ101の非反転入力端(+)に接続されてい
る。そして、PMOSトランジスタ102のドレインと
抵抗素子R1との接続点より、上記VDC電位が取り出
されるように構成されている。
【0006】この電圧発生回路の場合、オペアンプ10
1の反転入力端には参照電位が、また、非反転入力端に
はVDC電位を抵抗素子R1,R2により抵抗分割した
電位が供給される。そして、オペアンプ102により両
方の電位が比較され、後者の電位の方が高い場合には、
PMOSトランジスタ102のゲート電位が”Hig
h”となって、VDC電位を下降させる。逆に、後者の
電位の方が低い場合には、PMOSトランジスタ102
のゲート電位が”Low”となって、VDC電位を上昇
させる。
【0007】なお、スタンドバイ時には低消費電力が要
求されるため、抵抗素子R1,R2には絶対値の大きい
ものが使用される。また、オペアンプ101としては、
貫通電流を絞ったタイプのものが用いられる。したがっ
て、回路としての時定数が長く、応答性(respon
se)は遅いものの、全体的に低消費電力な回路となっ
ている。
【0008】図12は、上記した半導体記憶装置におい
て、アクティブ時にVDC電位を発生させるための電圧
発生回路の構成例を示すものである。
【0009】図において、スタンドバイ時用/アクティ
ブ時用の各オペアンプ101’,201の反転入力端
(−)には参照電位がそれぞれ供給される。スタンドバ
イ時用のオペアンプ101’の出力端は、PMOSトラ
ンジスタ102’のゲートに接続されている。PMOS
トランジスタ102’のソースは電源端(VDD)に接
続され、ドレインは直列に接続された抵抗素子(電位モ
ニタ用の抵抗素子列)R’,R1’,R2’を介して接
地されている。
【0010】一方、アクティブ時用のオペアンプ201
の出力端は、PMOSトランジスタ202のゲートに接
続されている。PMOSトランジスタ202のソースは
電源端(VDD)に接続され、ドレインは直列に接続さ
れた抵抗素子(電位モニタ用の抵抗素子列)r,r1,
r2およびNMOSトランジスタ203を介して接地さ
れている。このNMOSトランジスタ203のゲートに
は、信号Activeが供給されるようになっている。
なお、アクティブ時にはより高い電流供給能力が要求さ
れるため、抵抗素子r,r1,r2は、上記抵抗素子
R’,R1’,R2’よりも絶対値の小さいものが用い
られる。
【0011】上記抵抗素子R1’,R2’の接続点およ
び上記抵抗素子r1,r2の接続点は、上記オペアンプ
101’,201のそれぞれの非反転入力端(+)に接
続されるとともに、NMOSジャイアントトランジスタ
301のゲートにそれぞれ接続されている。また、この
ジャイアントトランジスタ301は、ドレインがPMO
Sトランジスタ302のドレインに接続されるととも
に、ソースより上記VDC電位が取り出さるように構成
されている。なお、ソースが電源端(VDD)に接続さ
れた上記PMOSトランジスタ302のゲートには、信
号/Activeが供給されるようになっている(/は
反転信号を示す)。
【0012】この電圧発生回路の場合、スタンドバイ状
態からアクティブ状態になると、抵抗素子r,r1,r
2の抵抗分割で決まる電位がジャイアントトランジスタ
301のゲートに入力され、ジャイアントトランジスタ
301の負荷特性に応じたVDC電位が発生される。
【0013】一般に、高い電流供給能力が要求されるア
クティブ時においては、上記したようなジャイアントト
ランジスタ301を使用した回路が用いられることが多
い。この回路の場合、スタンドバイ状態からアクティブ
状態へと円滑に遷移するように、ジャイアントトランジ
スタ301のゲート電位は、スタンドバイ時も抵抗素子
R’,R1’,R2’で決まる電位によって充電されて
いる。すなわち、スタンドバイ時とアクティブ時とでジ
ャイアントトランジスタ301のゲート電位が一致する
ように、各抵抗素子R1’,R2’,r1,r2の比お
よび絶対値は決められている。
【0014】 R’:R1’:R2’=r:r1:r2 R1’>r1 R2’>r2 R’>r スタンドバイ時用のオペアンプ101’側においては、
時定数が長く、応答性は遅いが、低消費電力な回路とな
っている。一方、アクティブ時用のオペアンプ201側
においては、消費電力は大きいが、時定数が短く、応答
性の早い、電流供給能力の高い回路となっている。
【0015】以上、見てきたように、従来においては、
スタンドバイ時とアクティブ時とでVDC電位を発生さ
せるための回路が別になっており、スタンドバイ状態か
らアクティブ状態へと円滑に遷移させるのが困難である
などの問題があった。すなわち、スタンドバイ時のVD
C電位は図11に示した回路によって発生され、アクテ
ィブ時のVDC電位は図12に示した回路によって発生
されるようにしている。このように、スタンドバイ時と
アクティブ時とで異なる回路によりVDC電位を発生さ
せるため、回路が2つ必要であるために面積の増大を招
き、また、スタンドバイ状態からアクティブ状態への遷
移を円滑に行うことが難しいものとなっていた。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、スタンドバイ時用とアクティブ時用とで回
路が2つ必要であるために面積の増大を招き、また、ス
