JP2837122B2 - 半導体メモリ装置のデータ出力バッファ回路 - Google Patents
半導体メモリ装置のデータ出力バッファ回路Info
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Description
データ出力バッファ回路に関し、特に、対負電圧手段を
備えるデータ出力バッファ回路に関するものである。
外部へ出力する際のデータ出力バッファ回路と、外部か
らデータを入力する際のデータ入力バッファ回路を備え
る。図1は、この半導体メモリ装置に備えられるデータ
出力バッファ回路の構成(push-pull buffer circuit)
を示し、図2に、そのデータ出力バッファ回路の動作特
性について波形図を示す。図中φTRSTは、データ出
力端子DQをフローティング状態(高インピーダンス状
態)から出力可能状態とするための信号(“出力解除信
号”とする)である。
TRSTが論理“ロウ”で入力される場合、NANDゲ
ート11,12の両方とも論理“ハイ”を恒常出力し、
インバータ13,14がこれを反転出力して出力手段の
NMOSトランジスタ15,16へ印加するので、トラ
ンジスタ15,16は非導通状態となる。従って、デー
タ出力端子DQは図2に示すようにフローティング状態
となる。
イ”で入力されるとフローティングが解除されて出力可
能となり、データ線DBに現れるデータ(実線22)及
び反転データ線バーDBに現れるデータ(点線23)に
従ってデータ出力端子DQにデータ“H”,“L”が出
力される。即ち、外部条件(システムのデータバスの状
態等)に従ってフローティング状態〔通常のTTLレベ
ルの場合であれば1.4V(VTRI )の高インピーダン
ス状態〕から出力解除信号φTRSTが論理“ハイ”へ
遷移すると、NANDゲート11,12の各出力はデー
タ線DB,バーDBに従って論理決定される。このとき
実線22のようにデータ線DBに論理“ハイ”、点線2
3のようにデータ線バーDBに論理“ロウ”が現れる
と、NANDゲート11が論理“ロウ”出力、NAND
ゲート12が論理“ハイ”出力となり、インバータ13
を通じて論理“ハイ”を受けるNMOSトランジスタ1
5は導通状態、インバータ14を通じて論理“ロウ”を
受けるNMOSトランジスタ16は非導通状態となる。
その結果、データ出力端子DQから“H”データが発生
される。また、データ線DBに論理“ロウ”、データ線
バーDBに論理“ハイ”が現れる場合は、NANDゲー
ト11が論理“ハイ”、NANDゲート12が論理“ロ
ウ”を出力するので、NMOSトランジスタ15は非導
通状態、NMOSトランジスタ16は導通状態となる。
従ってこのときには、データ出力端子DQから“L”デ
ータが発生される。
回路のデータ出力端子DQは、メモリの組み込まれるシ
ステムでは他のメモリと共通接続される。例えば、DR
AMで×1(データ出力が1)の場合にはデータ入出力
線は分離とされるが、×4(データ出力が4)の場合に
はデータ入出力線は共有とされる。図3に、データ入出
力線共有の場合のデータ出力端子DQの接続状態を示
す。
出力区分は、出力エネーブル信号バーOEに従って決定
する。即ち、出力エネーブル信号バーOEが論理“ロ
ウ”で提供される場合にデータ入出力線が出力線として
使用される。このとき、データ出力バッファ回路を制御
する出力解除信号φTRSTは論理“ハイ”となり、デ
ータ線DB,バーDBの状態により上記のようにデータ
出力端子DQからデータが発生する。一方、出力エネー
ブル信号バーOEが論理“ハイ”で提供される場合には
出力解除信号φTRSTは論理“ロウ”になり、データ
出力バッファ回路をフローティング状態とする。従っ
て、データ入出力線は入力線として使用される。このと
き、データ入出力線に接続のデータ入力バッファ回路が
活性化され、データ入出力線のデータが半導体メモリ装
置内へ入力される。尚、このようなデータ入出力線は他
の外部装置と接続されるが、この外部装置はデータ伝送
方式に従ってGTL、LVTTL、TTL方式のインタ
フェースを有し、データ入出力線はこのような方式のイ
ンタフェースを介して半導体メモリ装置のアクセスデー
タを出力し、そして、インタフェースを介して送られて
くるデータを半導体メモリ装置へ入力する。
ST MEMORY)と第2メモリ(SECOND MEMORY) の2つのデー
タ出力バッファ回路が接続されている状態を示している
(データ入力バッファ回路は図示略)。このようにデー
タ出力バッファ回路が接続される場合、データ入出力線
につながれた外部装置から負電圧が供給されると、デー
