JP3712083B2 - 内部電源電位供給回路及び半導体装置 - Google Patents

内部電源電位供給回路及び半導体装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図98は従来の半導体装置における内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1を介して内部電源電位VCIとして負荷11に与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として内部電源電位VCIを受け、その比較結果に基づく制御信号S1をPMOSトランジスタQ1のゲートに与える。
【0003】
このような構成において、内部電源電位VCIが基準電位Vrefに対して低い電位になった場合はコンパレータ1の制御信号S1は低電位側に振れ、PMOSトランジスタQ1がより強くオンし、外部電源電位VCEからの電流供給能力が増大するのため、低下した内部電源電位VCIを上昇させようとして働く。逆に、内部電源電位VCIが基準電位Vrefに対して高い電位になった場合はコンパレータ1の制御信号S1は高電位側に振れ、PMOSトランジスタがより弱くオンし、外部電源電位VCEからの電流供給能力がストップするので上昇した内部電源電位VCIをこれ以上上昇させまいとする。ここで、コンパレータ1の内部構成は、カレントミラーを用いた差動増幅器等で構成されれば良い。このように、内部電源電位供給回路は、基準電位Vrefと等しい電位の内部電源電位VCIを供給することができる。
【0004】
図99は、従来の半導体装置における他の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1を介して内部電源電位VCIとして負荷11に与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DVCIを受ける。
【0005】
PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R11及び抵抗R12を介して接地される。そして、内部電源電位VCIを抵抗R11及び抵抗R12で分圧した電圧が分圧内部電源電位DVCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。
【0006】
この場合の利点は、コンパレータ1の動作点を自由に選ぶことができるので、内部電源電位VCIと外部電源電位VCEの設定条件にかかわらず、コンパレータ1の特性を良好に保つことができる。図98の構成であれば、外部電源電位VCEに対して、内部電源電位VCIとの差が小さいとコンパレータ1の特性が劣化し、動作遅延や内部電源電位VCIの一時的な低下幅が大きくなる。
【0007】
図99のような構成においては、一定の基準電位Vrefのもとでは、安定的に内部電源電位VCIを供給することができる。
【0008】
図100は図99で示した構成の問題点を指摘したグラフである。図100は、(R11+R12)/R12=3/2の場合を示している。図100に示すように、基準電位Vrefが外部電源電位VCEの変化に追従して上昇する区間T11を設定した場合、この区間T11において、内部電源電位VCIも外部電源電位VCEの変化に対して追随して上昇するが、外部電源電位VCEの上昇に伴い内部電源電位VCIは外部電源電位VCEに近接する傾向を示し、内部電源電位VCIが必要以上に上昇しすぎ、その結果、消費電流の増大や、信頼性低下を引き起こす危険性があるという問題点があった。
【0009】
また、抵抗R11及び抵抗R12はそれぞれその抵抗値が固定であるため、内部電源電位VCIが固定されてしまうという問題点があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の内部電源電位供給回路においては、外部電源電位の変動に伴い、回路の性能劣化を招き、精度良く内部電源電位を可変に供給することができないという問題点があった。
【0011】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、内部電源電位を精度良くあるいは可変に供給することができる内部電源電位供給回路を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項1、請求項2、請求項3、請求項5、請求項9及び請求項10記載の内部電源電位供給回路は、所定の負荷に内部電源電位を供給する回路であって、一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを少なくとも備えて構成される。
【0013】
また、請求項10記載の内部電源電位供給回路、前記抵抗成分は抵抗制御信号を受け、前記抵抗制御信号に基づきその抵抗値が変化するように構成している。
【0018】
また、請求項1記載の内部電源電位供給回路のように、前記電流供給手段は、前記抵抗成分の他端と固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、活性状態時に、前記抵抗成分の他端と前記固定電位との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備え、前記第2の部分電流供給手段は電流制御信号を受け、前記電流制御信号に基づき活性/非活性が制御されてもよい。
【0019】
また、請求項2記載の内部電源電位供給回路のように、前記電流供給手段は、前記抵抗成分の他端と前記固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、活性状態時に、前記外部電源電位と抵抗成分の他端との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備え、前記第2の部分電流供給手段は電流制御信号を受け、該電流制御信号に基づき活性/非活性が制御されるように構成してもよい。
【0026】
また、請求項3記載の内部電源電位供給回路のように、前記比較回路は、少なくとも1つのトランジスタより構成され、前記少なくとも1つのトランジスタの平面構造は、活性領域と、前記活性領域上に少なくとも一部が設けられ、所定の方向に所定距離を隔てて形成される第1及び第2の部分制御電極領域とを有する制御電極領域とを備え、前記第1及び第2の部分制御電極領域間に位置する前記活性領域が一方電極領域として規定され、前記第1及び第2の部分制御電極領域それぞれに隣接し、前記一方電極領域と反対方向に位置する前記活性領域が第1及び第2の他方電極領域として規定され、前記制御電極領域、一方電極領域並びに第1及び第2の他方電極領域とにより、前記少なくとも1つのトランジスタを構成してもよい。
【0028】
この発明に係る請求項4記載の半導体装置は、接地レベルと異なる外部電源電圧を受けるリードフレームと、第1のワイヤを介して接続される第1のパッドと、前記第1のパッドと分離して形成され、前記第1のワイヤとは異なる第2のワイヤを介して前記リードフレームに接続される第2のパットと、所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路とを備え、前記内部電源電位供給回路は、前記第1のパッドを介して第1の外部電源を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、前記内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、前記比較回路は前記第2のパッドを介して第2の外部電源をさらに受け、前記第2の外部電源を駆動電源としている。
【0037】
また、請求項5記載の内部電源電位供給回路のように、一端に外部電源電位を受け、他端から所定の電流を供給する基準電位設定用電流供給手段と、一端が前記基準電位設定用電流供給手段の他端に接続され、他端が前記固定電位に接続される基準電位設定用抵抗成分とをさらに備え、前記基準電位設定用抵抗成分は、各々が一端から他端にかけて並列に接続された複数の基準電位設定用部分抵抗性素子からなり、前記複数の基準電位設定用部分抵抗性素子のうち少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子に対応して設けられ、前記少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子の有効/無効を選択する基準電位設定用抵抗選択手段をさらに備え、前記基準電位設定用抵抗成分の一端より得られる電位を前記基準電位として前記比較回路に与えるようにしてもよい。
【0038】
この発明に係る請求項6記載の内部電源電位供給回路は、少なくとも1つの負荷に内部電源電位を供給する回路であって、一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記少なくとも1つの負荷に付与する内部電源電位付与手段と、前記内部電源電位付与手段が供給する内部電源電位に関連した関連内部電源電位と、前記少なくとも1つの負荷に関連した関連負荷電位とを受け、両者のうち、固定電位との電位差が小さい方を比較電位として出力する比較電位選択手段と前記比較電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備えて構成される。
【0039】
また、請求項7記載の内部電源電位供給回路のように、前記少なくとも1つのの負荷は、第1の負荷及び第2の負荷を含み、前記第1の負荷に対応して設けられ、一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される第1の抵抗成分と、前記第1の負荷に対応して設けられ、前記第1の抵抗成分の他端と前記固定電位との間に所定の電流を供給する第1の電流供給手段と、前記第2の負荷に対応して設けられ、一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続され、前記第1の抵抗成分と同一の抵抗値を有する第2の抵抗成分と、前記第2の負荷に対応して設けられ、前記第2の抵抗成分の他端と前記固定電位との間に前記所定の電流を供給する第2の電流供給手段とをさらに備え、前記関連内部電源電位は第1の抵抗成分の他端より得られる第1の分圧内部電源電位を含み、前記関連負荷電位は前記第2の抵抗成分の他端より得られる第2の分圧内部電源電位を含むように構成してもよい。
【0040】
また、請求項8記載の内部電源電位供給回路のように、前記関連内部電源電位は前記内部電源電位供給手段の他端の電位に関連した出力時関連内部電源電位を含み、前記関連負荷電位は前記少なくとも1つの負荷が実際に受ける電位に関連した実関連負荷電位を含んで構成してもよい。
【0041】
また、請求項9記載の内部電源電位供給回路のように、前記所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、前記抵抗制御信号を出力する抵抗制御信号出力手段をさらに備えてもよい。
【0042】
また、請求項10記載の内部電源電位供給回路のように、前記所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、前記所定の電流の電流量を制御する電流制御手段をさらに備えてもよい。
【0054】
【発明の実施の形態】
<<実施の形態1>>
<基本構成>
図1はこの発明の実施の形態1である内部電源電位供給回路の基本構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0055】
PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R1の一端に接続され、抵抗R1の他端と接地レベルとの間に電流源2が設けられる。そして、抵抗R1の他端であるノードN1より得られる電圧が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。
【0056】
このような構成において、分圧内部電源電位DCIは、内部電源電位VCIが電流源2による電流I2の電流量と抵抗R1の抵抗値とで決定する電位分低下した値となる。したがって、電流源2が常に一定の電流I2を引き抜いている状態であれば、内部電源電位VCIと分圧内部電源電位DCIとの電位差は常に一定となり、外部電源電位VCEによる依存性はなくなる。
【0057】
図2は実施の形態1の基本構成の動作を示すグラフである。内部電源電位VCIと基準電位Vrefとの電位差ΔV1は一定になるため、同図に示すように、基準電位Vrefが外部電源電位VCEの変化に追従して上昇する区間T12を設定した場合、この区間T12において、外部電源電位VCEの上昇に関係なく内部電源電位VCIと外部電源電位VCEとの電位差ΔV2が一定となる。
【0058】
このように、実施の形態1の基本構成の内部電源電位供給回路は、外部電源電位VCEに対して常に一定の電位差を有する、常に安定した内部電源電位VCIを供給することができる。
【0059】
<第1の態様>
図3は、この発明の実施の形態1の第1の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0060】
PMOSトランジスタQ1のドレインはPMOSトランジスタQ2のソースに接続され、PMOSトランジスタQ2のドレインは電流I2を供給する電流源2を介して接地される。そして、PMOSトランジスタQ2のドレインであるノードN1より得られる電圧が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。
【0061】
一方、外部電源電位VCE,接地レベル間に、電流I3を供給する定電流源3及びPMOSトランジスタQ3が設けられ、PMOSトランジスタQ3のソースは接地される。そして、PMOSトランジスタQ3のソースであるノードN2より得られる固定電圧V3がPMOSトランジスタQ2のゲートに付与される。
【0062】
このような構成において、PMOSトランジスタQ3のゲートには、固定電位V3が付与されており、PMOSトランジスタQ3は一定のオン抵抗でオン状態を維持する。
【0063】
このように、実施の形態1の第1の態様の内部電源電位供給回路は、実施の形態1の抵抗R1に換えてPMOSトランジスタQ2を構成した場合を示すものであり、実施の形態1と同様の働きをし同様な効果を奏する。
【0064】
なお、固定電位V3としては、図3の構成に限定されず、例えば、GNDレベルのような、外部から供給される電位でも、内部で発生される電位でも良い。
【0065】
<第2の態様>
図4は実施の形態1の第2の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。第2の態様は第1の態様の電流源3及びPMOSトランジスタQ3からなる固定電圧V3を発生する回路に置き換えて制御電圧V4を発生する制御回路4を設けた構成である。他の構成は実施の形態1と同様である。
【0066】
制御回路4は、温度、外部電源電位VCE、環境等を制御パラメータとして、制御パラメータに基づき、制御電圧V4をPMOSトランジスタQ2のゲートに出力する。
【0067】
そして、この制御電圧V4が変化した分だけ、PMOSトランジスタQ2の抵抗状態が変化するため、分圧内部電源電位DCIが変化する。本構成の場合、PMOSトランジスタQ2を抵抗性素子として利用しているため、制御電圧V4が上昇する方向は、PMOSトランジスタQ2による分圧抵抗が増大する方向となり、内部電源電位VCIと分圧内部電源電位DCIとの電位差が大きくなる。つまり、基準電位Vrefが同じ場合、制御電圧V4が上昇すれば、もとの状態に比べて内部電源電位VCIは上昇することとなる。制御電圧V4が降下した場合は、この逆となる。
【0068】
図5は制御回路4の一具体例を示した回路図である。同図に示すように、制御回路4は、外部電源電位VCE,接地レベル間に設けられる電流源3及び抵抗R2から構成される。そして、電流源3と抵抗R2との間のノードN2より得られる電位が制御電圧V4となる。抵抗R2はその抵抗値が温度依存性を有し、温度上昇とともに抵抗値が上昇する。
【0069】
このような構成において、その抵抗値に温度依存を有する抵抗R2に電流源3からの電流を流し込んで発生する制御回路4の制御電圧V4がPMOSトランジスタQ2に与えられる。
【0070】
ここで、温度が上昇すると、図6に示すように、PMOSトランジスタQ2のゲート電位が上昇し、それにしたがってPMOSトランジスタQ2のオン抵抗値が上昇する。このPMOSトランジスタQ2に電流源2による電流I2が流れているため、内部電源電位VCIと分圧内部電源電位DCIとの電位差が大きくなる。この時、基準電位Vrefが一定であれば、図6に示すように、内部電源電位VCIが上昇する。
【0071】
この作用は、高温での内部回路動作の遅延補償などに用いられる。高温では、トランジスタのパフォーマンスが低下するため、通常、回路動作スピードが低下する。これを、リカバリするため、内部電源電位VCIを上昇させれば、内部電源電位VCIを受けて動作する(負荷11中の)トランジスタのパフォーマンスは向上し、動作遅延の増加を抑えることができる。
【0072】
<第3の態様>
図7は、実施の形態1の第3の態様を示す回路図である。第3の態様は第1の態様の電流源3及びPMOSトランジスタQ3からなる固定電圧V3を発生する回路に置き換えて制御電圧V6を発生するゲート電位発生回路6及び制御回路5を設けた構成である。他の構成は実施の形態1と同様である。
【0073】
ゲート電位発生回路6は制御回路5からの制御信号S5に基づき、制御電圧V6をPMOSトランジスタQ2のゲート電位として出力する。したがって、第3の態様は、第2の態様と同様に、基準電位Vrefが一定の場合に、制御電圧V6によって、内部電源電位VCIを変化させることができる。
【0074】
図8はゲート電位発生回路6の具体例を示した回路図である。同図に示すように、ゲート電位発生回路6は、外部電源電位VCE,接地レベル間に直列に設けられる電流源3、抵抗R21及び抵抗R22から構成される。そして、抵抗R21の一端から他端にかけてNMOSトランジスタQ4が設けられ、NMOSトランジスタQ4のゲートに制御信号S5が付与される。
【0075】
図9は図8で示した回路の動作を示すタイミング図である。同図に示すように、期間T1以外の通常の期間は、制御信号S5を“H”に設定して、NMOSトランジスタQ4をオンさせることにより、抵抗R21を無効にして、通常時の制御電圧V6で内部電源電位VCIを設定する。そして、期間T1中に、制御信号S5を“L”に設定して、NMOSトランジスタQ4をオフさせることにより、抵抗R21を有効にし制御電圧V6を上昇させて、内部電源電位VCIを上昇させる。なお、図9に示すように、基準電位Vrefは一定である。
【0076】
上記した作用は、高速での内部回路動作の遅延補償などに用いられる。高速動作では、内部電源電位VCIを受けて動作する(負荷11の)内部回路の動作電流が増大し、それに伴い内部電源電位VCIが一時的にドロップし、内部回路のトランジスタのパフォーマンスが低下するため、通常、回路動作スピードが低下する。
【0077】
これを、リカバリするため、内部電源電位VCIを上昇させて内部回路のトランジスタのパフォーマンスを向上させることにおり、内部回路の動作遅延を抑えることができる。図8の回路では、高速動作の必要な時期に制御信号S5を“L”レベルにして高速モードにすることにより、PMOSトランジスタQ2のゲート電位を上昇させ、内部電源電位VCIを上昇させている。
【0078】
<<実施の形態2>>
図10は、この発明の実施の形態2の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0079】
PMOSトランジスタQ1のドレインと電流I2を供給する電流源2の一端との間に、7段直列接続のPMOSトランジスタQ11〜Q17が介挿される。そして、PMOSトランジスタQ11〜Q17それぞれのソース,ドレイン間にスイッチSW1〜SW7が設けられる。PMOSトランジスタQ11〜Q17のゲートに固定電圧VE1が与えられる。この固定電圧VE1は、外部電源電位VCEと接地レベルとの間の中間電位でも良いし、接地レベルでも良い。スイッチSW1〜SW7はそれぞれオン時に対応のトランジスタのソース,ドレイン間を短絡して、そのトランジスタを無効にし、オフ時に対応のトランジスタを有効にする。電流源2の他端は接地レベルに接続される。
【0080】
そして、PMOSトランジスタQ17のドレインと電流源2の一端との間のノードN3より得られる電位が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。
【0081】
このような構成の実施の形態2の内部電源電位供給回路は、スイッチSW1〜SW7の中でオン状態にするスイッチの個数により、PMOSトランジスタQ11〜Q17のうち、有効となるPMOSトランジスタの段数が決定される。したがって、有効とされたPMOSトランジスタを抵抗性素子として電流が流れることにより、電位ドロップが発生し、この電位ドロップ分だけ分圧内部電源電位DCIは内部電源電位VCIよりも低い電位となる。
【0082】
図10の例では、4個のスイッチSW1〜SW4がオン状態にあり、抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q14のソース,ドレイン間を短絡して、抵抗として働かないように無効にしている。逆に3個のスイッチSW5〜SW7がオフして、PMOSトランジスタQ15〜Q17を抵抗性素子として有効にしている。
【0083】
スイッチSW1〜SW7をオフさせる数が増加すれば、有効にするPMOSトランジスタの段数が増加して、その抵抗値が増大するため、内部電源電位VCIは上昇し、逆にスイッチSW1〜SW7をオンさせる数が増加すれば、有効にするPMOSトランジスタの段数が減少して、その抵抗値が減少するため、内部電源電位VCIは低下する。このように、抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q17のトータルな抵抗値をスイッチSW1〜SW7のオン/オフにより可変設定することにより、内部電源電位VCIを自由に変化させることができる。
【0084】
図11は、図10の回路のスイッチSW1〜SW7の第1の具体例を示す回路図である。同図に示すように、スイッチSW1〜SW7をPMOSトランジスタQ21〜Q27により構成している。
【0085】
PMOSトランジスタQ21〜Q27はスイッチ信号SS1〜SS7をゲートに受ける。そして、PMOSトランジスタQ21〜Q27はそれぞれPMOSトランジスタQ11〜Q17に対して並列に接続される。
【0086】
スイッチ信号SS1〜SS7はDC的に固定された信号であり、スイッチ信号SSi(i=1〜7のいずれか)が“H”のとき、PMOSトランジスタQ2iがオフして、対応のPMOSトランジスタQ1iを有効にし、スイッチ信号SSiが“L”のとき、PMOSトランジスタQ2iがオンして、対応のPMOSトランジスタQ1iを無効にする。
【0087】
図12は、図10の回路のスイッチSW1〜SW7の第2の具体例を示す回路図である。同図に示すように、スイッチSW1〜SW7をPMOSトランジスタQ21〜Q27により構成している。
【0088】
PMOSトランジスタQ21〜Q27は時系列信号ST1〜ST7をゲートに受ける。そして、PMOSトランジスタQ21〜27はそれぞれPMOSトランジスタQ11〜Q17に対して並列に接続される。
【0089】
時系列信号ST1〜ST7は時間の経過とともに変化する信号であり、時系列信号STi(i=1〜7のいずれか)が“H”の期間は、PMOSトランジスタQ2iがオフして、対応のPMOSトランジスタQ1iを有効にし、時系列信号STiが“L”の期間は、PMOSトランジスタQ2iがオンして、対応のPMOSトランジスタQ1iを無効にする。
【0090】
<<実施の形態3>>
図13はこの発明に実施の形態3による内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、電流源2に加えて、ノードN3,接地レベル間にもう一つの電流源7が設けられ、この電流源7は制御信号S7により活性/非活性が制御される。電流源7は活性状態時にノードN3から接地レベルにかけて電流I7を供給する。なお、他の構成は図11で示した実施の形態2の第1の具体例と同様である。
【0091】
このような構成において、実施の形態2の第1の具体例と同様、スイッチ信号SS1〜SS7により、PMOSトランジスタQ1のドレインとノードN3との間の抵抗値を決定する。
【0092】
そして、制御信号S7により電流源7を活性/非活性を制御して、PMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量を決定する。すなわち、電流源7の活性状態時はその電流量は電流I2と電流I7との電流量の和となり、電流源7の非活性状態時の電流量は電流I2の電流量となる。
【0093】
本構成では、分圧内部電源電位DCIと内部電源電位VCIとの間の電位ドロップを変化させるために、抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量を変化させている。スイッチ信号SS1〜SS7及び固定電圧VE1が固定電圧で、抵抗性素子による抵抗値が同じ場合、そこに流す電流値が変化すれば、その両端に生じる電位差(VCI−DCI)は変化する。この時、一定の基準電位Vrefがコンパレータ1に入力されていれば、内部電源電位VCIは抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量の上昇に伴い上昇することになる。
【0094】
