JP2912543B2 - データ出力バッファ - Google Patents

データ出力バッファ

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JP2912543B2
JP2912543B2 JP6072257A JP7225794A JP2912543B2 JP 2912543 B2 JP2912543 B2 JP 2912543B2 JP 6072257 A JP6072257 A JP 6072257A JP 7225794 A JP7225794 A JP 7225794A JP 2912543 B2 JP2912543 B2 JP 2912543B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ装置にお
いてメモリセルで読み取られるデータを出力ラインを経
て外部に伝送するデータ出力バッファに関し、特に、ロ
ーレベル信号のデータにグラウンド雑音の発生を最少化
することができるデータ出力バッファに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】DRAM(Dynamic Random Access Memory)及
びSRAM(Static Random Access Memory) の如き、通常の
半導体メモリ装置に用いられるデータ出力バッファは、
出力ラインに接続される外部の回路装置の入力インピー
ダンス及びメモリセルからのデータを感知及び増幅する
感知増幅器の出力インピーダンスを整合する機能を有す
る。さらにデータ出力バッファは、外部の回路装置が比
較的大きい入力インピーダンスを有することにより、広
いチャンネル幅を有するトランジスタと大きい電位差を
有する電源電圧を必要とする。広いチャンネル幅のトラ
ンジスタは、出力データの上昇エッジ及び下降エッジで
出力ラインの電流を急激に変化させ出力データのエッジ
部に雑音が発生するようにする。さらに、出力データで
発生する雑音は、電源電圧の電位差が大きくなるにした
がい更に一層増加する。
【0003】また出力データに含まれた雑音中、ハイレ
ベル信号に含まれた雑音に比べローレベル信号に含まれ
た雑音は急激な変化と大きい電流量を有する。これによ
り、従来のデータ出力バッファは出力ラインに接続され
る外部の回路装置及び出力ドライバーを損傷させる下地
を有している。参考に、図1を参照して前述した従来の
データ出力バッファの問題点を詳細に説明する。
【0004】図1を参照すれば、第1入力ライン(1
1)からのローレベル信号の真偽のデータ (/TD)を入力
する第1NOR ゲート(10)と、第2入力ライン(1
3)からのローレベル信号の補数データ(/CD) を入力す
る第2NOR ゲート(12)を有する従来のデータ出力バ
ッファが説明されている。第1NOR ゲート(10)は、
第1インバータ(14)からローレベル信号を有する論
理信号が入力される場合、第1入力ライン(11)から
の真偽データ(/TD) を反転させ、反転された真偽データ
を第2インバータ(16)側に伝送する。
【0005】同様に、第2NOR ゲート(12)も第1イ
ンバータ(14)からローレベル信号の論理信号が印加
される場合に、第2入力ライン(13)からの補数デー
タ(/CD) を反転させ、反転された補数データをライン
(17)を経てNMOSトランジスタ(20)のゲート側に
伝送する。さらに、第1インバータ(14)は制御ライ
ン(15)に供給されるイネーブル信号(EN)を反転さ
せ、反転されたイネーブル信号を第1及び第2NOR ゲー
ト(10,12)に供給する。結果的に、第1及び第2
NOR ゲート(10,12)は制御ライン(15)にハイ
レベル信号のイネーブル信号(EN)が供給される場合に前
述の伝送動作を行う。
【0006】さらに、第2インバータ(16)は第1NO
R ゲート(10)からの反転された真偽データを更に反
転させ、また真偽データをライン(19)を経てPMOSト
ランジスタ(18)のゲートに供給する。PMOSトランジ
スタ(18)は第2インバータ(16)から自らのゲー
ト側にローレベル信号の真偽データが印加される場合に
ターンオン(Turn-On) され、第1電源電圧源(Vcc) から
の電源電圧(Vcc) を出力ライン(21)側に供給し出力
ライン(21)にハイレベル信号のデータが出力される
ようにする。
【0007】一方、NMOSトランジスタ(20)は第2NO
R ゲート(12)から自らのゲート側に供給される反転
された補数データがハイレベル信号を有する場合にター
ンオンされ、第2電源電圧源(GND) からの第2電源電圧
(GND) を出力ライン(21)側に供給し出力ライン(2
1)を経て外部の回路装置側にローレベル信号のデータ
が伝送されるようにする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のデータ
