JP2607559B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部電源電圧を半導体集積回路チツプ内で
降下させチツプ内の微細トランジスタに印加させるため
の電圧リミツタに係り、特に広範囲な外部電源電圧に対
して安定な出力電圧を得ることが可能な電圧リミツタに
関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage limiter for dropping an external power supply voltage in a semiconductor integrated circuit chip and applying the voltage to a fine transistor in the chip. The present invention relates to a voltage limiter capable of obtaining a stable output voltage with respect to a voltage.
第11図に従来の電圧リミツタ回路とその適用例を示
す。これは、イクステンデツドアブストラクツ オブ
ザ エイテイーンス コンフイレンス オン ソリツド
ステートデバイス アンド マテリアルズ,1986年,第3
07頁から第310頁(Extended Abstracts of the 18th Co
nferencs on Solid State Devices and Materials,198
6,pp307−310)に記載されている。FIG. 11 shows a conventional voltage limiter circuit and an application example thereof. This is the Extruded Abstracts of
The Eighteens Conference on Solid State Devices and Materials, 1986, 3rd
Pages 07 to 310 (Extended Abstracts of the 18th Co
nferencs on Solid State Devices and Materials, 198
6, pp307-310).
以下この動作の概略を説明する。同図において、1は
半導体チツプ、VC2差動は差動アンプによる帰還形電圧
リミツタ回路、L1,L3は耐圧の低い微細トランジスタを
含む回路、L2は寸法の大きな耐圧の高いトランジスタを
含む回路である。ここで、L1,L3はリミツタ基準電圧VL
1,VL2を基準として電圧リミツタにより外部電圧VCCより
も下げられた電圧VLO1,VLO2が印加される。一方、L2に
はVCCが直接印加される。φ1,φ2,φ3はそれぞれL1,L
2,L3の駆動信号である。またφ1′,φ3′は電圧リミ
ツタVC2内の差動アンプの電流を制御する信号であり、
トランジスタQ8をオン,オフする。これらの信号は、φ
1,φ3によりL1,L3が動作を開始した時点でHighレベル
(VCC)からLowレベル(VSS)に変化させられる。これ
により、VS2内のトランジスタQ8がオンし、差動アンプ
の電流が増加し、L1,L3の電流変動によるVLO1,VLO2の変
動に高速に応答できるようになる。一方、L1,L3が動作
しないときは、HighレベルとしQ8をカツトオフする。こ
れにより差動アンプに流れる電流はQ9のみできる値とな
る。したがつてQ8のgmを大Q9のgmを小としておけば、高
速で低消費電力な電圧リミツタが実現できる。Hereinafter, an outline of this operation will be described. In the figure, 1 is a semiconductor chip, VC2 differential is a feedback type voltage limiter circuit using a differential amplifier, L1 and L3 are circuits including fine transistors with low withstand voltage, and L2 is a circuit including large transistors with high withstand voltage and large in size. . Here, L1 and L3 are the limiter reference voltage VL
Voltages VLO 1 and VLO 2 lower than the external voltage V CC by a voltage limiter with reference to 1, VL2 are applied. On the other hand, V CC is directly applied to L2. φ 1 , φ 2 , φ 3 are L1, L respectively
2, L3 drive signal. Φ 1 ′ and φ 3 ′ are signals for controlling the current of the differential amplifier in the voltage limiter VC2.
The transistor Q 8 on and off. These signals are
1, the phi 3 L1, L3 is changed to the Low level (V SS) from the High level (V CC) at the time of starting the operation. Thus, the transistor Q 8 is turned in the VS2, increased current of the differential amplifier will be able to respond quickly to changes in VLO 1, VLO 2 due to current variations in L1, L3. On the other hand, when the L1, L3 does not operate, to cut-off the Q 8 to High level. Thus the current flowing through the differential amplifier has a value that can only Q 9. If the While g m of connexion Q 8 Oke by the g m of the large Q 9 is small, low power consumption voltage Rimitsuta can be realized at high speed.
なお、同図でVC2が2回路ありそれぞれ別の負荷に接
続されているが、これは、一方の負荷の電流変動による
内部電源電圧の変動が他の負荷に影響を与えないよにす
るためである。In this figure, two circuits VC2 are connected to different loads, respectively, in order to prevent the fluctuation of the internal power supply voltage due to the current fluctuation of one load from affecting the other loads. is there.