このように、実施の形態3の内部電源電位供給回路は、抵抗性素子に流れる電流量を可変制御することにより、内部電源電位VCIを変化させることができる。なお、電流源7を活性/非活性を制御する制御信号S7は、DC的に実現されても良いし、時系列的に実現されてもよい。
【0095】
なお、電流源7は、通常、非活性態で特別な場合に活性状態にしてもよく、逆に通常、活性状態で特別な場合に非活性状態にしてもよ。後者の場合には、通常動作時に比べ、特別な場合に引き抜き電流の大きさが減少することとなり、内部電源電位VCIは低下する。この動作は、例えば、DRAMにおけるセルフリフレッシュモードのように高速性を要求しない動作モード時に内部電源電位VCIを下げて動作させたい場合などに有効である。内部電源電位VCIを低下させて動作させることにより、消費電流を減少させることができる。
【0096】
抵抗性素子を流れる基準電流を増やしたり減少させたりして電位を制御する工夫は他のシステムにも応用できる。例えば、DRAMの基板電位発生における動作制御などにも有効である。すなわち、基板電位と基準電位Vrefとを比較して、基板電位が設定値よりもずれていれば基板電位が設定値に近接するように動作させる制御を行うことが考えられる。この場合、基準電位Vrefを変化させたり、抵抗性素子を流れる基準電流を変化させたりすることにより、DC的にもしくは、一時的に設定電位を変化させることができる。
【0097】
この動作は、例えば、DRAMのセルフリフレッシュ動作において基板電位を浅く設定してメモリセルのリテンション特性を向上させ、リフレッシュ期間を長期化させることで、セルフリフレッシュモード動作中の消費電流を減少させることができる。これが可能であるのは、通常動作に比べ、セルフリフレッシュ動作期間は発生するノイズが少なく、安定的であるので、基板電位を浅く設定しても差し支えないからである。
【0098】
逆に基板電位を深くしたい場合もある。例えば、DRAMのメモリセルリテンション特性を調査する試験において、基板電位を通常よりも深く設定して、リテンション特性を劣化する方向に加速して試験時間を短くしたい場合等にも利用できる。
【0099】
<<実施の形態4>>
図14はこの発明に実施の形態4による内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、電流源2とは別に、外部電源電位VCE,ノードN3間にもう一つの電流源8が設けられ、この電流源8は制御信号S8により活性/非活性が制御される。電流源8は活性状態時に外部電源電位VCEからノードN3にかけて電流I8を供給する。なお、他の構成は図11で示した実施の形態2の第1の具体例と同様である。
【0100】
このような構成において、実施の形態2の第1の具体例と同様、スイッチ信号SS1〜SS7により、PMOSトランジスタQ1のドレインとノードN3との間の抵抗値を決定する。
【0101】
そして、制御信号S8により電流源8を活性/非活性を制御して、PMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量を決定する。すなわち、電流源8の活性状態時はその電流量は電流I2から電流I8の電流量を差し引いた電流量となり、電流源8の非活性状態時の電流量は電流I2の電流量となる。
【0102】
実施の形態4の構成では、実施の形態3と同様、分圧内部電源電位DCIと内部電源電位VCIとの間の電位ドロップを変化させるために、抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量を変化させている。スイッチ信号SS1〜SS7及び固定電圧VE1が固定電圧で、抵抗性素子による抵抗値が同じ場合、そこに流す電流値が変化すれば、その両端に生じる電位差(VCI−DCI)は変化する。この時、一定の基準電位Vrefがコンパレータ1に入力されていれば、内部電源電位VCIは抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ11〜Q17を流れる電流量の減少に伴い下降することになる。
【0103】
このように、実施の形態4の内部電源電位供給回路は、抵抗性素子に流れる電流量を可変制御することにより、内部電源電位VCIを変化させることができる。なお、電流源8を活性/非活性を制御する制御信号S8は、DC的に実現されても良いし、時系列的に実現されてもよい。
【0104】
<<実施の形態5>>
図15は、この発明の実施の形態5による内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、活性状態時に、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力しする。コンパレータ1は、制御信号SC1を受け、制御信号SC1が活性化を指示する“H”のとき、活性状態となり、制御信号SC1が非活性を指示する“L”のとき、非活性状態となり、制御信号S1の出力を停止する。
【0105】
PMOSトランジスタQ1のドレインはPMOSトランジスタQ2のソースに接続され、PMOSトランジスタQ2のドレインにNMOSトランジスタQ4のドレインが接続され、NMOSトランジスタQ4のソースが電流I2を供給する電流源2を介して接地される。そして、PMOSトランジスタQ2のドレインとNMOSトランジスタQ4のドレインとの間のノードN1より得られる電圧が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。また、PMOSトランジスタQ2のゲートには固定電圧VE2が与えられる。
【0106】
NMOSトランジスタQ4は制御信号SC1が“H”のときオンし、“L”のときオフする。NMOSトランジスタQ4のオン状態時にオン抵抗は無視できるレベルである。
【0107】
このような構成において、制御信号SC1が“H”のとき、分圧内部電源電位DCIは、内部電源電位VCIが電流源2による電流I2の電流量とPMOSトランジスタQ2のオン抵抗の抵抗値とで決定する電位分低下した値となる。したがって、電流源2が常に一定の電流I2を引き抜いている状態であれば、内部電源電位VCIと分圧内部電源電位DCIとの電位差は常に一定となり、外部電源電位VCEによる依存性はなくなる。
【0108】
そして、制御信号SC1が“L”のとき、コンパレータ1は非活性状態となり、内部電源電位供給回路は動作を停止する。このとき、NMOSトランジスタQ4がオフし、外部電源電位VCE,接地レベル間を遮断して、貫通電流を防止し、消費電流を減少させることができる。また、コンパレータ1の非活性状態時には、コンパレータ1自身の消費電流を減少させることもできる。
【0109】
<<実施の形態6>>
図16はこの発明の実施の形態6の内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1を介して内部電源電位VCIとして負荷11に与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受ける。
【0110】
PMOSトランジスタQ1のドレインはPMOSトランジスタQ2のソースに接続され、PMOSトランジスタQ2のドレインが電流I2を供給する電流源2を介して接地される。そして、PMOSトランジスタQ2のドレインと電流源2との間のノードN1より得られる電圧が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。
【0111】
一方、内部電源電位VCIを受ける負荷11は配線抵抗R3の一端に接続され、配線抵抗R3の他端は接地される。この配線抵抗R3の他端であるノードN4より得られる電位V11がPMOSトランジスタQ2のゲートに与えられる。
【0112】
実施の形態6の構成では、抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ2のオン抵抗値を負荷11側の電位V11により変更できる。すなわち、負荷11の電源線の配線抵抗R3を利用して、変化させるようにしている。
【0113】
負荷11が動作して、電流が流れると、その電流により、一時的に接地レベルが浮き上がる。これは接地レベル側の配線抵抗R3に電流が流れ込むために発生する電位差である。この電位差を電位V11としてPMOSトランジスタQ2のゲートに与えている。したがって、負荷11が消費する電流が大きければ大きいほど生じる電位V11は大きくなる。
【0114】
実施の形態6の内部電源電位供給回路は、配線抵抗R3より得られる電位V11を抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ2のゲート電位として与えている。
【0115】
したがって、実施の形態6の内部電源電位供給回路は、負荷11が大電流を消費する場合に自動的に電位V11が上昇することにより、抵抗性素子の抵抗値が増大して、内部電源電位VCIを押し上げて負荷11中の内部回路の動作遅延を抑えることができる。なお、配線抵抗R3としては、寄生的な電源線抵抗を利用しても良いし、抵抗性素子を用いてもよい。
【0116】
<<実施の形態7>>
図17は、この発明の実施の形態7である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、実施の形態7は、第1の内部電源電位供給回路15及び第2の内部電源電位供給回路16から構成される。第1の内部電源電位供給回路15の内部構成は、図15で示した実施の形態5の内部電源電位供給回路と同様であるため、説明を省略する。
【0117】
第2の内部電源電位供給回路16は、コンパレータ10、PMOSトランジスタQ10、PMOSトランジスタQ20及び電流源20から構成される。外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ10のソースに接続され、PMOSトランジスタQ10のドレインより内部電源電位VCI2が負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ10のゲートにコンパレータ10から制御信号S10が与えられる。コンパレータ10は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCI2を受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCI2との比較結果に基づき制御信号S10を出力する。
【0118】
PMOSトランジスタQ10のドレインはPMOSトランジスタQ20のソースに接続され、PMOSトランジスタQ20のドレインが電流I20を供給する電流源20を介して接地される。そして、PMOSトランジスタQ20のドレインであるノードN5より得られる電圧が分圧内部電源電位DCI2としてコンパレータ10の正入力に与えられる。また、PMOSトランジスタQ20のゲートには固定電圧VE3が与えられる。
【0119】
なお、第2の内部電源電位供給回路16のPMOSトランジスタQ10のトランジスタサイズは、PMOSトランジスタQ1のトランジスタサイズの数十〜100分の一に設定される。また、電流源20が供給する電流I20も電流源2が供給する電流I2の電流量よりも十分小さく設定される。
【0120】
したがって、第1の内部電源電位供給回路15は動作時(活性状態時)の消費電流が比較的大きく、内部電源電位VCI用の供給電流も大きい。一方、第2の内部電源電位供給回路16は動作時の消費電流が比較的少なく、内部電源電位VCI2用の供給電流も少ない。
【0121】
このような構成において、負荷11を有するチップが通常動作を行わない非活性状態のとき、制御信号SC1を“L”にし、第1の内部電源電位供給回路15を非活性状態にして、第2の内部電源電位供給回路16によって供給される内部電源電位VCI2のみを負荷11に付与する。チップが非活性状態の時は第2の内部電源電位供給回路16によって供給される内部電源電位VCI2で十分である。
【0122】
このとき、第1の内部電源電位供給回路15は、外部電源電位VCE,接地レベル間を遮断して、貫通電流を防止し、消費電流を減少させることができる。また、コンパレータ1自身も非活性状態となり、消費電流を減少させることができる。したがって、低消費電力動作を実現することができる。
【0123】
一方、チップが通常動作を行う活性状態のとき、制御信号SC1を“H”にして、第2の内部電源電位供給回路16が供給する内部電源電位VCI2と、第1の内部電源電位供給回路15が供給する内部電源電位VCIとを合成した電位を負荷11に与えるようにする。チップの活性状態時には、負荷11の消費電流は大きく、第2の内部電源電位供給回路16の内部電源電位VCI2用の電流量では十分な供給量が得られない。したがって、第1の内部電源電位供給回路15を活性化させて、内部電源電位VCI用に十分な電流量を得るようにする。
【0124】
このようにチップの状況に応じて、第1の内部電源電位供給回路15を非活性状態にして、第2の内部電源電位供給回路16のみで内部電源電位VCI2を供給したり、第1の内部電源電位供給回路15を活性状態にして、第1及び第2の内部電源電位供給回路15及び16により内部電源電位VCI及びVCI2の合成電位を供給したりすることができる。
【0125】
<<実施の形態8>>
図18は、この発明の実施の形態8である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、第1の内部電源電位供給回路15のPMOSトランジスタQ2のドレインとノードN1との間にPMOSトランジスタQ7と抵抗R4とが並列に介挿される。PMOSトランジスタQ7はゲートに制御信号S7を受ける。なお、他の構成は図17で示した実施の形態7と同様である。
【0126】
実施の形態8の内部電源電位供給回路は基本的に実施の形態7と同様な動作を行う。さらに、第1の内部電源電位供給回路15内のPMOSトランジスタQ7を制御信号S7によってオン/オフさせることにより、抵抗R4を無効/有効にして、抵抗性素子の抵抗値を変化させることができる。すなわち、PMOSトランジスタQ7のオン時は抵抗性素子はPMOSトランジスタQ1のみとなり、PMOSトランジスタQ1のオン抵抗値が抵抗性素子の抵抗値となり、PMOSトランジスタQ7のオフ時は、PMOSトランジスタQ1のオン抵抗値に抵抗R4の抵抗値を加えた抵抗値が抵抗性素子の抵抗値となる。
【0127】
したがって、チップが活性化されて、動作状態にあり、大電流を消費するような場合に内部電源電位VCIが低下して、負荷11の内部回路の動作遅延が増大するようなことを避けたい場合には、制御信号S7を“H”レベルして、予備の抵抗性素子である抵抗R4を有効にして、抵抗性素子のトータルの抵抗値を増大させ、内部電源電位VCIを上昇させることができる。
【0128】
<<実施の形態9>>
図19は、この発明の実施の形態9である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ2のゲートには固定電位発生回路9から発生される固定電位V9が付与される。なお、他の構成は図17で示した実施の形態7と同様である。
【0130】
実施の形態9の内部電源電位供給回路は基本的に実施の形態7と同様な動作を行う。さらに、第1の内部電源電位供給回路15において固定電位発生回路9より出力される固定電位V9により抵抗性素子であるPMOSトランジスタQ2のオン抵抗値を変化させ、内部電源電位VCIを変化させることができる。なお、固定電位発生回路9の具体的な構成としては、例えば、図8で示したゲート電位発生回路6の内部構成が考えられる。
【0131】
<<実施の形態10>>
図20は、この発明の実施の形態10である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、NMOSトランジスタQ4のソースと接地レベル間にNMOSトランジスタQ5及び電流源17がさらに介挿される。なお、他の構成は図17で示した実施の形態7と同様である。
【0132】
NMOSトランジスタQ5のドレインはNMOSトランジスタQ4のソースに接続され、NMOSトランジスタQ5のソースが電流源17を介して接地される。電流源17は、電流I2と並列にノードN1,接地レベル間に電流I17を供給する。NMOSトランジスタQ5は制御信号S5によりオン/オフする。
【0133】
実施の形態10の内部電源電位供給回路は基本的に実施の形態7と同様な動作を行う。さらに、第1の内部電源電位供給回路15において制御信号S5の“H”,“L”によって、PMOSトランジスタQ2を流れる電流量を電流I2と電流I7の電流量の和にしたり、電流I2のみにしたりすることができる。
【0134】
図21は、実施の形態10の構成における動作時の内部電源電位VCIの状況を示すグラフである。第1の内部電源電位供給回路15を活性化させている期間中の期間T3に、制御信号S5を“H”にして、PMOSトランジスタQ2を流れる電流量を電流I2と電流I7との和に設定することにより、内部電源電位VCIを上昇させることができる。
【0135】
例えば、チップが大電流を消費して、内部電源電位VCIが一時的に低下する。この一時的に低下した内部電源電位VCIは他の回路の動作に影響を与え、回路の動作速度を低下させる原因の一つとなる。そこで、そのような状態が発生する場合には、制御信号S5を“H”にすることでPMOSトランジスタQ2を流れる引き抜き電流にさらに増加させて、内部電源電位VCIを上昇させる。この上昇分で、回路動作に伴う内部電源電位の低下分を補償することができ、負荷11の内部回路は安定した回路動作を得ることができる。
【0136】
<<実施の形態11>>
図22は、この発明の実施の形態11による内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0138】
一方、外部電源電位VCE,接地レベル間に電流源18、抵抗R23及びR24が介挿され、抵抗R23の両端にはNMOSトランジスタQ8のドレイン,ソースがそれぞれ接続され、NMOSトランジスタQ8のゲートに制御信号S8が付与される。そして、電流源18と抵抗R23との間のノードN6より得られる電位が基準電位Vrefとなる。制御信号S8が“H”のとき、NMOSトランジスタQ8がオンしノードN6,接地レベルとの間の抵抗値は抵抗R24のみで決定し、制御信号S8が“L”のときにNMOSトランジスタQ8がオフし、ノードN6,接地レベルとの間の抵抗値は抵抗R23の抵抗値と抵抗R24の抵抗値との和で決定する。
【0139】
このような構成の実施の形態11の内部電源電位供給回路は、基準電位Vrefを時系列で変化させることができる。したがって、基準電位Vrefを変化させることにより、内部電源電位VCIを変化させることができる。例えば、チップが大電流を消費して、内部電源電位VCIが一時的に低下する。そして、一時的に低下した内部電源電位VCIを受ける負荷11内の内部回路の動作に影響を与え、この内部回路の動作速度を低下させる原因の一つとなる。
【0140】
そこで、そのような状態が発生する場合には、図23の期間T2に示すように、制御信号S8を“L”にすることにより、ノードN6,接地レベル間の抵抗値を増加させ、基準電位Vrefを上昇させる。この上昇分で、回路動作に伴う内部電源電位低下分を補償することができ、安定した回路動作を得ることができる。
【0141】
<<実施の形態12>>
図24は、この発明の実施の形態12による内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として内部電源電位VCIを受け、基準電位Vrefと内部電源電位VCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0142】
さらに、外部電源電位VCEと内部電源電位VCIとの間にPMOSトランジスタQ6が介挿される。そして、PMOSトランジスタQ6のゲートにはレベル判定回路12の制御電位V12が与えられる。
【0143】
レベル判定回路12は外部電源電位VCEの電位変動を検出し、外部電源電位VCEが所定電位より低い場合には、“L”の制御電位V12を出力してPMOSトランジスタQ6を強くオンさせて内部電源電位VCIが外部電源電位VCEに等しくなるように制御する。
【0144】
外部電源電位VCEが低下し、常に基準電位Vrefが内部電源電位VCIを上回るようになると、コンパレータ1が、常にドライバトランジスタQ1をオンさせる側にスイッチングする。しかしながら、コンパレータ1の出力は“L”にフルスイングせず、アナログ的に変化するため、負荷11を有するチップが大電流を消費した場合に、内部電源電位VCIが一時的に低下し、図25に示すように電位ドロップΔVDが発生する。この一時的に低下した内部電源電位VCIは、内部電源電位VCIを受ける内部回路の動作に影響を与え、内部回路の動作速度を低下させる原因の一つとなる。そこで、そのような状態が発生する場合には、レベル判定回路12により、ドライバトランジスタであるPMOSトランジスタQ6を即時オンさせる。
【0145】
その結果、外部電源電位VCEが低くなっている場合でも、図26に示すように、内部電源電位VCIを強制的に外部電源電位VCEとして与えることができる。
【0146】
図27は、レベル判定回路12の内部構成の一例を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCE,接地レベル間に抵抗R5及び抵抗R6が介挿され、抵抗R5,抵抗R6間の分圧電位DV1がコンパレータ19の正入力に与えられる。一方、外部電源電位VCE,接地レベル間に電流源13,可変抵抗R7及び抵抗R8が介挿される。そして、可変抵抗R7の両端にはNMOSトランジスタQ9のドレイン,ソースがそれぞれ接続され、NMOSトランジスタQ9のゲートにチューニング信号Tが付与される。そして、電流源13,可変抵抗R7間の電位が分圧電位DV2としてコンパレータ19の負入力に与えられる。
【0147】
分圧電位DV2はチューニング信号TによりNMOSトランジスタQ9をオン/オフを制御したり、可変抵抗R7の抵抗値を変更したりして、可変に設定することができる。この分圧電位DV2は、外部電源電位VCEが所定の電位よりも高い場合は、DV1>DV2を満足するように設定される。
【0148】
コンパレータ19の出力はバッファ14を介して、レベル判定回路12の制御電位V12としてPMOSトランジスタQ6(図24参照)のゲートに与えれる。
【0149】
このような構成のレベル判定回路12は、外部電源電位VCEが所定の電位以上を維持している期間は、分圧電位DV1が分圧電位DV2を上回っており、コンパレータ19の出力がバッファ14の論理閾値を上回り、バッファ14から“H”レベルにフルスイングした信号を制御電位V12として出力し、外部電源電位VCEが低下し、分圧電位DV1が分圧電位DV2を下回ると、コンパレータ19の出力がバッファ14の論理閾値を下回り、バッファ14より“L”レベルにフルスイングした信号が制御電位V12が出力される。
【0150】
図28は、実施の形態12の動作を示すタイミング図である。同図に示すように、この構成による内部電位変化を示す図である。同図に示すように、外部電源電位VCEが電位VRを下回っている期間T21は、DV1<DV2であるため、制御電位V12は“L”となり、内部電源電位VCIは外部電源電位VCEに完全一致する。一方、外部電源電位VCEが所定の電位VRを上回っている期間T22は、DV1>DV2であるため、制御電位V12は“H”(外部電源電位VCE)となり、コンパレータ1により内部電源電位VCIが制御される。
【0151】
<<実施の形態13>>
<第1の態様>
図29はこの発明の実施の形態13の第1の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、ノードN1はスイッチSW11の一端に接続され、スイッチSW11の他端は外部端子に接続される。スイッチSW11は選択信号SM1に基づきオン,オフする。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0152】
このような構成において、選択信号SM1によりスイッチSW11をオンさせると、分圧内部電源電位DCIを外部端子を介して外部からモニタすることができる。外部からモニタさせる具体的な方法としては、外部端子をボンディングパッドを介して外部に接続する等が考えられる。なお、スイッチSW11はMOSトランジスタで構成してもよい。
【0153】
<第2の態様>
図30はこの発明の実施の形態13の第2の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、基準電位Vrefとコンパレータ1の負入力との間に設けられるノードN7はスイッチSW12の一端に接続され、スイッチSW12の他端は外部端子に接続される。スイッチSW12は選択信号SM2に基づきオン,オフする。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0154】
このような構成において、選択信号SM2によりスイッチSW12をオンさせると、基準電位Vrefを外部端子を介して外部からモニタすることができる。なお、スイッチSW12はMOSトランジスタで構成してもよい。
【0155】
<第3の態様>
図31はこの発明の実施の形態13の第3の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCIが付与されるノードN8はスイッチSW13の一端に接続され、スイッチSW13の他端は外部端子に接続される。スイッチSW13は選択信号SM3に基づきオン,オフする。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0156】
このような構成において、選択信号SM3によりスイッチSW13をオンさせると、内部電源電位VCIを外部端子を介して外部からモニタすることができる。なお、スイッチSW13はMOSトランジスタで構成してもよい。
【0157】
<第4の態様>