出力バッファはライン(17)に供給される第2NOR ゲ
ート(12)の出力信号の上昇エッジで電流が急激に増
加することにより、出力ライン(21)からNMOSトラン
ジスタ(20)を経て第2電源電圧源(GND) 側に流れる
電流が急激に減少するようにする。これにより、従来の
データ出力バッファは、出力ラインを介して外部の回路
装置側に出力するデータの下降エッジ部にグラウンド雑
音が発生する問題点を有している。また、従来のデータ
出力バッファは電源電圧源の電位差(Vcc-GND) が増加す
るほど、出力データに最大電流値及び時間に対する電流
変動幅が大きい雑音信号を発生させる。
【0009】本発明の目的は、出力ラインを経て外部の
回路装置側に伝送されるデータでのグラウンド雑音の発
生を最少化することができるデータ出力バッファを提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデータ出力
バッファは、(A)真偽のデータを入力するための第1
入力ライン(31)と、(B)補数のデータを入力する
ための第2入力ライン(33)と、(C)制御信号によ
り前記真偽のデータをOR演算するORゲート(30,
36)と、(D)制御信号により補数のデータをNOR
演算するNORゲート(32)と、(E)第1電位(V
cc)と出力ライン(37)との間に接続され、ORゲ
ートの出力端子にゲートが接続されたプルアップ用トラ
ンジスタ(38)と、(F)出力ライン(37)と第2
電位(GND)との間に接続され、NORゲート(3
2)の出力端子にゲートが接続されたプルダウン用トラ
ンジスタ(40)と、(G)プルダウン用トランジスタ
(40)のゲートと第2電位(GND)との間に接続さ
れ、出力ライン(37)から出力される信号により、プ
ルダウン用トランジスタ(40)のゲートに印加される
電圧を制御する制御用可変抵抗手段(42)と、(H)
NORゲート(32)の出力端子と制御用可変抵抗手段
(42)との間の電流通路を開閉するため、ドレイン及
びソースがNORゲート(32)の出力端子及び制御用
可変抵抗手段(42)に接続されたNMOSトランジス
タ(44)を含む第1切換手段(44)と、(I)補数
のデータにより第1切換手段(44)を制御する切換制
御手段(46、48、50、52)と、(J)NMOS
トランジスタ(44)のゲート及びNORゲート(3
2)の出力端子の間に接続され、第2入力ライン(3
3)に入力される補数のデータによりNMOSトランジ
スタ(44)のゲートとNORゲート(32)の出力端
子との間の電流通路を制御する第2切換手段(54)と
を備え、(K)補数のデータによりプルダウン用トラン
ジスタ(40)が動作する場合に、前記第1切換手段
(44)はON状態になる、ことを特徴とする。さら
に、制御用可変抵抗手段(42)が、MOSトランジス
タで形成されていることが好ましい。第1電位(Vc
c)は正電位であり、前記第2電位(GND)はグラン
ドであることが望ましい。また、切換制御手段(46,
48,50,52)は、第1電位(Vcc)にその一端
が接続され、第2入力ライン(33)の論理状態により
制御される第3切換手段(46)と、第3切換手段(4
6)の他端と、NMOSトランジスタ(44)のゲート
との間に接続された電圧降下手段(48、50、52)
とを備えることが望ましい。第3切換手段(46)はゲ
ートを介し前記補数データを受信するMOSトランジス
タであり、電圧降下手段(48、50、52)を介し第
1電位を第1切換手段であるNMOSトランジスタ(4
4)のゲートに印加することを特徴とすることが好まし
い。第1切換手段(44)は、第1電位(Vcc)と第
1切換手段(44)の所定部の間の電位差によって、N
ORゲート(32)の出力端子と制御用可変抵抗手段
(42)との間の電流通路の大きさを制御し、切換制御
手段(46,48,50,52)は、第1電位(Vc
c)と所定部との間に接続され、補数のデータに基づい
て、電位差を制御する。
【0011】
【作用】前述した構成により本発明のデータ出力バッフ
ァは、出力ラインの電圧の大きさによりプルダウン用MO
S トランジスタゲートに供給される電流を漸進的に増加
させ、ローレベル信号の出力データの下降エッジ部分に
発生するグラウンド雑音信号を最少化することができ
る。
【0012】
【実施例】図2には、第1入力ライン(31)からのロ
ーレベル信号の真偽データ(/TD)を入力する第1NOR ゲ
ート(30)と、制御ライン(35)からのイネーブル
信号(EN)を入力する第1インバータ(34)を備えた本
発明による望ましい実施例のデータ出力バッファが示さ
れている。第1インバータ(34)は制御ライン(3
5)からのイネーブル信号(EN)を反転させ、反転された
イネーブル信号を第1NOR ゲート(30)に供給する。
