JPH07107795B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH07107795B2
JPH07107795B2 JP61030848A JP3084886A JPH07107795B2 JP H07107795 B2 JPH07107795 B2 JP H07107795B2 JP 61030848 A JP61030848 A JP 61030848A JP 3084886 A JP3084886 A JP 3084886A JP H07107795 B2 JPH07107795 B2 JP H07107795B2
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潤 衛藤
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の特性改善に係わり、特に半導体
回路内の各種寄生容量の充放電動作の高速化、あるいは
充放電にともなう過度電流の低減化に係わる。
The present invention relates to improvement of characteristics of a semiconductor device, and more particularly to speeding up charge / discharge operation of various parasitic capacitances in a semiconductor circuit or reduction of excessive current accompanying charge / discharge.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図(a)は、従来の信号線充放電回路をダイナミッ
クメモリのデータ線の充放電に適用した例を示したもの
である。ここではデータ線を電源電圧VCCの半分にプリ
チャージする方式の場合を示している。同図でSA0〜SAn
は、メモリセルMCの記憶情報に対応してデータ線D、
(D0 0〜Dnnの総称、以下も同様)を充放電するセ
ンスアンプ回路で、pチャンネルトランジスタQSP1QSP2
からなるPMOSアンプ回路とNチャネルトランジスタ
QSN1、QSN2からなるNMOSアンプ回路で構成される。1,2は
センスアンプ回路駆動信号CPS、CSNの充放電回路でpチ
ャネルトランジスタQPとNチャネルトランジスタQNで構
成される。このような従来回路の例として特願昭59-102
530がある。このような回路の動作を同図(b)〜
(b″)の要部動作波形を参照して説明する。ワード線
Wが立ち上がると(たとえば7V)メモリセルMCの記憶情
報に対応してデータ線D、上に微少信号が読み出され
る。パルスP1、φNによりCSPが (たとえば5V)に充電され、駆動線CSNが から0Vに放電されるとセンスアンプが動作し、データ線
D、上の微少信号がVCC、0Vにまで増幅される。この
ときCSPに流れる電流iは、まずCSPの寄生容量CPを充電
するため過渡電流として観測される。その後センスアン
プ回路が動作し、データ線の負荷容量CDに充電を開始す
る。データ線の電圧が上昇するにつれ、電源電圧Vccと
の間の電位差が小さくなる。この結果QPのgm(コンダク
タンス)が小さくなり、電流iは徐々に小さくなる。こ
のように従来回路では、負荷容量の充放電時の電流波形
が、第2図(b″)の如く動作の開始時にピーク値を取
り、後は徐々に低下する三角形の波形となる。この電流
の積分値が負荷容量に与えた電荷量であるから、極めて
効率が悪く、ピーク電流が大きくなる。あるいは動作時
間が長くなるなどの問題を生じる。
FIG. 2 (a) shows an example in which a conventional signal line charging / discharging circuit is applied to charging / discharging a data line of a dynamic memory. Here, the case where the data line is precharged to half the power supply voltage V CC is shown. In the figure SA 0 ~ SA n
Is a data line D corresponding to the stored information of the memory cell MC,
(D 0 0 to D n, general term for n, same below) in the sense amplifier circuit to be charged and discharged, p-channel transistor Q SP1 Q SP2
Amplifier circuit consisting of N-channel transistor
It consists of an NMOS amplifier circuit consisting of Q SN1 and Q SN2 . 1 and 2 the sense amplifier circuit driving signal CPS, composed of the charge-discharge circuit of the CSN in the p-channel transistor Q P and N-channel transistor Q N. As an example of such a conventional circuit, Japanese Patent Application No. 59-102
There is 530. The operation of such a circuit is shown in FIG.
(B ") will be described with reference to main part operation waveforms. When the word line W rises (e.g. 7V) data lines D corresponding to the information stored in the memory cell MC, and weak signal on are read out. Pulse P1 , Φ N Charged to (eg 5V) and drive line CSN When it is discharged from 0V to 0V, the sense amplifier operates and the minute signal on the data line D is amplified to V CC , 0V. At this time, the current i flowing in the CSP is first observed as a transient current because the parasitic capacitance CP of the CSP is charged. After that, the sense amplifier circuit operates to start charging the load capacitance C D of the data line. As the voltage of the data line rises, the potential difference from the power supply voltage Vcc becomes smaller. Consequently Q P of g m (conductance) is reduced, the current i gradually decreases. As described above, in the conventional circuit, the current waveform at the time of charging / discharging the load capacitance takes a peak value at the start of the operation as shown in FIG. Since the integrated value of is the amount of charge given to the load capacitance, the efficiency is extremely low, the peak current becomes large, or the operation time becomes long.