上記従来技術によれば、電圧リミツタ回路に用いられ
ている差動アンプは、第11図に示すようにPチヤネルト
ランジスタQ8,Q9を共通ソース負荷、Nチヤネルトラン
ジスタQR,Q13を能動負荷、PチヤネルトランジスタQ10,
Q11をソース結合対とし、そのゲートに直接基準電圧と
リミツタ出力電圧を入力する構成をとつていた。しか
し、このような構成では、Q8,Q9は非飽和領域で抵抗と
同様な動作を行なうためソース結合対のゲート−ソース
間電圧VGSは、VCCとVLまたはVLOの差電圧に依存し、VCC
とVLの差が小さくなると、すなわちVCCが低くなつたりV
Lが高くなるとVGSが小さくなり、電流が減少し応答速度
が遅くなる。またVCC≦VL+VTの条件ではQ10,Q11はカツ
トオフ(アンプとして動作しなくなるという問題があつ
た。ここでVTはトランジスタQ10,Q11のしきい電圧の絶
対値である。According to the above prior art, the differential amplifier used in the voltage limiter circuit has the P-channel transistors Q 8 and Q 9 as the common source load and the N-channel transistors Q R and Q 13 as active as shown in FIG. Load, P-channel transistor Q 10 ,
The Q 11 as a source-coupled pair, have convex configuration to directly input the reference voltage and Rimitsuta output voltage to its gate. However, in such a configuration, the gate-source voltage V GS of the source-coupled pair depends on the difference voltage between V CC and VL or VLO because Q 8 and Q 9 perform the same operation as a resistor in the unsaturated region. And V CC
When the difference between V CC and VL is small,
As L increases, V GS decreases, the current decreases, and the response speed decreases. The V CC ≦ VL + V T Q 10, Q 11 in the condition of there has been a problem that not operate as cut-off (amplifier. Where V T is the absolute value of the threshold voltage of the transistor Q 10, Q 11.
一摘的な数値としてVL=3(V),VT=1(V)を上
式に代入すると、VCC≦4(V)となりVCCが4V以下の電
圧では動作しないことになる。製品用のDRAM等では、ス
パイク電流等による電源電圧の降下に対して動作を保障
するため、VCC=3V程度まで動作するように設計する必
要がある。これに対し、従来の方式はVCC=4Vまでしか
動作しないので実用には適さないことになる。When VL = 3 (V) and V T = 1 (V) are substituted into the above equation as a simple numerical value, V CC ≦ 4 (V), and the circuit does not operate at a voltage of V CC of 4 V or less. In product DRAMs and the like, it is necessary to design the circuit to operate up to about V CC = 3 V in order to guarantee operation against a drop in power supply voltage due to spike current or the like. On the other hand, the conventional method operates only up to V CC = 4 V, which is not suitable for practical use.
また従来技術では、差動アンプの電流は、待機時と動
作時の2段階でしか制御していなかつた。さらにこの信
号は負荷の状態を直接検出して発生させるのではなく、
負荷駆動信号あるいはその前後のクロツク信号によつて
発生させていたので、負荷の動作終了時間よりも長い時
間差動アンプの電流を大きくしておく必要があつた。こ
のため、消費電力は十分には低減されていなかつた。Further, in the prior art, the current of the differential amplifier is controlled only in two stages, that is, during standby and during operation. In addition, this signal is not generated by directly detecting the load condition.
Since the current is generated by the load drive signal or the clock signals before and after the load drive signal, it is necessary to increase the current of the differential amplifier for a longer time than the operation end time of the load. For this reason, the power consumption has not been sufficiently reduced.
本発明の目的は、上記問題点を解決し、VCCが電圧リ
ミツタの出力電圧と等しくなつても、高速で動作し、さ
らに低消費電力の電圧リミツタを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a voltage limiter that operates at high speed and consumes less power even when V CC is equal to the output voltage of the voltage limiter.
上記第1の問題点は、差動アンプの入力端子にレベル
シフト回路を挿入し、入力電圧よりもトランジスタのし
きい電圧分、あるいはそれより低い電圧が差動アンプの
入力端子に印加されるようにすることによつて解決され
る。The first problem is that a level shift circuit is inserted into the input terminal of the differential amplifier so that a voltage equal to or lower than the input voltage by the threshold voltage of the transistor is applied to the input terminal of the differential amplifier. Is solved.
また、従来技術とは逆に、差動アンプの負荷をPチヤ
ネルMOSトランジスタ,ソース結合対をNチヤネルMOSト
ランジスタで構成することにより解決される。Also, contrary to the prior art, the problem can be solved by configuring the load of the differential amplifier with a P-channel MOS transistor and the source-coupled pair with an N-channel MOS transistor.
