JP2016116157A - Output circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a push-pull type output circuit capable of driving a load of an output node at a higher speed.SOLUTION: An output circuit 100 comprises: a latch circuit 20; a CMOS inverter P1/N1; and a negative voltage generating circuit 220 for changing a voltage of a pull-up node PU to a negative voltage. The negative voltage generating circuit 220 comprises: a PMOS transistor P2 connected between a supply node NPU of a pull-up control signal and the pull-up node PU; and a delay circuit DL connected to the supply node NPU and delaying the pull-up control signal. An output of the delay circuit DL achieves a high-speed drive by being capacitively coupled to the pull-up node PU.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、プルアップ用のPMOSトランジスタとプルダウン用のNMOSトランジスタを含む出力回路に関し、特に、半導体集積回路や半導体記憶装置などに形成される出力回路に関する。   The present invention relates to an output circuit including a pull-up PMOS transistor and a pull-down NMOS transistor, and more particularly to an output circuit formed in a semiconductor integrated circuit or a semiconductor memory device.

半導体装置等の出力回路に、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタを含むプッシュプルタイプのCMOSインバータまたはCMOSバッファが用いられている。このようなCMOSインバータを構成するトランジスタを低耐圧で構成しつつ高電圧信号を出力可能な出力回路(特許文献1)、スイッチングノイズを抑制した出力回路(特許文献2)などが開示されている。   A push-pull type CMOS inverter or a CMOS buffer including a PMOS transistor and an NMOS transistor is used for an output circuit of a semiconductor device or the like. An output circuit (Patent Document 1) that can output a high-voltage signal while configuring transistors constituting such a CMOS inverter with a low breakdown voltage, an output circuit (Patent Document 2) that suppresses switching noise, and the like are disclosed.

特開2013−90278号公報JP 2013-90278 A 特開2012−65235号公報JP 2012-65235 A

図1は、従来の出力回路の一構成例を示す図である。出力回路は、プッシュプルタイプのCMOSインバータを構成するプルアップ用のPMOSトランジスタP1およびプルダウン用のNMOSトランジスタN1を含む。PMOSトランジスタP1のドレインとNMOSトランジスタN1のドレインとを結合した出力ノードOUTは、例えば、出力パッド10に電気的に結合される。ラッチ回路またはプリバッファ回路20は、データDATAを受け取るインバータIN1、NORゲート、プルアップノードPUにプルアップ制御信号を供給するインバータIN2、NANDゲート、プルダウンノードPDにプルダウン制御信号を供給するインバータIN3を含む。ラッチ回路20は、データDATAの論理レベルを反転させたプルアップ制御信号およびプルダウン制御信号を生成し、これらをプルアップノードPUおよびプルダウンノードPDに供給する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional output circuit. The output circuit includes a pull-up PMOS transistor P1 and a pull-down NMOS transistor N1 that constitute a push-pull type CMOS inverter. An output node OUT obtained by coupling the drain of the PMOS transistor P1 and the drain of the NMOS transistor N1 is electrically coupled to the output pad 10, for example. The latch circuit or pre-buffer circuit 20 includes an inverter IN1 that receives data DATA, an NOR gate, an inverter IN2 that supplies a pull-up control signal to the pull-up node PU, an inverter IN3 that supplies a pull-down control signal to the NAND gate and a pull-down node PD. Including. The latch circuit 20 generates a pull-up control signal and a pull-down control signal obtained by inverting the logic level of the data DATA, and supplies them to the pull-up node PU and the pull-down node PD.

