JP3606757B2 - Potential level judgment circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、MOSトランジスタからなる半導体集積回路装置内に設けられ、一定電位発生回路が生成する電位レベルを判定する電位レベル判定回路に関し、特に、プロセスばらつきの影響を受けにくい電位レベル判定回路に関する。更に、本発明は、上記一定電位が内部電源に応じて最適の電位レベルを維持することができるようにした電位レベル判定回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路は、所定の外部電源を供給され、内部回路用の内部電源VII、バックゲートバイアス用の負電源VBB、及び外部電源より高い昇圧電源VPP等を内部で生成する。例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の場合、内部電源VIIは、メモリセルが形成されたメモリコアにおいて使用される。また、昇圧電源VPPは、内部電源VIIの電圧をメモリセルのキャパシタに書き込むために生成される。内部電源VIIは、しばしば外部供給電源がそのまま利用される。更に、バックゲートバイアス電源VBBは、セルトランジスタのチャネル領域に印加されて、セルトランジスタのオフリークを防止すると共にセルキャパシタが接続されるソース領域からチャネル領域へのジャンクションリークを防止する。
【0003】
バックゲートバイアス電源VBBは、通常グランド電位Vssよりも低い一定の電位に維持される必要がある。同様に、昇圧電源VPPは、内部電源VIIよりトランジスタの閾値電圧分だけ高い電位に維持される必要がある。
【0004】
通常バックゲートバイアス電源VBBは、ポンピング回路を有するVBB発生回路によって生成される。バックゲートバイアス電源VBBを設定した電位に維持するために、生成された電源VBBの電位を設定電位値と比較して、その大小関係に応じて電位判定信号を生成する電位レベル判定回路が設けられる。この電位レベル判定回路の判定信号に従って、ポンピング回路の動作を制御することで、VBB発生回路が生成するバックゲートバイアス電源VBBが、所望の電位に維持される。
【0005】
昇圧電源VPPも同様に、ポンピング回路を有するVPP発生回路によって生成される。そして、このVPP発生回路が生成する昇圧電源VPPも、電位レベル判定回路によって設定電位より低いか或いは高いかの判定をされ、その判定信号に従ってポンピング回路の動作が制御される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図9は、従来のVBB電位レベル判定回路を示す図である。VBB発生回路10が発生するバックゲートバイアス電源VBBが、セルトランジスタのチャネル領域に供給されると共に、電位レベル判定回路12に供給される。電位レベル判定回路12は、内部電源VIIとバックゲートバイアス電源VBBとを抵抗r10,r20で分割したレベルと、所定の基準電位Vrefとを比較するコンパレータ11とインバータ13で構成される。コンパレータ11は、N型トランジスタN1,N2,N3と、P型トランジスタP1,P2で構成される。
【0007】
バックゲートバイアス電源VBBが所望の設定値から下がれば、判定出力VoがHレベルになり、VBB発生回路10内の図示しないポンピング回路が非活性化し、内部動作に応じてバックゲートバイアス電源VBBの電位が上昇する。一方、バックゲートバイアス電源VBBが所望の設定値より上がれば、判定出力VoがLレベルになり、ポンピング回路が活性化してバックゲートバイアス電源VBBの電位を下げるように動作する。
【0008】
しかしながら、かかる回路では、内部電源VIIから抵抗r10,r20を介してバックゲートバイアス電源VBB側に常に電流が吸収される。その結果、セルトランジスタ側でバックゲートバイアス電源VBBを消費していなくても、図9の電位レベル判定回路が電源VBBの電力を消費してその電源VBBのレベルが次第に上昇し不安定になる。更に、VBB発生回路10は本来必要な電力以上の電力が必要になり、消費電力の増大を招く。
【0009】
図10は、従来の他のVBB電位レベル判定回路を示す図である。この回路では、内部電源VIIを2つのP型トランジスタP10,P11とで抵抗分割し、トランジスタP10のゲートにはグランド電位Vssを、トランジスタP11のゲートにはバックゲートバイアス電源VBBをそれぞれ接続する。バックゲートバイアス電源VBBの電位に応じてトランジスタP11のインピーダンスが変化し、それに伴い抵抗分割された電圧VBがバックゲートバイアス電源VBBと同様に変化する。従って、図9の電位判定回路と同様に、コンパレータ11が電圧VBを基準電圧Vrefと比較し、インバータ13を介して出力される判定出力VoをVBB発生回路10にフィードバックする。
【0010】
図10の電位判定回路は、図9の如き電流消費の問題はないが、抵抗分圧を行うトランジスタP10,P11のゲート長とゲート幅あるいはゲート・ソース間電圧やドレイン・ソース間電圧などの電気的条件が異なっているので、プロセスのばらつきや動作温度の変化などの影響で、トランジスタP10,P11の特性にばらつきが生じる。従って、設定電位における抵抗分圧比に変動が生じ、必ずしも設定電位での電位レベル判定を行うことができない。
【0011】
図11は、従来の他のVBB電位レベル判定回路を示す図である。この回路でも、トランジスタP10,P11によって、バックゲートバイアス電源VBBを抵抗分割して電圧VBを生成する。但し、この例では、コンパレータの代わりにトランジスタP3,P4,N4からなるインバータを使用し、電圧VBのレベルに応じて判定出力VoがHまたはLレベルになるようにする。かかる例においても、トランジスタP10,P11の特性が、製造プロセスのばらつきや動作温度の変化などによって変動し、必ずしも設定電位での電位レベル判定を行うことができない。
【0012】
図12は、従来の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。この例のVpp電位レベル判定回路16は、図9のVBB電位レベル判定回路と同様の構成を有する。即ち、Vpp発生回路14によって発生する昇圧電源Vppが抵抗r40,r50によって抵抗分割され、その分圧値VPがコンパレータ11によって基準電位Vrefと比較され、インバータ13を介して判定出力Voを生成する。判定出力Voは、Vpp発生回路14にフィードバックされ、そのポンピング動作の活性化または非活性化が行われる。コンパレータの構成は、図9,10と同じである。
【0013】
この例の場合においても、図9の場合と同様に昇圧電源Vppからグランド電位Vssに向かって抵抗r40,r50を介して電流が流れる。かかる電流は無駄な電力消費を招き、また、昇圧電源Vppの電位を下げて不安定にする。
【0014】
図13は、従来の別の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。この例のVpp電位レベル判定回路16は、図10のVBB電位レベル判定回路に対応する回路構成を有する。即ち、内部電源VIIとグランド電位Vssとの間にN型トランジスタN10,N11を直列に接続し、トランジスタN10のゲートに昇圧電源Vppを印加し、トランジスタN11のゲートに内部電源VIIを印加する。この場合は、昇圧電源Vppが上下すると分圧された電圧VPも上下し、そのレベルが基準電位Vrefとコンパレータ11により比較され、比較結果がインバータ13を介して判定出力Voとして生成される。判定出力Voは、Vpp発生回路14に供給され、判定出力Voのレベルに応じてVpp判定回路のポンピング動作が活性化または非活性化され、昇圧電源Vppの電位が上昇または下降するように制御される。
【0015】
かかる例においても図10の場合と同様に、動作温度や製造プロセスのばらつきにより、トランジスタN10,N11のインピーダンスに変動が生じ、必ずしも設定電位での判定結果を得ることができなくなる。
【0016】
図14は、更に従来の別の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。この例のVpp電位レベル判定回路16は、図11のVBB電位レベル判定回路に対応する回路構成を有する。この例では、トランジスタN10,N11により分圧された電位VPがインバータによって判定され、判定出力VoがVpp発生回路に供給される。この例も、動作温度や製造プロセスのばらつきにより判定レベルに変動が生じ好ましくない。
【0017】
従来のVpp電位レベル判定回路における第2の課題は、内部電源VIIに対応して最適な判定レベルを変動させることが困難な点にある。上記した通り、昇圧電源Vppは外部電源から生成され、昇圧電源Vppを利用して内部電源VIIが生成される。そして、昇圧電源Vppは、
Vpp≧C×VII+Vm
に維持される必要がある。但し、係数Cは1.0〜1.3程度であり、Vmはセルトランジスタの閾値電圧より僅かに高い電圧である。従って、内部電源VIIが高い場合は、昇圧電源Vppもそれに応じて高い電位に維持する必要があり、一方で、内部電源VIIが低い場合は、昇圧電源Vppもそれに応じて低い電位に維持することが消費電力の観点から望ましい。近年のDRAMは用途が多様化し、速度は遅くても低電源電圧で低消費電力が必要な用途と、高い電源電圧、高い消費電力でも速度は速いことが必要な用途とがある。従って、内部電源VIIの広いレンジにわたって昇圧電源Vppのレベルが、上記の関係を有する最小レベルになることが望まれる。
【0018】
図12に示したVpp電位レベル判定回路の場合、上記した消費電力の増大に加えて、分圧レベルVPが昇圧電源Vppを抵抗r40,r50で分割したレベルであり、その分圧レベルVPが基準電位Vrefと比較されるので、判定レベルが固定されるという課題を有する。即ち、判定レベルになる昇圧電源の設定レベルVppsは、((r40+r50)/r50)×Vrefに固定される。そのため、内部電源VIIの広いレンジにわたって昇圧電源Vppのレベルを上記の内部電源VIIとの関係を満たすようにすることができない。従って、昇圧電源Vppの設定電位レベルを内部電源VIIが最も高いときに合わせておく必要があり、その場合、内部電源VIIが低い場合は不必要に高い昇圧電源Vppの生成は効率が悪く、消費電力の増大を招く。
【0019】
図14に示したVpp電位レベル判定回路は、インバータを利用して構成され、昇圧電源Vppの電位が設定電位レベルの時に判定出力Voが切り替わる。しかも、トランジスタN10,N11からなる入力回路の接続点の電位VPが内部電源VIIに比例するので、昇圧電源の設定電位Vppsを内部電源VIIのレベルに比例させることができ、内部電源VIIの変動に応じて昇圧電源の設定電位レベルも変動させることができる。しかしながら、図14の回路の場合は、その比例計数が約1.5以上であり上記の係数Cに比較すると大きすぎる。
【0020】
図15は、図14のVpp電位レベル判定回路における内部電源VIIと昇圧電源Vppとの関係を示す図である。Vpp電位レベル判定回路は、その判定レベルに対応する設定電位Vppsが使用される内部電源VIIに対応して、上記の式を満たすように変化することが望ましい。しかし、図15に示される通り、図14の判定回路では比例係数が約1.5と大きいので、例えば内部電源VII2において最適の設定電位Vppsに設計すると、内部電源VII3と高い場合は、設定電位Vppsが高くなりすぎてトランジスタが破壊する場合がある。また、内部電源VII1と低い場合は、設定電位Vppsが低くなりすぎて最悪内部電源VII1よりも低くなり動作不能になる。更に、インバータの出力の遷移電位は製造プロセスのばらつきや動作温度のばらつきによって変化するので、昇圧電源Vppのレベルを一定に保つことが困難である。
【0021】
そこで、本発明の目的は、消費電力が少なく動作温度や製造プロセスのばらつきに依存することなく判定レベルを一定に保つことができる電位レベル判定回路を提供することにある。
【0022】
更に、本発明の目的は、消費電力が少なく動作温度や製造プロセスのばらつきに依存することなく判定レベルを一定に保つことができるバックゲートバイアス電源VBBの電位レベル判定回路または昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を提供することにある。
【0023】
更に、本発明の目的は、動作温度や製造プロセスのばらつきに依存することなく、内部電源VIIの電位レベルに応じて最適な昇圧電源Vppの設定電位で判定することができる昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の特徴点によれば、電位レベル判定回路は、所定の定電位がゲートに供給された第1のトランジスタと被判定電位レベルがゲートに供給された第2のトランジスタとの接続点の電位を、コンパレータによって基準電位と比較して、接続点電位と基準電位の大小に応じて判定出力を生成する。そして、第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅をほぼ同一に設計し、前記被判定電位レベルが設定電位(判定レベル)の近傍にある時、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態がほぼ同一になるように各ソース、ドレイン、ゲートの電位を設定する。かかる電気状態に維持されると、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けて第1及び第2のトランジスタの特性が変動しても、被判定電位レベルが設定電位近傍にある時の接続点電位は、変動しないで一定値に維持される。従って、かかる電位レベル判定回路は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けることなく、一定の設定電位(判定レベル)に対して被判定電位レベルが高いか低いかの判定出力を生成することができる。被判定電位レベルが設定電位から離れた場合は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けるが、コンパレータが両電位の差を増幅するので、影響を受けた電位差が発生しても問題はない。被判定電位レベルとしては、例えばグランドよりも低いバックゲートバイアス電源VBBや内部電源より高い昇圧電源Vppが適用可能である。
【0025】
この電位レベル判定回路では、グランド電位、内部電源電位及び内部で生成した所定の定電位を、被判定レベルと共に第1及び第2のトランジスタのゲートやソース、ドレインに印加することで、上記の同じ電気的状態に維持することができる。
【0026】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、被判定電位レベルが設定された判定レベルより大きいか小さいかを判定する電位レベル判定回路において、
所定の定電位がゲートに供給された第1のトランジスタと、前記被判定電位レベルがゲートに供給された第2のトランジスタと、
当該第1及び第2のトランジスタの接続点の電位と所定の基準電位とを比較して、それらの大小に応じて判定出力を生成するコンパレータを有し、
前記第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅がほぼ同一に設定され、前記被判定電位レベルが前記設定された判定レベル近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態が、ほぼ同一になるように、各ソース、ドレイン、ゲートの電位が設定されることを特徴とすることを特徴とする。
【0027】
上記発明によれば、電位レベル判定回路は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けずに、固定された設定電位レベルを境にして、被判定電位が高いか低いかを判定することができる。しかも、消費電力を抑えることができる。
【0028】
