JP2017526077A - 温度独立型電流生成用装置 - Google Patents

Abstract

温度から独立して電流を提供するための装置が記述される。例示的装置は、温度変化に対して等しいが逆方向に応答するように構成された二つのコンポーネント（１１５ａ、１１５ｂ）を含む電流生成器（１１０）を含む。二つのコンポーネント（１１５ａ、１１５ｂ）の応答は、温度に対する独立性を維持するために、電流生成器（１１０）によって電流を提供することを可能とすることができる。電流生成器（１１０）における二つのコンポーネント（１１５ａ、１１５ｂ）のうちの一方は、電流生成器（１１０）に電圧を提供するように構成された電圧源（１０５）に含まれるコンポーネントを反映することができる。【選択図】図２

Description

電流生成器は、他の回路に提供され得る、電流を低い変動性で生成するために用いられる電気回路である。電流生成器によって提供される電流に対しては、プロセス、電圧または温度（ＰＶＴ）の変動に対して敏感ではないことが望ましいことがある。電気素子の物理特性は、温度変化によって変化し得る。例えば、抵抗器の抵抗は、温度の増加によって増加し得る。抵抗器が電流生成器回路内に含まれる場合、温度が変化するにつれて出力電流における変動を引き起こすことがある。演算増幅器およびトランジスタは、温度変動を補償するために用いられることができる。しばしば、ＰＶＴ補償のためには、多くの追加の素子が必要である。これは、コンポーネントのコストを増加させ、電流生成器のためのレイアウト面積の増加につながることがある。それは、また、電流生成器の電力消費も増加させることがある。

本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合されることができ、また電圧生成器からの電圧に基づいて電流を提供するように構成されることが出来る電流生成器と、を含むことが出来、電流生成器は、温度が上昇するにつれて増加し得る特性を有する第一のコンポーネントと、温度が上昇するにつれて減少し得る特性を有する第二のコンポーネントと、を含むことが出来、第二のコンポーネントは、第一のコンポーネントが特性を増加させる速度と等しい速度でその特性を減少させるように構成されることが出来、第二のコンポーネントは、電圧生成器の抵抗と整合することができる。

本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合されることができ、反転入力で電圧を受信するように構成されることができる演算増幅器と、第一のトランジスタと、第二のトランジスタと、を含むことが出来、第一のトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力に結合されることが出来、第二のトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力に結合されることが出来、第一の抵抗は、第一のトランジスタのドレインに結合されることが出来、第二の抵抗は、第一のトランジスタのドレインに結合されることが出来、第二の抵抗、第一の抵抗および第一のトランジスタのドレインは、演算増幅器の非反転入力にさらに結合されることが出来、ダイオードは、第二の抵抗と直列に結合されることが出来、第二の抵抗およびダイオードは、電圧生成器に含まれ得る電圧生成器のダイオードおよび電圧生成器の抵抗と整合されることができる。

本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、演算増幅器と、演算増幅器に結合された電圧生成器の抵抗と、電圧生成器のダイオードと、を含むことができ、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合された電流生成器と、を含むことが出来、電流生成器は、電圧に基づいてバイアス電流を提供するように構成されることが出来、電流生成器は、温度が上昇するにつれて増加し得る第一の抵抗を含む第一のコンポーネントと、温度が上昇するにつれて減少し得る第二の抵抗を含む第二のコンポーネントと、を含むことが出来、第二のコンポーネントは、第一のコンポーネントが第一の抵抗を増加させる速度と等しい速度で第二の抵抗を減少させるように構成されることが出来、第二のコンポーネントは、電圧生成器の抵抗と整合することができる。

本発明の一実施形態による装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による電流生成器の回路図である。 本発明の一実施形態による温度の範囲にわたる、回路における電流のプロットである。 本発明の一実施形態によるメモリの一部のブロック図である。

本開示の実施形態の十分な理解を提供するために、以下にある詳細事項が説明される。しかしながら、本開示の実施形態は、これらの詳細事項がなくても実施されることができることは、当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に記述される本開示の特定の実施形態は、例示として提供されるものであって、これらの特定の実施形態に本開示の範囲を限定するために用いられるべきではない。他の例においては、既知の回路、制御信号、タイミングプロトコルおよびソフトウェア動作は、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために詳細には示されていない。本明細書で用いられるように、装置とは、例えば、集積回路、メモリデバイス、メモリシステム、電子デバイスまたはシステム、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、サーバなどを指すことができる。