プルアップ用のPMOSトランジスタP1は、出力ノードOUT、すなわち出力パッド10に接続された負荷を駆動するために一定の駆動能力が必要とされる。しかしながら、半導体集積回路の微細化に伴い、内部電源電圧VDDの低電圧化が進められると、プルアップトランジスタP1のゲート/ソース間電圧Vgsが小さくなり、出力ノードOUTに接続された負荷を高速に駆動することができなくなるおそれがある。例えば、電源電圧VDDが3.3Vから1.8Vになると、PMOSトランジスタP1がオンするときのゲート/ソース間電圧Vgsが小さくなるため、PMOSトランジスタP1のドレイン電流Idが小さくなり、出力パッド10に接続された負荷を駆動するのに必要以上に時間がかかってしまう。   The pull-up PMOS transistor P1 is required to have a certain driving capability in order to drive the load connected to the output node OUT, that is, the output pad 10. However, when the internal power supply voltage VDD is lowered along with the miniaturization of the semiconductor integrated circuit, the gate / source voltage Vgs of the pull-up transistor P1 becomes small, and the load connected to the output node OUT is increased at high speed. There is a risk that it cannot be driven. For example, when the power supply voltage VDD is changed from 3.3 V to 1.8 V, the gate-source voltage Vgs when the PMOS transistor P1 is turned on decreases, so that the drain current Id of the PMOS transistor P1 decreases and the output pad 10 It takes longer than necessary to drive the connected load.

本発明は、このような従来の課題を解決し、出力ノードに接続された負荷をより高速で駆動することができるプッシュプルタイプの出力回路を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a push-pull type output circuit capable of driving a load connected to an output node at a higher speed.

本発明の出力回路は、第1の電源と出力ノードとの間に接続されたPチャンネルタイプのプルアップトランジスタと、第2の電源と前記出力ノードとの間に接続されたプルダウントランジスタと、入力されたデータの論理レベルに応じてプルアップトランジスタのプルアップノードにプルアップ制御信号を供給し、かつプルダウントランジスタのプルダウンノードにプルダウン制御信号を供給する供給回路と、プルアップトランジスタが前記プルアップ制御信号により導通されるとき、前記プルアップノードの電圧を負電圧に変化させる回路とを含む。   An output circuit according to the present invention includes a P-channel type pull-up transistor connected between a first power supply and an output node, a pull-down transistor connected between a second power supply and the output node, and an input A supply circuit for supplying a pull-up control signal to a pull-up node of the pull-up transistor and a pull-down control signal to a pull-down node of the pull-down transistor according to the logic level of the data that has been generated, and the pull-up transistor controlling the pull-up And a circuit that changes the voltage of the pull-up node to a negative voltage when turned on by a signal.

好ましい態様では、前記負電圧に変化させる回路は、前記供給回路のプルアップ制御信号の供給ノードと前記プルアップノードとの間に接続されたPMOSトランジスタと、前記供給ノードに接続され、前記プルアップ制御信号を遅延する遅延回路とを含み、前記遅延回路の出力は前記プルアップノードに容量結合される。好ましくは前記プルアップ制御信号がハイレベルからローレベルに遷移するとき、前記プルアップノードの電圧が負電圧に変化される。好ましくは前記PMOSトランジスタは、p型半導体領域内に形成されたNウエルと、当該Nウエル内に形成されたp型の第1、第2の拡散領域を含み、第1の拡散領域は前記供給ノードに接続され、第2の拡散領域は前記プルアップノードに接続され、Nウエルが正の電源電圧に電気的に結合される。好ましくは前記出力ノードは、半導体チップの出力パッドに電気的に結合される。   In a preferred aspect, the circuit for changing to the negative voltage includes a PMOS transistor connected between a supply node of the pull-up control signal of the supply circuit and the pull-up node, connected to the supply node, and the pull-up circuit A delay circuit for delaying the control signal, and an output of the delay circuit is capacitively coupled to the pull-up node. Preferably, when the pull-up control signal transitions from a high level to a low level, the voltage of the pull-up node is changed to a negative voltage. Preferably, the PMOS transistor includes an N well formed in a p-type semiconductor region, and p-type first and second diffusion regions formed in the N well. The first diffusion region is the supply source. Connected to the node, the second diffusion region is connected to the pull-up node, and the N-well is electrically coupled to a positive power supply voltage. Preferably, the output node is electrically coupled to an output pad of the semiconductor chip.

本発明によれば、プルアップトランジスタが導通されるとき、プルアップノードの電圧を負電圧に変化させる回路を設けたことにより、プルアップトランジスタを流れる電流を増加させ、出力ノードをより高速に駆動することができる。   According to the present invention, by providing a circuit that changes the voltage of the pull-up node to a negative voltage when the pull-up transistor is turned on, the current flowing through the pull-up transistor is increased and the output node is driven at higher speed. can do.

