JP2007318655A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路に関し特に内部電源電圧発生回路を搭載した半導体集積回路装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device equipped with an internal power supply voltage generation circuit.
従来においては、例えば、マイクロプロセッサ(MPU)、動画処理機能を有する回路、メモリ等はそれぞれ別チップで構成されたシステムボード上でそれぞれが配線接続されて1つのシステムを構成する方式が一般的であったが、機器の小型化、配線の単純化、高速化、低消費電力化等の理由から近年においてはこれらの機能を同一チップに集積するSOC(システムオンチップ)が採用されるようになってきた。このようなSOCでは最先端の半導体プロセスが用いられるが、微細化が進むにつれて電源電圧に占めるトランジスタのしきい値電圧の比率が上昇してきており、高精度な電源電圧の供給が必要となってきている。 Conventionally, for example, a system in which, for example, a microprocessor (MPU), a circuit having a moving image processing function, a memory, and the like are connected to each other on a system board formed of separate chips to form one system is common. However, in recent years, SOC (system on chip) that integrates these functions on the same chip has come to be adopted for reasons such as downsizing of equipment, simplification of wiring, high speed, and low power consumption. I came. The state-of-the-art semiconductor process is used in such an SOC. However, as the miniaturization progresses, the ratio of the threshold voltage of the transistor to the power supply voltage is increasing, and it is necessary to supply the power supply voltage with high accuracy. ing.
こうした要求を満たすために同一チップの内部に高精度な内部電源電圧発生回路を搭載するデバイスが注目されている。また、SOCのデバイスが用いられる機器、例えば、バッテリ駆動を前提とした携帯電話等のモバイル機器への搭載に対応するため低消費電力で駆動が可能な半導体集積回路装置が要求されており、そうした機器では通常の動作(通常モード)を低消費電力にするとともに、低消費電力モードであるチップ内部の電源を局所的に遮断し、機能を完全に停止させてしまうような超低消費電力動作のディープパワーダウンモードが用意されている場合がある。 In order to satisfy such a demand, a device in which a highly accurate internal power supply voltage generation circuit is mounted in the same chip has attracted attention. In addition, there is a demand for a semiconductor integrated circuit device that can be driven with low power consumption in order to be mounted on a device using an SOC device, for example, a mobile device such as a mobile phone on the premise of battery driving. In the device, the normal operation (normal mode) has low power consumption, and the power supply inside the chip that is in the low power consumption mode is locally shut down, causing the function to be completely stopped. Deep power down mode may be provided.
従来から、消費電力を低減するために種々の低消費電力モードは提案されており、特に高精度な内部電源電圧発生回路に供給する電源電圧まで遮断してしまうと低消費電力モードから通常モードに回復した場合において、内部電源電圧が目標とする正常な電圧レベル値に戻るまでに時間がかかるという問題があった。特許文献1〜特許文献3においては、低消費電力モードから通常モードに回復する際に、内部電源電圧を早期に正常な電圧レベル値に回復させるための方式が提案されている。
しかしながら、高精度の内部電圧発生回路には、駆動能力が低い高インピーダンスの回路が含まれるため低インピーダンスの回路よりも回路の内部状態の回復に時間がかかるという問題点がある(例えば200μs)。この点については、特許文献1〜3には何ら説明されていない。 However, since the high-accuracy internal voltage generation circuit includes a high-impedance circuit with low driving capability, there is a problem that it takes longer to recover the internal state of the circuit than a low-impedance circuit (for example, 200 μs). This point is not described at all in Patent Documents 1 to 3.
例えば、携帯電話等のモバイル機器等の場合、機器からユーザに対して情報を伝達するような場合、たとえばメールの着信等を通知するような場合には当該回復時間は問題とならないが、例えば、携帯電話が基地局から情報を受けて、その処理を次の情報を受信するまでに完了する必要があるような場合には、機器の内部において機能IP同士の情報伝達が求められ、回復時間が遅い場合には、重大な問題となる可能性もある。 For example, in the case of a mobile device such as a mobile phone, when the information is transmitted from the device to the user, for example, when an incoming mail is notified, the recovery time is not a problem. When the mobile phone receives information from the base station and the process needs to be completed before the next information is received, information transmission between the function IPs is required inside the device, and the recovery time is If it is late, it can be a serious problem.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、低消費電力モードから通常モードに回復する際に内部電源電圧をより高速に正常な電圧レベル値に回復可能な半導体集積回路装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and is a semiconductor integrated circuit capable of recovering an internal power supply voltage to a normal voltage level more quickly when recovering from a low power consumption mode to a normal mode. An object is to provide an apparatus.
本発明に係る半導体集積回路装置は、通常モードと低消費電力モードとを有する半導体集積回路装置であって、電圧の供給を受けて所定動作を実行するための内部回路と、第1の外部電源電圧および第1の外部電源電圧よりも低い第2の外部電源電圧を受けて、内部回路に対して内部電源電圧を供給するための内部電源電圧発生回路とを備える。内部電源電圧発生回路は、第1および第2の外部電源電圧と接続されて、内部電源電圧を生成するための基準となる基準電圧を生成する基準電圧発生回路と、基準電圧に基づいて、内部電源電圧を生成するための電圧発生回路とを含む。基準電圧発生回路は、低消費電力モード時に、基準電圧発生回路の動作電流を遮断するための第1の電流遮断スイッチと、低消費電力モード時に、通常モード時において基準電圧を生成する場合に基準電圧発生回路内において動作電流に基づいて設定される少なくとも1つの内部ノードの電圧レベルを保持するための状態保持部とを有する。低消費電力モード時に、電圧発生回路の動作電流を遮断するための第2の電流遮断スイッチとを有する。 A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a normal mode and a low power consumption mode, an internal circuit for receiving a voltage and executing a predetermined operation, and a first external power supply An internal power supply voltage generating circuit for receiving the voltage and a second external power supply voltage lower than the first external power supply voltage and supplying the internal power supply voltage to the internal circuit. The internal power supply voltage generation circuit is connected to the first and second external power supply voltages to generate a reference voltage serving as a reference for generating the internal power supply voltage, and based on the reference voltage, And a voltage generation circuit for generating a power supply voltage. The reference voltage generation circuit includes a first current cut-off switch for cutting off an operation current of the reference voltage generation circuit in the low power consumption mode, and a reference voltage when generating the reference voltage in the normal mode in the low power consumption mode. And a state holding unit for holding a voltage level of at least one internal node set based on an operating current in the voltage generation circuit. A second current cut-off switch for cutting off an operating current of the voltage generation circuit in the low power consumption mode;
本発明に係る別の半導体集積回路装置は、通常モードと低消費電力モードとを有する半導体集積回路装置であって、電圧の供給を受けて所定動作をそれぞれ実行するための複数の内部回路と、第1の外部電源電圧および第1の外部電源電圧よりも低い第2の外部電源電圧と接続されて、複数の内部回路に対して各々が異なる複数の内部電源電圧を供給するための内部電源電圧発生回路とを備える。内部電源電圧発生回路は、第1および第2の外部電源電圧を受けて、複数の内部電源電圧をそれぞれ生成するための基準となる複数の基準電圧を生成する基準電圧発生回路と、複数の基準電圧の生成に基づいて、複数の内部電源電圧を生成するための複数の電圧発生回路とを含む。基準電圧発生回路は、第1および第2の外部電源電圧を受けて共通の定電流を発生させる定電流発生回路と、定電流に基づいて複数の基準電圧をそれぞれ生成する電圧生成ユニットとを有する。低消費電力モード時に、基準電圧発生回路の動作電流を遮断するための第1の電流遮断スイッチと、低消費電力モード時に、通常モード時において基準電圧を生成する場合に基準電圧発生回路内において動作電流に基づいて設定される少なくとも1つの内部ノードの電圧レベルを保持するための状態保持部とを有する。低消費電力モード時に、各電圧発生回路の動作電流を遮断するための第2の電流遮断スイッチとを有する。 Another semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a normal mode and a low power consumption mode, and a plurality of internal circuits for receiving a voltage and executing a predetermined operation, respectively, Internal power supply voltage connected to the first external power supply voltage and the second external power supply voltage lower than the first external power supply voltage to supply a plurality of different internal power supply voltages to the plurality of internal circuits. And a generation circuit. The internal power supply voltage generation circuit receives a first external power supply voltage and a second external power supply voltage, generates a plurality of reference voltages serving as a reference for generating a plurality of internal power supply voltages, and a plurality of reference And a plurality of voltage generation circuits for generating a plurality of internal power supply voltages based on the generation of the voltage. The reference voltage generation circuit includes a constant current generation circuit that receives the first and second external power supply voltages and generates a common constant current, and a voltage generation unit that generates a plurality of reference voltages based on the constant current, respectively. . A first current cut-off switch for cutting off the operating current of the reference voltage generation circuit in the low power consumption mode, and operates in the reference voltage generation circuit when generating the reference voltage in the normal mode in the low power consumption mode A state holding unit for holding a voltage level of at least one internal node set based on the current. A second current cut-off switch for cutting off an operating current of each voltage generation circuit in the low power consumption mode;
本発明に係る半導体集積回路装置は、内部電源電圧発生回路に含まれる基準電圧発生回路と電圧発生回路との動作電流を遮断する第1および第2の電流遮断スイッチを含み、低消費電力モードにおいて、動作電流を遮断して消費電力を低減するとともに、基準電圧発生回路内の内部ノードの電圧レベルを保持する状態保持部を設けることにより、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合に高速に基準電圧発生回路を復帰することが可能となる。 A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes first and second current cut-off switches for cutting off an operating current between a reference voltage generation circuit and a voltage generation circuit included in an internal power supply voltage generation circuit, and in a low power consumption mode. By cutting off the operating current and reducing power consumption, and providing a state holding unit that holds the voltage level of the internal node in the reference voltage generation circuit, it is possible to speed up when shifting from the low power consumption mode to the normal mode. The reference voltage generation circuit can be restored.
また、本発明に係る半導体集積回路装置は、内部電源電圧発生回路に含まれる基準電圧発生回路と複数の電圧発生回路との動作電流を遮断する第1および第2の電流遮断スイッチを含み、低消費電力モードにおいて、動作電流を遮断して消費電力を低減するとともに、基準電圧発生回路内の内部ノードの電圧レベルを保持する状態保持部を設けることにより、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合に高速に基準電圧発生回路を復帰することが可能となる。さらに、複数の電圧発生回路に対して共通の基準電圧発生回路を設けるため内部電源電圧発生回路の部品点数を削減するとともにレイアウト面積を縮小することができる。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes first and second current cut-off switches that cut off an operating current between a reference voltage generation circuit included in the internal power supply voltage generation circuit and the plurality of voltage generation circuits. In the power consumption mode, the operating current is cut off to reduce the power consumption, and the state holding unit that holds the voltage level of the internal node in the reference voltage generation circuit is provided to shift from the low power consumption mode to the normal mode. In this case, the reference voltage generating circuit can be restored at high speed. Furthermore, since a common reference voltage generation circuit is provided for a plurality of voltage generation circuits, the number of components of the internal power supply voltage generation circuit can be reduced and the layout area can be reduced.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に従う半導体集積回路装置1の概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor integrated circuit device 1 according to the first embodiment of the present invention.
図1を参照して、本発明の実施の形態1に従う半導体集積回路装置1にはプロセッサ等のロジック回路およびメモリ回路等が同一の半導体チップ上に集積された構成が示されている。 Referring to FIG. 1, semiconductor integrated circuit device 1 according to the first embodiment of the present invention shows a configuration in which a logic circuit such as a processor and a memory circuit are integrated on the same semiconductor chip.
ここでは一例として3種類のメモリ回路MEM1〜MEM3と、ロジック回路LGC1,LGC2と、アナログ回路ANGとが1つの半導体チップ上に集積された場合が示されており、これら半導体チップの周辺部には、複数の外部パッドPDが設けられている。ここで、たとえばメモリ回路の種類としては、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、不揮発性RAM(Random Access Memory)等を集積した構成を挙げることができる。なお、外部パッドPDを介して各種制御信号あるいは外部電源電圧等が半導体集積回路装置1に対して供給されるものとする。 Here, as an example, a case where three types of memory circuits MEM1 to MEM3, logic circuits LGC1 and LGC2, and an analog circuit ANG are integrated on one semiconductor chip is shown. A plurality of external pads PD are provided. Here, for example, the type of the memory circuit may include a configuration in which DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), nonvolatile RAM (Random Access Memory), and the like are integrated. It is assumed that various control signals, an external power supply voltage, and the like are supplied to the semiconductor integrated circuit device 1 through the external pad PD.
また、ロジック回路には、CPU(Central Processing Unit)、画像処理、ネットワーク処理等用途に応じて様々なIP(Intellectual Property)が搭載され、アナログ回路には、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、インターフェイス回路、PLL/DLL(Phase/Delay Locked Loop)回路といったものが設けられる。各回路部は、図示しないが相互に必要に応じて配線接続され、例えばメモリ回路は、ロジック回路から与えられたデータを保持し、あるいはメモリ回路において保持されたデータがロジック回路に出力される。 The logic circuit is equipped with various IP (Intellectual Property) depending on applications such as CPU (Central Processing Unit), image processing, network processing, etc. The analog circuit includes an analog-digital converter, a digital-analog converter, Interface circuits, PLL / DLL (Phase / Delay Locked Loop) circuits, and the like are provided. Although not shown, the circuit units are connected to each other as necessary. For example, the memory circuit holds data supplied from the logic circuit, or the data held in the memory circuit is output to the logic circuit.