図１は、本開示の一実施形態による電圧生成器１０５と電流生成器１１０とを含む装置１００のブロック図である。本明細書で用いられるように、装置とは、例えば、集積回路、メモリデバイス、メモリシステム、電子デバイスまたはシステム、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、サーバなどを指すことができる。電圧生成器は、電流生成器１１０に電圧Ｖｉｎを提供することが出来る。電流生成器１１０は、電圧Ｖｉｎに少なくとも部分的に基づいて、出力電流Ｉｏｕｔを提供することができる。幾つかの実施形態においては、バイアス電流または電流Ｉｏｕｔが、入力として電流を用いることができる別の回路に提供されることが出来るとき、電流Ｉｏｕｔは、メモリデバイスの入力バッファ（図１には図示せず）に提供されることができる。

電流生成器１１０は、温度変化に対して等しく応答するが、逆に応答するコンポーネント１１５ａ、１１５ｂを含むことができる。これらのコンポーネントの等しいが逆方向の応答は、電流Ｉｏｕｔが温度から独立していることを可能とすることができる。応答は、例えば、抵抗、容量および／またはインピーダンスなどのコンポーネントの特性の変化を含むことができる。他のコンポーネントの特性は、また、温度変化に応答するように設計されることもできる。

図２は、本開示の例示的一実施形態による回路２００を示す。回路２００は、電流生成器２１０と電圧生成器２０５とを含み、それらは、図１に示され、前述された電流生成器１１０および電圧生成器１０５に対して用いられてもよい。回路２００は、温度とは独立して出力電流Ｉｏｕｔを提供することが出来る。電流生成器２１０は、電圧生成器２０５から電圧Ｖｉｎを受信することができる。電圧Ｖｉｎは、演算増幅器（ｏｐアンプ）２３５の反転入力によって受信されることが出来る。ｏｐアンプ２３５の出力は、トランジスタ２４０のゲートに提供されることができる。トランジスタ２４０は、ｐチャネルトランジスタまたは他のトランジスタ型であってもよい。トランジスタ２４０のドレインは、抵抗２６０に結合されることができる。抵抗２６０は、レッグ２８０に並列に結合されることができる。レッグ２８０は、第二の抵抗２５０を含み、第二の抵抗２５０は、ダイオード２５５と直列に結合される。ダイオード２５５は、電圧基準、例えば、接地に結合される。トランジスタ２４０のドレインは、ｏｐアンプ２３５の非反転入力にさらに結合されることができる。電圧Ｖｆｂは、ｏｐアンプ２３５の非反転入力において測定されることができる。第二のトランジスタ２４５は、トランジスタ２４０のゲートに結合されることができる。第二のトランジスタ２４５は、ｐチャネルトランジスタまたは他のトランジスタ型であってもよい。トランジスタ２４０、２４５のソースは、電圧ソースに結合されることができる。出力電流Ｉｏｕｔは、トランジスタ２４５によって提供されることができる。出力電流Ｉｏｕｔは、以下に記述されるように、温度に対して独立していることができる。

さらに図２を参照すると、電圧生成器２０５は、本技術分野で既知の温度独立型電圧生成器か、または新規の電圧生成器とすることができる。図２に示された電圧生成器２０５の例示的実施形態においては、電圧生成器２０５は、バンドギャップ電圧生成器である。抵抗２０４は、抵抗２１２および演算増幅器２３０の反転入力に結合される。抵抗２０４は、ｏｐアンプ２３０の出力およびレッグ２７０にさらに結合され、レッグ２７０は抵抗２２０およびダイオード２２５を含む。抵抗２１２は、ｏｐアンプ２３０の反転入力に結合され、ダイオード２１５にさらに結合される。抵抗２２０は、ｏｐアンプ２３０の非反転入力およびダイオード２２５に結合される。抵抗２０４、２１２、２２０に対する抵抗の大きさは、所望の値の電圧Ｖｉｎを提供するように選択されることができる。例えば、所望の電圧Ｖｉｎ＝１．２５Ｖである場合、抵抗２１２は、１０ＫΩに選択されることが出来、抵抗２０４、２２０は、１００ＫΩに選択されることができる。電流生成器２１０のレッグ２８０内の抵抗２５０およびダイオード２２５は、電圧生成器２０５のレッグ２７０内の抵抗２２０およびダイオード２２５と整合するように選択されることができる。即ち、抵抗２５０の電気的特性は、抵抗２２０の電気的特性に類似し、ダイオード２２５の電気的特性は、ダイオード２５５の電気的特性に類似する。これは、Ｖｆｂがｖｉｎと等しくなることを可能とすることができる。幾つかの実施形態においては、レッグ２８０内の抵抗２５０およびダイオード２５５と、レッグ２７０内の抵抗２２０およびダイオード２２５は、同一の電気的特性を有することができる。

