JPH05210989A - データ出力バッファ - Google Patents
データ出力バッファInfo
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- JPH05210989A JPH05210989A JP4286223A JP28622392A JPH05210989A JP H05210989 A JPH05210989 A JP H05210989A JP 4286223 A JP4286223 A JP 4286223A JP 28622392 A JP28622392 A JP 28622392A JP H05210989 A JPH05210989 A JP H05210989A
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- H03K19/017—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
- H03K19/01728—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in synchronous circuits, i.e. by using clock signals
Abstract
流電流が流れないようにすることでノイズ特性が改善さ
れたデータ出力バッファーを提供する。 【構成】第1入力回路11の出力信号と反転出力エネー
ブル信号φOEバーとを入力として第1制御信号を発生
する第1制御回路(21、22)と、出力データDout
を入力として第2制御信号を発生する第2制御回路(2
3)と、第1制御信号及び第2制御信号に応じてDout
をミドルレベルにプルアップするプルアップステージ
(27、28)と、Dout を入力として第3制御信号を
発生する第3制御回路(24、25)と、第2入力回路
12の出力信号とφOEバーとを入力として第4制御信
号を発生する第4制御回路(26)と、第3制御信号及
び第4制御信号に応じてDout をミドルレベルにプルダ
ウンするプルダウンステージ(29、30)とからなる
プリセット回路100により、出力エネーブル信号が活
性している間にDout をミドルレベルに維持するように
してなる。
Description
るもので、特にピーク電流や直流電流を抑制してノイズ
特性を改善したデータ出力バッファに関するものであ
る。
ら読出されたデータを入力とし、その電位を増幅して集
積回路の外部に出力するための装置を示す。このような
データ出力バッファの出力端は、通常、大きなチャネル
を有するトランジスタで構成されている。
イズの増加を伴うが、その主な理由は、大きなチャネル
を有するデータ出力バッファの出力端が遷移動作すると
きに大きなピーク電流を発生し、これによって集積回路
内の各電源線が影響を受けるためである。その結果、誤
動作が誘発される等、半導体メモリ装置の性能が低下し
てしまう。このようにデータ出力バッファの出力端から
インパルス性のピーク電流が発生するのは、出力端を構
成するトランジスタのチャネルサイズが大きいというこ
とばかりでなく、出力端が、電源電圧レベルである論理
“ハイ”と接地電圧レベルである論理“ロウ”との間を
フルスイングするためでもある。そこで、最近ではデー
タ出力バッファの出力端が論理“ハイ”と論理“ロウ”
との間をフルスイングしなくてもすむように、論理“ハ
イ”と論理“ロウ”との間に設定された所定の中間レベ
ル(ミドルレベル)にデータレベルを一旦維持し、この
ミドルレベルからスイングするような方法が提案されて
いる。
ータ出力バッファの回路図と、この回路のタイミング図
を図3及び図4に示す。図3は、特開平1−14929
0号に開示の発明の名称「スタティックRAMの出力回
路」の回路図である。同図の回路におけるトランジスタ
M1及びトランジスタM2は出力用ドライバ端を構成す
るトランジスタであり、このトランジスタM1、M2
が、データ出力動作の前に出力ライン7の電位を予めミ
ドルレベルにするためのトランジスタである。
レス遷移検出回路(ATD;address transition detec
tion)から出力されるパルス信号の制御を受けるデータ
信号であって、これは通常、所定のメモリセルから読出
されるデータである。ATD回路はアドレス信号の遷移
を検出する回路であって、スタティックRAMやROM