各回路ブロックにそれぞれ対応して外部パッドPDからのハイ側およびロー側の外部電源電圧VDDおよび外部電源電圧GND(以下、接地電圧とも称する)の供給を受けて内部電源電圧を生成する内部電源電圧発生回路を有する内部電源電圧発生部VCRT1〜VCRT6(以下、総括して内部電源電圧発生部VCRT)が設けられている。 Corresponding to each circuit block, internal power supply voltage for generating an internal power supply voltage by receiving the supply of high-side and low-side external power supply voltage VDD and external power supply voltage GND (hereinafter also referred to as ground voltage) from external pad PD Internal power supply voltage generation units VCRT1 to VCRT6 (hereinafter collectively referred to as internal power supply voltage generation unit VCRT) having generation circuits are provided.
内部電源電圧発生部VCRTは、外部パッドPDからの外部電源電圧VDDおよびGNDの供給を受ける内部電源線および内部接地線VL,GLを含み、当該内部電源線VLおよび内部接地線GLと電気的に結合されて、外部電源電圧の供給を受けて内部回路に必要な内部電源電圧を生成する。 Internal power supply voltage generating unit VCRT includes an internal power supply line and internal ground lines VL and GL that receive external power supply voltages VDD and GND from external pad PD, and is electrically connected to internal power supply line VL and internal ground line GL. In combination, the external power supply voltage is supplied to generate an internal power supply voltage necessary for the internal circuit.
以下においては、一例として、大容量のメモリ回路MEM1として集積されたDRAMに対する内部電源電圧を生成する内部電源電圧発生部VCRT1の構成の一部について説明する。なお、後述するが、メモリ回路MEM1には、内部電源電圧発生部VCRT1とは別に、必要に応じて外部パッドPDa〜PDcからの外部電源電圧を直接内部電源電圧として供給するための内部電源電圧発生部VCRT#が設けられている。ここでは、外部パッドPDa〜PDcに供給される外部電源電圧VDD,外部電源電圧GND,外部電源電圧VDDLが内部電源電圧発生部VCRT#に供給される場合が示されている。 Hereinafter, as an example, a part of the configuration of the internal power supply voltage generator VCRT1 that generates an internal power supply voltage for the DRAM integrated as the large-capacity memory circuit MEM1 will be described. As will be described later, internal power supply voltage generation for supplying external power supply voltages from the external pads PDa to PDc directly as internal power supply voltages to the memory circuit MEM1 as necessary, separately from the internal power supply voltage generation unit VCRT1. Section VCRT # is provided. Here, the case where the external power supply voltage VDD, the external power supply voltage GND, and the external power supply voltage VDDL supplied to the external pads PDa to PDc are supplied to the internal power supply voltage generator VCRT # is shown.
図2は、本発明の実施の形態1に従う内部電源電圧発生部VCRTを説明する概略ブロック図である。 FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating internal power supply voltage generation unit VCRT according to the first embodiment of the present invention.
図2を参照して、本発明の実施の形態1に従う内部電源電圧発生部VCRTは、基準電圧発生回路部10とアクティブ電圧発生回路部20とを含む。
Referring to FIG. 2, internal power supply voltage generation unit VCRT according to the first embodiment of the present invention includes a reference voltage
基準電圧発生回路部10は、定電流を生成する定電流発生回路200と、共通の定電流発生回路200により生成された定電流に基づいて電流電圧変換を実行する電流電圧変換回路を複数個含む電流電圧変換回路群4と、各電流電圧変換回路により電流電圧変換された電圧信号を受ける複数個のバッファ回路を含むバッファ回路群6とを含む。各バッファ回路から内部電源電圧を生成する基準電圧がアクティブ電圧発生回路部20に入力される。ここでは、基準電圧発生回路部10から各バッファ回路を介して一例として基準電圧VREFP,VREFB,VREFSが生成されてアクティブ電圧発生回路部20に供給される場合が示されている。なお、本例においては主に3種類の基準電圧が生成される場合について説明するが、これに限られず、さらに複数の基準電圧を設ける構成とすることも当然に可能である。
The reference voltage
アクティブ電圧発生回路部20は、昇圧電圧検知回路12と、昇圧ポンプ回路15と、負電圧検知回路14と、負電圧ポンプ回路16と、電圧降下回路(VDC)回路17と、プッシュプル回路18とを含む。
The active voltage
昇圧電圧検知回路12は、昇圧電圧である内部電源電圧VPPと基準電圧VREFPとの比較に基づいて、内部電源電圧VPPの電圧レベルを検知して昇圧ポンプ回路15においてポンピング動作を指示するための制御信号OUTPを出力する。昇圧ポンプ回路15は、昇圧電圧検知回路12からの制御信号OUTPの入力を受けて、ポンピング動作を実行して所期の昇圧電圧である内部電源電圧VPPを発生する。
The boosted
負電圧検知回路14は、負電圧である内部電源電圧VBBと基準電圧VREFBとの比較に基づいて、内部電源電圧VBBの電圧レベルを検知して負電圧ポンプ回路16においてポンピング動作を指示するための制御信号OUTBを出力する。負電圧ポンプ回路16は、負電圧検知回路14からの制御信号OUTBの入力を受けて、ポンピング動作を実行して所期の負電圧である内部電源電圧VBBを生成する。
The negative
VDC回路17は、内部電源電圧VDDSと基準電圧VREFSとの比較に基づいて、内部電源電圧VDDSの電圧レベルを検知して所期の電圧レベルである内部電源電圧VDDSを生成する。
The
プッシュプル回路18は、VDC回路17から出力される内部電源電圧VDDSの供給を受けて1/2倍の内部電源電圧である内部電源電圧VBLを生成する。
The push-
図示しないが内部電源電圧VPPは、いわゆるDRAMのワード線に対して供給される昇圧電圧として用いられ、ここでは、一例として1.35Vの基準電圧VREFPに対して2倍の2.7Vの内部電源電圧VPPに設定される場合が示されている。また、内部電源電圧VBBは、DRAMの半導体装置の基板電圧として用いられ、ここでは、一例として1.0Vの基準電圧VREFBの電圧レベルから−2倍の電圧レベルに降下した電圧レベルである−1.0Vの内部電源電圧VBBに設定される場合が示されている。また、内部電源電圧VDDSは、DRAMを構成する回路例えばセンスアンプ回路等のハイ側の駆動電圧として用いられ、ここでは、一例として1.2Vの内部電源電圧VDDSに設定される場合が示されている。また、内部電源電圧VBLは、DRAMのビット線のプリチャージ電圧として、内部電源電圧VDDSの1/2倍の0.6Vに設定される場合が示されている。 Although not shown, the internal power supply voltage VPP is used as a boosted voltage supplied to a so-called DRAM word line. Here, as an example, an internal power supply of 2.7 V, which is twice the reference voltage VREFP of 1.35 V, is used. A case where the voltage VPP is set is shown. The internal power supply voltage VBB is used as a substrate voltage of a DRAM semiconductor device. Here, as an example, the internal power supply voltage VBB is a voltage level that drops from a voltage level of a reference voltage VREFB of 1.0 V to a voltage level that is -2 times. The case where the internal power supply voltage VBB is set to 0.0 V is shown. The internal power supply voltage VDDS is used as a high-side drive voltage for a circuit constituting the DRAM, for example, a sense amplifier circuit. Here, as an example, a case where the internal power supply voltage VDDS is set to 1.2 V is shown. Yes. Further, the internal power supply voltage VBL is shown as a case where the bit line precharge voltage of the DRAM is set to 0.6 V, which is 1/2 of the internal power supply voltage VDDS.
図3は、本発明の実施の形態1に従う半導体集積回路装置のモードの種類と内部電源電圧等との関係を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the mode type of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention and the internal power supply voltage.
図3を参照して、ここでは、モードの種類として、アクティブモードおよびスタンバイモードを含む通常モードと、外部直結パワーダウンモードおよびディープパワーダウンモードの2種類のパワーダウンモードを含む低消費電力モードとが示される。アクティブモードとは、例えばDRAMにおいてデータ書込、データ読出等の動作が実行されるモードであり、スタンバイモードとは、上記の動作が実行されないコマンドの入力待ち状態のモードを指し示したり、あるいは外部クロック信号CLKが停止したり、あるいは、チップ内部で非活性化されるようなモードを指し示すものとする。外部直結パワーダウンモードは、外部電源電圧と電気的に結合することにより消費電力を低減するモードであり、ディープパワーダウンモードは、外部電源電圧との電気的な接続を遮断することにより消費電力を低減するモードである。ここで、各モードの切り替えは、図示しないがたとえばメモリ回路MEM1に対して、対応するモードが実行されるようにチップ外部から各モードに対応するモード指示信号が入力されて制御されるものとする。 Referring to FIG. 3, here, as a mode type, a normal mode including an active mode and a standby mode, and a low power consumption mode including two types of power down modes of an external direct connection power down mode and a deep power down mode, Is shown. The active mode is a mode in which, for example, operations such as data writing and data reading are executed in the DRAM. The standby mode indicates a command input waiting mode in which the above operation is not executed, or an external clock. It is assumed that the mode is such that the signal CLK is stopped or deactivated inside the chip. The external direct-coupled power-down mode is a mode that reduces power consumption by electrically coupling with the external power supply voltage, and the deep power-down mode reduces power consumption by cutting off the electrical connection with the external power supply voltage. This is a mode to reduce. Here, switching of each mode is controlled by inputting a mode instruction signal corresponding to each mode from the outside of the chip so that the corresponding mode is executed, for example, to the memory circuit MEM1, although not shown. .
ここでは、アクティブモードおよびスタンバイモードにおいては、内部電源電圧VPP,VBB,VDDS,VBLがそれぞれ上述したように2.7V,−1.0V,1.2V,0.6Vに設定される場合が示されている。 Here, in the active mode and standby mode, the internal power supply voltages VPP, VBB, VDDS, and VBL are set to 2.7 V, −1.0 V, 1.2 V, and 0.6 V, respectively, as described above. Has been.
また、外部直結パワーダウンモードにおいては、2.5Vである外部電源電圧VDDHが昇圧電圧である内部電源電圧VPPとして供給される。また、0Vである接地電圧GNDが内部電源電圧VBBとして供給される。また、1.2Vである外部電源電圧VDDLが内部電源電圧VDDSとして供給される。さらに、0Vである接地電圧GNDが内部電源電圧VBLとして供給される。なお、この外部直結パワーダウンモードについては、指示に応答して内部電源電圧生成回路VCRT#から外部電源電圧VDDH,接地電圧GND,外部電源電圧VDDLが上述した内部電源電圧VPP,VBB,VDDS,VBLとして供給されるものとする。なお、内部電源電圧発生部VCRT#は、外部直結パワーダウンモードの指示に応答して活性化され、それ以外の通常モードおよびディープパワーダウンモードの際には非活性化状態である。 In the external direct connection power down mode, the external power supply voltage VDDH which is 2.5 V is supplied as the internal power supply voltage VPP which is a boosted voltage. Further, the ground voltage GND which is 0V is supplied as the internal power supply voltage VBB. An external power supply voltage VDDL of 1.2V is supplied as the internal power supply voltage VDDS. Further, a ground voltage GND of 0V is supplied as the internal power supply voltage VBL. In this external direct connection power down mode, in response to an instruction, external power supply voltage VDDH, ground voltage GND, and external power supply voltage VDDL are supplied from internal power supply voltage generation circuit VCRT # to the above-described internal power supply voltages VPP, VBB, VDDS, and VBL. Shall be supplied as Internal power supply voltage generation unit VCRT # is activated in response to an instruction of external direct connection power down mode, and is inactive in other normal mode and deep power down mode.
ディープパワーダウンモードにおいては、内部電源電圧生成回路VCRTに対して供給される電源電圧は、後述するが遮断されるため内部電源電圧VPP,VBB,VDDS,VBLを伝達する信号線は、ハイインピーダンス状態に設定されるものとする。 In the deep power down mode, the power supply voltage supplied to the internal power supply voltage generation circuit VCRT is cut off as will be described later, so that the signal lines that transmit the internal power supply voltages VPP, VBB, VDDS, and VBL are in a high impedance state. Shall be set to
なお、アクティブモードの時の平均電流は、100mA程度であり、スタンバイモードの時の平均電流は、充放電電流等により1mA程度である。また、外部直結パワーダウンモードの時の平均電流は、10μA程度である。また、ディープパワーダウンモードの時の平均電流は、1μA程度である。なお、後述するが回復までに要する時間(復帰)には、外部直結パワーダウンモードの場合には20μs程度かかるが、ディープパワーダウンモードの場合には、0.1μs程度となる。なお、本発明は、ディープパワーダウンモードである低消費電力モードについて以下、主に説明する。 The average current in the active mode is about 100 mA, and the average current in the standby mode is about 1 mA due to charge / discharge current and the like. The average current in the external direct connection power down mode is about 10 μA. The average current in the deep power down mode is about 1 μA. As will be described later, the time required for recovery (return) takes about 20 μs in the case of the external direct connection power-down mode, but about 0.1 μs in the case of the deep power-down mode. In the present invention, the low power consumption mode that is the deep power down mode will be mainly described below.
図4は、本発明の実施の形態1に従う基準電圧発生回路の回路構成図である。
ここでは、一例として基準電圧VREFSを生成する基準電圧生成回路が示されている。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the reference voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention.