図32はこの発明の実施の形態13の第4の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCIが付与されるノードN8はスイッチSW14Aの一端に接続され、スイッチSW14Aの他端は外部端子に接続される。一方、スイッチSW14Bは一端にチップ内の他の信号SEを受け、他端は上記外部端子に接続される。
【0158】
スイッチSW14Aは選択信号SM4に基づきオン,オフする。スイッチSW14Bは反転選択信号バーSM4に基づきオン,オフする。反転選択信号バーSM4は選択信号SM4を受けるインバータ28から出力される。スイッチSW14AとスイッチSW14Bとは、一方がオンするとき、他方がオフするようにスイッチング動作を行う。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0159】
このような構成において、選択信号SM4によりスイッチSW14Aをオンさせ、スイッチSW14Bをオフさせると、内部電源電位VCIを外部端子を介して外部からモニタすることができ、選択信号SM4によりスイッチSW14BをオンさせスイッチSW14Aをオフさせると、他の信号SEを外部端子を介して出力することができる。
【0160】
<第5の態様>
図33はこの発明の実施の形態13の第5の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCIが付与されるノードN8はスイッチSW15の一端に接続され、スイッチSW15の他端は外部端子に接続される。スイッチSW15は選択信号SM5に基づきオン,オフする。また、外部端子は他の回路の入力部であるPMOSトランジスタQ41のゲートにも接続される。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0161】
このような構成において、選択信号SM5によりスイッチSW15をオンさせると、内部電源電位VCIを外部端子を介して外部からモニタすることができ、選択信号SM5によりスイッチSW15をオフさせると、外部からの入力信号を外部端子を介してPMOSトランジスタQ41のゲートに与えることができる。
【0162】
実施の形態13の第5の形態では、通常は外部信号の入力用の外部端子をスイッチSW15の他端を接続し、必要に応じて入力用の外部端子を内部電源電位VCIのモニタ端子として利用することができる。
【0163】
<<実施の形態14>>
図34はこの発明の実施の形態14である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCIを付与するノードN8と外部電源電位VCEとの間にPMOSトランジスタQ42が介挿される。PMOSトランジスタQ42のゲートには時系列信号ST10が付与される。なお、なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の基本構成と同様である。
【0164】
図35は実施の形態14の動作を示すタイミング図である。同図に示すように、行アドレスストローブ信号バーRASや列アドレスストローブ信号バーCASのような活性化信号が活性状態(“L”アクティブ)になる所定期間のみ、時系列信号ST10を“L”に立ち上げ、PMOSトランジスタQ42をオンさせ、外部電源電位VCEをそのまま内部電源電位VCIとして与えることにより、負荷11への電流供給量を増加させ、負荷11の内部回路が消費する電流を十分に供給することができる。
【0165】
<<実施の形態15>>
図36は、この発明の実施の形態15である内部電源電位供給回路のコンパレータ1を構成するトランジスタのレイアウト構成を示す平面図である。
【0166】
コンパレータ1は、非常にセンシティブであり、少しの配置の変化などで、アンバランスが生じる。これを防止するために、図36のようなレイアウトが考えられる。活性領域30上に、図36のX方向に距離D1の空間を隔てた2つの部分ゲート電極領域31A及び31Bからなる四角状のゲート電極領域31を設ける。ゲート電極領域31,31は距離D2間隔で設けられる。
【0167】
そして、ゲート電極領域31の部分ゲート電極領域31Aと部分ゲート電極領域31Bとの間の活性領域30をドレイン領域34とし、このドレイン領域上にドレイン側コンタクト33Aを設けている。一方、ドレイン領域と反対方向に部分ゲート電極領域31A及び31Bそれぞれに隣接した位置にある活性領域30をそれぞれ第1及び第2のソース領域とし、第1及び第2のソース領域上に共通ソースコンタクト33Bを設けている。なお、32は配線領域である。
【0168】
したがって、ゲート電極領域31と、部分ゲート電極領域31A,31B内のドレイン領域34と、ゲート電極領域31の両側にあるソース領域35とにより1つのトランジスタを構成することができる。また、このトランジスタは、部分ゲート電極領域31Aとドレイン領域34と部分ゲート電極領域31Aに隣接したソース領域35とからなる第1の部分トランジスタと、部分ゲート電極領域31Bとドレイン領域34と部分ゲート電極領域31Bに隣接したソース領域35とからなる第2の部分トランジスタとを直列に接続し、第1及び第2の部分トランジスタのゲートが共有されている構成と等価になる。
【0169】
このようにレイアウト形成すると、ゲート電極領域31に対するコンタクト33A,33BのX方向の位置が多少ズレても、一つのトランジスタにおいて、ゲート電極領域31とドレイン側コンタクト33Aとの距離(部分ゲート電極領域31Aとドレイン側コンタクト33Aとの距離と部分ゲート電極領域31Bとドレイン側コンタクト33Aとの距離の和)はD1で一定であり、ゲート電極領域31とソース側コンタクト33Bとの距離(部分ゲート電極領域31Aとソース側コンタクト33Bとの距離と部分ゲート電極領域31Bとソース側コンタクト33Bとの距離の和)はD2で一定である。
【0170】
すなわち、マスクの位置ズレ等により、ドレイン領域34及びソース領域35に対するドレイン側及びソース側コンタクト33A及び33Bの位置がX方向にそってズレた場合でも、そのズレは第1の部分トランジスタと第2の部分トランジスタとの間で相殺されるため、上記トランジスタの性能に変化が生じることはない。
【0171】
このように、マスクずれ等により、ゲート電極領域31に対するコンタクト33A,33BのX方向の位置が多少ズレても、トランジスタ性能は変化しないため、高精度なトランジスタを形成することができる。
【0172】
なお、図37に示すように、ゲート電極領域31の一部が活性領域30の境界上に形成されるように構成してもよく、図38に示すように、ゲート電極領域31の一部が切断されていおり、四角状でない構成でもよいのは勿論である。
【0173】
<<実施の形態16>>
図39は、この発明の実施の形態16である内部電源電位供給回路のコンパレータ部等の電源のとり方の原理を示す説明図である。
【0174】
ここで、論理回路41,論理回路43等はCMOSロジックで構成できるところが多く、そのような部分の回路に供給される電源電位は、内部電源電位VCIのような比較的低い電源電位でも構わない。これは、消費電力削減の意味からも効果がある。したがって、論理回路41,論理回路43等の電源電位は内部電源電位VCIで十分である。
【0175】
一方、コンパレータなどのアナログ回路42は、電源電位が低いと動作速度が非常に遅くなったり、誤動作を起こす可能性があるので、より高い電位に設定して動作のスピードアップをはかることが望ましい。したがって、アナログ回路42の電源電位としては、外部電源電位VCEや、昇圧電位VP等の高電位VCHなどを用いる方がよい。
【0176】
<第1の態様>
そこで、この考え方を内部電源電位供給回路に適用すると、図40に示すように、ドライバトランジスタであるPMOSトランジスタQ1の電源は大電流を供給させる必要があることから、外部電源電位VCEで良い。一方、コンパレータ1については、大電流を流す必要が特になく、また、動作速度を向上させるために外部電源電位VCEより高電位で電流量の小さい高電位VCHの方が望ましい。
【0177】
例えば、図42に示すような構成が考えられる。図42の構成では、外部電源電位VCEが付与されるフレーム50から、ワイヤL1、パッド51、電源配線52を介して、ドライバトランジスタ領域53に外部電源電位VCEを付与し、一方、フレーム50をワイヤL2、パッド54、電源配線55、他の回路領域56を介して高電位発生回路領域57に接続し、高電位発生回路領域57からコンパレータ領域58に高電位VCHを付与するようにしている。
【0178】
<第2の態様>
また、図41のように、同電位ではあるが独立した外部電源電位VCE1,VCE2をそれぞれコンパレータ1,PMOSトランジスタQ1に供給するように構成してもよい。このように構成すると、コンパレータ1はPMOSトランジスタQ1の影響を受けることはない。
【0179】
例えば、図43に示すような構成が考えられる。図43の構成では、外部電源電位VCEが付与されるフレーム50から、ワイヤL1、パッド51、電源配線52を介してドライバトランジスタ領域53に外部電源電位VCEを付与し、一方、フレーム50にワイヤL1とは独立したワイヤL2を接続し、このワイヤL2、パッド54、電源配線55を介してコンパレータ領域58にも外部電源電位VCEを付与している。
【0180】
<<実施の形態17>>
図44はこの発明の実施の形態17である昇圧電位発生システムの構成を示すブロック図である。同図に示すように、内部電源電位用基準電位発生回路21の基準電位V21がコンパレータ22の正入力に付与される。この基準電位V21は実施の形態1〜14で述べた構成の内部電源電位供給回路から出力される内部電源電位VCIに比例して変動する電位である。
【0181】
一方、昇圧電位発生回路23は制御信号S25に基づき昇圧電位VPを分圧回路24に出力する。分圧回路24は昇圧電位VPを分圧して分圧昇圧電位DVPをコンパレータ22の負入力に付与する。
【0182】
また、分圧回路24は分圧昇圧電位DVPをコンパレータ27の負入力にも付与する。そして、リミッタ用基準電位発生回路26はリミット電圧V26をコンパレータ27の正入力に付与する。このリミット電圧V26は昇圧電位VPが所定の高電位以上になったときに、はじめて分圧昇圧電位DVPが上回るレベルに設定され、内部電源電位VCIの変動の影響を受けない。
【0183】
制御信号発生回路25はコンパレータ22の出力とコンパレータ27の出力とを受け、これらの出力に基づき制御信号S25として昇圧電位発生回路23に出力する。制御信号発生回路25はコンパレータ27の出力の論理レベルが“H”のとき、コンパレータ22の出力を制御信号S25として出力し、コンパレータ27の出力の論理レベルが“L”のとき、コンパレータ27の出力を制御信号S25として出力する。
【0184】
このような構成において、図45に示すように、リミット電圧V26が分圧昇圧電位DVPを上回る期間T4においては、コンパレータ27の出力の論理レベルが“H”となり、制御信号S25としてコンパレータ22の出力を昇圧電位発生回路23に与えられることにより、コンパレータ22の制御下で、昇圧電位VPは内部電源電位VCIから所定電位高い電位で制御される。
【0185】
一方、分圧昇圧電位DVPがリミット電圧V26を上回る期間T5においては、コンパレータ27の出力の論理レベルが“L”となり、制御信号S25としてコンパレータ27の出力を昇圧電位発生回路23に与えられることにより、コンパレータ27の制御下で、昇圧電位VPは所定の高電位の状態を維持する。
【0186】
実施の形態17の昇圧電位発生システムは、ワード線のレベル設定等に用いる昇圧電位VPを内部電源電位VCIの変化に伴い変化させることを主目的としている。この時、昇圧電位VPは内部電源電位VCIから、ある所定電位分だけ、電位差をおいて変化する(図45の期間T4)。さらに、外部電源電位VCEが必要以上に高くなり、これに伴い内部電源電位VCIも上昇した時に、昇圧電位VPが所定の高電位以上は上昇しないように制限することができる(図45の期間T5)。その結果、外部電源電位VCEの上昇に伴う、デバイスの破壊を防止することができる。
【0187】
<<実施の形態18>>
<第1の態様>
図46はこの発明の実施の形態18の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCIが負荷11に付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0188】
PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R1の一端に接続され、抵抗R1の他端と接地レベルとの間に電流源2が設けられる。そして、抵抗R1の他端であるノードN1より得られる電圧が分圧内部電源電位DCIとしてコンパレータ1の正入力に与えられる。スイッチSW21は選択信号SM21に基づきオン/オフする。
【0189】
さらに、PMOSトランジスタQ1のドレインはスイッチSW21を介して抵抗R11の一端に接続され、抵抗R11の他端はノードN1に接続される。
【0190】
図47は実施の形態18の第1の態様の動作を示すタイミング図である。同図に示すように、選択信号SM21が“L”のときスイッチSW21はオフし、内部電源電位VCI,分圧内部電源電位DCI間の電位差は抵抗R1の抵抗値で決定され、選択信号SM21が“H”のときスイッチSW21はオンし、内部電源電位VCI,分圧内部電源電位DCI間の電位差は抵抗R1及び抵抗R11の並列合成抵抗値で決定される。したがって、選択信号SM21が“H”の期間の内部電源電位VCI,分圧内部電源電位DCI間の抵抗値は、“L”の期間の内部電源電位VCI,分圧内部電源電位DCI間の抵抗値より低くなるため、“L”の期間より内部電源電位VCIは低下する。
【0191】
このように、実施の形態18の第1の態様は、チップの試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの用途に合わせて、スイッチSW21のオン/オフにより、抵抗R1及び抵抗R11によるトータルな抵抗値を変化させて内部電源電位VCIを可変に設定することができる。
【0192】
<第2の態様>
図48は、この発明の実施の形態18の第2の態様である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R41の一端に接続されるとともに、スイッチSW24を介して抵抗R41の他端に接続される。
【0193】
抵抗R41の他端とノードN1との間に、直列に接続された抵抗R42及びR43と、直列に接続されたスイッチSW25及び抵抗R44とが並列に接続される。スイッチSW24及びSW25はそれぞれ選択信号SM24及びSM25に基づきオン、オフする。なお、他の構成は第1の態様と同様である。
【0194】
このような構成において、選択信号SM24は通常、スイッチSW24にオンを指示するように固定されており、抵抗R41の抵抗値が内部電源電位VCIの発生に寄与しない状態になっているが、スイッチSW24にオフを指示するように選択信号SM24を変更すれば、抵抗R41の抵抗値が有効になり、内部電源電位VCIはより高い側にシフトする。また、スイッチSW24及びSW25を共にオン状態にして、内部電源電位VCIを発生させるのに抵抗R44を寄与させることにより、内部電源電位VCIのレベルを低下させることもできる。
【0195】
このように、実施の形態18の第2の態様は、チップの試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの用途に合わせて、スイッチSW24及びSW25のオン/オフにより、抵抗R41〜抵抗R44によるトータルな抵抗値を変化させて内部電源電位VCIを可変に変化させることができ、その変更範囲は第1の態様よりも大きい。
【0196】
<第3の態様>
図49は、この発明の実施の形態18の第3の態様である内部電源電位供給回路を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R45の一端、スイッチSW26を介して抵抗R45の他端及びスイッチSW27を介して抵抗R48の一端に接続される。
【0197】
抵抗R45の他端とノードN1との間に抵抗R46及びR47が直列に介挿される。スイッチSW26及びSW27はそれぞれ選択信号SM26及びSM27に基づきオン、オフする。
【0198】
さらに、ノードN1と接地レベルとの間に設けられる電流源2の代わりに、抵抗R49〜R52及びスイッチSW28及びSW29が設けられる。ノードN1は抵抗R49の一端に接続されるとともにスイッチSW28を介して抵抗R49の他端に接続される。抵抗R49の他端と接地レベルとの間に、スイッチSW29及び抵抗R50と、抵抗R51及び抵抗R52とが並列に接続される。スイッチSW28及びSW29はそれぞれ選択信号SM28及びSM2に基づきオン、オフする。なお、他の構成は第1の態様と同様である。
【0199】
このような構成のPMOSトランジスタQ1のドレインとノードN1間において、選択信号SM26は通常、スイッチSW26にオンを指示するように固定されており、抵抗R45の抵抗値が内部電源電位VCIの発生に寄与しない状態になっているが、スイッチSW26にオフを指示するように選択信号SM26を変更すれば、抵抗R45の抵抗値が有効になり、内部電源電位VCIはより高い側にシフトする。また、スイッチSW26及びSW27を共にオン状態にして、内部電源電位VCIを発生させるのに抵抗R44のみを寄与させることにより、内部電源電位VCIのレベルを低下させることもできる。
【0200】
一方、ノードN1,接地レベル間において、選択信号SM28は通常、スイッチSW28にオンを指示するように固定されており、抵抗R49の抵抗値が内部電源電位VCIの発生に寄与しない状態になっているが、スイッチSW28にオフを指示するように選択信号SM28を変更すれば、抵抗R49の抵抗値が有効になり、ノードN1から引き抜く電流量が上昇するため、内部電源電位VCIはより低い側にシフトする。また、スイッチSW28及びSW29を共にオン状態にして、抵抗R50のみを寄与させることにより、ノードN1から引き抜く電流量が減少するため、内部電源電位VCIのレベルを低下させることもできる。
【0201】
このように、実施の形態18の第3の態様は、チップの試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの用途に合わせて、スイッチSW26〜SW29のオン/オフにより、PMOSトランジスタQ1のドレイン,ノードN1間の抵抗値及びノードN1,接地レベル間の抵抗値をそれぞれ変化させて内部電源電位VCIを可変に変化させることができ、その変更範囲は第1の態様よりも大きく、その精度は第1及び第2の態様よりも高い。したがって、ユーザーからの多様な要望に対応可能な内部電源電位VCIを設定することができる。
【0202】
<<実施の形態19>>
図50及び図51はこの発明の実施の形態19である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。図50に示すように、外部電源電位VCEとノードN50との間に電流源101が設けられ、ノードN50は抵抗R31の一端に接続されるとともに、スイッチSW22を介して抵抗R31の他端に接続される。抵抗R31の他端は抵抗R32及びR33を介して接地される。また、ノードN50はスイッチSW23及び抵抗R34を介して接地される。そして、ノードN50より得られる電圧が基準電位Vref′として、コンパレータ1の負入力に付与される。なお、他の構成は図1で示した実施の形態1の構成と同様である。
【0203】
このような構成において、選択信号SM22は通常、スイッチSW22にオンを指示するように固定されており、抵抗R31の抵抗値が基準電位Vref′の発生に寄与しない状態になっているが、スイッチSW22にオフを指示するように選択信号SM22を変更すれば、抵抗R31の抵抗値が有効になり、基準電位Vref′はより高い側にシフトし、その結果、内部電源電位VCIはより高い側にシフトする。また、スイッチSW22及びSW23を共にオン状態にして、抵抗R34を寄与させることにより、基準電位Vref′を低下させて内部電源電位VCIのレベルを低下させることもできる。
【0204】
このように、実施の形態19の内部電源電位供給回路は、チップの試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの用途に合わせて、スイッチSW22及びSW23のオン/オフにより、抵抗R31〜抵抗R34によるトータルな抵抗値を変化させて、基準電位Vref′を変化に基づき内部電源電位VCIを可変に変化させることができる。
【0205】
<<実施の形態20>>
<第1の態様>
図52はこの発明の実施の形態20の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより内部電源電位VCI及び内部電源電位VCI2が負荷11及び111にそれぞれ付与される。このPMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として最小値出力電圧V61を受け、基準電位Vrefと最小値出力電圧V61との比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0206】
PMOSトランジスタQ1のドレインは抵抗R1の一端及び抵抗R91の一端に接続され、抵抗R1の他端と接地レベルとの間に電流源2が設けられるとともに、抵抗R91の他端と接地レベルとの間に電流源102が設けられる。そして、抵抗R1の他端であるノードN1より得られる分圧内部電源電位DCIと、抵抗R91の他端であるノードN91より得られる第2の分圧内部電源電位DCI2とが最小値選択回路61に与えられる。なお、抵抗R91の抵抗値及び電流源102の電流I102は、抵抗R1の抵抗値及び電流I2の電流量と同一に設定される。
【0207】
最小値選択回路61は分圧内部電源電位DCIと第2の分圧内部電源電位DCI2とを受け、両者のうち電位の低い方を最小値出力電圧V61としてコンパレータ1の正入力に付与する。
【0208】
このような構成にすると、分圧内部電源電位DCIと第2の分圧内部電源電位DCI2のうち、常に電位の低い方に基づき、コンパレータ1の制御信号S1が決定されるため、負荷11及び負荷111のうちより電流を消費する負荷に対応する分圧内部電源電位DCI(DCI2)を安定状態にするように制御できる。
【0209】
<第2の態様>
図53はこの発明の実施の形態20の第2の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIが抵抗R61を介して、内部電源電位VCI′として負荷11に付与される。この際、抵抗R61の抵抗値が無視できない大きさのため、実際に負荷11が受ける電位である内部電源電位VCI′は内部電源電位VCIに比べて低い。
【0210】
PMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として最小値出力電圧V61を受け、基準電位Vrefと最小値出力電圧V61との比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0211】
PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIは抵抗R1を介して最小値選択回路61に付与され、内部電源電位VCI′は抵抗R62を介して最小値選択回路61に付与される。抵抗R62の抵抗値により負荷11への充電時間を調整することができる。
【0212】
最小値選択回路61は内部電源電位VCIと内部電源電位VCI′とを受け、両者のうち電位の低い方を最小値出力電圧V61としてコンパレータ1の正入力に付与する。
【0213】
このような構成にすると、内部電源電位VCIと内部電源電位VCI′のうち、常に電位の低い方に基づき、コンパレータ1の制御信号S1が決定されるため、内部電源電位VCI′を安定状態にするように制御できる。
【0214】
例えば、外部電源電位VCEの低下に伴う影響は内部電源電位VCIの方に先に現れるため、最小値選択回路61は内部電源電位VCIを最小値出力電圧V61として選択する。また、抵抗R61や負荷11の影響により内部電源電位VCI′が低下した場合は最小値選択回路61は内部電源電位VCI′を最小値出力電圧V61として選択する。
【0215】
<第3の態様>
図54はこの発明の実施の形態20の第3の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIが抵抗R61を介して、内部電源電位VCI′として負荷11に付与される。この際、抵抗R61の抵抗値が無視できない大きさのため、実際に負荷11が受ける電位である内部電源電位VCI′は内部電源電位VCIに比べて低い。
【0216】
PMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として最小値出力電圧V61を受け、基準電位Vrefと最小値出力電圧V61との比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0217】
PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIは抵抗R1及び電流源2を介して接地され、内部電源電位VCI′は抵抗R62、抵抗R91及び電流源102を介して接地される。そして、抵抗R1の他端であるノードN1より得られる分圧内部電源電位DCIと、抵抗R91の他端であるノードN91より得られる分圧内部電源電位DCI′とが最小値選択回路61に与えられる。なお、抵抗R91の抵抗値及び電流源102の電流I102は、抵抗R1の抵抗値及び電流I2の電流量と同一に設定される。また、抵抗R62の抵抗値により負荷11への充電時間を調整することができる。