このような問題は、メモリLSIが大容量化され駆動線CS
P、CSNに接続されるデータ線数が増大し負荷容量が大き
くなったり、あるいは、充放電時間が高速化を図る際
に、さらに顕著となる。
The problem is that the memory LSI has a large capacity and the drive line CS
This becomes more remarkable when the number of data lines connected to P and CSN increases and the load capacity increases, or when the charge / discharge time is shortened.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、メモリLSIが大容量化、あるいは高速
化したときのピーク電流に関して配慮がなされておら
ず、大容量化、高速化するとピーク電流が大きくなると
いう問題があった。
The prior art described above does not consider the peak current when the memory LSI has a large capacity or has a high speed, and has a problem that the peak current becomes large when the memory LSI has a large capacity and a high speed.

本発明の目的は、負荷容量の充放電に伴なうピーク電流
を増大することなく充放電時間の高速化あるいは充放電
時間一定で、ピーク電流を低減することにある。
An object of the present invention is to reduce the peak current by increasing the charging / discharging time or maintaining the charging / discharging time constant without increasing the peak current accompanying the charging / discharging of the load capacity.

特に、出力回路においては、ピーク電流を低減すること
が必要である。尚、複数の出力トランジスタで負荷容量
を駆動する出力バッファ回路に関しては、先願に特開昭
61-109320号公報がある。
Especially in the output circuit, it is necessary to reduce the peak current. Regarding the output buffer circuit in which the load capacitance is driven by a plurality of output transistors, Japanese Patent Application Laid-Open No.
There is a publication of 61-109320.

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

上記目的は、負荷容量を有する負荷回路が接続された出
力回路を有する半導体装置であって、該出力回路は、上
記負荷回路の上記負荷容量を所定の電位に充電する充電
制御回路を具備してなり、上記充電制御回路は、上記負
荷回路の上記負荷容量の端子電圧又は充電電流を検知す
る検知回路と、第1の電圧と上記第1の電圧と異なる第
2の電圧とを発生する電圧発生回路と、上記第1の電圧
と上記検知回路が出力する信号電圧とを比較し、その比
較結果に応じて第1の制御信号を発生する第1の比較回
路と、上記第2の電圧と上記検知回路が出力する上記信
号電圧とを比較し、その比較結果に応じて第2の制御信
号を発生する第2の比較回路と、上記第1の制御信号に
応じて上記負荷回路の上記負荷容量を充電する第1の駆
動回路と、上記第2の制御信号に応じて上記負荷回路の
上記負荷容量を充電する第2の駆動回路とを有する半導
体装置により目的が達成される。
The above object is a semiconductor device having an output circuit to which a load circuit having a load capacitance is connected, the output circuit comprising a charge control circuit for charging the load capacitance of the load circuit to a predetermined potential. The charge control circuit detects a terminal voltage or a charging current of the load capacitance of the load circuit, and a voltage generating circuit that generates a first voltage and a second voltage different from the first voltage. A circuit, a first comparison circuit that compares the first voltage with a signal voltage output by the detection circuit, and generates a first control signal according to the comparison result, the second voltage, and the first comparison circuit. A second comparison circuit that compares the signal voltage output from the detection circuit and generates a second control signal according to the comparison result, and the load capacitance of the load circuit according to the first control signal. A first drive circuit for charging the Object is achieved in accordance with the control signal by a semiconductor device and a second driving circuit for charging the load capacitance of the load circuit.

〔作用〕[Action]