Here, a reference voltage generation circuit that generates the reference voltage VREFS is shown as an example.
図4を参照して、本発明の実施の形態1に従う基準電圧発生回路は、定電流発生回路200と、電流電圧変換回路群4に含まれる電流電圧変換回路300と、バッファ回路群6に含まれるバッファ回路400とを含む。
Referring to FIG. 4, the reference voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention is included in constant
定電流発生回路200は、トランジスタ201,202,204,205,206,207,208と、キャパシタ209,210と、抵抗203とを含む。なお、一例としてトランジスタ201,202,204,207,208は、PチャネルMOSトランジスタとする。一例としてトランジスタ205,206は、NチャネルMOSトランジスタとする。
Constant
トランジスタ201は、内部電源線VLを介して供給される外部電源電圧VDDH(以下、電源電圧VDDH)と内部ノードN0(以下、単にノードとも称する)との間に配置され、そのゲートは制御信号PWRDWNの入力を受ける。なお、当該、トランジスタ201は、電源電圧VDDHの供給を遮断するスイッチSW1を構成する。なお、制御信号PWRDWNは、通常モード(アクティブモードおよびスタンバイモード)の場合には、「L」レベルに設定され、低消費電力モード(ディープパワーダウンモード)の場合には、「H」レベルに設定されるものとする。なお、制御信号PWRDWNは、各モードに対応するモード指示信号の入力とともに、チップの外部から入力されるものとする。
The
トランジスタ202は、ノードN0とノードN1との間に配置され、そのゲートはノードN1と電気的に結合される。トランジスタ205は、ノードN1と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートはノードN2と電気的に結合される。抵抗203およびトランジスタ204は、ノードN0とノードN2との間に配置され、トランジスタ204のゲートはノードN1と電気的に結合される。トランジスタ206は、ノードN2と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートはノードN2と電気的に結合される。
トランジスタ207は、ノードN1とノードN3との間に配置され、そのゲートはPWRDWNの入力を受ける。キャパシタ209は、電源電圧VDDHとノードN3との間に接続される。トランジスタ208は、ノードN2とノードN4との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。キャパシタ210は、ノードN4と接地電圧GNDとの間に配置される。
定電流発生回路200は、電源電圧VDDH(2.5V)を受けて、中間電圧ICONST(≒VDDH−Vthp)、BIASL(≒Vthn)を発生する。ここで、Vthpは、定電流発生回路200のトランジスタ202,204のしきい値電圧、Vthnは、トランジスタ205,206のしきい値電圧である。なお、この中間電圧BIASLは、後述するバッファ回路400のトランジスタ406のゲートに入力される。
The constant
通常モードの場合、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは、それぞれ「L」レベルおよび「H」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ201がオンして、電源電圧VDDHが定電流発生回路200に供給されて定電流iを生成する。定電流iは、抵抗203の抵抗値に応じて調整される。抵抗203は、高抵抗の抵抗が用いられ、ハイインピーダンスの電流量が低い定電流iがトランジスタ202,205を通過して流れる。同様に抵抗203、トランジスタ204,206を通過して定電流iが流れる。
In the normal mode, control signals PWRDWN and / PWRDWN are set to “L” level and “H” level, respectively. Accordingly, the
なお、通常モードの場合、トランジスタ207,208がオンしているためノードN1とノードN3とが電気的に結合されており、ノードN1の電圧レベルに応じた電荷がキャパシタ209に蓄積される。また、ノードN2とノードN4とが電気的に結合されており、ノードN2の電圧レベルに応じた電荷がキャパシタ210に蓄積される。キャパシタ209は、低消費電力モードにおいてノードN1あるいはノードN3の状態を保持する状態保持部CU1を構成する。また、キャパシタ210は、低消費電力モードにおいて、ノードN2あるいはノードN4の状態を保持する状態保持部CU2を構成する。なお、ここでは、たとえばトランジスタ207を用いてノードN1とキャパシタ209と接続されるノードN3との電気的な接続を制御する構成について説明しているが、トランジスタに限られず電気的な接続を制御可能であれば良く、単なるスイッチを用いることも可能である。他の場合についても同様である。
Note that in the normal mode, since the
電源電圧変換回路300は、トランジスタ301と、複数個のシリアル接続されたトランジスタ302と、トランジスタ303と、キャパシタ304とを含む。トランジスタ302は、実効的なロングチャネルトランジスタとして機能する(以下、ロングチャネルトランジスタ302とも称する)が、接続個数をヒューズ素子等を用いて調整することによりチップを成型した後においてもチップ毎に接続個数を調整することにより、後述するチャネル抵抗の値を調整して電圧レベルを調整することが可能である。なお、一例としてトランジスタ301,302は、PチャネルMOSトランジスタであり、トランジスタ303は、NチャネルMOSトランジスタとする。
Power supply
トランジスタ301は、ノードN0とノードN5との間に配置されそのゲートはノードN3と電気的に結合される。ロングチャネルトランジスタ302は、ノードN5と接地電圧GNDとの間に設けられ、そのゲートは接地電圧GNDと電気的に結合される。トランジスタ303は、ノードN5とノードN6との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。キャパシタ304は、ノードN6と接地電圧GNDとの間に設けられる。
通常モードの場合、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは、それぞれ「L」レベルおよび「H」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ201がオンして、電源電圧VDDHが電流電圧変換回路300に供給される。ノードN1とノードN3とは電気的に結合されるためノードN3をゲートに受けるトランジスタ301は、トランジスタ202とのカレントミラーにより定電流iが流れることになる。トランジスタ301を通過する定電流iは、ロングチャネルトランジスタ302を流れる。したがって、ロングチャネルトランジスタ302を流れる定電流iは、ロングチャネルトランジスタにより電流電圧変換される。トランジスタ303は、オンしているため変換された電圧が内部基準電圧VREF0として出力される。なお、内部基準電圧VREF0は、ロングチャネルトランジスタ302のチャネル抵抗Rc×i+|VTHP|に設定される。例えば、定電流iは一例として0.3μA、チャネル抵抗Rcは250kΩ、VTHPは、ロングチャネルトランジスタ302のしきい値電圧であり、例えば−0.45Vであるとすると、内部基準電圧VREF0は、1.2Vに設定される。
In the normal mode, control signals PWRDWN and / PWRDWN are set to “L” level and “H” level, respectively. Accordingly, the
また、ノードN5とノードN6とは電気的に結合されているため、ノードN5の電圧レベルに応じた電荷がキャパシタ304に蓄積される。キャパシタ304は、低消費電力モードにおいてノードN5あるいはノードN6の状態を保持する状態保持部CU3を構成する。
Further, since node N5 and node N6 are electrically coupled, a charge corresponding to the voltage level of node N5 is accumulated in
バッファ回路400は、トランジスタ401〜407と、キャパシタ408とを含む。なお、一例としてトランジスタ401〜403,407は、PチャネルMOSトランジスタとする。また、トランジスタ404から406は、NチャネルMOSトランジスタとする。
トランジスタ401は、電源電圧VDDHとノードN7との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。トランジスタ402は、ノードN7とノードN8との間に配置され、そのゲートはノードN8と電気的に結合される。トランジスタ404は、ノードN8とノードN10との間に配置され、そのゲートはノードN6と電気的に結合される。トランジスタ403は、ノードN7とノードN9との間に配置され、そのゲートはノードN8と電気的に結合される。トランジスタ405は、ノードN9とノードN10との間に配置され、そのゲートはノードN9と電気的に結合される。トランジスタ406は、ノードN10と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは上述した定電流発生回路の中間電圧BIASLの入力を受ける。トランジスタ407は、ノードN9とノードN11との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。キャパシタ408は、ノードN11と接地電圧GNDとの間に配置される。
通常モードの場合、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは、それぞれ「L」レベルおよび「H」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ401がオンして、電源電圧VDDHがバッファ回路400に供給され、中間電圧BIASLの入力に応じて定電流iが通過電流として流れる。また、トランジスタ407がオンしてノードN9とN11とが電気的に結合される。バッファ回路400は、入力ノードであるノードN6に伝達された内部基準電圧VREF0の入力に基づいてその電圧レベルと同じ電圧レベルを基準電圧VREFSとして出力する。なお、バッファ回路400は、高出力抵抗であるすなわちハイインピーダンスの内部基準電圧VREF0を低出力抵抗すなわちロウインピーダンスの基準電圧VREFSにインピーダンス変換して出力する。
In the normal mode, control signals PWRDWN and / PWRDWN are set to “L” level and “H” level, respectively. Accordingly, the
この基準電圧VREFSの入力を受けて上述したように後段のアクティブ電圧発生回路において内部電源電圧VDDSが生成される。ここでは、基準電圧VREFSについて説明したが、他の基準電圧VREFPおよびVREFBについても電圧レベルの値が異なるのみであり同様の方式従って生成される。具体的には、電流電圧変換回路300のチャネル抵抗Rcの抵抗値を調整することにより電圧レベルが調整される。
In response to the input of the reference voltage VREFS, the internal power supply voltage VDDS is generated in the subsequent active voltage generation circuit as described above. Although the reference voltage VREFS has been described here, the other reference voltages VREFP and VREFB are also generated according to the same method except for the voltage level values. Specifically, the voltage level is adjusted by adjusting the resistance value of the channel resistance Rc of the current-
なお、通常モードの場合、トランジスタ407がオンしているためノードN9とノードN11とが電気的に結合されており、ノードN9の電圧レベルに応じた電荷がキャパシタ408に蓄積される。キャパシタ408は、低消費電力モードにおいてノードN9あるいはノードN11の状態を保持する状態保持部CU4を構成する。なお、キャパシタ209,210,304,408は、本例においては、一例としてMOSキャパシタで構成されるものとする。
Note that in the normal mode, since the
一方、低消費電力モードであるディープパワーダウンモードにおいては、定電流発生回路200においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNはそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルに設定される。これに応答してトランジスタ201はオフし、電源電圧VDDHとノードN0との電気的な接続は接離される。すなわち、定電流発生回路200への電源供給は遮断される。なお、トランジスタ201は、電源電圧VDDHの電源供給を遮断して、動作電流を遮断するスイッチSW1を構成する。また、トランジスタ207がオフして、ノードN1とノードN3とが電気的に切離される。さらに、トランジスタ208がオフして、ノードN2とノードN4とが電気的に切離される。これに応答して、キャパシタ209の一方電極は電源電圧VDDH、他方電極はオープン状態となるため通常モードにおいて蓄積していた電荷が保持されることになる。同様にキャパシタ210の一方電極は接地電圧GND、他方電極はオープン状態となるため通常モードにおいて蓄積していた電荷が保持されることになる。
On the other hand, in the deep power down mode which is the low power consumption mode, in constant
また、電流電圧変換回路300においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNはそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルに設定される。これに応答してトランジスタ201がオフするため、上述したように電源電圧VDDHとノードN0との電気的な接続が切離されるため電流電圧変換回路300への電源供給は遮断される。また、トランジスタ303がオフして、ノードN5とノードN6とが電気的に切離される。これに応答して、キャパシタ304の一方電極は接地電圧GND、他方電極はオープン状態となるため通常モードにおいて蓄積していた電荷が保持されることになる。
In current-
また、バッファ回路400においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNはそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルに設定される。これに応答してトランジスタ401がオフするため電源電圧VDDHとノードN7との電気的な接続が切離されるためバッファ回路400への電源供給は遮断される。また、トランジスタ407がオフして、ノードN9とノードN11とが電気的に切離される。これに応答して、キャパシタ408の一方電極は、接地電圧GND、他方電極はオープン状態となるため通常モードにおいて蓄積していた電荷が保持されることになる。
In
したがって、低消費電力モードであるディープパワーダウンモードを示す制御信号PWRDWN,/PWRDWNが「H」レベルおよび「L」レベルに設定された場合には、電源電圧VDDHの供給が遮断され、定電流発生回路200および電流電圧変換回路300およびバッファ回路400に流れる動作電流はすべて遮断されることになる。
