JPH02235296A - Mos type output buffer circuit - Google Patents

Mos type output buffer circuit

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JPH02235296A
JPH02235296A JP1055542A JP5554289A JPH02235296A JP H02235296 A JPH02235296 A JP H02235296A JP 1055542 A JP1055542 A JP 1055542A JP 5554289 A JP5554289 A JP 5554289A JP H02235296 A JPH02235296 A JP H02235296A
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Abstract

PURPOSE:To set up an output voltage to an intermediate potential level, to execute rapid operation and to reduce power supply noise by turning on and off an output PMOS and an output NMOS to be controlled by a prescribed voltage. CONSTITUTION:The MOS type output buffer circuit is provided with the NMOS 48 connected between the gate of an output PMOS 50 and an output terminal 52 and controlled so as to be turned on and off by voltage (Vr+Vtn) (provided that the Vr is the intermediate voltage between the 1st and 2nd power supply voltages and the Vtn is the threshold voltage of the NMOS) and the PMOS 49 connected between an output terminal 52 and the gate of an output NMOS 51 and controlled so as to be turned on and off by voltage (Vr-Vtp) (provided that the Vtp is the threshold voltage of the PMOS). In addition, the 1st MOS transistor (TR) 46 and the 2nd MOS TR 47 respectively connected between the power supply voltage and the gate of the output PMOS 50 and between the gate of the output NMOS 51 and the 2nd power supply voltage are provided. Thereby, by complementary turning on and off the output PMOS 50 and the output NMOS 51, the output terminal 52 can be set up to the intermediate potential. Consequently, the generation of power supply noise can be prevented while maintaining high rapidly.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ROM (リード・オンリー・メモリ)等の
半導体メモリ、マイクロコンピュータ、半導体装置等の
出力側に設けられるMOS型出力バッファ回路に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a MOS output buffer circuit provided on the output side of a semiconductor memory such as a ROM (read only memory), a microcomputer, a semiconductor device, etc. It is.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、特開昭56−5
8190号公報に記載されるものがあつた。以下、その
構成を図を用いて説明する。
(Prior art) Conventionally, as a technology in this field, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-5
There was one described in Publication No. 8190. The configuration will be explained below using figures.

第2図は、従来のMOS型出力バッファ回路の一構成例
を示す要部構成図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a main part of a conventional MOS type output buffer circuit.

このMOS型出力バッファ回路は、半導体メモリの出力
側に設けられるもので、図示しないメモリセルアレイか
らの読出しデータを反転するインバータ1.2を備え、
そのインバータ1,2の出力側に、最終出力段のPチャ
ネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)3
及びNチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOS
という》4の各ゲートがそれぞれ接続されている。PM
OS3及びNMOS4は、第1の電源電圧である電源電
圧Vddと第2の電源電圧である接地電位Vssとの間
に直列に接続され、そのPMOS3とNMOS4の接続
点が出力端子5に接続されている。この出力端子5には
、負荷容量COが接続される。
This MOS type output buffer circuit is provided on the output side of the semiconductor memory, and includes an inverter 1.2 for inverting data read from a memory cell array (not shown).
A final output stage P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS) 3 is connected to the output side of the inverters 1 and 2.
and N-channel type MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS
4 gates are connected to each other. PM
The OS3 and the NMOS4 are connected in series between the power supply voltage Vdd, which is the first power supply voltage, and the ground potential Vss, which is the second power supply voltage, and the connection point between the PMOS3 and the NMOS4 is connected to the output terminal 5. There is. A load capacitor CO is connected to this output terminal 5.

また、インバータ1.2の出力側には、出力端子5を予
め中間電位(例えば、Vdd/2>に設定するためのプ
リチャージ回路が接続されている。
Further, a precharge circuit is connected to the output side of the inverter 1.2 for setting the output terminal 5 to an intermediate potential (eg, Vdd/2>) in advance.

このプリチャージ回路は、アドレス変化時に発生する予
測パルスSiを反転するインバータ6、そのインバータ
6の出力によりオン,オフ動作するNMOS7、及び予
測パルスSiに1つオン,オフ動作するPMOS8等で
構成されている。
This precharge circuit is composed of an inverter 6 that inverts the predicted pulse Si generated when an address changes, an NMOS 7 that turns on and off depending on the output of the inverter 6, and a PMOS 8 that turns on and off depending on the predicted pulse Si. ing.

次に、動作を説明する。Next, the operation will be explained.

図示しないメモリセルアレイからデータを読出す場合、
図示しないデコーダでアドレスをデコードしてメモリセ
ルを選択し、その選択されたメモリセルの記憶データを
図示しないセンスアンプで増幅する。
When reading data from a memory cell array (not shown),
A decoder (not shown) decodes the address to select a memory cell, and data stored in the selected memory cell is amplified by a sense amplifier (not shown).

ここで、デコードする間の時間や、センスアンプにより
データを増幅する時間等、メモリの内部が動作している
間に、図示しない検出回路により、アドレスの変化を検
知した信号をもとに予測パルスSiを発生させる。する
と、この予測パルスSiにより、そのパルス幅の間、N
MOS7及びPMOS8がオンし、それによってPMO
S3及びNMOS4が同時にオンして出力端子5が中間
電位V s s / 2に設定される。
Here, while the inside of the memory is operating, such as the time for decoding and the time for amplifying data by a sense amplifier, a detection circuit (not shown) uses a signal that detects a change in the address to generate a predicted pulse. Generates Si. Then, with this predicted pulse Si, N
MOS7 and PMOS8 turn on, thereby PMO
S3 and NMOS4 are turned on simultaneously, and the output terminal 5 is set to the intermediate potential Vss/2.