タ出力バッファ回路では消費電流がかなり大きいものに
なる。図4にこれを説明している。この図4は、図1に
示す構成のデータ出力バッファ回路の出力端部分を示し
ており、データ出力バッファ回路がフローティング状態
のときである。即ち、出力解除信号φTRSTが論理
“ロウ”で入力され、NMOSトランジスタ15,16
は非導通状態にある。このような状態は、複数のデータ
出力バッファ回路が1つのデータ入出力線を共有してい
る状態で当該データ出力バッファ回路が選択されない場
合か、或いは、データ入出力線が入力機能に使用されて
いる場合である。このときに、データ出力端子DQに負
電圧が発生すると上記不具合が発生する。
部装置とのインタフェースでデータ入出力線に負電圧が
かかると、フローティング状態にあるデータ出力バッフ
ァ回路が不要な電流浪費経路を形成することになる。つ
まり、このときにはデータ出力端子DQへ−2Vの負電
圧が加えられることになり、該データ出力端子DQと接
続されたNMOSトランジスタ15のソース電極も−2
Vを有することになる。一方、NMOSトランジスタ1
5のゲート電極には接地電圧Vssレベルの0Vが印加
されるので、ゲート・ソース間電圧Vgsは2V〔0−
(−2)=2V〕となり、NMOSトランジスタ15が
導通して図4に示すように電流浪費経路が形成されてし
まう。このとき、NMOSトランジスタ15のしきい値
電圧VTが1V、電源電圧Vccが5Vとすると、Vg
s−VT<VdsとなってNMOSトランジスタ15は
飽和領域で動作することになる。
のフローティング状態で不要な電流経路が形成される
と、電流浪費につながると共に各種動作電源に影響を及
ぼすことになる。図5は、データ出力端子DQに負電圧
がかかるときのNMOSトランジスタ15の内部状態を
示している。図示のように、斜線部分で示すチャネルが
ソース電極側に形成される状態となり、チャネルの形成
されないC領域ではドリフトによって電流が流れること
になる。このときデータ出力端子DQに負電圧が印加さ
れているとドレイン電極とソース電極との間の電圧差が
大きくなり、それによりチャネルが形成されない領域で
衝突イオン化(impact ionization) が起こって基板電流
が大きく増加する。すると、基板電圧VBBのレベル上
昇をひきおこし、動作電源の異常で半導体メモリ装置の
誤動作を誘発する可能性がある。
678,950号に開示されたような対負電圧手段をも
つ図6に示すデータ出力バッファ回路が提案されてい
る。図示のDTはプルアップトランジスタとして用いる
NMOSトランジスタ64に印加される第1出力データ
で、DTBはプルダウントランジスタとして用いるNM
OSトランジスタ66に印加される第2出力データであ
る。即ち、図1に照らして言うと、第1出力データDT
はデータ線DBによるデータ、そして第2出力データD
TBはデータ線バーDBによるデータで、互いに反対の
論理の相補データある。出力制御信号φSは、該データ
出力バッファ回路を高インピーダンスにするための制御
信号である。
cとデータ出力端子DQとの間に設けられ、ゲート電極
が第1出力データDTを受ける第1入力ノードN1に接
続される。NMOSトランジスタ66はデータ出力端子
DQと接地電圧Vssとの間に設けられ、ゲート電極が
第2出力データDTBを受ける第2入力ノードN2に接
続される。第1入力ノードN1に接続されたNMOSト
ランジスタ61はゲート電極に出力制御信号φSを入力
した動作制御トランジスタで、このNMOSトランジス
タ61のソース電極と接地電圧Vssとの間に、ゲート
電極がデータ出力端子DQに接続されたNMOSトラン
ジスタ62が設けられる。NMOSトランジスタ63は
第1入力ノードN1とデータ出力端子DQとの間に設け
られ、そのゲート電極は接地電圧Vssへつながれてい
る。NMOSトランジスタ65は第2入力ノードN2と
接地電圧Vssとの間に設けられ、ゲート電極に出力制
御信号φSを入力する動作制御トランジスタである。2
つの動作制御トランジスタは1つとしてもその機能を達
成し得る。
れると、NMOSトランジスタ61,65が導通して入
力ノードN1,N2を接地電圧Vssレベルにダウンさ
せ、これによりNMOSトランジスタ64,66のゲー
ト電極に論理“ロウ”が入力される。この回路によれ
ば、第1入力ノードN1の論理“ハイ”によりデータ出
力端子DQから“H”データが出力された状態におい
て、出力制御信号φSが論理“ハイ”で入力されるとN
MOSトランジスタ61が導通し、そしてデータ出力端
子DQの論理“ハイ”によりNMOSトランジスタ62
が導通する。従って、第1入力ノードN1はNMOSト