Therefore, when the control signals PWRDWN and / PWRDWN indicating the deep power down mode which is the low power consumption mode are set to the “H” level and the “L” level, the supply of the power supply voltage VDDH is cut off and the constant current is generated. All operating currents flowing through the
一方、定電流発生回路200のノードN3,N4に対応して設けられたキャパシタ209は、トランジスタ207,208のオフによりオープン状態とされ、ノードN3,N4の電圧レベルに応じて蓄積された電荷が保持された状態となる。これにより、制御信号PWRDWN,/PWRDWNが「L」レベルおよび「H」レベルすなわち低消費電力モードから通常モードに切り替えられた(シフトした)場合においては、トランジスタ207,208がオンされる。これにより、ノードN1とキャパシタ209が電気的に結合されたノードN3とが電気的に結合される。また、ノードN2とキャパシタ210が電気的に結合されたノードN4とが電気的に結合される。これにより、キャパシタ209,210から電荷がチャージされ、通常モードにおいて、定電流発生回路200に定電流iが流れる場合に設定されるノードN1,N2の電圧レベルである内部状態に高速に設定(復帰)されることになる。
On the other hand, the
したがって、定電流発生回路200は、高速に定電流iを発生させることが可能となる。
Therefore, the constant
また、電流電圧変換回路300においても、ノードN6に対応して設けられたキャパシタ304は、トランジスタ303のオフによりオープン状態とされ、ノードN6の電圧レベルに応じて蓄積された電荷が保持された状態となる。これにより、制御信号/PWRDWNが「H」レベルすなわち低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においては、トランジスタ303がオンされる。これにより、ノードN5とキャパシタ304が電気的に結合されたノードN6とが電気的に結合される。これにより、キャパシタ304から電荷がチャージされ、通常モードにおいて電流電圧変換回路300から生成される内部基準電圧VREF0の電圧レベルは、高速に設定(復帰)されることになる。
Also in current-
したがって、電流電圧変換回路300は、高速に内部基準電圧VREF0を発生させることが可能となる。
Therefore, the current-
また、バッファ回路400においても、ノードN11に対応して設けられたキャパシタ408は、トランジスタ407のオフによりオープン状態とされ、ノードN11の電圧レベルに応じて蓄積された電荷が保持された状態となる。これにより、制御信号PWRDWN,/PWRDWNが「L」レベルおよび「H」レベルすなわち低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においては、トランジスタ407がオンされる。これにより、ノードN9とキャパシタ408が電気的に結合されたノードN11とが電気的に結合される。これにより、キャパシタ408から電荷がチャージされ、通常モードにおいてバッファ回路400から生成される基準電圧VREFSの電圧レベルは、高速に設定(復帰)されることになる。
Also in the
したがって、バッファ回路400は、高速に基準電圧VREFSを発生させることが可能となる。
Therefore, the
次に、アクティブ電圧発生回路部20について説明する。
図5は、本発明の実施の形態1に従う昇圧電圧検知回路12の回路構成図である。
Next, the active voltage
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of boosted
図5を参照して、本発明の実施の形態1に従う昇圧電圧検知回路12は、トランジスタ500〜507とインバータ508とを含む。なお、トランジスタ500,501,503,504は、一例としてPチャネルMOSトランジスタとする。また、トランジスタ502,505〜507は、一例としてNチャネルMOSトランジスタとする。
Referring to FIG. 5, boosted
トランジスタ500は、昇圧ポンプ回路15の出力ノードから生成される昇圧電圧である内部電源電圧VPPとノードN20との間に配置され、そのゲートはノードN20と電気的に結合される。トランジスタ501は、ノードN20とノードN21との間に配置され、そのゲートはノードN21と電気的に結合される。トランジスタ502は、ノードN21と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。トランジスタ503は、電源電圧VDDHとノードN22との間に配置され、そのゲートはノードN22と電気的に結合される。トランジスタ505は、ノードN22とノードN24との間に配置され、そのゲートはノードN20と電気的に結合される。トランジスタ507は、ノードN24と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。トランジスタ504は、電源電圧VDDHとノードN23との間に配置され、そのゲートはノードN22と電気的に結合される。トランジスタ506は、ノードN23とノードN24との間に配置され、そのゲートは基準電圧VREFPの入力を受ける。インバータ508は、ノードN23に伝達される電圧信号を反転してノードN25に制御信号OUTPとして出力する。ここで、トランジスタ503〜507は、トランジスタ505および506のゲートにそれぞれ与えられる入力電圧を比較してその差を増幅する差動増幅回路509が形成する。
本発明の実施の形態1に従う昇圧電圧検知回路12は、制御信号/PWRDWNが「H」レベルの場合にトランジスタ502および507がオンして電流経路が形成されて活性化され、制御信号/PWRDWNが「L」レベルの場合にトランジスタ502および507がオフして電流経路が遮断されて非活性化される。なお、制御信号/PWRDWNが「L」レベルの場合には、制御信号OUTPは「L」レベルに設定される。
Boosted
ここでは、トランジスタ505のゲートに電圧VPP/2が入力され、トランジスタ506のゲートに基準電圧VREFPが入力される。例えば、電圧VPP/2≧基準電圧VREFPの場合には、ノードN23には「H」レベルの信号が伝達される。これにより、制御信号OUTPは、反転されて「L」レベルに設定される。
Here, the voltage VPP / 2 is input to the gate of the
一方、電圧VPP/2<基準電圧VREFPの場合には、ノードN23には「L」レベルの信号が伝達される。これにより、制御信号OUTPは、反転されて「H」レベルに設定される。 On the other hand, when voltage VPP / 2 <reference voltage VREFP, an “L” level signal is transmitted to node N23. As a result, the control signal OUTP is inverted and set to the “H” level.
後述するが、昇圧電圧である内部電源電圧VPPの所期の電圧レベルは2.7Vであるため、所期の電圧VPP/2の電圧レベルは、1.35Vである。したがって、この電圧VPP/2の電圧レベルと、基準電圧VREFPとを比較することにより、内部電源電圧VPPの電圧レベルが所期の電圧値よりも高いかあるいは低いかを検知することができる。これにより、内部電源電圧VPPの電圧レベルが所期の電圧値よりも低い場合には、後述するが制御信号OUTPが「H」レベルに設定され、内部電源電圧VPPの電圧レベルが所期の電圧値よりも高い場合には、制御信号OUTPは「L」レベルに設定される。 As will be described later, since the intended voltage level of the internal power supply voltage VPP, which is a boosted voltage, is 2.7V, the intended voltage level VPP / 2 is 1.35V. Therefore, by comparing the voltage level of the voltage VPP / 2 with the reference voltage VREFP, it is possible to detect whether the voltage level of the internal power supply voltage VPP is higher or lower than the intended voltage value. As a result, when the voltage level of internal power supply voltage VPP is lower than the intended voltage value, control signal OUTP is set to “H” level, as will be described later, and the voltage level of internal power supply voltage VPP is set to the desired voltage. When the value is higher than the value, the control signal OUTP is set to the “L” level.
図6は、本発明の実施の形態1に従う昇圧ポンプ回路15の回路構成図である。
図6を参照して、本発明の実施の形態1に従う昇圧ポンプ回路15は、AND回路510と、インバータ511,516,517と、トランジスタ512,513,514,515,518,519とを含む。なお、トランジスタ512,518は、ソースおよびドレインが電気的に結合されてMOSキャパシタを形成する。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of
Referring to FIG. 6, boost
AND回路510は、外部から入力されるクロック信号CLKと制御信号OUTPの入力とに基づいてAND論理演算結果をノードN26に伝達する。制御信号OUTPが「H」レベルに設定される場合には、昇圧ポンプ回路15は活性化されて、クロック信号CLKをノードN26に伝達する。一方、制御信号OUTPが「L」レベルに設定される場合には、昇圧ポンプ回路15は非活性化されて、ノードN26は「L」レベルに維持された状態となる。
AND
ノードN26とノードN27との間にはインバータ511およびトランジスタ512とが直列に接続され、トランジスタ512のゲートはノードN27と電気的に結合される。トランジスタ512のソースおよびドレインは、インバータ511の出力ノードと電気的に結合される。インバータ516,517およびトランジスタ518は、ノードN26とノードN28との間に直列に接続され、トランジスタ518のゲートはノードN28と電気的に結合される。なお、トランジスタ518のソースおよびドレインは、インバータ517の出力ノードと電気的に結合される。
Inverter 511 and
トランジスタ513は、電源電圧VDDHとノードN27との間に設けられ、そのゲートは電源電圧VDDHと電気的に結合される。トランジスタ514は、電源電圧VDDHとノードN27との間に配置され、そのゲートはノードN27と電気的に結合される。トランジスタ515は、電源電圧VDDHとトランジスタ519のゲートと電気的に結合され、トランジスタ515のゲートはノードN27と電気的に結合される。トランジスタ519は、ノードN28とノードN29との間に接続され、そのゲートはノードN28と電気的に結合される。
次に、この図6の昇圧ポンプ回路15の動作について説明する。
インバータ516は、AND回路510からのクロック信号CLKを反転してインバータ517へ出力し、インバータ517は、インバータ516の出力信号を反転してトランジスタ518のソースおよびドレインへ出力する。インバータ511は、クロック信号CLKを反転してトランジスタ512のソースおよびドレインへ出力する。
Next, the operation of the
インバータ511が「L」レベルの信号をトランジスタ512のソースおよびドレインへ出力すると、正孔がトランジスタ513を介して電源電圧VDDHからノードN27へ流れる。そして、ノードN27上の電圧は高くなる。そうすると、トランジスタ514のチャネル幅は、ノードN27上の電圧が高くなるのに比例して広くなり、トランジスタ514を介して電源圧VDDHからノードN27へ流れる正孔は増加する。そして、ノードN27上の電圧はさらに高くなる。
When inverter 511 outputs an “L” level signal to the source and drain of
このように、ノードN27上の電圧は、インバータ511が出力する信号の「L」レベルの期間に比例して高くなる。 Thus, the voltage on node N27 increases in proportion to the “L” level period of the signal output from inverter 511.
ノードN27上の電圧が高くなると、トランジスタ515のチャネル幅も広くなり、トランジスタ515を介して電源電圧VDDHからノードN28へ流れる正孔は増加し、ノードN28上の電圧も高くなる。
As the voltage on node N27 increases, the channel width of
インバータ511が「L」レベルの信号を出力する期間、インバータ517は「H」レベルの信号をトランジスタ518のソースおよびドレインへ出力するので、トランジスタ518のチャネル領域にはソースおよびドレインから正孔が注入され、ノードN28上の正孔は、トランジスタ518のゲート端子から遠ざかる方向にクーロン力を受ける。
During the period in which the inverter 511 outputs the “L” level signal, the
したがって、ノードN28上の正孔は、トランジスタ519を介してノードN29へ供給され、ノードN29上の電圧は高くなる。そして、ノードN29は、基準電圧VREFPを昇圧した2.7Vの内部電源電圧VPPを出力する。
Accordingly, the holes on the node N28 are supplied to the node N29 through the
インバータ511が「L」レベルの信号をトランジスタ512のソースおよびドレインへ出力し、インバータ517が「L」レベルの信号をトランジスタ518のソースおよびドレインへ出力する期間においては、電子がトランジスタ513,514を介して電源電圧VDDHからノードN27へ流れる。
In a period in which the inverter 511 outputs an “L” level signal to the source and drain of the
そうすると、ノードN27上の電圧は若干低くなり、トランジスタ514のチャネル幅も狭くなる。そして、トランジスタ515を介して電源電圧VDDHからノードN27へ流れる正孔は減少し、ノードN28に供給された正孔は、トランジスタ518のゲートに引き寄せられる。
Then, the voltage on the node N27 is slightly lowered, and the channel width of the
したがって、この期間、ノードN29上の昇圧電圧VPPは若干低くなる。
そして、インバータ511が「L」レベルの信号をトランジスタ512のソースおよびドレインへ出力し、インバータ517が「H」レベルの信号をトランジスタ518のソースおよびドレインへ出力すると、上述した動作と同じ動作によりノードN29上の電圧は昇圧される。
Therefore, during this period, boosted voltage VPP on node N29 is slightly lowered.