タンドバイ状態からアクティブ状態への遷移を円滑に行
うことが難しいという欠点があった。
【0017】そこで、この発明は、スタンドバイ時とア
クティブ時とで発生電位に変動があった場合には速やか
に回復することが可能な電圧発生回路を提供することを
目的としている。
【0018】また、この発明は、スタンドバイ状態から
アクティブ状態への遷移およびアクティブ状態からスタ
ンドバイ状態への遷移を円滑に行うことが可能な電圧発
生回路を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の電圧発生回路にあっては、一方のノー
ドが電源に接続され、他方のノードからチップの内部回
路に所望の電圧VDCおよび電流IAを供給する、WA
のゲート幅を有する第1のMOSトランジスタと、一方
のノードが電源に接続され、他方のノードからチップの
内部回路に所望の電圧VDCおよび電流ISを供給す
る、WSのゲート幅を有する第2のMOSトランジスタ
とを具備し、IA>IS、WA>WSであることを特徴
とする。
【0020】また、この発明の電圧発生回路にあって
は、一方のノードが電源に接続され、他方のノードから
チップの内部回路に所望の電圧VDCおよび電流IAを
供給する、WAのゲート幅を有する第1のMOSトラン
ジスタと、一方のノードが電源に接続され、他方のノー
ドからチップの内部回路に所望の電圧VDCおよび電流
ISを供給する、前記第1のMOSトランジスタのゲー
ト幅WAよりも小さいWSのゲート幅を有する第2のM
OSトランジスタとを具備し、前記第1のMOSトラン
ジスタのゲート電位をVGA、前記第2のMOSトラン
ジスタのゲート電位をVGSとすると、VGS<VG
A、かつ、WS/WA>IS/IAであることを特徴と
する。
【0021】この発明の電圧発生回路によれば、スタン
ドバイ時に用いる第2のMOSトランジスタのゲート電
位を、アクティブ時に用いる第1のMOSトランジスタ
のゲート電位よりも低くできるようになる。これによ
り、負荷電流の変動に対する供給電位の変動を抑えるこ
とが可能となるとともに、ゲート幅としてある大きさを
確保することが可能となるものである。
【0022】また、この発明の電圧発生回路にあって
は、一方のノードが電源に接続され、他方のノードから
チップの内部回路に所望の電圧VDCおよび電流Iを供
給するWのゲートを持つ第1のトランジスタを具備し、
スタンドバイおよびアクティブの両状態で常にこのトラ
ンジスタのみから前記電圧VDCおよび電流Iを供給す
ることを特徴とする。
【0023】また、この発明の電圧発生回路にあって
は、複数の抵抗素子を直列に接続してなり、一方のノー
ドが第1の電源電圧VDD1に接続され、他方のノード
が第2の電源電圧VDD2に接続された第1の抵抗素子
列と、前記第1の抵抗素子列の抵抗素子と同数の抵抗素
子を直列に接続してなり、一方のノードが前記第1の電
源電圧VDD1に接続され、他方のノードが前記第2の
電源電圧VDD2に接続された第2の抵抗素子列と、前
記第1の電源電圧VDD1>前記第2の電源電圧VDD
2とした場合、前記第1および第2の抵抗素子列の、対
応する少なくとも1箇所のノード間が相互に接続され、
その接続されたノードと前記第1または第2の抵抗素子
列のいずれか一方の抵抗素子との間に挿入されたスイッ
チ回路とを具備したことを特徴とする。
【0024】さらに、その接続されたノード間が、容量
素子を介して接続されてなることを特徴とする。
【0025】この発明の電圧発生回路によれば、スタン
ドバイ時のVDC電位とアクティブ時のVDC電位と
を、両モード間で円滑に遷移させることが可能となるも
のである。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0027】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態にかかる電圧発生回路の構成例を示すもので
ある。
【0028】同図において、電源電圧VDDが供給され
る電源端11は、抵抗素子R11の一端に接続されてい
る。この抵抗素子R11の他の一端は、抵抗素子R12
の一端に接続されている。この抵抗素子R12の他の一
端は、PMOSトランジスタQ11のソースに接続され
ている。このPMOSトランジスタQ11のゲートに
は、信号STBYFLGBが供給されるようになってい
る。
【0029】上記PMOSトランジスタQ11の基板
(BG)は電源電圧VDDが供給される上記電源端11
に接続され、ドレインは抵抗素子RS1の一端に接続さ
れている。抵抗素子RS1の他の一端は、NMOSトラ
ンジスタ(スモールトランジスタ)NMOSSGのゲー
トおよび抵抗素子RS2の一端に接続されている。
【0030】NMOSトランジスタNMOSSGは、ス
タンドバイ(Standby)時のVDC電位を発生す
るためのもので、上記ゲートには電位V(SGSTB
Y)が供給されるようになっている。上記NMOSトラ
ンジスタNMOSSGのドレインは電源電圧VDDが供
給される上記電源端11に接続され、ソースは上記VD
C電位を供給する半導体記憶装置としてのチップの内部
回路(図示していない)に接続されている。
【0031】上記抵抗素子RS2の他の一端は、NMO
SトランジスタNMOSMSのゲートおよびドレインに