【0218】
最小値選択回路61は分圧内部電源電位DCIと分圧内部電源電位DCI′とを受け、両者のうち電位の低い方を最小値出力電圧V61としてコンパレータ1の正入力に付与する。
【0219】
例えば、外部電源電位VCEの低下に伴う影響は内部電源電位VCIの方に先に現れるため、最小値選択回路61は分圧内部電源電位DCIを最小値出力電圧V61として選択する。また、抵抗R61や負荷11の影響により内部電源電位VCI′が低下した場合は最小値選択回路61は分圧内部電源電位DCI′を最小値出力電圧V61として選択する。
【0220】
このような構成にすると、分圧内部電源電位DCIと分圧内部電源電位DCI′のうち、常に電位の低い方に基づき、コンパレータ1の制御信号S1が決定されるため、負荷11及び負荷111のうちより電流を消費する負荷に対応する分圧内部電源電位DCI(DCI′)を安定状態にするように制御できる。
【0221】
<<実施の形態21>>
<第1の態様>
図55はこの発明の実施の形態21の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIが抵抗R61を介して、内部電源電位VCI′として負荷11に付与される。この際、抵抗R61の抵抗値が無視できない大きさのため、実際に負荷11が受ける電位である内部電源電位VCI′は内部電源電位VCIに比べて低い。
【0222】
PMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0223】
PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIは抵抗R63及びNMOSトランジスタQ51を介してノードN1に接続されるとともに、抵抗R64及びNMOSトランジスタQ52を介してノードN1に接続される。ノードN1,接地レベル間に電流源2が設けられる。
【0224】
内部電源電位VCI′は抵抗R62を介してコンパレータ67の正入力に付与される。コンパレータ67の負入力に基準電位Vrefd(>Vref)を受ける。コンパレータ67は選択信号SM30の“H”/“L”に基づき活性/非活性が制御される。コンパレータ67の出力はNMOSトランジスタQ52のゲートに与えられる。
【0225】
選択信号SM30はインバータ62を介してNMOSトランジスタQ51及びQ53のゲートにそれぞれ付与される。NMOSトランジスタQ53のドレインはNMOSトランジスタQ52のゲートに接続され、ソースは接地される。
【0226】
このように、実施の形態21の第1の態様は、分圧内部電源電位DCIの発生経路として、抵抗R63及びNMOSトランジスタQ51からなる第1の分圧経路と、抵抗R64及びNMOSトランジスタQ52からなる第2の分圧経路とを設けている。
【0227】
通常動作時は、選択信号SM30を“L”にしてコンパレータ67を非活性状態、NMOSトランジスタQ51及びQ53をオン状態にして、抵抗R63及びNMOSトランジスタQ51からなる第1の分圧経路を有効にする。その結果、実施の形態1と等価な回路構成による動作が行われる。
【0228】
一方、スリープモードや高周波数動作モード時等の特殊動作時には、選択信号SM30を“H”にしてコンパレータ67を活性状態、NMOSトランジスタQ51及びQ53をオフ状態にして、抵抗R64及びNMOSトランジスタQ52からなる第2の分圧経路を有効にする。
【0229】
その結果、内部電源電位VCI′が基準電位Vrefdに対してどの程度変動しているかをコンパレータ67で比較して、コンパレータ67の出力を第2の分圧経路のNMOSトランジスタQ52のゲートにフィードバックさせるものである。内部電源電位VCI′が基準電位Vrefdよりも低くなると、コンパレータ67の出力が低くなり、コンパレータ67の出力が供給されるNMOSトランジスタQ52のゲート電位が低下し、NMOSトランジスタQ52のチャネル抵抗が増大する。これにしたがって、第2の分圧経路の抵抗による電位ドロップ(VCI−DCI)が大きくなり内部電源電位供給回路の内部電源電位VCI、すなわち、内部電源電位VCI′が上昇する。
【0230】
このように、実施の形態21の第1の態様の内部電源電位供給回路は、2つの分圧経路を設け、選択信号SM30に基づき、用途に応じて2つの分圧経路を選択的に利用して内部電源電位VCIを発生することができる。
【0231】
<第2の態様>
図56はこの発明の実施の形態21の第2の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEはPMOSトランジスタQ1のソースに接続され、PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIが抵抗R61を介して、内部電源電位VCI′として負荷11に付与される。この際、抵抗R61の抵抗値が無視できない大きさのため、実際に負荷11が受ける電位である内部電源電位VCI′は内部電源電位VCIに比べて低い。
【0232】
PMOSトランジスタQ1のゲートにコンパレータ1から制御信号S1が与えられる。コンパレータ1は負入力に基準電位Vrefを受け、正入力にフィードバック信号として分圧内部電源電位DCIを受け、基準電位Vrefと分圧内部電源電位DCIとの比較結果に基づき制御信号S1を出力する。
【0233】
PMOSトランジスタQ1のドレインより得られる内部電源電位VCIは抵抗R1及び電流源2を介して接地され、内部電源電位VCI′は抵抗R62を介して電流源2の制御信号として付与される。
【0234】
このよう構成にすることにより、内部電源電位VCI′に基づき電流源2の電流I2の電流量を調節することにより、内部電源電位VCIを安定状態にするように制御できる。
【0235】
図57は図56の具体例を示す回路図である。同図に示すように、電流源2としてNMOSトランジスタQ54が設けられる。一方、内部電源電位VCI′は抵抗R62を介してコンパレータ67の正入力に与えられ、基準電位Vrefdがコンパレータ67の負入力に付与される。なお、他の構成は図56と同様である。
【0236】
このような構成において、内部電源電位VCI′が基準電位Vrefdに対してどの程度変動しているかをコンパレータ67で比較して、コンパレータ67の出力を可変電流源であるNMOSトランジスタQ52のゲートにフィードバックさせるものである。内部電源電位VCI′が基準電位Vrefdよりも低くなると、コンパレータ67の出力が高くなり、コンパレータ67の出力が供給されるNMOSトランジスタQ5のゲート電位が上昇し、NMOSトランジスタQ5のチャネル抵抗が低下し、これにしたがって、NMOSトランジスタQ5がノードNから引き抜く電流量が増大し、電位ドロップ(VCI−DCI)が大きくなり内部電源電位供給回路の内部電源電位VCI、すなわち、内部電源電位VCI′が上昇する。
【0237】
これら実施の形態21の第1及び第2の態様の構成により、負荷の最悪動作状態に対応した電流供給が可能になる。その電流量は、負荷の動作電流が万一、予測を超えた場合にも対応できる。
【0238】
<<実施の形態22>>
<第1の態様>
図58はこの発明に実施の形態22である変異検出型の内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の正入力端子であるノードNAと負入力端子であるノードNBとの間に抵抗R71及びキャパシタC2がそれぞれ並列に介挿される。また、ノードNAと接地レベルとの間にキャパシタC1が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71フィードバック電位としてノードNBに付与される。
【0239】
このような構成において、通常、コンパレータ71は安定状態、すなわちノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71が等しい状態では、出力ノードに対して作用しないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの絶対電位は、絶対値を出力するような別の内部電源電圧発生回路(図58では図示せず)において設定されている。なお、絶対値を出力するような内部電源電圧発生回路とは、図1で示す実施の形態1の内部電源電位供給回路のように、基準電位Vrefを用いて出力の電位レベルを絶対値的に制御する構成の回路を意味する。
【0240】
コンパレータ71の出力電位V71が変動するとその変化をキャパシタC1及びC2が検出し、ノードNAの電位VNAを変化させ、このノードNAの変化した電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との差により、出力ノードの出力電位V71を回復させる。この時、ノードNAの電位VNA変化は、ノードNAと出力ノードのフィードバック部位であるノードNBとの間に形成されたキャパシタC2と、ノードNAと固定電位(ここでは、接地レベル)との間に形成されたキャパシタC1との電荷配分により決まることになる。
【0241】
したがって、ノードNAの電位VNAの変化は、必ず出力電位V71の電位変化に比べて小さい。この時の電位VNA変化と出力電位V71の電位変化の差が増幅器であるコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、出力ノードをもとの電位に回復させるべく動作する。この動作期間は、ノードNAとノードNBとの間に形成された抵抗R71を介して、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71が等しくなるまでの時間できまる。すなわち、動作期間は、キャパシタC1,C2の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0242】
例えば、コンパレータ71の出力電位V71が低電位側にずれたとすると、ノードNAの電位VNAはキャパシタC1及びC2によるキャパシタカップリングにより、低電位側にずれるが、その電位変化は、出力電位V71の変化よりも小さい。したがって、相対的に出力電位V71がノードNAより得られる電位よりも低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを上昇させる側に働くため、低下した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0243】
逆に、コンパレータ71の出力電位V71が高い電位側にずれたとすると、ノードNAの電位VNAもキャパシタカップリングにより、高い電位側にずれるが、その電位変化は、出力ノードのフィードバック電位V71の変化よりも小さい。したがって、相対的に出力電位V71が電位VNAよりも高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、出力電位V71を低下させる側に働くため、上昇した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0244】
また、実施の形態22の第1の態様の回路構成では、キャパシタC1及びキャパシタC2を除去することもできる。この場合、ノードNAの電位VNAは、安定状態においては、出力電位V71と同じ電位であるが、出力電位V71が変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNAの電位VNAは出力電位V71の電位変化に追随する。
【0245】
この追随期間中に、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。
【0246】
なお、図58〜図66で示す実施の形態22〜実施の形態25の内部電源電位供給回路は出力電位V71あるいは内部電源電位VCIを出力する出力電位供給回路とみなすことも可能である。
【0247】
<第2の態様>
図59は、この発明に実施の形態22である変異検出型の内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の負入力端子であるノードNDと正入力端子であるノードNCとの間に抵抗R71及びキャパシタC2がそれぞれ並列に介挿される。また、ノードNDと接地レベルとの間にキャパシタC1が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71が制御信号S71としてPMOS構成のドライバトランジスタQ71のゲートに付与される。ドライバトランジスタQ71はソースが外部電源電位VCEに接続され、ドレインより内部電源電位VCIを供給し、この内部電源電位VCIをノードNCへのフィードバック電位としている。
【0248】
このような構成において、通常、コンパレータ71は安定状態では、ノードNDの電位VNDと出力ノードのフィードバック電位VCIが等しい状態で、ドライバトランジスタQ71に電流が流れないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの絶対電位は、絶対値を出力するような別の内部電源電圧発生回路(図59では図示せず)において設定されている。
【0249】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC1及びC2が検出し、ノードNDの電位VNDを変化させ、変化した電位VNDと内部電源電位VCIとの電位差により、出力ノードを回復させる。この時、ノードNDの電位VND変化は、ノードNDとノードNCとの間に形成されたキャパシタC2とノードNDと固定電位(ここでは、接地レベル)との間に形成されたキャパシタC1との電荷配分により決まることとなる。したがって、ノードNDの電位VND変化は、必ず、内部電源電位VCIの電位変化に比べて小さい。この時のノードNDの電位VNDの変化と内部電源電位VCIの電位変化の差がコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、制御信号S71によりドライバトランジスタQ71を駆動し、出力ノードをもとの電位に回復させるべく動作する。
【0250】
この動作期間は、ノードNDとノードNCとの間に形成された抵抗R71を介して、ノードNDの電位VNDと出力ノードのフィードバック電位V71が等しくなるまでの時間できまる。すなわち、動作期間は、キャパシタC1,C2の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。ここで、重要なのは、コンパレータ71は、内部電源電位VCIが低下したときのみ動作を行うことである。
【0251】
内部電源電位VCIが低電位側にずれたとすると、ノードNDの電位VNDもC1及びC2のキャパシタカップリングにより、低電位側にずれるが、その電位変化は、フィードバック電位である内部電源電位VCIの変化よりも小さい。したがって、相対的に内部電源電位VCIがノードNDの電位VNDよりも低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71を強くオンさせる側に働くため、ドライバトランジスタQ71を通して電流が流れ、低下した内部電源電位VCIを回復させる。
【0252】
逆に、内部電源電位VCIが、高い電位側にずれたとすると、ノードNDもキャパシタカップリングにより、高い電位側にずれるが、その電位変化は内部電源電位VCIの変化よりも小さい。したがって、相対的に内部電源電位VCIが電位VNDよりも高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に変化させるが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。
【0253】
また、この回路構成では、キャパシタC1及びC2を除去することもできる。この場合、ノードNDの電位VNDは、安定状態においては、内部電源電位VCIと同じ電位であるが、内部電源電位VCIが変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNDの電位VNDは内部電源電位VCIの電位変化に追随する。
【0254】
この追随期間中に、ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。
【0255】
さらに、抵抗R71を図60に示すような可変抵抗素子に変更することもできる。同図に示すように、ノードND,ノードNC間にPMOSトランジスタQ55が介挿される。電源,接地間に抵抗R72及びR73が介挿される。NMOSトランジスタQ56のドレインは抵抗R72,R73間のノード及びPMOSトランジスタQ55のゲートに接続され、ソースは抵抗R74を介して接地され、ゲートに選択信号SM56を受ける。
【0256】
このような構成において、PMOSトランジスタQ55を可変抵抗素子として使用しており、そのゲート電位は、選択信号SM56に設定可能である。高速動作モード時は、動作の周期が短くなるため、この周期に合わせて抵抗によるノードND,NC間の遅延状態を変化させる必要がある。
【0257】
例えば、高速動作時により抵抗による遅延量を小さくしようとすると、PMOSトランジスタQ55のゲート電位を低電位側に変化させればよい。高速動作時に“H”レベルになる選択信号SM56をNMOSトランジスタQ56のゲートに与え、その抵抗値を低くすれば、PMOSトランジスタQ55の抵抗値は減少し、コンパレータ71の動作時間が短くなる。
【0258】
図60で示した可変抵抗素子は、図58で示した第1の態様の回路に適用できることはいうまでもないし、可変抵抗素子は、図60で構成した以外に、NMOSトランジスタやバイポーラトランジスタを用いて形成可能であることは言うまでもない。
【0259】
<<実施の形態23>>
<第1の態様>
図61はこの発明に実施の形態23である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の正入力端子であるノードNAと負入力端子であるノードNBとの間に抵抗R71及びキャパシタC2がそれぞれ並列に介挿される。また、ノードNAと接地レベルとの間にキャパシタC1が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71がフィードバック電位としてノードNBに付与される。さらに、基準電位Vrefが抵抗R75を介してノードNAに与えられる。
【0260】
このような構成において、通常、コンパレータ71は安定状態では、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71が等しい状態で、出力ノードに対して作用しないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71の絶対電位は、基準電位VrefがノードNAに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0261】
コンパレータ71の出力電位V71が変動するとその変化をキャパシタC1及びC2が検出し、ノードNAの電位VNAを変化させ、このノードNAの変化と出力ノードのフィードバック電位V71との差により、出力ノードの出力電位V71を回復させる。この時、ノードNAの電位VNA変化は、ノードNAとノードNBとの間に形成されたキャパシタC2と、ノードNAと接地レベルとの間に形成されたキャパシタC1との電荷配分により決まることになる。
【0262】
したがって、ノードNAの電位VNAの変化は、必ず出力電位V71の電位変化に比べて小さい。この時の電位VNA変化と出力電位V71の電位変化の差が増幅器であるコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、出力ノードをもとの電位に回復させるべく動作する。この動作期間は、ノードNAとノードNBとの間に形成された抵抗R71を介して、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71が等しくなるまでの時間できまる。すなわち、動作期間は、キャパシタC1,C2の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0263】
例えば、コンパレータ71の出力電位V71が低電位側にずれたとすると、ノードNAの電位VNAはキャパシタC1及びC2によるキャパシタカップリングにより、低電位側にずれるが、その電位変化は、出力電位V71の変化よりも小さい。したがって、相対的に出力電位V71がノードNAより得られる電位よりも低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを上昇させる側に働くため、低下した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0264】
逆に、コンパレータ71の出力電位V71が高い電位側にずれたとすると、ノードNAの電位VNAもキャパシタカップリングにより、高い電位側にずれるが、その電位変化は、出力ノードのフィードバック電位V71の変化よりも小さい。したがって、相対的に出力電位V71が電位VNAよりも高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、出力電位V71を低下させる側に働くため、上昇した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0265】
なお、高速動作時においては、基準電位Vrefとコンパレータ71の正入力に設けられた抵抗R75により、コンパレータ71が基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0266】
また、実施の形態23の第1の態様の回路構成では、キャパシタC1及びキャパシタC2を除去することもできる。この場合、ノードNAの電位VNAは、安定状態においては、出力電位V71と同じ電位であるが、出力電位V71が変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNAの電位VNAは出力電位V71の電位変化に追随する。
【0267】
この追随期間中に、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。
【0268】
<第2の態様>
図62は、この発明に実施の形態23である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の負入力端子であるノードNDと正入力端子であるノードNCとの間に抵抗R71及びキャパシタC2がそれぞれ並列に介挿される。また、ノードNDと接地レベルとの間にキャパシタC1が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71が制御信号S71としてPMOS構成のドライバトランジスタQ71のゲートに付与される。ドライバトランジスタQ71はソースが外部電源電位VCEに接続され、ドレインより内部電源電位VCIを供給し、この内部電源電位VCIをノードNCへのフィードバック電位としている。さらに、基準電位Vrefが抵抗R75を介してノードNDに与えられる。
【0269】
このような構成において、通常、コンパレータ71は、安定状態では、ノードNDの電位VNDと出力ノードのフィードバック電位VCIが等しい状態で、ドライバトランジスタQ71に電流が流れないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71(内部電源電位VCI)の絶対電位は、基準電位VrefがノードNAに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0270】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC1及びC2が検出し、ノードNDの電位VNDを変化させ、この電位VNDの変化と内部電源電位VCIとの電位差により、出力ノードを回復させる。この時、ノードNDの電位VND変化は、ノードNDとノードNCとの間に形成されたキャパシタC2とノードNDと接地レベルとの間に形成されたキャパシタC1との電荷配分により決まることとなる。したがって、ノードNDの電位VND変化は、必ず、内部電源電位VCIの電位変化に比べて小さい。この時のノードNDの電位VNDの変化と内部電源電位VCIの電位変化の差がコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、制御信号S71によりドライバトランジスタQ71を駆動し、出力ノードをもとの電位に回復させるべく動作する。
【0271】
この動作期間は、ノードNDとノードNCとの間に形成された抵抗R71を介して、ノードNDの電位VNDと出力ノードのフィードバック電位V71が等しくなるまでの時間できまる。すなわち、動作期間は、キャパシタC1,C2の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。ここで、重要なのは、コンパレータ71は、内部電源電位VCIが低下したときのみ動作を行うことである。
【0272】
内部電源電位VCIが低電位側にずれたとすると、ノードNDの電位VNDもC1及びC2のキャパシタカップリングにより、低電位側にずれるが、その電位変化は、フィードバック電位である内部電源電位VCIの変化よりも小さい。したがって、相対的に内部電源電位VCIがノードNDの電位VNDよりも低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71を強くオンさせる側に働くため、ドライバトランジスタQ1を通して電流が流れ、低下した内部電源電位VCIを回復させる。