ランジスタ64のしきい値電圧以下になる。一方、第2
入力ノードN2が論理“ハイ”のときに出力制御信号φ
Sが論理“ハイ”で入力されると、NMOSトランジス
タ65が導通して第2入力ノードN2はNMOSトラン
ジスタ66のしきい値電圧以下になる。このようにして
NMOSトランジスタ64,66が非導通状態となるこ
とにより、データ出力端子DQはフローティング状態と
される。
子DQに負電圧が加えられた場合、NMOSトランジス
タ64はその負電圧によってゲート・ソース間電圧Vg
sが大きくなるので導通状態となる。このとき同時に、
第1入力ノードN1とデータ出力端子DQに接続し、ゲ
ート電極を接地電圧VssにつないだNMOSトランジ
スタ63も導通するので、第1入力ノードN1はデータ
出力端子DQの電圧に従うことになる。従って、第1入
力ノードN1とデータ出力端子DQの電圧が等しくなる
ので、NMOSトランジスタ64のゲート・ソース間電
圧Vgsは0Vとなり、NMOSトランジスタ64の導
通は防止される。換言すれば、NMOSトランジスタ6
3のサブスレッショールド領域で第1入力ノードN1と
データ出力端子DQは相互にリンク(link)されるので、
結局、NMOSトランジスタ64のゲート・ソース間電
圧Vgsは0Vとなる。このようにしてNMOSトラン
ジスタ64による電流浪費経路形成が防止されるので、
NMOSトランジスタ64で発生する上記図5のような
衝突イオン化による誤動作が防止される。
電圧手段を有するデータ出力バッファ回路によれば、デ
ータ出力バッファ回路単体で考えれば確かにデータ出力
端子DQの負電圧の影響は防止される。ところが、デー
タ入出力線に接続した他のデータ出力バッファ回路との
関係で不具合がある。即ち、図7に示すように、2つの
第1メモリ及び第2メモリが図6のような構成のデータ
出力バッファ回路をそれぞれ備え、システムのデータ入
出力線を共有してインタリーブ(interleave)方式でデー
タを出力する場合、第1メモリのデータ出力バッファ回
路からデータを出力するときには第2メモリのデータ出
力バッファ回路がフローティング状態となり、逆に、第
2メモリのデータ出力バッファ回路からデータを出力す
るときには第1メモリのデータ出力バッファ回路がフロ
ーティング状態となるはずである。しかしながら、この
ように第1,第2メモリがデータ入出力線が共有してい
る場合、図7に示すように、データ入出力線に共通接続
される他方のメモリのデータ出力バッファ回路との関係
で不要な電流浪費経路が形成される可能性が残ってい
る。これを図8の動作波形図を参照して説明する。
1出力データDTが論理“ロウ”で入ってきた後に更に
論理“ハイ”のデータへ遷移する場合を考える。尚、図
8中のバーRASA ,バーCASA ,バーOEA ,φS
Aは第1メモリの制御信号で、バーRASB ,バーCA
SB ,バーOEB ,φSBは第2メモリの制御信号を示
している。
SA ,バーCASA ,バーOEA が活性化されて第1メ
モリがアクセスされ、第1出力データDTが論理“ロ
ウ”で入力されると、NMOSトランジスタ64は非導
通、NMOSトランジスタ66は導通になるので、デー
タ出力端子DQAには、図8中の実線部分LD1で示す
ように“L”データが現れる。この状態から第1出力デ
ータDTが論理“ハイ”へ遷移入力すると、NMOSト
ランジスタ64は導通、NMOSトランジスタ66は非
導通となり、データ出力端子DQAは図8中の細線部分
HD1で示すように上昇し始める。このときに第1メモ
リのアクセスが中止され、第2メモリのアクセスが開始
されることになると、信号バーRASA ,バーCA
SA ,バーOEA が非活性化されて出力制御信号φSA
が論理“ハイ”に遷移すると共に信号バーRASB ,バ
ーCASB ,バーOEB が活性化されて出力制御信号φ
SBが論理“ロウ”へ遷移する。
ノードNA1には電源電圧Vccレベルがかかっている
状態となり、データ出力端子DQAは細線部分HD1の
ように上昇し始める状態にある。この状態で第1メモリ
のデータ出力バッファ回路は出力制御信号φSAに従っ
てフローティング状態へ移ることになるが、データ出力
端子DQAを帰還入力とするNMOSトランジスタ62
は、データ出力端子DQAが上昇途中にあり十分な電圧
を得られないため導通できないことがあり、NMOSト
ランジスタ61,62による第1入力ノードNA1の放
電が行えなくなる場合がある。この現象が発生すると、
第2メモリの出力データによっては、図7に点線で示す
ような電流浪費経路が形成され得る。
時に、第1メモリのデータ出力端子DQAの状態が接地