また、上記第2の問題点は、差動アンプの電流制御ト
ランジスタを2個以上設け、さらに電圧リミツタの出力
電圧の低下量を検出し、それにより上記電流制御トラン
ジスタを制御する回路を設けることにより解決される。The second problem is that two or more current control transistors of the differential amplifier are provided, and furthermore, a circuit for detecting the amount of decrease in the output voltage of the voltage limiter and thereby controlling the current control transistor is provided. Will be resolved.
差動アンプの入力端子にレベルシフト回路を挿入し、
差動アンプの入力端子に印加される電圧をソース結合対
トランジスタのVT、あるいはそれ以下の電圧だけ下げる
ことにより、電源電圧とリミツタ出力電圧が等しくなつ
てもソース結合対トランジスタゲート−ソース間電圧V
GSはVT以上確保される。Insert a level shift circuit into the input terminal of the differential amplifier,
By lowering the voltage applied to the input terminal of the differential amplifier by the voltage of the source-coupled pair to the transistor V T or lower, the source-coupled pair to the transistor gate-source voltage even when the power supply voltage and the limiter output voltage are equal. V
GS is ensured more than V T.
また、差動アンプのソース結合対トランジスタをNチ
ヤネルトランジスタにすることにより、そのソース結合
対トランジスタのVGSはVSSを基準にして決まるようにな
るため、VCCの影響をうけなくなる。したがつて、基準
電圧VLがVT以上であればVCCの値によらず常に動作が可
能となる。Further, by making the source-coupled pair of transistors of the differential amplifier N Channel transistor, V GS of the source-coupled pair of transistors is to become as determined with respect to the V SS, not affected on V CC. Was but connexion, reference voltage VL becomes possible always operate regardless of the value of V CC equal to or greater than V T.
以上の2との方法を用いることにより、電圧リミツタ
は、電源電圧と出力電圧が等しい場合でも、そのソース
結合対シランジスタのVGSがVT以上確保されるので動作
が可能となる。By using the method of two or more, the voltage Rimitsuta, even when the power supply voltage and the output voltage is equal, it is possible to operate since V GS of the source-coupled pair Shiranjisuta is ensured above V T.
また、差動アンプの電流制御トランジスタを2個以上
設けることによつて、より細かく電流値を制御できるの
で、無駄な電流を低減でき消費電力化が可能となる。さ
らに、電圧リミツタの出力電圧の低下量を検出し、この
量に応じて自動的に電流制御信号を発生する回路を設け
ることにより、負荷に実際に電流が流れている間のみ電
流を大きくできるので無駄な電流を無くすことができ
る。また、両者を組み合わせることにより、負荷の電流
変化に対し、瞬時に、細かく制御できるのでさらに低消
費電力化ができる。Further, by providing two or more current control transistors of the differential amplifier, the current value can be more finely controlled, so that useless current can be reduced and power consumption can be reduced. Furthermore, by providing a circuit that detects the amount of decrease in the output voltage of the voltage limiter and automatically generates a current control signal according to this amount, the current can be increased only while the current is actually flowing through the load. Unnecessary current can be eliminated. Further, by combining the two, instantaneous and fine control can be performed with respect to a change in load current, so that power consumption can be further reduced.
第2図に、本発明の第1の実施例を示す。この特徴
は、第11図に示す従来例のリミツタの差動アンプの入力
端子にQL1,QL3およびQL2,QL4からなるレベルシフト回路
を挿入したことである。FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. This feature is that the insertion of the level shift circuit consisting of Q L1, Q L3 and Q L2, Q L4 to the input terminal of the differential amplifier Rimitsuta the conventional example shown in FIG. 11.
ここで、QL3,LL4はゲートに一定の電圧VGが印加さ
れ、定電流源として動作する。したがつて、QL1,QL2に
はそのゲート電圧に無関係に一定電流が流れる。QL1,Q
L2のゲート電圧をVi、そのソース電圧をV0、ドレイン電
流をIDドレインコンダクタンスをβとすると、 なる式が成り立つから、出力電圧と入力電圧の関係は で表わされる。VTおよびIDは一定であるから、V0はViよ
りも でけ低くなる。Here, Q L3, L L4 certain voltage V G is applied to the gate operates as a constant current source. Therefore, a constant current flows through Q L1 and Q L2 regardless of their gate voltages. Q L1 , Q
If the gate voltage of L2 is V i , its source voltage is V 0 , and its drain current is ID, the drain conductance is β, Holds, the relationship between the output voltage and the input voltage is Is represented by Since V T and I D are constant, V 0 is greater than V i It will be low.