その後、図示しないセンスアンプで増幅された読出しデ
ータが第2図の回路に供給されると、NMOS7及びP
MOS8がオフし、次にインバータ1.2を介してPM
OS3またはNIVIOS4のいずれか一方がオンし、
他方がオフすることにより、高レベル(以下、11 }
1 ++という)がVddレベル、低レベル(以下、′
”L”という)がVssレベルの続出しデータが出力端
子5から出力され、負荷容量COが充放電される。
After that, when the read data amplified by a sense amplifier (not shown) is supplied to the circuit shown in FIG.
MOS8 turns off, then PM via inverter 1.2
Either OS3 or NIVIOS4 is turned on,
By turning off the other side, the high level (hereinafter referred to as 11 }
1 ++) is the Vdd level, and the low level (hereinafter referred to as ''
Continuous data whose output (referred to as "L") is at the Vss level is output from the output terminal 5, and the load capacitance CO is charged and discharged.

この種のMOS型出力バッファ回路では、出力端子5か
ら読出しデータを出力する場合、予め予測パルスSiに
よって出力端子5を中間電位Vdd/2にプリチャージ
しておき、その後、出力端子5からVddレベル及びV
ssレベルの1売出しデータを出力するので、Vddレ
ベルまたはVsSレベルの状態から読出しデータを反転
する場合と比較して、出力動作時間が約1/2になり、
高速動作が可能になる。
In this type of MOS type output buffer circuit, when outputting read data from the output terminal 5, the output terminal 5 is precharged to an intermediate potential Vdd/2 by a prediction pulse Si, and then the output terminal 5 is output from the output terminal 5 to the Vdd level. and V
Since the 1-off data at the ss level is output, the output operation time is approximately 1/2 that of inverting the read data from the Vdd level or VsS level state.
High-speed operation becomes possible.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記構成の回路では、次のような課題が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the circuit with the above configuration has the following problems.

半導体集積回路等の集積度が向上するにつけて、MOS
トランジスタのゲー1〜長が短くなり、伝導コンダクタ
ンスが大きくなりつつある。そして、MOS型出力バッ
ファ回路におけるトランジスタの駆動能力を単純に大き
くし、高速化することは可能になってきた反面、出力端
子5に接続される負荷容量Coを高速に充電あるいは放
電する際の電流により、半導体メモリ内部の電源である
VddレベルやVssレベルにノイズが発生することが
問題になっ“ζきている。特に、大容量の半導体メモリ
で出力端子5が多数存在し、それらの出力端子5から同
時に信号が出力されると、大きな電源ノイズが発生する
As the degree of integration of semiconductor integrated circuits improves, MOS
The gate length of transistors is becoming shorter and the conductance is becoming larger. Although it has become possible to simply increase the drive capacity of the transistor in the MOS output buffer circuit and increase the speed, the current required when rapidly charging or discharging the load capacitance Co connected to the output terminal 5 As a result, the generation of noise at the Vdd level and Vss level, which is the power supply inside semiconductor memory, has become a problem.In particular, in large capacity semiconductor memory, there are many output terminals 5, and these output terminals If signals are simultaneously output from 5, large power supply noise will occur.

従来のMOS型出力バッファ回路では、出力端子5を予
め中間電位Vdd/2にプリチャージしておいて、その
出力端子5から信号を出力する構成であるため、信号の
伝搬速度の高速化が図れる。
In the conventional MOS type output buffer circuit, the output terminal 5 is precharged to an intermediate potential Vdd/2 and the signal is output from the output terminal 5, so that the signal propagation speed can be increased. .

しかし、出力端子5を中間電位Vdd/2に設定する際
に、PMOS3及びNMOS4の双方を瞬間的にオン状
態にするので、この間に電源電圧VddからPMOS3
及びNMOS4を通して接地電位Vssへ、大きな貫通
電流が流れ、電源ノイズ発生する。そのなめ、前記のよ
うな電源ノイズが問題となっている半導体メモリ等に、
第2図の回路が設けられていると、大きな電源ノイズの
なめに装置が誤動作をおこすおそれがあった。
However, when setting the output terminal 5 to the intermediate potential Vdd/2, both PMOS3 and NMOS4 are turned on momentarily, so during this time, the power supply voltage Vdd is changed to PMOS3.
A large through current flows to the ground potential Vss through the NMOS 4 and the NMOS 4, and power supply noise is generated. For this reason, semiconductor memory, etc., where power supply noise as mentioned above is a problem,
If the circuit shown in FIG. 2 was provided, there was a risk that the device would malfunction due to large power supply noise.

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、高速性
を維持しつつ、電源ノイズ発生を防止することが困難で
ある点について解決したMOS型出カバッファ回路を提
供するものである。
The present invention provides a MOS type output buffer circuit that solves the problem of the prior art, which is that it is difficult to prevent power supply noise while maintaining high speed.