【0273】
逆に、内部電源電位VCIが、高い電位側にずれたとすると、ノードNDもキャパシタカップリングにより、高い電位側にずれるが、その電位変化は内部電源電位VCIの変化よりも小さい。したがって、相対的に内部電源電位VCIが電位VNDよりも高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に働くが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。
【0274】
なお、高速動作時においては、基準電位Vrefとコンパレータ71の正入力に設けられた抵抗R75により、コンパレータ71が基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0275】
また、この回路構成では、キャパシタC1及びC2を除去することもできる。この場合、ノードNDの電位VNDは、安定状態においては、内部電源電位VCIと同じ電位であるが、内部電源電位VCIが変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNDの電位VNDは内部電源電位VCIの電位変化に追随する。
【0276】
この追随期間中に、ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。
【0277】
さらに、抵抗R71を図60に示すような可変抵抗素子に変更することもできる。すなわち、PMOSトランジスタQ55を可変抵抗素子として使用しており、そのゲート電位は、選択信号SM56に設定可能である。高速動作モード時は、動作の周期が短くなるため、この周期に合わせて抵抗によるノードND,NC間の遅延状態を変化させる必要がある。
【0278】
例えば、高速動作時により抵抗による遅延量を小さくしようとすると、PMOSトランジスタQ55のゲート電位を低電位側に変化させればよい。高速動作時に“H”レベルになる選択信号SM56をNMOSトランジスタQ56のゲートに与え、その抵抗値を低くすれば、PMOSトランジスタQ55の抵抗値は減少し、コンパレータ71の動作時間が短くなる。
【0279】
図60で示した可変抵抗素子は、図61で示した第1の態様の回路に適用できることはいうまでもないし、可変抵抗素子は、図60で構成した以外に、NMOSトランジスタやバイポーラトランジスタを用いて形成可能であることは言うまでもない。
【0280】
<<実施の形態24>>
<第1の態様>
図63はこの発明に実施の形態24である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の正入力端子であるノードNAと負入力端子であるノードNBとの間に抵抗R71が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71がフィードバック電位としてキャパシタC3を介してノードNBに付与される。さらに、基準電位Vrefが抵抗R75を介してノードNAに与えられる。
【0281】
このような構成において、通常、コンパレータ71は安定状態では、ノードNAの電位VNAとノードNBの電位VNB(=出力電位V71)とが等しい状態で、出力ノードに対して作用しないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71の絶対電位は、基準電位VrefがノードNAに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0282】
コンパレータ71の出力電位V71が変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNBの電位VNBを変化させ、ノードNAの電位VNAとノードNBの電位VNBとの電位差に基づき、コンパレータ71は出力電位V71を変化させる。この時、ノードNBの電位VNBの変化はキャパシタC3のカップリングにより変化する。ノードNAの電位VNAは、安定状態においては、電位VNBと同じ電位であるが、出力電位V71が変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNAの電位VNAは電位VNBの電位変化に追随する。
【0283】
この追随期間中に、ノードNAの電位VNAと出力ノードのフィードバック電位V71との間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNAの電位VNAと電位VNBとの間に電位差が生じている期間であり、キャパシタC3の容量値及び抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。すなわち、動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0284】
例えば、コンパレータ71の出力電位V71が低電位側にずれたとすると、ノードNBの電位VNBはノードNAの電位VNAより相対的に低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを上昇させる側に働くため、低下した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0285】
逆に、コンパレータ71の出力電位V71が高い電位側にずれたとすると、ノードNBの電位VNBはノードNAの電位VNAより相対的に高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを低下させる側に働くため、上昇した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0286】
なお、高速動作時においては、基準電位Vrefとコンパレータ71の正入力に設けられた抵抗R75により、コンパレータ71が基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0287】
<第2の態様>
図64は、この発明に実施の形態24である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の負入力端子であるノードNDと正入力端子であるノードNCとの間に抵抗R71が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71が制御信号S71としてPMOS構成のドライバトランジスタQ71のゲートに付与される。ドライバトランジスタQ71はソースが外部電源電位VCEに接続され、ドレインより内部電源電位VCIを供給し、この内部電源電位VCIをフィードバック電位としてキャパシタC3を介してノードNCに与えている。さらに、基準電位Vrefが抵抗R75を介してノードNDに与えられる。
【0288】
このような構成において、通常、コンパレータ71は、安定状態では、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNC(内部電源電位VCI)が等しい状態で、ドライバトランジスタQ71に電流が流れないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71(内部電源電位VCI)の絶対電位は、基準電位VrefがノードNDに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0289】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNCの電位VNCを変化させ、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの電位差に基づき、コンパレータ71は出力電位V71を変化させる。この時、ノードNCの電位VNC変化はキャパシタC3のカップリングにより変化する。ノードNDの電位VNDは、安定状態においては、電位VNCと同じ電位であるが、内部電源電位VCIが変化した場合には、所定の遅延時間を経過した後、ノードNDの電位VNDは電位VNCの電位変化に追随する。
【0290】
この追随期間中に、ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間に電位差が生じる。この電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDと電位VNCとの間に電位差が生じている期間であり、キャパシタC3の容量値及び抵抗R71の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。すなわち、動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0291】
例えば、内部電源電位VCIが低電位側にずれたとすると、ノードNCの電位VNCはノードNDの電位VNDより相対的に低くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、ドライバトランジスタQ71を強くオンさせる側に働くため、ドライバトランジスタQ71を通して電流が流れ、低下した内部電源電位VCIを回復させることができる。
【0292】
逆に、内部電源電位VCIが高い電位側にずれたとすると、ノードNCの電位VNCはノードNDの電位VNDより相対的に高くなり、この電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に働くが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。すなわち、コンパレータ71は、内部電源電位VCIが低下したときのみ有効な動作を行う。
【0293】
なお、高速動作時においては、基準電位Vrefとコンパレータ71の正入力に設けられた抵抗R75により、コンパレータ71が基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0294】
さらに、抵抗R71を図60に示すような可変抵抗素子に変更することもできる。すなわち、PMOSトランジスタQ55を可変抵抗素子として使用しており、そのゲート電位は、選択信号SM56に設定可能である。高速動作モード時は、動作の周期が短くなるため、この周期に合わせて抵抗によるノードND,NC間の遅延状態を変化させる必要がある。
【0295】
例えば、高速動作時により抵抗による遅延量を小さくしようとすると、PMOSトランジスタQ55のゲート電位を低電位側に変化させればよい。高速動作時に“H”レベルになる選択信号SM56をNMOSトランジスタQ56のゲートに与え、その抵抗値を低くすれば、PMOSトランジスタQ55の抵抗値は減少し、コンパレータ71の動作時間が短くなる。
【0296】
図60で示した可変抵抗素子は、図63で示した第1の態様の回路に適用できることはいうまでもないし、可変抵抗素子は、図60で構成した以外に、NMOSトランジスタやバイポーラトランジスタを用いて形成可能であることは言うまでもない。
【0297】
<<実施の形態25>>
<第1の態様>
図65はこの発明に実施の形態25である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、コンパレータ71の出力電位V71がフィードバック電位としてキャパシタC3を介してノードNBに付与される。
【0298】
一方、外部電源電位VCEと接地レベルとの間に、電流源68,抵抗R76〜R78が介挿される。抵抗R76,R77間のノードより得られる電位が基準電位Vrefとして安定状態時にコンパレータ71の正入力端子であるノードNAに付与される。また、電流源68とコンパレータ71の負入力端子であるノードNBとの間に抵抗R79が介挿される。したがって、ノードNAとノードNBとの間に抵抗R76及びR79が介挿されることになる。そして、電流源68の供給電流量、抵抗R76〜R78それぞれの抵抗値を適切に設定して、安定状態時に基準電位Vrefがコンパレータ71のノードNBの電位VNBより少し高くなるように設定する。すなわち、電位VNBと電位VNAとの間にオフセット電位VOSが予め設定されている。
【0299】
このような構成において、通常、コンパレータ71は安定状態では、ノードNAの電位VNAとノードNBの電位VNB(=出力電位V71)とが等しい状態で、出力ノードに対して作用しないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71の絶対電位は、基準電位VrefがノードNAに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0300】
コンパレータ71の出力電位V71が変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNBの電位VNBを変化させ、ノードNAの電位VNAとノードNBの電位VNBとの電位差に基づき、コンパレータ71は出力電位V71を変化させる。
【0301】
したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNAの電位VNAと電位VNBとの間に電位差が生じている期間であり、キャパシタC3の容量値及び抵抗R79の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。すなわち、動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R79の抵抗値の大きさにより変化する。
【0302】
例えば、コンパレータ71の出力電位V71が低電位側にオフセット電位VOS以上ずれて、ノードNBの電位VNBはノードNAの電位VNAより相対的に低くなると、電位VNAと電位VNBとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを上昇させる側に働くため、低下した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0303】
すなわち、オフセット電位VOSを越えて、ノードNBの電位VNBがノードNAの電位VNAを下回るまでは、コンパレータ71により出力電位V71を上昇させることはない。このようにオフセット電位VOSを予め設定することにより、比較的小さな出力電位V71の変動に対してはコンパレータ71が働かないようにすることができる。
【0304】
逆に、コンパレータ71の出力電位V71が高い電位側にずれたとすると、ノードNBの電位VNBはノードNAの電位VNAより相対的にさらに高くなり、電位VNAと電位VNBとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、出力レベルを低下させる側に働くため、上昇した出力ノードの出力電位V71を回復させることができる。
【0305】
また、ノードNBはキャパシタC3を介して出力電位V71を受けるため、キャパシタC3のカップリングにより、出力電位V71の電位変化がノードNBに早く伝達するため、実施の形態25の第1の態様はレスポンスの良い制御が可能となる。
【0306】
なお、高速動作時においては、抵抗R76及びR79により、コンパレータ71が外部電源電位VCE及び基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0307】
<第2の態様>
図66は、この発明に実施の形態25である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。同図に示すように、外部電源電位VCEと接地レベルとの間に、電流源68,抵抗R76〜R78が介挿される。抵抗R76,R77間のノードより得られる電位が基準電位Vrefとして安定状態時にコンパレータ71の入力端子であるノードNDに付与される。また、電流源2とコンパレータ71の入力端子であるノードNCとの間に抵抗R79が介挿される。したがって、ノードNDとノードNCとの間に抵抗R76及びR79が介挿されることになる。そして、電流源68の供給電流量、抵抗R76〜R78それぞれの抵抗値を適切に設定して、安定状態時に基準電位Vrefがコンパレータ71のノードNCの電位VNCより少し高くなるように設定する。すなわち、電位VNCと電位VNDとの間にオフセット電位VOSが予め設定されている。
【0308】
また、コンパレータ71の出力電位V71が制御信号S71としてPMOS構成のドライバトランジスタQ71のゲートに付与される。ドライバトランジスタQ71はソースが外部電源電位VCEに接続され、ドレインより内部電源電位VCIを供給し、この内部電源電位VCIをフィードバック電位としてキャパシタC3を介してノードNCに与えている
【0309】
このような構成において、通常、コンパレータ71は、安定状態では、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNC(内部電源電位VCI)が等しい状態で、ドライバトランジスタQ71に電流が流れないように設定されている。この時のコンパレータ71の出力ノードの出力電位V71(内部電源電位VCI)の絶対電位は、基準電位VrefがノードNDに入力されることにより、基準電位Vrefに規定される。
【0310】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNCの電位VNCを変化させ、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの電位差に基づき、コンパレータ71は出力電位V71を変化させる。この時、ノードNCの電位VNCはキャパシタC3のカップリングにより変化する。
【0311】
ノードNDの電位VNDと内部電源電位VCIとの間電位差をコンパレータ71が検出して出力ノードの電位を回復動作する。したがって、コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDと電位VNCとの間に電位差が生じている期間であり、キャパシタC3の容量値及び抵抗R79の抵抗の値を変更することで、動作期間の設定を適宜変更することができる。すなわち、本回路の動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R79の抵抗値の大きさにより変化する。
【0312】
例えば、内部電源電位VCIが低電位側オフセット電位VO以上ずれて、ノードNCの電位VNCはノードNDの電位VNDより相対的に低くなると、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、ドライバトランジスタQ71を強くオンさせる側に働くため、ドライバトランジスタQ71を通して電流が流れ、低下した内部電源電位VCIを回復させることができる。
【0313】
逆に、内部電源電位VCIが高い電位側にずれたとすると、ノードNCの電位VNCはノードNDの電位VNDより相対的にさらに高くなり、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。その結果、コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に働くが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。すなわち、コンパレータ71は、内部電源電位VCIが低下したときのみ有効な動作を行う。
【0314】
また、ノードNCはキャパシタC3を介して出力電位V71を受けるため、キャパシタC3のカップリングにより、出力電位V71の電位変化がノードNCに早く伝達するため、実施の形態25の第2の態様はレスポンスの良い制御が可能となる。
【0315】
なお、高速動作時においては、抵抗R76及びR79により、コンパレータ71が外部電源電位VCE及び基準電位Vrefの影響を受けることなく独立的に上述した動作を実行することができる。
【0316】
さらに、抵抗R76を図60に示すような可変抵抗素子に変更することもできる。すなわち、PMOSトランジスタQ55を可変抵抗素子として使用しており、そのゲート電位は、選択信号SM56に設定可能である。高速動作モード時は、動作の周期が短くなるため、この周期に合わせて抵抗によるノードND,NC間の遅延状態を変化させる必要がある。
【0317】
例えば、高速動作時により抵抗による遅延量を小さくしようとすると、PMOSトランジスタQ55のゲート電位を低電位側に変化させればよい。高速動作時に“H”レベルになる選択信号SM56をNMOSトランジスタQ56のゲートに与え、その抵抗値を低くすれば、PMOSトランジスタQ55の抵抗値は減少し、コンパレータ71の動作時間が短くなる。
【0318】
図60で示した可変抵抗素子は、図65で示した第1の態様の回路に適用できることはいうまでもないし、可変抵抗素子は、図60で構成した以外に、NMOSトランジスタやバイポーラトランジスタを用いて形成可能であることは言うまでもない。
【0319】
<<実施の形態26>>
<第1の態様>
図67はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第1の態様を示す回路図である。同図に示すように、出力信号線63に能動的負荷であるNMOSトランジスタQ61を接続している。すなわち、NMOSトランジスタQ61のゲート及びドレインを出力信号線63に接続し、ソースを接地している。なお、出力信号線63の出力電位V63には、実施の形態22〜実施の形態25で示した内部電源電位供給回路等から供給される出力電位V71あるいは内部電源電位VCI等が含まれる。
【0320】
第1の態様の回路は、出力信号線63の出力電位V63が立ち上がると、出力信号線63と接地レベルとの間に電流が流れる。この電流により発生するNMOSトランジスタQ61のソース−ドレイン間電圧をもって出力電位とできる回路である。この構成は、NMOSトランジスタQ61のダイオード接続1段で構成しているが、段数は任意である。
【0321】
この回路において、図58で示した実施の形態22の第1の態様の内部電源電位供給回路の出力電位V71が出力電位V63の場合、コンパレータ71の出力ノードからNMOSトランジスタQ61を介して電流が常時流れ続けることになり、それ見合う電流を内部電源電位供給回路側は、常時流し続けることとなる。
【0322】
例えば、出力電位V63が低電位側にずれたとすると、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が小さくなり、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧が小さくなって、電流量が減少することとなる。この意味するところは、NMOSトランジスタQ61が常時一定の電流を流して安定していた出力電位V63が、低電位側に瞬間的にずれることで、出力信号線63,接地レベル間を流れていた電流が減少し、減少した電流分は、実質的にコンパレータ71の出力ノードを充電する電流として働き、出力電位V71(出力電位V63)を上昇させる側に働くため、低下した出力電位V71を回復させる。
【0323】
逆に、出力電位V63が高い電位側にずれたとすると、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が大きくなり、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧が大きくなって、電流量が増加することとなる。この意味するところは、常時一定の電流を流して安定していた出力電位V63が、高電位側に瞬間的にずれることで、流れていた電流が増大し、増大した電流分は、実質的にコンパレータ71の出力ノードを放電する電流として働き、出力電位V71を低下させる側に働くため、上昇した出力電位V71を回復させる。
【0324】
<第2の態様>
図68はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第2の態様を示す回路図である。第2の態様はNMOSトランジスタQ61のソースと接地レベルとの間にNMOSトランジスタQ62を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ62のゲートに活性化信号S62を付与している。なお、他の構成は第1の態様と同様である。
【0325】
第2の態様は、活性化信号S62の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ62をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S62を“H”にして第1の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S62を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0326】
<第3の態様>
図69はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第3の態様を示す回路図である。同図に示すように、NMOSトランジスタQ61のドレインを出力信号線63に接続し、ソースを接地している。また、PMOSトランジスタQ63のソースは出力信号線63に接続され、ドレインは抵抗R81の一端に接続され、ゲートは接地される。抵抗R81の他端は接地される。そして、抵抗R81の一端がNMOSトランジスタQ61のゲートに接続される。
【0327】
したがって、第3の態様の電位安定回路は、MOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧と抵抗R81の抵抗値で流す電流量を決定している。すなわち、電位安定回路に電流が流れるとNMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間に電圧が発生する。この電圧は、抵抗R81の両端の電圧として発生される。したがって、回路中を流れる電流量は、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧を抵抗R81の抵抗値で割った値となる。
