JPH01140315A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH01140315A
JPH01140315A JP62297545A JP29754587A JPH01140315A JP H01140315 A JPH01140315 A JP H01140315A JP 62297545 A JP62297545 A JP 62297545A JP 29754587 A JP29754587 A JP 29754587A JP H01140315 A JPH01140315 A JP H01140315A
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current mirror
constant
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良樹 川尻
Ryoichi Hori
堀 陵一
Goro Kitsukawa
橘川 五郎
Takao Watabe
隆夫 渡部
Takayuki Kawahara
尊之 河原
Kiyoo Ito
清男 伊藤
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Abstract

PURPOSE:To realize a low transient current now being affected by dispersion in manufacturing, etc., by controlling the charge/discharge of a load capacitance by an arbitrary constant current decided in advance. CONSTITUTION:The simultaneous fast charge of data lines are performed by a driving circuit DRV connected to the common line cl of a flip-flop that is a sense amplifier formed by a pMOST, and the driving circuit DRV is constituted of a current mirror circuit and a comparator. At this time, the output voltage of the current mirror circuit is compared with a comparison voltage decided in advance by the comparator, and the current mirror circuit is controlled by the output voltage of the comparator corresponding to the above result, and also, the current value of a constant current source in the current mirror circuit is varied by a source voltage or a manufacturing condition. Since it is possible to control a charge/discharge current arbitrarily by controlling the current value of the constant current source in the current mirror circuit, the transient current can be suppressed even when the dispersion is generated in the manufacturing, and the design of a chip can be performed easily.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特に過渡の電流の抑制ある
いはパルス電圧の抑幅の抑制に好適な回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a circuit suitable for suppressing transient current or suppressing the amplitude of pulse voltage.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、大きな負荷容量を高速に充放電する場合、その過
渡電流が過大になることが問題視されていた。たとえば
ダイナミック型のメモリセルを用いたダイナミック型ラ
ンダムアクセスメモリ(以下D RA M )に於いて
、多数のデータ線を一度に充放電する際の過大な過渡電
流が問題となっており、このために1986年、固体素
子コンファランスダイジェスト、pp307〜310.
図1に示されるような電圧リミッタ回路方式が提案され
ている。
Conventionally, when charging and discharging a large load capacity at high speed, it has been considered a problem that the transient current becomes excessive. For example, in dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) that uses dynamic memory cells, there is a problem with excessive transient current when charging and discharging a large number of data lines at once. 1986, Solid State Device Conference Digest, pp307-310.
A voltage limiter circuit system as shown in FIG. 1 has been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしこの方式は外部ffl ′gm圧をチップ内で降
下させた内部電源電圧を用いてデータ線を充電している
ため、電源電圧を実効的に下げたことによる低電流化を
実現しているのみで充電は野放し状態であった。
However, this method charges the data line using the internal power supply voltage, which is obtained by lowering the external ffl'gm voltage within the chip, so it only achieves a lower current by effectively lowering the power supply voltage. Charging was left unchecked.

また製造ばらつきによるMOSトランジスタのゲート長
あるいはしきい値電圧のばらつきなどによるトランジス
タの負荷駆動能力の変動に対応して変る充電過渡電流も
積極的に制御していないために、低電流化にも限度があ
った。
Furthermore, the charging transient current, which changes in response to fluctuations in the transistor's load driving ability due to variations in the gate length or threshold voltage of MOS transistors due to manufacturing variations, is not actively controlled, so there is a limit to lowering the current. was there.

本発明の目的は、負荷容量の充放電を、予め定められた
任意の定電流で行い、製造ばらつきなどに依存しない低
過渡電流化を実現する半導体装置を提供することにある
。また電圧リミッタ回路方式と組み合わせることによっ
て低過渡電流で低消費電力の半導体装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device that charges and discharges a load capacitor at a predetermined arbitrary constant current and achieves low transient current independent of manufacturing variations. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device with low transient current and low power consumption by combining the present invention with a voltage limiter circuit system.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、入力パルスで制御されるカレントミラー回
路を負荷駆動回路とすることによって。
The above object is achieved by using a current mirror circuit controlled by input pulses as a load driving circuit.

該カレントミラー回路内で予め定められた定電流源に対
応した定電流で負荷を駆動することによって達成される
。さらに、カレントミラー回路内の定電流源の電流値を
電源電圧やMOSのゲート長L*、Vtにより制御し低
過渡電流化を図る。
This is achieved by driving the load with a constant current corresponding to a predetermined constant current source within the current mirror circuit. Furthermore, the current value of the constant current source in the current mirror circuit is controlled by the power supply voltage and the gate length L* and Vt of the MOS to reduce the transient current.