電圧Vssよりは高くNMOSトランジスタ62のしき
い値電圧よりは低くなる場合があり、この場合には、第
1メモリのデータ出力バッファ回路でNMOSトランジ
スタ62が不完全導通状態ないしは非導通状態になり、
第1入力ノードNA1の放電経路が形成されないことに
なる。この状態なると、第1入力ノードNA1には第1
出力データDTによる論理“ハイ”が設定されたままに
なるのでNMOSトランジスタ64が導通状態を維持
し、このときに第2メモリのデータ出力バッファ回路が
データ出力端子DQBに“L”データを発生することに
なれば、第1メモリのNMOSトランジスタ64及び第
2メモリのNMOSトランジスタ76を通じる電流浪費
経路が形成されてしまう。この電流浪費経路は、第2メ
モリのデータ出力バッファ回路から“H”データが出力
されるまで維持される。
路における第1入力ノードNA1が十分に放電された状
態で、第2メモリのデータ出力バッファ回路でデータ出
力端子DQBから“L”データが出力される場合、第1
入力ノードNA1はフローティング状態となるが、それ
によるカップリングや漏洩電流による第1入力ノードN
A1の変化により、誤動作が誘発され得る可能性もあ
る。
に本発明では、データ出力端子の電圧レベルを検出して
フローティング状態における電流浪費を防止可能で、フ
ローティング状態でのデータ出力端子の安定化を図れる
ようなデータ出力バッファ回路を提供する。即ち、デー
タ入出力線を共有する半導体メモリ装置のデータ出力バ
ッファ回路について、データ出力端子の電圧レベルを検
出して待機時の状態安定化を図れるような構成を提供す
るものである。
タに従ってデータ出力端子をプルアップするプルアップ
トランジスタと、第2出力データに従って前記データ出
力端子をプルダウンするプルダウントランジスタと、こ
れらトランジスタの各制御電極と接続して出力制御信号
に従い前記各トランジスタをOFFさせる動作制御トラ
ンジスタと、を備えた半導体メモリ装置のデータ出力バ
ッファ回路において、前記データ出力端子に負電圧がか
かるとこれを前記プルアップトランジスタの制御電極へ
伝える負電圧伝達トランジスタと、前記負電圧がかかる
ときには前記動作制御トランジスタとプルアップトラン
ジスタの電気的接続を断つと共にこれ以外のときには前
記動作制御トランジスタとプルアップトランジスタの電
気的接続を保つ電圧検出接続制御手段と、を備えること
特徴とする。
発明では、マイナス電源端をデータ出力端子に接続した
第1のインバータと、該インバータと逆向並列接続した
第2のインバータと、動作制御トランジスタとプルアッ
プトランジスタの制御電極との間に設けられ、第1のイ
ンバータの出力により制御される接続制御トランジスタ
と、から構成した電圧検出接続制御手段、或いは、動作
制御トランジスタとプルアップトランジスタの制御電極
との間に設けた接続制御トランジスタと、該接続制御ト
ランジスタのゲート電極と電源電圧との間に設けてゲー
ト電極を接地又は基準電圧としたPMOSトランジスタ
と、前記接続制御トランジスタのゲート電極とデータ出
力端子との間に設けてゲート電極を接地又は基準電圧と
したNMOSトランジスタと、から構成した電圧検出接
続制御手段を提供する。
共有する半導体メモリ装置のデータ出力バッファ回路に
おいて、第1電圧とデータ出力端子との間に設けられ、
第1出力データを受ける第1入力ノードに制御電極を接
続したプルアップ手段と、前記データ出力端子と第2電
圧との間に設けられ、第2出力データを受ける第2入力
ノードに制御電極を接続したプルダウン手段と、前記第
1入力ノードと前記データ出力端子との間に接続されて
負電圧を伝達する伝達手段と、第1電圧と前記データ出
力端子との間に設けられて前記データ出力端子の電圧レ
ベルを検出する電圧検出手段と、前記第1入力ノードと
第2電圧との間に設けられ、前記電圧検出手段により制
御されるスイッチ手段と、を備えることを特徴とする。
御ノードとの間に設けられ、ゲート電極を補助制御ノー
ドに接続した第1MOSトランジスタと、前記制御ノー
ドとデータ出力端子との間に設けられ、ゲード電極を前
記補助制御ノードに接続した第2MOSトランジスタ
と、前記制御ノードと前記補助制御ノードとの間に設け
られ、前記制御ノードの電圧レベルに従いトリップして
前記補助制御ノードの電圧レベルを制御する手段と、か
ら構成したものとする。このとき、前記スイッチ手段を
第1入力ノードに接続すると共に該スイッチ手段に出力
制御信号により制御されるスイッチ手段を接続する構成
としておくとよい。
線を共有する半導体メモリ装置のデータ出力バッファ回
路において、第1電圧とデータ出力端子との間に設けら