【0328】
すなわち、抵抗R81が出力信号線63,接地レベル間の電流供給手段として機能し、NMOSトランジスタQ61が抵抗R81を流れる電流量を制御する電流制御手段として機能する。なお、PMOSトランジスタQ63によるトランジスタ抵抗は、抵抗R81と出力信号線63との間の電界を緩和する働きを持つ。
【0329】
このような構成の第3の態様の電位安定回路、第1の態様と同様にして、出力電位V63を安定状態にするように動作する。
【0330】
<第4の態様>
図70はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第4の態様を示す回路図である。第4の態様はNMOSトランジスタQ61のドレインと出力信号線63との間にNMOSトランジスタQ65を介挿し、PMOSトランジスタQ63のドレインと抵抗R81の一端との間にNMOSトランジスタQ64を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ64及びQ65のゲートに活性化信号S64を付与している。なお、他の構成は第3の態様と同様である。
【0331】
第4の態様は、活性化信号S64の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ64及びQ65をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S64を“H”にして第3の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S64を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0332】
<第5の態様>
図71はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第5の態様を示す回路図である。同図に示すように、NMOSトランジスタQ61のドレインを出力信号線63に接続し、ソースを接地している。また、PMOSトランジスタQ63のソースは出力信号線63に接続され、ドレインはNMOSトランジスタQ66のドレインに接続され、ゲートは接地される。NMOSトランジスタQ66のソースは接地される。そして、NMOSトランジスタQ66のドレインがNMOSトランジスタQ61のゲートに接続される。
【0333】
したがって、第5の態様の電位安定回路は、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧とNMOSトランジスタQ66の抵抗値で流す電流量を決定している。すなわち、電位安定回路に電流が流れるとNMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間に電圧が発生する。この電圧は、NMOSトランジスタQ66のドレイン,ソース間の電圧として発生される。したがって、回路中を流れる電流量は、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧をNMOSトランジスタQ66の抵抗値で割った値となる。
【0334】
すなわち、NMOSトランジスタQ66が出力信号線63,接地レベル間の電流供給手段として機能し、NMOSトランジスタQ61がNMOSトランジスタQ66を流れる電流量を制御する電流制御手段として機能する。なお、PMOSトランジスタQ63によるトランジスタ抵抗は、NMOSトランジスタQ66と出力信号線63との間の電界を緩和する働きを持つ。
【0335】
このような構成の第5の態様の電位安定回路、第1の態様と同様にして、出力電位V63を安定状態にするように動作する。
【0336】
さらに第5の態様の回路の場合には、以下に述べる作用がある。以下では、この回路が、図58で示した実施の形態22の第1の態様の内部電源電位供給回路の出力電位V71が出力電位V63の場合を例に挙げて説明する。
【0337】
NMOSトランジスタQ66の抵抗値は、出力電位V63と接地レベルとの電位差により変化する。出力電位V63が低下すれば、NMOSトランジスタQ66のゲート−ソース間電圧が小さくなり、抵抗値が上昇する。この意味するところは、NMOSトランジスタQ66が常時一定の電流を流して安定していた出力電位V63が、低電位側に瞬間的にずれることで、NMOSトランジスタQ66の抵抗値が増加し、流れていた電流が減少し、減少した電流分は、実質的にコンパレータ71の出力ノードを充電する電流として働き、出力電位V71を上昇させる側に働くため、低下した出力電位V71、すなわち出力電位V63を回復させる。
【0338】
逆に、出力電位V63高い電位側にずれたとすると、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が大きくなり、NMOSトランジスタQ66のゲート−ソース間電圧が大きくなることで、NMOSトランジスタQ66の抵抗値が減少し、電流量が増加することとなる。この意味するところは、常時一定の電流を流して安定していた出力電位V63が、高電位側に瞬間的にずれることで、流れていた電流が増大し、増大した電流分は、実質的にコンパレータ71の出力ノードを放電する電流とした働き、出力電位V71を低下させる側に働くため、上昇した出力電位V71、すなわち出力電位V63を回復させる。
【0339】
<第6の態様>
図72はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第6の態様を示す回路図である。第6の態様はNMOSトランジスタQ61のドレインと出力信号線63との間にNMOSトランジスタQ65を介挿し、PMOSトランジスタQ63のドレインとNMOSトランジスタQ66のドレインとの間にNMOSトランジスタQ64を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ64及びQ65のゲートに活性化信号S64を付与している。なお、他の構成は第5の態様と同様である。
【0340】
第6の態様は、活性化信号S64の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ64及びQ65をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S64を“H”にして第5の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S64を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0341】
<第7の態様>
図73はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第7の態様を示す回路図である。同図に示すように、NMOSトランジスタQ61のドレインを出力信号線63に接続し、ソースを接地している。また、PMOSトランジスタQ67のソースは出力信号線63に接続され、ゲート及びドレインはNMOSトランジスタQ66のドレインに接続される。NMOSトランジスタQ66のソースは接地される。そして、NMOSトランジスタQ66のドレインがNMOSトランジスタQ61のゲートに接続される。
【0342】
このような構成の第7の態様の電位安定回路、抵抗として利用していたPMOSトランジスタQ63に置き換えて、ダイオード接続したPMOSトランジスタQ67を用いた構成であり、その動作及び効果は第5の態様と同様である。
【0343】
<第8の態様>
図74はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第8の態様を示す回路図である。第8の態様はNMOSトランジスタQ61のドレインと出力信号線63との間にNMOSトランジスタQ65を介挿し、PMOSトランジスタQ67のドレインとNMOSトランジスタQ66のドレインとの間にNMOSトランジスタQ64を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ64及びQ65のゲートに活性化信号S64を付与している。なお、他の構成は第7の態様と同様である。
【0344】
第8の態様は、活性化信号S64の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ64及びQ65をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S64を“H”にして第7の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S64を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0345】
<第9の態様>
図75はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第9の態様を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ70のソースを出力信号線63に接続し、ドレインを接地している。また、抵抗R82の一端は出力信号線63に接続され他端はNMOSトランジスタQ66のドレインに接続される。NMOSトランジスタQ66のソースは接地される。そして、NMOSトランジスタQ66のドレインがPMOSトランジスタQ70のゲートに接続される。
【0346】
したがって、第9の態様の電位安定回路は、PMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間電圧と抵抗R82の抵抗値で流す電流量を決定している。すなわち、電位安定回路に電流が流れるとPMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間に電圧が発生する。この電圧は、抵抗R82の両端にかかる電圧として発生される。したがって、回路中を流れる電流量は、PMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間電圧を抵抗R82の抵抗値で割った値となる。なお、NMOSトランジスタQ66によるトランジスタ抵抗は、抵抗R82と接地レベルとの間の電界を緩和する働きを持つ。
【0347】
このような構成の第9の態様の電位安定回路は、第5の態様と同様にして、出力電位V63を安定状態にするように動作する。
【0348】
<第10の態様>
図76はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第10の態様を示す回路図である。第10の態様はPMOSトランジスタQ70のドレインと出力信号線63との間にNMOSトランジスタQ65を介挿し抵抗R82の他端とNMOSトランジスタQ66のドレインとの間にNMOSトランジスタQ64を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ64及びQ65のゲートに活性化信号S64を付与している。なお、他の構成は第9の態様と同様である。
【0349】
第10の態様は、活性化信号S64の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ64及びQ65をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S64を“H”にして第9の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S64を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0350】
<第11の態様>
図77はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第11の態様を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ70のソースを出力信号線63に接続し、ドレインを接地している。また、PMOSトランジスタQ63のソースは出力信号線63に接続され、ドレインはNMOSトランジスタQ69のドレイン及びゲートに接続される。ドレイン及びゲートが共通なNMOSトランジスタQ69のソースは接地される。そして、NMOSトランジスタQ69のドレインがPMOSトランジスタQ70のゲートに接続される。
【0351】
このような構成の第11の態様の電位安定回路、抵抗として利用していたNMOSトランジスタQ66に置き換えて、ダイオードとして利用するNMOSトランジスタQ69を用いた構成であり、その動作及び効果は実施の形態9と同様である。
【0352】
<第12の態様>
図78はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第12の態様を示す回路図である。第12の態様はPMOSトランジスタQ70のドレインと出力信号線63との間にNMOSトランジスタQ65を介挿し、PMOSトランジスタQ63のドレインとNMOSトランジスタQ69のドレインとの間にNMOSトランジスタQ64を介挿している。そして、NMOSトランジスタQ64及びQ65のゲートに活性化信号S64を付与している。なお、他の構成は第11の態様と同様である。
【0353】
第12の態様は、活性化信号S64の“H”/“L”によりNMOSトランジスタQ64及びQ65をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S64を“H”にして第11の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S64を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0354】
<第13の態様>
図79はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第13の態様を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ70のソースを出力信号線63に接続し、ドレインをNMOSトランジスタQ66のドレインに接続している。NMOSトランジスタQ66のソースは接地され、ゲートは出力信号線63に接続される。
【0355】
また、PMOSトランジスタQ63のソースは出力信号線63に接続され。ドレインはNMOSトランジスタQ61のドレインに接続される。NMOSトランジスタQ61のソースは接地される。そして、NMOSトランジスタQ61のドレインがPMOSトランジスタQ70のゲートに接続され、NMOSトランジスタQ66のドレインがNMOSトランジスタQ61のゲートに接続される。
【0356】
したがって、第13の態様の電位安定回路は、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧とNMOSトランジスタQ66の抵抗値で流す電流量を決定している。すなわち、電位安定回路に電流が流れるとNMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間に電圧が発生する。この電圧は、NMOSトランジスタQ66のドレイン,ソース間の電圧として発生される。したがって、回路中のNMOSトランジスタQ66を流れる電流量は、NMOSトランジスタQ61のゲート−ソース間電圧をNMOSトランジスタQ66の抵抗値で割った値となる。なお、PMOSトランジスタQ63によるトランジスタ抵抗は、NMOSトランジスタQ66と出力信号線63との間の電界を緩和する働きを持つ。
【0357】
さらに、第13の態様の電位安定回路は、PMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間電圧とPMOSトランジスタQ63の抵抗値で流す電流量を決定している。すなわち、電位安定回路に電流が流れるとPMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間に電圧が発生する。この電圧は、PMOSトランジスタQ63のドレイン,ソース間の電圧として発生される。したがって、回路中のPMOSトランジスタQ63を流れる電流量は、PMOSトランジスタQ70のゲート−ソース間電圧をPMOSトランジスタQ63の抵抗値で割った値となる。なお、NMOSトランジスタQ66によるトランジスタ抵抗は、PMOSトランジスタQ63と接地レベルとの間の電界を緩和する働きを持つ。
【0358】
このような構成の第13の態様の電位安定回路、第5の態様の構成と第9の態様の構成を組み合わせて、NMOSトランジスタQ61及び66とPMOSトランジスタQ70及びQ63とによりクロスカップルを構成しており、その動作及び効果は第5の態様と第9の態様とを合わせたものとなる。
【0359】
<第14の態様>
図80はこの発明の実施の形態26である電位安定回路の第14の態様を示す回路図である。第14の態様はNMOSトランジスタQ61のドレインとPMOSトランジスタQ63のドレインとの間にトランスミッションゲート65を介挿し、PMOSトランジスタQ70のドレインとNMOSトランジスタQ65のドレインとの間にトランスミッションゲート66を介挿している。そして、トランスミッションゲート65及び66のNMOSゲートに活性化信号S65を付与し、PMOSゲートにインバータ64を介して活性化信号S65の反転信号を付与している。なお、他の構成は第13の態様と同様である。
【0360】
第14の態様は、活性化信号S65の“H”/“L”によりトランスミッションゲート65及び66をオン/オフさせることにより、電位安定回路の活性/非活性を制御することができる。したがって、通常時は活性化信号S65を“H”にして第13の態様と等価な回路を実現し、チップが静止状態にある時など余分な電流を流したくない場合等は、活性化信号S65を“L”にして、出力信号線63,接地レベル間の電流パスを分離することができる。
【0361】
<利用例1>
図81は、図79で示した実施の形態26の第13の態様の電位安定回路を内部電源電位供給回路への適用例を示す回路図である。
【0362】
同図に示すように、コンパレータ71の負入力端子であるノードNDと正入力端子であるノードNCとの間に抵抗R71が介挿される。また、ノードNDと接地レベルとの間にキャパシタC1が介挿される。そして、コンパレータ71の出力電位V71が制御信号S71としてPMOS構成のドライバトランジスタQ71のゲートに付与される。ドライバトランジスタQ71はソースが外部電源電位VCEに接続され、ドレインより内部電源電位VCIを供給し、この内部電源電位VCIをキャパシタC3を介してノードNCへのフィードバック電位としている。
【0363】
そして、第13の態様の電位安定回路のNMOSトランジスタQ61のドレインが抵抗R83を介してノードNDに接続される。
【0364】
このような構成において、内部電源電位VCIが安定している場合、通常、コンパレータは71は、安定状態、すなわちノードNDの電位とノードNCの電位が等しい状態で、コンパレータ71の出力ノードに対して作用しないように設定されている。
【0365】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNCの電位を変化させ、変化したノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの電位差により、内部電源電位VCIを回復させる。この時、ノードNCの電位変化は、キャパシタC3のカップリングにより変化する。この時のノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCの差がコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、出力電位V71をもとの電位に回復させるべく動作する。この動作期間は、ノードNDとノードNCとの間に形成された抵抗R71の抵抗値により、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとが等しくなるまでの時間できまる。ここで、動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0366】
例えば、内部電源電位VCIが低電位側にずれたとすると、ノードNCの電位VNCもキャパシタカップリングにより低電位側にずれる。したがって、相対的に電位VNCが電位VNDよりも低くなり、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、内部電源電位VCIを上昇させる側に働くため、低下した内部電源電位VCIを回復させる。
【0367】
同時に、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が小さくなり、NMOSトランジスタQ61及びPMOSトランジスタQ71のゲート−ソース間電圧が小さくなって、電流量が減少することとなる。したがって、常時一定の電流を流して安定していた内部電源電位VCIが、低電位側に瞬間的にずれることで、出力信号線63,接地レベル間を流れていた電流が減少し、減少した電流分は、実質的に出力信号線63を充電する電流として働き、内部電源電位VCIを上昇させる側に働くため、低下した出力電位V71を回復させる。
【0368】
逆に、内部電源電位VCIが高い電位側にずれたとすると、ノードNCもキャパシタカップリングにより高い電位側にずれる。したがって、相対的にノードNCの電位VNCがノードNDの電位VNDよりも高くなり、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に働くが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、コンパレータ71によっては結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。
【0369】
同時に、出力信号線63と接地レベルとの間の電位差が大きくなり、NMOSトランジスタQ61及びPMOSトランジスタQ71のゲート−ソース間電圧が大きくなって、電流量が増加することとなる。したがって、常時一定の電流を流して安定していた内部電源電位VCIが、高電位側に瞬間的にずれることで、流れていた電流が増大し、増大した電流分は、実質的に出力信号線63を放電する電流として働き、内部電源電位VCIを低下させる側に働くため、上昇した内部電源電位VCIを回復させる。
【0370】
コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗値を変更することで、動作期間の設定を変更することができる。
【0371】
<利用例2>
図82は、図79で示した実施の形態26の第13の態様の電位安定回路を内部電源電位供給回路への適用例を示す回路図である。
【0372】
同図に示すように、第13の態様の電位安定回路のPMOSトランジスタQ63のドレインとNMOSトランジスタQ61のドレインとの間に抵抗R86が設けられ、ノードNCが抵抗R84を介してPMOSトランジスタQ63のドレイン及び抵抗R86の一端に接続され、ノードNDが抵抗R85を介してNMOSトランジスタQ61のドレイン及び抵抗R86の他端に接続される。なお、他の構成は図81で示した利用例1の構成と同様である。
【0373】
したがって、この利用では、内部電源電位VCIが安定している場合、通常、コンパレータ71は、安定状態、すなわちノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの間に、抵抗R86によオフセット電位VOSが設けられ安定状態で、出力ノードに対して作用しないように設定されている。
【0374】
内部電源電位VCIが変動するとその変化をキャパシタC3が検出し、ノードNCの電位を変化させ、ノードNDの電位VNDの変化とノードNCの電位VNCとの電位差により、内部電源電位VCIを回復させる。この時、ノードNCの電位変化は、キャパシタC3のカップリングにより変化する。この時のノードNDの電位VNDの電位とノードNCの電位VNCの電位の差がコンパレータ71に伝達される。コンパレータ71は、この電位差が存在する間動作し、出力電位V71をもとの電位に回復させるべく動作する。この動作期間は、ノードNDとノードNCとの間に形成された抵抗R71の抵抗値により、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとが等しくなるまでの時間できまる。ここで、動作期間は、キャパシタC3の容量の大きさ、及び抵抗R71の抵抗値の大きさにより変化する。
【0375】
例えば、内部電源電位VCIがオフセット電位VOS以上に低電位側にずれたとすると、ノードNCの電位VNCもキャパシタカップリングにより低電位側にずれる。したがって、相対的に電位VNCが電位VNDよりも低くなり、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、内部電源電位VCIを上昇させる側に働くため、低下した内部電源電位VCIを回復させる。
【0376】
同時に、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が小さくなり、NMOSトランジスタQ61及びPMOSトランジスタQ71のゲート−ソース間電圧が小さくなって、電流量が減少することとなる。したがって、常時一定の電流を流して安定していた内部電源電位VCIが、低電位側に瞬間的にずれることで、出力信号線63,接地レベル間を流れていた電流が減少し、減少した電流分は、実質的に出力信号線63を充電する電流として働き、内部電源電位VCIを上昇させる側に働くため、低下した出力電位V71を回復させる。