従来の出力回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional output circuit. 本発明の実施例に係る出力回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the output circuit based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る出力回路の動作波形を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement waveform of the output circuit which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る出力回路の具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of the output circuit which concerns on the Example of this invention. 図4に示す出力回路のPMOSトランジスタの概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a PMOS transistor of the output circuit shown in FIG. 4. 図4に示す出力回路の各ノードの電圧波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing voltage waveforms at each node of the output circuit shown in FIG. 4. ブートストラップタイプの出力回路を示す図である。It is a figure which shows a bootstrap type output circuit.

本発明の出力回路は、半導体集積回路、半導体記憶装置などの半導体装置または半導体チップ内に形成される。また、本発明の出力回路は、半導体装置内の回路を駆動したり、半導体装置の出力端子に接続された他の半導体装置や回路を駆動するために使用し得る。   The output circuit of the present invention is formed in a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit or a semiconductor memory device or a semiconductor chip. The output circuit of the present invention can be used to drive a circuit in a semiconductor device or to drive another semiconductor device or circuit connected to an output terminal of the semiconductor device.

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図2は、本発明の実施例に係る出力回路の一構成例を示す図である。本実施例の出力回路100は、論理回路200と、プッシュプルタイプのインバータ240とを含む。論理回路200は、入力部210においてデータDATAを受け取り、データDATAの論理レベルに応じて、相補的な関係を有するプルアップ制御信号およびプルダウン制御信号を生成し、これらの制御信号をプルアップノードPUおよびプルダウンノードPDに供給する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the output circuit according to the embodiment of the present invention. The output circuit 100 of this embodiment includes a logic circuit 200 and a push-pull type inverter 240. The logic circuit 200 receives the data DATA at the input unit 210, generates a pull-up control signal and a pull-down control signal having a complementary relationship according to the logic level of the data DATA, and outputs these control signals to the pull-up node PU. And supplied to the pull-down node PD.

インバータ240は、プルアップ用のPMOSトランジスタP1と、プルダウン用のNMOSトランジスタN1とを含む。PMOSトランジスタP1のソースは、電源電圧VDDに接続され、ゲートはプルアップノードPUに接続され、ドレインは、出力ノードOUTに接続される。NMOSトランジスタN1のソースは、基準電位であるGNDに接続され、ゲートはプルダウンノードPDに接続され、ドレインは、出力ノードOUTに接続される。PMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1は、プルアップ制御信号およびプルダウン制御信号に応じてプッシュプル動作を行う。すなわち、プルアップ制御信号がLレベルであり、かつプルダウン制御信号がLレベルのとき、PMOSトランジスタP1がオンし、NMOSトランジスタN1がオフし、電源電圧VDDから出力ノードOUTにドレイン電流Idが流れる。一方、プルアップ制御信号がHレベルであり、かつプルダウン制御信号がHレベルのとき、PMOSトランジスタP1がオフし、NMOSトランジスタN1がオンし、出力ノードOUTからGNDにドレイン電流Idが流れる。出力ノードOUTは、半導体装置の出力パッドあるいは他の集積回路に接続される。   The inverter 240 includes a pull-up PMOS transistor P1 and a pull-down NMOS transistor N1. The source of the PMOS transistor P1 is connected to the power supply voltage VDD, the gate is connected to the pull-up node PU, and the drain is connected to the output node OUT. The source of the NMOS transistor N1 is connected to the reference potential GND, the gate is connected to the pull-down node PD, and the drain is connected to the output node OUT. The PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 perform a push-pull operation according to the pull-up control signal and the pull-down control signal. That is, when the pull-up control signal is at L level and the pull-down control signal is at L level, the PMOS transistor P1 is turned on, the NMOS transistor N1 is turned off, and the drain current Id flows from the power supply voltage VDD to the output node OUT. On the other hand, when the pull-up control signal is at the H level and the pull-down control signal is at the H level, the PMOS transistor P1 is turned off, the NMOS transistor N1 is turned on, and the drain current Id flows from the output node OUT to GND. The output node OUT is connected to an output pad of the semiconductor device or another integrated circuit.