検知回路は負荷回路の負荷容量の端子電圧又は充電電流
の大きさを検知し、上記端子電圧又は充電電流の大きさ
に応じて信号電圧を出力する。第1及び第2の比較回路
は、電圧発生回路が発生する第1及び第2の電圧と上記
信号電圧とをそれぞれ比較し、それらの比較結果に応じ
てそれぞれ第1の制御信号と第2の制御信号を発生す
る。上記負荷回路の上記負荷容量を充電する第1及び第
2の駆動回路は、それぞれ上記第1及び第2の制御信号
に応じて駆動する。上記第1及び第2の駆動回路を上記
負荷回路の上記負荷容量の上記端子電圧又は上記充電電
流の大きさによって駆動させることにより、上記負荷容
量を充電する際のピーク電流を抑制することが可能であ
り、上記負荷回路の上記負荷容量の上記端子電圧もしく
は上記充電電流に依存して上記第1及び第2の駆動回路
の駆動能力が変化するので、半導体装置の製造条件のば
らつきや使用条件等により上記負荷容量の充電特性が変
化しても、所望の充電特性を得ることが可能であり、ま
た、上記電圧発生回路が発生する上記第1及び第2の電
圧の設定と、上記第1及び第2の駆動回路の駆動能力の
組み合わせで任意の充電特性を得ることが可能である。
The detection circuit detects the magnitude of the terminal voltage or the charging current of the load capacitance of the load circuit, and outputs a signal voltage according to the magnitude of the terminal voltage or the charging current. The first and second comparison circuits compare the first and second voltages generated by the voltage generation circuit with the signal voltage, respectively, and according to the comparison result, the first control signal and the second control signal, respectively. Generate a control signal. The first and second drive circuits that charge the load capacitance of the load circuit are driven according to the first and second control signals, respectively. By driving the first and second drive circuits according to the magnitude of the terminal voltage or the charging current of the load capacitance of the load circuit, it is possible to suppress the peak current when charging the load capacitance. Since the driving capabilities of the first and second driving circuits change depending on the terminal voltage or the charging current of the load capacitance of the load circuit, variations in manufacturing conditions of semiconductor devices, usage conditions, etc. As a result, even if the charging characteristic of the load capacitance changes, it is possible to obtain a desired charging characteristic, and the setting of the first and second voltages generated by the voltage generating circuit and the first and second It is possible to obtain an arbitrary charging characteristic by combining the driving capabilities of the second driving circuits.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図(a)により説明す
る。第2図(a)の従来回路と異なる点は、1の充電回
路が、従来は1個のトランジスタで構成されるのに対
し、本実施例ではトランジスタQP1からQpnの複数個で構
成されていることである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The difference from the conventional circuit of FIG. 2 (a) is that one charging circuit is conventionally composed of one transistor, whereas in the present embodiment it is composed of a plurality of transistors Q P1 to Q pn. It is that.

本実施例の動作を第1図(b)〜(d)の要部波形を参
照して説明する。従来と同様ワード線Wが立ち上がると
データ線D、上に微少信号が読み出される。この微少
信号をセンスアンプ回路SA0〜SAnで増幅する。この増幅
P1PnとφNが印加されることによってセンスア
ンプ回路駆動信号CSPを からVCCに充電回路1により充電し、CSN から0Vに放電回路2により放電することにより行なう。
QSP1、QSP2で構成されるPMOSアンプ回路、QSN1、QSN2で構
成されるNMOSアンプ回路とも充電と放電が異なるだけで
他の基本的動作は同一であるので以下の説明ではPMOSア
ンプ回路による充電動作について述べる。さてデータ線
D、に微少信号が現われると同図(c)に示すよう
に、最初のパルスφP1が印加され増幅を開始するがこの
増幅では、CSPを (Vth:PMOSアンプ回路QSP1のしきい電圧)まで充電する
とQSP1がオンになりデータ線容量CDの充電が開始され
る。このときD0〜Dnの全データ線の容量がトランジスタ
QP1の負荷となるため充電は極端に遅くなる。駆動トラ
ンジスタQP1の駆動能力は、センスアンプ回路の感度と
駆動線CSP寄生容量CPの充電ピーク電流により決定され
る。次にP2P3P4Pnと順次印加されデータ
線を充電する。このときトランジスタの駆動能力をQP2
QP3……QPnの順に大きくして、すなわちチャネル幅をW2
<W3<W4……Wmとしておくことにより、データ線の充電
電流iは、各タイミングで平均化されピーク電流を増大
することなくデータ線充電時間の高速化を図ることがで
きる。あるいは、同じ充電速度ならピーク電流の低減が
図れる。この詳細を以下に説明する。
The operation of this embodiment will be described with reference to the waveforms of the main parts shown in FIGS. As in the conventional case, when the word line W rises, a minute signal is read onto the data line D. This minute signal is amplified by the sense amplifier circuits SA 0 to SA n . This amplification applies the sense amplifier circuit drive signal CSP by applying P 1 to Pn and φ N. To V CC from the charging circuit 1 to CSN The discharge circuit 2 discharges from 0 V to 0 V.
Since the PMOS amplifier circuit composed of Q SP1 and Q SP2 and the NMOS amplifier circuit composed of Q SN1 and Q SN2 have the same basic operations except for charging and discharging, the PMOS amplifier circuit will be described below. The charging operation by will be described. When a minute signal appears on the data line D, the first pulse φ P1 is applied to start amplification as shown in (c) of FIG. When (V th : threshold voltage of PMOS amplifier circuit Q SP1 ) is charged, Q SP1 is turned on and charging of the data line capacitance C D is started. At this time, the capacitance of all data lines D 0 to D n is
Charging becomes extremely slow because it becomes the load of Q P1 . The drive capability of the drive transistor Q P1 is determined by the sensitivity of the sense amplifier circuit and the charging peak current of the drive line CSP parasitic capacitance C P. Next, P2 , P3 , and P4 to Pn are sequentially applied to charge the data line. At this time, the drive capability of the transistor is Q P2 ,
Q P3 …… Increase in order of Q Pn , that is, the channel width is W 2
<By keeping the W 3 <W 4 ...... W m , the charging current i of the data lines, it is possible to speed up the data line charging time without increasing the averaged peak current at each timing. Alternatively, if the charging speed is the same, the peak current can be reduced. The details will be described below.