When inverter 511 outputs an “L” level signal to the source and drain of
このように、昇圧ポンプ回路15は、ノードN29上の電位を大きく正電位に設定する周期と、ノードN29上の電位を若干低下させる周期とを繰返しながら2.7Vの昇圧電圧である内部電源電圧VPPを出力する。そして、このノードN29上の電位を大きく正電位に設定する周期と、ノードN29上の電位を若干低下させる周期とを繰返す動作がポンピング動作に相当する。
In this manner, boost
本発明の実施の形態1に従う昇圧電圧検知回路12および昇圧ポンプ回路15は、上述したように制御信号/PWRDWNが「H」レベルの場合に制御信号OUTPおよびクロック信号CLKの入力に応答して動作し、制御信号/PWRDWNが「L」レベルの場合には昇圧電圧検知回路12の電流経路は遮断されて非活性化され、また昇圧ポンプ回路15に入力される制御信号OUTPも「L」レベルの状態を維持するため昇圧ポンプ回路15は動作しない。したがって、低消費電力モードの際、すなわち制御信号/PWRDWNが「L」レベルの場合には、昇圧電圧検知回路12および昇圧ポンプ回路15において消費電力を低減することが可能となる。なお、昇圧電圧検知回路12および昇圧ポンプ回路15については、上述した基準電圧発生回路とは異なりインピーダンスは低く設計されるため、動作電流量も高く低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速に復帰することができる。
Boosted
図7は、本発明の実施の形態1に従う負電圧検知回路14の回路構成図である
図7を参照して、本発明の実施の形態1に従う負電圧検知回路14は、トランジスタ600〜605とを含む。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of negative
トランジスタ600は、電源電圧VDDHとノードN30との間に接続され、そのゲートは制御信号PWRDWNの入力を受ける。トランジスタ601は、ノードN30とノードN31との間に配置され、そのゲートはノードN31と電気的に結合される。トランジスタ602は、ノードN30とノードN34との間に設けられ、そのゲートはノードN31と電気的に結合される。トランジスタ603は、ノードN31とノードN32との間に設けられそのゲートは基準電圧VREFBの入力を受ける。
トランジスタ604は、ノードN32と負電圧ポンプ回路16の出力ノードから生成される内部電源電圧VBBとの間に設けられ、そのゲートは接地電圧GNDと電気的に結合される。トランジスタ605は、ノードN34と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは基準電圧VREFBの入力を受けるノードN33と電気的に結合される。トランジスタ602は、ノードN30とノードN34との間に設けられ、そのゲートはノードN31と電気的に結合される。
本発明の実施の形態1に従う負電圧検知回路14は、制御信号PWRDWNが「L」レベルの場合にトランジスタ600がオンして、電源電圧VDDHとノードN30とが電気的に結合されて、電流経路が形成されて活性化され、制御信号PWRDWNが「H」レベルの場合にトランジスタ600がオフして、電流経路が遮断されて非活性化される。なお、制御信号PWRDWNが「L」レベルの場合には、制御信号OUTBは「L」レベルに設定される。
In the negative
ここで、トランジスタ603〜605のしきい値電圧は、ゲート−ソース間電圧VGS=1.0Vに設定される。内部電源電圧VBBが−1.0V以下に設定される場合に、トランジスタ603〜605が互いにオンして電流がノードN31,N34に供給されて、ノードN34は「L」レベルに設定される。これにより制御信号OUTBは、「L」レベルに設定される。
Here, the threshold voltage of the
一方、内部電源電圧VBBが−1.0Vよりも高い場合には、トランジスタ603,604がオフであるためして、ノードN31が「H」レベルに設定されてノードN34は「H」レベルに設定される。制御信号OUTBは、反転されて「L」レベルに設定される。これにより、制御信号OUTBは、「H」レベルに設定される。
On the other hand, when internal power supply voltage VBB is higher than −1.0 V,
したがって、負電圧検知回路14は、内部電源電圧VBBの電圧レベルが所期の電圧値(−1.0V)よりも高いかあるいは低いかを検知し、内部電源電圧VBBの電圧レベルが所期の電圧値よりも高い場合すなわち−1.0Vより大きい場合には、制御信号OUTBが「H」レベルに設定され、内部電源電圧VBBの電圧レベルが所期の電圧値よりも低い場合すなわち−1.0V以下の場合には、制御信号OUTBは「L」レベルに設定される。
Therefore, the negative
図8は、本発明の実施の形態1に従う負電圧ポンプ回路16の回路構成図である。
図8を参照して、本発明の実施の形態1に従う負電圧ポンプ回路16は、AND回路606と、インバータ607,608,611と、トランジスタ609,610と、トランジスタ612から615とを含む。AND回路606は外部から入力されるクロック信号CLKおよび制御信号OUTBの入力に基づいてそのAND論理演算結果をノードN35に出力する。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of negative
Referring to FIG. 8, negative
インバータ607は、クロック信号CLKを受け、その受けたクロック信号CLKを反転してインバータ608へ出力する。インバータ608は、インバータ607の出力信号を反転してトランジスタ609のソースおよびドレインへ出力する。
インバータ611は、クロック信号CLKを受け、その受けたクロック信号CLKを反転してトランジスタ610のソースおよびドレインへ出力する。
トランジスタ614は、トランジスタ615のゲートと接地電圧GNDとの間に接続される。トランジスタ610,614は、そのゲートにノードN37上の電圧を受ける。
トランジスタ615は、ノードN36とノードN38との間に接続される。トランジスタ609,615は、ノードN36上の電圧をゲートに受ける。
インバータ608が出力する信号は、インバータ611が出力する信号を反転した信号であるので、トランジスタ609のゲート、すなわちノードN36にキャリアが誘起されるタイミングは、トランジスタ610のゲート、すなわちノードN37にキャリアが誘起されるタイミングと180度の位相差を有する。
Since the signal output from the
インバータ611が「H」レベルの信号をトランジスタ610のソースおよびドレインへ出力すると、電子がトランジスタ612を介して接地電圧GNDからノードN37に流れる。そうすると、ノードN37上の電位はさらに低下し、電子がトランジスタ613を介して接地電圧GNDからノードN37にさらに流れる。したがって、ノードN37上の電位は、インバータ611から出力される信号が「H」レベルを保持する期間、すなわち、クロック信号CLKがHレベルを保持する期間に比例して低下する。
When
そうすると、トランジスタ614は、ノードN37上の電位の低下に応じてチャネル幅は広くなり、接地電圧GNDからノードN36へ供給される電子の量は多くなる。この場合、インバータ608は、「L」レベルの信号をトランジスタ609のソースおよびドレインへ出力するので、ノードN36の電子は、オンされたトランジスタ615を介してノードN38へ供給される。そして、ノードN38は、−1.0Vの負電圧VBBを出力する。
Then, the
インバータ611が「L」レベルの信号をトランジスタ610のソースおよびドレインへ出力し、インバータ608が「H」レベルの信号をトランジスタ609のソースおよびドレインへ出力すると、ノードN37上の電子は、トランジスタ612を介して接地電圧GNDへ流れ、ノードN37上の電位は上昇する。
When
そうすると、トランジスタ614を介して接地電圧GNDからノードN36へ流れる電子は減少し、ノードN36上の電位は上昇する。そして、トランジスタ615を介してノードN36からノードN38へ流れる電子も減少し、ノードN38上の電位も上昇する。
Then, electrons flowing from ground voltage GND to node N36 through
その後、インバータ611が「H」レベルの信号をトランジスタ610のソースおよびドレインへ出力し、インバータ608が「L」レベルの信号をトランジスタ609のソースおよびドレインへ出力すると、上述したようにノードN38は、−1.0Vの負電圧VBBを出力する。
After that, when the
このように、負電圧ポンプ回路16は、ノードN38上の電位を大きく負電位に設定する周期と、ノードN38上の電位を若干上昇させる周期とを繰返しながら−1.0Vの負電圧VBBを出力する。そして、このノードN38上の電位を大きく負電位に設定する周期と、ノードN38上の電位を若干上昇させる周期とを繰返す動作がポンピング動作に相当する。
Thus, negative
本発明の実施の形態1に従う負電圧検知回路14および負電圧ポンプ回路16は、上述したように制御信号PWRDWNが「L」レベルの場合に制御信号OUTBおよびクロック信号CLKの入力に応答して動作し、制御信号PWRDWNが「H」レベルの場合には負電圧検知回路14の電流経路は遮断されて非活性化され、また負電圧ポンプ回路16に入力される制御信号OUTBも「L」レベルの状態を維持するため負電圧ポンプ回路16は動作しない。したがって、低消費電力モードの際、すなわち制御信号PWRDWNが「H」レベルの場合には、負電圧検知回路14および負電圧ポンプ回路16において消費電力を低減することが可能となる。なお、負電圧検知回路14および負電圧ポンプ回路16については、上述した基準電圧発生回路とは異なりインピーダンスは低く設計されるため、動作電流量も高く低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速に復帰することができる。
Negative
図9は、本発明の実施の形態1に従うVDC回路17の回路構成図である。
図9を参照して、本発明の実施の形態1に従うVDC回路17は、トランジスタ700〜706と、AND回路707とを含む。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of
Referring to FIG. 9,
トランジスタ700は、電源電圧VDDHとノードN40との間に配置され、そのゲートはノードN40と電気的に結合される。トランジスタ702は、ノードN40とノードN41との間に配置され、そのゲートはVDC回路17の出力ノードから生成される内部電源電圧VDDSの入力を受ける。トランジスタ701は、電源電圧VDDHとノードN42との間に配置され、そのゲートはノードN40と電気的に結合される。トランジスタ703は、ノードN42とノードN41との間に配置され、そのゲートは基準電圧VREFSの入力を受ける。トランジスタ704は、ノードN41と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートはAND回路707の出力を受ける。トランジスタ705は、電源電圧VDDHと出力ノードN43との間に配置され、そのゲートはノードN40と電気的に結合される。トランジスタ706は、電源電圧VDDHとノードN40との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNと電気的に結合される。なお、トランジスタ700〜704と、AND回路707は比較部708を形成する。
本発明の実施の形態1に従うVDC回路17は、制御信号ACTと制御信号/PWRDWNとがともに「H」レベルに基づいてAND回路707は「H」レベルを出力する。これに応答して、トランジスタ704がオンし、電源電圧VDDHと接地電圧GNDとの間に電流経路が形成され、VDC回路17の比較部708が活性化される。これに応答して基準電圧VREFSとVDC回路17の出力ノードから生成される内部電源電圧VDDSとが比較動作され、その比較に応じた信号が出力ノードN40に生成される。このノードN40に生成された電圧レベルに応じてトランジスタ705がオンし、電源電圧VDDHを降圧した内部電源電圧VDDSがノードN43に生成される。例えば、内部電源電圧VDDSと基準電圧VREFSとを比較した場合に、内部電源電圧VDDSが基準電圧VREFSよりも高い場合には、ノードN40は「H」レベルに設定され、内部電源電圧VDDSが基準電圧VREFSよりも低い場合には、ノードN40は「L」レベルに設定される。
In
なお、制御信号/PWRDWNが「L」レベルに設定される場合にはトランジスタ706がオンし、電源電圧VDDHとノードN40とが電気的に結合されるためトランジスタ705は強制的にオフされ、トランジスタ705を介して電源電圧VDDHからノードN43へのリークがカットされる。一方、制御信号/PWRDWNが「H」レベルに設定される場合には、トランジスタ706はオフされる。
When control signal / PWRDWN is set to “L” level,
したがって、低消費電力モードの際、すなわち制御信号PWRDWNが「L」レベルの場合には、VDC回路17は非活性化されるため消費電力を低減することが可能となる。なお、VDC回路17は、上述した基準電圧発生回路とは異なりインピーダンスは低く設計されるため、動作電流量も高く低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速に復帰することができる。
Therefore, in the low power consumption mode, that is, when the control signal PWRDWN is at the “L” level, the
図10は、本発明の実施の形態1に従うプッシュプル回路18の概略構成図である。
図10を参照して本発明の実施の形態1に従うプッシュプル回路18は、トランジスタ707〜713を含む。トランジスタ707,708は、内部電源電圧VDDSとノードN46との間に配置されそのゲートは制御信号PWRDWNおよびノードN45と電気的に結合される。トランジスタ709は、ノードN46とノードN46#との間に設けられ、そのゲートは、ノードN46と電気的に結合される。また、トランジスタ710は、ノードN46#とノードN44との間に設けられ、そのゲートは、ノードN44と電気的に結合される。トランジスタ711は、ノードN44と接地電圧GNDとの間に接続され、そのゲートはノードN45と電気的に結合される。トランジスタ712は、内部電源電圧VDDSとノードN45との間に接続され、そのゲートはノードN46と電気的に結合される。トランジスタ713は、ノードN45と接地電圧GNDとの間に接続されそのゲートはノードN44と電気的に結合される。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of push-
Referring to FIG. 10, push-
ノードN44は、トランジスタ709,710に従って、内部電源電圧VDDS=1.2Vの中間電圧である0.6Vに設定される。ノードN46の電圧レベルは、0.6V+Vthnに設定される(Vthn:トランジスタ709のしきい値電圧)。
Node N44 is set to 0.6V, which is an intermediate voltage of internal power supply voltage VDDS = 1.2V, in accordance with
また、ノードN44の電圧レベルは、0.6V−Vthpに設定される(Vthp:トランジスタ710のしきい値電圧)。 Further, the voltage level of the node N44 is set to 0.6V-Vthp (Vthp: threshold voltage of the transistor 710).
これに応答して、トランジスタ712および713が動作して、内部電源電圧VDDSの電圧レベルを1/2倍した0.6Vの電圧レベルとしてノードN45から出力する。
In response to this,
ここで、制御信号/PWRDWNが「L」レベルの場合には、トランジスタ707がオンしてプッシュプル回路18内を流れる電流経路が形成され、プッシュプル回路18は活性化されて内部電源電圧VBLが生成されるが、制御信号/PWRDWNが「H」レベルの場合には、トランジスタ707がオフして電流経路は遮断されプッシュプル回路18は非活性化される。
Here, when the control signal / PWRDWN is at the “L” level, the
したがって、低消費電力モードの際、すなわち制御信号PWRDWNが「H」レベルの場合には、プッシュプル回路18は、非活性化され消費電力を低減することが可能となる。なお、プッシュプル回路18は、上述した基準電圧発生回路とは異なりインピーダンスは低く設計されるため、動作電流量も高く低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速に復帰することができる。
Therefore, in the low power consumption mode, that is, when the control signal PWRDWN is at the “H” level, the push-
図11は、本発明の実施の形態1に従う通常モードおよび低消費電力モードの場合の内部電源電圧の電圧レベルを説明する図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating the voltage level of the internal power supply voltage in the normal mode and the low power consumption mode according to the first embodiment of the present invention.
図11を参照して、ここでは、時刻T0においては、活性化コマンドが入力されない通常モードすなわちスタンバイ時である。時刻T1において、活性化コマンドが入力され、アクティブ時となるものとする。例えば、メモリの場合にはデータ読出を指示するリードコマンドあるいはデータ書込を指示するライトコマンドが入力されるものとする。これに応答して、メモリの場合には、データ読出あるいはデータ書込等の所定の動作が実行されるものとする。通常モードの場合には、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは「L」レベルおよび「H」レベルに設定されているため内部電源電圧発生部VCRTは活性化されており、内部電源電圧VPP,VDDS,VBBは、それぞれ2.7V,1.2V,−1Vに設定されている。電源電圧VDDHおよび接地電圧GNDは、2.5Vおよび0Vである。時刻T2において、活性化コマンドの入力が終了した場合には、再びスタンバイ時となる。 Referring to FIG. 11, here, at time T0, the normal mode in which the activation command is not input, that is, the standby time. It is assumed that an activation command is input at time T1 and the time is active. For example, in the case of a memory, a read command for instructing data reading or a write command for instructing data writing is input. In response to this, in the case of the memory, a predetermined operation such as data reading or data writing is executed. In the normal mode, control signals PWRDWN, / PWRDWN are set to “L” level and “H” level, so that internal power supply voltage generator VCRT is activated and internal power supply voltages VPP, VDDS, VBB are activated. Are set to 2.7V, 1.2V, and -1V, respectively. The power supply voltage VDDH and the ground voltage GND are 2.5V and 0V. When the input of the activation command is completed at time T2, the standby mode is resumed.
