JP3071034B2 - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JP3071034B2
JP3071034B2 JP4121829A JP12182992A JP3071034B2 JP 3071034 B2 JP3071034 B2 JP 3071034B2 JP 4121829 A JP4121829 A JP 4121829A JP 12182992 A JP12182992 A JP 12182992A JP 3071034 B2 JP3071034 B2 JP 3071034B2
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恭二 池田
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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、メモリ等の半導体集積
回路に内蔵され、内部データに対応する信号を外部に出
力するための出力バッファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、半導体メモリ装置のメモリセルか
ら読み出されるデータは、センスアンプから出力端子を
介して、外部のバスライン等に出力される。このような
データの出力過程には、データ信号を増幅して大きな駆
動能力を得るための出力バッファ回路が設けられる。一
般に出力バッファ回路は、電源と接地点との間に直列接
続される一対のMOSトランジスタのゲートを内部デー
タを受けるCMOS回路の出力で駆動するように構成さ
れる。しかしながら、この場合には、内部データの反転
に伴うCMOS回路の反転の際に出力側のMOSトラン
ジスタを流れる電流が大きくなるため、電源ラインやデ
ータラインにノイズが重畳する虞れがある。そこで、出
力側のMOSトランジスタのゲートを駆動するCMOS
回路の動作を緩慢にしてトランジスタを流れる電流を制
限することが考えられている。
【0003】図2は、出力側に流れる電流を制限するよ
うにした出力バッファ回路の構成を示す回路図である。
出力側のPチャンネル型のMOSトランジスタ1とNチ
ャンネル型のMOSトランジスタ2とは、電源と接地点
との間に直列接続され、この接続点から外部に出力が供
給される。これらのMOSトランジスタ1、2のゲート
には、それぞれ内部回路からのデータ信号を受けるCM
OS回路3、4の出力が与えられ、データの変動に応答
して各MOSトランジスタ1、2が駆動される。また、
MOSトランジスタ1を駆動するCMOS回路3のNチ
ャンネル側には、電流容量が異なる2つのNチャンネル
型MOSトランジスタ5、6が並列に接続され、同様に
して、MOSトランジスタ2を駆動するCMOS回路4
のPチャンネル側に、電流容量が異なる2つのPチャン
ネル型MOSトランジスタ7、8が並列に接続される。
そして、MOSトランジスタ6、8のゲートがそれぞれ
のドレインに接続され、MOSトランジスタ5、7のゲ
ートには、所定のレベルに固定された制御電圧VD2、V
D1がそれぞれ印加される。ここで、MOSトランジスタ
5、7は、MOSトランジスタ6、8と比較して電流容
量が大きく設定されており、MOSトランジスタ5、7
がオフしたときにはCMOS回路3、4に流れる電流が
制限される。
【0004】MOSトランジスタ5、7のゲートに与え
られる制御電圧VD2、VD1は、図3に示すように、ゲー
トをドレインに接続した適数個のMOSトランジスタが
抵抗と直列に接続されたレベルシフト回路9、10によ
り与えられ、電源電圧VCCや各MOSトランジスタの閾
値電圧VTP、VTNの変動に従って変化するように構成さ
れる。例えば、電源電圧VCCの上昇により制御電圧VD1
が高くなると、MOSトランジスタ7がオフするために
CMOS回路4に電流が流れにくくなり、反転動作が緩
慢になる。また、Nチャンネル型のMOSトランジスタ
の閾値電圧VTNが低くなると、レベルシフト回路9での
シフト量が小さくなり、制御電圧VD1が高くなるためC
MOS回路7に流れる電流が制限される。即ち、電源電
圧VCCの上昇や閾値電圧VTP、VTNの低下によりCMO
S回路3、4が動作しやすくなったときに電流容量の大
きいMOSトランジスタ5、7をオフさせることによ
り、CMOS回路3、4に流れる電流を制限して出力部