れ、第1出力データを受ける第1入力ノードに制御電極
を接続した第1スイッチ手段と、前記データ出力端子と
第2電圧との間に設けられ、第2出力データを受ける第
2入力ノードに制御電極を接続した第2スイッチ手段
と、前記第1入力ノードと前記データ出力端子との間に
設けられ、制御電極に第3電圧を受ける第3スイッチ手
段と、第1電圧と制御ノードとの間に設けられゲート電
極を補助制御ノードに接続した第1MOSトランジス
タ、前記制御ノードと前記データ出力端子との間に設け
られゲート電極を前記補助制御ノードに接続した第2M
OSトランジスタ、そして、前記制御ノードと前記補助
制御ノードとの間に設けられ前記制御ノードの電圧レベ
ルに従いトリップして前記補助制御ノードの電圧レベル
を制御するインバータからなり、前記データ出力端子の
電圧レベルを検出する電圧検出手段と、前記第1入力ノ
ードと第2電圧との間に設けられ、前記電圧検出手段及
び出力制御信号により制御される第4スイッチ手段と、
を備え、前記電圧検出手段が第2電圧より低い電圧を検
出したときは前記第3スイッチ手段及び第4スイッチ手
段により前記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑
制され、フローティング状態で前記電圧検出手段が第2
電圧以上の電圧を検出したときは前記第4スイッチ手段
により前記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑制
されるようになっていることを特徴とするデータ出力バ
ッファ回路を提供する。
力線を共有する半導体メモリ装置のデータ出力バッファ
回路において、第1電圧とデータ出力端子との間に設け
られ、第1出力データを受ける第1入力ノードに制御電
極を接続した第1スイッチ手段と、前記データ出力端子
と第2電圧との間に設けられ、第2出力データを受ける
第2入力ノードに制御電極を接続した第2スイッチ手段
と、前記第1入力ノードと前記データ出力端子との間に
設けられ、制御電極に第3電圧を受ける第3スイッチ手
段と、第1電圧と制御ノードとの間に設けられゲート電
極に第3電圧を受ける第1MOSトランジスタ、及び、
前記制御ノードと前記データ出力端子との間に設けられ
ゲート電極に第3電圧を受ける第2MOSトランジスタ
からなり、前記データ出力端子の電圧レベルを検出する
電圧検出手段と、前記第1入力ノードと第2電圧との間
に設けられ、前記電圧検出手段及び出力制御信号により
制御される第4スイッチ手段と、を備え、前記電圧検出
手段が第3電圧より低い電圧を検出したときは前記第3
スイッチ手段及び第4スイッチ手段により前記第1スイ
ッチ手段の電流浪費経路形成が抑制され、フローティン
グ状態で前記電圧検出手段が第3電圧以上の電圧を検出
したときは前記第4スイッチ手段により前記第1スイッ
チ手段の電流浪費経路形成が抑制されるようになってい
ることを特徴とするデータ出力バッファ回路を提供す
る。
9及び図10を参照して詳細に説明する。
回路において、第1出力データDTはデータ線DBによ
るデータ、第2出力データDTBはデータ線バーDBに
よるデータで、相互に反対論理の相補データである。N
MOSトランジスタ96はプルアップ手段で、電源電圧
Vccとデータ出力端子DQとの間に設けられ、ゲート
電極(制御電極)が第1出力データDTを受ける第1入
力ノードN1に接続される。即ち、このNMOSトラン
ジスタ96はデータ出力端子DQの電圧をプルアップさ
せる機能を遂行するもので、第1出力データDTに従っ
てスイッチする第1スイッチ手段となる。NMOSトラ
ンジスタ98はプルダウン手段で、データ出力端子DQ
と接地電圧Vssとの間に設けられ、ゲート電極(制御
電極)が第2出力データDTBを受ける第2入力ノード
N2に接続される。即ち、このNMOSトランジスタ9
8は、データ出力端子DQの電圧をプルダウンさせる機
能を遂行するもので、第2出力データDTBに従ってス
イッチする第2スイッチ手段となる。
ードN1とデータ出力端子DQとの間に設けられ、ゲー
ト電極が接地電圧Vssへつながれる。このNMOSト
ランジスタ95は、データ出力端子DQに負電圧がかか
るときにNMOSトランジスタ96を通じる電流浪費経
路の発生を防止する機能をもった第3スイッチ手段とな
る。即ち、データ出力端子DQの負電圧をNMOSトラ
ンジスタ96のゲート電極つまり第1入力ノードN1へ
伝達する伝達手段である。尚、このトランジスタ95の
ゲート電極は所定の基準電圧(Vref)につなぐよう
にしてもよい。該基準電圧のレベルとしては、接地電圧
Vssに対しNMOSトランジスタ95のしきい値電圧