一方、時刻T3において、低消費電力モードにシフトした場合においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは、それぞれ「H」レベルおよび「L」レベルに設定される。これに応答して、内部電源電圧発生部VCRTは非活性化され、内部電源電圧VPP,VDDS,VBBは、リークにより次第に0Vに遷移する。なお、外部直結パワーダウンモードの場合には、内部電源電圧発生部VCRT#が活性化されるため、外部から直接供給される電源電圧と内部電源電圧とが電気的に結合される。具体的には、外部から供給される電源電圧VDDHが内部電源電圧VPPとして供給される。また、外部から供給される電源電圧VDDSが内部電源電圧VDDSとして供給される。また、外部から供給される接地電圧GNDが内部電源電圧VBBとして供給される。これにより、回路の内部に供給する内部電源電圧の電圧レベルを少し下げて供給するため低消費電力化を図ることが可能となるとともに、たとえばメモリ回路等の回路の内部状態の論理レベル(「H」レベルあるいは「L」レベル)を保持することが可能となる。 On the other hand, when the mode is shifted to the low power consumption mode at time T3, control signals PWRDWN and / PWRDWN are set to the “H” level and the “L” level, respectively. In response to this, the internal power supply voltage generation unit VCRT is deactivated, and the internal power supply voltages VPP, VDDS, and VBB gradually transition to 0V due to leakage. In the external direct connection power down mode, internal power supply voltage generator VCRT # is activated, so that the power supply voltage directly supplied from the outside and the internal power supply voltage are electrically coupled. Specifically, the power supply voltage VDDH supplied from the outside is supplied as the internal power supply voltage VPP. Further, the power supply voltage VDDS supplied from the outside is supplied as the internal power supply voltage VDDS. Also, ground voltage GND supplied from the outside is supplied as internal power supply voltage VBB. As a result, the voltage level of the internal power supply voltage supplied to the inside of the circuit is slightly lowered so that the power consumption can be reduced, and for example, the logic level (“H” of the internal state of the circuit such as the memory circuit). "Level" or "L" level).
本実施の形態1における低消費電力モードであるディープパワーダウンモードにおいては、上述したように、基準電圧発生回路の内部ノードの状態を保持するキャパシタを設けることにより、時刻T3において内部電源電圧VPP,VDDS,VBBが次第に0Vに遷移していく場合においても基準電圧発生回路の中間ノードの電圧を維持することが可能となる。なお、時刻T4において、低消費電力モードにおいて、活性化コマンドが入力された場合が示されているが、この場合は、回路は活性化されず無効となる。 In the deep power down mode, which is the low power consumption mode in the first embodiment, as described above, by providing the capacitor that holds the state of the internal node of the reference voltage generation circuit, the internal power supply voltage VPP, Even when VDDS and VBB gradually transition to 0 V, the voltage of the intermediate node of the reference voltage generation circuit can be maintained. Note that, at time T4, a case where an activation command is input in the low power consumption mode is shown, but in this case, the circuit is not activated and becomes invalid.
次に、時刻T5において、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは、それぞれ「L」レベルおよび「H」レベルおよびに設定される。これに応答して、内部電源電圧発生部VCRTは、活性化され、内部電源電圧VPP,VDDS,VBBは、0Vから所期の電圧レベルに上昇する。 Next, at time T5, when the low power consumption mode is shifted to the normal mode, control signals PWRDWN and / PWRDWN are set to the “L” level and the “H” level, respectively. In response to this, the internal power supply voltage generating unit VCRT is activated, and the internal power supply voltages VPP, VDDS, and VBB rise from 0V to an intended voltage level.
本発明の実施の形態1に従う基準電圧発生回路は、上述したように内部ノードの状態を保持するキャパシタが設けられた構成であるため高速に内部状態が復帰し、所期の電圧レベルに高速に復帰される。ここでは、100ns(0.1μs)の期間で復帰可能な場合が示されている。 Since the reference voltage generating circuit according to the first embodiment of the present invention has a configuration in which the capacitor for holding the state of the internal node is provided as described above, the internal state is restored at a high speed, and the intended voltage level is rapidly reached. Will be restored. Here, a case is shown in which recovery is possible in a period of 100 ns (0.1 μs).
一方、従来の基準電圧発生回路においては、内部ノードの状態を保持する構成ではないため、時間の経過とともに0Vに遷移する。したがって、通常モードにシフトした場合においては、インピーダンスの高い基準電圧発生回路の内部状態を復帰する多大な時間を要することになる。ここでは、一例として100μsの期間で復帰可能な場合が示されている。 On the other hand, the conventional reference voltage generation circuit is not configured to hold the state of the internal node, and thus transitions to 0 V with the passage of time. Therefore, when shifting to the normal mode, it takes a long time to restore the internal state of the high-impedance reference voltage generation circuit. Here, as an example, a case is shown in which recovery is possible in a period of 100 μs.
なお、外部直結パワーダウンモードから通常モードにシフトする場合においては、外部直結パワーダウンモードにおいて、各内部電源電圧の電圧レベルは0Vではなく、通常モードよりも少し低めの電圧レベルに設定されているため、通常モードの所期の電圧レベルに各内部電源電圧の電圧レベルが遷移するための時間は短縮されるため、ここでは20μsで復帰する場合が示されている。 In the case of shifting from the external direct connection power down mode to the normal mode, in the external direct connection power down mode, the voltage level of each internal power supply voltage is not 0 V but is set to a slightly lower voltage level than in the normal mode. Therefore, since the time required for the voltage level of each internal power supply voltage to transition to the intended voltage level in the normal mode is shortened, the case where the voltage level is restored in 20 μs is shown here.
そして、通常モードにシフトした場合には、また、再び時刻T6において、活性化コマンドが入力される場合にアクティブモードとなり所定の動作が実行される。なお、外部直結パワーダウンモードの場合には、制御信号PWRDWN,/PWRDWNは「H」レベル,「L」レベルを維持し続けるものとする。 When the mode is shifted to the normal mode, and again at time T6, when an activation command is input, the active mode is set and a predetermined operation is performed. In the case of the external direct connection power down mode, the control signals PWRDWN and / PWRDWN continue to maintain the “H” level and the “L” level.
したがって、本発明の実施の形態1に従う構成により、低消費電力モード(ディープパワーダウンモード)において、電源供給を遮断して動作電流をカットするため消費電力をより低減するとともに、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速な復帰が可能となる。 Therefore, with the configuration according to the first embodiment of the present invention, in the low power consumption mode (deep power down mode), the power supply is cut off and the operating current is cut to reduce the power consumption. Even when shifting to the normal mode, a high-speed return is possible.
なお、本実施の形態1に従う構成においては、電荷を保持するキャパシタを内部ノードに設けて、内部状態を保持する構成について説明したが、キャパシタにもリークが発生する。例えばキャパシタとして、ソースおよびドレインを接続したMOSキャパシタを用いて構成することが可能であるが、隣接するトランジスタのオフリーク電流あるいはゲートリーク電流により電位が少しずつ低下することになる。 In the configuration according to the first embodiment, the description has been given of the configuration in which the capacitor that holds the charge is provided in the internal node to hold the internal state. However, the capacitor also leaks. For example, a MOS capacitor having a source and a drain connected can be used as a capacitor, but the potential gradually decreases due to an off-leakage current or a gate leakage current of an adjacent transistor.
例えば2pF程度の容量値を有するMOSキャパシタを用いて内部状態を保持する構成とした場合、数秒経過すると、保持した電位が約0.1V程度低下することになる。そして、そのまま放置すると、保持していた電位はリークにより失われてしまうことになる。 For example, when the internal state is held using a MOS capacitor having a capacitance value of about 2 pF, the held potential drops by about 0.1 V after a few seconds. If left as it is, the held potential is lost due to leakage.
図12は、本発明の実施の形態1に従う構成において、内部電源電圧発生部の基準電圧発生回路の内部ノードの電圧レベルおよび内部電源電圧を説明する図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating the voltage level and internal power supply voltage of the internal node of the reference voltage generation circuit of the internal power supply voltage generation unit in the configuration according to the first embodiment of the present invention.
図12(a)には、キャパシタの保持時間を1sとした場合に、10s保持した場合の内部ノードの電圧レベルの低下が示されている。ここで、示されているようにキャパシタの電荷がほぼ失われた状態において、例えば時刻T11において、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合には、従来の構成と同様の100μs程度の復帰時間がかかることになる。 FIG. 12A shows a decrease in the voltage level of the internal node when the holding time of the capacitor is 1 s and the holding time is 10 s. Here, when the charge of the capacitor is almost lost as shown, for example, at time T11, when shifting from the low power consumption mode to the normal mode, the recovery time of about 100 μs is the same as the conventional configuration. Will take.
図12(b)には、キャパシタの電位が低下しすぎないように定期的にリフレッシュする方式が示されている。具体的には、通常モードから低消費電力モードにシフトした時刻T10から100ms程度毎に100ns程度スタンバイモード(通常モード)に設定する。すなわち、100ns程度通常モードに設定するために制御信号PWRDWN,/PWRDWNを「L」レベルおよび「H」レベルにそれぞれ設定する。これに応答して内部電源電圧発生部VCRTが活性化されて、電源電圧VDDHが供給されて高速に内部電源電圧VPP,VDDS,VBBが設定されるとともに、当該内部電源電圧VPP,VDDS,VBBを生成するための基準電圧VREFP,VREFB,VREFSを生成する基準電圧生成回路内の内部ノードに設けられたキャパシタに対して再び内部ノードの内部状態を設定する電荷がプリチャージされる。この動作を本例においては、100ms程度毎に繰り返すことにより、キャパシタの電荷がリフレッシュされ、常にキャパシタの電位を保持して、例えば時刻T11において、低消費電力モードから通常モードにシフトした場合においても高速に内部電源電圧を復帰することが可能となる。 FIG. 12B shows a method of periodically refreshing so that the potential of the capacitor does not decrease too much. Specifically, the standby mode (normal mode) is set to about 100 ns every about 100 ms from time T10 when the normal mode is shifted to the low power consumption mode. That is, in order to set the normal mode for about 100 ns, the control signals PWRDWN, / PWRDWN are set to the “L” level and the “H” level, respectively. In response to this, the internal power supply voltage generator VCRT is activated, the power supply voltage VDDH is supplied to set the internal power supply voltages VPP, VDDS, VBB at a high speed, and the internal power supply voltages VPP, VDDS, VBB are set. Charges that set the internal state of the internal node are precharged again with respect to the capacitor provided at the internal node in the reference voltage generation circuit that generates the reference voltages VREFP, VREFB, and VREFS for generation. In this example, by repeating this operation every about 100 ms, the charge of the capacitor is refreshed and the potential of the capacitor is always held, and for example, even when the mode is shifted from the low power consumption mode to the normal mode at time T11. It becomes possible to restore the internal power supply voltage at high speed.
なお、ここでは、低消費電力モードにおいても制御信号PWRDWN,/PWRDWNを解除して一瞬通常モードに切り替えるリフレッシュを実行するため、回路に通過電流が流れ電力が消費されるが、100nsという非常に短い期間であり、消費電力量の増加という観点からは殆ど無視できるレベルである考えられる。 It should be noted that here, even in the low power consumption mode, the control signals PWRDWN, / PWRDWN are canceled and the refresh to switch to the normal mode for a moment is executed, so that a passing current flows in the circuit and power is consumed, but the power is very short, 100 ns. This is a period and is considered to be a level that can be almost ignored from the viewpoint of an increase in power consumption.
なお、キャパシタの保持時間は容量値に依存しているため容量値の大きいキャパシタを設けることにより、当該リフレッシュを実行する周期(リフレッシュ周期)の期間を長くしてリフレッシュの回数を低減してより消費電力を低減することも可能であるが、キャパシタの面積も増大するためエリアペナルティの観点から適切な容量値に設定することが可能である。 Note that since the capacitor retention time depends on the capacitance value, providing a capacitor with a large capacitance value prolongs the period of the refresh execution (refresh cycle) and reduces the number of refreshes to consume more. Although it is possible to reduce electric power, since the area of a capacitor also increases, it can be set to an appropriate capacitance value from the viewpoint of area penalty.