(課題を解決するための手段) 本発明は前記課題を解決するために、第1の電源電圧と
出力端子間に接続されゲート電圧によりオン,オフ制御
される出力PMOSと、前記出力端子と第2の電源電圧
間に接続されゲート電圧によりオン,オフ制御される出
力NMOSとを備えたMOS型出力バッファ回路におい
て、前記出力PMOSのゲートと前記出力端子との間に
接続され、電圧(Vr+Vtn)(但し、Vrは前記第
1と第2の電源電圧間の中間電圧、VtnはNMOSの
しきい値電圧》によりオン,オフ制御されるNMOSと
、前記出力端子と前記出力NMOSのゲートとの間に接
続され、電圧(Vr−Vtp)(但し、vLpはPMO
Sのしきい値電圧)によりオン.オフ制御されるPMO
Sと、前記第1の電源電圧と前記出力PMOSのゲート
との間に接続された第1のMOSトランジスタと、前記
出力NMOSのゲートと前記第2の電源電圧との間に接
続された第2のMOSトランジスタとを、設けたもので
ある。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides an output PMOS connected between a first power supply voltage and an output terminal and controlled on and off by a gate voltage; In the MOS type output buffer circuit, the output NMOS is connected between two power supply voltages and is controlled on and off by a gate voltage, and the output NMOS is connected between the gate of the output PMOS and the output terminal, and has a voltage (Vr+Vtn). (However, Vr is the intermediate voltage between the first and second power supply voltages, and Vtn is the threshold voltage of the NMOS.) between the NMOS, which is controlled on and off, and the output terminal and the gate of the output NMOS. connected to the voltage (Vr-Vtp) (where vLp is PMO
(Threshold voltage of S). PMO controlled off
S, a first MOS transistor connected between the first power supply voltage and the gate of the output PMOS, and a second MOS transistor connected between the gate of the output NMOS and the second power supply voltage. MOS transistors are provided.

(作用) 本発明によれば、以上のようにMOS型出力バッファ回
路を構成したので、NMOS及びPMOSは、出力PM
OSと出力NMOSを相補的にオン,オフ動作させるこ
とにより、出力端子を中間電位に設定する。その後、N
MOS及びPMOSがオフ状態となり、出力PMOS及
び出力NMOSのオン,オフ動作により、出力端子から
出力電圧が出力される。従って、前記課題を解決できる
のである。
(Function) According to the present invention, since the MOS type output buffer circuit is configured as described above, the NMOS and PMOS are connected to the output PM.
By turning on and off the OS and the output NMOS in a complementary manner, the output terminal is set to an intermediate potential. After that, N
The MOS and PMOS are turned off, and the output voltage is output from the output terminal by the on/off operations of the output PMOS and output NMOS. Therefore, the above problem can be solved.

(実施例》 第1図は本発明の実施例を示すMOS型出力バッファ回
路の回路図、第3図は第1図の回路を内蔵した半導体メ
モリの概略構成図、第4図は第3図中の出力制御回路の
部分回路図である。
(Embodiment) Fig. 1 is a circuit diagram of a MOS type output buffer circuit showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a schematic configuration diagram of a semiconductor memory incorporating the circuit of Fig. 1, and Fig. 4 is a diagram of a semiconductor memory incorporating the circuit of Fig. 3. FIG.

先ず、第3図の半導体メモリについて説明すると、この
半導体メモリはアドレスAD入力用のアドレスバッファ
10を備え、そのアドレスバッファ10には、アドレス
解読用の行デコーダ11及び列デコーダ12と、アドレ
ス変化時に予測パルス813を発生するアドレス変化検
出回路13とが接続されている。アドレス変化検出回路
13には、逆相出力イネーブル信号στにより活性化さ
れ予測パルスSL3等に基づき出力イネーブル信号OE
及び制御信号A,B,C,Dを出力する出力制御回路1
4が接続されている。
First, to explain the semiconductor memory shown in FIG. 3, this semiconductor memory includes an address buffer 10 for inputting an address AD, and the address buffer 10 includes a row decoder 11 and a column decoder 12 for decoding the address, and a row decoder 11 and a column decoder 12 for decoding addresses. An address change detection circuit 13 that generates a predicted pulse 813 is connected. The address change detection circuit 13 has an output enable signal OE activated by the negative phase output enable signal στ and based on the prediction pulse SL3, etc.
and an output control circuit 1 that outputs control signals A, B, C, and D.
4 are connected.

行デコーダ11には、多数のメモリセルがマトリクス状
に配列されたメモリセルマトリクス15が接続され、そ
のメモリセルマトリクス15に、マルチプレクサ16及
びセンスアンプ17を介してMOS型出力バッファ回路
18が接続されている。マルチプレクサ16は列デコー
ダ12の出力により信号選択動作を行う回路、センスア
ンプ17は予測パルス813によりマルチプレクサ15
の出力を増幅して読出しデータDAIを出力する回路で
ある。また、MOS型出力バッファ回路18は、出力イ
ネーブル信号OEにより活性化され、制御信号A,B,
C,Dに基づき読出しデータDA1を駆動してそれをデ
ータDA2の形で出力する回路である。
A memory cell matrix 15 in which a large number of memory cells are arranged in a matrix is connected to the row decoder 11, and a MOS type output buffer circuit 18 is connected to the memory cell matrix 15 via a multiplexer 16 and a sense amplifier 17. ing. The multiplexer 16 is a circuit that performs signal selection operation based on the output of the column decoder 12, and the sense amplifier 17 selects the signal from the multiplexer 15 using the predicted pulse 813.
This is a circuit that amplifies the output of and outputs read data DAI. Further, the MOS type output buffer circuit 18 is activated by the output enable signal OE, and the control signals A, B,
This circuit drives read data DA1 based on C and D and outputs it in the form of data DA2.