更に、本発明の第2の特徴点によれば、昇圧電源Vppの電位レベル判定回路は、被判定電位レベルの昇圧電源Vppが抵抗分割されてゲートに供給された第1のトランジスタと、内部電源Viiが抵抗分割されてゲートに供給された第2のトランジスタとの接続点の電位を、コンパレータによって基準電位と比較して、接続点電位と基準電位の大小に応じて判定出力を生成する。そして、第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅をほぼ同一に設計し、昇圧電源Vppが設定電位Vppsの近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態がほぼ同一になるように、各ノードの電位及び上記抵抗分割比を設定する。
【0029】
昇圧電源Vppと内部電源Viiの抵抗分圧比をそれぞれA,Bとすると、第1及び第2のトランジスタのゲートにはA×Vpp、B×Viiが印加されるので、第1のトランジスタのドレインをV1、第2のトランジスタのソースをV5とすると、
Vpps=B×Vii/A+(V1−V5)/2A
の時に両トランジスタの電気的状態が同一になる。従って、B/A=C、(V1−V5)/2A=Vmと設定すれば、設定値Vppsは常に、Vpps=C×Vii+Vmになる。
【0030】
また、本発明の第2の特徴点によれば、別の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路は、被判定電位レベルの昇圧電源Vppが抵抗分割されてゲートに供給され、電源Viiがドレインに供給された第1のトランジスタと、一定電位がゲートに供給された第2のトランジスタとの接続点の電位を、コンパレータによって基準電位と比較して、接続点電位と基準電位の大小に応じて判定出力を生成する。そして、第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅をほぼ同一に設計し、昇圧電源Vppが設定電位Vppsの近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態がほぼ同一になるように、各ノードの電位及び上記抵抗分割比を設定する。
【0031】
昇圧電源Vppの抵抗分圧比をAとすると、第1のトランジスタのゲートにはA×Vppが印加されるので、第2のトランジスタのゲートをV4、ソースをV5とすると、
Vpps=Vii/2A+(V4−V5/2)/A
の時に両トランジスタの電気的状態が同一になる。従って、1/2A=C、(V4−V5/2)/A=Vmと設定すれば、設定値Vppsは常に、Vpps=C×Vii+Vmになる。
【0032】
上記の目的を達成するために、第2の発明は、被判定電位レベルが設定された判定レベルより大きいか小さいかを判定する電位レベル判定回路において、
前記被判定電位レベルを第1の抵抗分圧した電位がゲートに供給された第1のトランジスタと、所定の電位がゲートに供給された第2のトランジスタと、
当該第1及び第2のトランジスタの接続点の電位と所定の基準電位とを比較して、それらの大小に応じて判定出力を生成するコンパレータを有し、
前記第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅がほぼ同一に設定され、前記被判定電位レベルが電源に応じて設定された判定レベル近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態が、ほぼ同一になるように、各ソース、ドレイン、ゲートの電位及び前記第1の抵抗分圧比が設定されることを特徴とする。
【0033】
かかる構成にすることにより、電位レベル判定回路は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けずに、電源に依存して変化する設定電位レベルを境にして、被判定電位が高いか低いかを判定することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0035】
[第1の発明]
図1は、実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第1の例を示す図である。このVBB電位レベル判定回路は、グランド電位Vssよりも低いバックゲートバイアス電源VBBの電位レベルが、設定値よりも高いか低いかを判定する回路である。その構成は、Pチャネル型の第1のトランジスタM1とバックゲートバイアス電源VBBがゲートに供給されるPチャネル型の第2のトランジスタM2からなる入力回路22と、基準電位V5を生成する基準電位生成回路23と、入力回路22の接続点電位V3と基準電位V5とを比較するコンパレータ11と、入力回路22に供給する第1の電位V1を生成するV1発生回路21からなる。
【0036】
入力回路22を構成する第1のトランジスタM1と第2のトランジスタM2とは、そのチャネル長lとチャネル幅wとが、ほぼ同一になるように設計される。そして、第1のトランジスタM1のソースには第1の電位V1が、ゲートには第2の電位V2としてグランド電位Vssが供給され、第2のトランジスタM2のゲートには被検出電位Vxとしてバックゲートバイアス電源VBBが、ドレインには第4の電位V4としてグランド電位Vssが供給される。そして、両トランジスタのドレインとソースの接続点の電位V3が、コンパレータ11に供給される。また、両トランジスタのバックバイアス電圧は、それぞれソースと同電位に維持される。
【0037】
コンパレータ11は、内部電源Viiに接続されたPチャネルのトランジスタM5,M6からなるカレントミラー構成の負荷回路と、ゲートに内部電源Viiが供給される電流源トランジスタM9と、ソースが共通接続されたNチャネルのトランジスタM7,M8とを有する。そして、トランジスタM7,M8のゲートに、接続点電位V3と基準電位V5とが供給され、比較される。トランジスタM8のドレインから判定出力Voが生成される。
【0038】
基準電位生成回路23は、第1の電位V1を二つのNチャネルトランジスタM3,M4で抵抗分割して、基準電位V5を生成する。これらのトランジスタM3,M4もそのチャネル長とチャネル幅が同等に設定される。
【0039】
V1発生回路21は、内部電源Viiに接続されたPチャネルトランジスタM11,M12からなる負荷回路と、NチャンネルトランジスタM13,M14及び電流源のNチャネルトランジスタM15からなるコンパレータと、内部電源Viiに接続され、コンパレータの反転出力をゲートに供給されるフィードバック用のPチャネルトランジスタM10と、フィードバック抵抗r1,r2とで構成される。トランジスタM13のゲートには所定の基準電圧Vrefが供給される。かかるV1発生回路は、PチャネルトランジスタM10の負帰還機能により、抵抗r1とr2の接続点電位が、基準電位Vrefと同一になるように維持される。従って、第1の電位V1は、内部電源Viiにかかわらず及び動作温度やプロセスのばらつきの影響を受けずに、基準電位Vrefに対して
V1=Vref×(r1+r2)/r2
のレベルに維持される。基準電位Vrefは例えば外部から一定電位として供給される。
【0040】
さて、図1のVBB電位レベル判定回路は、バックゲートバイアス電源VBBが設定値VBBSの近傍にある時に、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けないで一定の設定判定レベルでその判定結果が切り替わるように設計される。そのために、具体的には、入力回路の第1及び第2のトランジスタM1,M2は、ほぼ同一のチャネル長l、ほぼ同一のチャネル幅wに設計される。そして、それらのソース、ドレイン、ゲートは、被判定電位レベルVBBが設定値VBBSに近傍にある時に両トランジスタの電気的状態がほぼ同一になるような電位が供給される。
【0041】
バックゲートバイアス電源VBBが設定値VBBSの時に両トランジスタのゲート・ソース間電圧Vgsとドレイン・ソース間電圧Vdsが同一になる場合は、次の式が満足される。
【0042】
Vgs=V2−V1=Vx(=VBBS)−V3
Vds=V1−V3=V3−V4
上記の両式から接続点電位V3を消去すると、
V2−VBBS=(V1−V4)/2 (1)
になる。従って、図1の如く第2の電位V2と第4の電位V4をグランド電位Vss(=0V)に設定すると、VBBS=−V1/2になる。仮に設定値VBBSを−1Vに設定するためには、第1の電位V1は2Vに設定すれば良いことになる。
【0043】
従って、図1の判定回路において、V1=2V、V2=V4=0Vに設定すれば、判定回路の判定出力Voが切り替わる遷移電圧が、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けない一定の設定判定レベルになることが理解される。被判定電位レベルVx(=VBB)=−1Vの時に、トランジスタM1,M2のゲート・ソース間電圧Vgs=−2Vに、ドレイン・ソース間電圧Vds=−1Vに、そしてバックゲート・ソース間電圧Vbs=0Vで安定し、動作温度や製造プロセスのばらつきによる特性変動が同じになり、接続電位V3は第1の電位V1とグランド電位Vssとの中間電位である1Vになる。
【0044】
更に、図1の電位レベル判定回路では、トランジスタM3,M4を同じトランジスタで構成しその接続関係も同じにしているので、基準電位である第5の電位V5は、第1の電位V1とグランド電位Vssとの中間電位である1Vに設定されている。
【0045】
その結果、被検出電位レベルVxが
Vx=−1Vの時、V3=V5となり、
Vx>−1Vの時、V3>V5となり、判定出力VoはHレベルになり、
Vx<−1Vの時、V3<V5となり、判定出力VoはLレベルになる。
【0046】
以上のように、電位V3とV5を比較することによって、被判定電位レベルと期待される設定値との大小関係を判定できる。しかも、その判定の境界レベルは、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けずに一定である。
【0047】
尚、基準電位生成回路23は、NチャネルトランジスタM3,M4を用いた抵抗分圧で基準電位V5を生成しているが、Pチャネルトランジスタや通常の抵抗を用いて抵抗分圧回路を構成してもよい。また、それ以外の構成であっても、V5=(V1+V4)/2の条件を満足すれば良い。
【0048】
図2は、実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第2の例を示す図である。図1と対応する部分には同じ引用番号を付した。図2の判定回路は、入力回路22のPチャネルトランジスタM1,M2のバックゲートに第1の電位V1を印加し、基準電位生成回路23をPチャネルトランジスタM3,M4で構成したことが、図1の回路と異なる。
【0049】
図2の判定回路では、第1及び第2のトランジスタM1、M2のバックバイアスに同じ電位V1を印加するので、両トランジスタを同じNウエル領域内に形成することができ、集積回路の面積効率を高めることができる。それによって、両トランジスタのバックゲート・ソース間電圧Vbsは僅かに異なるので、図1の場合よりも動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受ける。しかし、MOSトランジスタのバックゲート・ソース間電圧Vbsの違いによる特性の違いはそれほど大きくないので、実用上受ける影響は少ない。
【0050】
図3は、実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第3の例を示す図である。図1と対応する部分には同じ引用番号を付した。図3の判定回路は、入力回路22のPチャネルトランジスタM1,M2のバックゲートに内部電源Viiを印加し、基準電位生成回路23を抵抗r3,r4(=r3)で構成したことが、図1の回路と異なる。
【0051】
この場合は両トランジスタM1,M2のバックゲートに内部電源Viiを印加するので、V1発生回路21やコンパレータ11のPチャネルトランジスタM11,M12,M5,M6と同じバックゲート電位になり、それらのPチャンネルトランジスタと同じNウエル領域内に形成することができ、更にレイアウト効率を高くすることができる。そして、それに伴う両トランジスタのバックゲート・ソース間電圧Vgsの違いによるトランジスタの特性の違いはそれほど大きくない。また、抵抗r3,r4は同じようにばらつくので、基準電位V5は一定に保たれる。
【0052】
尚、両トランジスタM1,M2のバックゲートには、内部電源Viiの代わりに、外部から供給される電源Vccを印加しても良い。また、内部電源Viiが外部の供給電源と同一である場合もある。
【0053】
図4は、実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第4の例を示す図である。図1と対応する部分には同じ引用番号を付した。図4の判定回路は、入力回路22の第1の電位V1を内部電源Viiに接続し、その代わりに第2の電位V2を第2の電位発生回路21からの電位に接続することが、図1の回路と異なる。その場合、第2の電位V2は、例えば1V程度と非常に低いので、第2の電位V2発生回路21は、図1の発生回路と負荷回路及び電流源トランジスタが上下逆の関係になっている。即ち、NチャネルトランジスタM11,M12がグランド電位Vssに接続されてカレントミラー回路からなる負荷回路を構成し、PチャネルトランジスタM13,M14がソース共通接続され、それにPチャネルトランジスタM15からなる電流源が接続される。かかる構成にすることにより、第2の電位V2が低くても、内部電源Viiから第2の電位V2または基準電位Vrefとの間の電位差が十分とれるので、トランジスタM13,M14の動作に支障はない。
【0054】
図4の例では、入力回路22のトランジスタのソース、ドレイン、ゲートの設定すべき第1の電位V1,第2の電位V2,第4の電位V4のうち、第1の電位V1を内部電源Viiに、第4の電位V4をグランド電位に設定し、残りの第2の電位V2を定電位発生回路21により生成する。そして、この第2の電位V2は、上記した式(1)を満たす電位になるように、定電位発生回路21により生成される。
【0055】
図4の例において、被検出電位レベルVxの設定値VBBSが−1Vとし、内部電源Vii=2.4Vとすると、上記の式(1)を満たすためには、V2=0.2Vにすれば良い。その場合、被検出電位レベルVx(バックゲートバイアス電源VBB)がVx=−1Vの時に、トランジスタM1,M2のゲート・ソース間電圧Vgs=−2.2V、ソース・ドレイン間電圧Vds=−1.2V、バックゲート・ソース間電圧Vbs=0Vで安定し、動作温度や製造プロセスのばらつきによる特性の変動が同じになるので、接続点電位V3=1.2Vで判定結果が反転する。
【0056】
基準電位V5は、内部電源Viiの中間電位の1.2Vに設定しているので、バックゲートバイアス電源VBBが供給される被検出電位レベルVxが、Vx=−1Vの時は、V3=V5になり、Vx>−1Vの時は、V3>V5になり検出出力VoはHレベルになり、Vx<−1Vの時は、V3<V5になり検出出力VoはLレベルになる。従って、バックゲートバイアス電源VBBが設定値VBBSより高いか低いかを、温度やプロセスばらつきの影響を受けることなく判定することができる。
【0057】
尚、図4において、トランジスタM1,M2のバックゲートを共に内部電源Viiに接続しても良い。その場合は、図3と同様にPチャネルトランジスタM1,M2を他のPチャネルトランジスタと同じNウエル領域内に形成することができ、レイアウト効率を上げることができる。
【0058】
図5は、実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第1の例を示す図である。図5の電位レベル判定回路では、内部電源Viiよりも高い昇圧電源Vppが設定電位Vppsよりも高いか低いかを検出するために、入力回路22を、Nチャネルトランジスタを直列接続した構成にする。そして、第1のトランジスタM1をグランド電位Vss側に接続し、第2のトランジスタM2を所定の第4の電位V4に接続し、第2のトランジスタM2のゲートに被検出電位Vxとして昇圧電源Vppが接続される。また、同様に、基準電圧V5生成回路23は、NチャネルトランジスタM3,M4により構成される。それ以外の構成は、図1の構成と同等であり、対応する箇所に同じ引用番号を与えた。V4発生回路21とコンパレータ11とは、図1の構成と同じである。