図12(c)には、キャパシタの電位が低下しすぎないように定期的にリフレッシュする別の方式が示されている。図12(b)においては、基準電圧発生回路およびアクティブ電圧発生回路を共に活性化して、リフレッシュを実行する方式について説明したが、アクティブ電圧発生回路には、内部状態を保持するキャパシタを設けないため特にリフレッシュする必要が無い。したがって、基準電圧発生回路のみをリフレッシュすることにより、アクティブ電圧発生回路には、電源供給を実行しないことにより、より消費電力を低減することができる。なお、上記の構成においては、制御信号PWRDWN,/PWRDWNを同一の制御信号として、基準電圧発生回路部10およびアクティブ電圧発生回路部20に共に入力する構成について説明したが、それぞれ独立に当該制御信号を入力する構成とすることも可能である。例えば、基準電圧発生回路部10に入力される制御信号PWRDWN,/PWRDWNの代わりに制御信号PWRDWN1,/PWRDWN1を入力して、アクティブ電圧発生回路部20に入力される制御信号PWRDWN,/PWRDWNの代わりに制御信号PWRDWN2,/PWRDWN2を入力することが可能である。そして、低消費電力モードの場合に、基準電圧発生回路部10に入力される制御信号PWRDWN1,/PWRDWNを活性化することにより、基準電圧発生回路部10のみをリフレッシュすることにより実現することが可能である。
FIG. 12C shows another method of periodically refreshing so that the potential of the capacitor does not decrease too much. In FIG. 12B, the method of activating both the reference voltage generation circuit and the active voltage generation circuit and executing the refresh has been described. However, the active voltage generation circuit is not provided with a capacitor for holding the internal state. There is no need to refresh. Therefore, by refreshing only the reference voltage generation circuit and not supplying power to the active voltage generation circuit, power consumption can be further reduced. In the above configuration, the configuration in which the control signals PWRDWN and / PWRDWN are input to the reference voltage
なお、上述した低消費電力モード時における、100ms程度の間隔毎に低消費電力モードから通常モードにシフトさせるすなわちリフレッシュ周期を規定する制御信号PWRDWNのタイミング生成としては、例えば、通信基地局から携帯機器に向かって一定の周期(例えば32kHz)で送信されている信号を受信して当該信号を用いて上述した100ms程度間隔のパルス信号(パルス幅100ns程度)として、チップ外部から入力させることが可能である。あるいは、携帯機器に搭載されている発振器(時計用)等を用いて同様の信号を生成して、チップ外部から入力させることも可能である。なお、上述した制御信号/PWRDWNは、制御信号PWRDWNを反転させた信号であり、チップ内部においてインバータ等を用いて生成されるものとする。 Note that the timing generation of the control signal PWRDWN that shifts from the low power consumption mode to the normal mode at intervals of about 100 ms in the low power consumption mode described above, that is, the refresh cycle is defined, for example, from the communication base station to the portable device It is possible to receive a signal transmitted at a constant cycle (for example, 32 kHz) toward the outside and input it from the outside of the chip as the above-mentioned pulse signal with an interval of about 100 ms (pulse width of about 100 ns) using the signal. is there. Alternatively, it is possible to generate a similar signal using an oscillator (for a clock) mounted on a portable device and input it from the outside of the chip. The control signal / PWRDWN described above is a signal obtained by inverting the control signal PWRDWN, and is generated using an inverter or the like inside the chip.
なお、本例においては、半導体集積回路装置1のメモリ回路MEM1に対応して設けられた内部電源電圧発生部VCRT1について、低消費電力モードにおける消費電力の低減と低消費電力モードから通常モードにシフトした際の高速な復帰が可能な構成について説明したが、特にメモリ回路MEM1に対応して設けられた内部電源電圧発生部VCRT1に限られず、他のメモリ回路あるいはアナログ回路あるいはロジック回路に対応して設けられた内部電源電圧発生部VCRT2〜VCRT6に対しても同様の方式に従って適用可能である。 In this example, the internal power supply voltage generator VCRT1 provided corresponding to the memory circuit MEM1 of the semiconductor integrated circuit device 1 is reduced in power consumption in the low power consumption mode and shifted from the low power consumption mode to the normal mode. In the above description, the configuration capable of high-speed recovery has been described. However, the present invention is not limited to the internal power supply voltage generator VCRT1 provided corresponding to the memory circuit MEM1, and corresponds to other memory circuits, analog circuits, or logic circuits. The same can be applied to the provided internal power supply voltage generators VCRT2 to VCRT6.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2においては、アクティブ電圧発生回路部を高速に駆動する場合の構成について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, a configuration for driving the active voltage generation circuit section at high speed will be described.
図13は、本発明の実施の形態2に従うVDC回路17♯を説明する回路構成図である。
FIG. 13 is a circuit configuration diagram illustrating
図13を参照して、本発明の実施の形態2に従うVDC回路17♯は、図9で説明したVDC回路17と比較して、プリチャージ回路720をさらに備えた点で異なる。
Referring to FIG. 13,
プリチャージ回路720は、トランジスタ721,723と、キャパシタ722とインバータ724とを含む。
トランジスタ721は、ノードN40とノードN47との間に配置され、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。キャパシタ722は、ノードN47と接地電圧GNDとの間に設けられる。トランジスタ723は、接地電圧GNDとノードN47との間に設けられ、そのゲートはインバータ724を介する制御信号/PWRDWNの入力を受ける。
このVDC回路17♯は、通常モード時においては、制御信号/PWRDWNが「H」レベルに設定されているため、トランジスタ706はオフしている。一方、トランジスタ721はオンし、キャパシタ722の一方電極と電気的に結合されたノードN47とノードN40とが電気的に結合される。
In
低消費電力モード時においては、制御信号/PWRDWNが「L」レベルに設定されることに伴い、トランジスタ723がオンして、ノードN47は、接地電圧GNDと電気的に結合され、キャパシタ722は接地電圧GNDレベルにチャージされる。
In the low power consumption mode, as control signal / PWRDWN is set to “L” level,
そして、再び、通常モードにおいては、制御信号/PWRDWNが「H」レベルに設定されるため上述したようにトランジスタ706がオフし、トランジスタ721がオンする。これにより、キャパシタ722に蓄積された電荷により、制御信号COMPは所定期間強制的に「L」レベルに設定される。これによりトジスタ705がオンし、電源電圧VDDHからの供給により、内部電源電圧VDDSの電圧レベルが上昇することになる。すなわち、本実施の形態2に従う構成においては、低消費電力モードから通常モードにシフトする場合に、比較部708の比較結果によらず制御信号COMPを「L」レベルに設定することにより、VDC回路17♯を高速に駆動させることが可能となる。
Again, in the normal mode, since control signal / PWRDWN is set to the “H” level,
図14は、本発明の実施の形態2に従う負電圧検知回路14♯の回路構成図である。
図14を参照して、本発明の実施の形態2に従う負電圧検知回路14♯は、図7で説明した負電圧検知回路14と比較してプリチャージ回路730をさらに備えた点で異なる。
FIG. 14 is a circuit configuration diagram of negative
Referring to FIG. 14, negative
プリチャージ回路730は、トランジスタ732,733と、キャパシタ731とインバータ734とを含む。
キャパシタ731は、電源電圧VDDHとノードN48との間に設けられる。また、トランジスタ733は、外部電源電圧VDDHとノードN48との間にキャパシタ731と並列に設けられる。そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。トランジスタ732は、ノードN48とノードN34との間に設けられ、そのゲートはインバータ734を介する制御信号/PWRDWNの反転信号の入力を受ける。
このVDC回路14♯は、通常モード時においては、制御信号/PWRDWNが「H」レベルに設定されているため、トランジスタ733はオフしている。一方、トランジスタ732はオンし、キャパシタ731の一方電極と電気的に結合されたノードN48とノードN34とが電気的に結合される。
In the
低消費電力モード時においては、制御信号/PWRDWNが「L」レベルに設定されることに伴い、トランジスタ733がオンして、ノードN47は、電源電圧VDDHと電気的に結合され、キャパシタ731は電源電圧VDDHレベルにチャージされる。
In the low power consumption mode, as control signal / PWRDWN is set to “L” level,
そして、再び、通常モードにおいては、制御信号/PWRDWNが「H」レベルに設定されるため上述したようにトランジスタ733がオフし、トランジスタ732がオンする。これにより、キャパシタ731に蓄積された電荷により、制御信号OUTBは所定期間強制的に「L」レベルに設定される。これにより後段の負電圧ポンプ回路16が活性化される。すなわち、本実施の形態2に従う構成においては、低消費電力モードから通常モードにシフトする場合に、負電圧検知回路14#の検知結果によらず制御信号OUTBを「L」レベルに設定することにより、VDC回路17♯を高速に駆動させることが可能となる。
Again, in the normal mode, since control signal / PWRDWN is set to the “H” level,
こうした回路を採用することにより、低消費電力モードから通常モードの回復時に検知回路やVDC回路の比較部の比較結果を待つことなくすぐに制御信号を生成して内部電源電圧発生回路を活性化させることができるため回復時間のさらなる高速化を図ることができる。 By adopting such a circuit, the control signal is generated immediately without waiting for the comparison result of the detection circuit or the comparison unit of the VDC circuit when the normal mode is recovered from the low power consumption mode, and the internal power supply voltage generation circuit is activated. Therefore, the recovery time can be further increased.
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3においては、実施の形態1とは別の基準電圧発生回路の構成について説明する。
(Embodiment 3)
In
図15は、本発明の実施の形態3に従う基準電圧発生回路の回路構成図である。
ここでは、一例として基準電圧VREFSを生成する基準電圧生成回路が示されている。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of a reference voltage generating circuit according to the third embodiment of the present invention.
Here, a reference voltage generation circuit that generates the reference voltage VREFS is shown as an example.
図15を参照して、本発明の実施の形態3に従う基準電圧発生回路は、図4で説明した基準電圧発生回路と比較して、定電流発生回路200を定電流発生回路200#と、電流電圧変換回路300を電流電圧変換回路300#と、バッファ回路400をバッファ回路400#に置換した点が異なる。
Referring to FIG. 15, the reference voltage generation circuit according to the third embodiment of the present invention has constant
定電流発生回路200#は、定電流発生回路200と比較して、トランジスタ207,208を削除するとともに、新たにトランジスタ211を設けた点が異なる。その他の点は、同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。トランジスタ211は、接地電圧GNDとトランジスタ205および206との間に設けられ、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。
The constant
電流電圧変換回路300#は、電流電圧変換回路300と比較して、トランジスタ303を削除して、新たにトランジスタ305を設けた点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。トランジスタ305は、接地電圧GNDとトランジスタ202との間に設けられ、そのゲートは制御信号PWRDWNの入力を受ける。
Current-
バッファ回路400#は、バッファ回路400と比較して、トランジスタ407を削除するとともに、新たにトランジスタ409を設けた点が異なる。その他の点は、同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。トランジスタ409は、ノードN10とトランジスタ406との間に設けられ、そのゲートは制御信号/PWRDWNの入力を受ける。
図4で説明した基準電圧発生回路においては、内部ノードに対応して設けられたキャパシタの電荷が低消費電力モードにおいて保持されるように内部ノードとキャパシタとの間にトランジスタを設けて電気的に切離する構成としていたが、特に内部ノードとキャパシタとの間にトランジスタを設けなくてもキャパシタから接地電圧GNDに対して放電経路が形成されないようにすればキャパシタにおいて電荷を保持することは可能である。 In the reference voltage generating circuit described with reference to FIG. 4, a transistor is provided between the internal node and the capacitor so that the charge of the capacitor provided corresponding to the internal node is held in the low power consumption mode. Although it is configured so as to be disconnected, it is possible to retain electric charge in the capacitor if a discharge path is not formed from the capacitor to the ground voltage GND without providing a transistor between the internal node and the capacitor. is there.
したがって、本発明の実施の形態3に従う基準電圧発生回路においては、接地電圧GNDに対して電流経路が形成されるすなわち放電経路が形成される箇所に接地電圧GNDとの電気的な接続を低消費電力モード時に切離するトランジスタを設ける構成とすることにより、図4と同様の機能を実現することが可能である。 Therefore, in the reference voltage generating circuit according to the third embodiment of the present invention, electrical connection with ground voltage GND is reduced at a location where a current path is formed with respect to ground voltage GND, that is, a discharge path is formed. The structure similar to that shown in FIG. 4 can be realized by providing a transistor that is disconnected in the power mode.
具体的には、図15の定電流発生回路200#においては、トランジスタ211をオフすることにより接地電圧GNDに流れる電流経路すなわち放電経路を遮断することができる。トランジスタ211は、接地電圧GNDとの電気的な接続を切離して、動作電流を遮断するスイッチSW7を構成する。
Specifically, in the constant
また、電流電圧変換回路300#においては、トランジスタ305をオフすることにより接地電圧GNDに流れる電流経路すなわち放電経路を遮断することができる。トランジスタ305は、接地電圧GNDとの電気的な接続を切離して、動作電流を遮断するスイッチSW8を構成する。
In current-
また、バッファ回路400#においては、トランジスタ409をオフすることにより接地電圧GNDに流れる電流経路すなわち放電経路を遮断することができる。トランジスタ409は、接地電圧GNDとの電気的な接続を切離して、動作電流を遮断するスイッチSW9を構成する。
In
本実施の形態3に従う構成においては、スイッチSW7〜SW9により接地電圧GNDとの電気的な接続が制御されるため電源電圧VDDHおよび接地電圧GNDの供給を基準電圧発生回路に対して遮断することにより状態保持部CU1〜CU4において電荷が保持され実施の形態1と同様に消費電力を低減するとともに高速な復帰が可能な基準電圧発生回路を実現することができる。 In the configuration according to the third embodiment, since the electrical connection with ground voltage GND is controlled by switches SW7 to SW9, supply of power supply voltage VDDH and ground voltage GND is cut off from the reference voltage generation circuit. It is possible to realize a reference voltage generation circuit in which charges are held in the state holding units CU1 to CU4 and power consumption can be reduced and high-speed recovery can be performed as in the first embodiment.