接続されている。NMOSトランジスタNMOSMSの
ソースは、抵抗素子RS3の一端に接続されている。抵
抗素子RS3の他の一端は、オペアンプOP1の非反転
入力端(+)に接続されるとともに、抵抗素子RS4の
一端に接続されている。抵抗素子RS4の他の一端は、
接地電位GNDに接続されている。
【0032】オペアンプOP1の反転入力端(−)に
は、基準電位VREFが供給されるようになっている。
オペアンプOP1の出力端は、上記PMOSトランジス
タQ11のゲートに接続されている。
【0033】また、上記抵抗素子R12の他の一端は、
PMOSトランジスタQ12のソースに接続されてい
る。このPMOSトランジスタQ12のゲートには、信
号ACTFLGBが供給されるようになっている。
【0034】上記PMOSトランジスタQ12の基板は
電源電圧VDDが供給される上記電源端11に接続さ
れ、ドレインは抵抗素子RA1の一端に接続されてい
る。この抵抗素子RA1の他の一端は、NMOSトラン
ジスタ(ジャイアントトランジスタ)NMOSGのゲー
トおよび抵抗素子RA2の一端に接続されている。
【0035】NMOSトランジスタNMOSGは、アク
ティブ(Active)時のVDC電位を発生するため
のもので、上記ゲートには電位V(GGACT)が供給
されるようになっている。このNMOSトランジスタN
MOSGのソースは、上記VDC電位を供給する半導体
記憶装置の内部回路に接続されている。上記NMOSト
ランジスタNMOSGのドレインは、PMOSトランジ
スタPMOSaのドレインに接続されている。
【0036】PMOSトランジスタPMOSaのゲート
には、信号ACTBが供給されるようになっている。こ
のPMOSトランジスタPMOSaのソースは、電源電
圧VDDが供給される上記電源端11に接続されてい
る。
【0037】上記抵抗素子RA2の他の一端は、NMO
Sトランジスタ(ミラートランジスタ)NMOSMAの
ゲートおよびドレインに接続されている。NMOSトラ
ンジスタNMOSMAのソースは、PMOSトランジス
タQ13のソースに接続されている。
【0038】PMOSトランジスタQ13のゲートに
は、信号ACTBが供給されるようになっている。この
PMOSトランジスタQ13の基板は電源電圧VDDが
供給される上記電源端11に接続され、ドレインは抵抗
素子RA3の一端に接続されている。この抵抗素子RA
3の他の一端は、オペアンプOP2の非反転入力端
(+)に接続されるとともに、抵抗素子RA4の一端に
接続されている。
【0039】オペアンプOP2の反転入力端(−)に
は、基準電位VREFが供給されるようになっている。
オペアンプOP2の出力端は、上記PMOSトランジス
タQ12のゲートに接続されている。
【0040】上記抵抗素子RA4の他の一端は、NMO
SトランジスタQ14のドレインに接続されている。N
MOSトランジスタQ14のゲートには信号ACTが供
給されるとともに、ソースは上記接地電位GNDに接続
されている。
【0041】この電圧発生回路の場合、アクティブ時に
は、NMOSトランジスタNMOSGを通じて、内部回
路に対し、ある負荷電流Idca(IA)が流れるもと
で所望の電位VDCが供給される。また、スタンドバイ
時には、NMOSトランジスタNMOSSGを通じて、
内部回路に対し、ある負荷電流Idcs(IS)が流れ
るもとで所望の電位VDCが供給される。
【0042】上記NMOSトランジスタNMOSGのゲ
ート電位V(GGACT)は、抵抗素子RA1〜RA4
の抵抗値とミラートランジスタNMOSMAのソース/
ドレイン間の電位差とよって決まる。
【0043】また、上記NMOSトランジスタNMOS
SGのゲート電位V(SGSTBY)は、抵抗素子RS
1〜RS4の抵抗値とミラートランジスタNMOSMS
のソース/ドレイン間の電位差とよって決まる。
【0044】本実施形態の場合、 Ia:電流パス(抵抗素子RA1〜RA4)を流れる電
流値 Is:電流パス(抵抗素子RS1〜RS4)を流れる電
流値 とすると、 RA1:RS1=RA2:RS2=RA3:RS3=RA4:RS4 =ゲート幅W(NMOSMA):ゲート幅W(NMOSMS) =Ia:Is となるように設定されている。
【0045】ここで、 V(SGSTBY)=V(GGACT) とすることにより、 VDC(アクティブ時)=VDC(スタンドバイ時) を保ちつつ、 ゲート幅WS(NMOSSG)/ゲート幅WA(NMO
SG)=Idcs/Idca とするのが、本発明の特徴である。
【0046】このような回路構成、つまり、スタンドバ
イ時とアクティブ時とで、NMOSトランジスタNMO
SSGのゲート電位V(SGSTBY)とNMOSトラ
ンジスタNMOSGのゲート電位V(GGACT)とが
等しくなるように構成した場合においては、回路は1つ
で、しかも、抵抗列も、抵抗素子RS1〜RS4および
抵抗素子RA1〜RA4の2つで済ませることができ
る。
【0047】(第2の実施形態)図2は、本発明の第2
の実施形態にかかる電圧発生回路の構成例を示すもので
ある。
【0048】第1の実施形態に比して、モニタの抵抗列
が一本だけとなり、アクティブ時とスタンドバイ時とで
この一本の抵抗列を共用していることが特徴である。
【0049】NMOSトランジスタNMOSGは電流供
給能力が非常に大きいので、電位VDCの時定数はモニ