さらに本実施例の論理回路200は、プルアップ用のPMOSトランジスタP1がオンするときに、プルアップノードPUに供給されるLレベルのプルアップ制御信号を負電圧または負の方向に変化させるための負電圧生成回路220を包含する。すなわち、PMOSトランジスタP1がオンするとき、プルアップノードPUが0Vよりも低い負の電圧に遷移され、PMOSトランジスタP1を強くオンさせる。負電圧生成回路220は、プルアップノードPUの電圧を負の方向に遷移させ得る回路であれば、特にその構成は限定されない。負電圧生成回路2220は、例えば、後述するようにプルアップノードPUを容量結合を利用して負電圧に変化させる。   Furthermore, the logic circuit 200 of this embodiment is used to change the L-level pull-up control signal supplied to the pull-up node PU in the negative voltage or negative direction when the pull-up PMOS transistor P1 is turned on. A negative voltage generation circuit 220 is included. That is, when the PMOS transistor P1 is turned on, the pull-up node PU is transited to a negative voltage lower than 0V, and the PMOS transistor P1 is strongly turned on. The configuration of the negative voltage generation circuit 220 is not particularly limited as long as it is a circuit that can transition the voltage of the pull-up node PU in the negative direction. For example, the negative voltage generation circuit 2220 changes the pull-up node PU to a negative voltage using capacitive coupling as described later.

図3(A)は、負電圧生成回路220を備えていない従来の出力回路の各ノードの電圧波形を模式的に示したものであり、図3(B)は、本実施例の負電圧生成回路を備えた出力回路の各ノードの電圧波形を示したものである。データDATAが、時刻t1からt2の期間、HレベルからLレベルに遷移すると、論理回路200は、プルアップノードPUにLレベルのプルアップ制御信号を供給し、かつプルダウンノードPDにHレベルのプルダウン制御信号を供給する。これにより、プルアップ用のPMOSトランジスタP1がオンし、プルダウン用のNMOSトランジスタN1がオフし、出力ノードOUTは、データDATAの論理レベルを反転させたHレベルの信号を出力する。例えば、電源電圧VDDが低電圧化(3.3V→1.8V)されると、PMOSトランジスタP1のゲート/ソース間電圧が十分でなくなり、それに応じてドレイン電流Idも小さくなり、出力ノードOUTに接続される負荷容量を駆動するのに時間がかかってしまう。   FIG. 3A schematically shows the voltage waveform at each node of a conventional output circuit that does not include the negative voltage generation circuit 220, and FIG. 3B shows the negative voltage generation of this embodiment. The voltage waveform of each node of the output circuit provided with the circuit is shown. When the data DATA changes from the H level to the L level during the period from the time t1 to the time t2, the logic circuit 200 supplies the pull-up node PU with the L-level pull-up control signal and the pull-down node PD with the H-level pull-down. Supply control signals. As a result, the pull-up PMOS transistor P1 is turned on, the pull-down NMOS transistor N1 is turned off, and the output node OUT outputs an H level signal obtained by inverting the logic level of the data DATA. For example, when the power supply voltage VDD is lowered (3.3 V → 1.8 V), the gate-source voltage of the PMOS transistor P1 becomes insufficient, and the drain current Id also decreases accordingly, and the output node OUT It takes time to drive the connected load capacity.

一方、本実施例の出力回路100では、データDATAがHレベルからLレベルに遷移すると、負電圧生成回路220は、図3(B)に示すように、Lレベルのプルアップ制御信号を負電圧(−V)に遷移させる。このため、プルアップ用のPMOSトランジスタP1のゲート/ソース間電圧を、図3(A)に示すような負電圧に変化させない出力回路と比較して大きくすることができ、その結果、PMOSトランジスタP1を流れるドレイン電流Idを大きくすることができる。それ故、出力ノードOUTの負荷容量を高速に駆動することができる。   On the other hand, in the output circuit 100 of the present embodiment, when the data DATA transitions from the H level to the L level, the negative voltage generation circuit 220 applies the L level pull-up control signal to the negative voltage as shown in FIG. Transition to (−V). Therefore, the gate-source voltage of the pull-up PMOS transistor P1 can be increased as compared with an output circuit that does not change to a negative voltage as shown in FIG. 3A. As a result, the PMOS transistor P1 The drain current Id flowing through can be increased. Therefore, the load capacitance of the output node OUT can be driven at high speed.

