JP3627947B2 - 半導体装置のデータ伝送回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置におけるデータ伝送回路に関し、特に、半導体メモリ装置のデータ伝送経路に有用なデータ伝送回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メモリなど半導体装置の高集積・大容量化に伴い、半導体素子の動作電流を抑制するための多様な手段が施されている。半導体素子の動作電流消費を最小化する一例として、データ伝送線路による電流消費を最小化する技術がある。このデータ伝送線路による消費電流を抑える代表的な技術が、「ＩＳＳＣＣ １９９４， ｐｐ １４２〜１４３ “Ａ ２５６ＭｂＤＲＡＭ ｗｉｔｈ １００ＭＨｚ Ｓｅｒｉａｌ Ｉ／Ｏ Ｐｏｒｔｓ ｆｏｒ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ”」に開示されている。この先行技術は、ＳＨＴ回路（Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ Ｈｉｇｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ） を使用したもので、これを簡単に説明すれば次のようなものである。
【０００３】
図１に示すデータ伝送回路は、上記先行技術に開示されたデータ伝送回路の要部のみを示したものである。１対の入力信号対を送るデータライン対ＲＤ，ＲＤＢ、例えばセンスアンプによるセンシングビットライン対がすべて論理“ハイ”にプリチャージされている状態では等化信号（ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ） ＥＱが論理“ハイ”で入力される。従って、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢはＮＭＯＳトランジスタＭ７の導通により等化状態になる。この等化状態から、等化信号ＥＱが論理“ロウ”に変化し、伝送パルスＰＳ１が論理“ハイ”に変わると、まず、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにドレインが接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の共通ソース接続ノードＮ１は、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のチャネルを通じて接地電圧Ｖｓｓのレベルに変化する。また、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにドレインが接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４の共通ソース接続ノードＮ２は、ＮＭＯＳトランジスタＭ６のチャネルを通じて供給される伝送電圧ＶＩＮＴＬのレベルに上昇する。
【０００４】
このような状態で、データライン対ＲＤ，ＲＤＢのうちデータラインＲＤＢが論理“ロウ”に変化したと仮定すれば、データラインＲＤは相補データ信号のため論理“ハイ”に維持されるので、データラインＲＤにゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ４は導通、データラインＲＤＢにゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３は非導通となる。従って、データ伝送ラインＤＢのレベルはＮＭＯＳトランジスタＭ１の導通及びＮＭＯＳトランジスタＭ３の非導通により接地電圧Ｖｓｓへ遷移する一方、データラインＤＢＢのレベルはＮＭＯＳトランジスタＭ２に非導通及びＮＭＯＳトランジスタＭ４の導通により伝送電圧ＶＩＮＴＬへ遷移する。
【０００５】
これに続いて、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに伝送されたデータを受信するための制御パルスＰＳ２Ｂを論理“ハイ”から“ロウ”に変化させてデータ受信部を動作させると、ソースが電源電圧Ｖｃｃに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭ８が導通する。このＰＭＯＳトランジスタＭ８の導通により、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにゲート接続されたＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のソースに電源電圧Ｖｃｃが供給される。このとき、ＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のゲート電圧が相違するので、これらＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のチャネル伝導度（ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ） は異なることになる。本例の場合データ伝送ラインＤＢの方がデータ伝送ラインＤＢＢよりもレベルが低いので、ＰＭＯＳトランジスタＭ９のチャネル伝導度がＰＭＯＳトランジスタＭ１０のチャネル伝導度より大きい状態にある。これに従って、ＰＭＯＳトランジスタＭ９のドレインノードＮ３は電源電圧Ｖｃｃ、ＰＭＯＳトランジスタＭ１０のドレインノードＮ４は接地電圧Ｖｓｓの各レベルにデベロープ（Ｄｅｖｅｌｏｐ） されることになる。ドレインノード即ち出力ノードＮ３が論理“ハイ”にプルアップされるのにつれてＮＭＯＳトランジスタＭ１５が導通するので、ノードＮ４は確実に接地電圧Ｖｓｓへプルダウンされ、一方、ＮＭＯＳトランジスタＭ１４は非導通の状態にある。
【０００６】