第1NOR ゲート(30)は第1インバータ(34)から
の反転されたイネーブル信号がローレベル信号を有する
場合、第1入力ライン(31)からのローレベル信号の
真偽データ(/TD) を反転させ、反転された真偽データを
第2インバータ(36)に供給する。
【0013】このデータ出力バッファは、第2入力ライ
ン(33)から補数データ(/CD) 及び第1インバータ
(34)からの反転されたイネーブル信号を入力する第
2NORゲート(32)更に備える。第2NOR ゲート(3
2)は、第1NOR ゲート(30)と同様に、第1インバ
ータ(34)からの反転されたイネーブル信号がローレ
ベル信号を有する場合、第2入力ライン(33)からの
ローレベル信号の補数データ(/CD) を反転させる。さら
に、第1及び第2入力ライン(31,33)は、図示し
ない感知増幅器(Sense Amplifier) から真偽及び補数デ
ータ(/TD,/CD) を各々供給される。
【0014】さらに、データ出力バッファは第1電源電
圧源(Vcc) 、出力ライン(37)及び第2インバータ
(36)の間に接続された第1PMOSトランジスタ(3
8)を備える。第1PMOSトランジスタ(38)は、第2
インバータ(36)からローレベル信号の論理信号が印
加された場合、ターンオンされ第1電源電圧源(Vcc) か
らの高電位を有する第1電源電圧(Vcc) が、第1PMOSト
ランジスタ(38)のドレイン及びソースを経て出力ラ
イン(37)に供給されるようにする。出力ライン(3
7)は第1電源電圧源(Vcc)からの高電位の第1電源電
圧(Vcc) を図示しない外部の回路装置側に伝送してハイ
レベル信号のデータを外部の回路装置に供給する。さら
に第1PMOSトランジスタ(38)は第1NOR ゲート(3
0)にローレベル信号を有する真偽のデータ及び反転さ
れたイネーブル信号が入力される場合、第2インバータ
(36)からのローレベル信号の真偽データによりター
ンオンする。
【0015】また、このデータ出力バッファは第2電源
電圧源(GND) 、出力ライン(37)及び第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)の間に接続された第1NM
OSトランジスタ(40)を備える。第1NMOSトランジス
タ(40)は第2NOR ゲート(32)の出力ライン(3
9)から、自らゲート側にハイレベル信号の反転された
補数データによりターンオンされ、出力ライン(37)
にある電圧を第2電圧源(GND) 側にバイパスさせる。
【0016】出力ライン(37)上の電圧が第2電圧源
(GND) 側にバイパスすることにより、出力ライン(3
7)は低電位の第2電源電圧(GND) を有するデータを外
部の回路装置に供給する。さらに第1NMOSトランジスタ
(40)は第2NOR ゲート(32)にローレベル信号を
有する補数データ(/CD) 及び反転されたイネーブル信号
が入力される場合にターンオンされる。第1PMOSトラン
ジスタ(38)はプルアップ(Pull-Up) 用ドライバ(Dri
ver)として用いられ、第1NMOSトランジスタ(40)は
プルダウン(Pull-Down) 用ドライバとして用いられる。
【0017】このデータ出力バッファは、前記出力ライ
ン(37)、第2電源電圧源(GND)及び第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)の間に接続された第2NM
OSトランジスタ(42)をさらに備える。第2NMOSトラ
ンジスタ(42)は出力ライン(37)から自らのゲー
トに供給される電圧の大きさにより、第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)から第1NMOSトランジス
タ(40)のゲートに供給される電流の一部分を第2電
源電圧源(GND) 側にバイパスさせる。第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)から第2電源電圧源(GN
D) 側にバイパスされる電流量は、出力ライン(37)
から第2NMOSトランジスタ(42)のゲートに供給され
る電圧の大きさに比例する。
【0018】さらに説明すれば、出力ライン(37)上
の電圧が減少するにつれ第2NOR ゲート(32)の出力
ライン(39)から第1NMOSトランジスタ(40)のゲ
ートに印加される電流量は漸進的に増加する。また、第
1NMOSトランジスタ(40)のゲートに供給される電流
が漸進的に増加することにより、出力ライン(37)に
発生するローレベル信号のデータの下降エッジ部に発生
するグラウンド雑音信号は最大限に抑えられる。結果的
に、第2NMOSトランジスタ(42)は、第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)から第1NMOSトランジス