ここで、前述のように差動アンプの動作範囲を求める
とVi=3(V),VT=1(V),ID=1(μA),β=10
-5(μS/V)としてV0=1.6(V)となるからVCC≦V0+V
T=2.6(V)となる。Here, as described above, when the operating range of the differential amplifier is obtained, V i = 3 (V), V T = 1 (V), I D = 1 (μA), β = 10
Since V 0 = 1.6 (V) as -5 (μS / V), V CC ≦ V 0 + V
T = 2.6 (V).
したがつて、本実施例によれば、VCC=3(V)でも
十分動作可能な電圧リミツタ回路が実現できる。Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a voltage limiter circuit that can operate sufficiently even when V CC = 3 (V).
なお、この方式では、信号はレベルシフト回路分だけ
遅延する。そのため、より高速動作を行なわせるために
は、この回路を削除する必要がある。In this method, the signal is delayed by the level shift circuit. Therefore, it is necessary to eliminate this circuit in order to perform higher-speed operation.
第1図は、上記問題点を解決する実施例である。この
特徴は第11図に示す従来例のリミツタの差動アンプを前
述のPチヤネルトランジスタを負荷とするアンプに置き
換えたことである。ここで基準電圧VLはNチヤネルのソ
ース結合対トランジスタQ3のゲートに入力される。また
もう一方のソース結合対トランジスタQ4のゲートにはリ
ミツタ出力VLOが入力される。このように比較電圧はN
チヤネルのソース結合対へ直接入力されるので、信号が
通過する素子数が低減でき高速動作が可能となる。ま
た、ソース結合対はNチヤネルのため、そのゲート・ソ
ース間電圧は、VSSを基準として決まり、電流はVCCには
依存しない。さらにVLに対しては、ソース結合対のしき
い電圧をVTとすると、VTからVCCまでの広い範囲にわた
つて動作が可能となる。FIG. 1 shows an embodiment which solves the above problem. This feature is that the differential amplifier of the conventional limiter shown in FIG. 11 is replaced with an amplifier using the above-mentioned P-channel transistor as a load. Here, the reference voltage VL is input to the gate of the source-coupled pair of transistors Q 3 of N-channel. Also on the other of the gate of the source-coupled pair of transistors Q 4 is input Rimitsuta output VLO. Thus, the comparison voltage is N
Since the signal is directly input to the source coupling pair of the channel, the number of elements through which the signal passes can be reduced, and high-speed operation can be performed. Since the source-coupled pair is an N-channel, its gate-source voltage is determined based on V SS , and the current does not depend on V CC . For further VL, when the threshold voltage of the source-coupled pair and V T, Watatsute operation is enabled in a wide range from V T to V CC.
なお、アンプの電流制御用トランジスタQ5はNチヤネ
ルとなるため、その制御信号1′は第2図のφ1′と
は逆位相となる。Since the current control transistor Q 5 amps as the N channel, the control signal 1 'is phi 1 of FIG. 2' phase opposition to the.
第3図に、本発明の第3の実施例を示す。この特徴
は、差動アンプの電流制御トランジスタを複数個(本実
施例では3個)に分割し、それぞれタイミングの異なる
信号で駆動していることである。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. This feature is that the current control transistor of the differential amplifier is divided into a plurality (three in this embodiment) and driven by signals having different timings.
以下動作を説明する。同図でVC3は電圧リミツタ回
路、MCAはDRAMのメモリセルアレー、DDはデータ線、W
はワード線、QMおよびCSはメモリセル、QS1〜QS4はセン
スアンプ、QSPはPチヤネルトランジスタQS1,QS2で構成
されるセンスアンプの駆動用トランジスタ、QSNはNチ
ヤネルトランジスタQS3,QS4で構成されるセンスアンプ
の駆動用トランジスタである。またφPはプリチヤージ
信号である。The operation will be described below. In the figure, VC3 is a voltage limiter circuit, MCA is a DRAM memory cell array, DD is a data line, W
Word lines, Q M and C S is the memory cell, Q S1 to Q S4 sense amplifier, Q SP is a driving transistor of the sense amplifier composed of P Channel transistor Q S1, Q S2, Q SN is N Channel transistor a driving transistor of the sense amplifier formed by Q S3, Q S4. Φ P is a precharge signal.