この半導体メモリでは、アドレスADが入力されると、
アドレスバッファ10、行デコーダ11及び列デコーダ
12により、メモリセルマトリクス15上のアドレスが
選択される。選択されたアドレスのメモリセルデータは
、マルチプレクサ16を介してセンスアンプ17で読出
され、その読出しデータDAIがMOS型出力バッファ
回路18で駆動されてデータDA2の形で外部に出力さ
れる。
In this semiconductor memory, when address AD is input,
An address on the memory cell matrix 15 is selected by the address buffer 10, row decoder 11, and column decoder 12. The memory cell data of the selected address is read by the sense amplifier 17 via the multiplexer 16, and the read data DAI is driven by the MOS type output buffer circuit 18 and outputted to the outside in the form of data DA2.

この半導体メモリにおける出力制御回路14は、第4図
に示されるように、ゲートに制御信号Eが印加される微
小電流源用のPMOS20が、第1の電源電圧である電
源電圧VddとノードN1との間に接続されている。ノ
ードN1は、ゲートとドレインが共通接続されてダイオ
ード結合されたNMOS21,22を介してノードN2
に接続されている。ノードN2上の中間電位Vrは、ゲ
ートとトレインが共通接続されてダイオード結合された
PMOS23.24を介して、第2の電源電圧である接
地電位Vssに接続されている。電源電圧Vddと制御
信号A出力用のノードN3との間には、ゲートが制御信
号Eに接続されたPMOS25と、ゲートがノードN1
に接続されたNM0826とが直列に接続されている。
As shown in FIG. 4, in the output control circuit 14 in this semiconductor memory, a PMOS 20 for a minute current source to which a control signal E is applied to the gate is connected to a power supply voltage Vdd, which is a first power supply voltage, and a node N1. connected between. The node N1 is connected to the node N2 via NMOS21 and 22 whose gates and drains are commonly connected and diode-coupled.
It is connected to the. The intermediate potential Vr on the node N2 is connected to the ground potential Vss, which is the second power supply voltage, through PMOSs 23 and 24 whose gates and trains are commonly connected and diode-coupled. Between the power supply voltage Vdd and the node N3 for outputting the control signal A, there is a PMOS 25 whose gate is connected to the control signal E, and a PMOS 25 whose gate is connected to the node N1.
The NM0826 connected to the NM0826 is connected in series.

このPMOS25及びNMO S 2 6により、制御
信号AのII H II側の駆動回路が構成されている
The PMOS 25 and the NMOS 26 constitute a drive circuit on the II H II side of the control signal A.

ノードN3と接地電位Vssとの間には、ゲートが制御
信号Eに接続されたNMOS27が接続され、そのPM
OS27のゲートが、インバータ28を介してPMOS
29のゲート及びNMOS31のゲートに接続されてい
る。NMOS27は、ノードN3を接地電位Vssに駆
動するトランジスタである。PMOS29は、電源電圧
Vddと制御信号B出力用のノードN4との間に接続さ
れ、そのノードN4がPMOS30及びNMOS31を
介して接地電位Vssに接続されている。PMOS29
は、ノードN4を電源電圧Vddに駆動するトランジス
タである。PMOS30及びNMOS31により、制御
信号BのII L IT側の駆動回路が構成されている
An NMOS 27 whose gate is connected to the control signal E is connected between the node N3 and the ground potential Vss, and its PM
The gate of OS27 is connected to PMOS via inverter 28.
29 and the gate of NMOS31. NMOS27 is a transistor that drives node N3 to ground potential Vss. PMOS29 is connected between power supply voltage Vdd and node N4 for outputting control signal B, and node N4 is connected to ground potential Vss via PMOS30 and NMOS31. PMOS29
is a transistor that drives node N4 to power supply voltage Vdd. The PMOS 30 and the NMOS 31 constitute a drive circuit on the II LIT side of the control signal B.

また、ノードN3とN4には、制御信号A, Bのレベ
ルの安定化を図るための定電流源32.33とがそれぞ
れ接続されている。
Furthermore, constant current sources 32 and 33 for stabilizing the levels of control signals A and B are connected to nodes N3 and N4, respectively.

第3図中の出力制御回路14には、第4図に図示されて
いないが、制御信号C,D,Eを生成するための回路も
設けられている。
Although not shown in FIG. 4, the output control circuit 14 in FIG. 3 is also provided with a circuit for generating control signals C, D, and E.

この出力制御回路14により制御されるMOS型出力バ
ッファ回路18は、第1図に示されるように、トライス
テートインバータ40を備えている。トライステートイ
ンバータ40は、出力イネーブル信号OEが“H′゜の
ときに、センスアンプ17から出力されたデータDAI
を反転出力し、出力イネーブル信号OEが゛LITのと
きに、出力がハイインピーダンス状愈となる回路であり
、2人力NANDゲート41、インバータ42及び2人
力NORゲート43で構成されている。NANDゲート
41の出力側は、制御信号C,Dによりオン.オフ動作
するCMOS形トランスファゲート44を介してノード
Nilに接続され、さらにNORゲート43の出力側に
は、制御信号C,Dによりオン.オフ動作するCMOS
形トランスファゲート45を介してノードN12に接続
されている。ノードNilは、ゲートが制御信号Bに接
続された第1のMOSトランジスタである微小電流源用
のPMOS46を介して電源電圧Vddに接続され、さ
らにノードN12は、ゲートが制御信号Aに接続された
第2のMOSトランジスタである微小電流源用のNMO
S47を介して接地電位Vssに接続されている。
The MOS output buffer circuit 18 controlled by the output control circuit 14 includes a tri-state inverter 40, as shown in FIG. The tri-state inverter 40 converts the data DAI output from the sense amplifier 17 when the output enable signal OE is "H'°".
This circuit inverts and outputs the signal, and when the output enable signal OE is "LIT", the output becomes a high impedance state, and is composed of a two-man power NAND gate 41, an inverter 42, and a two-man power NOR gate 43. The output side of the NAND gate 41 is turned on by control signals C and D. The output side of the NOR gate 43 is connected to the node Nil via the CMOS type transfer gate 44 which is turned off, and the output side of the NOR gate 43 is turned on and off by the control signals C and D. CMOS operating off
It is connected to node N12 via a type transfer gate 45. The node Nil is connected to the power supply voltage Vdd via a PMOS 46 for a micro current source, which is a first MOS transistor whose gate is connected to the control signal B, and the node N12 is connected to the control signal A at its gate. NMO for minute current source which is the second MOS transistor
It is connected to the ground potential Vss via S47.