を越えない程度のものとしておくのは勿論である。
cと制御ノードN3との間に設けられ、ゲート電極が補
助制御ノードN4に接続される。NMOSトランジスタ
92は制御ノードN3とデータ出力端子DQとの間に接
続され、ゲート電極が補助制御ノードN4に接続され
る。これらトランジスタ91,92により図示のよう
に、マイナス側電源端をデータ出力端子DQに接続した
インバータが形成されている。インバータ99は制御ノ
ードN3と補助制御ノードN4との間に接続され、制御
ノードN3に検出出力されるデータ出力端子DQの電圧
レベルによりトリップし、補助制御ノードN4の電圧レ
ベルを制御する。これらPMOSトランジスタ91、N
MOSトランジスタ92、及びインバータ99は、デー
タ出力端子DQの電圧レベルを検出して制御ノードN3
を制御する電圧検出手段を構成する。NMOSトランジ
スタ93は、第1入力ノードN1に接続され、ゲート電
極が制御ノードN3に接続された接続制御トランジスタ
で、前記電圧検出手段と共に電圧検出接続制御手段を構
成している。
ンジスタ93のソース電極と接地電圧Vssとの間に設
けられ、ゲート電極に出力制御信号φSが入力される。
このNMOSトランジスタ94はNMOSトランジスタ
93と共に、フローティング状態においてデータ出力端
子DQの検出電圧レベルに従いNMOSトランジスタ9
6の電流浪費経路形成を防止する第4スイッチ手段を構
成する。NMOSトランジスタ97は第5スイッチ手段
で、第2入力ノードN2と接地電圧Vssとの間に設け
られ、ゲート電極に出力制御信号φSが入力される。
“ハイ”で入力されると、NMOSトランジスタ94,
97が導通する。初期状態で制御ノードN3が電源電圧
Vccにチャージされているので、このときにはNMO
Sトランジスタ93も導通して第1入力ノードN1及び
第2入力ノードN2が接地電圧Vssレベルとされ、こ
れによりNMOSトランジスタ96,98のゲート電極
には論理“ロウ”が印加される。従って、データ出力端
子DQはフローティング状態になる。制御ノードN3の
論理“ハイ”をインバータ99が反転して補助制御ノー
ドN4へ印加するので、PMOSトランジスタ91は導
通維持、NMOSトランジスタ92は非導通維持とな
り、NMOSトランジスタ93,94の導通で第1入力
ノードN1が論理“ロウ”に維持される。
子DQに負電圧が加えられる場合、第1入力ノードN1
及び補助制御ノードN4は接地電圧Vssレベルを維持
している状態にある。従って、NMOSトランジスタ9
6,95,92が一旦導通状態となる。このNMOSト
ランジスタ92が導通すると制御ノードN3が負電圧に
ひっぱられる結果、インバータ99のトリップ電圧を越
えて低下し、インバータ99から論理“ハイ”が出力さ
れる。このインバータ99の出力によりPMOSトラン
ジスタ91が非導通化する一方、NMOSトランジスタ
92により制御ノードN3と負電圧がつながれるので、
NMOSトランジスタ93は完全非導通状態となり、N
MOSトランジスタ94と第1入力ノードN1との電気
的接続が遮断される。そして、前述のようにNMOSト
ランジスタ95が作用するので、第1入力ノードN1は
NMOSトランジスタ96のしきい値電圧よりも低く維
持されることになる。この結果、データ出力端子DQに
負電圧が加えられても、NMOSトランジスタ96を通
じる電流浪費経路路形成は確実に防止される。
圧がつながれ一旦論理“ロウ”が設定された後でも、当
該データ出力バッファ回路の次のアクティブ等でデータ
出力端子DQに“H”データ等の正電圧が発生すれば、
これがNMOSトランジスタ92を介して制御ノードN
3へ伝えられるので、制御ノードN3の論理“ハイ”が
自動的に設定されることになる。
入出力線を共有する場合に、前述の図8の細線部分HD
1のように、第1出力データDTの論理“ハイ”遷移に
よりデータ出力端子DQの電圧が上昇する途中でフロー
ティング状態に移るときは、まず、データ出力端子DQ
の電圧レベルが正電圧となる。このときの電圧レベル
は、接地電圧Vssよりは高くしきい値電圧よりは低い
状態となる。制御ノードN3は電源電圧Vccレベルに
チャージされた状態にあるのでNMOSトランジスタ9
3は導通状態にあり、NMOSトランジスタ94と第1
入力ノードN1とは電気的接続が保たれ、そしてNMO
Sトランジスタ94は出力制御信号φSによって導通し
ている。従って、第1出力データDTによる第1入力ノ
ードN1の論理“ハイ”は、NMOSトランジスタ9
3,94を通じて放電される。その結果、第1入力ノー
ドN1は接地電圧Vssレベルへ迅速遷移してNMOS