以上の結果、制御パルスＰＳ２Ｂが論理“ロウ”遷移すると、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２からは、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに従うノードＮ３，Ｎ４の電圧変化に応じて論理“ハイ”又は論理“ロウ”がそれぞれ出力される。尚、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３は、制御パルスＰＳ２Ｂが論理“ハイ”の状態にあるときに導通してノードＮ３，Ｎ４を接地電圧Ｖｓｓのレベルにプリチャージ・等化する機能をもつ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示したような構成を有する従来のデータ伝送回路は、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの電圧振幅を小さくするためにデータ伝送ライン専用の伝送電圧ＶＩＮＴＬを発生して使用している。このため、より小さいチップ面積内での実施には困難であるし、伝送電圧ＶＩＮＴＬ用の電源線をチップ内に配線しなければならないという不具合がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、別途のデータ伝送用の伝送電圧を使用せずともデータ伝送ラインの電圧振幅を小さくしてデータ伝送回路の消費電力を抑制することができ、より実装面積が小さくてすむデータ伝送回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために本発明による半導体装置のデータ伝送回路は、入力信号対が同一論理のときにデータ伝送ライン対に第１電圧を設定し、そして入力信号対が相補論理になるとこれに応答してデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
この場合のインピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。また、伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。更に、動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成することができる。そして、感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。
【００１１】
或いは、本発明による半導体装置のデータ伝送回路は、入力信号対に従いデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、制御信号に応答してデータ伝送ライン対に第１電圧を設定する初期電圧設定手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この場合のインピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。また、初期電圧設定手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに制御信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。更に、伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。このときには伝送信号と制御信号を互いに逆位相の信号とすることが可能である。また更に、動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成することができる。そして、感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図２に、データ伝送回路の回路例を示す。即ち、データ伝送用に別途発生した伝送電圧を使用することなく、１つの伝送信号に応答して１対のデータ端子又はデータライン対ＲＤ，ＲＤＢによる入力信号対のデータを伝送するように構成されている。図３には、そのデータ伝送動作を説明する動作タイミングが示されている。
【００１５】
例えばデータドライバから延びたデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの入力信号対が両方とも第１論理の例えば論理“ハイ”の待機状態で入力されると、このデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの論理“ハイ”は、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一端部に設けたインピーダンス変更手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のゲートへ印加される。ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のドレインはそれぞれデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一方に接続されており、ソースは第１電圧の例えば接地電圧Ｖｓｓへ共通に接続されている。従って、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの両方が待機の論理“ハイ”になる場合、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２が導通し、これによりデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢは両方とも接地電圧Ｖｓｓのレベルに初期設定される。この待機状態において伝送パルス（伝送信号）ＰＳ１は第２論理の例えば論理“ロウ”で入力されるので、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの他端部にそれぞれ接続された伝送電圧伝達手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４はすべて非導通にある。
【００１６】