〔作用〕[Effect]

カレントミラー回路は、プロセス条件の変動に対して影
響されにくいうえ、カレントミラー回路内の定電流源の
電流値を電源電圧、MOSのLf。
The current mirror circuit is not easily affected by changes in process conditions, and the current value of the constant current source in the current mirror circuit is controlled by the power supply voltage and the Lf of the MOS.

Vtにより制御しているので、過渡電流を低減すること
ができる。
Since it is controlled by Vt, transient current can be reduced.

また、′w1圧リミリミツターうことにより、低い一定
電圧にすることができ、消費電力をおさえることができ
る。
Furthermore, by limiting the 'w1 pressure, it is possible to maintain a low constant voltage, thereby reducing power consumption.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の回路の一実施例とその動作タイミングを
第1図(A)(B)により説明する。
An embodiment of the circuit of the present invention and its operation timing will be explained below with reference to FIGS. 1(A) and 1(B).

DRAMではデータ対線のいずれかをメモリセル(1ケ
のMO8Tと1ケのキャパシタで構成されるメモリセル
などの例がある)の読み出し情報に応じて、pMO8T
で形成されたよく知られたセンスアンプで充電すること
が行われる。この場合、たとえば最新のメガピットDR
AMでは、1024対のデータ線を同時に高速に充電す
る必要がある。のデータ線の合計の容量は500〜10
00pFにも達するので、過電流が問題となる。この充
電はpMO8Tで形成されたセンスアンプであるフリッ
プフロップの共通線cQに接続された駆動回路DRVで
行われる6本実施例では、この駆動回路がカレントミラ
ー回路と比較器で構成されていることに特徴がある。カ
レントミラー回路は、トランジスタQl、Qzから成る
一種のインバータによって制御されるaQzがオン、Q
tがオフの場合はQδと定電流源(i/n)と出力駆動
トランジスタQoとの間でカレントミラー回路が形成さ
れ、Q2がオフでQlがオンの場合は、Qoはオフとな
る。ミラー回路内の電流源の電流入口をi/n、MO8
Tのゲート幅をw / n、Qoのゲート幅をWとすれ
ば、Qoのオン電流は定電流iとなる。製造プロセスの
ばらつきによってWあるいはゲート長やトランジスタの
しきい値電圧が変化してもi/nを一定にしておけばQ
In DRAM, one of the data pair lines is connected to pMO8T according to the read information of the memory cell (there is an example of a memory cell consisting of one MO8T and one capacitor).
Charging is done using a well-known sense amplifier formed by In this case, for example, the latest Mega Pit DR
In AM, it is necessary to simultaneously charge 1024 pairs of data lines at high speed. The total capacity of the data lines is 500 to 10
Since it reaches 00 pF, overcurrent becomes a problem. This charging is performed by a drive circuit DRV connected to the common line cQ of a flip-flop, which is a sense amplifier formed of pMO8T. In this embodiment, this drive circuit is composed of a current mirror circuit and a comparator. There are characteristics. In the current mirror circuit, when aQz, which is controlled by a kind of inverter consisting of transistors Ql and Qz, is on, Q
When t is off, a current mirror circuit is formed between Qδ, the constant current source (i/n), and the output drive transistor Qo, and when Q2 is off and Ql is on, Qo is off. The current inlet of the current source in the mirror circuit is i/n, MO8
If the gate width of T is w/n and the gate width of Qo is W, the on-current of Qo is a constant current i. Even if W, gate length, or transistor threshold voltage changes due to variations in the manufacturing process, if I/n is kept constant, Q
.

の駆動定流はほぼ一定となる。ここで定電流源をi/n
、w/nとしているのは、消費電流を小さく、かつ占有
面積を小さくするためであり、nは大きい方がよい。
The driving constant current is almost constant. Here, the constant current source is i/n
, w/n in order to reduce the current consumption and the occupied area, and the larger n is, the better.

比較器は、予め定められた内部電源Vcc(たとえば4
V)と出力電圧Voを比較するものである。
The comparator is connected to a predetermined internal power supply Vcc (for example, 4
V) and the output voltage Vo.

V C!L > V oでは比較器の出力は高電圧とな
り、逆にVCL>VOの場合は低電圧となる。尚、VC
Lはチップ内でVcc(外部印加電源電圧から発生させ
てもよい。
VC! When L>Vo, the output of the comparator becomes a high voltage, and conversely, when VCL>VO, it becomes a low voltage. In addition, VC
L may be generated from Vcc (externally applied power supply voltage) within the chip.

以上の準備のもとに動作を説明する。The operation will be explained based on the above preparation.