第4図は、第3図に示す回路の動作タイミングを示し
たものである。同図でデータ線D,はVL/2にプリチヤー
ジされている。ここでワード線信号Wが立ち上がるとQM
がオンしCSに蓄わえられていた信号データ線,Dに表わ
れる。次に、センスアンプ駆動信号φSP,φSNを投入す
るとセンスアンプが動作し先程の信号が増幅される。こ
のときQS1,QS2はHigh側のデータ線容量CDをVLまで充電
し、QS3,QS4はLow側のデータ線容量CDをVSSまで放電す
る。このデータ線充電時の電流波形IDは、φ1,φ2,φ3
を同時に立ち上げた場合は電圧リミツタは負荷変動に高
速に応答するので、第4図の破線のように急激に立ち上
がり、除々に減少する形となる。したがつて、そのピー
ク値は大きくなる。この電流の急激な変動は電源電圧を
変動させ装置の誤動作の原因となる。それに対して、本
実施例ではセンスアンプ駆動後ある適当な時間間隔で、
φ1,φ2,φ3を立ち上げているので、最初はアンプの応
答速度が遅く、そのため電圧リミツタの駆動能力が低く
なつて充電直後のピークが低減され同図で実線で示すよ
うな台形となる。FIG. 4 shows the operation timing of the circuit shown in FIG. In the figure, the data lines D, VL / 2 are precharged. Here, when the word line signal W rises, Q M
There turned on signal data lines that were gills蓄Wa to C S, appears at D. Next, when the sense amplifier drive signals φ SP and φ SN are input, the sense amplifier operates and the previous signal is amplified. In this case Q S1, Q S2 charges the data line capacitance C D of the High side to the VL, Q S3, Q S4 discharges the data line capacitance C D of the Low side to V SS. The current waveform ID when the data line is charged is φ 1 , φ 2 , φ 3
At the same time, the voltage limiter responds quickly to the load fluctuation, so that the voltage limiter rises rapidly as shown by the broken line in FIG. 4 and gradually decreases. Therefore, the peak value increases. This sudden change in the current fluctuates the power supply voltage and causes a malfunction of the device. On the other hand, in the present embodiment, at an appropriate time interval after driving the sense amplifier,
Since φ 1 , φ 2 , and φ 3 are started, the response speed of the amplifier is slow at first, so the driving capability of the voltage limiter is reduced, and the peak immediately after charging is reduced. Becomes
一方、アンプ自体の消費電流も、同図の斜線部で示す
分だけ低減される。On the other hand, the current consumption of the amplifier itself is also reduced by the amount indicated by the hatched portion in FIG.
以上のように本実施例によれば、充電時りピーク電流
を低減する効果がある。また、電圧リミツタ自体の消費
電力も低減できる。As described above, according to this embodiment, there is an effect of reducing the peak current at the time of charging. Further, the power consumption of the voltage limiter itself can be reduced.
また、本実施例の電圧リミツタを大きさの異なる複数
個の負荷をもつ回路に適用すれば、各々の負荷容量に応
じて最適な消費電流を選ぶことができるので、低消費電
力化が可能となる。Further, if the voltage limiter of the present embodiment is applied to a circuit having a plurality of loads having different sizes, an optimal current consumption can be selected according to each load capacity, so that low power consumption can be achieved. Become.
第5図は、本発明の第4の実施例である。この特徴
は、第1図の電圧リミツタ回路VC1を複数個並列接続
し、それぞれの回路の電流制御信号を別々の信号(φ1,
φ2,φ3)にしたことである。これにより、第2の実施
例と同様な効果が得られる。また、同一の回路を並列接
続するだけなので、1回路分のみレイアウトすればよ
く、設計工数が低減できる。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. The feature is that a plurality of voltage limiter circuits VC1 of FIG. 1 are connected in parallel, and the current control signals of each circuit are separated by separate signals (φ 1 ,
φ 2 , φ 3 ). Thereby, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, since only the same circuits are connected in parallel, only one circuit needs to be laid out, and the number of design steps can be reduced.
第6図は、差動アンプの電流制御信号を発生させる回
路である。本実施例の特徴は、リミツタの出力電圧の変
動量を検出しい、それに応じた大きさの電流値を自動的
に選択できるようにしたことである。FIG. 6 is a circuit for generating a current control signal for the differential amplifier. The feature of the present embodiment is that the amount of change in the output voltage of the limiter is detected, and a current value having a magnitude corresponding thereto can be automatically selected.