このとき、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４のドレインノードである感知ノード対Ｎ１，Ｎ２には、電源電圧Ｖｃｃの１／２のレベルの伝送電圧がセットされる。即ち、図２の回路に第２電圧の例えば電源電圧Ｖｃｃが供給されると、電源電圧Ｖｃｃと出力ノード対Ｎ３，Ｎ４の間にそれぞれダイオード形態（相手方の出力ノードへゲート交差接続するなども可）で設けられた動作電圧提供手段のＰＭＯＳトランジスタＭ２７，Ｍ２８が導通し、出力ノード対Ｎ３，Ｎ４にはＶｃｃ−Ｖｔｐ（ＶｔｐはＰＭＯＳトランジスタＭ２７，Ｍ２８のしきい値電圧）の電圧がプリチャージされる。そして、この出力ノード対Ｎ３，Ｎ４にそれぞれゲートが交差接続された感知手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２５，Ｍ２６が導通するので、感知ノード対Ｎ１，Ｎ２にはそれぞれ、Ｖｃｃ−Ｖｔｐ−Ｖｔｎ（ＶｔｎはＮＭＯＳトランジスタＭ２５，Ｍ２６のしきい値電圧）の伝送電圧がプリチャージされる。
【００１７】
このような待機状態から、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの一方、例えばデータラインＲＤＢが論理“ロウ”に変化すると、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１は導通を維持する一方、ＮＭＯＳトランジスタＭ２２は非導通の状態になり、この例ではデータ伝送ラインＤＢＢのインピーダンスが変更され、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの両インピーダンスが互いに異なる状態、つまりデータ伝送ラインＤＢは低抵抗且つデータ伝送ラインＤＢＢは高抵抗の状態になる。そして、伝送パルスＰＳ１が論理“ハイ”へ遷移するとＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４が導通し、感知ノード対Ｎ１，Ｎ２がデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢとそれぞれ接続されて伝送電圧が伝達される。従って、これによる電流がデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれに流れることになる。
【００１８】
このとき、データ伝送ラインＤＢに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２１の導通、データ伝送ラインＤＢＢに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２２の非導通によるインピーダンスの変更に従い、所定の時間後にはデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢのライン間に一定の電位差が発生する。即ち本例の場合、データ伝送ラインＤＢは導通しているＮＭＯＳトランジスタＭ２１のチャネルを通じて接地接続されているので初期設定の接地電圧を維持し、一方データ伝送ラインＤＢＢは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２２により接地接続が遮断されているので、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４を介し流入する電荷量とデータ伝送ラインＤＢＢのキャパシタンスＣ２２，Ｃ２４及びライン抵抗Ｒ２２によって決定される一定の伝送電圧を有するとになる。
【００１９】
このように伝送パルスＰＳ１の論理“ハイ”活性化によりデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの対間に差が発生すると、その差に応じて感知ノード対Ｎ１，Ｎ２の電圧が変化することになる。即ち本例の場合、感知ノードＮ１は、データ伝送ラインＤＢの低抵抗に従い論理“ロウ”にプルダウンされ、感知ノードＮ２は、データ伝送ラインＤＢＢの高抵抗に従いＶｃｃ−Ｖｔｐ−Ｖｔｎの伝送電圧を維持する。感知ノードＮ１がプルダウンされると、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５を介して出力ノードＮ３の電圧が論理“ロウ”へ低くなり、この出力ノードＮ３にゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２６が非導通化されることになる。従って、出力ノードＮ４は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２８を介し提供される電源電圧Ｖｃｃによる論理“ハイ”を出力する。その結果、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの入力状態に連動する出力ＯＵＴ，ＯＵＴＢが発生される。
【００２０】
以上のように、この実施形態のデータ伝送回路は、別途発生の伝送電圧を使用せずとも内部的に低電圧の伝送電圧がデータ伝送ラインに設定されてデータを伝送可能であることがわかる。尚、データライン対ＲＤ，ＲＤＢのうちデータラインＲＤＢが論理“ハイ”から“ロウ”へ遷移するときの動作を説明したが、逆位相のデータ信号が入力されるときでも同過程によりデータ伝送可能であることは容易に理解されよう。
【００２１】
図４はデータ伝送回路の別の実施形態を示す回路図で、図２に示した構成に加えてデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに接地電圧Ｖｓｓを初期設定する専用の初期電圧設定手段を設けたものである。即ち、図２に示した実施形態の場合、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに接地電圧Ｖｓｓを初期設定するためにはデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの両方を待機状態で論理“ハイ”にしてＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２を導通させなければならないという制約条件を解消している。
【００２２】
データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの対間に付加した初期電圧設定手段は、各ソースが接地電圧Ｖｓｓに接続されると共にドレインがデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一方へそれぞれ接続され、ゲートに制御パルス（制御信号）ＰＷＢを入力する２つのＮＭＯＳトランジスタ３０，３２で構成されている。このような初期電圧設定手段を加えたデータ伝送回路の基本動作は図２の実施形態と同様であるが、但し、制御パルスＰＷＢが論理“ハイ”で入力されればデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの初期設定が行われるようになっており、データライン対ＲＤ，ＲＤＢを待機状態で同じ論理にセットする必要がないようにされている。制御パルスＰＷＢは、図３に示すように伝送パルスＰＳ１と逆位相とするだけでよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、データ伝送のために別途発生の伝送電圧を供給することなくデータ伝送ラインの電圧変動幅を抑えて伝送することが可能であり、また構成素子もより簡素化されるので、消費電力の減少が図られると共に実装面積が最小化され、高集積化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデータ伝送回路の回路図。
【図２】本発明によるデータ伝送回路の第１実施形態を示す回路図。
【図３】本発明によるデータ伝送回路の動作タイミングを示す電圧波形図。
【図４】本発明によるデータ伝送回路の第２実施形態を示す回路図。
【符号の説明】
Ｍ２１，Ｍ２２ インピーダンス変更手段
Ｍ２３，Ｍ２４ 伝送電圧伝達手段
Ｍ２５，Ｍ２６ 感知手段
Ｍ２７，Ｍ２８ 動作電圧提供手段
Ｎ１，Ｎ２ 感知ノード
Ｎ３，Ｎ４ 出力ノード
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置におけるデータ伝送回路に関し、特に、半導体メモリ装置のデータ伝送経路に有用なデータ伝送回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メモリなど半導体装置の高集積・大容量化に伴い、半導体素子の動作電流を抑制するための多様な手段が施されている。半導体素子の動作電流消費を最小化する一例として、データ伝送線路による電流消費を最小化する技術がある。このデータ伝送線路による消費電流を抑える代表的な技術が、「ＩＳＳＣＣ １９９４， ｐｐ １４２〜１４３ “Ａ ２５６ＭｂＤＲＡＭ ｗｉｔｈ １００ＭＨｚ Ｓｅｒｉａｌ Ｉ／Ｏ Ｐｏｒｔｓ ｆｏｒ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ”」に開示されている。この先行技術は、ＳＨＴ回路（Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ Ｈｉｇｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ） を使用したもので、これを簡単に説明すれば次のようなものである。
【０００３】
図１に示すデータ伝送回路は、上記先行技術に開示されたデータ伝送回路の要部のみを示したものである。１対の入力信号対を送るデータライン対ＲＤ，ＲＤＢ、例えばセンスアンプによるセンシングビットライン対がすべて論理“ハイ”にプリチャージされている状態では等化信号（ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ） ＥＱが論理“ハイ”で入力される。従って、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢはＮＭＯＳトランジスタＭ７の導通により等化状態になる。この等化状態から、等化信号ＥＱが論理“ロウ”に変化し、伝送パルスＰＳ１が論理“ハイ”に変わると、まず、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにドレインが接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の共通ソース接続ノードＮ１は、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のチャネルを通じて接地電圧Ｖｓｓのレベルに変化する。また、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにドレインが接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４の共通ソース接続ノードＮ２は、ＮＭＯＳトランジスタＭ６のチャネルを通じて供給される伝送電圧ＶＩＮＴＬのレベルに上昇する。
【０００４】
このような状態で、データライン対ＲＤ，ＲＤＢのうちデータラインＲＤＢが論理“ロウ”に変化したと仮定すれば、データラインＲＤは相補データ信号のため論理“ハイ”に維持されるので、データラインＲＤにゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ４は導通、データラインＲＤＢにゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３は非導通となる。従って、データ伝送ラインＤＢのレベルはＮＭＯＳトランジスタＭ１の導通及びＮＭＯＳトランジスタＭ３の非導通により接地電圧Ｖｓｓへ遷移する一方、データラインＤＢＢのレベルはＮＭＯＳトランジスタＭ２に非導通及びＮＭＯＳトランジスタＭ４の導通により伝送電圧ＶＩＮＴＬへ遷移する。
【０００５】