タ部分のR・Cだけで決まる。したがって、電位VGさ
え安定していれば、電位VDCも安定させることができ
る。
【0050】V(SGSTBY)=V(GGACT) とすることにより、 VDC(アクティブ時)=VDC(スタンドバイ時) を保ちつつ、 ゲート幅WS(NMOSSG)/ゲート幅WA(NMO
SG)=Idcs/Idca とするのが、本発明の特徴である。
【0051】(第3の実施形態)図3は、本発明の第3
の実施形態にかかる電圧発生回路の構成例を示すもので
ある。
【0052】第2の実施形態と比較して、電位VDCお
よび電流を供給するトランジスタが一つだけとなり、ア
クティブ時とスタンドバイ時とで、このトランジスタの
みから供給される。
【0053】図4の負荷特性に示すように、アクティブ
時およびスタンドバイ時の動作点での電位の変動が大き
くないときは、NMOSトランジスタNMOSGをアク
ティブ時とスタンドバイ時とで共有することは有効であ
る。
【0054】(第4,第5の実施形態)図5,図6は、
本発明の第4,第5の実施形態にかかる電圧発生回路の
構成例を示すものである。
【0055】本発明は、チップ面積が限られていて、ジ
ャイアントトランジスタとして十分なサイズのものを確
保できないときに特に有効である。
【0056】図5において、電源電圧VDDが供給され
る電源端11は、抵抗素子R11の一端に接続されてい
る。この抵抗素子R11の他の一端は、抵抗素子R12
の一端に接続されている。この抵抗素子R12の他の一
端は、PMOSトランジスタQ11のソースに接続され
ている。このPMOSトランジスタQ11のゲートに
は、信号STBYFLGBが供給されるようになってい
る。
【0057】上記PMOSトランジスタQ11の基板
(BG)は電源電圧VDDが供給される上記電源端11
に接続され、ドレインは抵抗素子RS1の一端に接続さ
れている。抵抗素子RS1の他の一端は、NMOSトラ
ンジスタ(スモールトランジスタ)NMOSSGのゲー
トおよび抵抗素子RS2の一端に接続されている。
【0058】NMOSトランジスタNMOSSGは、ス
タンドバイ(Standby)時のVDC電位を発生す
るためのもので、上記ゲートには電位V(SGSTB
Y)が供給されるようになっている。上記NMOSトラ
ンジスタNMOSSGのドレインは電源電圧VDDが供
給される上記電源端11に接続され、ソースは上記VD
C電位を供給する半導体記憶装置としてのチップの内部
回路(図示していない)に接続されている。
【0059】上記抵抗素子RS2の他の一端は、NMO
SトランジスタNMOSMSのゲートおよびドレインに
接続されている。NMOSトランジスタNMOSMSの
ソースは、抵抗素子RS3の一端に接続されている。抵
抗素子RS3の他の一端は、オペアンプOP1の非反転
入力端(+)に接続されるとともに、抵抗素子RS4の
一端に接続されている。抵抗素子RS4の他の一端は、
接地電位GNDに接続されている。
【0060】オペアンプOP1の反転入力端(−)に
は、基準電位VREFが供給されるようになっている。
オペアンプOP1の出力端は、上記PMOSトランジス
タQ11のゲートに接続されている。
【0061】また、上記抵抗素子R12の他の一端は、
PMOSトランジスタQ12のソースに接続されてい
る。このPMOSトランジスタQ12のゲートには、信
号ACTFLGBが供給されるようになっている。
【0062】上記PMOSトランジスタQ12の基板は
電源電圧VDDが供給される上記電源端11に接続さ
れ、ドレインはNMOSトランジスタ(ジャイアントト
ランジスタ)NMOSGのゲートおよび抵抗素子RA1
の一端に接続されている。
【0063】NMOSトランジスタNMOSGは、アク
ティブ(Active)時のVDC電位を発生するため
のもので、上記ゲートには電位V(GGACT)が供給
されるようになっている。このNMOSトランジスタN
MOSGのソースは、上記VDC電位を供給する半導体
記憶装置の内部回路に接続されている。上記NMOSト
ランジスタNMOSGのドレインは、PMOSトランジ
スタPMOSaのドレインに接続されている。
【0064】PMOSトランジスタPMOSaのゲート
には、信号ACTBが供給されるようになっている。こ
のPMOSトランジスタPMOSaのソースは、電源電
圧VDDが供給される上記電源端11に接続されてい
る。
【0065】上記抵抗素子RA1の他の一端は、抵抗素
子RA2の一端に接続されている。抵抗素子RA2の他
の一端は、NMOSトランジスタ(ミラートランジス
タ)NMOSMAのゲートおよびドレインに接続されて
いる。NMOSトランジスタNMOSMAのソースは、
PMOSトランジスタQ13のソースに接続されてい
る。
【0066】PMOSトランジスタQ13のゲートに
は、信号ACTBが供給されるようになっている。この
PMOSトランジスタQ13の基板は電源電圧VDDが
供給される上記電源端11に接続され、ドレインは抵抗
素子RA3の一端に接続されている。この抵抗素子RA
3の他の一端は、オペアンプOP2の非反転入力端
(+)に接続されるとともに、抵抗素子RA4の一端に
接続されている。
【0067】オペアンプOP2の反転入力端(−)に
は、基準電位VREFが供給されるようになっている。
オペアンプOP2の出力端は、上記PMOSトランジス