分の急峻な変化を防止するようにしている。このような
出力バッファ回路によると、各MOSトランジスタの動
作条件が理想的状態にあるときにはMOSトランジスタ
5、7がオン状態となり、所望の動作特性を示すことに
なるが、製造ばらつき等によりMOSトランジスタの閾
値電圧がずれたり、温度変化等で電源電圧が変動してC
MOS回路3、4の反転動作が急峻になったときにはM
OSトランジスタ5、7がオフしてCMOS回路3、4
に流れる電流を抑圧して反転動作を緩慢にするため、出
力側に流れる電流が抑圧されてノイズの発生が低減され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MOS
トランジスタの閾値電圧が所定の値を示したとしても、
製造ばらつきにより相互コンダクタンスが大きくなる
と、MOSトランジスタを流れる電流が増大するにも拘
わらずCMOS回路3、4に接続されるMOSトランジ
スタ5、7がオフ状態にならない。このため、CMOS
回路3、4の反転動作が急峻になり、出力側に流れる電
流を抑圧することができない。即ち、レベルシフト回路
9、10から得られる制御電圧VD2、VD1は、MOSト
ランジスタの相互コンダクタンスが変動したとしても閾
値電圧VTP、VTN及び電源電圧VCCの変動がなければ一
定レベルを維持することになるため、相互コンダクタン
スの変動に対応することができない。
【0006】そこで本発明は、MOSトランジスタの閾
値電圧や電源電圧の変動に加えて、MOSトランジスタ
の相互コンダクタンスの変動にも対応可能にすることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、第1の電位と第2の電位との間にPチャンネル型及
びNチャンネル型の一対のMOSトランジスタが直列接
続され、データ信号を受けるCMOS回路の出力により
各MOSトランジスタのゲートが駆動されて、一対のM
OSトランジスタの接続点よりデータ信号に従う出力を
得る出力バッファ回路において、駆動能力が互いに異な
り、上記CMOS回路のPチャンネル側あるいはNチャ
ンネル側にそれぞれ直列接続されてCMOS回路に流れ
る電流を制御する第1及び第2のMOSトランジスタ
と、ゲート、ソース間の電位差が固定されたMOSトラ
ンジスタ及び抵抗素子が直列接続され、接続点より上記
第1の電位から上記第2の電位までの間の一電位を発生
する分圧回路と、この分圧回路が発生する一電位を受
け、出力を上記第1のMOSトランジスタのゲートに与
えるインバータと、を備え、上記第1のMOSトランジ
スタは、上記第2のMOSトランジスタに比して駆動能
力が大きく設定されることにある。
【0008】
【作用】本発明によれば、分圧回路を構成するMOSト
ランジスタの相互コンダクタンスが大きくなると、抵抗
素子とのバランスが変わり、第1のMOSトランジスタ
のゲートに与える電位が変動して第1のMOSトランジ
スタをオフさせる。従って、データ信号を受けるCMO
S回路を流れる電流が制限されて反転動作が緩慢にな
る。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の出力バッファ回路の構成を
示す回路図である。この図において、出力側のMOSト
ランジスタ1、2及びCMOS回路3、4については、
図2と同一であり、データを受けるCMOS回路3、4
の出力により出力側のMOSトランジスタ1、2のゲー
トを駆動してMOSトランジスタ1、2の接続点より出
力を外部回路に供給するように構成される。
【0010】本発明の特徴とするところは、電位固定さ
れたMOSトランジスタと抵抗素子とが直列接続された
分圧回路11、12により、CMOS回路3、4を流れ
る電流を制御するMOSトランジスタ5、7のゲートに
与える制御電圧VD2、VD1を得ることにある。即ち、N
チャンネル型のMOSトランジスタ13のゲートを電源
電位に固定してソースを接地すると共にドレインを抵抗
素子14を介して電源に接続して分圧回路11を構成
し、同様に、Pチャンネル型のMOSトランジスタ15
のゲートを接地電位に固定してソースを電源に接続する
と共にドレインを抵抗素子16を介して接地して分圧回
路12を構成する。そして、分圧回路11、12の出力
となる各MOSトランジスタ13、15のドレインの電
位を受けるインバータ17、18の出力を制御電圧
D2、VD1としてMOSトランジスタ5、7のゲートに