次に、本実施例の出力回路の具体的な構成例について説明する。図4は、本実施例の出力回路であり、図1の出力回路と同一構成については同一参照番号を附してある。同図に示すように、本実施例の出力回路100は、ラッチ回路20、CMOSインバータP1/N1の構成に加えて、プルアップノードPUの電圧を負の電圧に変化させるための負電圧発生回路220を含んでいる。プルアップ用のPMOSトランジスタP1のソースには、例えば、1.8VのVDD電源が接続される。また、出力ノードOUTには、出力パッドなどが接続される。   Next, a specific configuration example of the output circuit of this embodiment will be described. FIG. 4 shows an output circuit of the present embodiment, and the same reference numerals are assigned to the same components as those of the output circuit of FIG. As shown in the figure, the output circuit 100 of the present embodiment includes a latch circuit 20 and a CMOS inverter P1 / N1, in addition to a negative voltage generating circuit for changing the voltage of the pull-up node PU to a negative voltage. 220 is included. For example, a 1.8V VDD power supply is connected to the source of the pull-up PMOS transistor P1. An output pad or the like is connected to the output node OUT.

ラッチ回路20は、プルアップ制御信号をノードNPUに生成し、これと相補的なプルダウン制御信号をプルダウンノードPDに生成する。負電圧生成回路220は、ラッチ回路20のノードNPUとプルアップノードPUとの間に接続されたPMOSトランジスタP2と、ノードNPUに接続され、プルアップ制御信号を遅延する遅延回路DLとを含む。遅延回路DLの出力は、プルアップノードPUに容量的に結合され、プルアップノードPUにLレベルのプルアップ制御信号が供給されるとき、プルアップノードPUの電圧を負電圧に遷移させる。遅延回路DLは、例えば複数のインバータから構成することができる。   The latch circuit 20 generates a pull-up control signal at the node NPU, and generates a pull-down control signal complementary to the pull-up control signal at the pull-down node PD. Negative voltage generation circuit 220 includes a PMOS transistor P2 connected between node NPU and pull-up node PU of latch circuit 20, and delay circuit DL connected to node NPU and delaying the pull-up control signal. The output of the delay circuit DL is capacitively coupled to the pull-up node PU. When an L-level pull-up control signal is supplied to the pull-up node PU, the voltage of the pull-up node PU is changed to a negative voltage. The delay circuit DL can be composed of a plurality of inverters, for example.

図5に、PMOSトランジスタP2の概略断面を示す。同図に示すように、PMOSトランジスタP2は、p型シリコン基板300内に形成されたNウエル310内に形成される。基板300には、GND(0V)が供給され、Nウエル310には、n型の拡散領域320を介して、例えば、3.3Vの電源Vccが供給される。PMOSトランジスタP2の一方のp型の拡散領域330は、ラッチ回路20のノードNPUに接続され、他方のp型の拡散領域340はプルアップノードPUに接続される。ゲートにはGNDが供給され、PMOSトランジスタP2は常に導通状態にある。   FIG. 5 shows a schematic cross section of the PMOS transistor P2. As shown in the figure, the PMOS transistor P 2 is formed in an N well 310 formed in a p-type silicon substrate 300. The substrate 300 is supplied with GND (0 V), and the N well 310 is supplied with a power supply Vcc of 3.3 V, for example, via the n-type diffusion region 320. One p-type diffusion region 330 of the PMOS transistor P2 is connected to the node NPU of the latch circuit 20, and the other p-type diffusion region 340 is connected to the pull-up node PU. The gate is supplied with GND, and the PMOS transistor P2 is always in a conductive state.