タQ12のゲートに接続されている。
【0068】上記抵抗素子RA4の他の一端は、NMO
SトランジスタQ14のドレインに接続されている。N
MOSトランジスタQ14のゲートには信号ACTが供
給されるとともに、ソースは接地電位GNDに接続され
ている。
【0069】この電圧発生回路の場合、アクティブ時に
は、NMOSトランジスタNMOSGを通じて、内部回
路に対し、ある負荷電流Idca(IA)が流れるもと
で所望の電位VDCが供給される。また、スタンドバイ
時には、NMOSトランジスタNMOSSGを通じて、
内部回路に対し、ある負荷電流Idcs(IS)が流れ
るもとで所望の電位VDCが供給される。
【0070】上記NMOSトランジスタNMOSGのゲ
ート電位V(GGACT)は、抵抗素子RA1〜RA4
の抵抗値とミラートランジスタNMOSMAのソース/
ドレイン間の電位差とよって決まる。
【0071】また、上記NMOSトランジスタNMOS
SGのゲート電位V(SGSTBY)は、抵抗素子RS
1〜RS4の抵抗値とミラートランジスタNMOSMS
のソース/ドレイン間の電位差とよって決まる。
【0072】本実施形態の場合、 Ia:電流パス(抵抗素子RA1〜RA4)を流れる電
流値 Is:電流パス(抵抗素子RS1〜RS4)を流れる電
流値 とすると、 RA1:RS1=RA2:RS2=RA3:RS3=RA4:RS4 =ゲート幅W(NMOSMA):ゲート幅W(NMOSMS) =Ia:Is となるように設定されている。
【0073】ここで、 V(SGSTBY)<V(GGACT) とすることにより、 VDC(アクティブ時)=VDC(スタンドバイ時) を保ちつつ、 ゲート幅WS(NMOSSG)/ゲート幅WA(NMO
SG)>Idcs/Idca とするのが、本発明の特徴である。
【0074】図7は、ジャイアントトランジスタNMO
SGおよびスモールトランジスタNMOSSGに用いら
れるMOSトランジスタの、単位ゲート幅W当たりの負
荷特性を示すもの(片対数グラフ)である。
【0075】図中に示す曲線Gは、ゲート電位がV(G
GACT)のジャイアントトランジスタNMOSGの負
荷特性を、曲線SGは、ゲート電位がV(SGSTB
Y)のスモールトランジスタの負荷特性を示している。
ただし、V(SGSTBY)<V(GGACT)であ
る。
【0076】スタンドバイ時においては、 Idcs<<Idca なので、 V(SGSTBY)<V(GGACT) ゲート幅WS(NMOSSG)/ゲート幅WA(NMO
SG)>Idcs/Idca となるように、ゲート電位V(SGSTBY)およびゲ
ート幅WSを決めても、スモールトランジスタNMOS
SGのゲート幅WSはチップ全体のレイアウトに影響を
与えるほど大きな値にはならない。
【0077】これにより、ジャイアントトランジスタと
して十分な大きさのものを確保できない場合において
も、スモールトランジスタNMOSSGのゲート幅WS
として、ある大きさを確保することが可能となり、アク
ティブ時に比べて、単位ゲート幅W当たりの負荷電流値
を下げることで、負荷電流値の変動幅に対するVDC電
位の変動幅を下げ、回復に要する時間を短縮できるよう
になる。
【0078】しかも、ゲート幅WSのばらつきによる影
響、および、狭チャネル効果によるカット・オフ特性の
悪化をも防ぐことが可能となるものである。
【0079】上記したように、スタンドバイ時に内部回
路に電圧および電流を供給するのに用いるスモールトラ
ンジスタのゲート電位を、アクティブ時に用いるジャイ
アントトランジスタのゲート電位よりも低くなるように
し、かつ、WS/WA>Idcs/Idcaにしなが
ら、VDC(アクティブ)=VDC(スタンドバイ)に
なるようにしている。これにより、負荷電流の変動に対
する供給電位の変動を抑えることが可能となるととも
に、スモールトランジスタのゲート幅としてある大きさ
を確保することが可能となる。したがって、スタンドバ
イ時においては負荷電流の変動に対するVDC電位の変
動を抑えられ、その発生電位に変動があった場合には速
やかに回復することが可能となり、かつ、狭チャネル効
果によるしきい値の変動も低減できる。
【0080】(第6の実施形態)図8は、本発明の第6
の実施形態にかかる電圧発生回路の構成例を示すもので
ある。ここでは、電源電圧VDDを抵抗分割することに
よって、ある参照電位(基準電圧)を発生させるための
回路について説明する。
【0081】同図において、電源電圧VDD(第1の電
源電圧VDD1)が供給される電源端21は、抵抗素子
R21の一端に接続されている。この抵抗素子R21の
他の一端は、抵抗素子R22の一端に接続されている。
【0082】この抵抗素子R22の他の一端には、複数
(この場合、6個)の抵抗素子RA11〜RA16を直
列に接続してなる第1の抵抗素子列の、一方のノードが
接続されている。この第1の抵抗素子列の他方のノード
は、電源電圧VSS(第2の電源電圧VDD2)に接続
されている。
【0083】また、上記抵抗素子R22の他の一端に
は、上記第1の抵抗素子列の抵抗素子RA11〜RA1
6と同数の抵抗素子RS11〜RS16を直列に接続し
てなる第2の抵抗素子列の、一方のノードが接続されて
いる。この第2の抵抗素子列の他方のノードは、電源電
圧VSSに接続されている。
【0084】そして、値の小さな方の上記第1の抵抗素