第3図(a)、(a′)〜(d)、(d′)は、この高
速化あるいは低ピーク電流化の効果をさらに具体的に説
明する図である。トランジスタのゲート長が1.5μ、ゲ
ート酸化膜250Åで、データ線容量が0.3pF、データ対線
が1024の例である。第3図(a)(a′)は、駆動トラ
ンジスタQP1の1個(ゲート幅1600μm)でデータ線を
充電した場合を示しており、このときの充電電流のピー
ク値は寄生容量CPの充電電流で決められている。その後
にPMOSアンプ回路が動作し、データ線の電圧が上昇する
につれ電流は徐々に小さくなる。第3図(b)(b′)
は、駆動トランジスタQP1とQP2(ゲート幅400μm)の
2個で駆動した場合を示している。QP1、QP2を順次オン
して駆動するが、P2が印加された時点では、φP1によ
る充電電流が大きいためQP2により流れる電流i2は同図
点線で示すように小さくし、ピーク電流の増大を防ぐ必
要がある。すなわちQP2の駆動能力(チャネル幅W2)はQ
P1に比べ小さくしておく必要がある。第3図(c)
(c′)は、さらに駆動トランジスタQP1、QP2、QP3(ゲ
ート幅1600μm)で駆動した場合を示している。QP3
駆動能力は、P3が印加される時点では、QP1、QP2によ
る充電動作によりデータ線電位が上昇して、電源との電
位差が小さくなり、充電電流が極端に小さくなるためQ
P2の駆動能力より大きくしても同図に示すようにピーク
電流が増大することはない。第3図(d)(d′)は、
駆動トランジスタQP1、QP2、QP3、QP4(ゲート幅2400μ
m)で駆動した場合を示しており、同図(c)(c′)
と同様に、QP3の駆動能力よりQP4の駆動能力を大きくす
れば、同図に示すようにピーク電流を増大することなく
高速化を図ることができる。
FIGS. 3 (a), (a ') to (d), (d') are views for more concretely explaining the effect of speeding up or lowering the peak current. In this example, the transistor gate length is 1.5μ, the gate oxide film is 250Å, the data line capacitance is 0.3pF, and the data pair line is 1024. FIGS. 3 (a) and 3 (a ') show the case where the data line is charged by one driving transistor Q P1 (gate width 1600 μm), and the peak value of the charging current at this time is the parasitic capacitance C P. It is determined by the charging current. After that, the PMOS amplifier circuit operates and the current gradually decreases as the voltage of the data line increases. Fig. 3 (b) (b ')
Shows the case where the driving is performed by two driving transistors Q P1 and Q P2 (gate width 400 μm). Q P1 and Q P2 are sequentially turned on and driven, but when P2 is applied, the charging current due to φ P1 is large, so the current i 2 flowing through Q P2 is made small as shown by the dotted line in the figure, and the peak current It is necessary to prevent the increase of That is, the driving capacity of Q P2 (channel width W 2 ) is Q
It needs to be smaller than P1 . Fig. 3 (c)
(C ') shows the case of further driving by the driving transistors Q P1 , Q P2 , and Q P3 (gate width 1600 μm). The driving capability of Q P3 is that when P3 is applied, the data line potential rises due to the charging operation by Q P1 and Q P2 , the potential difference from the power supply becomes smaller, and the charging current becomes extremely small.
Even if it is larger than the drive capacity of P2 , the peak current does not increase as shown in the figure. 3 (d) and (d ') are
Drive transistor Q P1 , Q P2 , Q P3 , Q P4 (gate width 2400 μ
(c) and (c ') in the same figure.
Similarly, if the driving capacity of Q P4 is made larger than that of Q P3, the speed can be increased without increasing the peak current as shown in the figure.