通常のDRAMでは、プリチャージ期間中はデータ対線
はVCLのほぼ半分の値に設定される、いわゆるハーフ
プ+jチャージ方式なので、プリチャージ期間は、共通
駆動線aQあるいは全データ対線はVcc、/2にプリ
チャージされている。この状態で1選択されたワード線
にパルスが印加されると各データ対線には微小な差動の
読み出し信号が現われる。この様子を第2図においてD
Oy Do対称で代表的に示している。その後、nMO
8TとpMO8Tで形成されるセンスアンプで、低電圧
側はOvに放電され、高電圧側はVCLまで充電される
。放電は各nMO8Tの共通駆動線cQ’に低電圧のパ
ルスを印加することにより行われろ。
In a normal DRAM, the data pair lines are set to approximately half the value of VCL during the precharge period, which is the so-called half-p+j charge method. It is precharged to 2. When a pulse is applied to one selected word line in this state, a minute differential read signal appears on each data pair line. This situation can be seen in Figure 2.
It is representatively shown with Oy Do symmetry. Then nMO
In the sense amplifier formed of 8T and pMO8T, the low voltage side is discharged to Ov, and the high voltage side is charged to VCL. The discharge is performed by applying a low voltage pulse to the common drive line cQ' of each nMO8T.

ここではpMO8Tの共通駆動線CMに印加されたパル
スによって充電される例のみを以下に述べる。aQは入
力パルスφを印加することによって駆動される。入力パ
ルスφがオン(高電圧が入力)となると、制御回路AN
Dの出力電圧は高電圧となり、Qoのゲート電圧Vaは
定電流源の出力電圧Vsとなり、Qoは負荷を一定電圧
iで駆動する。この結果、負荷の電圧VoはVat、/
2から一定の速度で上昇するが、vCLを越えると比較
器が作動し制御回路ANDの出力は低電圧となりQlが
オンし、QZはオフし、Qoはオフとなり、VOはほぼ
VCLにクランプされてしまう。これによって各データ
対線の一方のデータ線はvCL/2からほぼVCLに充
電される。
Here, only an example in which charging is performed by a pulse applied to the common drive line CM of pMO8T will be described below. aQ is driven by applying an input pulse φ. When the input pulse φ turns on (high voltage is input), the control circuit AN
The output voltage of D becomes a high voltage, the gate voltage Va of Qo becomes the output voltage Vs of the constant current source, and Qo drives the load with a constant voltage i. As a result, the load voltage Vo is Vat, /
2 at a constant speed, but when it exceeds vCL, the comparator is activated and the output of the control circuit AND becomes a low voltage, Ql is turned on, QZ is turned off, Qo is turned off, and VO is almost clamped to VCL. It ends up. As a result, one data line of each data pair is charged from vCL/2 to approximately VCL.

以上述べた実施例によれば、データ線をほぼ一定の電流
で充電できるため、過渡電流に増大なしに高速でデータ
線を充電できる。また、ioを一定に保つことにより、
電源電圧の変動や製造ばらつきなどがあっても、その影
響を最小限にすることができる。さらにデータ線電圧は
低くおさえられるので消費電力も低減される。
According to the embodiments described above, since the data line can be charged with a substantially constant current, the data line can be charged at high speed without increasing transient current. Also, by keeping io constant,
Even if there are fluctuations in power supply voltage or manufacturing variations, the effects can be minimized. Furthermore, since the data line voltage can be kept low, power consumption is also reduced.

上述のように、カレントミラー回路を用いた駆動回路に
より、はぼ一定の電流でデータ線を充電可能となる。
As described above, the drive circuit using the current mirror circuit allows the data line to be charged with a nearly constant current.

第2図はカレントミラーを構成するトランジスタをQδ
+Q<の複数のMOSトランジスタにした実施例である
。本実施例によればQDのゲート電圧を高くできるので
、その寸法を小さくして、大きい出力電力電流を作るこ
とができる。
Figure 2 shows the transistors constituting the current mirror with Qδ
This is an embodiment in which a plurality of MOS transistors with +Q< are used. According to this embodiment, since the gate voltage of the QD can be increased, its dimensions can be reduced and a large output power current can be produced.

第3図は、定電流源CCの具体的実施例である。FIG. 3 shows a specific embodiment of the constant current source CC.