ノードNilと出力端子52間には、ゲートが制御信号
Aに接続されたNMOS48が接続され、さら1こその
出力端子52とノードN12間には、ゲートが制御信号
Bに接続されたPMOS49が接続されている。ノード
Nil,N12には、出力PMOS50及び出力NMO
S51の各ゲートがそれぞれ接続され、その出力PMO
S50及び出力N.IVIOS51が電源電圧Vddと
接地電位Vssとの間に直列に接続されている。出力P
MOS50は出力端子52の“H″側の駆動トランジス
タ、出力NMOS51は出力端子52の“Lll側の駆
動1・ランジスタであり、その出力端子52に、負荷容
量Coが接続される。
An NMOS 48 whose gate is connected to the control signal A is connected between the node Nil and the output terminal 52, and a PMOS 49 whose gate is connected to the control signal B is connected between the output terminal 52 and the node N12. has been done. The output PMOS50 and the output NMO are connected to the nodes Nil and N12.
Each gate of S51 is connected respectively, and its output PMO
S50 and output N. IVIOS 51 is connected in series between power supply voltage Vdd and ground potential Vss. Output P
The MOS 50 is a drive transistor on the "H" side of the output terminal 52, and the output NMOS 51 is a drive 1 transistor on the "Lll" side of the output terminal 52. A load capacitor Co is connected to the output terminal 52.

次に、第1図及び第4図の動作を説明する。Next, the operations shown in FIGS. 1 and 4 will be explained.

次表は、第1図及び第4図の回路動作を説明するための
モード表である。
The following table is a mode table for explaining the circuit operations of FIGS. 1 and 4.

モード表 (1)ハイインピーダンスモード 第3図の半導体メモリにおいて、読出し動作を禁止する
場合、逆相出力イネーブル信号否てが“H゛゜となり、
出力制御回路14から出力される出力イネーブル信号O
E及び制御信号A,B,CDのうち、OEが“H”、A
.CがVssレベル、B,DがVddレベルとなる。即
ち、第4図において制御信号Eがll H I1となる
と、NMOS27がオンして制御信号AがVssレベル
になると共に、インバータ28を通してPMOS29が
オンとなり、制御信号BがVddレベルとなる。信号O
E,A,CがVssレベル、信号B,DがVddレベル
となると、第1図のトライステートバッファ40の出力
{則がハイインピーダンス状悪、トランスファゲート4
4.45がオン状態、NMOS48,51とPMOS4
9.50がオフ状態となり、ハイインピーダンスモード
となる。
Mode table (1) High impedance mode In the semiconductor memory shown in Fig. 3, when the read operation is prohibited, the negative phase output enable signal becomes “H゛゜”.
Output enable signal O output from the output control circuit 14
Of E and control signals A, B, and CD, OE is “H”, A
.. C becomes the Vss level, and B and D become the Vdd level. That is, in FIG. 4, when the control signal E becomes ll H I1, the NMOS 27 is turned on and the control signal A becomes the Vss level, and the PMOS 29 is turned on through the inverter 28, so that the control signal B becomes the Vdd level. Signal O
When signals E, A, and C reach the Vss level and signals B and D reach the Vdd level, the output of the tristate buffer 40 in FIG.
4.45 is on, NMOS48, 51 and PMOS4
9.50 becomes the off state and enters the high impedance mode.

(2)Vr出力モード 第3図の半導体メモリにおいて、読出し動作を行う場合
、アドレスADの変化がアドレス変化検出回路13で検
出され、そのアドレス変化検出回路13から出力される
予測パルス313により、出力制御回路14を介してM
OS型出力バッファ回路18がVr出力モードとなる。
(2) Vr output mode When performing a read operation in the semiconductor memory shown in FIG. M via the control circuit 14
The OS type output buffer circuit 18 enters the Vr output mode.

このVr出力モードは、第1図の出力端子52を、Vd
dレベルとVssレベルの中間レベルである中間電位V
rに設定するためのモードである。
In this Vr output mode, the output terminal 52 in FIG.
An intermediate potential V that is an intermediate level between the d level and the Vss level
This is the mode for setting to r.