与え、制御電圧VD2、VD1に対応させてMOSトランジ
スタ5、7を動作させることで、MOSトランジスタの
相互コンダクタンスが大きくなった場合にMOSトラン
ジスタ5、7をオフしてCMOS回路3、4を流れる電
流を制限している。
【0011】ここで、各分圧回路11、12について
は、MOSトランジスタ13、15のドレインの電位が
インバータ17、18の閾値電圧に近くなるようにMO
Sトランジスタ13、15及び抵抗素子14、16の抵
抗値がそれぞれ設定される。MOSトランジスタ13、
15については、トランジスタサイズや不純物濃度によ
りオン状態のときの抵抗値を設定し、抵抗素子14、1
6については、半導体基板に形成する不純物拡散領域を
利用し、その領域のサイズや不純物濃度により抵抗値を
設定する。
【0012】ところで、同一の半導体基板上に共通の製
造プロセスにより形成される各MOSトランジスタにつ
いては、各種の条件が同じであるため、相互コンダクタ
ンスや閾値電圧の変動が略同一のレベルで発生する。こ
のことより、CMOS回路3、4を構成するMOSトラ
ンジスタの相互コンダクタンスや閾値電圧が変動してC
MOS回路3、4の反転動作が急峻に成り得るときに
は、分圧回路11、12のMOSトランジスタ13、1
5の相互コンダクタンス等も同様に変動して制御電圧V
D1、VD2が各MOSトランジスタ5、7をオフさせるよ
うに変化する。例えば、相互コンダクタンスが大きくな
ると、MOSトランジスタ13、15のオン抵抗値が小
さくなり、MOSトランジスタ13のドレインの電位が
下がると共に、MOSトランジスタ15のドレインの電
位が上がるため、制御電圧VD1が高くなって制御電圧V
D2が低くなる。従って、MOSトランジスタ5、7がそ
れぞれオフ状態となってCMOS回路3、4を流れる電
流が制限され、出力側に大量の電流が急激に流れること
がなくなる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、電源電圧の上昇等によ
りCMOS回路の反転動作が急峻になったときに加え、
回路を構成するMOSトランジスタの相互コンダクタン
スの変動によりCMOS回路の動作特性が変化した場合
でも出力側に流れる電流が制限される。従って、電源電
圧の変動及びMOSトランジスタの相互コンダクタンス
の変化に起因するノイズの発生を抑圧することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力バッファ回路の回路図である。
【図2】従来の出力バッファ回路の回路図である。
【図3】レベルシフト回路の回路図である。
【符号の説明】
1、7、8、15 Pチャンネル型MOSトランジスタ 2、5、6、13 Nチャンネル型MOSトランジスタ 3、4 CMOS回路 9、10 レベルシフト回路 11、12 分圧回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電位と第2の電位との間にPチャ
    ンネル型及びNチャンネル型の一対のMOSトランジス
    タが直列接続され、データ信号を受けるCMOS回路の
    出力により各MOSトランジスタのゲートが駆動され
    て、一対のMOSトランジスタの接続点よりデータ信号
    に従う出力を得る出力バッファ回路において、駆動能力
    が互いに異なり、上記CMOS回路のPチャンネル側あ
    るいはNチャンネル側にそれぞれ直列接続されてCMO
    S回路に流れる電流を制御する第1及び第2のMOSト
    ランジスタと、ゲート、ソース間の電位差が固定された
    MOSトランジスタ及び抵抗素子が直列接続され、接続
    点より上記第1の電位から上記第2の電位までの間の一
    電位を発生する分圧回路と、この分圧回路が発生する一
    電位を受け、出力を上記第1のMOSトランジスタのゲ
    ートに与えるインバータと、を備え、上記第1のMOS
    トランジスタは、上記第2のMOSトランジスタに比し
    て電流容量が大きく設定されることを特徴とする出力バ
    ッファ回路。
  2. 【請求項2】 上記分圧回路の抵抗素子は、MOSトラ
    ンジスタのドレインに接続される半導体基板の拡散領域
    よりなることを特徴とする請求項1記載の出力バッファ
    回路。
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