本実施例は、NPNバイポーラトランジスタQaztQ
B2および抵抗R1〜R4で構成されている。動作を説
明する。ノード11には、Qaxのペースエミッタ間電
圧VBE(通常0.8  V)が現われ、この電圧とR
3によりR2に流れる電流が決まり、ノード10の電圧
値が決まる。ノード10の電圧のVBE落ちがノード1
2に現われ、この電圧とR4により電流ioが決定され
る。例えば、Rz=10にΩ、Rz=4にΩ、Rs=8
にΩ、R4=4にΩとする。ノード11には、VB+!
=0.8  Vが現わ8にΩ mAとなり、ノード10の電圧値は、0.8V+4にΩ
X0.1mA=1.2Vとなる。ノード12の電圧は1
.2V−0,8V=0.4V となり、電流4にΩ 本実施例によれば、ウェハ間、ロッド間バラツキの極め
て小さいバイポーラトランジスタのVBEを利用しでき
るだけ製造条件や電源電圧Vccの変動の影響を受けな
い。またノード10の電圧はRz、Rsの抵抗比で決め
ているため抵抗の製造バラツキの影響を受けず極めて安
定な定電流源となる。このように他めで安定な定電流源
を内蔵したカレントミラー回路でもデータ線を一定電流
で充電するためには、第1図、第2図における、MO8
TQoが飽和領域(I Vo−Vcc l > I V
s−Vcc  VT l )で動作させる方が望ましい
。しかしながら、第4図に示すように、動作条件などに
よっては時間の経過とともにこの条件が満たされなくな
る場合がある。すなわち、vOの電位がVct、/2か
ら上昇してVs  1Vtlの電圧より高くなると(V
tはQoのしきい電圧、Pチャネル形ゆえ一般に負の値
を持つ) 、  l Vo  VCal <I Vs 
−Vcc −VT lとなり、MO8Qoは非飽和領域
で動作する。この結果、電流iが小さくなり、VoがV
CL(4V)に達する時間も遅くなる。これらは、電源
電圧が4.4■と低く、Qoのチャネル長L□が標準値
よりも、大きく、■、が高い場合に顕著となる。?li
源電圧電圧く、Lxが標準値よりも小さくVtが低い場
合は、飽和領域で動作するが、ドレイン電流のドレイン
−ソース間電圧依存性などにより必要以上に速くなり過
渡電流が増大すると言う問題を生じる場合がある。この
問題は第2図の実施例において特に生じ易い。そこで第
4図に示すように、電流源CCの電流値ioをL6が標
準値より太きくVt が高い場合は大きく、L8が小さ
くVi が低い場合は小さくする。さらにそれぞれ電源
電圧が高くなると電流値が小さくなるように制御すれば
上記問題点は解決する。
This embodiment uses an NPN bipolar transistor QaztQ
B2 and resistors R1 to R4. Explain the operation. A pace emitter voltage VBE (usually 0.8 V) of Qax appears at node 11, and this voltage and R
3 determines the current flowing through R2 and determines the voltage value at node 10. VBE drop of voltage at node 10
2, and the current io is determined by this voltage and R4. For example, Ω for Rz=10, Ω for Rz=4, Rs=8
and R4=4. Node 11 has VB+!
= 0.8 V appears at 8 Ω mA, and the voltage value at node 10 becomes 0.8 V + 4 Ω mA.
X0.1mA=1.2V. The voltage at node 12 is 1
.. 2V-0,8V=0.4V, and the current is 4Ω.According to this embodiment, by utilizing the VBE of the bipolar transistor with extremely small variations between wafers and between rods, the influence of fluctuations in manufacturing conditions and power supply voltage Vcc is minimized. I don't accept it. Further, since the voltage at the node 10 is determined by the resistance ratio of Rz and Rs, it becomes an extremely stable constant current source that is not affected by manufacturing variations in the resistors. In order to charge the data line with a constant current even with a current mirror circuit that has a built-in stable constant current source, MO8 in Figures 1 and 2 must be used.
TQo is in the saturated region (I Vo - Vcc l > IV
It is preferable to operate at s-Vcc VT l ). However, as shown in FIG. 4, this condition may not be satisfied over time depending on the operating conditions and the like. That is, when the potential of vO rises from Vct,/2 and becomes higher than the voltage of Vs 1Vtl, (V
t is the threshold voltage of Qo, which generally has a negative value because it is a P channel type), l Vo VCal < I Vs
-Vcc -VT l, and MO8Qo operates in the non-saturation region. As a result, the current i becomes smaller and Vo becomes V
The time to reach CL (4V) also becomes slower. These problems become noticeable when the power supply voltage is as low as 4.4■, the Qo channel length L□ is larger than the standard value, and ■ is high. ? li
When the source voltage is low, Lx is smaller than the standard value, and Vt is low, it operates in the saturation region, but due to the dependence of the drain current on the drain-source voltage, it becomes faster than necessary and causes the problem of increased transient current. may occur. This problem is particularly likely to occur in the embodiment of FIG. Therefore, as shown in FIG. 4, the current value io of the current source CC is made large when L6 is thicker than the standard value and Vt is high, and is made small when L8 is small and Vi is low. Further, the above problem can be solved by controlling the current value to become smaller as the power supply voltage increases.