次に、本実施例の出力回路の動作について説明する。図6は、出力回路の各ノードの電圧波形を模式的に示している。時刻T1において、ラッチ回路20へのデータDATAがLレベルからHレベルに遷移する。これに応答して、NANDゲートの出力がHレベルに遷移するため、時刻T2において、プルダウンノードPDがHレベルからLレベルに遷移し、プルダウン用のNMOSトランジスタN1がオフする。   Next, the operation of the output circuit of this embodiment will be described. FIG. 6 schematically shows a voltage waveform at each node of the output circuit. At time T1, the data DATA to the latch circuit 20 changes from L level to H level. In response to this, the output of the NAND gate transitions to the H level, so that at time T2, the pull-down node PD transitions from the H level to the L level, and the pull-down NMOS transistor N1 is turned off.

NORゲートは、インバータIN1からのLレベルの入力とプルダウンノードPDのLレベルの入力によりHレベルを出力するため、時刻T3において、ノードNPUがHレベル(Vcc)からLレベル(0V)に遷移する。また、時刻T3において、PMOSトランジスタP2は導通状態にあるため、ノードNPUに生成されたLレベルのプルアップ制御信号がプルアップノードPUに供給される。このとき、プルアップノードPUの電圧は、Vccから、Vthに降下する(Vthは、PMOSトランジスタP2のしきい値)。プルアップノードがLレベルに駆動されたことに応答して、プルアップ用のトランジスタP1がオンする。   Since the NOR gate outputs the H level by the L level input from the inverter IN1 and the L level input from the pull-down node PD, the node NPU transitions from the H level (Vcc) to the L level (0 V) at time T3. . At time T3, since the PMOS transistor P2 is in a conductive state, the L-level pull-up control signal generated at the node NPU is supplied to the pull-up node PU. At this time, the voltage of the pull-up node PU drops from Vcc to Vth (Vth is a threshold value of the PMOS transistor P2). In response to the pull-up node being driven to the L level, the pull-up transistor P1 is turned on.

さらに、時刻T4において、遅延回路DLは、一定時間遅延したプルアップ制御信号をノードPU_Cに出力する。つまり、ノードPU_CがHレベルからLレベルに遷移する。ノードPU_Cは、プルアップノードPUに容量的に結合されているため、ノードPU_Cの電圧が降下すると、それに応じてプルアップノードPUの電圧が負の方向に引かれる。本実施例では、プルアップノードPUは、負電圧になるように容量結合比等が調整される。プルアップノードPUが負電圧に遷移したとき、拡散領域340とNウエル310との間には順方向バイアスが形成されないので、基板300との間に貫通電流は流れない。   Further, at time T4, the delay circuit DL outputs a pull-up control signal delayed for a certain time to the node PU_C. That is, the node PU_C transitions from the H level to the L level. Since node PU_C is capacitively coupled to pull-up node PU, when the voltage at node PU_C drops, the voltage at pull-up node PU is pulled in a negative direction accordingly. In the present embodiment, the capacitive coupling ratio and the like are adjusted so that the pull-up node PU has a negative voltage. When the pull-up node PU transitions to a negative voltage, no forward bias is formed between the diffusion region 340 and the N well 310, so that no through current flows between the substrate 300.

プルアップノードPUの負電圧は一定期間継続されるため、その間、PMOSトランジスタP1のゲート/ソース間電圧が大きくなり、PMOSトランジスタP1が強くオンされ、大きなドレイン電流Idが出力ノードOUTに供給される。それ故、出力ノードOUTに接続された負荷を高速に駆動することができる。   Since the negative voltage of the pull-up node PU continues for a certain period, the gate-source voltage of the PMOS transistor P1 increases during this period, the PMOS transistor P1 is strongly turned on, and a large drain current Id is supplied to the output node OUT. . Therefore, the load connected to the output node OUT can be driven at high speed.