【0059】
図5の電位レベル判定回路の入力回路22において、第1及び第2のトランジスタM1,M2は、同じチャネル長及びチャネル幅に設計される。そして、被検出電位Vxが設定電位Vppsの近傍で、第1及び第2のトランジスタM1,M2の電気的状態が略同一になるように、電位V1,V2,V4が設定される。即ち、上記式(1)と同様に次の式(2)を満たすように各電位が設定される。
【0060】
V2−Vpps=(V1−V4)/2 (2)
図5の例では、第1の電位がグランド電位Vssに接続される。そして、第4の電位V4と第2の電位V2とが同じ電位に接続されているので、上記式(2)より、V4=2Vpps/3に第4の電位V4が設定されれば良い。かかる条件を満たす時、昇圧電源Vppが判定レベルである設定値Vpps近傍にある時に、トランジスタM1,M2は、同じ電気的状態(同じゲート・ソース間電圧、同じソース・ドレイン間電圧)になり、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けない。
【0061】
図5の例では、V1=0Vに設定されている。そして、判定レベルである設定値Vpps=3Vとすると、上記の式(2)に従えば、V4=V2=2Vに設定すれば、昇圧電源Vppが設定値Vpps近傍において、両トランジスタM1,M2のゲート・ソース間電圧Vgs=2.0V、ドレイン・ソース間電圧Vds=1.0V、バックゲート・ソース間電圧Vbs=0Vと同じになり、動作温度や製造プロセスのばらつきによる影響を受けない。即ち、ばらついても両トランジスタの特性が同じように変動するので、接続点の電位V3は一定に保たれる。
【0062】
また、基準電位V5を生成する回路23についても、ばらつきに対してトランジスタM3,M4の特性が同様にばらつくので、基準電位V5は常に第4の電位V4の中間電位に維持される。
【0063】
従って、図5の例では、昇圧電源Vpp(=Vx)=3Vの時に、V3=V5となり、Vpp>3Vの時に、V3>V5になり、検出出力VoはHレベルになり、Vpp<3Vの時に、V3<V5になり、検出出力VoはLレベルになる。従って、固定した設定値より高いか低いかの検出結果を、検出出力Voに生成することができる。
【0064】
尚、図5の回路において、トランジスタM1,M2のバックゲートを共にグランド電位Vssに接続しても良い。この場合でも、上記の例と同様に、両トランジスタM1,M2の特性ばらつきによる検出レベルの変動を防止することができる。
【0065】
図6は、実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第2の例を示す図である。この例は、図4のVBB電位レベル判定回路に対応する例である。即ち、入力回路22の第1の電位V1をグランド電源Vssに接続し、第4の電位V4を内部電源Viiに接続し、残りの設定すべき第2の電位V2を定電圧発生回路21によって生成した電位に接続する。そして、第2のトランジスM2のゲートには、被検出電位Vxとして昇圧電源Vppを供給する。
【0066】
図6の例でも、第1及び第2のトランジスタM1,M2のチャネル長とチャネル幅は同じに設計され、電気的状態は、昇圧電源Vppが判定レベルである設定電位Vpps近傍の時に上記式(2)を満たすように設定される。図6の例では、設定値Vpps=3Vとして、第1の電位V1が0Vで、第4の電位V4が内部電源Vii=2.4Vとすると、上記式(2)から、第2の電位V2は、1.8Vに設定される。そのような電位に設定すると、被検出電位Vx=Vpps=3Vの時に、両トランジスタM1,M2は、バックゲート・ソース間電圧Vgs=1.8V、ドレイン・ソース間電圧Vds=1.2V、バックゲート・ソース間電圧Vbs=0Vと同じになり、動作温度や製造プロセスのばらつきによる影響を受けない。
【0067】
そして、図6の例では、昇圧電源Vpp(=Vx)=3Vの時に、V3=V5となり、Vpp>3Vの時に、V3>V5になり、検出出力VoはHレベルになり、Vpp<3Vの時に、V3<V5になり、検出出力VoはLレベルになる。従って、固定した設定値より高いか低いかの検出結果を、検出出力Voに生成することができる。
【0068】
尚、図6の回路においても、トランジスタM1,M2のバックゲートを共にグランド電位Vssに接続しても良い。この場合でも、上記の例と同様に、両トランジスタM1,M2の特性ばらつきによる検出レベルの変動を防止することができる。
【0069】
尚、上記の実施の形態例の電位レベル判定回路は、バックゲートバイアス電源VBB以外のグランド電位より低い所定の電源電位や、昇圧電源Vpp以外の内部電源Viiより高い電源電位も、同様に判定することができる。
【0070】
[第2の発明]
上記の第1の発明にかかる実施の形態例では、グランド電位より低いバックゲートバイアス電源VBBや内部電源より高い昇圧電源Vppが、固定された設定値より高いか低いかの電位レベル判定を行う場合、設定値での判定の切り替わりが、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けないようにした。それに対して、第2の発明にかかる実施の形態例では、昇圧電源Vppの設定値Vpps自体が、内部電源Viiに依存して変動する場合に、その変動する設定値が動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けないようにする。
【0071】
ここで、昇圧電源Vppは、通常外部供給電源をもとにポンピング動作によって昇圧された電位を有する。そして、この昇圧電源Vppを用いる内部電源生成回路が、昇圧電源Vppよりも低い電位をもつ内部電源Viiを生成する。DRAMにおいて、セルトランジスタに印加される内部電源Viiは、昇圧電源Vppに対して、
Vpp≧C×Vii+Vm
の関係を有することが要求される。即ち、昇圧電源Vppは、使用される内部電源Viiに応じて上記の式を満足する程度の電位を有すればよい。従って、消費電力や効率の観点から、昇圧電源Vppの判定の為の設定値は、C×Vii+Vmになることが好ましい。但し、Cは1.0〜1.3程度の定数、Vmはセルトランジスタの閾値電圧より少し高い値である。即ち、使用される内部電源Viiの電位に応じて、設定値Vppsも変動することが好ましい。そして、その設定値での判定の切り替わりは、動作温度や製造プロセスのばらつきに起因するトランジスタの特性の変化の影響を受けないようにする必要がある。
【0072】
図7は、実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第3の例を示す図である。図7の電位レベル判定回路も、図5の例と同様に、定電圧発生回路21,入力回路22,基準電位生成回路23、及びコンパレータ11を有する。定電圧発生回路21,基準電位生成回路23、及びコンパレータ11は、図5の例と同じ構成であり、同じ引用番号を与えた。図7の電位レベル判定回路は、入力回路22の構成が、図5,6の構成と異なる。
【0073】
入力回路22は、NチャネルトランジスタM1,M2が、定電圧発生回路21が生成する第1の電位V1と、グランド電位である第5の電位V5との間に直列に接続され、それらの接続点の電位V3が、コンパレータ11に供給される。第1のトランジスタM1のゲートには、昇圧電源Vppを抵抗r1,r2によって分圧した電位V2(=r2×Vpp/(r1+r2))が印加される。また、第2のトランジスタM2のゲートには、内部電源Viiを抵抗r3,r4によって分圧された電位V4(=r4×Vii/(r3+r4))が印加される。そして、昇圧電源Vppが設定電位Vppsの時に、第1及び第2のトランジスタM1,M2の電気的状態、例えばゲート・ソース間電圧とソース・ドレイン間電圧、がほぼ同じになるように第1の電位V1や、抵抗値r1,r2,r3,r4が設定される。しかも、設定電位Vppsは、
Vpps=C×Vii+Vm (3)
を満たすように設定される。
【0074】
両トランジスタM1,M2の電気的状態を等しくすると、次の式が導き出される。
【0075】
Vgs=V2−V3=V4−V5
Vds=V1−V3=V3−V5
これらの式から第3の電位V3を消去すると、
V2=V4+(V1−V5)/2
そこで、この式に、V2=A×Vpps、V4=B×Viiを代入すると、
Vpps=(B/A)Vii+(V1−V5)/2A (4)
(但し、A=r2/(r1+r2),B=r4/(r3+r4))になる。
【0076】
従って、上記式(4)が上記式(3)を満足すれば、上記説明した条件が満たされることになる。即ち、
B/A=C
(V1−V5)/2A=Vm
になるように、抵抗値r1〜r4と第1及び第5の電位を設定すれば良い。その場合、比例係数C及び閾値より少し高い値Vmは、任意の値に設定可能である。
【0077】
その結果、電位レベル判定回路の判定レベル(設定値)Vppsは、使用される内部電源Viiに応じて図15で示したVppの線上の値に設定されることになる。しかも、その設定値Vppsでの判定は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けない。
【0078】
上記の式(4)に抵抗値r1〜r4、V5=0を代入すると、
【0079】
【数1】

Figure 0003606757
【0080】
になる。そこで、上記式(3)においてC=1,Vm=2Vとして、昇圧電源の設定値VppsをVpps=Vii+2Vにするためには、上記式(5)において、第1の電位V1=2V、第5の電位V5=0、抵抗値はr1=r2,r3=r4にすれば良い。
【0081】
その結果、昇圧電源Vppの電位レベルが設定値Vpps=Vii+2Vの時に、トランジスタM1,M2が共に、
Vgs=Vii/2、Vds=1V、Vbs=0V
の電気的状態になる。従って、電位レベル判定回路は、上記設定値Vppsの上下で判定出力VoをHレベル、Lレベルに切り換える。しかも、その切り替わりの動作は、動作温度や製造ばらつきの影響を受けない。
【0082】
上記の電気的状態では、両トランジスタM1,M2は同じインピーダンスを有するので、接続点の電位V3は電位V1=2Vとグランド電位Vssとの中間電位である1Vになる。そこで、コンパレータ11の基準電位V6も電位V1=2Vとグランド電位Vssとの中間電位に設定することで、Vpp=Vii+2Vの時にV3=V6になる。そして、Vpp>Vii+2Vの時に、V3>V6になり、検出出力VoはHレベル、Vpp<Vii+2Vの時に、V3<V6になり、検出出力VoはLレベルになる。
【0083】
基準電位発生回路23は、Nチャネルトランジスタ以外に、図2,3と同様にPチャネルトランジスタや抵抗素子の抵抗分圧による構成にすることもできる。また、第1及び第2のトランジスタM1,M2のバックゲートを共にグランドVssまたはそれより低いバックバイアス電源VBBに接続しても良い。
【0084】
図8は、実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第4の例を示す図である。この例では、入力回路22の第1の電位V1を内部電源Viiに、第4の電位V4を定電位発生回路21の出力電位に、第5の電位V5をグランド電位Vssにそれぞれ接続し、更に、トランジスタM1のゲートの第2の電位を、昇圧電源Vppを抵抗分割した電位に接続する。
【0085】
両トランジスタM1,M2がゲートソース間電圧Vgsとソースドレイン間電圧Vdsとを同じにして、電気的に同じ状態にすると、図7の例で示した通り、次の式になる。
【0086】
V2=V4+(V1−V5)/2
そこで、V2=r2×Vpp/(r1+r2)、V1=Viiを代入すると、次の式が導かれる。
Vpps=Vii/2A+(V4−V5/2)/A (6)
(但し、A=r2/(r1+r2))
そこで、上記式(6)が上記設定値の式(3)を満足すれば、上記説明した条件が満たされることになる。即ち、
1/2A=C
(V4−V5/2)/A=Vm
になるように、抵抗値r1〜r4と第4及び第5の電位V4,V5を設定すれば良い。比例係数C及び閾値より少し高い値Vmは、任意の値に設定可能である。
【0087】
その結果、電位レベル判定回路の判定レベル(設定値Vpps)は、使用される内部電源Viiに応じて図15で示したVppの線上の値に設定されることになる。しかも、その設定値Vppsでの判定は、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けない。
【0088】
上記の式(6)に抵抗値r1、r2、V5=0を代入すると、
【0089】
【数2】
Figure 0003606757
【0090】
になる。そこで、上記式(3)においてC=1,Vm=2Vとして、昇圧電源の設定値VppsをVpps=Vii+2Vにする場合ためには、上記式(7)において、第4の電位V4=1V、第5の電位V5=0、抵抗値はr1=r2にすれば良い。
【0091】
その結果、昇圧電源Vppの電位レベルが設定値Vpps=Vii+2Vの時に、トランジスタM1,M2が共に、
Vgs=1V、Vds=Vii/2、Vbs=0V
の電気的状態になる。従って、電位レベル判定回路は、上記設定値Vppsの上下で判定出力VoをHレベル、Lレベルに切り換える。しかも、その切り替わりの動作は、動作温度や製造ばらつきの影響を受けない。
【0092】
上記の電気的状態では、両トランジスタM1,M2は同じインピーダンスを有するので、接続点の電位V3は電位V1=Viiとグランド電位Vssとの中間電位であるVii/2になる。そこで、コンパレータ11の基準電位V6も内部電源Viiとグランド電位Vssとの中間電位Vii/2に設定することで、Vpp=Vii+2Vの時にV3=V6になる。そして、Vpp>Vii+2Vの時に、V3>V6になり、検出出力VoはHレベル、Vpp<Vii+2Vの時に、V3<V6になり、検出出力VoはLレベルになる。
【0093】
基準電位発生回路23は、PチャネルトランジスタM3,M4以外に、図1,3と同様にNチャネルトランジスタや抵抗素子の抵抗分圧による構成にすることもできる。また、第1及び第2のトランジスタM1,M2のバックゲートを共にグランドVssまたはそれより低いバックバイアス電源VBBに接続しても良い。
【0094】
以上の実施の形態例では、電位V1,V4,V5などを既存のグランド電源Vssや内部電源Viiに接続し、残りの電位を定電位発生回路21が生成する定電位を利用した。しかしながら、本発明はこれらの組み合わせに限定されず、任意の電位を利用して、上記の式を満足するように抵抗値や電位を設定すれば、設定値での判定出力の切り替わりが、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を殆ど受けなくなる。
【0095】
また、第2の発明の実施の形態例では、第1及び第2のトランジスタにNチャネルトランジスタを利用して、被判定電位として昇圧電源を例にして説明した。本発明はこれに限定されず、第1及び第2のトランジスタがPチャネルトランジスタにして、被判定電位として内部電源Viiに依存して変化するバックゲートバイアス電源VBBに適用しても良い。その場合も、設定電位近傍の時に両トランジスタの電気的状態が同一になるように、各抵抗値や電位を設定すれば良い。
【0096】
さらに、上記実施の形態例で電源Viiを内部電源として説明した。しかしながら、既に述べた様に、外部から供給される電源を電源Viiに利用する場合も、本発明は適用可能である。
【0097】
【発明の効果】
以上、第1の本発明によれば、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けにくく、消費電流の少ない電位レベル判定回路を提供することができる。この電位レベル判定回路を利用することにより、動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けにくく、消費電力の少ないVBB発生回路あるいはVpp発生回路を実現することができる。
【0098】