タ(40)のゲートに供給される電流量を、出力ライン
(37)の電圧の大きさに従って調節するための可変抵
抗器の機能を有する。
【0019】また、このデータ出力バッファは、第2NO
R ゲート(32)の出力ライン(39)に、第2NMOSト
ランジスタ(42)のドレインを選択的に接続させるた
めの第3NMOSトランジスタ(44)と、第2入力ライン
(33)から補数データを自らのゲート側に入力する第
2PMOSトランジスタ(46)を更に備える。第2PMOSト
ランジスタ(46)は、第2入力ライン(33)からロ
ーレベル信号の補数データ(/CD) が自らのゲートに供給
される場合、ターンオンされ第1電圧源(Vcc)で自
らのドレインに供給される第1電源電圧(Vcc)
を、自らのソースを経て第3PMOSトランジスタ(48)
のドレイン側に伝送する。
【0020】結果的に、第2PMOSトランジスタ(46)
は補数データ(/CD) により駆動する制御用スイッチの機
能を有する。さらに、第3PMOSトランジスタ(48)は
第4及び第5PMOSトランジスタ(50,52)と共に、
第2PMOSトランジスタ(46)のソース及び節点(4
1)の間に直列に接続されている。そして、第3〜5PM
OSトランジスタ(48〜52)は自らのゲートを自らの
ソースに各々接続し電圧降下用抵抗の機能をする。ま
た、第3〜5PMOSトランジスタ(48〜52)は、第2
PMOSトランジスタ(46)のソースでの第1電源電圧(V
cc) を各々自らの動作電圧(Vt)ほどずつ電圧降下させ、
電圧降下した電圧を第3NMOSトランジスタ(44)のゲ
ートに供給する。
【0021】第2PMOSトランジスタ(46)がターンオ
ンされた場合、節点(41)に供給される電位(V41
は、第1電源電圧(Vcc) から第3〜5PMOSトランジスタ
(48〜52)の動作電圧(Vt)を合わせた電圧(3Vt) ほ
ど減少した電位を有する。節点(41)上の電位
(V41)は、第1電圧源(Vcc) の第1電源電圧(Vcc)が
増加するほど増加する。さらに第3NMOSトランジスタ
(44)は、第2PMOSトランジスタ(46)がターンオ
ンした場合、節点(41)からの3Vtほど電圧降下した
第1電源電圧(Vcc-3Vt) によりターンオンされ、第2NM
OSトランジスタ(42)のドレインを第2NOR ゲート
(32)の出力ライン(39)とを接続させる。
【0022】この際、第3NMOSトランジスタ(44)は
節点(41)からの電圧の大きさ(即ち、第1電源電圧
の変動)により、第2NOR ゲート(32)の出力ライン
(39)から第2NMOSトランジスタ(42)のドレイン
側に流入する電流量を調節する。
【0023】また、このデータ出力バッファは第2入力
ライン(33)、第2NOR ゲート(32)の出力ライン
(39)及び節点(41)の間に接続された第4NMOSト
ランジスタ(54)を備える。第4NMOSトランジスタ
(54)は第2入力ライン(33)からハイレベル信号
の補数データ(/CD) が自らのゲートに供給される場合に
ターンオンされ、節点(41)を第2NOR ゲート(3
2)の出力ライン(39)と導通させることにより、節
点(41)に残っている電圧が第2NOR ゲート(32)
の出力ライン(39)側にバイパスされるようにする。
【0024】節点(41)が第2NOR ゲート(32)の
出力ラインと接続されることにより、第3NMOSトランジ
スタ(44)は強制的にターンオフされ第2NMOSトラン
ジスタ(42)のドレインを第2NOR ゲート(32)の
出力ライン(39)と分離されるようにする。結果的
に、第4NMOSトランジスタ(54)は出力ライン(3
7)にローレベル信号のデータが出力されない場合、第
2NMOSトランジスタ(42)及び第1NMOSトランジスタ
(40)が誤動作しないようにする。
【0025】図3は、5Vの電位差を有する電源電圧と
25°Cの温度で測定した従来のデータ出力バッファの
最大出力電流及び、出力電流の瞬間変化量と本発明の実
施例によるデータ出力バッファの最大出力電流及び出力
電流の瞬間変化量を示している。さらに図3には、6
V,8V及び9Vの電位差を有する電源電圧と−10°
Cの温度で測定した従来のデータ出力バッファの最大出
力電流及び瞬間電流の変化量と、本発明の実施例による
データ出力バッファの最大出力電流及び出力電流の瞬間
変化量が対比されている。図3に示すように、本発明の
実施例よるデータ出力バッファの最大出力電流は従来の
データ出力バッファに比べ75〜50%の大きさを有す
る。また、本発明の実施例によるデータ出力バッファの
出力電流の瞬間変化量も従来のデータ出力バッファに比
べ77〜25%の大きさを有する。
【0026】
【発明の効果】前述の如く、本発明のデータ出力バッフ
ァは出力ラインの電圧の大きさによってプルダウン用MO
S トランジスタのゲートに供給される電流を漸進的に増
