JP2828943B2 - 低電力形の直流電圧発生回路を備えた半導体メモリ装置 - Google Patents
低電力形の直流電圧発生回路を備えた半導体メモリ装置Info
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Description
の直流(DC)電圧を発生する直流電圧発生回路に関す
る。
作に使用する直流電圧を発生するための直流電圧発生回
路を必要とする。従来の直流電圧発生回路は、図1に示
すように、抵抗R1,R2によるバイアス電圧でNMO
SトランジスタNMOS1とPMOSトランジスタPM
OS1を動作させ、出力端から一定の直流電圧VREF
を得る構成とされている。
えられる図1のような直流電圧発生回路は、その回路の
目的に応じた一定レベルを出力するために一定電力を消
費するが、通常、この直流電圧発生回路は待機時にも継
続して動作し、かなりの電力を消費する。例えば特に、
ノーマルのリード/ライト動作に比べて非常に長い待機
状態の発生するデータ保持のためのセルフリフレッシュ
モードでは、その待機状態で消費される電力がセルフリ
フレッシュモードの消費電力中の大部分を占める結果に
なっている。そこで本発明では、特にセルフリフレッシ
ュモードの待機時に電圧発生動作を中断することがで
き、消費電力を節減可能な直流電圧発生回路を提供す
る。
るために本発明は、内部回路動作用の直流電圧を発生す
る半導体メモリ装置の直流電圧発生回路において、リフ
レッシュ周期設定用のリフレッシュカウンタによるカウ
ント信号及びリフレッシュタイマ駆動信号に基づいて電
圧発生制御信号を発生する電圧発生制御部と、該電圧発
生制御信号に応じる電源供給で直流電圧を発生する直流
電圧発生部と、を備えることを特徴とする。
のリフレッシュカウンタを備えた半導体メモリ装置の直
流電圧発生回路において、前記リフレッシュカウンタに
よるカウント信号及びリフレッシュタイマ駆動信号に基
づいて1リフレッシュ周期中の所定期間で電圧発生制御
信号を発生する電圧発生制御部と、該電圧発生制御信号
に応じて電源供給を行う電源スイッチ手段をもち、電源
供給により直流電圧を発生する直流電圧発生部と、を備
えることを特徴とする。
実施形態を説明する。
回路図である。この直流電圧発生回路は、リフレッシュ
周期を設定するためのリフレッシュカウンタ10による
カウント信号Qn ,Qn-1 ,Qn-2 とリフレッシュタイ
マ駆動信号φTMONとを論理組合せし、電圧発生制御
信号VEを発生する電圧発生制御部20と、電圧発生制
御部20による電圧発生制御信号VEのレベルを調節す
るレベルシフタ30と、レベルシフタ30によりレベル
調節された電圧発生制御信号VEに応じて直流電圧を発
生する直流電圧発生部40と、から構成されている。レ
ベルシフタ30は必要に応じて設けるものである。
合のセルフリフレッシュモードの動作タイミングを示し
てある。まず、信号バーCAS後に信号バーRASが入
力され、100μs以上のロングCBR(CAS before RA
S)サイクルでセルフリフレッシュモードへ入ると、リフ
レッシュタイマ駆動信号φTMONが活性化されてイン
バータ23により反転出力される。そしてリフレッシュ
カウンタ10は、リフレッシュ周期を設定するカウント
信号Qn ,Qn-1 ,Qn-2 ,Qn-3 ,Qn-4 を出力し、
このリフレッシュカウンタ10から出力されるカウント
信号Qn ,Qn-1 ,Qn-2 は、NANDゲート21によ
る演算後にインバータ22へ入力され、反転出力され
る。
号はNORゲート24で演算され、インバータ25へ入
力される。そして、インバータ25,26を通じた駆動
の後に電圧発生制御信号VEとして出力される。この電
圧発生制御信号VEはレベルシフタ30によりレベル調
節され、直流電圧発生部40に電源スイッチ手段として
設けた電源側のPMOSトランジスタPs及び接地側の
NMOSトランジスタNsを制御する。この場合、NM
OSトランジスタNsへはインバータ27を介し反転し
て印加される。この電圧発生制御信号VEの制御により
第1スイッチ手段のPMOSトランジスタPs及び第2
スイッチ手段のNMOSトランジスタNsがON・OF
Fすることで、必要に応じた電源供給が行われて直流電
圧発生部40が動作する。即ち、セルフリフレッシュモ
ードにおいてNANDゲート21の入力がすべて論理
“1”になるとき以外は電圧発生制御信号VEが論理
“1”でPMOSトランジスタPsへ提供され、そして
インバータ27の反転により論理“0”でNMOSトラ
ンジスタNsへ提供されるので、両トランジスタPs,
NsがOFFとなって電源供給がカットされ、消費電力
を抑制することができる。
カウント信号Qn の論理“1”区間中、リフレッシュエ
ネーブル信号φRDの活性によるリストア実行期間を除
いたほとんどの期間は待機状態になる。そこでこの例で
は、カウント信号Qn ,Qn-1 ,Qn-2 の組合せにより
1リフレッシュ周期中の1/8期間を設定し、この間の
み直流電圧発生部40を動作させる。このとき、電圧発
生制御信号VEはカウント信号に従って周期的に発生
し、その電圧発生制御信号VEによる1/8期間におい
て、リフレッシュエネーブル信号φRDによるリストア
は、その1/8期間開始から3/4経過時点で実行され
る。
信号φRDは、図4に示す回路により信号バーSRSP
を発生することで生成される。この信号発生回路は、リ