のような迅速なアクセス時間と低消費電力が要求される
半導体メモリ装置に具備されている。
図を参照して説明する。所定のアドレス信号がATD回
路に印加されることによって入力信号S、S′がすべて
論理“ロウ”となる場合、トランジスタM1、M2は両
者ともオフとなる。また、入力信号Sはインバータ3を
介してNANDゲート4の一入力端子に印加され、入力
信号S′はNORゲート2の一入力端子に印加される。
論理状態が“ハイ”である場合を考察して見る。この場
合、NANDゲート4の出力が論理“ロウ”になってト
ランジスタm2はオンとなり、これによってトランジス
タM2のゲート電圧が上昇してトランジスタM2は少し
オンとなる。したがって、このときの出力データDout
は図4Cに示すようにミドルレベルに維持される。
オンとなったときにトランジスタM1、M2が少しオン
となって出力データDout がミドルレベルに維持される
ように設計する必要がある。これにより出力データDou
t は所定時間ミドルレベルに維持される。
各々論理“ロウ”及び論理“ハイ”になると、トランジ
スタM1のゲート電圧を制御するインバータ1の出力が
論理“ハイ”になってトランジスタM1はオフとなり、
トランジスタM2のゲート電圧を制御するインバータ6
の出力が論理“ハイ”になってトランジスタM2は完全
にオンとなる。その結果、出力データDout は論理“ロ
ウ”へ変化する。
状態が“ロウ”であり、入力信号S及び入力信号S′が
すべて論理“ロウ”に維持されている場合を見る。
“ハイ”になるので、トランジスタm1がオンとなる。
したがってトランジスタm1はトランジスタM1のゲー
ト電圧を降下させ、トランジスタM1が少しオンとなる
ようにする。これによって、出力データDout は所定時
間ミドルレベルに維持される。
各々論理“ハイ”及び論理“ロウ”になると、トランジ
スタM2は完全にオフとなり、一方、トランジスタM1
は完全にオンとなる。したがって、出力データDout は
論理“ハイ”へ変化する。
のような従来技術のデータ出力バッファによれば、出力
データDout の論理状態がミドルレベルを経て論理“ハ
イ”と論理“ロウ”との間を遷移するので、回路のノイ
ズ特性が改善されることは勿論のこと、動作速度も改善
される。しかし、このデータ出力バッファには以下のよ
うな問題点がある。
れるようにトランジスタM1又はトランジスタM2を少
しオンとするためには、関連するトランジスタm1又は
トランジスタm2を完全にオンとする必要がある。この
瞬間、トランジスタm1又はトランジスタm2のソース
−ドレインチャネルを通じて直流電流が流れる。すなわ
ち、入力信号S及び入力信号S′が論理“ロウ”であ
り、出力データDout のそれまでの論理状態が論理“ハ
イ”に維持されているとき、NANDゲート4の出力は
論理“ロウ”になるので、トランジスタm2がオンとな
る。このとき、トランジスタM2のゲート電圧を制御す
るインバータ6は一般にNMOSトランジスタmn2及
びPMOSトランジスタmp2を電源電圧Vcc端と接
地電圧Vss端との間に直列に接続したCMOS構成で
あるので、トランジスタm2がオンになると、トランジ
スタm2のソースードレインチャネルとNMOSトラン
ジスタmn2のソースードレインチャネルとを通じて電
源電圧Vcc端と接地電圧Vss端との間を直流電流が
流れる。同様に、入力信号S及び入力信号S′が論理
“ロウ”であり、出力データDout のそれまでの論理状
態が“ロウ”に維持されているとき、NORゲート2の
出力は論理“ハイ”になるので、トランジスタm1がオ
ンとなる。このとき、インバータ1内のPMOSトラン
ジスタとトランジスタm1とのチャネルを通じて電源電
圧Vcc端と接地電圧Vss端との間を直流電流が流れ
る。
ファの出力端から発生するピーク電流を防止するのには
効果的であるが、そのほかの直流電流を発生させてしま
うため、データ出力バッファのノイズ特性に関する問題
は根本的に解決しないままである。
的は、出力データがミドルレベルに維持される間に流れ
る直流電流を防止し、ノイズ特性の改善された高速デー
タ出力バッファを提供することにある。
るために本発明によるデータ出力バッファは、所定の入
力信号と出力エネーブル信号とを入力とする第1入力回
路と、反転入力信号と出力エネーブル信号とを入力とす
る第2入力回路と、第1入力回路の出力信号に応じて出
力データを電源電圧にプルアップするためのプルアップ