すなわち、負荷容量への充電電流は一般に、パルスが印
加され最初にピーク値が現われ、電圧の上昇とともに電
流値が減少する。本実施例では、この電流値が減少した
とき次のパルスを印加するようにしているため、充電回
路全体では、あたかも定電流源回路の如く動作する。
That is, the charging current to the load capacitance generally has a peak value first when a pulse is applied, and the current value decreases as the voltage increases. In this embodiment, the next pulse is applied when the current value decreases, so that the entire charging circuit operates as if it were a constant current source circuit.

また、パルスが印加され、最初にピーク値が現われ、電
圧の上昇とともに、電流値が減少するが、この電流iは i=I0e-t/CR で現わされる。
Also, when a pulse is applied, the peak value first appears, and the current value decreases as the voltage rises, but this current i is expressed as i = I 0 e −t / CR .

I0 :ピーク電流値 R :トランジスタのオン抵抗 C :負荷容量 このため、トランジスタを複数個設け、順次オンするこ
とにより、充電回路全体の抵抗が小さくなり、電流の減
少速度が速くなる。これは、第3図(a)〜(d)のよ
うに、トランジスタの数を増やして行くごとにiの減少
速度が速くなっていることからも明らかである。これに
より、より理想的な定電流駆動が可能になる。
I 0 : Peak current value R: On-resistance of transistor C: Load capacitance Therefore, by providing a plurality of transistors and sequentially turning them on, the resistance of the entire charging circuit becomes smaller and the current decreasing speed becomes faster. This is also clear from the fact that the rate of decrease of i increases as the number of transistors increases, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d). As a result, more ideal constant current driving becomes possible.

したがってQP1、QP2……QPmと複数個のトランジスタで充
電する際QP2の駆動能力すなわち、そのチャネル幅W2
りは、QP3のチャネル幅W3のチャネル幅W3を大きくす
る。すなわちW2<W3<W4……Wmの関係を保つことにより
ピーク電流を増大することなく高速化を図ることができ
る。あるいは、充電時間を1個のトランジスタで行なう
場合と同じにすれば、ピーク電流を低減することができ
る。なお、説明では充電について述べたが、放電につい
ても同様に高速化、あるいは低ピーク電流化を図ること
ができる。
Thus Q P1, Q P2 drivability of ...... Q Pm and when charging a plurality of transistors Q P2 i.e., than its channel width W 2, to increase the channel width W 3 of the channel width W 3 of the Q P3. That is, by maintaining the relationship of W 2 <W 3 <W 4 ... W m , the speed can be increased without increasing the peak current. Alternatively, the peak current can be reduced by setting the charging time to be the same as in the case of using one transistor. In the description, charging is described, but discharging can be similarly speeded up or reduced in peak current.

以上、負荷容量を効率よく充放電するための実施例を述
べたが、充放電動作時の負荷容量端子電圧あるいは充放
電電流などを検知し、これによって動作を制御すること
により、さらに効率を高めるなどの所望の充放電動作を
行なわせることが可能になる。第4図はその実施例の一
つである。
Although the embodiments for efficiently charging and discharging the load capacity have been described above, the efficiency is further improved by detecting the load capacity terminal voltage or the charging / discharging current during charging / discharging operation and controlling the operation accordingly. It is possible to perform a desired charging / discharging operation such as. FIG. 4 shows one of the embodiments.