同図でDAは第8図に示すような差動アンプ、VF1,VF2,
VF3は参照電圧でVL>VF1>VF2>VF3の関係がある。ま
た、電流制御トランジスタQ50,Q51Q52のチヤネル幅W50,
W51,W52はW50≧W51≧W52の関係がある。In this figure, DA is a differential amplifier as shown in FIG. 8, VF 1 , VF 2 ,
VF 3 is VL> VF 1 by the reference voltage> VF 2> relationship of VF 3. Further, channel width W 50 of the current control transistor Q 50, Q 51 Q 52,
W 51 and W 52 have a relationship of W 50 ≧ W 51 ≧ W 52 .
この回路の動作を第10図を用いて説明する。負荷Lに
駆動信号φが投入されるとLに電流が流れVLOが低下す
る。ここで、もしVLOがVF8以下になつたならば、前述の
関係よりVF1,VF2はVLOより高くなるから3個の差動アン
プすべてのプラス入力がマイナス入力より高くなりφA,
φB,φCはいずれもLow状態からHigh状態へと変化す
る。そうすると、Q50,Q51,Q52はすべてオンとなり、差
動アンプVC3には最大の電流が流れ、リミツタは最大の
駆動能力をもつようになる。また、もしVLOがVF1とVF2
の間の電圧まで低下すれば、φCのみがHighとなりQ52
のみをオンする。また、もしVLOがVF2とVF3の間の電圧
まで低下すれば、φB1,φcがHighとなり、Q51,Q52をオ
ンする。The operation of this circuit will be described with reference to FIG. When the drive signal φ is applied to the load L, a current flows through L and VLO decreases. Here, if if VLO is Natsuta below VF 8, VF 1 from the relation described above, VF 2 becomes higher than the negative input because from the higher three differential amplifiers all positive inputs VLO phi A,
Both φ B and φ C change from a low state to a high state. Then, Q 50 , Q 51 , and Q 52 are all turned on, the maximum current flows through the differential amplifier VC3, and the limiter has the maximum drive capability. Also, if VLO is VF 1 and VF 2
, Only φ C becomes High and Q 52
Only turn on. Also, if VLO is if reduced to a voltage between the VF 2 and VF 3, φ B1, φ c is turned on becomes High, the Q 51, Q 52.
以上のように本実施例によれば、VLOの低下量が大き
くなる程多くの電流制御トランジスタをオンさせ、逆に
小さくなる程少なくオンさせるということが自動的に行
なえる。したがつて、従来のように電源電圧変動やプロ
セスばらつきのために実際の充電時間よりも長い時間電
流制御トランジスタをオンさせておく必要はなくなり、
より低消費電力化が可能となる。また、多数の電流制御
信号をリミツタまで配線する必要はなくなるのでその分
レイアウト面積が低減できる。さらに負荷に流れる電流
の時間変化を知る必要はなくなるので回路設計が容易に
なる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to automatically turn on more current control transistors as the amount of decrease in VLO increases, and conversely, turn on less as the amount decreases. Therefore, there is no need to keep the current control transistor on for a longer time than the actual charging time due to power supply voltage fluctuations and process variations as in the past.
Lower power consumption can be achieved. Further, since it is not necessary to wire a large number of current control signals to the limiter, the layout area can be reduced accordingly. Further, since it is not necessary to know the time change of the current flowing through the load, the circuit design becomes easy.
第7図は、第6図に示した実施例の差動アンプDAの後
段に第9図に示す相補形MOS(以下CMOSと略記する)イ
ンバータ回路INVを挿入したものである。これによつ
て、出力の位相は逆になるので、DAへの入力を第6図と
は逆にしてある。FIG. 7 shows a complementary MOS (hereinafter abbreviated as CMOS) inverter circuit INV shown in FIG. 9 inserted after the differential amplifier DA of the embodiment shown in FIG. As a result, the phase of the output is reversed, so that the input to DA is reversed from that in FIG.
本実施例の特徴は、インバータ回路により制御信号発
生回路を利得を高めたことである。これによりVL,VF1,V
F2,VF3の間の差を小さくできるのでよりVLOの変動量を
小さくすることができる。また、CMOSインバータ回路に
よりその出力電圧は、HighレベルでVCC,LowレベルでVSS
となるので、電流制御トランジスタQ50,Q51,Q52を完全
にオン,オフでき、さらに低消費電力化が可能となる。The feature of this embodiment is that the gain of the control signal generation circuit is increased by the inverter circuit. This VL, VF 1, V
Since the difference between F 2 and VF 3 can be reduced, the amount of variation in VLO can be further reduced. The output voltage of the CMOS inverter circuit is V CC at high level and V SS at low level.