更に、第2の発明によれば、昇圧電源Vppの検出レベルを内部電源Viiのレベルに応じて変わるC×Vii+Vmに設定することができ、しかも、その検出レベルは動作温度や製造プロセスのばらつきの影響を受けにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第1の例を示す図である。
【図2】実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第2の例を示す図である。
【図3】実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第3の例を示す図である。
【図4】実施の形態例におけるVBB電位レベル判定回路の第4の例を示す図である。
【図5】実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第1の例を示す図である。
【図6】実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第2の例を示す図である。
【図7】実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第3の例を示す図である。
【図8】実施の形態例における昇圧電源Vppの電位レベル判定回路の第4の例を示す図である。
【図9】従来のVBB電位レベル判定回路を示す図である。
【図10】従来の他のVBB電位レベル判定回路を示す図である。
【図11】従来の他のVBB電位レベル判定回路を示す図である。
【図12】従来の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。
【図13】従来の別の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。
【図14】従来の別の昇圧電源Vppの電位レベル判定回路を示す図である。
【図15】図14のVpp電位レベル判定回路における内部電源VIIと昇圧電源Vppとの関係を示す図である。
【符号の説明】
M1 第1のトランジスタ
M2 第2のトランジスタ
VBB バックゲートバイアス電源
Vpp 昇圧電源
Vii 内部電源
Vss グランド電源
11 コンパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a potential level determination circuit that is provided in a semiconductor integrated circuit device composed of MOS transistors and determines a potential level generated by a constant potential generation circuit, and more particularly to a potential level determination circuit that is less susceptible to process variations. Furthermore, the present invention relates to a potential level determination circuit in which the constant potential can maintain an optimum potential level according to an internal power supply.
[0002]
[Prior art]
The semiconductor integrated circuit is supplied with a predetermined external power supply, and internally generates an internal power supply VII for an internal circuit, a negative power supply VBB for back gate bias, a boosted power supply VPP higher than the external power supply, and the like. For example, in the case of a dynamic random access memory (DRAM), the internal power supply VII is used in a memory core in which memory cells are formed. The boost power supply VPP is generated to write the voltage of the internal power supply VII to the capacitor of the memory cell. As the internal power supply VII, an external power supply is often used as it is. Further, the back gate bias power supply VBB is applied to the channel region of the cell transistor to prevent off leakage of the cell transistor and to prevent junction leakage from the source region to which the cell capacitor is connected to the channel region.
[0003]
The back gate bias power supply VBB needs to be maintained at a constant potential lower than the normal ground potential Vss. Similarly, the boosted power supply VPP needs to be maintained at a potential higher than the internal power supply VII by the threshold voltage of the transistor.
[0004]
The normal back gate bias power supply VBB is generated by a VBB generation circuit having a pumping circuit. In order to maintain the back gate bias power supply VBB at a set potential, a potential level determination circuit is provided that compares the potential of the generated power supply VBB with a set potential value and generates a potential determination signal according to the magnitude relationship. . The back gate bias power supply VBB generated by the VBB generation circuit is maintained at a desired potential by controlling the operation of the pumping circuit according to the determination signal of the potential level determination circuit.
[0005]
Similarly, the boosted power supply VPP is generated by a VPP generation circuit having a pumping circuit. The boosted power supply VPP generated by the VPP generation circuit is also determined by the potential level determination circuit as to whether it is lower or higher than the set potential, and the operation of the pumping circuit is controlled according to the determination signal.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 shows a conventional VBB potential level determination circuit. The back gate bias power supply VBB generated by the VBB generation circuit 10 is supplied to the channel region of the cell transistor and also supplied to the potential level determination circuit 12. The potential level determination circuit 12 includes a comparator 11 and an inverter 13 that compare a level obtained by dividing the internal power supply VII and the back gate bias power supply VBB with resistors r10 and r20 with a predetermined reference potential Vref. The comparator 11 includes N-type transistors N1, N2, and N3 and P-type transistors P1 and P2.
[0007]
When the back gate bias power supply VBB falls from a desired set value, the determination output Vo becomes H level, a pumping circuit (not shown) in the VBB generation circuit 10 is deactivated, and the potential of the back gate bias power supply VBB is in accordance with the internal operation. Rises. On the other hand, when the back gate bias power supply VBB rises above a desired set value, the determination output Vo becomes L level, and the pumping circuit is activated to operate so as to lower the potential of the back gate bias power supply VBB.
[0008]
However, in such a circuit, current is always absorbed from the internal power supply VII to the back gate bias power supply VBB via the resistors r10 and r20. As a result, even if the back gate bias power supply VBB is not consumed on the cell transistor side, the potential level determination circuit of FIG. 9 consumes the power of the power supply VBB, and the level of the power supply VBB gradually rises and becomes unstable. Further, the VBB generation circuit 10 requires more power than is necessary, which leads to an increase in power consumption.
[0009]
FIG. 10 shows another conventional VBB potential level determination circuit. In this circuit, the internal power supply VII is resistance-divided by two P-type transistors P10 and P11, the ground potential Vss is connected to the gate of the transistor P10, and the back gate bias power supply VBB is connected to the gate of the transistor P11. The impedance of the transistor P11 changes according to the potential of the back gate bias power supply VBB, and accordingly, the voltage VB divided by resistance changes similarly to the back gate bias power supply VBB. Therefore, similarly to the potential determination circuit of FIG. 9, the comparator 11 compares the voltage VB with the reference voltage Vref, and feeds back the determination output Vo output via the inverter 13 to the VBB generation circuit 10.
[0010]
The potential determination circuit of FIG. 10 does not have the problem of current consumption as shown in FIG. 9, but the electrical characteristics such as the gate length and gate width, gate-source voltage, and drain-source voltage of the transistors P10 and P11 that perform resistance voltage division. Since the dynamic conditions are different, the characteristics of the transistors P10 and P11 vary due to the influence of process variations and operating temperature changes. Therefore, the resistance voltage dividing ratio at the set potential varies, and the potential level cannot be determined at the set potential.