同図でCLは充放電動作の対象となる負荷容量であり、第
1図の駆動 容量CP、データ線容CDなどに対応する。OB
SはCLの端子電圧VLあるいは充放電電流iLの検知回路で
あり、VL、iLに対応した信号VOBSを出力する。なお、こ
こでiLは電流経路に微少抵抗を挿入して、その両端電圧
を検出するなどにより検知できる。CMPは関数電圧発生
回路GENの出力VR1〜VRmとVOBSを比較して、VOBSがVR1
VRmより以上、あるいは以下になるなど予め定めた条件
を満した時に信号φCm〜φCmを出力する。なおここで、
VOBS、VR1、VRmの信号形態は直流あるいは交流の電圧ある
いは電流のいずれであってもよい。DRV1〜DRVmはφC1
φCmの指示により動作する駆動回路である。駆動回路出
力で負荷容量CLを駆動するが、同図のように直接駆動す
る他に後述する第8図〜第10図などのように任意の回路
ABCを介してCLを駆動する形式も考えられる。φSは動作
制御用の信号であり、ここではCLの充放電動作開始信号
として例示している。CMPのみに制御信号を入力してい
るが他の回路にも必要に応じて、所定の信号が入力され
ることは勿論である。ここでは図面の簡略化のため省略
してある。
In the figure, C L is the load capacity that is the target of charge / discharge operation, and corresponds to the drive capacity C P , the data line capacity C D, etc. in FIG. OB
S is a detection circuit of the terminal voltage V L of C L or the charging / discharging current i L , and outputs a signal V OBS corresponding to V L and i L. Here, i L can be detected by inserting a minute resistor in the current path and detecting the voltage across it. CMP compares the output V R1 ~ V Rm of the function voltage generator GEN with V OBS , and V OBS is V R1 ~
Signals φ Cm to φ Cm are output when a predetermined condition is satisfied such that V Rm is equal to or more than V Rm or less. Here,
The signal form of V OBS , V R1 and V Rm may be DC or AC voltage or current. DRV 1 ~ DRV m is φ C 1 ~
This is a drive circuit that operates according to the φ Cm instruction. The load capacitance C L is driven by the output of the drive circuit, but in addition to the direct drive as shown in the same figure, an arbitrary circuit as shown in FIGS.
A form in which CL is driven via ABC is also conceivable. phi S is a signal for controlling the operation, here illustrated as charging and discharging operation start signal C L. Although the control signal is input only to the CMP, it goes without saying that a predetermined signal is also input to other circuits if necessary. It is omitted here for simplification of the drawing.

第4図(b)、(c)は上記の構成において、CLをOVか
ら所望の正電圧、たとえば電源電圧VCCに充電する場合
の電圧、電流波形を示している。なおここでVOBSはVL
等しくなるようにOBSを構成した場合(たとえばCL端とC
MP入力端を直結するなど)を例示している。また、VR1
〜VRmはVR1=0VR2……<VRm<VCCのように設定してあ
り、CMP1〜CMPmはVOBSがそれぞれ該当するVR以上になっ
た時点でφC1〜φCmを出力する構成になっている。
Figure 4 (b), and (c) shows the configuration of the above, voltage when charging the C L desirable positive voltage from OV, for example, to the power source voltage V CC, the current waveform. Note that when OBS is configured so that V OBS is equal to V L (for example, C L end and C L
MP input end is directly connected) is illustrated. Also, V R1
~ V Rm is set as V R1 = 0 V R2 ...... <V Rm <V CC , and CMP 1 to CMP m are φ C1 to φ Cm when V OBS becomes the corresponding V R or more. Is output.

さて、ここで時刻t1にφSが入力されると、CMPが動作を
開始する。今VR1=0Vと設定されているので、直ちにφ
C1が出力され、DRV1が動作を開始する。これによりCL
充電が開始され、VLおよびVOBSが正方向に上昇する。ま
た電流iLも急激に大きくなる。VLが上昇するにつれ、V
CCとの間の電位差が小さくなるため、一般はDRV1の駆動
能力は小さくなる。これは、DRV1が、第1図の1ように
MOSトランジスタ、あるいは抵抗とスイッチの組み合わ
せで構成される場合を考えると容易に推察される。その
結果iLは徐々に小さくなり、VLの上昇率も低下する。し
かし、VLすなわちVOBSがVR2より大きくなると、CMP2
よりφC2が出力され、DRV2が動作する。これにより、CL
はDRV1とDRV2により駆動されるため、再びiLが大きくな
り、VLの上昇率も大きくなる。以後同様の動作を繰返し
て、VLがVCCに達するとiLは0となり、充電動作を終了
する。
Now, when φ S is input at time t 1 , the CMP starts operating. Since V R1 = 0V is set now, immediately φ
C1 is output and DRV 1 starts operating. This starts charging C L , and V L and V OBS rise in the positive direction. The current i L also increases rapidly. As V L rises, V
Since the potential difference between CC and CC is small, the drive capability of DRV 1 is generally small. This is because DRV 1 is like 1 in Figure 1.
It is easily inferred when considering the case of being composed of a MOS transistor or a combination of a resistor and a switch. As a result, i L gradually decreases, and the rate of increase of V L also decreases. However, when the V L ie V OBS is greater than V R2, the phi C2 is outputted by CMP 2, DRV 2 is operated. This gives C L
Is driven by DRV 1 and DRV 2 , i L becomes large again, and the increase rate of V L also becomes large. After that, the same operation is repeated, and when V L reaches V CC , i L becomes 0 and the charging operation ends.