子列の、各抵抗素子RA11〜RA16間には、それぞ
れ、スイッチ回路SWが設けられている。各スイッチ回
路SWは、PMOSトランジスタQ21とNMOSトラ
ンジスタQ22とから構成されている。PMOSトラン
ジスタQ21の各ゲートには、信号ACTBが、また、
NMOSトランジスタQ22の各ゲートには、信号AC
Tが、それぞれ供給されるようになっている。
【0085】なお、このスイッチ回路SWは、上記第1
の抵抗素子列の各抵抗素子RA11〜RA16間にそれ
ぞれ設ける場合に限らず、たとえば、各抵抗素子RA1
1〜RA16間の少なくとも1箇所に設けるようにして
もよい。
【0086】さらに、スイッチ回路SWを設けた場合、
スイッチ回路SWのNMOSトランジスタQ22のソー
ス側およびPMOSトランジスタQ21のドレイン側と
抵抗素子RS11〜RS16の対応するノードとがすべ
て接続される。
【0087】また、上記接続された抵抗素子RS11〜
RS16と抵抗素子RA11〜RA16のノード間のそ
れぞれ(または、少なくとも1箇所以上)の間は容量素
子Cap.を介して接続されている。
【0088】このような構成において、 Ia’:電流パス(抵抗素子RA11〜RA16)を流
れる電流値 Is’:電流パス(抵抗素子RS11〜RS16)を流
れる電流値 とした場合、各抵抗素子RA11〜RA16,RS11
〜RS16の比は、 RS11:RA11=RS12:RA12=RS13:
RA13=RS14:RA14=RS15:RA15=
RS16:RA16=1/Is’:1/Ia’ となる。
【0089】すなわち、スタンドバイ時においては、電
流Is’が抵抗素子RS11〜RS16の電流パスを貫
通し、参照電位V(MONI)として出力される。ま
た、その際に、アクティブ側の電流パスにおける抵抗素
子RA11〜RA16の各ノードが、抵抗素子RS11
〜RS16の電流パスの抵抗分割によって定まる値にそ
れぞれ充電される。
【0090】アクティブ時には、スイッチ回路SWの各
PMOSトランジスタQ21および各NMOSトランジ
スタQ22がそれぞれオンすることにより、電流Ia’
が抵抗素子RA11〜RA16の電流パスを貫通し、参
照電位VREFとして出力される。
【0091】なお、抵抗素子RS11〜RS16の電流
パスも貫通しているが、Is’<<Ia’であり、電位
はアクティブ側のパスでのみ決まる。
【0092】ここで、スタンドバイ状態からアクティブ
状態へと遷移する場合について考察する。遷移後は、参
照電位VREFは、抵抗素子RA11〜RA16の電流
パスによって決まる。この場合、抵抗素子RA11〜R
A16の各ノードは、スタンドバイ時に所望の電位に充
電されている。よって、参照電位V(MONI)は、遷
移に際して安定した値を保つ。
【0093】また、図9に示すように、各容量素子Ca
p.(Ca,Cb,Cc,Cd)は以下の式を満たすよ
うに決められており、これ自身に電位を決める作用があ
り、各抵抗素子Rsa〜Rsd間を高速に所望の電位に
設定することができる。したがって、スタンドバイ,ア
クティブ間の遷移で電位変動が起こった際にも高速に所
望の電位に復旧する。
【0094】Raa:Rab:Rac:Rad =Rsa:Rsb:Rsc:Rsd =1/Ca:1/Cb:1/Cc:1/Cd =Va:Vb:Vc:Vd 上記したように、抵抗分割によって基準電圧を発生させ
る回路において、スタンドバイ時およびアクティブ時の
両モードで使用する抵抗素子列と、アクティブ時にのみ
使用する抵抗素子列とで、それぞれ対応する抵抗素子の
ノード間を接続し、さらに、その接続したノード間に容
量素子を挿入するようにしている。これにより、スタン
ドバイ時のVDC電位とアクティブ時のVDC電位と
を、両モード間で円滑に遷移させることが可能となる。
したがって、スタンドバイ時とアクティブ時とで最適な
VDC電位を発生できるとともに、スタンドバイ状態か
らアクティブ状態への遷移およびアクティブ状態からス
タンドバイ状態への遷移を円滑に行うことが可能な電圧
発生回路を提供できる。
【0095】なお、本願発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。
【0096】(第7の実施形態)たとえば、図10に示
すように、図2に示した構成の電圧発生回路と図8に示
した構成の電圧発生回路とを組み合わせることも容易に
可能である。
【0097】その他、上記各実施形態には種々の段階の
発明が含まれており、開示される複数の構成要件におけ
る適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。
たとえば、各実施形態に示される全構成要件からいくつ
かの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする
課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決で
き、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくと
も1つ)が得られる場合には、この構成要件が削除され
た構成が発明として抽出され得る。
【0098】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、スタンドバイ時とアクティブ時とで発生電位に変動