第6図は、その実施例である。電源電圧、Lt。FIG. 6 shows an example thereof. Power supply voltage, Lt.

■、の検出回路VDと、その出力信号100を受けてl
u を出力する電流源C8で構成されている。
■, detection circuit VD and receiving its output signal 100;
It consists of a current source C8 that outputs u.

電源電圧、Lx−Vtの検出回路VDは、電源電圧、L
g、Vtが変動するとその出力100の電圧値あるいは
電流値を制御してC8を制御しioを制御する回路であ
る。例えば、電源電圧が高<Lgが標準値より細く、■
、が低くなると100の電圧値、あるいは電流値を小さ
くしてioを小さくする。逆の場合は、io を大きく
する。
The detection circuit VD of the power supply voltage, Lx-Vt, is the power supply voltage, Lx-Vt.
This circuit controls C8 and io by controlling the voltage value or current value of the output 100 when g and Vt fluctuate. For example, if the power supply voltage is high < Lg is thinner than the standard value, ■
, decreases, the voltage value of 100 or the current value is decreased to decrease io. In the opposite case, increase io.

本実施例により、電源電圧の変動やLg、Vtの製造バ
ラツキに合わせて最適電流でデータ線を充電することが
でき、過渡電流の低減あるいは同じ過渡電流なら高速化
が可能となる。
According to this embodiment, it is possible to charge the data line with an optimum current in accordance with fluctuations in power supply voltage and manufacturing variations in Lg and Vt, and it is possible to reduce transient current or increase speed with the same transient current.

第7図は、他の実施例である。定電圧回路vしPチャネ
ルM OS Q zoo、 NチャネルM OS Q 
totで構成されたVDとNPNバイポーラトランジス
タQBIO,抵抗Rzoで構成されたC8とで成ってい
る。定電圧回路VLは特願昭57−830022などに
示す電圧リミッタ回路方式を用いて、電源電圧が変動し
てもその出力VoLは一定電圧となるものである。動作
は、Qzoo、 Qtotの駆動能力比でノード100
の電圧値を決め、その電圧値のQ B 10のベース・
エミッタ間電圧VBE (0,8V)落ちがノード10
1に現われる。その電圧値とRzoにより電流ioが決
定される。例えば、Vcc=Vc+、=4vとし−Ql
ooとQtotの駆動能力比を1=1とすると、ノード
100は2vとなリノード101は2V−0,8V=1
.2VとなるaRtoを1212にΩ このような接続で電源電圧Vccが変動すると、Qlo
tのゲート電圧も変動し駆動能力が変わる。
FIG. 7 shows another embodiment. Constant voltage circuit P channel M OS Q zoo, N channel M OS Q
It consists of VD made up of tot, NPN bipolar transistor QBIO, and C8 made up of resistor Rzo. The constant voltage circuit VL uses a voltage limiter circuit system disclosed in Japanese Patent Application No. 57-830022, etc., and its output VoL remains a constant voltage even if the power supply voltage fluctuates. The operation is at the node 100 with the drive capacity ratio of Qzoo and Qtot.
Determine the voltage value of Q B 10 base of that voltage value.
Emitter voltage VBE (0.8V) drops at node 10
Appears in 1. The current io is determined by the voltage value and Rzo. For example, let Vcc=Vc+,=4v and -Ql
If the driving capacity ratio of oo and Qtot is 1=1, the node 100 is 2V and the linode 101 is 2V-0, 8V=1
.. If the power supply voltage Vcc fluctuates with this kind of connection, Qlo
The gate voltage of t also changes, and the driving ability changes.

Vccが高くなると駆動能力が大きくなリノード100
の電圧値が下がる。Vccが低くなるとQIOIの駆動
能力が小さくなり、ノード100の電圧は高くなる。こ
の結果Vccが高い場合は。
Rinode 100 whose driving capacity increases as Vcc increases
voltage value decreases. When Vcc decreases, the driving ability of the QIOI decreases, and the voltage at node 100 increases. As a result, if Vcc is high.

ioは小さく、低い場合は大きくできる。io can be small, and if it is low, it can be large.

本実施例によれば、QlooとQIOIの駆動能力比と
Rzoの抵抗値により電流ioの値を自由に設定でき、
さらに電源電圧が高い場合はioの電流値を小さく、低
い場合はio を大きくすることができる。この結果デ
ータ線の充電時間を必要以上に速くし、過渡電流を増大
することをなくすことができる。
According to this embodiment, the value of the current io can be freely set based on the drive capability ratio of Qloo and QIOI and the resistance value of Rzo.
Further, when the power supply voltage is high, the current value of io can be made small, and when the power supply voltage is low, io can be made large. As a result, the charging time of the data line can be made faster than necessary, and the transient current can be prevented from increasing.