以上述べた実施例によれば、負荷容量CLの端子電圧に応
じて駆動条件を制御しているため、極て、精度の高い充
放電動作が可能となる。すなわち、第1図に述べた実施
例では、負荷容量の充放電特性を予測して、予め定めた
時間間隔毎に駆動能力を補強する、もしくは増大する手
法を採つたが、本実施例では、CLの端子電圧に応じて駆
動能力を制御するため、たとえば半導体装置の製造条件
のばらつき、使用条件の変化などにより、充放電特性が
変化しても、所望の充放電特性を得ることが可能にな
る。これにより、過渡電流を増やすことなく、短時間で
CLの充放電動作を行なうことが可能になる。また、関数
電圧発生回路の出力VR1〜VRmとDRV1〜DRVmの駆動能力と
の組み合せで任意の充放電特性を実現することが可能に
なる。
According to the above-described embodiment, the driving condition is controlled according to the terminal voltage of the load capacitance C L , so that extremely accurate charging / discharging operation can be performed. That is, in the embodiment shown in FIG. 1, the method of predicting the charge / discharge characteristics of the load capacity and reinforcing or increasing the drive capacity at every predetermined time interval is adopted. to control the drive capability in accordance with the terminal voltage of C L, for example variations in the manufacturing conditions of the semiconductor device, such as by the use conditions change, also the charge-discharge characteristics are changed, it is possible to obtain the desired charge and discharge characteristics become. This will reduce transient current in a short time.
It becomes possible to perform charging and discharging operation of the C L. Further, it becomes possible to realize an arbitrary charge / discharge characteristic by combining the outputs V R1 to V Rm of the function voltage generating circuit and the driving capabilities of DRV 1 to DRV m .

同図において、DRVは例えば第1図の1のようにMOSトラ
ンジスタで構成することができるし、また、GFN、CMPに
ついては特願昭58-153308の第5図〜第14図などに示さ
れた回路などがそのまま使える。また、OBSはCLの端子
とCMPの入力端子を直結してもよいし、必要に応じてMOS
トランジスタのソースホロワー回路あるいはバイポーラ
トランジスタのエミッタホロワー回路、さらには、良く
知られている増算増幅器などを使用してもよい。
In the figure, DRV can be constituted by MOS transistors as shown in 1 of FIG. 1, and GFN and CMP are shown in FIGS. 5 to 14 of Japanese Patent Application No. 58-153308. It can be used as is. Also, It OBS may be directly connected to the input pin of the CMP of C L, MOS optionally
A transistor source follower circuit, a bipolar transistor emitter follower circuit, or a well-known multiplication amplifier may be used.

なお、本実施例において最初のDRV1を作動させるため、
VR1=0Vとしているが、その値は動作開始時の初期電圧
に応じて設定されるべきであることは言うまでもない
が、このような方法では、初期値とVR1との不整合、た
とえばCMPが作動しない程度に初期値とVR1がずれたりす
ると永久に動作を開始しない場合が予想される。その場
合には別途破線で示すようなCMPが付加されない、初期
動作専用の駆動回路DRV0を設けておき、φSによって直
接起動する方式もある。この方式によれば、誤動作を生
じるなどの問題はない。
In addition, in order to operate the first DRV 1 in this example,
Although V R1 = 0V is set, it goes without saying that the value should be set according to the initial voltage at the start of operation. However, in such a method, there is a mismatch between the initial value and V R1 such as CMP. If the initial value and V R1 deviate to the extent that does not operate, it is expected that the operation will not start forever. In that case, there is also a method in which a drive circuit DRV 0 dedicated to the initial operation is separately provided without adding CMP as shown by a broken line and is directly activated by φ S. According to this method, there is no problem such as malfunction.

第5図は負荷の動作状態を検知して動作を制御する他の
実施例であり、第4図とはOBSとCMPの間に変換回路CON1
〜CONmを付加した点で異なる。CON1〜CONmは目的に応じ
てVOBSに減乗徐あるいは微分、積分などの演算処理を施
してCMPに入力するもので、第4図に比べさらに任意で
精度の高い充放電動作を実現できる。なお、本実施例で
は、CONをCMP毎に設けているがまとめて一個のみ、ある
いはグループ毎に設けることも可能である。
FIG. 5 shows another embodiment for controlling the operation by detecting the operating state of the load, and FIG. 4 shows a conversion circuit CON 1 between OBS and CMP.
The difference is that ~ CON m is added. CON 1 to CON m are for inputting to CMP after performing arithmetic processing such as reduction / increment / decrement or differentiation / integration on V OBS according to the purpose, and realize more arbitrary and highly accurate charge / discharge operation compared to Fig. 4. it can. In this embodiment, CON is provided for each CMP, but it is also possible to collectively provide only one or for each group.