があった場合には速やかに回復することが可能な電圧発
生回路を提供できる。
【0099】また、この発明によれば、スタンドバイ状
態からアクティブ状態への遷移およびアクティブ状態か
らスタンドバイ状態への遷移を円滑に行うことが可能な
電圧発生回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図2】この発明の第2の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図3】この発明の第3の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図4】同じく、図3の構成における、ジャイアントト
ランジスタの負荷特性を示す概略図。
【図5】この発明の第4の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図6】この発明の第5の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図7】同じく、図5,6の構成における、ジャイアン
トトランジスタとスモールトランジスタとの、単位ゲー
ト幅W当たりの負荷特性を比較して示す概略図。
【図8】この発明の第6の実施形態にかかる電圧発生回
路の概略を示す回路構成図。
【図9】同じく、図8の構成において、容量素子の作用
について説明するために示す回路図。
【図10】この発明の第7の実施形態にかかる電圧発生
回路の概略を示す回路構成図。
【図11】従来技術とその問題点を説明するために示す
電圧発生回路(スタンドバイ時)の回路構成図。
【図12】同じく、従来の電圧発生回路(アクティブ
時)の概略を示す回路構成図。
【符号の説明】
11…電源端 R11,R12,RS1,RS2,RS3,RS4,R
A1,RA2,RA3…抵抗素子 Q11,Q12,Q13,PMOSa…PMOSトラン
ジスタ Q14…NMOSトランジスタ NMOSG…ジャイアントトランジスタ(第1のNMO
Sトランジスタ) V(GGACT)…ゲート電位(VGA) NMOSMA…NMOSトランジスタ(ミラートランジ
スタ) NMOSSG…スモールトランジスタ(第2のNMOS
トランジスタ) V(SGSTBY)…ゲート電位(VGS) NMOSMS…NMOSトランジスタ OP1,OP2…オペアンプ Idca…負荷電流(IA) Idcs…負荷電流(IS) Ia…電流パス(抵抗素子RA1〜RA4)を流れる電
流値 Is…電流パス(抵抗素子RS1〜RS4)を流れる電
流値 21…電源端 R21,R22,RA11〜RA16,RS11〜RS
16,Raa〜Rad,Rsa〜Rsd…抵抗素子 SW…スイッチ回路 Q21…PMOSトランジスタ Q22…NMOSトランジスタ Cap.,Ca〜Cd…容量素子 Ia’…電流パス(抵抗素子RA11〜RA16)を流
れる電流値 Is’…電流パス(抵抗素子RS11〜RS16)を流
れる電流値
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/822 G11C 17/00 632Z 21/8238 H01L 27/08 321L 27/04 27/088 27/092 (72)発明者 伊藤 寧夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5B015 HH01 JJ00 JJ32 JJ37 KB64 KB73 5B025 AD09 AE00 5F038 BB04 BB05 DF05 DT12 EZ20 5F048 AB08 AC10 5M024 AA32 AA55 AA91 BB29 BB37 FF02 FF22 HH09 HH11 PP03 PP09

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方のノードが電源に接続され、他方の
    ノードからチップの内部回路に所望の電圧VDCおよび
    電流IAを供給する、WAのゲート幅を有する第1のM
    OSトランジスタと、 一方のノードが電源に接続され、他方のノードからチッ
    プの内部回路に所望の電圧VDCおよび電流ISを供給
    する、WSのゲート幅を有する第2のMOSトランジス
    タとを具備し、 IA>IS、 WA>WS であることを特徴とする電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のMOSトランジスタのゲート
    電位をVGA、前記第2のMOSトランジスタのゲート
    電位をVGSとすると、 IS/IA=WS/WA、 VGS=VGA であることを特徴とする請求項1に記載の電圧発生回
    路。
  3. 【請求項3】 一方のノードが電源に接続され、他方の
    ノードからチップの内部回路に所望の電圧VDCおよび
    電流IAを供給する、WAのゲート幅を有する第1のM
    OSトランジスタと、 一方のノードが電源に接続され、他方のノードからチッ
    プの内部回路に所望の電圧VDCおよび電流ISを供給
    する、前記第1のMOSトランジスタのゲート幅WAよ
    りも小さいWSのゲート幅を有する第2のMOSトラン