【0377】
上記のように、コンパレータ71の出力ノードが変化し、オフセット電位VOSを越えて、ノードNの電位VNがノードNの電位VNを下回るまでは、コンパレータ71により出力電位V71を上昇させることはない。このようにオフセット電位VOSを予め設定することにより、比較的小さな出力電位V71の変動に対してはコンパレータ71が働かないようにすることができる。
【0378】
逆に、内部電源電位VCIが高い電位側にずれたとすると、ノードNCもキャパシタカップリングにより高い電位側にずれる。したがって、相対的にノードNCの電位VNCがノードNDの電位VNDよりもさらに高くなり、電位VNCと電位VNDとの電位差を受けてコンパレータ71が動作する。コンパレータ71は、ドライバトランジスタQ71のゲート電位を、よりオフする側に働くが、もともと安定状態でドライバトランジスタQ71がオフしている場合、コンパレータ71によっては結局内部電源電位VCIには何ら変化しない。
【0379】
同時に、出力電位V63と接地レベルとの間の電位差が大きくなり、NMOSトランジスタQ61及びPMOSトランジスタQ71のゲート−ソース間電圧が大きくなって、電流量が増加することとなる。したがって、常時一定の電流を流して安定していた内部電源電位VCIが、高電位側に瞬間的にずれることで、流れていた電流が増大し、増大した電流分は、実質的に出力信号線63を放電する電流として働き、内部電源電位VCIを低下させる側に働くため、上昇した内部電源電位VCIを回復させる。
【0380】
コンパレータ71が動作する期間は、ノードNDの電位VNDとノードNCの電位VNCとの間に電位差が生じている期間であり、抵抗R71の抵抗値を変更することで、動作期間の設定を変更することができる。
【0381】
<<実施の形態27〜29の原理>>
<問題点>
図1で示した構成で代表される内部電源電位供給回路において、外部電源電位VCEはレベル変換されて負荷を駆動させるための内部電源電位VCIとして供給される。外部電源電位VCEから内部電源電位VCIへの変換はコンパレータ1とコンパレータ1の制御信号S1をゲートに受けるPMOSトランジスタQ1とによって行われる。コンパレータ1の入力は基準電圧Vrefと内部電源電位VCIからフィードバックされた分圧内部電源電位DCIである。
【0382】
このような構成の内部電源電位供給回路は、分圧内部電源電位DCIが基準電圧Vrefに対して低い電位になった場合、制御信号S1は低電位側に振れ、PMOSトランジスタQ1がより強くオンし、内部電源電位VCIからの電供給能力が増大するので低下した内部電源電位VCIを上昇させようとする。逆に分圧内部電源電位DCIが基準電圧Vrefに対して高い電位になった場合、制御信号S1は高電位側に振れ、PMOSトランジスタQ1がより弱くオンし、内部電源電位VCIからの電流供給能力がストップするので上昇した内部電源電位VCIをこれ以上上昇させまいとする。ここで、コンパレータ1は、カレントミラーを用いた差動増幅器等で構成されれば良い。この機能により、分圧内部電源電位DCIが基準電圧Vrefと等しくなるように、内部電源電位VCIが制御される。
【0383】
しかし、内部電源電位VCIの上昇・低下を検知し、定常の状態に戻すまでの電位復帰遅延時間の減少には限界がある。内部電源電位供給回路を流れる電流量を増大させれば、電流を供給するためのPMOSトランジスタQ1のゲートを駆動するコンパレータ1の動作が高速化し、その分、電位復帰遅延時間の減少を図ることができるが消費電流を必要以上に大きくしてしまうため実用的でない。
【0384】
このように、内部電源電位VCIの電位復帰遅延時間が存在するという事は設定電位に比べて必ず電位ドロップが存在することになる。従って、内部電源電位VCIを受けて動作する負荷である半導体集積回路が悪影響を受け、動作遅延等が発生してしまる。
【0385】
そこで、図1で示した内部電源電位供給回路の内部電源電位VCI等、電位ドロップが生じやすい出力電位の電位ドロップの影響を受けないように構成することを考える。
【0386】
<改善方法>
実施の形態27〜29では、DRAMのセルフリフレッシュ動作時等のメモリセルのリテンション特性を向上させることを目的としている。図83に示すように、初期においてメモリセルのストレージノード(SN)に書き込まれたストレージ電位VSNは、リーク方向LVに沿って時間の経過とともに電荷がリークして減少していく。
【0387】
電荷がリークする先は、主に、メモリセルが形成されている基板である。そして、ストレージ電位VSNがビット線のプリチャージ電位であるVCC/2付近のセンスアンプ感度不良領域NSに達すると、メモリセルからビット線への読み出し電荷量の低下により、ビット線に接続されるセンスアンプはデータ十分に検知・増幅することができなくなり、読み出し不良を起こしてしまう。
【0388】
ここで、ストレージ電位VSNは丁度VCC/2になって読み出せなくなるのではなく、実際は、VCC/2に達する以前のセンスアンプ感度不良領域NSに入ると不良となってしまう。すなわち、ストレージ電位VSNがVCC/2に達する手前でセンスアンプ感度不良領域NSにかかってしまうため、その分、リテンション特性保障範囲A1は短くなり、リテンション特性は劣化する。
【0389】
<第1の方法>
ここで、このリテンション特性を改善するために、種々の手法が考えられる。初期のストレージ電位VSNを上げるように、図84に示すように、書き込み時の書き込み電圧VWを通常時の内部電源電位VCIの電源電位VCCより高く設定すれば、ストレージ電位VSNがセンスアンプ感度不良領域NSに達するまでの時間であるリテンション特性保障範囲A1を延ばすことができる。2種類の内部電源電位VCIを供給する内部電源電位供給回路としては、例えば、図10で示した実施の形態2の内部電源電位供給回路等を用いればよい。
【0390】
<第2の方法>
また、図85に示すように、基板電位VBBを浅くすれ(GNDレベルに近づけれ)ば、ストレージノードに蓄積された電荷が基板にリークする際のストレージノードと基板間の電界が緩和され、ストレージ電位VSNがセンスアンプ感度不良領域NSにかかるまでのリテンション特性保障範囲A1を延ばすことができる。
【0391】
<第3の方法>
また、図86に示すように、ストレージノードの対向電極であるセルプレートのセルプレート電位VCPを変化させ、ストレージ電位VSNに逆行するように上昇させてやれば、メモリセルのカップリング現象によりストレージ電位VSNが上昇する為、電荷量が増加したの等価な現象が生じ、ストレージ電位VSNがセンスアンプ感度不良領域NSにかかるまでのリテンション特性保障範囲A1を延ばすことができる。
【0392】
<第4の方法>
また、図87に示すように、ビット線のプリチャージ電位VPCを通常のプリチャージ電位であるVCC/2より低く設定すれば、センスアンプ感度不良領域NSも同時に低電位側(基板電位側)にシフトするためにストレージ電位VSNがセンスアンプの感度不能領域NSにかかるまでのリテンション特性保障範囲A1を延ばすことができる。
【0393】
<第5の方法>
さらには、図88に示すように、センスアンプの感度を向上させ、センスアンプ感度不良領域NS自体を縮小することでもリテンション特性保障範囲A1を延ばすことができる。
【0394】
<<実施の形態27>>
<第1の態様>
図89は実施の形態27の第1の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCI,接地レベル間に抵抗R101,R102が直列に設けられるとともに、内部電源電位VCI,接地レベル間に抵抗R103,スイッチSW31、SW32及び抵抗R104が直列に設けられる。スイッチSW31及びSW32はそれぞれ選択信号SM31及びSM32に基づきオン/オフする。抵抗R101,R102間のノードN101はスイッチSW31,SW32間のノードに接続される。そして、ノードN101より得られる電位が出力電位V51として規定される。
【0395】
このような構成において、通常動作時は、選択信号SM31及びSM32によりスイッチSW31及びSW32をオフさせる。一方、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの出力電位を“H”(VCE)側や“L”(GND)側に変更させたい場合の状態にあるとき、スイッチSW31,SW32のうち、一方のスイッチをオンさせることで、内部電源電位VCI,ノードN101間と接地電位,ノードN101間との抵抗比を変更し、出力電位V51を“H”側あるいは“L”側に変更させることが可能である。
【0396】
すなわち、スイッチSW31のみをオンさせるように選択信号SM31及びSM32を与えれば、内部電源電位VCI,ノードN101間の抵抗が減少し、出力電位V51は通常動作時より電位の高い側にシフトする。逆に、スイッチSW32のみをオンさせるように選択信号SM31及びSM32を与えれば、出力電位V51のレベルは通常動作時より低下する。
【0397】
図90は、第1の態様の出力電位供給回路の動作結果を示すグラフである。同図に示すように、通常動作時は、スイッチSW31及びSW32が共にオフしている。したがって、抵抗R101とR102とが同一抵抗値であれば、内部電源電位VCIが電源電位VCCまで立ち上がると、出力電位V51はVCC/2となる。
【0398】
一方、スイッチSW31のみオンさせると出力電位V51はVCC/2より高電位に設定され、スイッチSW32のみオンさせると出力電位V51はVCC/2より低い電位に設定される。
【0399】
したがって、第1の態様の出力電位供給回路の出力電位V51をセルプレート電位VCPとして用いることにより第3の方法に適用できる。すなわち、通常動作時はスイッチSW31及びSW32をオフさせてVCC/2のセルプレート電位VCPを出力させ、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの場合、スイッチSW31のみをオンさせて、セルプレート電位VCPをVCC/2より高い電位に上昇させる。このとき、出力電位V51の出力に付随する出力容量と回路を構成する抵抗とのRC時定数で出力電位V51(セルプレート電位VCP)は図86に示すように上昇する。
【0400】
また、第1の態様の出力電位V51をプリチャージ電位VPCとして用いることにより第4の方法に適用することができる。すなわち、通常動作時はスイッチSW31及びSW32をオフさせてVCC/2のプリチャージ電位VPCを出力させ、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの場合、スイッチSW32のみをオンさせて、図87に示すように、プリチャージ電位VPCをVCC/2より低い電位に設定する。
【0401】
<第2の態様>
図91は実施の形態27の第2の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、内部電源電位VCI,接地レベル間に抵抗R105〜R108が直列に設けられる。そして、抵抗R106の両端にスイッチSW33が設けられ、抵抗R107の両端にスイッチSW34が設けられる。スイッチSW33及びSW34はそれぞれ選択信号SM33及びSM34に基づきオン/オフする。そして、抵抗R106,R107間のノードN101より得られる電位が出力電位V51として規定される。
【0402】
このような構成において、通常動作時は、選択信号SM33及びSM34によりスイッチSW33及びSW34をオンさせる。一方、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの出力電位を“H”(VCE)側や“L”(GND)側に変更させたい場合の状態にあるとき、スイッチSW33,SW34のうち、一方のスイッチをオンさせることで、内部電源電位VCI,ノードN101間と接地電位,ノードN101間との抵抗比を変更し、出力電位V51を“H”側あるいは“L”側に変更させることが可能である。
【0403】
すなわち、スイッチSW33のみをオンさせるように選択信号SM33及びSM34を与えれば、内部電源電位VCI,ノードN101間の抵抗が増加し、出力電位V51は通常動作時より電位の低い側にシフトする。逆に、スイッチSW34のみをオンさせるように選択信号SM33及びSM34を与えれば、出力電位V51のレベルは通常動作時より上昇する。
【0404】
図92は、第2の態様の出力電位供給回路の動作結果を示すグラフである。同図に示すように、通常動作においては、スイッチSW33及びSW34が共にオンしている、したがって、抵抗R105とR108とが同一抵抗値であれば、内部電源電位VCIが電源電位VCCまで立ち上がると、出力電位V51はVCC/2となる。
【0405】
一方、スイッチSW33のみオンさせると出力電位V51はVCC/2より低い電位に設定され、スイッチSW34のみオンさせると出力電位V51はVCC/2より高い電位に設定される。
【0406】
したがって、第2の態様の出力電位供給回路の出力電位V51をセルプレート電位VCPとして用いることにより第3の方法に適用できる。すなわち、通常動作時はスイッチSW33及びSW34をオンさせてVCC/2のセルプレート電位VCPを出力させ、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの場合、スイッチSW34のみをオンさせて、セルプレート電位VCPをVCC/2より高い電位に上昇させる。このとき、出力電位V51の出力に付随する出力容量と回路を構成する抵抗とのRC時定数で出力電位V51は上昇する。
【0407】
また、第2の態様の出力電位V51をプリチャージ電位VPCとして用いることにより第4の方法に適用することができる。すなわち、通常動作時はスイッチSW33及びSW34をオンさせてVCC/2のプリチャージ電位VPCを出力させ、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの場合、スイッチSW33のみをオンさせて、プリチャージ電位VPCをVCC/2より低い電位に設定する。
【0408】
<第3の態様>
図93は実施の形態27の第3の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ81〜Q83、NMOSトランジスタQ84〜Q86並びにスイッチSW35及びSW36から構成される。内部電源電位VCI,接地レベル間にトランジスタQ81,Q84,Q82及びQ85の順で介挿され、PMOSトランジスタQ81のドレインがNMOSトランジスタQ84のドレイン・ゲートに接続されるとともに、PMOSトランジスタQ83のドレインに接続される。NMOSトランジスタQ84のソースはPMOSトランジスタQ81のゲート、PMOSトランジスタQ82のソース、PMOSトランジスタQ83のゲート、NMOSトランジスタQ85及びQ86のゲートに接続される。PMOSトランジスタQ82のドレイン・ゲートはNMOSトランジスタQ85のドレイン及びNMOSトランジスタQ86のドレインに接続される。PMOSトランジスタQ83のソースはスイッチSW35を介して内部電源電位VCIに接続され、NMOSトランジスタQ86のソースはスイッチSW36を介して接地される。スイッチSW35及びSW36はそれぞれ選択信号SM35及びSM36に基づきオン/オフする。そして、NMOSトランジスタQ82のソース(ノードN101)より得られる電位が出力電位V51となる。
【0409】
このような構成において、通常動作時は、選択信号SM35及びSM36によりスイッチSW35及びSW36をオフさせる。一方、メモリチップが試験時やデータリテンションモード及びスリープモードなどの出力電位を“H”側や“L”側に変更させたい場合の状態にあるとき、スイッチSW35,SW36のうち、一方のスイッチをオンさせることで、内部電源電位VCI,ノードN101間と接地電位,ノードN101間との抵抗比を変更し、出力電位V51を“H”側あるいは“L”側に変更させることが可能である。
【0410】
すなわち、第1の態様と同様、スイッチSW35のみをオンさせるように選択信号SM35及びSM36を与えれば、内部電源電位VCI,ノードN101間の抵抗が減少し、出力電位V51はより電位の高い側にシフトする。逆に、スイッチSW36のみをオンさせるように選択信号SM35及びSM36を与えれば、出力電位V51のレベルは低下する。
【0411】
また、図94に示すように構成することもできる。同図に示すように、内部電源電位VCI,接地レベル間にNMOSトランジスタQ87及びPMOSトランジスタQ88が直列に設けられる。NMOSトランジスタQ87のゲートはNMOSトランジスタQ83のソースに接続され、PMOSトランジスタQ88のゲートはNMOSトランジスタQ86のドレインに接続される。そして、NMOSトランジスタQ87のソース(PMOSトランジスタQ88のドレイン)より得られる電位が出力電位V52となる。他の構成は図93と同様である。
【0412】
図94で示した構成は、図93の出力電位V51に関連した電位を、NMOSトランジスタQ87,PMOSトランジスタQ88からなるバッファ回路によりバッファリングして出力電位V52を出力するようにしたものである。
【0413】
<<実施の形態28>>
図95はこの発明の実施の形態28であるセンスアンプの構成を示す回路図である。同図に示すように、PMOSトランジスタQ91〜Q97、NMOSトランジスタQ98〜Q103及び定電流源I51から構成する。
【0414】
ビット線対BL、バーBL間に、トランジスタQ94,Q95,Q98及びQ99からなる増幅部75が構成される。PMOSトランジスタQ94及びQ95がビット線BLとビット線バーBLとの間に直列に設けられ、NMOSトランジスタQ98及びQ99がビット線BLとビット線バーBLとの間に直列に設けられる。そして、トランジスタQ94及びQ98のゲートはビット線バーBLに接続され、トランジスタQ95及びQ99のゲートはビット線BLに接続される。
【0415】
また、選択信号SWLをゲートに受ける選択トランジスタSTを介してメモリセルMCの一方電極がビット線BLに接続される。メモリセルMCの一方電極の電位がストレージ電位であり、他方電極にセルプレート電位VCPが与えられる。なお、便宜上、1つのメモリセルMCのみ図示しているが、実際には1組のビット線対BL,バーBL間に複数のメモリセルMCが設けられる。
【0416】
ソースに内部電源電位VCIが共通に付与されるPMOSトランジスタQ96及びQ97はカレントミラー接続され、PMOSトランジスタQ96のゲート及びドレインが定電流源I51を介して接地される。一方、PMOSトランジスタQ97のドレインはNMOSトランジスタQ100のドレイン・ゲートに接続され、NMOSトランジスタQ100のソースは接地される。定電流源I51は微小な基準電流IRを供給する。
【0417】
また、ソースに内部電源電位VCIが付与されるPMOSトランジスタQ91はPMOSトランジスタ96に対して1:n(n>1)のトランジスタサイズでカレントミラー接続される。PMOSトランジスタQ91のドレインはPMOSトランジスタQ92を介して、増幅部75のPMOSトランジスタQ94,Q95間の第1ノードNPに接続される。また、内部電源電位VCI,ノードNP間にはPMOSトランジスタQ93も設けられ、PMOSトランジスタQ92,Q93のゲートにはそれぞれリストア信号S51,S50が付与される。
【0418】
一方、ソースが接地されるNMOSトランジスタQ102はNMOSトランジスタQ100に対して1:m(m>1)でカレントミラー接続され、NMOSトランジスタQ102のドレインはNMOSトランジスタQ101を介して、増幅部75のNMOSトランジスタQ98,Q99間のノードNNに接続される。また、ノードNN,接地レベル間にはNMOSトランジスタQ103も設けられ、NMOSトランジスタQ103,Q101のゲートにはそれぞれセンス信号S52,S53が付与される。
【0419】
このような構成のセンスアンプは、セルフリフレッシュ時のセンス動作時にセンス動作を時間をかけてゆっくりと動作させることで、センスアンプの感度を向上させ、ストレージ電位VSNがセンスアンプの増幅部75のセンスアンプ感度不良領域NSにかかるまでのリテンション特性保障範囲A1を延ばし、リテンション特性を向上させるための構成である。
【0420】
通常動作時は、高速動作が要求される場合があり、センスアンプ(NMOSトランジスタQ98,Q99)及びリストアアンプ(PMOSトランジスタQ94,Q95)のソースノードを高速に充放電させる必要がある。
【0421】
一方、セルフリフレッシュ動作時は、ノイズ等が小さい状態、また低速動作が許される状態である。そのような場合に、センスアンプ及びリストアアンプのソースノードの充放電を電流を制限して行えば、センスアンプ感度不良領域NSは小さくなってセンスアンプの感度は向上する。
【0422】
このような構成の実施の形態28のセンスアンプは、第5の方法に適用することができる。すなわち、通常動作時にリストア信号S50,S51,センス信号S52,S53をそれぞれ“L”,“H”,“H”,“L”に設定して、センスアンプ及びリストアアンプのソースノードの充放電電流を十分大きくして高速動作を可能にする。
【0423】
一方、セルフリフレッシュ時のセンス動作時にリストア信号S50,S51,センス信号S52,S53をそれぞれ“H”,“L”,“L”,“H”に設定して、センスアンプ及びリストアアンプのソースノードの充放電電流を基準電流IRのそれぞれ、n倍、m倍に制限する。この時のn及びmの値は等しくても、異なっても構わない。その結果、感度が通常動作時に比べ向上する。
【0424】
また、セルフリフレッシュ動作以外にも、ノイズを嫌う動作時にセルフリフレッシュ時の動作を使用しても構わない。ノイズを嫌う場合の動作とは、例えば、多くのデバイスが同一基板上に配置され、一斉にデバイスが動作したときの動作電流が瞬間的にピークを迎え、ノイズが電源線に乗る場合等が考えられる。
【0425】
<<実施の形態29>>
図96はこの発明の実施の形態29であるVBB発生回路の構成を示すブロック図である。同図に示すように、VBB発生回路は、VBBレベルディテクタ81、リングオシレータ82及びVBB電位発生部83から構成される。VBB電位発生部83はチャージポンピング方式を利用した既存のVBB電位発生部であり、リングオシレータ82も既存の構成である。VBBレベルディテクタ81はVBB電位発生部83より発生される基板電位VBBを受け、基板電位VBBに基づきレベル検出信号GEをリングオシレータ82に出力する。リングオシレータ82はレベル検出信号GEに基づきオン,オフが制御される。リングオシレータ82のオフ状態時はVBB電位発生部83は非活性状態となる。
【0426】
図97はVBBレベルディテクタ81の内部構成を示す回路図である。同図に示すように、可変電流源であるPMOSトランジスタQ105は電源Vcc,中間ノードN102との間に介挿され、ゲートに制御信号CSTを受ける。この制御信号CSTの電位に基づき、基準電流I100を電源Vccから中間ノードN102にかけて供給する。
【0427】
一方、中間ノードN102にはNMOSトランジスタQ106のドレインが接続され、NMOSトランジスタQ106はゲートに基準電位Vrefが与えられる。NMOSトランジスタQ106のソースはNMOSトランジスタQ110を介して直列にダイオード接続されたNMOSトランジスタ群Q112〜Q114に接続されるともに、NMOSトランジスタQ120を介して直列にダイオード接続されたNMOSトランジスタ群Q121,Q122に接続されるとともに、NMOSトランジスタQ130を介してダイオード接続されたNMOSトランジスタQ131に接続される。
【0428】
そして、NMOSトランジスタQ114のソース、NMOSトランジスタQ122のソース及びNMOSトランジスタQ131のソースに基板電位VBBが与えられる。NMOSトランジスタQ110、Q120,Q130のゲートには切替信号SM41〜SM43がそれぞれ付与される。ダイオード接続されたNMOSトランジスタQ112〜Q114,Q121,Q122,Q131それぞれの閾値電圧は同一であり、制御用トランジスタQ110,Q120,Q130それぞれのオン状態時の抵抗成分は“0”とする。
【0429】
また、増幅器84は入力部が中間ノードN102に接続され、中間ノードN102より得られる電位を増幅してレベル検出信号GEを出力する。
【0430】
このような構成において、内部より基準電位Vrefが設定され、この基準電位Vrefに基づきNMOSトランジスタQ106を流れる電流量が制御される。基準電位Vrefを上昇させるとNMOSトランジスタQ106を流れる電流量が増大し、その分だけ、ノードN103の電位V103の検出レベルが上昇する。同様に、基準電位Vrefを下降させると電位V103の検出レベルが下降する。
【0431】
また、電位V103と基板電位VBBとの電位差(V103−VBB)は、切替信号SM41〜SM43により決定される。すなわち、切替信号SM41〜SM43をそれぞれH,L,Lレベルにすれば(第1の設定)、NMOSトランジスタQ110がオンし、NMOSトランジスタQ120及びQ130がオフし、3個のダイオード直列接続NMOSトランジスタQ112〜Q114の電圧降下分が電位差(V103−VBB)となる。
【0432】
また、切替信号SM41〜SM43をL,H,Lレベルにすれば(第2の設定)、NMOSトランジスタQ120がオンし、NMOSトランジスタQ110及びQ130がオフし、2個のダイオード直列接続NMOSトランジスタQ121,Q122の電圧降下分の電位差が電位差(V103−VBB)となる。
【0433】