図7は、プルアップトランジスタをブートストラップにより駆動する出力回路である。プルアップ用トランジスタTR1は、NMOSから構成され、トランジスタTR1のゲートにはVDDへ接続されたNMOSトランジスタTR2が接続される。ノードNPUにHレベルのプルアップ制御信号が供給されると、トランジスタTR2を介してプルアップノードPUがVcc−Vthになり、トランジスタTR1がオンし、出力ノードOUTがHレベルに遷移する。プルアップノードPUに容量結合されているため、出力ノードOUTの電圧が上昇することに応答して出力ノードOUTの電圧が上昇され、プルアップトランジスタTR1のゲート/ソース間電圧が大きくなり、その分だけプルアップトランジスタTR1が強くオンされる。しかしながら、出力ノードOUTに接続される負荷容量が一定以上であると、出力ノードOUTの電位が直ぐに低下してしまうため、プルアップノードPUの電圧をVDD+Vthに維持することができない。これに対し、本実施例の出力回路は、出力ノードOUTの電圧によりプルアップノードPUの電圧を変化させる構成ではないため、プルアップノードPUの負電圧を一定期間安定的に継続させることができ、それ故、プルアップトランジスタが強くオンした状態を保つことができる。   FIG. 7 shows an output circuit for driving the pull-up transistor by bootstrap. The pull-up transistor TR1 is composed of an NMOS, and an NMOS transistor TR2 connected to VDD is connected to the gate of the transistor TR1. When the H-level pull-up control signal is supplied to the node NPU, the pull-up node PU becomes Vcc-Vth via the transistor TR2, the transistor TR1 is turned on, and the output node OUT changes to H level. Since it is capacitively coupled to the pull-up node PU, the voltage at the output node OUT rises in response to the rise in the voltage at the output node OUT, and the voltage between the gate and source of the pull-up transistor TR1 increases. Therefore, the pull-up transistor TR1 is strongly turned on. However, if the load capacitance connected to the output node OUT is equal to or greater than a certain value, the potential of the output node OUT immediately decreases, and the voltage of the pull-up node PU cannot be maintained at VDD + Vth. On the other hand, since the output circuit of this embodiment is not configured to change the voltage of the pull-up node PU by the voltage of the output node OUT, the negative voltage of the pull-up node PU can be stably maintained for a certain period. Therefore, it is possible to keep the pull-up transistor strongly turned on.

上記実施例では、論理回路200がラッチ回路20を含む例を示したが、これは一例であってこれに限定されるものではない。論理回路200は、例えば、入力部210に入力されるデータの論理レベルの電圧を他の電圧に変化するレベル変換回路(レベルシフタ)を包含するものであってもよいし、プリバッファ等の他の回路や論理回路以外の回路素子を包含するものであってもよい。さらに上記実施例では、論理回路200が負電圧生成回路220を包含するような例示であるが、負電圧生成回路220は、論理回路200に包含されるのではなく、論理回路200と別構成であってもよい。さらに論理回路200に供給される電源Vccと、プルアップ用のトランジスタに供給される電源Vddとは、同一の電圧値であってもよいし、異なる電圧値であってもよい。さらに論理回路200は、入力されるデータの論理レベルと同一の論理レベル、あるいは入力されるデータの論理レベルを反転させた論理レベルのプルアップ制御信号およびプルダウン制御信号を生成するものであってもよい。   In the above embodiment, an example in which the logic circuit 200 includes the latch circuit 20 has been described. However, this is an example and the present invention is not limited to this. The logic circuit 200 may include, for example, a level conversion circuit (level shifter) that changes the voltage of the logic level of data input to the input unit 210 to another voltage, or other pre-buffers or the like. A circuit element other than a circuit or a logic circuit may be included. Further, in the above embodiment, the logic circuit 200 is illustrated as including the negative voltage generation circuit 220. However, the negative voltage generation circuit 220 is not included in the logic circuit 200, but is configured separately from the logic circuit 200. There may be. Further, the power supply Vcc supplied to the logic circuit 200 and the power supply Vdd supplied to the pull-up transistor may have the same voltage value or different voltage values. Further, the logic circuit 200 may generate a pull-up control signal and a pull-down control signal having the same logic level as the input data or a logic level obtained by inverting the logic level of the input data. Good.

さらに上記実施例では、プルアップノードの電圧を負電圧に変化させる回路として負電圧生成回路220を例示したが、本発明は、負電圧生成回路220の名称に拘泥されることなく、プルアップノードの電圧を負の方向に変化させる機能を備えた回路を適用することができる。さらに本実施例では、出力回路の出力ノードを出力パッドに接続する例を示したが、出力ノードは、他の回路あるいは他の装置等の種々の負荷を駆動するものに適用することができる。   Further, in the above embodiment, the negative voltage generation circuit 220 is illustrated as a circuit for changing the voltage of the pull-up node to a negative voltage. However, the present invention is not limited to the name of the negative voltage generation circuit 220, A circuit having a function of changing the voltage in the negative direction can be applied. Further, in this embodiment, an example in which the output node of the output circuit is connected to the output pad has been shown. However, the output node can be applied to one that drives various loads such as other circuits or other devices.