加させ、ローレベル信号の出力データの下降エッジ部分
に発生するグラウンド雑音信号を最少化することができ
る利点を提供する。
【0027】さらに、本発明のデータ出力バッファを出
力ラインの電圧の大きさによりプルアップ用MOS トラン
ジスタのゲートに供給される電流量を制御するよう変更
する場合、ハイレベル信号の出力データの上昇エッジ部
分に発生する雑音信号を最少化することができること
は、通常の知識を有する者ならば明白に知ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のデータ出力バッファの回路図である。
【図2】本発明の実施例によるデータ出力バッファの回
路図である。
【図3】従来のデータ出力バッファと、本発明によるデ
ータ出力バッファでの最大出力電流及び出力電流の瞬間
変化量を電源電圧源の電位差別に説明した図表である。
【符号の説明】
10,12,30及び32…NOR ゲート、14,16,
34及び36…インバータ、18,38,46〜52…
PMOSトランジスタ、20,40,42,44及び54…
NMOSトランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/16 H03K 17/687 H03K 19/094

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真偽のデータを入力するための第1入力
    ラインと、 補数のデータを入力するための第2入力ラインと、 制御信号により前記真偽のデータをOR演算するORゲ
    ートと、 前記制御信号により前記補数のデータをNOR演算する
    NORゲートと、 第1電位と出力ラインとの間に接続され、前記ORゲー
    トの出力端子にゲートが接続されたプルアップ用トラン
    ジスタと、 前記出力ラインと第2電位との間に接続され、前記NO
    Rゲートの出力端子にゲートが接続されたプルダウン用
    トランジスタと、 前記プルダウン用トランジスタのゲートと前記第2電位
    との間に接続され、前記出力ラインから出力される信号
    により、前記プルダウン用トランジスタのゲートに印加
    される電圧を制御する制御用可変抵抗手段と、前記NORゲートの出力端子と前記制御用可変抵抗手段
    との間の電流通路を開閉するため、ドレイン及びソース
    が前記NORゲートの出力端子及び前記制御用可変抵抗
    手段に接続されたNMOSトランジスタを含む第1切換
    手段と、 前記補数のデータにより前記第1切換手段を制御する切
    換制御手段と、前記NMOSトランジスタのゲート及び前記NORゲー
    トの出力端子の間に接続され、前記第2入力ラインに入
    力される前記補数のデータにより前記NMOSトランジ
    スタのゲートと、前記NORゲートの出力端子との間の
    電流通路を制御する第2切換手段とを備え、 前記補数のデータにより前記プルダウン用トランジスタ
    が動作する場合に、前記第1切換手段はON状態になる
    ことを特徴とするデータ出力バッファ。
  2. 【請求項2】 前記制御用可変抵抗手段が、MOSトラ
    ンジスタで形成されていることを特徴とする請求項1に
    記載のデータ出力バッファ。
  3. 【請求項3】 前記第1電位は正電位であり、前記第2
    電位はグランドであることを特徴とする請求項1に記載
    のデータ出力バッファ。
  4. 【請求項4】 前記切換制御手段は、前記第1電位にそ
    の一端が接続され、前記第2入力ラインの論理状態によ
    り制御される第3切換手段と、 前記第3切換手段の他端と、前記NMOSトランジスタ
    のゲートとの間に接続された電圧降下手段とを備えるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のデータ出力バッファ。
  5. 【請求項5】 前記第3切換手段はゲートを介し前記補
    数データを受信するMOSトランジスタであり、前記電
    圧降下手段を介し前記第1電位を前記第1切換手段であ
    るNMOSトランジスタのゲートに印加することを特徴
    とする請求項4に記載のデータ出力バッファ。
  6. 【請求項6】 前記第1切換手段は、前記第1電位と前
    記第1切換手段の所定部の間の電位差によって、前記N
    ORゲートの出力端子と前記制御用可変抵抗手段との間
    の電流通路の大きさを制御し、 前記切換制御手段は、前記第1電位と前記所定部との間
    に接続され、前記補数のデータに基づいて、前記電位差
    を制御することを特徴とする請求項1に記載のデータ出
    力バッファ。
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