また、切替信号SM41〜SM43をL,L,Hレベルにすれば(第3の設定)、NMOSトランジスタQ130がオンし、NMOSトランジスタQ110及びQ120がオフし、1個のダイオード接続NMOSトランジスタQ131の電圧降下分の電位差が電位差(V103−VBB)となる。
【0434】
このように、実施の形様29は、切替信号SM41〜SM43により、基板電位VBBに対する電位V103のバイアス電位(V103−VBB)の設定を行い、かつ基準電位Vrefを受けるNMOSトランジスタQ106により、電位V103に対する検出レベルの調整を行うことにより、最終的に基板電位VBBの検出レベルを変更することができる。
【0435】
したがって、実施の形態29のVBB発生回路は第2の方法に適用させることができる。すなわち、通常は第1の設定を行い、基板電位の検出レベルを比較的深くしてVBB電位発生部83より出力される基板電位VBBが比較的深くなるようにし、リテンション特性保障範囲A1を延ばしてリテンション特性を向上させる場合、第2あるいは第3の設定を行い、基板電位の検出レベルを比較的浅くしてVBB電位発生部83より出力される基板電位VBBが比較的浅くなるようにすればよい。
【0443】
【発明の効果】
請求項1記載の内部電源電位供給回路の電流供給手段は、抵抗成分の他端と固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、電流制御信号に基づき活性/非活性が制御され、活性状態時に、抵抗成分の他端と固定電位との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備えるため、第2の部分電流供給手段の活性/非活性を制御することにより、抵抗成分を流れる電流量の増加/減少を制御して内部電源電位を変更することができる。
【0444】
請求項2記載の内部電源電位供給回路の電流供給手段は、抵抗成分の他端と固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、電流制御信号に基づき活性/非活性が制御され活性状態時に、外部電源電位と抵抗成分の他端との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備えるため、第2の部分電流供給手段の活性/非活性を制御することにより、抵抗成分を流れる電流量の減少/増加を制御して内部電源電位を変更することができる。
【0451】
請求項3記載の内部電源電位供給回路の比較回路は少なくとも1つのトランジスタより構成され、少なくとも1つのトランジスタの平面構造は、活性領域上に少なくとも一部が設けられ、所定の方向に所定距離を隔てて形成される第1及び第2の部分制御電極領域とを有する制御電極領域とを備え、第1及び第2の部分制御電極領域間に位置する活性領域が一方電極領域として規定され、第1及び第2の部分制御電極領域それぞれに隣接し、一方電極領域と反対方向に位置する活性領域が第1及び第2の他方電極領域として規定され、制御電極領域、一方電極領域及び他方電極領域とにより、上記少なくとも1つのトランジスタを構成している。
【0456】
請求項4記載の半導体装置の内部電源電位供給回路において、比較回路は第1のパッドを介して得られる第1の外部電源と異なる第2の外部電源を第2のパッドを介してさらに受け、第2の外部電源を駆動電源とするため、比較回路の動作に適した第2の外部電源を受けることができる。
【0468】
請求項5記載の内部電源電位供給回路の基準電位設定用抵抗選択手段は、複数の基準電位設定用部分抵抗性素子のうち少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子に対応して設けられ、少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子の有効/無効を選択し、基準電位設定用抵抗成分の一端より得られる電位を基準電位として比較回路に与えるため、基準電位設定用抵抗選択手段の選択動作により、基準電位を変更しして内部電源電位を変更することができる。
【0469】
この発明における請求項6記載の内部電源電位供給回路の比較電位選択手段は、内部電源電位付与手段が供給する内部電源電位に関連した関連内部電源電位と、少なくとも1つの負荷に関連した関連負荷電位とを受け、両者のうち、固定電位との電位差が小さい方を比較電位として出力し、この比較電位と基準電位との比較結果に基づき、比較回路は制御信号を出力する。
【0470】
したがって、関連内部電源電位と関連負荷電位とのうち、固定電位との電位差が小さく制御する必要性のより高い電位に基づき内部電源電位を決定することができる。
【0471】
また、請求項7記載の内部電源電位供給回路において、関連内部電源電位は第1の抵抗成分の他端より得られ、第1の負荷に対応した第1の分圧内部電源電位を含み、関連負荷電位は第2の抵抗成分の他端より得られ、第2の負荷に対応した第2の分圧内部電源電位を含むため、第1及び第2の分圧内部電源電位のうち、固定電位との電位差が小さく制御する必要性のより高い電位に基づき内部電源電位を決定することができる。
【0472】
また、請求項8記載の内部電源電位供給回路において、関連内部電源電位は内部電源電位供給手段の他端の電位に関連した出力時関連内部電源電位を含み、関連負荷電位は少なくとも1つの負荷が実際に受ける電位に関連した実関連負荷電位を含むため、出力時関連内部電源電位と実関連負荷電位とのうち、固定電位との電位差が小さく制御する必要性のより高い電位に基づき内部電源電位を決定することができる。
【0473】
請求項9記載の内部電源電位供給回路は、所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、抵抗制御信号を出力する抵抗制御信号出力手段をさらに備えるため、実負荷電位に基づき抵抗成分の抵抗値を変更して、内部電源電位を変更することができる。
【0474】
請求項10記載の内部電源電位供給回路は、所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、所定の電流の電流量を制御する電流制御手段をさらに備えるため、実負荷電位に基づき所定の電流の電流量を変更して、内部電源電位を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の内部電源電位供給回路の基本構成を示す回路図である。
【図2】 図1の内部電源電位供給回路の動作を示すグラフである。
【図3】 実施の形態1の第1の態様を示す回路図である。
【図4】 実施の形態1の第2の態様を示す回路図である。
【図5】 図4の制御回路の具体例を示す回路図である。
【図6】 図5の回路動作を説明するグラフである。
【図7】 実施の形態1の第3の態様を示す回路図である。
【図8】 図7のゲート電位発生回路の具体例を示す回路図である。
【図9】 図8の回路の動作を示すタイミング図である。
【図10】 この発明の実施の形態2の内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図11】 図10の回路のスイッチの第1の具体例を示す回路図である。
【図12】 図10の回路のスイッチの第2の具体例を示す回路図である。
【図13】 この発明に実施の形態3による内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図14】 この発明に実施の形態4による内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図15】 この発明の実施の形態5による内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図16】 この発明の実施の形態6の内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図17】 この発明の実施の形態7である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図18】 この発明の実施の形態8である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図19】 この発明の実施の形態9である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図20】 この発明の実施の形態10である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図21】 実施の形態10の構成における動作時の内部電源電位VCIの状況を示すグラフである。
【図22】 この発明の実施の形態11による内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図23】 実施の形態11の動作を示すタイミング図である。
【図24】 この発明の実施の形態12による内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図25】 実施の形態12の動作説明用のグラフである。
【図26】 実施の形態12の動作説明用のグラフである。
【図27】 図24のレベル判定回路の内部構成の一例を示す回路図である。
【図28】 図27のレベル判定回路の動作を示すグラフである。
【図29】 この発明の実施の形態13の第1の態様の内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図30】 実施の形態13の第2の態様を示す回路図である。
【図31】 実施の形態13の第3の態様を示す回路図である。
【図32】 実施の形態13の第4の態様を示す回路図である。
【図33】 実施の形態13の第5の態様を示す回路図である。
【図34】 この発明の実施の形態14による内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図35】 実施の形態14の動作を示すタイミング図である。
【図36】 この発明の実施の形態15である内部電源電位供給回路のコンパレータを構成するトランジスタのレイアウト構成を示す平面図である。
【図37】 実施の形態15の他のレイアウト例を示す平面図である。
【図38】 実施の形態15の他のレイアウト例を示す平面図である。
【図39】 この発明の実施の形態16の原理を示す説明図である。
【図40】 実施の形態16の第1の態様を示す回路図である。
【図41】 実施の形態16の第2の態様を示す回路図である。
【図42】 実施の形態16の第1の態様の具体例を示す平面図である。
【図43】 実施の形態16の第2の態様の具体例を示す平面図である。
【図44】 この発明の実施の形態17による昇圧電位発生システムの構成を示すブロック図である。
【図45】 実施の形態17の動作を示すグラフである。
【図46】 この発明の実施の形態18の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図47】 実施の形態18の第1の態様の動作を示すタイミング図である。
【図48】 この発明の実施の形態18の第2の態様である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図49】 この発明の実施の形態18の第3の態様である内部電源電位供給回路を示す回路図である。
【図50】 この発明の実施の形態19である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図51】 この発明の実施の形態19である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図52】 この発明の実施の形態20の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図53】 この発明の実施の形態20の第2の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図54】 この発明の実施の形態20の第3の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図55】 この発明の実施の形態21の第1の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図56】 この発明の実施の形態21の第2の態様である内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図57】 図57は図56の具体例を示す回路図である。
【図58】 この発明に実施の形態22である変異検出型の内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。
【図59】 この発明に実施の形態22である変異検出型の内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。
【図60】 図59の抵抗素子の一例を示す回路図である。
【図61】 この発明に実施の形態23である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。
【図62】 この発明に実施の形態23である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。
【図63】 この発明に実施の形態24である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。
【図64】 この発明に実施の形態24である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。
【図65】 この発明に実施の形態25である内部電源電位供給回路の第1の態様の構成を示す回路図である。
【図66】 この発明に実施の形態25である内部電源電位供給回路の第2の態様の構成を示す回路図である。
【図67】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第1の態様を示す回路図である。
【図68】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第2の態様を示す回路図である。
【図69】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第3の態様を示す回路図である。
【図70】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第4の態様を示す回路図である。
【図71】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第5の態様を示す回路図である。
【図72】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第6の態様を示す回路図である。
【図73】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第7の態様を示す回路図である。
【図74】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第8の態様を示す回路図である。
【図75】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第9の態様を示す回路図である。
【図76】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第10の態様を示す回路図である。
【図77】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第11の態様を示す回路図である。
【図78】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第12の態様を示す回路図である。
【図79】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第13の態様を示す回路図である。
【図80】 この発明の実施の形態26である電位安定回路の第14の態様を示す回路図である。
【図81】 実施の形態26の電位安定回路の利用例1を示す回路図である。
【図82】 実施の形態26の電位安定回路の利用例2を示す回路図である。
【図83】 DRAMのリーク電流の問題点を指摘したグラフである。
【図84】 DRAMのリテンション特性の向上を図った第1の方法の結果を示すグラフである。
【図85】 DRAMのリテンション特性の向上を図った第2の方法の結果を示すグラフである。
【図86】 DRAMのリテンション特性の向上を図った第3の方法の結果を示すグラフである。
【図87】 DRAMのリテンション特性の向上を図った第4の方法の結果を示すグラフである。
【図88】 DRAMのリテンション特性の向上を図った第5の方法の結果を示すグラフである。
【図89】 実施の形態27の第1の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図90】 実施の形態27の第1の態様の動作説明用のグラフである。
【図91】 実施の形態27の第2の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図92】 実施の形態27の第2の態様の動作説明用のグラフである。
【図93】 実施の形態27の第3の態様である出力電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図94】 実施の形態27の第3の態様である出力電位供給回路の他の構成を示す回路図である。
【図95】 実施の形態28であるセンスアンプの構成を示す回路図である。
【図96】 実施の形態29であるVBB発生回路の構成を示すブロック図である。
【図97】 図96のVBBレベルディテクタ81の内部構成を示す回路図である。
【図98】 従来の内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図99】 従来の内部電源電位供給回路の構成を示す回路図である。
【図100】 従来の内部電源電位供給回路の動作を示すグラフである。
【符号の説明】
1 コンパレータ、2 電流源、11 負荷、R1 抵抗、Q1 PMOSトランジスタ。

Claims (10)

  1. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、
    前記電流供給手段は、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、
    活性状態時に、前記抵抗成分の他端と前記固定電位との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備え、前記第2の部分電流供給手段は電流制御信号を受け、前記電流制御信号に基づき活性/非活性が制御される、
    内部電源電位供給回路。
  2. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、
    前記電流供給手段は、
    前記抵抗成分の他端と前記固定電位との間に第1の部分電流を供給する第1の部分電流供給手段と、
    活性状態時に、前記外部電源電位と抵抗成分の他端との間に第2の部分電流を供給する第2の部分電流供給手段とを備え、前記第2の部分電流供給手段は電流制御信号を受け、該電流制御信号に基づき活性/非活性が制御される、
    内部電源電位供給回路。
  3. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、
    前記比較回路は、少なくとも1つのトランジスタより構成され、
    前記少なくとも1つのトランジスタの平面構造は、
    活性領域と、
    前記活性領域上に少なくとも一部が設けられ、所定の方向に所定距離を隔てて形成される第1及び第2の部分制御電極領域とを有する制御電極領域とを備え、前記第1及び第2の部分制御電極領域間に位置する前記活性領域が一方電極領域として規定され、前記第1及び第2の部分制御電極領域それぞれに隣接し、前記一方電極領域と反対方向に位置する前記活性領域が第1及び第2の他方電極領域として規定され、
    前記制御電極領域、一方電極領域並びに第1及び第2の他方電極領域とにより、前記少なくとも1つのトランジスタを構成する、
    内部電源電位供給回路。
  4. 接地レベルと異なる外部電源電圧を受けるリードフレームと、
    第1のワイヤを介して接続される第1のパッドと、
    前記第1のパッドと分離して形成され、前記第1のワイヤとは異なる第2のワイヤを介して前記リードフレームに接続される第2のパットと、
    所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路とを備え、
    前記内部電源電位供給回路は、
    前記第1のパッドを介して第1の外部電源を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    前記内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、前記比較回路は前記第2のパッドを介して第2の外部電源をさらに受け、前記第2の外部電源を駆動電源とする、
    半導体装置。
  5. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路と、
    一端に外部電源電位を受け、他端から所定の電流を供給する基準電位設定用電流供給手段と、
    一端が前記基準電位設定用電流供給手段の他端に接続され、他端が前記固定電位に接続される基準電位設定用抵抗成分とを備え、前記基準電位設定用抵抗成分は、各々が一端から他端にかけて並列に接続された複数の基準電位設定用部分抵抗性素子からなり、
    前記複数の基準電位設定用部分抵抗性素子のうち少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子に対応して設けられ、前記少なくとも1つの基準電位設定用部分抵抗性素子の有効/無効を選択する基準電位設定用抵抗選択手段をさらに備え、
    前記基準電位設定用抵抗成分の一端より得られる電位を前記基準電位として前記比較回路に与える、
    内部電源電位供給回路。
  6. 少なくとも1つの負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記少なくとも1つの負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    前記内部電源電位付与手段が供給する内部電源電位に関連した関連内部電源電位と、前記少なくとも1つの負荷に関連した関連負荷電位とを受け、両者のうち、固定電位との電位差が小さい方を比較電位として出力する比較電位選択手段と
    前記比較電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路と、
    を備える内部電源電位供給回路。
  7. 前記少なくとも1つのの負荷は、第1の負荷及び第2の負荷を含み、
    前記第1の負荷に対応して設けられ、一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される第1の抵抗成分と、
    前記第1の負荷に対応して設けられ、前記第1の抵抗成分の他端と前記固定電位との間に所定の電流を供給する第1の電流供給手段と、
    前記第2の負荷に対応して設けられ、一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続され、前記第1の抵抗成分と同一の抵抗値を有する第2の抵抗成分と、
    前記第2の負荷に対応して設けられ、前記第2の抵抗成分の他端と前記固定電位との間に前記所定の電流を供給する第2の電流供給手段とをさらに備え、
    前記関連内部電源電位は第1の抵抗成分の他端より得られる第1の分圧内部電源電位を含み、前記関連負荷電位は前記第2の抵抗成分の他端より得られる第2の分圧内部電源電位を含む、
    請求項6記載の内部電源電位供給回路。
  8. 前記関連内部電源電位は前記内部電源電位供給手段の他端の電位に関連した出力時関連内部電源電位を含み、前記関連負荷電位は前記少なくとも1つの負荷が実際に受ける電位に関連した実関連負荷電位を含む、
    請求項6記載の内部電源電位供給回路。
  9. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路とを備え、
    前記抵抗成分は抵抗制御信号を受け、前記抵抗制御信号に基づきその抵抗値が変化し、
    前記所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、前記抵抗制御信号を出力する抵抗制御信号出力手段をさらに備える、
    内部電源電位供給回路。
  10. 所定の負荷に内部電源電位を供給する内部電源電位供給回路であって、
    一端に外部電源電位を受け、制御信号に基づき、他端から内部電源電位を前記所定の負荷に付与する内部電源電位付与手段と、
    一端が前記内部電源電位付与手段の他端に接続される抵抗成分と、
    前記抵抗成分の他端と固定電位との間に所定の電流を供給する電流供給手段と、
    前記抵抗成分の他端より得られる分圧内部電源電位と基準電位とを受け、両者の比較結果に基づき、前記制御信号を出力する比較回路と、
    前記所定の負荷が実際に受ける電位である実負荷電位に基づき、前記所定の電流の電流量を制御する電流制御手段とを備える、
    内部電源電位供給回路。
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