[0011]
FIG. 11 shows another conventional VBB potential level determination circuit. Even in this circuit, the back gate bias power supply VBB is divided by resistors by the transistors P10 and P11 to generate the voltage VB. However, in this example, an inverter including transistors P3, P4, and N4 is used instead of the comparator so that the determination output Vo becomes H or L level according to the level of the voltage VB. Also in this example, the characteristics of the transistors P10 and P11 fluctuate due to variations in manufacturing processes, changes in operating temperature, and the like, and it is not always possible to make a potential level determination at a set potential.
[0012]
FIG. 12 shows a conventional potential level determination circuit for boosted power supply Vpp. The Vpp potential level determination circuit 16 of this example has the same configuration as the VBB potential level determination circuit of FIG. That is, the boosted power supply Vpp generated by the Vpp generation circuit 14 is resistance-divided by the resistors r40 and r50, and the divided voltage value VP is compared with the reference potential Vref by the comparator 11, and the determination output Vo is generated via the inverter 13. The determination output Vo is fed back to the Vpp generation circuit 14, and the pumping operation is activated or deactivated. The configuration of the comparator is the same as in FIGS.
[0013]
Also in this example, a current flows from the boosted power supply Vpp toward the ground potential Vss through the resistors r40 and r50 as in the case of FIG. Such a current causes useless power consumption, and lowers the potential of the boost power supply Vpp to make it unstable.
[0014]
FIG. 13 shows a potential level determination circuit of another conventional boosted power supply Vpp. The Vpp potential level determination circuit 16 in this example has a circuit configuration corresponding to the VBB potential level determination circuit of FIG. That is, N-type transistors N10 and N11 are connected in series between the internal power supply VII and the ground potential Vss, the boost power supply Vpp is applied to the gate of the transistor N10, and the internal power supply VII is applied to the gate of the transistor N11. In this case, when the boosted power supply Vpp goes up and down, the divided voltage VP also goes up and down, the level thereof is compared with the reference potential Vref by the comparator 11, and the comparison result is generated as the determination output Vo through the inverter 13. Determination output Vo is supplied to Vpp generation circuit 14 and controlled such that the pumping operation of Vpp determination circuit is activated or deactivated according to the level of determination output Vo, and the potential of boosted power supply Vpp rises or falls. The
[0015]
Also in this example, as in the case of FIG. 10, the impedance of the transistors N10 and N11 varies due to variations in operating temperature and manufacturing process, and it is not always possible to obtain a determination result at the set potential.
[0016]
FIG. 14 is a diagram showing another conventional potential level determination circuit for boosted power supply Vpp. The Vpp potential level determination circuit 16 in this example has a circuit configuration corresponding to the VBB potential level determination circuit of FIG. In this example, the potential VP divided by the transistors N10 and N11 is determined by the inverter, and the determination output Vo is supplied to the Vpp generation circuit. This example is also not preferable because the determination level varies due to variations in operating temperature and manufacturing process.
[0017]
A second problem in the conventional Vpp potential level determination circuit is that it is difficult to vary the optimal determination level corresponding to the internal power supply VII. As described above, boosted power supply Vpp is generated from an external power supply, and internal power supply VII is generated using boosted power supply Vpp. The boost power supply Vpp is
Vpp ≧ C × VII + Vm
Needs to be maintained. However, the coefficient C is about 1.0 to 1.3, and Vm is a voltage slightly higher than the threshold voltage of the cell transistor. Therefore, when the internal power supply VII is high, the boosted power supply Vpp must be maintained at a high potential accordingly. On the other hand, when the internal power supply VII is low, the boosted power supply Vpp must be maintained at a low potential accordingly. Is desirable from the viewpoint of power consumption. Recent DRAMs have diversified applications, and there are applications that require low power consumption with low power supply voltage even if the speed is low, and applications that require high speed even with high power supply voltage and high power consumption. Therefore, it is desirable that the level of the boosted power supply Vpp be the minimum level having the above relationship over a wide range of the internal power supply VII.
[0018]
In the case of the Vpp potential level determination circuit shown in FIG. 12, in addition to the increase in power consumption described above, the divided voltage level VP is a level obtained by dividing the boosted power supply Vpp by resistors r40 and r50, and the divided voltage level VP is the reference level. Since it is compared with the potential Vref, there is a problem that the determination level is fixed. That is, the set level Vpps of the boosting power source that becomes the determination level is fixed to ((r40 + r50) / r50) × Vref. For this reason, the level of the boosted power supply Vpp cannot be made to satisfy the relationship with the internal power supply VII over a wide range of the internal power supply VII. Therefore, it is necessary to match the set potential level of the boost power supply Vpp when the internal power supply VII is the highest. In this case, when the internal power supply VII is low, the generation of the unnecessarily high boost power supply Vpp is inefficient and consumed. Increases power.
[0019]
The Vpp potential level determination circuit shown in FIG. 14 is configured using an inverter, and the determination output Vo is switched when the potential of the boosted power supply Vpp is at the set potential level. In addition, since the potential VP at the connection point of the input circuit composed of the transistors N10 and N11 is proportional to the internal power supply VII, the set potential Vpps of the boost power supply can be proportional to the level of the internal power supply VII. Accordingly, the set potential level of the boost power supply can be varied. However, in the case of the circuit of FIG. 14, the proportional count is about 1.5 or more, which is too large compared to the coefficient C described above.
[0020]
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between internal power supply VII and boosted power supply Vpp in the Vpp potential level determination circuit of FIG. It is desirable that the Vpp potential level determination circuit changes so as to satisfy the above expression corresponding to the internal power supply VII in which the set potential Vpps corresponding to the determination level is used. However, as shown in FIG. 15, since the proportionality coefficient is as large as about 1.5 in the determination circuit of FIG. 14, for example, when the internal power supply VII2 is designed to the optimum set potential Vpps, In some cases, Vpps becomes too high and the transistor is destroyed. When the internal power supply VII1 is low, the set potential Vpps becomes too low and becomes lower than the worst internal power supply VII1 and becomes inoperable. Furthermore, since the transition potential of the output of the inverter changes due to variations in manufacturing processes and variations in operating temperature, it is difficult to keep the level of the boost power supply Vpp constant.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a potential level determination circuit that consumes less power and can maintain a constant determination level without depending on variations in operating temperature and manufacturing process.
[0022]
Furthermore, an object of the present invention is to determine the potential level of the back gate bias power supply VBB or the potential level of the boost power supply Vpp, which consumes less power and can keep the determination level constant without depending on the operating temperature and manufacturing process variations. It is to provide a determination circuit.
[0023]
Furthermore, an object of the present invention is to determine the potential level of the boosted power supply Vpp that can be determined by the optimum set potential of the boosted power supply Vpp in accordance with the potential level of the internal power supply VII without depending on the operating temperature and variations in the manufacturing process. It is to provide a determination circuit.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
According to the first feature of the present invention, the potential level determination circuit connects the first transistor supplied with a predetermined constant potential to the gate and the second transistor supplied with the determination potential level to the gate. The potential at the point is compared with the reference potential by a comparator, and a determination output is generated according to the magnitude of the connection point potential and the reference potential. When the channel length and the channel width of the first and second transistors are designed to be substantially the same, and the determined potential level is in the vicinity of the set potential (determination level), at least the gate-source voltage of these transistors. And the potential of each source, drain, and gate are set so that the electrical state including the drain-source voltage is substantially the same. If maintained in such an electrical state, even if the characteristics of the first and second transistors fluctuate under the influence of operating temperature and manufacturing process variations, the connection point when the judged potential level is in the vicinity of the set potential The potential is maintained at a constant value without fluctuation. Therefore, such a potential level determination circuit generates a determination output as to whether the determination potential level is high or low with respect to a certain set potential (determination level) without being affected by variations in operating temperature and manufacturing process. Can do. When the potential level to be judged is far from the set potential, it is affected by variations in operating temperature and manufacturing process, but the comparator amplifies the difference between both potentials, so there is no problem even if the affected potential difference occurs. . As the determination potential level, for example, a back gate bias power source VBB lower than the ground or a boost power source Vpp higher than the internal power source can be applied.
[0025]
In this potential level determination circuit, the ground potential, the internal power supply potential, and a predetermined constant potential generated inside are applied to the gates, sources, and drains of the first and second transistors together with the determination target level, so that the same as described above. It can be maintained in an electrical state.
[0026]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in the potential level determination circuit for determining whether the determination potential level is larger or smaller than the set determination level,
A first transistor having a predetermined constant potential supplied to the gate; a second transistor having the determined potential level supplied to the gate;
Comparing the potential of the connection point of the first and second transistors with a predetermined reference potential, and having a comparator that generates a determination output according to the magnitude thereof,
When the channel length and channel width of the first and second transistors are set to be substantially the same, and the determined potential level is in the vicinity of the set determination level, at least the gate-source voltage and the drain of those transistors The potential of each source, drain, and gate is set so that the electrical state including the source-to-source voltage is substantially the same.
[0027]
According to the above invention, the potential level determination circuit can determine whether the potential to be determined is high or low with a fixed set potential level as a boundary without being affected by variations in operating temperature and manufacturing process. it can. In addition, power consumption can be reduced.
[0028]
Further, according to the second feature of the present invention, the potential level determination circuit of the boosted power supply Vpp includes a first transistor in which the boosted power supply Vpp at the determined potential level is divided into resistors and supplied to the gate, and the internal power supply. The potential at the connection point with the second transistor, to which Vii is resistance-divided and supplied to the gate, is compared with the reference potential by the comparator, and a determination output is generated according to the magnitude of the connection point potential and the reference potential. The channel length and channel width of the first and second transistors are designed to be substantially the same, and when the boost power supply Vpp is in the vicinity of the set potential Vpps, at least the gate-source voltage and the drain-source voltage of these transistors The potential of each node and the resistance division ratio are set so that the electrical state including the voltage is substantially the same.
[0029]
Assuming that the resistance voltage dividing ratio between the boosted power supply Vpp and the internal power supply Vii is A and B, respectively, A × Vpp and B × Vii are applied to the gates of the first and second transistors. If V1 is the source of the second transistor and V5 is
Vpps = B × Vii / A + (V1−V5) / 2A
At the same time, both transistors have the same electrical state. Therefore, if B / A = C and (V1−V5) / 2A = Vm are set, the set value Vpps is always Vpps = C × Vii + Vm.
[0030]
In addition, according to the second feature of the present invention, the potential level determination circuit of another boosted power supply Vpp has a boosted power supply Vpp at a determined potential level divided by a resistor and supplied to the gate, and the power supply Vii is supplied to the drain. The potential of the connection point between the first transistor and the second transistor to which a constant potential is supplied to the gate is compared with the reference potential by a comparator, and a determination output is made according to the magnitude of the connection point potential and the reference potential. Is generated. The channel length and channel width of the first and second transistors are designed to be substantially the same, and when the boost power supply Vpp is in the vicinity of the set potential Vpps, at least the gate-source voltage and the drain-source voltage of these transistors The potential of each node and the resistance division ratio are set so that the electrical state including the voltage is substantially the same.
[0031]
Assuming that the resistance voltage division ratio of the boosted power supply Vpp is A, A × Vpp is applied to the gate of the first transistor. Therefore, if the gate of the second transistor is V4 and the source is V5,
Vpps = Vii / 2A + (V4-V5 / 2) / A
At the same time, both transistors have the same electrical state. Therefore, if 1 / 2A = C and (V4−V5 / 2) / A = Vm are set, the set value Vpps is always Vpps = C × Vii + Vm.
[0032]
In order to achieve the above object, a second invention is a potential level determination circuit for determining whether a determination potential level is larger or smaller than a set determination level.
A first transistor in which a potential obtained by dividing the determination potential level by a first resistor is supplied to a gate; a second transistor in which a predetermined potential is supplied to a gate;
Comparing the potential at the connection point of the first and second transistors with a predetermined reference potential, and having a comparator that generates a determination output according to the magnitude thereof,
When the channel length and the channel width of the first and second transistors are set to be substantially the same, and the determined potential level is in the vicinity of the determination level set according to the power source, at least the gate-source between these transistors The potential of each source, drain, and gate and the first resistance voltage dividing ratio are set so that the electrical state including the voltage and the drain-source voltage is substantially the same.