回路と、第2入力回路の出力信号に応じて出力データを
接地電圧にプルダウンするためのプルダウン回路とを有
するデータ出力バッファにおいて、第1入力回路の出力
信号と反転出力エネーブル信号とを入力として第1制御
信号を発生するための第1制御回路と、出力データを入
力として第2制御信号を発生するための第2制御回路
と、第1制御信号及び第2制御信号に応じて出力データ
をミドルレベルにプルアップするためのプルアップステ
ージと、出力データを入力として第3制御信号を発生す
るための第3制御回路と、第2入力回路の出力信号と反
転出力エネーブル信号とを入力として第4制御信号を発
生するための第4制御回路と、第3制御信号及び第4制
御信号に応じて出力データをミドルレベルにプルダウン
するためのプルダウンステージと、を備えており、出力
エネーブル信号及び反転出力エネーブル信号が活性して
いる間に出力データをミドルレベルに維持するようにな
っていることを特徴とする。
力データがミドルレベルに維持される際に形成されてい
た直流電流の経路をなくすことができ、回路のノイズ特
性を改善できるようになる。
図1を参照して詳細に説明する。点線により示したブロ
ックは本発明の特徴部分であるプリセット回路100で
ある。NORゲート21とインバータ22とから構成さ
れる第1制御回路は第1入力回路11の出力信号と反転
出力エネーブル信号φOEバーとを入力とし、インバー
タ23で構成される第2制御回路は出力データDout を
入力とする。トランジスタ27とトランジスタ28とか
ら構成されるプルアップステージは、第1制御回路(2
1、22)の出力信号及び第2制御回路(23)の出力
信号に従って出力データDout をミドルレベルにプルア
ップする。インバータ24とインバータ25とから構成
される第3制御回路は出力データDout を入力とし、N
ORゲート26で構成される第4制御回路は第2入力回
路12の出力信号と反転出力エネーブル信号φOEバー
とを入力とする。トランジスタ29とトランジスタ30
とから構成されたプルダウンステージは第3制御回路
(24、25)の出力信号及び第4制御回路(26)の
出力信号に従って出力データDout をミドルレベルにプ
ルダウンする。また、トランジスタ14、トランジスタ
15、及びインバータ13から構成されるプルアップ回
路は、第1入力回路11の出力に応じて出力データDou
t を電源電圧Vccにプルアップする。そして、トラン
ジスタ16で構成されたプルダウン回路は第2出力回路
12の出力に応じて出力データDout を接地電圧Vss
にプルダウンする。
ファの動作を図2A〜Jを参照して詳細に説明する。
加されると、図示せぬATD回路がアドレス信号の遷移
を検出して出力エネーブル信号φOE及び反転出力エネ
ーブル信号φOEバーを発生する。出力エネーブル信号
φOEが論理“ハイ”であるとき、第1入力回路11の
出力信号N1と第2入力回路12の出力信号N2とは論
理“ロウ”となる。そのため、プルアップ回路(13、
14、15)及びプルダウン回路(16)は非活性とな
る。一方、信号N1及び信号N2が論理“ロウ”である
とき、論理“ロウ”の反転出力エネーブル信号φOEバ
ーが第1制御回路(21、22)及び第4制御回路(2
6)にそれぞれ入力される。したがって、第1制御回路
(21、22)の出力信号N3は論理“ロウ”になって
プルアップステージ(27、28)のトランジスタ27
をオンとし、第4制御回路(26)の出力信号N6は論
理“ハイ”になってプルダウンステージ(29、30)
のトランジスタ30をオンとする。
反転出力エネーブル信号φOEバーが入力される前に出
力データDout が論理“ハイ”であった場合、第3制御
回路(24、25)の出力信号N5は論理“ハイ”にな
り、プルダウンステージ(29、30)のトランジスタ
29がオンとなるので、出力データDout はミドルレベ
ルに変化する。この出力データDout のミドルレベル
は、出力エネーブル信号φOE及び反転出力エネーブル
信号φOEバーが活性している間のみ維持される。その
後、反転出力エネーブル信号φOEバーが論理“ハイ”
になると、信号N3及び信号N6がそれぞれ論理“ハ
イ”及び論理“ロウ”となり、トランジスタ27及びト
ランジスタ30はオフとなる。
出力エネーブル信号φOEバーが入力される前に出力デ
ータDout が論理“ロウ”であった場合、信号N4が論