このVr出力モードでは、第3図の出力制御回路14に
おいて、制御信号CがVddレベル、制御信号E,Dが
Vssレベルとなる。制御信号EがVssレベルとなる
と、第4図の出力制御回路14において、NMOSのし
きい値をVtn.PMOSのしきい値をVtpとすると
、制御信号Aが(Vr十Vtn)レベル、制御信号Bが
(Vr−vtp)レベルとなる。即ち、PMOS20に
流れる電流を十分小さく設定すれば、中間電位VrをN
MOS22とPMOS23の間のノードN2の電位とし
た時、その中間電位Vrの値は、次式のように、PMO
S23.24のしきい値Vptを加算した値となる。
In this Vr output mode, in the output control circuit 14 of FIG. 3, the control signal C is at the Vdd level, and the control signals E and D are at the Vss level. When the control signal E reaches the Vss level, the output control circuit 14 of FIG. 4 sets the NMOS threshold value to Vtn. When the threshold value of the PMOS is Vtp, the control signal A is at the (Vr+Vtn) level, and the control signal B is at the (Vr-vtp) level. That is, if the current flowing through the PMOS 20 is set sufficiently small, the intermediate potential Vr can be reduced to N
When the potential of the node N2 between MOS22 and PMOS23 is taken as the value of the intermediate potential Vr, as shown in the following equation, the value of the PMOS
This is the value obtained by adding the threshold value Vpt of S23.24.

Vr=2Vtp さらに、NMOS21のゲート側ノードN1の電圧■。Vr=2Vtp Furthermore, the voltage ■ at the gate side node N1 of the NMOS21.

1は、 V nl ” V r + 2 V t nとなる。N
MOS26のゲートには電圧V。1が印加されるので、
制御信号Aの電圧は、 Vnl−vtn=Vr十Vtn となる。また、PMOS30のゲートには接地電位Vs
sが接続されているので、制御信号Bの電圧は Vt p=Vr−Vt P となる。
1 becomes V nl ” V r + 2 V t n.N
A voltage V is applied to the gate of MOS26. 1 is applied, so
The voltage of the control signal A is Vnl-vtn=Vr+Vtn. Furthermore, the gate of the PMOS 30 has a ground potential Vs.
s is connected, the voltage of the control signal B becomes Vtp=Vr-Vtp.

制御信号C (=Vdd) 、D (=Vs s ) 
、A(=Vr+Vtn) 、B (=Vr−Vtp)が
第1図のIVIOs型出力バッファ回路18に供給され
ると、トランスファゲート44.45がオフ状態となる
と共に、NMOS48,51及びPMOS49.50が
次のように動作する。
Control signals C (=Vdd), D (=Vss)
, A (=Vr+Vtn), B (=Vr-Vtp) are supplied to the IVIOs type output buffer circuit 18 in FIG. works like this:

例えば、電源電圧Vddを5Vに設定し、出力端子52
の出力電圧■0をOVから5Vまで変化させた時のPM
OS50及びN]VIOS51のそれ・ぞれのゲート電
圧Vp,Vnとソース・ドレイン間に流れる電流Ip,
Inをそれぞれ第5図及び第6図に示す。
For example, if the power supply voltage Vdd is set to 5V and the output terminal 52
PM when changing the output voltage of 0 from OV to 5V
OS50 and N] VIOS51 gate voltage Vp, Vn and current Ip flowing between the source and drain,
In is shown in FIG. 5 and FIG. 6, respectively.

第5図及び第6図において、出力電圧Voが中間電位V
rより低い場合、NMOS48がオン状態、PMOS4
9がオフ状態となるので、Vp−:Vo、Vn:OV となり、出力電圧■0を中間電位Vrに引上げようとす
る電流IpがPMOS50に流れる。出力電圧■0が中
間電位Vrより高い場合、PMOS49がオン状態、N
MOS48がオフ状態となるので、 Vn:Vo、Vp::Vdd となり、出力電圧VOを中間電位Vrに引下げようとす
る電流InがNMOS51に流れる。そして、 Vo=Vr の時に安定した状態となり、PMOS50及びNIVI
OS51が共にオフ状態になる。このように、予測パル
ス813により、出力端子52の出力電圧VoがVdd
レベルとVssレベルの中間電位Vrに設定される。
5 and 6, the output voltage Vo is the intermediate potential V
When lower than r, NMOS48 is on, PMOS4
9 is in the off state, Vp-:Vo, Vn:OV, and a current Ip that attempts to raise the output voltage 0 to the intermediate potential Vr flows through the PMOS 50. When the output voltage ■0 is higher than the intermediate potential Vr, PMOS49 is in the on state, N
Since the MOS 48 is turned off, Vn:Vo, Vp::Vdd, and a current In that attempts to lower the output voltage VO to the intermediate potential Vr flows through the NMOS 51. Then, it becomes stable when Vo=Vr, and PMOS50 and NIVI
Both OSs 51 are turned off. In this way, the predicted pulse 813 causes the output voltage Vo of the output terminal 52 to rise to Vdd.
It is set to an intermediate potential Vr between the level and the Vss level.