[0033]
With this configuration, the potential level determination circuit is not affected by variations in operating temperature and manufacturing process, and whether the potential to be determined is high or low at the set potential level that changes depending on the power source. Can be determined.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
[0035]
[First invention]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first example of a VBB potential level determination circuit in the embodiment. This VBB potential level determination circuit is a circuit for determining whether the potential level of the back gate bias power supply VBB lower than the ground potential Vss is higher or lower than a set value. The configuration includes an input circuit 22 including a P-channel type first transistor M1 and a P-channel type second transistor M2 to which a back gate bias power supply VBB is supplied to the gate, and a reference potential generation for generating a reference potential V5. The circuit 23, the comparator 11 that compares the connection point potential V 3 of the input circuit 22 with the reference potential V 5, and the V 1 generation circuit 21 that generates the first potential V 1 to be supplied to the input circuit 22.
[0036]
The first transistor M1 and the second transistor M2 constituting the input circuit 22 are designed so that their channel length l and channel width w are substantially the same. The first potential V1 is supplied to the source of the first transistor M1, the ground potential Vss is supplied to the gate as the second potential V2, and the back gate is supplied to the gate of the second transistor M2 as the detected potential Vx. The bias power supply VBB is supplied with the ground potential Vss as the fourth potential V4 at the drain. The potential V3 at the connection point between the drain and source of both transistors is supplied to the comparator 11. Also, the back bias voltages of both transistors are maintained at the same potential as the source.
[0037]
The comparator 11 includes a load circuit having a current mirror configuration including P-channel transistors M5 and M6 connected to the internal power source Vii, a current source transistor M9 whose gate is supplied with the internal power source Vii, and an N source whose source is commonly connected. Channel transistors M7 and M8. Then, the node potential V3 and the reference potential V5 are supplied to the gates of the transistors M7 and M8 and compared. A determination output Vo is generated from the drain of the transistor M8.
[0038]
The reference potential generation circuit 23 resistance-divides the first potential V1 by two N-channel transistors M3 and M4 to generate a reference potential V5. These transistors M3 and M4 are also set to have the same channel length and channel width.
[0039]
The V1 generating circuit 21 is connected to the internal power source Vii, a load circuit composed of P channel transistors M11 and M12 connected to the internal power source Vii, a comparator composed of N channel transistors M13 and M14 and an N channel transistor M15 serving as a current source. The P-channel transistor M10 for feedback supplied with the inverted output of the comparator to the gate, and the feedback resistors r1 and r2. A predetermined reference voltage Vref is supplied to the gate of the transistor M13. Such a V1 generation circuit is maintained so that the connection point potential between the resistors r1 and r2 is equal to the reference potential Vref by the negative feedback function of the P-channel transistor M10. Therefore, the first potential V1 is not related to the reference potential Vref regardless of the internal power supply Vii and is not affected by the operating temperature and process variations.
V1 = Vref × (r1 + r2) / r2
Maintained at a level of. The reference potential Vref is supplied as a constant potential from the outside, for example.
[0040]
In the VBB potential level determination circuit of FIG. 1, when the back gate bias power supply VBB is in the vicinity of the set value VBBS, the determination result is obtained at a constant set determination level without being affected by variations in operating temperature and manufacturing process. Designed to switch. Therefore, specifically, the first and second transistors M1 and M2 of the input circuit are designed to have substantially the same channel length l and substantially the same channel width w. These sources, drains, and gates are supplied with potentials such that the electrical states of both transistors are substantially the same when the determined potential level VBB is close to the set value VBBS.
[0041]
When the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of both transistors are the same when the back gate bias power supply VBB is the set value VBBS, the following equation is satisfied.
[0042]
Vgs = V2-V1 = Vx (= VBBS) -V3
Vds = V1-V3 = V3-V4
If the connection point potential V3 is erased from both of the above equations,
V2-VBBS = (V1-V4) / 2 (1)
become. Accordingly, when the second potential V2 and the fourth potential V4 are set to the ground potential Vss (= 0V) as shown in FIG. 1, VBBS = −V1 / 2. In order to set the set value VBBS to -1V, the first potential V1 may be set to 2V.
[0043]
Therefore, in the determination circuit of FIG. 1, if V1 = 2V and V2 = V4 = 0V are set, the transition voltage at which the determination output Vo of the determination circuit is switched is a constant setting that is not affected by variations in operating temperature and manufacturing process. It is understood that it becomes a judgment level. When the potential level Vx (= VBB) = − 1V, the gate-source voltage Vgs = −2V of the transistors M1 and M2, the drain-source voltage Vds = −1V, and the back gate-source voltage Vbs. It becomes stable at = 0V, the characteristic fluctuations due to variations in operating temperature and manufacturing process become the same, and the connection potential V3 becomes 1V which is an intermediate potential between the first potential V1 and the ground potential Vss.
[0044]
Further, in the potential level determination circuit of FIG. 1, the transistors M3 and M4 are formed of the same transistor and have the same connection relationship. Therefore, the fifth potential V5 which is the reference potential is the first potential V1 and the ground potential. It is set to 1 V, which is an intermediate potential with respect to Vss.
[0045]
As a result, the detected potential level Vx is
When Vx = -1V, V3 = V5,
When Vx> −1V, V3> V5 and the determination output Vo becomes H level.
When Vx <−1V, V3 <V5 and the determination output Vo becomes L level.
[0046]
As described above, by comparing the potentials V3 and V5, the magnitude relationship between the determined potential level and the expected set value can be determined. Moreover, the boundary level of the determination is constant without being affected by variations in operating temperature and manufacturing process.
[0047]
The reference potential generation circuit 23 generates the reference potential V5 by resistance division using the N-channel transistors M3 and M4. However, the reference potential generation circuit 23 is configured by using a P-channel transistor or a normal resistor to form a resistance division circuit. Also good. Further, even in other configurations, it is only necessary to satisfy the condition of V5 = (V1 + V4) / 2.
[0048]
FIG. 2 is a diagram illustrating a second example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment. The parts corresponding to those in FIG. The determination circuit in FIG. 2 applies the first potential V1 to the back gates of the P-channel transistors M1 and M2 of the input circuit 22, and the reference potential generation circuit 23 is configured by the P-channel transistors M3 and M4. The circuit is different.
[0049]
In the determination circuit of FIG. 2, since the same potential V1 is applied to the back bias of the first and second transistors M1 and M2, both transistors can be formed in the same N well region, and the area efficiency of the integrated circuit can be improved. Can be increased. As a result, the back gate-source voltage Vbs of both transistors is slightly different, so that it is more influenced by variations in operating temperature and manufacturing process than in the case of FIG. However, since the difference in characteristics due to the difference in the back gate-source voltage Vbs of the MOS transistor is not so great, there is little influence on practical use.
[0050]
FIG. 3 is a diagram illustrating a third example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment. Parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numbers. The determination circuit of FIG. 3 applies the internal power source Vii to the back gates of the P-channel transistors M1 and M2 of the input circuit 22, and the reference potential generation circuit 23 is configured by resistors r3 and r4 (= r3). The circuit is different.
[0051]
In this case, since the internal power supply Vii is applied to the back gates of both the transistors M1 and M2, the same back gate potential as that of the P channel transistors M11, M12, M5 and M6 of the V1 generating circuit 21 and the comparator 11 is obtained. It can be formed in the same N well region as the transistor, and the layout efficiency can be further increased. The difference in the transistor characteristics due to the difference in the back gate-source voltage Vgs between the two transistors is not so large. Further, since the resistors r3 and r4 vary in the same way, the reference potential V5 is kept constant.
[0052]
Note that the power supply Vcc supplied from the outside may be applied to the back gates of the transistors M1 and M2 instead of the internal power supply Vii. In some cases, the internal power supply Vii is the same as the external power supply.
[0053]
FIG. 4 is a diagram illustrating a fourth example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment. Parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numbers. The determination circuit in FIG. 4 connects the first potential V1 of the input circuit 22 to the internal power source Vii, and instead connects the second potential V2 to the potential from the second potential generation circuit 21. Different from the circuit of 1. In this case, the second potential V2 is very low, for example, about 1V. Therefore, in the second potential V2 generation circuit 21, the generation circuit, the load circuit, and the current source transistor in FIG. . That is, the N-channel transistors M11 and M12 are connected to the ground potential Vss to form a load circuit including a current mirror circuit, the P-channel transistors M13 and M14 are connected in common to the source, and a current source including the P-channel transistor M15 is connected to the load circuit. Is done. With this configuration, even when the second potential V2 is low, the potential difference between the internal potential Vii and the second potential V2 or the reference potential Vref is sufficient, so that there is no problem in the operation of the transistors M13 and M14. .
[0054]
In the example of FIG. 4, among the first potential V1, the second potential V2, and the fourth potential V4 to be set for the source, drain, and gate of the transistor of the input circuit 22, the first potential V1 is set to the internal power supply Vii. In addition, the fourth potential V4 is set to the ground potential, and the remaining second potential V2 is generated by the constant potential generation circuit 21. Then, the second potential V2 is generated by the constant potential generation circuit 21 so as to be a potential satisfying the above formula (1).
[0055]
In the example of FIG. 4, when the set value VBBS of the detected potential level Vx is −1V and the internal power supply Vii = 2.4V, in order to satisfy the above formula (1), V2 = 0.2V good. In that case, when the detected potential level Vx (back gate bias power supply VBB) is Vx = −1V, the gate-source voltage Vgs of the transistors M1, M2 = −2.2V, and the source-drain voltage Vds = −1. 2V and the back gate-source voltage Vbs = 0V are stable, and the variation in characteristics due to variations in operating temperature and manufacturing process is the same. Therefore, the determination result is inverted when the connection point potential V3 = 1.2V.
[0056]
Since the reference potential V5 is set to the intermediate potential 1.2V of the internal power source Vii, when the detected potential level Vx supplied with the back gate bias power source VBB is Vx = −1V, V3 = V5. Thus, when Vx> −1V, V3> V5 and the detection output Vo becomes H level. When Vx <−1V, V3 <V5 and the detection output Vo becomes L level. Therefore, it can be determined whether the back gate bias power supply VBB is higher or lower than the set value VBBS without being affected by temperature and process variations.
[0057]
In FIG. 4, both the back gates of the transistors M1 and M2 may be connected to the internal power source Vii. In that case, the P-channel transistors M1 and M2 can be formed in the same N-well region as the other P-channel transistors as in FIG. 3, and the layout efficiency can be increased.
[0058]
FIG. 5 is a diagram showing a first example of the potential level determination circuit of boosted power supply Vpp in the embodiment. In the potential level determination circuit of FIG. 5, in order to detect whether the boosted power supply Vpp higher than the internal power supply Vii is higher or lower than the set potential Vpps, the input circuit 22 has a configuration in which N-channel transistors are connected in series. Then, the first transistor M1 is connected to the ground potential Vss side, the second transistor M2 is connected to the predetermined fourth potential V4, and the boosted power supply Vpp is connected to the gate of the second transistor M2 as the detected potential Vx. Connected. Similarly, the reference voltage V5 generation circuit 23 includes N-channel transistors M3 and M4. The other configuration is the same as that of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the corresponding portions. The V4 generation circuit 21 and the comparator 11 are the same as those in FIG.
[0059]
In the input circuit 22 of the potential level determination circuit of FIG. 5, the first and second transistors M1 and M2 are designed to have the same channel length and channel width. Then, the potentials V1, V2, and V4 are set so that the electrical states of the first and second transistors M1 and M2 are substantially the same when the detected potential Vx is in the vicinity of the set potential Vpps. That is, each potential is set so as to satisfy the following equation (2) as in the above equation (1).
[0060]
V2-Vpps = (V1-V4) / 2 (2)
In the example of FIG. 5, the first potential is connected to the ground potential Vss. Since the fourth potential V4 and the second potential V2 are connected to the same potential, the fourth potential V4 may be set to V4 = 2Vpps / 3 from the above equation (2). When such a condition is satisfied, when the boosted power supply Vpp is in the vicinity of the set value Vpps that is the determination level, the transistors M1 and M2 are in the same electrical state (same gate-source voltage, same source-drain voltage), Unaffected by operating temperature and manufacturing process variations.
[0061]
In the example of FIG. 5, V1 = 0V is set. Then, assuming that the set value Vpps = 3V, which is the determination level, according to the above equation (2), if V4 = V2 = 2V is set, the boosted power supply Vpp is in the vicinity of the set value Vpps. The gate-source voltage Vgs = 2.0 V, the drain-source voltage Vds = 1.0 V, and the back gate-source voltage Vbs = 0 V, which are not affected by variations in operating temperature and manufacturing process. That is, the characteristics of both transistors fluctuate in the same way even if they vary, so that the potential V3 at the connection point is kept constant.