第8図は、第7図の定電圧回路VLを具体的にした実施
例である。VLは、PチャネルMO5QtozNPNバ
イポーラトランジスタQBII〜QBx11で構成され
ている。この回路の動作は、Vccが投入され電圧が上
昇するとQ 102を介してVCLも上昇する。VCL
の電圧値が0.8  VX5 (Qutt〜Qataの
VBE) = 4 V LニーなるとQanx”Qaz
aが導通状態となりVCLの上昇は止まり定電圧4vに
リミットされる。他の動作は第7図と同様である。
FIG. 8 shows a concrete example of the constant voltage circuit VL of FIG. 7. In FIG. VL is composed of P-channel MO5QtozNPN bipolar transistors QBII to QBx11. The operation of this circuit is such that when Vcc is applied and the voltage rises, VCL also rises via Q102. VCL
When the voltage value of 0.8 VX5 (VBE of Qutt to Qata) = 4 V L knee, Qanx”Qaz
a becomes conductive, VCL stops rising, and is limited to a constant voltage of 4V. Other operations are the same as in FIG. 7.

本実施例により、定電圧回路が具体的になり、より現実
的となる。
According to this embodiment, the constant voltage circuit becomes more concrete and more realistic.

第9図は、第8図にPチャネルにMO8Qzog。FIG. 9 shows MO8Qzog on the P channel in FIG.

NPNバイポーラトランジスタQBI〜Qaz、抵抗R
z〜R4を付加した実施例である。QBI、 Qazt
R1〜R4で構成された回路は、第3図と同じ定電流電
源回路で動作も同じである。本実施例は、Qzoaの駆
動能力と前記定電源の電流によりノード102の電圧値
が決定される。この電圧値は。
NPN bipolar transistor QBI~Qaz, resistor R
This is an example in which z to R4 are added. QBI, Qazt
The circuit composed of R1 to R4 is the same constant current power supply circuit as in FIG. 3 and operates in the same manner. In this embodiment, the voltage value of the node 102 is determined by the driving ability of Qzoa and the current of the constant power supply. What is this voltage value?

定電流源の電流がVcc依存性を持たないため、Vcc
に追ずいして変動する。さらにQlozのL g gV
tの製造バラツキによっても変えることができる。
Since the current of the constant current source has no Vcc dependence, Vcc
It fluctuates according to the Furthermore, Qloz's L g gV
It can also be changed depending on manufacturing variations in t.

すなわち、Lmが標準値よりも細く、Vtが低い場合は
、Q 108の駆動能力が大きくなリノード102の電
圧値は高くなり、逆の場合は低くなる。このノード10
2がQ satのゲートに入力され第8図と同様の動作
する。
That is, when Lm is thinner than the standard value and Vt is low, the voltage value of the node 102 where Q 108 has a large driving ability becomes high, and vice versa. This node 10
2 is input to the gate of Q sat, and the same operation as in FIG. 8 is performed.

本実施例によれば、第8図と同様電源電圧の変動に対し
て電流値ioを制御できるばかりでなく、Lt、Vtの
製造バラツキに対しても電流10を制御することができ
、さらに安定にデータ線を充電することが可能となる。
According to this embodiment, not only can the current value io be controlled against fluctuations in the power supply voltage as in FIG. 8, but also the current 10 can be controlled against manufacturing variations in Lt and Vt, resulting in even more stable It becomes possible to charge the data line.

第10図は、本発明の他の実施例である。定電圧回路v
r4. MOS Qxoo ”Qloew Qaxee
 R11で構成されたVDとQ107で構成されたC8
とで成ッテ&’ル* VLQxooy Qnoty Q
ato t Rzz(7)動作は第8図と同様である。
FIG. 10 shows another embodiment of the invention. constant voltage circuit v
r4. MOS Qxoo ”Qloew Qaxee
VD made up of R11 and C8 made up of Q107
Tode natte &'ru* VLQxooy Qnoty Q
ato t Rzz (7) The operation is similar to that shown in FIG.