そして、さらに、中間電圧ICONSTおよびBIASLが生成されるノードにトランジスタが接続されない構成であるためトランジスタを設けることにより定電流発生回路200の特性が変動することを抑制することができる。
Further, since the transistor is not connected to the node where the intermediate voltages ICONST and BIASL are generated, the provision of the transistor can suppress the characteristics of the constant
(実施の形態4)
上記の実施の形態においては、基準電圧発生回路部において、基準電圧がそれぞれ異なる複数の基準電圧発生回路を設ける構成について説明してきたが、本発明の実施の形態4においては、基準電圧発生回路部の構成素子数を減らして、レイアウト面積を縮小可能な構成について説明する。
(Embodiment 4)
In the above embodiment, the reference voltage generation circuit unit has been described with a configuration in which a plurality of reference voltage generation circuits having different reference voltages are provided. However, in the fourth embodiment of the present invention, the reference voltage generation circuit unit is provided. A configuration capable of reducing the number of constituent elements and reducing the layout area will be described.
図16は、本発明の実施の形態4に従う基準電圧発生回路の回路構成図である。
図16を参照して、本発明の実施の形態4に従う基準電圧発生回路は、定電流発生回路200、電流電圧変換回路300、バッファ回路400を共有する構成となっている。定電流発生回路200、電流電圧変換回路300、バッファ回路400については、図4で説明したのと同様である。なお、本発明の実施の形態4に従うバッファ回路400については、後述する抵抗410と接続され、抵抗410に電流iを供給するためにトランジスタ404とトランジスタ405とのサイズ比が図4の構成とは異なり調整されている。具体的には、トランジスタ404とトランジスタ405のサイズ比を5:4に設定して、電源電圧VDDHから接地電圧GNDに対して10iの電流が流れる場合にトランジスタ404に流れる通過電流を5i、トランジスタ405に流れる通過電流を4iに設定して、残りの通過電流iを抵抗410に流れるように調整している。
FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a reference voltage generating circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, the reference voltage generation circuit according to the fourth embodiment of the present invention is configured to share constant
図4に従う基準電圧発生回路と比較して、本発明の実施の形態4に従う基準電圧発生回路は、抵抗410と、バッファ回路400a〜400cとをさらに備える。バッファ回路400a〜400cは、バッファユニット420〜422と、トランジスタ423,425,427と、キャパシタ424〜428とを含む。
Compared to the reference voltage generation circuit according to FIG. 4, the reference voltage generation circuit according to the fourth embodiment of the present invention further includes a
抵抗410は、ノードN11と接地電圧GNDとの間に設けられる。バッファ回路400a〜400cは、はそれぞれ抵抗410と接続され、抵抗410と接続される位置に応じてバッファ回路400a〜400cにそれぞれ入力される電圧レベルを調整可能であり、電圧生成ユニットを構成する。具体的には、抵抗410と接続される位置に応じて抵抗分割に応じた電圧レベルが各バッファ回路400a〜400cに入力される。本例においては、各バッファ回路400a〜400cが抵抗410と接続される位置を適切に調整することにより所期の基準電圧が各バッファ回路400a〜400cに入力されるように設定する。
各バッファ回路400a〜400cは、互いに同様の構成であり、ここでは、バッファ回路400aについて説明する。バッファ回路400aは、バッファユニット420を含み、バッファユニット420は、バッファ回路400のトランジスタ401〜406と同様の接続関係を有するトランジスタで構成される。そして、バッファユニット420の出力ノードN49とノードN50との間にトランジスタ423が設けられ、トランジスタ423のゲートには、制御信号/PWRDWNが入力される。また、キャパシタ424は、ノードN50と接地電圧GNDとの間に設けられる。このトランジスタ423およびキャパシタ424は、実施の形態1で説明したようにバッファ回路400のトランジスタ407およびキャパシタ408と同様の機能を有しており、キャパシタ424は、低消費電力モードにおいてノードN49あるいはノードN50の状態を保持する状態保持部CU10を構成する。
The
他のバッファ回路400bおよび400cについても同様の構成でありその詳細な説明は繰り返さない。
本発明の実施の形態4に従う基準電圧発生回路の基準電圧の生成について説明する。
電流電圧変換回路300は、ロングチャネルトランジスタ302の抵抗値を調整して基準電圧VREF0を設定する。この電流電圧変換回路300の基準電圧VREF0は、ここでは、1.5Vに設定する。基準電圧VREF0は、バッファ回路400に入力され、インピーダンス変換されて基準電圧VREF(1.5V)として出力される。そして、バッファ回路400の後段の抵抗410を用いて抵抗分割により所期の基準電圧を出力するように設定する。例えば、抵抗410を抵抗分割して抵抗分割した電圧レベルをバッファ回路400aに入力し、バッファ回路400aは基準電圧VREFP(1.35V)として出力する。また、抵抗410を抵抗分割して抵抗分割した電圧レベルをバッファ回路400bに入力し、バッファ回路400bは基準電圧VREFS(1.2V)として設定する。また、抵抗410を抵抗分割して抵抗分割した電圧レベルをバッファ回路400cに入力し、バッファ回路400cは基準電圧VREFB(1.0V)として設定する。
Reference voltage generation in the reference voltage generation circuit according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
The current-
本発明の実施の形態4に従う構成においては、電流電圧変換回路、バッファ回路を各基準電圧発生回路において共通に設けた点が実施の形態1に従う構成と異なる。当該構成により、基準電圧発生回路部10の部品点数を削減し、基準電圧発生回路部10のレイアウト面積を縮小することが可能である。
The configuration according to the fourth embodiment of the present invention is different from the configuration according to the first embodiment in that a current-voltage conversion circuit and a buffer circuit are provided in common in each reference voltage generation circuit. With this configuration, the number of parts of the reference voltage
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 半導体集積回路装置、4 電流電圧変換回路群、6 バッファ回路群、10 基準電圧発生回路部、12 昇圧電圧検知回路、14,14# 負電圧検知回路、15 昇圧ポンプ回路、16 負電圧ポンプ回路、17,17# VDC回路、18 プッシュプル回路、20 アクティブ電圧発生回路部、200,200# 定電流発生回路、300,300# 電流電圧変換回路、400,400#,400a〜400c バッファ回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor integrated circuit device, 4 Current voltage converter circuit group, 6 Buffer circuit group, 10 Reference voltage generation circuit part, 12 Boost voltage detection circuit, 14, 14 # Negative voltage detection circuit, 15 Boost voltage pump circuit, 16 Negative voltage pump circuit , 17, 17 # VDC circuit, 18 push-pull circuit, 20 active voltage generation circuit unit, 200, 200 # constant current generation circuit, 300, 300 # current voltage conversion circuit, 400, 400 #, 400a to 400c buffer circuit.
Claims (8)
電圧の供給を受けて所定動作を実行するための内部回路と、
第1の外部電源電圧および前記第1の外部電源電圧よりも低い第2の外部電源電圧を受けて、前記内部回路に対して前記内部電源電圧を供給するための内部電源電圧発生回路とを備え、
前記内部電源電圧発生回路は、
前記第1および第2の外部電源電圧と接続されて、前記内部電源電圧を生成するための基準となる基準電圧を生成する基準電圧発生回路と、
前記基準電圧に基づいて、前記内部電源電圧を生成するための電圧発生回路とを含み、
前記基準電圧発生回路は、
前記低消費電力モード時に、前記基準電圧発生回路の動作電流を遮断するための第1の電流遮断スイッチと、
前記低消費電力モード時に、前記通常モード時において前記基準電圧を生成する場合に前記基準電圧発生回路内において前記動作電流に基づいて設定される少なくとも1つの内部ノードの電圧レベルを保持するための状態保持部とを有し、
前記低消費電力モード時に、前記電圧発生回路の動作電流を遮断するための第2の電流遮断スイッチとを有する、半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device having a normal mode and a low power consumption mode,
An internal circuit for performing a predetermined operation upon receiving a supply of voltage;
An internal power supply voltage generating circuit for receiving the first external power supply voltage and the second external power supply voltage lower than the first external power supply voltage and supplying the internal power supply voltage to the internal circuit. ,
The internal power supply voltage generation circuit includes:
A reference voltage generating circuit connected to the first and second external power supply voltages to generate a reference voltage serving as a reference for generating the internal power supply voltage;
A voltage generation circuit for generating the internal power supply voltage based on the reference voltage,
The reference voltage generation circuit includes:
A first current cut-off switch for cutting off an operating current of the reference voltage generating circuit in the low power consumption mode;
A state for holding the voltage level of at least one internal node set based on the operating current in the reference voltage generation circuit when the reference voltage is generated in the normal mode during the low power consumption mode Holding part,
A semiconductor integrated circuit device having a second current cut-off switch for cutting off an operating current of the voltage generation circuit in the low power consumption mode;
前記基準電圧発生回路は、低消費電力モード時において、前記電流経路と前記容量素子とを電気的に切断するためのスイッチをさらに含む、請求項3記載の半導体集積回路装置。 The state holding unit includes a capacitive element for holding the voltage level of the internal node,
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein the reference voltage generation circuit further includes a switch for electrically disconnecting the current path and the capacitive element in the low power consumption mode.
前記比較部からの前記活性化信号に応答して、活性化されて前記内部電源電圧の電圧レベルを目標レベルに追従するための電圧レベルの調整を実行する電圧調整部とを有し、
前記比較部は、前記低消費電力モードから前記通常モードが指示された場合に前記活性化信号を所定期間出力するためのプリチャージ回路を有する、請求項1記載の半導体集積回路装置。 The voltage generation circuit compares the reference voltage output from the reference voltage generation circuit with the internal power supply voltage output from the output node of the internal power supply voltage generator, and outputs an activation signal based on the comparison result A comparison unit to
In response to the activation signal from the comparison unit, a voltage adjustment unit that is activated and adjusts the voltage level for following the target voltage level of the internal power supply voltage;
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the comparison unit includes a precharge circuit for outputting the activation signal for a predetermined period when the normal mode is instructed from the low power consumption mode.
前記第1の電流遮断スイッチは、
前記第1の外部電源電圧との電気的な接続を切離する第1電源スイッチと、
前記第2の外部電源電圧との電気的な接続を切離する第2電源スイッチとを有する、請求項1記載の半導体集積回路装置。 The state holding unit includes a capacitive element for holding the voltage level of the internal node,
The first current cut-off switch is
A first power switch for disconnecting electrical connection with the first external power supply voltage;
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising: a second power switch that disconnects electrical connection with the second external power supply voltage.
電圧の供給を受けて所定動作をそれぞれ実行するための複数の内部回路と、
第1の外部電源電圧および前記第1の外部電源電圧よりも低い第2の外部電源電圧と接続されて、前記複数の内部回路に対して各々が異なる複数の内部電源電圧を供給するための内部電源電圧発生回路とを備え、
前記内部電源電圧発生回路は、
前記第1および第2の外部電源電圧を受けて、前記複数の内部電源電圧をそれぞれ生成するための基準となる複数の基準電圧を生成する基準電圧発生回路と、
前記複数の基準電圧の生成に基づいて、前記複数の内部電源電圧を生成するための複数の電圧発生回路とを含み、
前記基準電圧発生回路は、
前記第1および第2の外部電源電圧を受けて共通の定電流を発生させる定電流発生回路と、
前記定電流に基づいて前記複数の基準電圧をそれぞれ生成する電圧生成ユニットとを有し、
前記低消費電力モード時に、前記基準電圧発生回路の動作電流を遮断するための第1の電流遮断スイッチと、
前記低消費電力モード時に、前記通常モード時において前記基準電圧を生成する場合に前記基準電圧発生回路内において前記動作電流に基づいて設定される少なくとも1つの内部ノードの電圧レベルを保持するための状態保持部とを有し、
前記低消費電力モード時に、各前記電圧発生回路の動作電流を遮断するための第2の電流遮断スイッチとを有する、半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device having a normal mode and a low power consumption mode,
A plurality of internal circuits for receiving a voltage supply and executing predetermined operations respectively;
Internally connected to the first external power supply voltage and the second external power supply voltage lower than the first external power supply voltage, and for supplying a plurality of different internal power supply voltages to the plurality of internal circuits. Power supply voltage generation circuit,
The internal power supply voltage generation circuit includes:
A reference voltage generating circuit that receives the first and second external power supply voltages and generates a plurality of reference voltages that serve as a reference for generating the plurality of internal power supply voltages;
A plurality of voltage generation circuits for generating the plurality of internal power supply voltages based on the generation of the plurality of reference voltages;
The reference voltage generation circuit includes:
A constant current generating circuit that receives the first and second external power supply voltages and generates a common constant current;
A voltage generation unit that generates each of the plurality of reference voltages based on the constant current;
A first current cut-off switch for cutting off an operating current of the reference voltage generating circuit in the low power consumption mode;
A state for holding the voltage level of at least one internal node set based on the operating current in the reference voltage generation circuit when the reference voltage is generated in the normal mode during the low power consumption mode Holding part,
A semiconductor integrated circuit device comprising: a second current cut-off switch for cutting off an operating current of each of the voltage generation circuits in the low power consumption mode.
前記複数の基準電圧の各々は、前記抵抗素子に対する複数の抵抗分割により分割された各々が互いに異なる前記抵抗素子の抵抗値と前記定電流とに基づいて生成される、請求項7記載の半導体集積回路装置。 The voltage generation unit includes a resistance element,
8. The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein each of the plurality of reference voltages is generated based on a resistance value of the resistance element and the constant current, each of which is divided by a plurality of resistance divisions with respect to the resistance element. Circuit device.
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