フレッシュカウンタ10によるカウント信号Qn ,Qn-
1 ,Qn-2 をNANDゲート51で演算し、またカウン
ト信号Qn-3 ,Qn-4 をNANDゲート52で演算し、
そしてこれらNANDゲート51,52による演算結果
をNORゲート53で演算するようになっている。この
NORゲート53の出力は、インバータ54で反転され
てNORゲート56の一入力となる。
器55の出力とされ、この遅延器55は、リフレッシュ
カウンタ10によるカウント信号Qn を所定時間遅延さ
せて出力する。NORゲート56は、遅延器55の出力
及びインバータ54の出力を演算し、その出力信号は、
インバータ57,58,59により駆動されて信号バー
SRSPとなる。この信号バーSRSPを反転させれ
ば、図5に示すようにリフレッシュエネーブル信号φR
Dが生成される。
よる1/8期間開始から3/4経過時点でリストア実行
としておけば、該3/4時点までの間に直流電圧発生部
40を活性化させて十分にセットアップを行わせること
ができ、そして、該3/4時点以降の間の直流電圧発生
部40の活性化でリストア動作後先充電動作が保障され
る。
の7/8期間(即ち待機状態)で直流電圧発生部40を
非活性とし、動作の必要な1/8期間で直流電圧発生部
40を活性とすることにより節減される電力について、
シミュレーション結果を次の表1に示す。尚、表1中に
は、カウント信号Qn ,Qn-1 を図2のNANDゲート
21の入力として使用し、直流電圧発生部40の実働期
間を1リフレッシュ周期の1/4期間に設定した場合も
併せて示してある。
VEXT を基に得る内部電源電圧を発生するためにチップ
内部で使用する基準電圧を表している。これは通常、C
MOS回路により発生される。STB−IVCは、メモ
リ装置がスタンバイにあるときにチップ内部で使用され
る内部電源電圧を表す。即ち、通常のメモリ装置では消
費電力を抑制するために、アクティブとスタンバイとで
別個の内部電源電圧発生回路を使用しており、STB−
IVCはスタンバイ用の内部電源電圧発生回路による出
力を示している。また、VBBはバックバイアスを表す。
す。最近の低電力形のメモリ装置においては、外部供給
の電源電圧VEXT から低レベルの内部電源電圧(IV
C)を発生して内部回路を動作させているが、レベルシ
フタ30は、その内部電源電圧を電源電圧VEXT のレベ
ルへ変換するための回路である。即ち、図2の直流電圧
発生部40では電源電圧VEXT を利用する一方、電圧発
生制御部20内のNANDゲート21やNORゲート2
4等は内部電源電圧で動作することになるので、電圧発
生制御部20の出力レベルではPMOSトランジスタP
sのON・OFF動作に足りないことが考えられる。そ
こで、PMOSトランジスタPsを完全OFFさせられ
るように、電圧発生制御部20の出力レベルを電源電圧
VEXT のレベルへシフトさせる必要があり、このために
レベルシフタ30が設けられる。
フリフレッシュモードにおいて必要時にのみ動作する低
電力形の直流電圧発生回路を提供できるので、消費電力
抑制に大きく貢献する。
す回路図。
のタイミング図。
発生するための回路構成を示す回路図。
φRD発生のタイミング図。
図。
Claims (7)
- 【請求項1】 リフレッシュ周期を設定するためのリフ
レッシュカウンタを備えた半導体メモリ装置において、 前記リフレッシュカウンタによるカウント信号及びリフ
レッシュタイマ駆動信号に基づいて1リフレッシュ周期
中の所定期間で電圧発生制御信号を発生する電圧発生制
御部と、該電圧発生制御信号に応じて電源供給を行う電
源スイッチ手段をもち、これによる電源供給で活性化し
直流電圧を発生する直流電圧発生部と、を有してなる直
流電圧発生回路を備え、前記電圧発生制御信号の発生さ
れる所定期間中に、前記直流電圧発生部が活性化してか
ら一定時間の後にリフレッシュエネーブル信号が発生さ
れるようになっていることを特徴とする半導体メモリ装
置。 - 【請求項2】 1リフレッシュ周期中の1/8期間で電
圧発生制御信号が発生され、その1/8期間中に、該1
/8期間開始から3/4経過時点でリフレッシュエネー
ブル信号が発生される請求項1記載の半導体メモリ装
置。 - 【請求項3】 電圧発生制御信号のレベル調節を行って
電源スイッチ手段へ提供するレベルシフタを直流電圧発
生回路の直流電圧発生部に更に設けた請求項1又は請求
項2記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項4】 直流電圧発生部の電源スイッチ手段は、
電源側の第1スイッチ手段と接地側の第2スイッチ手段
とからなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体
メモリ装置。 - 【請求項5】 第1スイッチ手段がPMOSトランジス
タである請求項4記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項6】 第2スイッチ手段がNMOSトランジス
タである請求項5記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項7】 電圧発生制御信号が第1スイッチ手段へ
提供されると共に反転されて第2スイッチ手段へ提供さ
れる請求項6記載の半導体メモリ装置。
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