すなわち、電源電圧Vccが高くなるとノード103を
流れる電流値は小さくなり、Vccが低くなると大きく
なる。この電流源とQ1041 Q105でカレントミ
ラー回路が形成されノード100には、ノード103に
流れる電流のQxosの駆動能力(実効ゲート幅/実効
ゲート長)/Q104の駆動能力倍の電流が流れる。こ
れとQ sosとQ107で形成される第2のカレント
ミラー回路により出力電流ioが制御される。このとき
Q106のチャネル長Lxを製造バラツキが無視できる
ほど太く設計しておけば、Q104の製造バラツキをノ
ード100に流れる電流値に反映することができる。す
なわちQ104のLgが細く、■、が低い場合は、Q1
04の駆動能力が大きくなリノード103の電圧は高く
なり、Lgが標準値よりも細く、■、が高い場合は低く
なる。Qlosのゲート長をこれらの製造バラツキを無
視できる程度に太く設計しであるためノード100の電
流は、前者は小さく、後者は大きくなり、等9図と同様
の効果が得られる。もちろん、Qzoフのゲート長L6
を太くしても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
That is, as power supply voltage Vcc increases, the value of the current flowing through node 103 decreases, and as Vcc decreases, it increases. A current mirror circuit is formed by this current source and Q1041 and Q105, and a current that is twice the driving ability of Qxos (effective gate width/effective gate length)/Q104 of the current flowing through node 103 flows through node 100. The output current io is controlled by a second current mirror circuit formed by this, Q sos, and Q107. At this time, if the channel length Lx of Q106 is designed to be so thick that manufacturing variations can be ignored, manufacturing variations in Q104 can be reflected in the current value flowing through the node 100. In other words, if Lg of Q104 is thin and ■ is low, Q1
The voltage of the linode 103 where the driving ability of 04 is large becomes high, and becomes low when Lg is thinner than the standard value and ■ is high. Since the gate length of Qlos is designed to be large enough to ignore these manufacturing variations, the current at the node 100 is small in the former and large in the latter, and the same effect as shown in FIG. 9 can be obtained. Of course, the gate length L6 of Qzofu
It goes without saying that the same effect can be obtained by making the diameter thicker.

本実施例によっても、第6図、第9図と同様の効果が得
られる。
This embodiment also provides the same effects as in FIGS. 6 and 9.

第11図は、第10図のQ108. Qxo7のかわり
に、 Qlos、 QB17. QIIO,Rtoを付
加した実施例である。他の回路は第10図と同様で異な
る点はQxobのLgがQ104 と同じであることで
ある。
FIG. 11 shows Q108 in FIG. Instead of Qxo7, Qlos, QB17. This is an example in which QIIO and Rto are added. The other circuits are the same as in FIG. 10, except that the Lg of Qxob is the same as Q104.

ノード100の電圧はQ sos (7) V t と
QBI?のVaF!とQxobの駆動能力で決まる。今
、Lg、Vtとも標準値で、Vccも標準値5vとする
。このときノード100には、Qxos(1)Vt と
QB17(7)VBE(7)和の電圧のみが出力される
ように、Q106とQxoa。
The voltage at node 100 is Q sos (7) V t and QBI? VaF! It is determined by the driving ability of Qxob. Now, assume that Lg and Vt are both standard values, and Vcc is also a standard value of 5V. Q106 and Qxoa so that only the voltage of the sum of Qxos(1)Vt and QB17(7)VBE(7) is output to node 100 at this time.

Q a 17の駆動能力の比を決定する。このときのノ
ード101の電圧は、V[IEはキャンセルされるため
QIOIIのVtとなり、このVt とRsoによりi
Determine the driving capacity ratio of Q a 17. The voltage at node 101 at this time is Vt of QIOII since V[IE is canceled, and by this Vt and Rso, i
.

が決定される。例えば電源電圧Vccが低くなると第1
0で述べたようにノード103に流れる電流は大きくな
り、カレントミラー回路を形成しているQxobに流れ
る電流も大きくなる。この結果ノード100の電圧は高
くなりioは大きくなる。
is determined. For example, when the power supply voltage Vcc becomes low, the first
0, the current flowing to the node 103 increases, and the current flowing to Qxob forming the current mirror circuit also increases. As a result, the voltage at node 100 becomes higher and io becomes larger.

Vccが高くなると逆にioは小さくなる。またQIO
δのVtの製造バラツキはそのままノード101の電圧
となる。すなわちLgが標準より細く、Vtが低い場合
は電流10が小さく、高い場合は大きくなる。
Conversely, as Vcc increases, io decreases. Also QIO
The manufacturing variation in Vt of δ becomes the voltage of the node 101 as it is. That is, when Lg is thinner than the standard and Vt is low, the current 10 is small, and when it is high, it becomes large.

本実施例によっても、第10図と同様の効果が得られる
This embodiment also provides the same effect as in FIG. 10.

以下の実施例は比較器を用いた電圧リミッタとの組合せ
による定電流化の例である。しかし電圧リミッタを用い
ない場合(比較器の出力ループのない場合)にも、入力
パルスφによってミラー回路の制御は可能であるから定
電流化は可能である。
The following embodiment is an example of constant current generation using a comparator in combination with a voltage limiter. However, even when a voltage limiter is not used (when there is no output loop of the comparator), the mirror circuit can be controlled by the input pulse φ, so that a constant current is possible.