以上のように本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.

10:出力回路 20:ラッチ回路
100:出力回路 200:論理回路
210:入力部 220:負電圧生成回路
240:インバータ 300:p型基板
310:Nウエル 320:n型拡散領域
330:p型拡散領域 340:p型拡散領域
P1、P2:PMOSトランジスタ N1:NMOSトランジスタ
DL:遅延回路 PU:プルアップノード
PD:プルダウンノード OUT:出力ノード
10: output circuit 20: latch circuit 100: output circuit 200: logic circuit 210: input unit 220: negative voltage generation circuit 240: inverter 300: p-type substrate 310: N well 320: n-type diffusion region 330: p-type diffusion region 340: p-type diffusion regions P1, P2: PMOS transistor N1: NMOS transistor DL: delay circuit PU: pull-up node PD: pull-down node OUT: output node

Claims (5)

第1の電源と出力ノードとの間に接続されたPチャンネルタイプのプルアップトランジスタと、
第2の電源と前記出力ノードとの間に接続されたプルダウントランジスタと、
入力されたデータの論理レベルに応じてプルアップトランジスタのプルアップノードにプルアップ制御信号を供給し、かつプルダウントランジスタのプルダウンノードにプルダウン制御信号を供給する供給回路と、
プルアップトランジスタが前記プルアップ制御信号により導通されるとき、前記プルアップノードの電圧を負電圧に変化させる回路と、を含む出力回路。
A P-channel type pull-up transistor connected between the first power supply and the output node;
A pull-down transistor connected between a second power supply and the output node;
A supply circuit for supplying a pull-up control signal to a pull-up node of the pull-up transistor and supplying a pull-down control signal to a pull-down node of the pull-down transistor according to a logic level of input data;
An output circuit including: a circuit that changes a voltage of the pull-up node to a negative voltage when the pull-up transistor is turned on by the pull-up control signal.
前記負電圧に変化させる回路は、前記供給回路のプルアップ制御信号の供給ノードと前記プルアップノードとの間に接続されたPMOSトランジスタと、
前記供給ノードに接続され、前記プルアップ制御信号を遅延する遅延回路とを含み、
前記遅延回路の出力は前記プルアップノードに容量結合される、請求項1に記載の出力回路。
The circuit for changing to the negative voltage includes a PMOS transistor connected between a supply node of the pull-up control signal of the supply circuit and the pull-up node;
A delay circuit connected to the supply node and delaying the pull-up control signal;
The output circuit of claim 1, wherein an output of the delay circuit is capacitively coupled to the pull-up node.
前記プルアップ制御信号がハイレベルからローレベルに遷移するとき、前記プルアップノードの電圧が負電圧に変化される、請求項1または2に記載の出力回路。 The output circuit according to claim 1, wherein when the pull-up control signal transitions from a high level to a low level, the voltage of the pull-up node is changed to a negative voltage. 前記PMOSトランジスタは、p型半導体領域内に形成されたNウエルと、当該Nウエル内に形成されたp型の第1、第2の拡散領域を含み、
第1の拡散領域は前記供給ノードに接続され、第2の拡散領域は前記プルアップノードに接続され、Nウエルが正の電源電圧に電気的に結合される、請求項1ないし3いずれか1つに記載の出力回路。
The PMOS transistor includes an N well formed in a p-type semiconductor region, and p-type first and second diffusion regions formed in the N well,
The first diffusion region is connected to the supply node, the second diffusion region is connected to the pull-up node, and the N-well is electrically coupled to a positive power supply voltage. Output circuit described in one.
前記出力ノードは、半導体チップの出力パッドに電気的に結合される、請求項1ないし4いずれか1つに記載の出力回路。
The output circuit according to claim 1, wherein the output node is electrically coupled to an output pad of a semiconductor chip.
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