[0062]
Also, in the circuit 23 that generates the reference potential V5, the characteristics of the transistors M3 and M4 similarly vary with respect to variations, so that the reference potential V5 is always maintained at an intermediate potential of the fourth potential V4.
[0063]
Therefore, in the example of FIG. 5, when the boosted power supply Vpp (= Vx) = 3V, V3 = V5, and when Vpp> 3V, V3> V5, the detection output Vo becomes H level, and Vpp <3V. Sometimes V3 <V5 and the detection output Vo becomes L level. Accordingly, a detection result that is higher or lower than the fixed set value can be generated in the detection output Vo.
[0064]
In the circuit of FIG. 5, the back gates of the transistors M1 and M2 may be connected to the ground potential Vss. Even in this case, similarly to the above example, it is possible to prevent the detection level from fluctuating due to the characteristic variation between the transistors M1 and M2.
[0065]
FIG. 6 is a diagram showing a second example of the potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment. This example corresponds to the VBB potential level determination circuit of FIG. That is, the first potential V1 of the input circuit 22 is connected to the ground power source Vss, the fourth potential V4 is connected to the internal power source Vii, and the remaining second potential V2 to be set is generated by the constant voltage generation circuit 21. Connect to the specified potential. The boosted power supply Vpp is supplied as the detected potential Vx to the gate of the second transistor M2.
[0066]
Also in the example of FIG. 6, the channel length and channel width of the first and second transistors M1 and M2 are designed to be the same, and the electrical state is expressed by the above formula (when the boosted power supply Vpp is in the vicinity of the set potential Vpps that is the determination level) 2) is set to satisfy. In the example of FIG. 6, when the set value Vpps = 3V, the first potential V1 is 0V, and the fourth potential V4 is the internal power supply Vii = 2.4V, the second potential V2 is obtained from the above equation (2). Is set to 1.8V. When such a potential is set, when the detected potential Vx = Vpps = 3V, the transistors M1 and M2 have a back gate-source voltage Vgs = 1.8V, a drain-source voltage Vds = 1.2V, It becomes the same as the gate-source voltage Vbs = 0 V, and is not affected by variations in operating temperature or manufacturing process.
[0067]
In the example of FIG. 6, V3 = V5 when the boosted power supply Vpp (= Vx) = 3V, V3> V5 when Vpp> 3V, the detection output Vo becomes H level, and Vpp <3V. Sometimes V3 <V5 and the detection output Vo becomes L level. Accordingly, a detection result that is higher or lower than the fixed set value can be generated in the detection output Vo.
[0068]
In the circuit of FIG. 6 as well, the back gates of the transistors M1 and M2 may be connected to the ground potential Vss. Even in this case, similarly to the above example, it is possible to prevent the detection level from fluctuating due to the characteristic variation between the transistors M1 and M2.
[0069]
The potential level determination circuit according to the above embodiment also determines a predetermined power supply potential lower than the ground potential other than the back gate bias power supply VBB and a power supply potential higher than the internal power supply Vii other than the boost power supply Vpp. be able to.
[0070]
[Second invention]
In the embodiment according to the first invention, the potential level determination is made as to whether the back gate bias power source VBB lower than the ground potential or the boosted power source Vpp higher than the internal power source is higher or lower than the fixed set value. The change of judgment at the set value is not affected by the variation of operating temperature and manufacturing process. On the other hand, in the embodiment according to the second invention, when the set value Vpps of the boost power source Vpp itself varies depending on the internal power source Vii, the fluctuating set value depends on the operating temperature and the manufacturing process. Avoid being affected by variations.
[0071]
Here, boosted power supply Vpp has a potential boosted by a pumping operation based on a normal external power supply. An internal power generation circuit using the boosted power supply Vpp generates an internal power supply Vii having a lower potential than the boosted power supply Vpp. In the DRAM, the internal power supply Vii applied to the cell transistor is compared to the boost power supply Vpp.
Vpp ≧ C × Vii + Vm
It is required to have the following relationship. In other words, the boosted power supply Vpp only needs to have a potential that satisfies the above equation according to the internal power supply Vii to be used. Therefore, from the viewpoint of power consumption and efficiency, the setting value for determining the boost power supply Vpp is preferably C × Vii + Vm. However, C is a constant of about 1.0 to 1.3, and Vm is a value slightly higher than the threshold voltage of the cell transistor. That is, it is preferable that the set value Vpps also varies according to the potential of the internal power supply Vii to be used. Then, it is necessary for the switching of the determination at the set value not to be affected by changes in the characteristics of the transistor due to variations in operating temperature and manufacturing process.
[0072]
FIG. 7 is a diagram showing a third example of the potential level determination circuit of boosted power supply Vpp in the embodiment. The potential level determination circuit of FIG. 7 also includes a constant voltage generation circuit 21, an input circuit 22, a reference potential generation circuit 23, and a comparator 11, as in the example of FIG. The constant voltage generation circuit 21, the reference potential generation circuit 23, and the comparator 11 have the same configuration as the example of FIG. 5, and are given the same reference numbers. In the potential level determination circuit of FIG. 7, the configuration of the input circuit 22 is different from that of FIGS.
[0073]
In the input circuit 22, N-channel transistors M1 and M2 are connected in series between a first potential V1 generated by the constant voltage generation circuit 21 and a fifth potential V5 which is a ground potential. Is supplied to the comparator 11. A potential V2 (= r2 × Vpp / (r1 + r2)) obtained by dividing the boosted power supply Vpp by the resistors r1 and r2 is applied to the gate of the first transistor M1. The potential V4 (= r4 × Vii / (r3 + r4)) obtained by dividing the internal power supply Vii by the resistors r3 and r4 is applied to the gate of the second transistor M2. When the boosted power supply Vpp is at the set potential Vpps, the first and second transistors M1 and M2 have the same electrical state, for example, the gate-source voltage and the source-drain voltage are substantially the same. The potential V1 and the resistance values r1, r2, r3, r4 are set. Moreover, the set potential Vpps is
Vpps = C × Vii + Vm (3)
It is set to satisfy.
[0074]
If the electrical states of both transistors M1, M2 are equal, the following equation is derived.
[0075]
Vgs = V2-V3 = V4-V5
Vds = V1-V3 = V3-V5
If the third potential V3 is erased from these equations,
V2 = V4 + (V1-V5) / 2
Therefore, if V2 = A × Vpps and V4 = B × Vii are substituted into this equation,
Vpps = (B / A) Vii + (V1-V5) / 2A (4)
(However, A = r2 / (r1 + r2), B = r4 / (r3 + r4)).
[0076]
Therefore, if the above equation (4) satisfies the above equation (3), the above-described condition is satisfied. That is,
B / A = C
(V1-V5) / 2A = Vm
The resistance values r1 to r4 and the first and fifth potentials may be set so that In this case, the proportional coefficient C and the value Vm slightly higher than the threshold value can be set to arbitrary values.
[0077]
As a result, the determination level (set value) Vpps of the potential level determination circuit is set to the value on the line Vpp shown in FIG. 15 according to the internal power supply Vii to be used. In addition, the determination at the set value Vpps is not affected by variations in operating temperature and manufacturing process.
[0078]
Substituting resistance values r1 to r4 and V5 = 0 into the above equation (4),
[0079]
[Expression 1]
Figure 0003606757
[0080]
become. Thus, in order to set the boosted power supply setting value Vpps to Vpps = Vii + 2V by setting C = 1 and Vm = 2V in the above equation (3), the first potential V1 = 2V, the fifth potential in the above equation (5) The potential V5 = 0, and the resistance values may be r1 = r2, r3 = r4.
[0081]
As a result, when the potential level of the boost power supply Vpp is the set value Vpps = Vii + 2V, both the transistors M1 and M2 are
Vgs = Vii / 2, Vds = 1V, Vbs = 0V
It becomes the electrical state. Therefore, the potential level determination circuit switches the determination output Vo between the H level and the L level above and below the set value Vpps. In addition, the switching operation is not affected by the operating temperature or manufacturing variations.
[0082]
In the above electrical state, both transistors M1 and M2 have the same impedance, so that the potential V3 at the connection point is 1V which is an intermediate potential between the potential V1 = 2V and the ground potential Vss. Therefore, the reference potential V6 of the comparator 11 is also set to an intermediate potential between the potential V1 = 2V and the ground potential Vss, so that V3 = V6 when Vpp = Vii + 2V. When Vpp> Vii + 2V, V3> V6, and the detection output Vo becomes H level. When Vpp <Vii + 2V, V3 <V6, and the detection output Vo becomes L level.
[0083]
In addition to the N-channel transistor, the reference potential generating circuit 23 can also be configured by resistance voltage division of a P-channel transistor or a resistance element as in FIGS. Further, the back gates of the first and second transistors M1 and M2 may be connected to the ground Vss or a lower back bias power source VBB.
[0084]
FIG. 8 is a diagram showing a fourth example of the potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment. In this example, the first potential V1 of the input circuit 22 is connected to the internal power source Vii, the fourth potential V4 is connected to the output potential of the constant potential generating circuit 21, and the fifth potential V5 is connected to the ground potential Vss. The second potential of the gate of the transistor M1 is connected to the potential obtained by dividing the boost power supply Vpp by resistance.
[0085]
When both the transistors M1 and M2 have the same gate-source voltage Vgs and source-drain voltage Vds and are electrically in the same state, the following equation is obtained as shown in the example of FIG.
[0086]
V2 = V4 + (V1-V5) / 2
Therefore, when V2 = r2 × Vpp / (r1 + r2) and V1 = Vii are substituted, the following expression is derived.
Vpps = Vii / 2A + (V4-V5 / 2) / A (6)
(However, A = r2 / (r1 + r2))
Therefore, if the above equation (6) satisfies the above set value equation (3), the above-described condition is satisfied. That is,
1 / 2A = C
(V4-V5 / 2) / A = Vm
The resistance values r1 to r4 and the fourth and fifth potentials V4 and V5 may be set so that The proportional coefficient C and the value Vm slightly higher than the threshold value can be set to arbitrary values.
[0087]
As a result, the determination level (set value Vpps) of the potential level determination circuit is set to the value on the line Vpp shown in FIG. 15 according to the internal power supply Vii to be used. In addition, the determination at the set value Vpps is not affected by variations in operating temperature and manufacturing process.
[0088]
Substituting resistance values r1, r2, and V5 = 0 into the above equation (6),
[0089]
[Expression 2]
Figure 0003606757
[0090]
become. Therefore, in order to set the boosted power supply setting value Vpps to Vpps = Vii + 2V with C = 1 and Vm = 2V in the above equation (3), the fourth potential V4 = 1V in the above equation (7), 5 potential V5 = 0 and the resistance value may be r1 = r2.
[0091]
As a result, when the potential level of the boosted power supply Vpp is the set value Vpps = Vii + 2V, both the transistors M1 and M2 are
Vgs = 1V, Vds = Vii / 2, Vbs = 0V
It becomes the electrical state. Therefore, the potential level determination circuit switches the determination output Vo between the H level and the L level above and below the set value Vpps. In addition, the switching operation is not affected by the operating temperature or manufacturing variations.
[0092]
In the above electrical state, both transistors M1 and M2 have the same impedance, so that the potential V3 at the connection point is Vii / 2, which is an intermediate potential between the potential V1 = Vii and the ground potential Vss. Therefore, the reference potential V6 of the comparator 11 is also set to an intermediate potential Vii / 2 between the internal power supply Vii and the ground potential Vss, so that V3 = V6 when Vpp = Vii + 2V. When Vpp> Vii + 2V, V3> V6, the detection output Vo is H level, and when Vpp <Vii + 2V, V3 <V6, and the detection output Vo is L level.
[0093]
In addition to the P-channel transistors M3 and M4, the reference potential generating circuit 23 can be configured by resistance voltage division of an N-channel transistor or a resistance element as in FIGS. Further, the back gates of the first and second transistors M1 and M2 may be connected to the ground Vss or a lower back bias power source VBB.