Therefore, the current control transistors Q 50 , Q 51 , and Q 52 can be completely turned on and off, and the power consumption can be further reduced.
以上本発明の説明は、MIS形LSIを例にして行なつた
が、これはバイポーラ形LSIあるいは両者を融合したBi
−CMOS形LSIについても同様な効果が得られる。The description of the present invention has been made by taking the MIS type LSI as an example, but this is a bipolar type LSI or a Bi type
-A similar effect can be obtained for a CMOS type LSI.
本発明によれば、電圧リミツタ回路の差動アンプは、
その入力電圧と電源電圧が等しくなつても大きな電流を
流すことできる。このため、電源電圧が降下し、電圧リ
ミツタの出力電圧と等しくなつても高速に動作する電圧
リミツタ回路を実現できる。According to the present invention, the differential amplifier of the voltage limiter circuit includes:
Even if the input voltage is equal to the power supply voltage, a large current can flow. Therefore, it is possible to realize a voltage limiter circuit that operates at high speed even when the power supply voltage drops and becomes equal to the output voltage of the voltage limiter.
また、負荷の状態に応じて、細かく駆動能力を制御で
きるので、低消費電力化が可能となる。In addition, since the driving ability can be finely controlled according to the state of the load, power consumption can be reduced.
第1図,第2図,第3図,第5図,第6図,第7図,第
8図,第9図は、本発明の実施例を示す図、第4図は第
3図の実施例の動作波形を示す図、第10図は、第6図お
よび第7図の動作波形を示す図、第11図は従来例を示す
図である。 1……半導体チツプ、VC1,VC2,VC3……電圧リミツタ回
路、L,L1,L2,L3……負荷回路、VCC,VSS……外部電源電
圧、VL,VL1,VL2……リミツタ基準電圧、φ1,φ2,φ3,φ
A,φB,φC……負荷駆動信号、φ1′,3′,
1′,φ3,′φ1″,φ2″,φ3″,……差動アン
プ電流制御信号、VLO,VLO1,VLO2……リミツタ出力電
圧、MCA……メモリセルアレー、D,……データ線、W
……ワード線、φP……プリチヤージ信号、φSP,φSN
……センスアンプ駆動信号、CD……データ線容量、CS…
…メモリセル容量、CSP……Pチヤネルセンスアンプト
ランジスタ共通ソース線、CSN……Nチヤネルセンスア
ンプトランジスタ共通ソース線、Q1,Q2,Q7,QSP,QS1,
QS2,Q8,Q9,Q10,Q11……PチヤネルMOSトランジスタ、
Q3,Q4,Q5,Q6,Q12,Q13,QSN,QS3,QS4,QM,Q50,Q51,Q52……
NチヤネルMOSトランジスタ、DA……差動アンプ、INV…
…相補形MOSインバータ回路、VF1,VF2,VF3……電流制御
回路参照電圧。1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, and 9 are diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of FIG. FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms of the embodiment, FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms of FIGS. 6 and 7, and FIG. 11 is a diagram showing a conventional example. 1 ...... semiconductor chip, VC1, VC2, VC3 ...... voltage Rimitsuta circuit, L, L1, L2, L3 ...... load circuit, V CC, V SS ...... external power supply voltage, VL, VL 1, VL 2 ...... Rimitsuta reference voltages, φ 1, φ 2, φ 3, φ
A , φ B , φ C ... load drive signals, φ 1 ′, 3 ′,
1 ', φ 3,' φ 1 ", φ 2", φ 3 ", ...... differential amplifier current control signal, VLO, VLO 1, VLO 2 ...... Rimitsuta output voltage, MCA ...... memory cell array, D, ...... Data line, W
…… Word line, φ P …… Precharge signal, φ SP , φ SN
…… Sense amplifier drive signal, C D … Data line capacitance, C S …
… Memory cell capacity, CSP …… P channel sense amplifier transistor common source line, CSN… N channel sense amplifier transistor common source line, Q 1 , Q 2 , Q 7 , Q SP , Q S1 ,
Q S2 , Q 8 , Q 9 , Q 10 , Q 11 ...... P channel MOS transistor,
Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 , Q 12 , Q 13 , Q SN , Q S3 , Q S4 , Q M , Q M , Q 50 , Q 51 , Q 52 ……
N-channel MOS transistor, DA ... Differential amplifier, INV ...