トランジスタ96が非導通化される。即ち、NMOSト
ランジスタ96を通じる電流浪費経路形成は確実に防止
され、データ入出力線に共通接続された他のメモリのデ
ータ出力バッファ回路の影響を受けずにすむ。
が加えられるときでも該データ出力端子DQの電圧レベ
ルを検出してこれに従うように第1入力ノードN1のレ
ベル制御を行え、また、データ出力端子DQがフローテ
ィング状態にあるときには常に第1入力ノードN1を接
地電圧Vssレベルに維持可能であるので、フローティ
ング状態における不要な電流経路の形成を確実に防止で
き、電流浪費を防ぐことが可能で、また、第1入力ノー
ドN1がフローティング状態に維持されることもないの
で、誤動作も防止し得る。
実施形態を示す。図示のように、電圧検出手段以外の構
成は図9の構成と同様である。この実施形態の電圧検出
手段は、PMOSトランジスタ101及びNMOSトラ
ンジスタ102により構成されている。PMOSトラン
ジスタ101は電源電圧Vccと制御ノードN3との間
に設けられ、ゲート電極が接地電圧Vssにつながれて
いる。そして、NMOSトランジスタ102は制御ノー
ドN3とデータ出力端子DQとの間に設けられ、ゲート
電極が接地電圧Vssにつながれている。尚、各トラン
ジスタ101,102のゲート電極は、所定の基準電圧
(Vref)へつなぐようにしてもよい。
態のデータ出力端子DQの出力電圧を検出する動作につ
いて説明する。まず、トランジスタ101,102のゲ
ート電圧以上の電圧(トランジスタ102が導通しない
電圧)がデータ出力端子DQにかかる場合には、制御ノ
ードN3が論理“ハイ”となる。即ち、データ出力端子
DQが接地電圧VssレベルであればPMOSトランジ
スタ101が導通状態を維持し、第1入力ノードN1を
接地電圧Vssレベルに維持することができる。また、
データ出力端子DQが正電圧にある場合にも制御ノード
N3が論理“ハイ”に維持されるので、第1入力ノード
N1を接地電圧Vssレベルに維持することができる。
一方、データ出力端子DQに負電圧がかかる場合は、N
MOSトランジスタ102が導通するので、制御ノード
N3をデータ出力端子DQのレベルへ遷移させることに
なる。すると、NMOSトランジスタ93が非導通化さ
れてNMOSトランジスタ94と第1入力ノードN1と
の電気的接続が断たれ、第1入力ノードN1の電圧レベ
ルは、NMOSトランジスタ95による伝達でデータ出
力端子DQのレベルに従うことになる。従って、上記図
9に示すデータ出力バッファ回路と同様の動作を得られ
る。
明図。
出力端子DQの負電圧による電流浪費経路形成を説明す
る説明図。
電圧印加時の内部状態を示す構造説明図。
ファ回路の回路図。
を説明する説明図。
の動作関係を示すメモリの各制御信号の波形図。
形態を示す回路図。
実施形態を示す回路図。
Claims (12)
- 【請求項1】 データ入出力線を共有する半導体メモリ
装置のデータ出力バッファ回路において、 第1電圧とデータ出力端子との間に設けられ、第1出力
データを受ける第1入力ノードに制御電極を接続したプ
ルアップ手段と、前記データ出力端子と第2電圧との間
に設けられ、第2出力データを受ける第2入力ノードに
制御電極を接続したプルダウン手段と、前記第1入力ノ
ードと前記データ出力端子との間に接続されて負電圧を
伝達する伝達手段と、第1電圧と前記データ出力端子と
の間に設けられて前記データ出力端子の電圧レベルを検
出する電圧検出手段と、前記第1入力ノードと第2電圧
との間に設けられ、前記電圧検出手段により制御される
スイッチ手段と、を備えることを特徴とするデータ出力
バッファ回路。 - 【請求項2】 電圧検出手段は、第1電圧と制御ノード
との間に設けられ、ゲート電極を補助制御ノードに接続
した第1MOSトランジスタと、前記制御ノードとデー
タ出力端子との間に設けられ、ゲード電極を前記補助制
御ノードに接続した第2MOSトランジスタと、前記制
御ノードと前記補助制御ノードとの間に設けられ、前記
制御ノードの電圧レベルに従いトリップして前記補助制
御ノードの電圧レベルを制御する手段と、から構成され
る請求項1記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項3】 電圧検出手段により制御されるスイッチ
手段を第1入力ノードに接続すると共に該スイッチ手段
に出力制御信号により制御されるスイッチ手段を接続す
る請求項2記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項4】 プルアップ手段、プルダウン手段、及び
スイッチ手段はNMOSトランジスタ、第1電圧は電源