[0094]
In the above embodiment, the potentials V1, V4, V5, etc. are connected to the existing ground power supply Vss or the internal power supply Vii, and the constant potential generated by the constant potential generation circuit 21 is used for the remaining potential. However, the present invention is not limited to these combinations, and if a resistance value or a potential is set so as to satisfy the above formula using an arbitrary potential, the switching of the judgment output at the set value is performed at the operating temperature. And is hardly affected by variations in the manufacturing process.
[0095]
In the embodiment of the second invention, an N channel transistor is used as the first and second transistors, and the boosted power supply is used as the determination potential. The present invention is not limited to this, and the first and second transistors may be P-channel transistors, and may be applied to the back gate bias power supply VBB that varies depending on the internal power supply Vii as the potential to be determined. Even in this case, each resistance value and potential may be set so that the electrical state of both transistors is the same when near the set potential.
[0096]
Furthermore, the power source Vii has been described as an internal power source in the above embodiment. However, as described above, the present invention can also be applied to a case where an externally supplied power source is used as the power source Vii.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a potential level determination circuit that is less affected by variations in operating temperature and manufacturing process and consumes less current. By using this potential level determination circuit, it is possible to realize a VBB generation circuit or a Vpp generation circuit that is less affected by variations in operating temperature and manufacturing process and consumes less power.
[0098]
Furthermore, according to the second invention, the detection level of the boost power supply Vpp can be set to C × Vii + Vm that changes according to the level of the internal power supply Vii, and the detection level varies depending on the operating temperature and the variation in the manufacturing process. Can be less affected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first example of a VBB potential level determination circuit in an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a second example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a third example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a fourth example of the VBB potential level determination circuit in the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a first example of a potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a second example of the potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a third example of the potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a fourth example of the potential level determination circuit for boosted power supply Vpp in the embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional VBB potential level determination circuit.
FIG. 10 is a diagram showing another conventional VBB potential level determination circuit.
FIG. 11 is a diagram showing another conventional VBB potential level determination circuit.
FIG. 12 is a diagram showing a potential level determination circuit of a conventional boosted power supply Vpp.
FIG. 13 is a diagram showing a potential level determination circuit of another conventional boosted power supply Vpp.
FIG. 14 is a diagram showing a potential level determination circuit of another conventional boosted power supply Vpp.
15 is a diagram showing the relationship between internal power supply VII and boosted power supply Vpp in the Vpp potential level determination circuit of FIG. 14;
[Explanation of symbols]
M1 first transistor
M2 second transistor
VBB Back gate bias power supply
Vpp boost power supply
Vii internal power supply
Vss ground power supply
11 Comparator

Claims (21)

被判定電位レベルが設定された判定レベルより大きいか小さいかを判定する電位レベル判定回路において、
所定の定電位がゲートに供給された第1のトランジスタと、前記被判定電位レベルがゲートに供給された第2のトランジスタと、
当該第1及び第2のトランジスタの接続点の電位と所定の基準電位とを比較して、それらの大小に応じて判定出力を生成するコンパレータを有し、
前記第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅がほぼ同一に設定され、前記被判定電位レベルが前記設定された判定レベル近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態が、ほぼ同一になるように、各ソース、ドレイン、ゲートの電位が設定されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In the potential level determination circuit that determines whether the determination potential level is larger or smaller than the set determination level,
A first transistor having a predetermined constant potential supplied to the gate; a second transistor having the determined potential level supplied to the gate;
Comparing the potential at the connection point of the first and second transistors with a predetermined reference potential, and having a comparator that generates a determination output according to the magnitude thereof,
When the channel length and the channel width of the first and second transistors are set to be substantially the same, and the determined potential level is in the vicinity of the set determination level, at least the gate-source voltage and the drain of those transistors A potential level determination circuit in which the potential of each source, drain, and gate is set so that the electrical state including the source-to-source voltage is substantially the same.
請求項1において、
前記第1のトランジスタのソースを第1の電位V1に、ゲートを第2の電位V2に接続し、前記第2のトランジスタのゲートを前記被判定電位に、ドレインを第4の電位V4に接続し、第1のトランジスタのドレインと第2のトランジスタのソースとを接続し、
前記被判定電位が前記設定された判定レベルVaの近傍にある時に、前記第1及び第2トランジスタの電気的状態がほぼ同一になるように、前記第1、第2及び第4の電位V1,V2,V4が設定されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 1,
The source of the first transistor is connected to the first potential V1, the gate is connected to the second potential V2, the gate of the second transistor is connected to the determination potential, and the drain is connected to the fourth potential V4. , Connecting the drain of the first transistor and the source of the second transistor,
When the potential to be judged is in the vicinity of the set judgment level Va, the first, second and fourth potentials V1, V1 and V2 are set so that the electrical states of the first and second transistors are substantially the same. A potential level determination circuit in which V2 and V4 are set.
請求項2において、
前記第1、第2及び第4の電位V1,V2,V4が、前記設定された判定レベルVaとの間に、V2−Va=(V1−V4)/2なる関係が成り立つように設定されていることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2,
The first, second, and fourth potentials V1, V2, and V4 are set so as to satisfy the relationship V2-Va = (V1-V4) / 2 with the set determination level Va. A potential level determination circuit.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタは、PチャネルMOSトランジスタであり、前記設定された判定レベルがグランド電位よりも低いことを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
The potential level determination circuit, wherein the first and second transistors are P-channel MOS transistors, and the set determination level is lower than a ground potential.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタは、PチャネルMOSトランジスタであり、前記被判定電位がバックゲートバイアス電源の電位であることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
The potential level determination circuit, wherein the first and second transistors are P-channel MOS transistors, and the determined potential is a potential of a back gate bias power source.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタであり、前記設定された判定レベルが電源よりも高いことを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
The potential level determination circuit according to claim 1, wherein the first and second transistors are N-channel MOS transistors, and the set determination level is higher than a power supply.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタであり、前記被判定電位が電源よりも高い昇圧電源の電位であることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
The potential level determination circuit according to claim 1, wherein the first and second transistors are N-channel MOS transistors, and the potential to be determined is a boosted power source potential higher than a power source.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、それぞれのソース電位に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
The potential level determination circuit, wherein the back gates of the first and second transistors are connected to respective source potentials.
請求項2または3において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、共に、第1のトランジスタのソース電位に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2 or 3,
A potential level determination circuit, wherein the back gates of the first and second transistors are both connected to the source potential of the first transistor.
請求項4において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、共に、内部電源または外部電源に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 4,
A potential level determination circuit, wherein the back gates of the first and second transistors are both connected to an internal power supply or an external power supply.
請求項6において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、共に、グランド電源に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 6,
A potential level determination circuit, wherein the back gates of the first and second transistors are both connected to a ground power source.
請求項2において、
前記所定の基準電位が、前記第1の電位V1と第4の電位V4の中間電位であることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 2,
The potential level determination circuit, wherein the predetermined reference potential is an intermediate potential between the first potential V1 and the fourth potential V4.
被判定電位レベルが設定された判定レベルより大きいか小さいかを判定する電位レベル判定回路において、
前記被判定電位レベルを第1の抵抗分圧した電位がゲートに供給された第1のトランジスタと、所定の電位がゲートに供給された第2のトランジスタと、
当該第1及び第2のトランジスタの接続点の電位と所定の基準電位とを比較して、それらの大小に応じて判定出力を生成するコンパレータを有し、
前記第1及び第2のトランジスタのチャネル長及びチャネル幅がほぼ同一に設定され、前記被判定電位レベルが電源に応じて設定された判定レベル近傍にある時に、それらのトランジスタの少なくともゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース間電圧とを含む電気的状態が、ほぼ同一になるように、各ソース、ドレイン、ゲートの電位及び前記第1の抵抗分圧比が設定されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In the potential level determination circuit that determines whether the determination potential level is larger or smaller than the set determination level,
A first transistor in which a potential obtained by dividing the determination potential level by a first resistor is supplied to a gate; a second transistor in which a predetermined potential is supplied to a gate;
Comparing the potential of the connection point of the first and second transistors with a predetermined reference potential, and having a comparator that generates a determination output according to the magnitude thereof,
When the channel length and the channel width of the first and second transistors are set to be substantially the same, and the determined potential level is in the vicinity of the determination level set according to the power source, at least the gate-source between these transistors Potential level determination characterized in that the potential of each source, drain, and gate and the first resistance voltage division ratio are set so that the electrical state including the voltage and the drain-source voltage is substantially the same. circuit.
請求項13において、
前記第1のトランジスタのドレインに第1の電位V1が供給され、前記第2のトランジスタのゲートに前記電源Viiを第2の抵抗分圧した電位が供給され、ソースに第5の電位V5が供給され、第1のトランジスタのソースと第2のトランジスタのドレインとが接続され、
前記設定された判定レベルVaが、Va=C×Vii+Vmに設定され(C、Vmは定数)、
前記第1及び第5の電位V1,V5、及び前記第1及び第2の抵抗分圧の比A,Bが、前記設定された判定レベルVaとの間に、
Va=(B/A)Vii+(V1−V5)/2A=C×Vii+Vm
が成立するように設定されることを特徴する電位レベル判定回路。
In claim 13,
The first potential V1 is supplied to the drain of the first transistor, the potential obtained by dividing the power source Vii by the second resistance is supplied to the gate of the second transistor, and the fifth potential V5 is supplied to the source. The source of the first transistor and the drain of the second transistor are connected,
The set determination level Va is set to Va = C × Vii + Vm (C and Vm are constants),
The ratios A and B of the first and fifth potentials V1 and V5 and the first and second resistance division voltages are between the set determination level Va,
Va = (B / A) Vii + (V1−V5) / 2A = C × Vii + Vm
A potential level determination circuit characterized by being set so as to hold.
請求項13において、
前記第1のトランジスタのドレインに電源Viiが供給され、前記第2のトランジスタのゲートに所定の第4の電位が供給され、ソースに第5の電位V5が供給され、第1のトランジスタのドレインと第2のトランジスタのソースとが接続され、
前記設定された判定レベルVaが、Va=C×Vii+Vmに設定され(C、Vmは定数)、
前記第4及び第5の電位V4,V5、及び前記第1抵抗分圧の比Aが、前記設定された判定レベルVaとの間に、
Va=Vii/2A+(V4−V5/2)/A=C×Vii+Vm
が成立するように設定されることを特徴する電位レベル判定回路。
In claim 13,
A power source Vii is supplied to the drain of the first transistor, a predetermined fourth potential is supplied to the gate of the second transistor, a fifth potential V5 is supplied to the source, and the drain of the first transistor The source of the second transistor is connected,
The set determination level Va is set to Va = C × Vii + Vm (C and Vm are constants),
The ratio A between the fourth and fifth potentials V4 and V5 and the first resistance partial pressure is between the set determination level Va,
Va = Vii / 2A + (V4-V5 / 2) / A = C × Vii + Vm
A potential level determination circuit characterized by being set so as to hold.
請求項14または15において、
前記第1及び第2のトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタであり、前記設定された判定レベルが電源よりも高いことを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The potential level determination circuit, wherein the first and second transistors are N-channel MOS transistors, and the set determination level is higher than a power supply.
請求項14または15において、
前記第1及び第2のトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタであり、前記被判定電位が電源よりも高い昇圧電源の電位であることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The potential level determination circuit according to claim 1, wherein the first and second transistors are N-channel MOS transistors, and the potential to be determined is a boosted power source potential higher than a power source.
請求項14または15において、
前記第1及び第2のトランジスタは、PチャネルMOSトランジスタであり、前記設定された判定レベルがグランド電位よりも低いことを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The potential level determination circuit, wherein the first and second transistors are P-channel MOS transistors, and the set determination level is lower than a ground potential.
請求項14または15において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、それぞれのソース電位に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The potential level determination circuit, wherein the back gates of the first and second transistors are connected to respective source potentials.
請求項14または15において、
前記第1及び第2のトランジスタのバックゲートは、共に、グランド電源またはそれより低い所定の内部電源に接続されることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The back gates of the first and second transistors are both connected to a ground power source or a predetermined internal power source lower than the ground power source.
請求項14または15において、
前記所定の基準電位が、前記第1の電位V1と第5の電位V5の中間電位であることを特徴とする電位レベル判定回路。
In claim 14 or 15,
The potential level determination circuit, wherein the predetermined reference potential is an intermediate potential between the first potential V1 and the fifth potential V5.
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