    ジスタとを具備し、 前記第1のMOSトランジスタのゲート電位をVGA、
    前記第2のMOSトランジスタのゲート電位をVGSと
    すると、 VGS<VGA、 かつ、 WS/WA>IS/IA であることを特徴とする電圧発生回路。
  4. 【請求項4】 前記第1のMOSトランジスタは、アク
    ティブ状態でのみオンすることを特徴とする請求項1〜
    3に記載の電圧発生回路。
  5. 【請求項5】 前記第2のMOSトランジスタは、スタ
    ンドバイ状態でのみオンすることを特徴とする請求項1
    〜3に記載の電圧発生回路。
  6. 【請求項6】 前記第2のMOSトランジスタは、スタ
    ンドバイ状態およびアクティブ状態でオンすることを特
    徴とする請求項1〜3に記載の電圧発生回路。
  7. 【請求項7】 一方のノードが電源に接続され、他方の
    ノードからチップの内部回路に所望の電圧VDCおよび
    電流Iを供給するWのゲートを持つ第1のトランジスタ
    を具備し、 スタンドバイおよびアクティブの両状態で常にこのトラ
    ンジスタのみから前記電圧VDCおよび電流Iを供給す
    ることを特徴とする電圧発生回路。
  8. 【請求項8】 複数の抵抗素子を直列に接続してなり、
    一方のノードが第1の電源電圧VDD1に接続され、他
    方のノードが第2の電源電圧VDD2に接続された一本
    のみの抵抗素子列に対し、前記第1または第2のトラン
    ジスタのゲートが接続されることを特徴とする請求項1
    〜7に記載の電圧発生回路。
  9. 【請求項9】 複数の抵抗素子を直列に接続してなり、
    一方のノードが第1の電源電圧VDD1に接続され、他
    方のノードが第2の電源電圧VDD2に接続された第1
    の抵抗素子列と、 前記第1の抵抗素子列の抵抗素子と同数の抵抗素子を直
    列に接続してなり、一方のノードが前記第1の電源電圧
    VDD1に接続され、他方のノードが前記第2の電源電
    圧VDD2に接続された第2の抵抗素子列と、 前記第1の電源電圧VDD1>前記第2の電源電圧VD
    D2とした場合、前記第1および第2の抵抗素子列の、
    対応する少なくとも1箇所のノード間が相互に接続さ
    れ、その接続されたノードと前記第1または第2の抵抗
    素子列のいずれか一方の抵抗素子との間に挿入されたス
    イッチ回路とを具備したことを特徴とする電圧発生回
    路。
  10. 【請求項10】 前記第1および第2の抵抗素子列の対
    応する各抵抗素子の抵抗値の比がすべて等しいことを特
    徴とする請求項9に記載の電圧発生回路。
  11. 【請求項11】 前記スイッチ回路は、前記第1または
    第2の抵抗素子列のうち、値の小さな抵抗列の方に挿入
    されることを特徴とする請求項9に記載の電圧発生回
    路。
  12. 【請求項12】 前記第1および第2の抵抗素子列にお
    ける各抵抗素子の両端の対応するノード間を3箇所以上
    で接続する、そのノード間の少なくとも2箇所が容量素
    子を介して接続されてなることを特徴とする請求項9に
    記載の電圧発生回路。
  13. 【請求項13】 前記第1の抵抗素子列における抵抗素
    子の各抵抗値をRA1,RA2、前記第2の抵抗素子列
    における抵抗素子の各抵抗値をRS1,RS2、前記容
    量素子の各容量値を1/C1,1/C2とすると、 RA1:RA2=RS1:RS2=1/C1:1/C2 であることを特徴とする請求項12に記載の電圧発生回
    路。
  14. 【請求項14】 前記第1および第2の抵抗素子列にお
    ける各抵抗素子の両端の対応するノード間をすべて接続
    し、それぞれ前記スイッチ回路を挿入することを特徴と
    する請求項9に記載の電圧発生回路。
  15. 【請求項15】 前記第1および第2の抵抗素子列にお
    ける各抵抗素子の両端の対応するノード間をすべて接続
    し、それぞれ前記スイッチ回路を挿入する、そのノード
    間のそれぞれが容量素子を介して接続されてなることを
    特徴とする請求項14に記載の電圧発生回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744302B2 (en) 2001-12-07 2004-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Voltage generator circuit for use in a semiconductor device
JP2007080355A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Toshiba Corp 電源電位制御回路
JP2008234767A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Toshiba Corp 電源降圧回路
JP2010033631A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置

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