(3》 ″゜H′゜出力、IIL″゜出力モードVr出
力モード経過後、出力制御回路14から出力され出力イ
ネーブル信号OEがVddレベル、制御信号B,DがV
ddレベル、制御信号A, CがVssレベルになると
、第1図のMOS型出力バッファ回路では、トライステ
ートインバータ40が活性化されると共に、トランスフ
ァゲー1−44,45がオン状態、PMOS46.49
とNMOS47,48がオフ状態になる。そして、セン
スアンプ17から出力される続出しデータDAIがVd
dレベルの場合は、それがトライステートインバータ4
0で反転され、その出力によりトランスファゲート44
.45を通してノードN11,N12がVssレベルと
なってPMOS50がオン、NMOS51がオフし、出
力端子52からはVddレベルの出力電圧Vo、つまり
読出しデータDA2が出力される。また、読出しデータ
DA1がVssレベルの場合は、それと同相のレベルの
読出しデータDA2が出力端子52から出力される。こ
のように、“H”出力、“L”出力モードでは、読出し
データDAIと同相のレベルの1売出しデータDA2が
出力端子52から出力される。
(3) ″゜H′゜Output, IIL″゜Output mode After the Vr output mode has passed, the output enable signal OE output from the output control circuit 14 is at the Vdd level, and the control signals B and D are at the Vdd level.
dd level and the control signals A and C reach the Vss level, in the MOS type output buffer circuit of FIG.
Then, NMOS 47 and 48 are turned off. Then, successive data DAI output from the sense amplifier 17 is Vd
For d level, it is tri-state inverter 4
0 and its output causes the transfer gate 44
.. 45, the nodes N11 and N12 go to the Vss level, the PMOS 50 is turned on and the NMOS 51 is turned off, and the output terminal 52 outputs the output voltage Vo at the Vdd level, that is, the read data DA2. Further, when the read data DA1 is at the Vss level, the read data DA2 at the same phase level is outputted from the output terminal 52. In this way, in the "H" output mode and "L" output mode, the one-off data DA2 having the same phase level as the read data DAI is output from the output terminal 52.

本実施例では、次のような利点を有している。This embodiment has the following advantages.

従来、例えば半導体メモリにおいて、出力端子52の数
が増加し、かつ高速性が要求される状況下において、多
数の出力端子52が一斉にデータDA2を出力した場合
、出力端子52に接続された全ての負荷容量COを充電
、あるいは放電するための過渡的な大電流により、電源
ノイズが発生し、半導体メモリが誤動作するおそれがあ
った。
Conventionally, in a semiconductor memory, for example, when the number of output terminals 52 increases and high speed is required, when a large number of output terminals 52 output data DA2 at the same time, all the output terminals connected to the output terminals 52 The transient large current for charging or discharging the load capacitance CO generates power supply noise, which may cause the semiconductor memory to malfunction.

ところが、本実施例では、データ出力前において、予測
パルス313により予め、PMOS50とNMOS51
の双方をオン状態にすることなく、いずれか一方をオン
、他方をオフにして出力端子52をVddレベルとVs
sレベルの中間電位Vrに設定している。この際、P]
VIOS50とNMO851が同時にオン状態とならな
いので、それを通して電源電圧Vddと接地電位Vss
との間に貫通電流が流れず、電源ノイズの発生が抑制さ
れる。出力端子52を中間電位Vrに設定した後、セン
スアンフ゜17からの言売出しデータDAIをトライス
テートバッファ40、PMOS50及びNMOS51で
駆動して負荷容i1coを充放電するため、充放電電流
量が1/2になり、電源ノイズの発生が抑制されつつ、
高速アクセスが可能になる。
However, in this embodiment, the PMOS 50 and the NMOS 51 are set in advance by the prediction pulse 313 before data output.
By turning on one and turning off the other without turning both on, the output terminal 52 can be set to the Vdd level and Vs.
It is set to the intermediate potential Vr of the s level. At this time, P]
Since VIOS50 and NMO851 are not turned on at the same time, the power supply voltage Vdd and ground potential Vss are connected through them.
No through current flows between the two and the generation of power supply noise is suppressed. After setting the output terminal 52 to the intermediate potential Vr, the promotional data DAI from the sense amplifier 17 is driven by the tri-state buffer 40, PMOS 50, and NMOS 51 to charge and discharge the load capacitor i1co, so that the amount of charging and discharging current is reduced to 1/1. 2, suppressing the generation of power supply noise,
Enables high-speed access.

なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. Examples of such modifications include the following.

(a)  第4図では、ノードN2上の中間電位Vrが
2Vtpであったが、この値はVddレベルとVssレ
ベルとの間で任意に設定できる。
(a) In FIG. 4, the intermediate potential Vr on the node N2 is 2Vtp, but this value can be set arbitrarily between the Vdd level and the Vss level.

Vr>2VtPの設定例を第7図に示す。An example of setting Vr>2VtP is shown in FIG.

第7図は第4図の変形例を示す図である。この回路では
、PMOS30とNMOS31間にノードN4を接続し
、PMOS24と接地電位Vssとの間に、微小電流源
用のNMOS34を付加している。さらに、基準電位V
rを差動アンプ35を介してノードN2に印加している
。このようにすれば、2Vpより大きな基準電位Vrを
ノードN2に印加することができ、第4図と同様に、V
r出力モード時において制御信号A(=Vr+Vtn)
.B (=Vr−Vtn)を出力できる。
FIG. 7 is a diagram showing a modification of FIG. 4. In this circuit, a node N4 is connected between the PMOS 30 and the NMOS 31, and an NMOS 34 for a minute current source is added between the PMOS 24 and the ground potential Vss. Furthermore, the reference potential V
r is applied to the node N2 via the differential amplifier 35. In this way, a reference potential Vr larger than 2Vp can be applied to the node N2, and as in FIG.
Control signal A (=Vr+Vtn) in r output mode
.. B (=Vr-Vtn) can be output.

(b)  第1図のトライステートインバータ40を、
トライステートバッファで置き換えたり、小電流電源用
のPMOS46及びN]VIOS47を、負荷MOS等
の他の第1.第2のMOSトランジスタで置き換えるこ
とも可能である。さらに、電源電圧Vddと接地電位V
ssを、他の第1と第2の電源電圧に置き換えてもよい
(b) The tri-state inverter 40 in FIG.
It is possible to replace the PMOS 46 and N]VIOS 47 for a small current power supply with a tri-state buffer, or replace the PMOS 46 and VIOS 47 for a small current power supply with another first MOS such as a load MOS. It is also possible to replace it with a second MOS transistor. Furthermore, the power supply voltage Vdd and the ground potential V
ss may be replaced with other first and second power supply voltages.