これに続いて、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに伝送されたデータを受信するための制御パルスＰＳ２Ｂを論理“ハイ”から“ロウ”に変化させてデータ受信部を動作させると、ソースが電源電圧Ｖｃｃに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭ８が導通する。このＰＭＯＳトランジスタＭ８の導通により、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれにゲート接続されたＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のソースに電源電圧Ｖｃｃが供給される。このとき、ＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のゲート電圧が相違するので、これらＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０のチャネル伝導度（ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ） は異なることになる。本例の場合データ伝送ラインＤＢの方がデータ伝送ラインＤＢＢよりもレベルが低いので、ＰＭＯＳトランジスタＭ９のチャネル伝導度がＰＭＯＳトランジスタＭ１０のチャネル伝導度より大きい状態にある。これに従って、ＰＭＯＳトランジスタＭ９のドレインノードＮ３は電源電圧Ｖｃｃ、ＰＭＯＳトランジスタＭ１０のドレインノードＮ４は接地電圧Ｖｓｓの各レベルにデベロープ（Ｄｅｖｅｌｏｐ） されることになる。ドレインノード即ち出力ノードＮ３が論理“ハイ”にプルアップされるのにつれてＮＭＯＳトランジスタＭ１５が導通するので、ノードＮ４は確実に接地電圧Ｖｓｓへプルダウンされ、一方、ＮＭＯＳトランジスタＭ１４は非導通の状態にある。
【０００６】
以上の結果、制御パルスＰＳ２Ｂが論理“ロウ”遷移すると、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２からは、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに従うノードＮ３，Ｎ４の電圧変化に応じて論理“ハイ”又は論理“ロウ”がそれぞれ出力される。尚、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３は、制御パルスＰＳ２Ｂが論理“ハイ”の状態にあるときに導通してノードＮ３，Ｎ４を接地電圧Ｖｓｓのレベルにプリチャージ・等化する機能をもつ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示したような構成を有する従来のデータ伝送回路は、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの電圧振幅を小さくするためにデータ伝送ライン専用の伝送電圧ＶＩＮＴＬを発生して使用している。このため、より小さいチップ面積内での実施には困難であるし、伝送電圧ＶＩＮＴＬ用の電源線をチップ内に配線しなければならないという不具合がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、別途のデータ伝送用の伝送電圧を使用せずともデータ伝送ラインの電圧振幅を小さくしてデータ伝送回路の消費電力を抑制することができ、より実装面積が小さくてすむデータ伝送回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために本発明による半導体装置のデータ伝送回路は、入力信号対が同一論理のときにデータ伝送ライン対に第１電圧を設定し、そして入力信号対が相補論理になるとこれに応答してデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
この場合のインピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。また、伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。更に、動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成することができる。そして、感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。
【００１１】
或いは、本発明による半導体装置のデータ伝送回路は、入力信号対に従いデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、制御信号に応答してデータ伝送ライン対に第１電圧を設定する初期電圧設定手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この場合のインピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。また、初期電圧設定手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに制御信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。更に、伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。このときには伝送信号と制御信号を互いに逆位相の信号とすることが可能である。また更に、動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成することができる。そして、感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図２に、データ伝送回路の回路例を示す。即ち、データ伝送用に別途発生した伝送電圧を使用することなく、１つの伝送信号に応答して１対のデータ端子又はデータライン対ＲＤ，ＲＤＢによる入力信号対のデータを伝送するように構成されている。図３には、そのデータ伝送動作を説明する動作タイミングが示されている。
【００１５】