電圧、そして第2電圧は接地電圧である請求項3記載の
データ出力バッファ回路。 - 【請求項5】 データ入出力線を共有する半導体メモリ
装置のデータ出力バッファ回路において、 第1電圧とデータ出力端子との間に設けられ、第1出力
データを受ける第1入力ノードに制御電極を接続した第
1スイッチ手段と、 前記データ出力端子と第2電圧との間に設けられ、第2
出力データを受ける第2入力ノードに制御電極を接続し
た第2スイッチ手段と、 前記第1入力ノードと前記データ出力端子との間に設け
られ、制御電極に第3電圧を受ける第3スイッチ手段
と、 第1電圧と制御ノードとの間に設けられゲート電極を補
助制御ノードに接続した第1MOSトランジスタ、前記
制御ノードと前記データ出力端子との間に設けられゲー
ト電極を前記補助制御ノードに接続した第2MOSトラ
ンジスタ、そして、前記制御ノードと前記補助制御ノー
ドとの間に設けられ前記制御ノードの電圧レベルに従い
トリップして前記補助制御ノードの電圧レベルを制御す
るインバータからなり、前記データ出力端子の電圧レベ
ルを検出する電圧検出手段と、 前記第1入力ノードと第2電圧との間に設けられ、前記
電圧検出手段及び出力制御信号により制御される第4ス
イッチ手段と、を備え、 前記電圧検出手段が第2電圧より低い電圧を検出したと
きは前記第3スイッチ手段及び第4スイッチ手段により
前記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑制され、
フローティング状態で前記電圧検出手段が第2電圧以上
の電圧を検出したときは前記第4スイッチ手段により前
記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑制されるよ
うになっていることを特徴とするデータ出力バッファ回
路。 - 【請求項6】 出力制御信号により制御される第5スイ
ッチ手段を第2入力ノードと第2電圧との間に接続する
請求項5記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項7】 各スイッチ手段はNMOSトランジス
タ、第1電圧は電源電圧、そして第2電圧は接地電圧で
ある請求項6記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項8】 データ入出力線を共有する半導体メモリ
装置のデータ出力バッファ回路において、 第1電圧とデータ出力端子との間に設けられ、第1出力
データを受ける第1入力ノードに制御電極を接続した第
1スイッチ手段と、 前記データ出力端子と第2電圧との間に設けられ、第2
出力データを受ける第2入力ノードに制御電極を接続し
た第2スイッチ手段と、 前記第1入力ノードと前記データ出力端子との間に設け
られ、制御電極に第3電圧を受ける第3スイッチ手段
と、 第1電圧と制御ノードとの間に設けられゲート電極に第
3電圧を受ける第1MOSトランジスタ、及び、前記制
御ノードと前記データ出力端子との間に設けられゲート
電極に第3電圧を受ける第2MOSトランジスタからな
り、前記データ出力端子の電圧レベルを検出する電圧検
出手段と、 前記第1入力ノードと第2電圧との間に設けられ、前記
電圧検出手段及び出力制御信号により制御される第4ス
イッチ手段と、を備え、 前記電圧検出手段が第3電圧より低い電圧を検出したと
きは前記第3スイッチ手段及び第4スイッチ手段により
前記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑制され、
フローティング状態で前記電圧検出手段が第3電圧以上
の電圧を検出したときは前記第4スイッチ手段により前
記第1スイッチ手段の電流浪費経路形成が抑制されるよ
うになっていることを特徴とするデータ出力バッファ回
路。 - 【請求項9】 出力制御信号により制御される第5スイ
ッチ手段を第2入力ノードと第2電圧との間に接続する
請求項8記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項10】 各スイッチ手段はNMOSトランジス
タ、第1電圧は電源電圧、そして第2電圧は接地電圧で
ある請求項9記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項11】 第3電圧は接地電圧である請求項10
記載のデータ出力バッファ回路。 - 【請求項12】 第3電圧は所定の基準電圧である請求
項10記載のデータ出力バッファ回路。
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