(C)  本発明は、半導体メモリ以外の他の半導体集
積回路等の出力回路としても適用できる。
(C) The present invention can also be applied to output circuits of semiconductor integrated circuits other than semiconductor memories.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、電圧(V
r+Vtn)により制御されるNMOS、及び電圧(V
r−Vtp)により制御されるPMOS等により、出力
PMOS及び出力NMOSをオン,オフ動作するように
したので、出力PMOSと出力NMOSの双方を同時に
オン状悪にすることなく、出力電圧を中間電位Vrに設
定することが可能となり、高速動作が行えると共に電源
ノイズを減少させることができる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, the voltage (V
r+Vtn), and the voltage (V
Since the output PMOS and output NMOS are turned on and off by a PMOS etc. controlled by r-Vtp, the output voltage is kept at an intermediate potential without turning on both the output PMOS and the output NMOS at the same time. Vr can be set, allowing high-speed operation and reducing power supply noise.

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

第1図は本発明の実施例を示すMOS型出力バッファ回
路の回路図、第2図は従来のMOS型出カバッファ回路
の回路図、第3図は第1図の回路を内蔵した半導体メモ
リの構成図、第4図は第3図中の出力制御回路の部分回
路図、第5図及び第6図は第1図の電圧、電流特性図、
第7図は第4図の変形例を示す回路図である。 14・・・・・・出力制御回路、18・・・・・・MO
S型出力バッファ回路、40・・・・・・トライステー
トインバー夕、44.45・・・・・・トランスファゲ
ート、46,49.50・・・・・・PMOS、47,
48.51・・・・・・NMOS,A,B,C,D.E
・・・・・・制御信号、0E・・・・・・出力イネーブ
ル信号、813・・・・・・予測パルス、Vo出力電圧
、Vdd・・・・・・電源電圧、Vss・・・・・・接
地電位。
Figure 1 is a circuit diagram of a MOS type output buffer circuit showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram of a conventional MOS type output buffer circuit, and Figure 3 is a circuit diagram of a semiconductor memory incorporating the circuit of Figure 1. 4 is a partial circuit diagram of the output control circuit in FIG. 3, FIGS. 5 and 6 are voltage and current characteristic diagrams in FIG. 1,
FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of FIG. 4. 14... Output control circuit, 18... MO
S-type output buffer circuit, 40... tri-state inverter, 44.45... transfer gate, 46, 49.50... PMOS, 47,
48.51...NMOS, A, B, C, D. E
...Control signal, 0E...Output enable signal, 813...Predicted pulse, Vo output voltage, Vdd...Power supply voltage, Vss...・Ground potential.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の電源電圧と出力端子間に接続されゲート電圧によ
りオン、オフ制御される出力Pチャネル型MOSトラン
ジスタと、前記出力端子と第2の電源電圧間に接続され
ゲート電圧によりオン、オフ制御される出力Nチャネル
型MOSトランジスタとを備えたMOS型出力バッファ
回路において、前記出力Pチャネル型MOSトランジス
タのゲートと前記出力端子との間に接続され、電圧(V
r+Vtn)(但し、Vrは前記第1と第2の電源電圧
間の中間電圧、VtnはNチャネル型MOSトランジス
タのしきい値電圧)によりオン、オフ制御されるNチャ
ネル型MOSトランジスタと、 前記出力端子と前記出力Nチャネル型MOSトランジス
タのゲートとの間に接続され、電圧(Vr−Vtp)(
但し、VtpはPチャネル型MOSトランジスタのしき
い値電圧)によりオン、オフ制御されるPチャネル型M
OSトランジスタと、 前記第1の電源電圧と前記出力Pチャネル型MOSトラ
ンジスタのゲートとの間に接続された第1のMOSトラ
ンジスタと、 前記出力Nチャネル型MOSトランジスタのゲートと前
記第2の電源電圧との間に接続された第2のMOSトラ
ンジスタとを、 設けたことを特徴とするMOS型出力バッファ回路。
[Scope of Claims] An output P-channel MOS transistor connected between a first power supply voltage and an output terminal and controlled on and off by a gate voltage, and an output P-channel MOS transistor connected between the output terminal and a second power supply voltage and controlled to turn on and off by a gate voltage In the MOS type output buffer circuit, the output N-channel type MOS transistor is connected between the gate of the output P-channel type MOS transistor and the output terminal, and the voltage (V
r+Vtn) (where Vr is an intermediate voltage between the first and second power supply voltages, and Vtn is a threshold voltage of the N-channel MOS transistor); It is connected between the terminal and the gate of the output N-channel type MOS transistor, and has a voltage (Vr-Vtp) (
However, Vtp is a P-channel MOS transistor whose on/off is controlled by the threshold voltage of the P-channel MOS transistor.
an OS transistor; a first MOS transistor connected between the first power supply voltage and the gate of the output P-channel MOS transistor; and a gate of the output N-channel MOS transistor and the second power supply voltage. A MOS type output buffer circuit comprising: a second MOS transistor connected between the MOS transistor and the second MOS transistor;
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KR100273216B1 (en) * 1997-05-22 2000-12-15 김영환 Output buffer circuit

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