抵抗２５０、２６０は、電流生成器２１０のコンポーネントを表すことができる。抵抗２５０、２６０は、図１の電流生成器１１０に含まれるコンポーネント１１５ａ、１１５ｂに対応することができる。抵抗２５０の抵抗は、温度が増加すると減少し得る。これによって、温度が上昇するにつれて、抵抗２５０を通る抵抗電流Ｉｐｔａｔの増加を引き起こすことがある。しかしながら、抵抗２６０による抵抗電流Ｉｐｔａｔの変化に応じて、出力電流Ｉｏｕｔが変化することを防ぐことができる。抵抗２５０とは対照的に、抵抗２６０の抵抗は、温度が上昇するにつれて増加し得る。これは、温度が上昇するにつれて、抵抗２６０を通る抵抗電流Ｉｃｔａｔの減少を引き起こすことがある。

幾つかの実施形態においては、抵抗２５０およびダイオード２５５は、コンポーネント１１５ａに対応する。抵抗２５０、２６０は、温度変化に対して同様に応答することができる。ダイオード２５５にわたる電圧降下は、温度が変化すると変化し得る。例えば、ダイオード２５５にわたる電圧降下は、温度が上昇すると減少することがあり、抵抗２５０、２６０の抵抗は、温度が上昇すると双方とも増加することがある。温度上昇に応じたダイオード２５５にわたる電圧降下の速度は、温度が上昇するにつれて抵抗電流Ｉｐｔａｔが増加し得るようにすることができる。抵抗電流Ｉｃａｔは、前段落で記述されたように温度が上昇すると減少し得る。これは、温度変化に応じて出力電流Ｉｏｕｔが変化することを防ぐことが出来る。

抵抗電流Ｉｐｔａｔが変化するのと同一の速度であるが、逆方向に抵抗電流Ｉｃｔａｔが変化すると、出力電流Ｉｏｕｔは、ある温度範囲にわたって一定とすることができる。この原理は、図３に示される。抵抗電流ＩｃｔａｔおよびＩｐｔａｔは、ある温度範囲にわたって示される。双方の抵抗電流ＩｃｔａｔおよびＩｐｔａｔは、温度範囲にわたって変化するが、電流ＩｃｔａｔおよびＩｐｔａｔの合計は、一定のままであり、その結果、温度から独立した出力電流Ｉｏｕｔを生じる。

抵抗２６０の抵抗は、抵抗２５０の温度による抵抗変化を、温度に対する抵抗２６０の抵抗変化が直接反映するように選択されることができる。抵抗２５０および２６０は、温度変化に対して異なるように応答する異なる材料を含むことができる。抵抗２６０に対して選択された抵抗値は、抵抗２５０、２６０の材料特性に依存することがある。例えば、抵抗２５０は、１００ｋΩとすることが出来、０．３５ｕＡ／１００℃の抵抗電流Ｉｐｔａｔの増加を引き起こすことがある。抵抗２６０は、ｐ基板におけるＮ＋ドーピングのロングパスとすることが出来、しばしば、これは“Ｎａａ”抵抗と呼ばれる。抵抗２６０は、−１．６ｕＡ／１００℃の、抵抗電流Ｉｃｔａｔの減少を引き起こすことがある。抵抗電流Ｉｃｔａｔは、抵抗２６０の抵抗が４５０ＫΩであるとき、抵抗電流Ｉｐｔａｔと反対に作用することができる。幾つかの実施形態においては、電流生成器２１０は、トリマブル抵抗２６０で製造されることができる。これによって、電流生成器２１０の製造後、抵抗２５０の特性に対して抵抗２６０の抵抗が調整されることを可能とすることができる。抵抗２６０は、製品の製造プロセスの一部としてトリムされることができるか、またはその後、ユーザが抵抗２６０を調整することを可能とするために、トリムされないまま残されることができる。

回路２００は、他の温度独立電流生成器より低い電力および小さいレイアウト面積を消費することがある。回路２００は、また、他の電流生成器よりも低い変動性で出力電流を提供することもできる。例えば、図２を参照して前述された例の抵抗値に対して、回路２００は、約２０ｕＡの電流と、２００ｕｍ×１００ｕｍのレイアウト面積とを消費することがある。異なる電流消費およびレイアウト面積は、電圧および電流生成器に対して選択されたコンポーネントに少なくとも部分的に依存して、可能であり得る。