... complementary MOS inverter circuit, VF 1, VF 2, VF 3 ...... current control circuit reference voltage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 清男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 堀口 真志 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中込 儀延 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 青木 正和 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−121990(JP,A) 特開 昭57−172761(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kiyoo Ito 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Masashi Horiguchi 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Inside the Central Research Laboratory of the Works (72) Inventor Yoshinobu Nakagome 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo, Japan Inside the Central Research Center of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masakazu Aoki 1-280, Higashi Koikebo, Kokubunji, Tokyo, Hitachi, Ltd. In-house (56) References JP-A-62-11990 (JP, A) JP-A-57-172761 (JP, A)
Claims (5)
幅回路と、該差動増幅回路の出力がそのゲートに接続さ
れた出力トランジスタと、該出力トランジスタのソース
・ドレイン経路を介して電流供給される内部回路とを具
備する半導体集積回路において、 上記差動増幅回路の上記第1の入力は上記内部回路に印
加される電圧がフィードバックされるとともに、上記第
2の入力は基準電圧が入力され、 上記差動増幅回路に流れる電流は、上記内部回路が活性
化されている間に、2段階以上に制御されることを特徴
とする半導体集積回路。1. A differential amplifier having a first input and a second input, an output transistor having an output connected to the gate of the differential amplifier, and a source / drain path of the output transistor. And an internal circuit supplied with current through the differential amplifier circuit, wherein a voltage applied to the internal circuit is fed back to the first input of the differential amplifier circuit, and the second input is a reference A semiconductor integrated circuit to which a voltage is input and a current flowing through the differential amplifier circuit is controlled in two or more stages while the internal circuit is activated.
数のワード線に交差する複数のデータ線と、上記複数の
ワード線と上記複数のデータ線の所望の交点に設けられ
た複数のメモリセルと、上記複数のデータ線の各データ
線に接続された複数のセンスアンプとを具備し、 上記センスアンプの駆動電流は上記出力トランジスタの
ソース・ドレイン経路を介して供給されることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積回路。A plurality of word lines; a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines; and a plurality of word lines provided at desired intersections of the plurality of word lines and the plurality of data lines. And a plurality of sense amplifiers connected to each of the plurality of data lines, wherein a drive current of the sense amplifier is supplied via a source / drain path of the output transistor. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein:
アンプの一方の入力に入力されることにより該差動アン
プの他方の入力に入力された基準電圧と比較され、 該比較結果により上記差動増幅回路に流れる電流は制御
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
項のいずれかに記載の半導体集積回路。3. The voltage applied to the internal circuit is input to one input of a differential amplifier and is compared with a reference voltage input to the other input of the differential amplifier. 2. The method according to claim 1, wherein a current flowing through the differential amplifier circuit is controlled.
A semiconductor integrated circuit according to any one of the above items.
2のトランジスタのソース・ドレイン経路を介して供給
され、 上記第1のトランジスタのゲートは所定の電位に接続さ
れ、 上記第2のトランジスタのゲートは上記差動アンプの出
力が接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第3項
に記載の半導体集積回路。4. A current flowing through the differential amplifier circuit is supplied via source / drain paths of first and second transistors; a gate of the first transistor is connected to a predetermined potential; 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein an output of said differential amplifier is connected to a gate of said transistor.
セスメモリであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第4項の何れかに記載の半導体集積回路。5. The first circuit according to claim 1, wherein said internal circuit is a dynamic random access memory.
Item 5. The semiconductor integrated circuit according to any one of Items 1 to 4.
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KR1019880014850A KR910006475B1 (en) | 1987-11-24 | 1988-11-11 | Voltage conversion circuit of semiconductor device |
US07/790,065 US5272393A (en) | 1987-11-24 | 1991-11-12 | Voltage converter of semiconductor device |
US08/207,679 US5402375A (en) | 1987-11-24 | 1994-03-09 | Voltage converter arrangement for a semiconductor memory |
US08/384,962 US5528548A (en) | 1987-11-24 | 1995-02-07 | Voltage converter of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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WO2007099163A1 (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Zentrum Mikroelektronik Dresden Ag | Method for automatic operating voltage detection |
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- 1987-11-24 JP JP62294115A patent/JP2607559B2/en not_active Expired - Fee Related
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