例えばデータドライバから延びたデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの入力信号対が両方とも第１論理の例えば論理“ハイ”の待機状態で入力されると、このデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの論理“ハイ”は、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一端部に設けたインピーダンス変更手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のゲートへ印加される。ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のドレインはそれぞれデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一方に接続されており、ソースは第１電圧の例えば接地電圧Ｖｓｓへ共通に接続されている。従って、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの両方が待機の論理“ハイ”になる場合、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２が導通し、これによりデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢは両方とも接地電圧Ｖｓｓのレベルに初期設定される。この待機状態において伝送パルス（伝送信号）ＰＳ１は第２論理の例えば論理“ロウ”で入力されるので、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの他端部にそれぞれ接続された伝送電圧伝達手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４はすべて非導通にある。
【００１６】
このとき、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４のドレインノードである感知ノード対Ｎ１，Ｎ２には、電源電圧Ｖｃｃの１／２のレベルの伝送電圧がセットされる。即ち、図２の回路に第２電圧の例えば電源電圧Ｖｃｃが供給されると、電源電圧Ｖｃｃと出力ノード対Ｎ３，Ｎ４の間にそれぞれダイオード形態（相手方の出力ノードへゲート交差接続するなども可）で設けられた動作電圧提供手段のＰＭＯＳトランジスタＭ２７，Ｍ２８が導通し、出力ノード対Ｎ３，Ｎ４にはＶｃｃ−Ｖｔｐ（ＶｔｐはＰＭＯＳトランジスタＭ２７，Ｍ２８のしきい値電圧）の電圧がプリチャージされる。そして、この出力ノード対Ｎ３，Ｎ４にそれぞれゲートが交差接続された感知手段のＮＭＯＳトランジスタＭ２５，Ｍ２６が導通するので、感知ノード対Ｎ１，Ｎ２にはそれぞれ、Ｖｃｃ−Ｖｔｐ−Ｖｔｎ（ＶｔｎはＮＭＯＳトランジスタＭ２５，Ｍ２６のしきい値電圧）の伝送電圧がプリチャージされる。
【００１７】
このような待機状態から、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの一方、例えばデータラインＲＤＢが論理“ロウ”に変化すると、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１は導通を維持する一方、ＮＭＯＳトランジスタＭ２２は非導通の状態になり、この例ではデータ伝送ラインＤＢＢのインピーダンスが変更され、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの両インピーダンスが互いに異なる状態、つまりデータ伝送ラインＤＢは低抵抗且つデータ伝送ラインＤＢＢは高抵抗の状態になる。そして、伝送パルスＰＳ１が論理“ハイ”へ遷移するとＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４が導通し、感知ノード対Ｎ１，Ｎ２がデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢとそれぞれ接続されて伝送電圧が伝達される。従って、これによる電流がデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢのそれぞれに流れることになる。
【００１８】
このとき、データ伝送ラインＤＢに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２１の導通、データ伝送ラインＤＢＢに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２２の非導通によるインピーダンスの変更に従い、所定の時間後にはデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢのライン間に一定の電位差が発生する。即ち本例の場合、データ伝送ラインＤＢは導通しているＮＭＯＳトランジスタＭ２１のチャネルを通じて接地接続されているので初期設定の接地電圧を維持し、一方データ伝送ラインＤＢＢは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２２により接地接続が遮断されているので、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４を介し流入する電荷量とデータ伝送ラインＤＢＢのキャパシタンスＣ２２，Ｃ２４及びライン抵抗Ｒ２２によって決定される一定の伝送電圧を有するとになる。
【００１９】
このように伝送パルスＰＳ１の論理“ハイ”活性化によりデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの対間に差が発生すると、その差に応じて感知ノード対Ｎ１，Ｎ２の電圧が変化することになる。即ち本例の場合、感知ノードＮ１は、データ伝送ラインＤＢの低抵抗に従い論理“ロウ”にプルダウンされ、感知ノードＮ２は、データ伝送ラインＤＢＢの高抵抗に従いＶｃｃ−Ｖｔｐ−Ｖｔｎの伝送電圧を維持する。感知ノードＮ１がプルダウンされると、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５を介して出力ノードＮ３の電圧が論理“ロウ”へ低くなり、この出力ノードＮ３にゲート接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ２６が非導通化されることになる。従って、出力ノードＮ４は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２８を介し提供される電源電圧Ｖｃｃによる論理“ハイ”を出力する。その結果、データライン対ＲＤ，ＲＤＢの入力状態に連動する出力ＯＵＴ，ＯＵＴＢが発生される。
【００２０】