図４は、本発明の一実施形態による回路２００を含むことができるメモリの一部のブロック図である。メモリ４００は、メモリセルのアレイ４０２を含み、メモリセルのアレイ４０２は、例えば、揮発性メモリセル（例えば、ＤＲＡＭメモリセル、ＳＲＡＭメモリセルなど）、不揮発性メモリセル（例えば、フラッシュメモリセル、ＰＣＭセルなど）または幾つかの他の種類のメモリセルとすることができる。

メモリ４００は、様々なメモリ動作を実行するために、コマンドバス４０８を介してメモリコマンドを受信し、メモリ４００内の対応する制御信号を生成するコマンドデコーダ４０６を含む。コマンドデコーダ４０６は、メモリアレイ４０２における様々な動作を実施するために、コマンドバス４０８に適用されたメモリコマンドに応答する。例えば、コマンドデコーダ４０６は、メモリアレイ４０２からデータを読み出し、メモリアレイ４０２にデータを書き込むために、内部制御信号を生成するために用いられる。行および列アドレス信号は、アドレスバス４２０を通じてメモリ４００に適用され、アドレスラッチ４１０に提供される。アドレスラッチは、その後、別個の列アドレスと別個の行アドレスとを出力する。

行および列アドレスは、行アドレスデコーダ４２２および列アドレスデコーダ４２８にアドレスラッチ４１０によって其々提供される。列アドレスデコーダ４２８は、其々の列アドレスに対応するアレイ４０２を通って延びるビット線を選択する。行アドレスデコーダ４２２は、受信された行アドレスに対応するアレイ４０２内のメモリセルの其々の行をアクティブ化するワード線ドライバ４２４に接続される。受信された列アドレスに対応する選択されたデータ線（例えば、一つ以上のビット線）は、読み出し／書き込み回路４３０に結合され、入力−出力データバス４４０を介してデータ出力バッファ４３４に読み出しデータを提供する。書き込みデータは、データ入力バッファ４４４およびメモリアレイ読み出し／書き込み回路４３０を通じて、メモリアレイ４０２に適用される。メモリは、入力バッファ４４４などのメモリ４００の入力バッファ用のバイアス電流を提供する回路４４２を含むことができる。例えば、回路４４２は、図２の回路２００を含むことができるか、または開示された本発明の一実施形態による如何なる回路を含んでもよい。

本明細書に開示された実施形態に関連して記述された様々な例示的論理ブロック、構成、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、プロセッサによって実行されるコンピュータソフトウェアまたはその組み合わせとして実装されることができることを当業者はさらに理解するだろう。様々な例示的コンポーネント、ブロック、構成、モジュール、回路およびステップは、その機能について一般的に記述されてきた。このような機能が、ハードウェアとして実装されるか、またはプロセッサで実行可能な命令として実装されるかは、システム全体に課される特定の用途および設計上の制約に依存する。当業者は、特定の各用途に対して様々な方法で所望の機能を実装することができるが、このような実装の決定は、本開示の範囲から逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。

開示された実施形態の前記の記述は、開示された実施形態を当業者が製造または利用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な改変は、当業者に容易に明らかであって、本明細書に定義された原則は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されることができる。したがって、本開示は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図されるものではなく、以下の請求項によって定義されるように、原則と新規の特徴と一致する可能な最も広い範囲を許容されるべきである。

幾つかの実施形態においては、抵抗２５０およびダイオード２５５は、コンポーネント１１５ａに対応する。抵抗２５０、２６０は、温度変化に対して同様に応答することができる。ダイオード２５５にわたる電圧降下は、温度が変化すると変化し得る。例えば、ダイオード２５５にわたる電圧降下は、温度が上昇すると減少することがあり、抵抗２５０、２６０の抵抗は、温度が上昇すると双方とも増加することがある。温度上昇に応じたダイオード２５５にわたる電圧降下の速度は、温度が上昇するにつれて抵抗電流Ｉｐｔａｔが増加し得るようにすることができる。抵抗電流Ｉｃｔａｔは、前段落で記述されたように温度が上昇すると減少し得る。これは、温度変化に応じて出力電流Ｉｏｕｔが変化することを防ぐことが出来る。

Claims (20)