また比較器の応答時間を、出力VOの応答時間よりも速
くするほど■0はVCLに限りなく近づけられるので、
場合によっては高速に適したバイポーラトランジスタな
どで比較器を構成することもできる。また、n M O
S ”L’で構成されたセンスアンプの共通駆動線CQ
′の駆動に本発明の考え方を適用することもできるにれ
によって充電波形と放電波形を任意に制御できる。たと
えば両波形を完全に相捕的にすればデータ線から他の導
体(Si基板ワード線など)に結合する雑音も完全に相
殺でき、動作マージンの広いメモリも設計できる。
Also, as the response time of the comparator is made faster than the response time of the output VO, ■0 can be brought as close as possible to VCL, so
In some cases, the comparator may be configured with a bipolar transistor suitable for high speed. Also, n M O
Common drive line CQ of sense amplifier configured with S “L”
The idea of the present invention can also be applied to the drive of . For example, if both waveforms are made completely complementary, noise coupled from the data line to other conductors (Si substrate word line, etc.) can be completely canceled out, and a memory with a wide operating margin can be designed.

さらに本発明はDRAMのデータ線充電回路への応用に
限定されるわけではなく、過渡電流が特に問題となる。
Furthermore, the present invention is not limited to application to DRAM data line charging circuits, where transient currents are particularly problematic.

多ビツト構成(複数のデータ出力が1ケのチップから出
力される構成)のすべてのメモリのデータ出力部、ある
いはマイクロコンピュータなどのアドレス出力部に適用
すれば過渡電流対策に効果的である。
If applied to the data output section of all memories with a multi-bit configuration (a configuration in which multiple data outputs are output from one chip) or the address output section of a microcomputer, etc., it is effective as a countermeasure against transient currents.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにカレントミラー回路の定電流源の電流値を
制御することによって、従来野放し状態になっていた充
放ff1ffi流を任意に制御できるので。
By controlling the current value of the constant current source of the current mirror circuit as described above, it is possible to arbitrarily control the charging and discharging ff1ffi current, which has conventionally been left unchecked.

過渡電流が抑制でき、したがってLSIチップ内の雑音
が低減され、チップ設計が容易となり、またユーザに於
いてもカード上に実装されたチップからの雑音も少なく
なるのでカード設計も容易となる。また低電圧で定電圧
の出力パルスも得られるのでチップの消費電力も低減化
できる。
Transient currents can be suppressed, and therefore noise within the LSI chip is reduced, making chip design easier, and also for the user, since noise from chips mounted on the card is reduced, card design is also easier. Furthermore, since constant voltage output pulses can be obtained at low voltage, the power consumption of the chip can also be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第3図、第6図〜第11図は本発明の実施例を
示す図、第2図は第1図の動作を説明する図、第4図は
動作上の問題点を説明する図、第5図は問題点の解決法
を説明する図である。 DRV・・・定電流、定電圧駆動回路、CC・・・定電
流源回路、 Vcc・・・電源電圧、 VCL・・・比
較電圧、Qt〜Q soa・・・MOS・・・トランジ
スタ、Qaz〜QB17・・・バイポーラトランジスタ
Figures 1, 3, 6 to 11 are diagrams showing embodiments of the present invention, Figure 2 is a diagram explaining the operation of Figure 1, and Figure 4 is a diagram explaining problems in operation. FIG. 5 is a diagram illustrating a solution to the problem. DRV...constant current, constant voltage drive circuit, CC...constant current source circuit, Vcc...power supply voltage, VCL...comparison voltage, Qt~Q soa...MOS...transistor, Qaz~ QB17...Bipolar transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、少なくとも1個以上のパルス入力電圧によつて少な
くとも1個以上のカレントミラー回路が形成され、該カ
レントミラー回路の出力電流が一定電流になることを特
徴とした半導体装置において、上記カレントミラー回路
の出力電圧と予め定められた比較電圧を比較器で比較し
て、その結果に応じた比較器に出力電圧で上記カレント
ミラー回路を制御し、かつ上記カレントミラー回路内の
定電流源の電流値を電源電圧あるいは製造条件により変
化させることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device characterized in that at least one current mirror circuit is formed by at least one or more pulse input voltages, and the output current of the current mirror circuit is a constant current. A comparator compares the output voltage of and a predetermined comparison voltage, and controls the current mirror circuit with the output voltage of the comparator according to the result, and controls the current value of the constant current source in the current mirror circuit. A semiconductor device characterized by changing the voltage depending on the power supply voltage or manufacturing conditions.
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