理“ハイ”となってトランジスタ28をオンとし、信号
N5が論理“ロウ”となってトランジスタ29をオフと
する。そして、反転出力エネーブル信号φOEバーが活
性(すなわち論理“ロウ”)している間に信号N3が論
理“ロウ”となってトランジスタ27をオンとし、出力
データDout は論理“ロウ”からミドルレベルに上昇す
る。
“ロウ”に、反転出力エネーブル信号φOEバーが論理
“ハイ”になると(すなわち非活性)、トランジスタ2
7及びトランジスタ30はオフとなる。
ネーブル信号φOE及び反転出力エネーブル信号φOE
バーが非活性となった後、所出力データDout の論理状
態はメモリセルから発生される入力信号D、Dバーに従
って決定される。例えば、入力信号D及びDバーがそれ
ぞれ論理“ハイ”及び論理“ロウ”で、出力エネーブル
信号φOEが論理“ロウ”になると、プルアップ回路
(13、14、15)のトランジスタ14、15がオン
となり、そしてプルダウン回路(16)のトランジスタ
16がオフとなるので、トランジスタ14、15とトラ
ンジスタ16との間に接続された出力データDout は論
理“ハイ”になる。その逆に、入力信号D及びDバーが
それぞれ論理“ロウ”及び論理“ハイ”の場合は、トラ
ンジスタ14、15がオフで、トランジスタ16がオン
となるので、出力データDout は論理“ロウ”になる。
タDout は、出力エネーブル信号φOE及び反転出力エ
ネーブル信号φOEバーが活性している間のみミドルレ
ベルに維持されることが分かる。
に説明したが、当該技術分野で通常の知識をもつもので
あれば、本発明の思想範囲を逸脱することなく多様な変
形を通じて本発明を実施することができるであろう。
タ出力バッファは、データの出力時に出力データがミド
ルレベルを経て遷移するようになっているうえ、出力デ
ータがミドルレベルに維持される間に流れる直流電流が
存在しないので、回路のノイズ特性や動作速度を向上さ
せる効果がある。
す回路図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】 所定の入力信号と出力エネーブル信号と
を入力とする第1入力回路と、反転入力信号と出力エネ
ーブル信号とを入力とする第2入力回路と、第1入力回
路の出力信号に応じて出力データを電源電圧にプルアッ
プするためのプルアップ回路と、第2入力回路の出力信
号に応じて出力データを接地電圧にプルダウンするため
のプルダウン回路とを有するデータ出力バッファにおい
て、 第1入力回路の出力信号と反転出力エネーブル信号とを
入力として第1制御信号を発生するための第1制御回路
と、 出力データを入力として第2制御信号を発生するための
第2制御回路と、 第1制御信号及び第2制御信号に応じて出力データをミ
ドルレベルにプルアップするためのプルアップステージ
と、 出力データを入力として第3制御信号を発生するための
第3制御回路と、 第2入力回路の出力信号と反転出力エネーブル信号とを
入力として第4制御信号を発生するための第4制御回路
と、 第3制御信号及び第4制御信号に応じて出力データをミ
ドルレベルにプルダウンするためのプルダウンステージ
と、を備えており、 出力エネーブル信号及び反転出力エネーブル信号が活性
している間に出力データをミドルレベルに維持するよう
になっていることを特徴とするデータ出力バッファ。 - 【請求項2】 出力エネーブル信号及び反転出力エネー
ブル信号は、アドレス遷移検出回路から出力される信号
である請求項1記載のデータ出力バッファ。 - 【請求項3】 ミドルレベルは、電源電圧の略半分であ
る請求項1記載のデータ出力バッファ。 - 【請求項4】 プルアップステージ及びプルダウンステ
ージは、出力エネーブル信号及び反転出力エネーブル信
号に応じるようにされている請求項1記載のデータ出力
バッファ。 - 【請求項5】 プルアップステージは、第1制御信号、
第2制御信号をそれぞれゲートに受け、ソース−ドレイ
ンチャネルが互いに直列に接続された2個のMOSトラ
ンジスタから構成されている請求項1記載のデータ出力
バッファ。 - 【請求項6】 プルダウンステージは、第3制御信号、
第4制御信号をそれぞれゲートに受け、ソース−ドレイ
ンチャネルが互いに直列に連結された2個のMOSトラ
ンジスタから構成されている請求項1記載のデータ出力
バッファ。
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