1. 電圧を提供するように構成された電圧生成器と、
   前記電圧生成器に結合され、前記電圧生成器からの前記電圧に基づいて電流を提供するように構成された電流生成器であって、温度が上昇すると増加する特性を有する第一のコンポーネントと、温度が上昇すると減少する前記特性を有する第二のコンポーネントとを含む、電流生成器と、
   を含み、
   前記第二のコンポーネントは、前記特性を前記第一のコンポーネントが増加する速度と等しい速度で、前記特性を減少するように構成され、前記第二のコンポーネントは、前記電圧生成器の抵抗と整合する、
   装置。
2. 前記第一および第二のコンポーネントは、抵抗である、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記第二のコンポーネントの前記抵抗は、ダイオードに結合され、前記ダイオードは、基準電圧に結合される、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記特性は抵抗である、
   請求項２に記載の装置。
5. 前記第一のコンポーネントは、前記第二のコンポーネントとは異なる材料を含む、
   請求項２に記載の装置。
6. 前記第一のコンポーネントは、前記第二のコンポーネントと並列に結合される、
   請求項２に記載の装置。
7. メモリに関連付けられた入力バッファをさらに含み、前記入力バッファは、前記電流生成器から前記電流を受信するように構成される、
   請求項１に記載の装置。
8. 電圧を提供するように構成された電圧生成器と、
   前記電圧生成器に結合され、反転入力で前記電圧を受信するように構成された演算増幅器と、
   第一のトランジスタであって、前記第一のトランジスタのゲートは、前記演算増幅器の出力に結合される、第一のトランジスタと、
   第二のトランジスタであって、前記第二のトランジスタのゲートは、前記演算増幅器の前記出力に結合される、第二のトランジスタと、
   前記第一のトランジスタのドレインに結合された第一の抵抗と、
   前記第一のトランジスタの前記ドレインに結合された第二の抵抗であって、前記第二の抵抗、前記第一の抵抗および前記第一のトランジスタの前記ドレインは、前記演算増幅器の非反転入力にさらに結合される、第二の抵抗と、
   前記第二の抵抗に直列に結合されたダイオードであって、前記第二の抵抗および前記ダイオードは、前記電圧生成器に含まれる電圧生成器のダイオードおよび電圧生成器の抵抗に整合される、ダイオードと、
   を含む、
   装置。
9. 出力電流は、前記第二のトランジスタによって提供される、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記第一の抵抗および前記第二の抵抗は、ある温度範囲にわたって一定の前記第二のトランジスタによって提供される前記出力電流を維持するように構成される、
    請求項９に記載の装置。
11. 前記第一の抵抗を通る第一の電流は、温度が上昇すると減少し、前記第二の抵抗を通る第二の電流は温度が上昇すると増加する、
    請求項８に記載の装置。
12. 前記電圧生成器は、
    前記電圧生成器の抵抗に結合された非反転入力を有し、前記電圧生成器のダイオードにさらに結合される演算増幅器であって、前記電圧生成器の抵抗に結合された出力を有し、反転入力を有する、演算増幅器と、
    前記反転入力に結合され、前記演算増幅器の前記出力にさらに結合される第三の抵抗と、
    前記反転入力に結合された第四の抵抗と、
    前記第四の抵抗に結合された第二のダイオードと、
    を含む、
    請求項８に記載の装置。
13. 前記第一および第二のトランジスタは、ｎチャネルトランジスタを含む、
    請求項１２に記載の装置。
14. 前記第一の抵抗はＮａａ抵抗器である、
    請求項８に記載の装置。
15. 前記第一の抵抗は、トリマブルである、
    請求項８に記載の装置。
16. 演算増幅器と、前記演算増幅器に結合された電圧生成器の抵抗と、電圧生成器のダイオードと、を含み、電圧を提供するように構成された電圧生成器と、
    前記電圧生成器に結合された電流生成器であって、前記電圧に基づいてバイアス電流を提供するように構成され、
    温度が上昇すると増加する第一の抵抗を含む第一のコンポーネントと、
    温度が上昇すると減少する第二の抵抗を含む第二のコンポーネントと、
    を含み、前記第二のコンポーネントは、前記第一のコンポーネントが前記第一の抵抗を増加させる速度と等しい速度で、前記第二の抵抗を減少させるように構成され、前記第二のコンポーネントは、前記電圧生成器の抵抗と整合する、
    電流生成器と、
    を含む、
    装置。
17. 前記電流生成器は、前記第一のコンポーネントに結合されたダイオードを含み、前記ダイオードは、前記電圧生成器のダイオードと整合するように構成される、
    請求項１６に記載の装置。
18. 前記第一の抵抗は４５０ｋΩであり、前記第二の抵抗は１００ｋΩである、
    請求項１７に記載の装置。
19. 前記バイアス電流は、温度に対して独立している、
    請求項１６に記載の装置。
20. 前記電圧生成器は、前記電流生成器にバンドギャップ電圧を提供するように構成されたバンドギャップ電圧生成器を含む、
    請求項１６に記載の装置。