以上のように、この実施形態のデータ伝送回路は、別途発生の伝送電圧を使用せずとも内部的に低電圧の伝送電圧がデータ伝送ラインに設定されてデータを伝送可能であることがわかる。尚、データライン対ＲＤ，ＲＤＢのうちデータラインＲＤＢが論理“ハイ”から“ロウ”へ遷移するときの動作を説明したが、逆位相のデータ信号が入力されるときでも同過程によりデータ伝送可能であることは容易に理解されよう。
【００２１】
図４はデータ伝送回路の別の実施形態を示す回路図で、図２に示した構成に加えてデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに接地電圧Ｖｓｓを初期設定する専用の初期電圧設定手段を設けたものである。即ち、図２に示した実施形態の場合、データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢに接地電圧Ｖｓｓを初期設定するためにはデータライン対ＲＤ，ＲＤＢの両方を待機状態で論理“ハイ”にしてＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２を導通させなければならないという制約条件を解消している。
【００２２】
データ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの対間に付加した初期電圧設定手段は、各ソースが接地電圧Ｖｓｓに接続されると共にドレインがデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの一方へそれぞれ接続され、ゲートに制御パルス（制御信号）ＰＷＢを入力する２つのＮＭＯＳトランジスタ３０，３２で構成されている。このような初期電圧設定手段を加えたデータ伝送回路の基本動作は図２の実施形態と同様であるが、但し、制御パルスＰＷＢが論理“ハイ”で入力されればデータ伝送ライン対ＤＢ，ＤＢＢの初期設定が行われるようになっており、データライン対ＲＤ，ＲＤＢを待機状態で同じ論理にセットする必要がないようにされている。制御パルスＰＷＢは、図３に示すように伝送パルスＰＳ１と逆位相とするだけでよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、データ伝送のために別途発生の伝送電圧を供給することなくデータ伝送ラインの電圧変動幅を抑えて伝送することが可能であり、また構成素子もより簡素化されるので、消費電力の減少が図られると共に実装面積が最小化され、高集積化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデータ伝送回路の回路図。
【図２】本発明によるデータ伝送回路の第１実施形態を示す回路図。
【図３】本発明によるデータ伝送回路の動作タイミングを示す電圧波形図。
【図４】本発明によるデータ伝送回路の第２実施形態を示す回路図。
【符号の説明】
Ｍ２１，Ｍ２２ インピーダンス変更手段
Ｍ２３，Ｍ２４ 伝送電圧伝達手段
Ｍ２５，Ｍ２６ 感知手段
Ｍ２７，Ｍ２８ 動作電圧提供手段
Ｎ１，Ｎ２ 感知ノード
Ｎ３，Ｎ４ 出力ノード
Claims (12)
- 入力信号対が同一論理のときにデータ伝送ライン対に第１電圧を設定し、そして入力信号対が相補論理になるとこれに応答してデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする半導体装置のデータ伝送回路。
- インピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項１記載のデータ伝送回路。
- 伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項１又は請求項２記載のデータ伝送回路。
- 動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ伝送回路。
- 感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ伝送回路。
- 入力信号対に従いデータ伝送ライン対の両インピーダンスを互いに異ならせるインピーダンス変更手段と、制御信号に応答してデータ伝送ライン対に第１電圧を設定する初期電圧設定手段と、感知ノード対に設定される伝送電圧を伝送信号に応答してデータ伝送ライン対へ伝達する伝送電圧伝達手段と、出力ノード対へ第２電圧を供給する動作電圧提供手段と、感知ノード対と出力ノード対との間を接続して感知ノード対に伝送電圧を設定し、そして一方の感知ノードと出力ノードとの間の伝導度を他方の出力ノードの電圧に従い変化させる感知手段と、を備えてなることを特徴とする半導体装置のデータ伝送回路。
- インピーダンス変更手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに入力信号対を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項６記載のデータ伝送回路。
- 初期電圧設定手段は、第１電圧とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに制御信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項６又は請求項７記載のデータ伝送回路。
- 伝送電圧伝達手段は、感知ノード対とデータ伝送ライン対との間にチャネルを設け、ゲートに伝送信号を入力するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項６〜８のいずれか１項に記載のデータ伝送回路。
- 伝送信号と制御信号が互いに逆位相の信号である請求項９記載のデータ伝送回路。
- 動作電圧提供手段は、第２電圧と出力ノード対との間に設けたダイオード形のＭＯＳトランジスタで構成される請求項６〜１０のいずれか１項に記載のデータ伝送回路。
- 感知手段は、感知ノード対と出力ノード対との間にチャネルを設け、ゲートを他方の出力ノードへ接続するようにしたＭＯＳトランジスタ対で構成される請求項６〜１１のいずれか１項に記載のデータ伝送回路。
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