第6図は、第4図、第5図のCMPをCMOSトランジスタ、
すなわちpチャンネルMOSトランジスタ(Q26他)、とN
チャネルMOSトランジスタ(Q21他)を用いて構成した具
体例である。Q21〜Q27で初段差動アンプのバイアス回
路、Q28〜Q39で初段差動アンプ、Q41〜Q49で2段目差動
アンプ、Q50〜Q54で3段目差動アンプを構成している。
制御信号φ3が高電圧(VCC)、Cが低電圧(0V)
になると動作を開始し、出立φCにVOBS<VRで低電圧、V
OBS>VRで高電圧を出力する。なおここで入力の接続は
本回路を使用する回路全体の位相関係を考慮して接続す
べきことは勿論である。本構成によれば、CMOSを用いた
差動アンプを多段に接続しているため、低電力、高感度
(高弁別比)のCMPを実現でき、充放電動作の高精度化
が可能になる。
FIG. 6 shows the CMP of FIGS. 4 and 5 as a CMOS transistor,
That is, p-channel MOS transistor (Q 26 etc. ), and N
This is a specific example configured by using a channel MOS transistor (Q 21, etc. ). Bias circuit for the first stage differential amplifier with Q 21 to Q 27 , first stage differential amplifier with Q 28 to Q 39 , second stage differential amplifier with Q 41 to Q 49 , and third stage differential amplifier with Q 50 to Q 54 Are configured.
Control signal φ 3 is high voltage (V CC ), C is low voltage (0 V)
The starts operating, V OBS to outgoing phi C <V R at low V oltage, V
And outputs a high voltage in the OBS> V R. It is needless to say that the input connection should be made in consideration of the phase relationship of the entire circuit using this circuit. According to this configuration, since differential amplifiers using CMOS are connected in multiple stages, it is possible to realize CMP with low power consumption and high sensitivity (high discrimination ratio), and it is possible to improve the accuracy of charge / discharge operation.

第7図は第4図の実施例を第1図の如きメモリLSIのデ
ータ線充放電動作に適用した例である。メモリアレー部
の構成と方式は第1図と同一である。本実施例によれ
ば、第1図および第4図で説明したように、CSPの電位
が上昇すると共に、VOBSも上昇して、それにつれてCMP1
〜CMPmが作動してφC1〜φCmを発生する。これによって
QP1〜QPm(それぞれが、第4図の駆動回路DRV0〜DRVm
対応)が順次オンとなり、第1図(b)と同様の動作
が、さらに精度よく行なわれる。なおここで、φC1〜φ
CmはQP1〜QPmがpチャネルMOSトランジスタであるた
め、VOBSがVRを超えた時低電圧(0V)になるようにCM
P1を構成することは言うまでもない。また、本実施例に
おいても、第4図で示したDRV0の如き、初期動作専用の
駆動回路を設けることもできる。また、ここでは、第1
図との対応を明確にするため、DRV0〜DRVmとしてのQP1
〜QPm全体を一括して、第1図の充放電回路1として示
した。QP1〜QPmのチャネル幅は第1図と同一の特性を得
るには同図と同様の考えにより 定すればよい。
FIG. 7 is an example in which the embodiment of FIG. 4 is applied to the data line charging / discharging operation of the memory LSI as shown in FIG. The structure and method of the memory array section are the same as those in FIG. According to the present embodiment, as explained in FIGS. 1 and 4, the potential of CSP rises and V OBS rises, and CMP 1 rises accordingly.
~ CMP m operates to generate φ C1 ~ φ Cm . by this
Q P1 to Q Pm (each corresponding to drive circuits DRV 0 to DRV m in FIG. 4) are turned on sequentially, and the same operation as in FIG. 1 (b) is performed with higher accuracy. Here, φ C1 ~ φ
Since Cm is a p-channel MOS transistor from Q P1 to Q Pm , CM should be set to a low voltage (0V) when V OBS exceeds V R.
Not to mention configuring P1. Also in this embodiment, a drive circuit dedicated to the initial operation, such as DRV 0 shown in FIG. 4, can be provided. Also, here, the first
In order to clarify the correspondence with the figure, Q P1 as DRV 0 to DRV m
The whole ~ Q Pm is collectively shown as the charging / discharging circuit 1 in FIG. The channel widths of Q P1 to Q Pm may be determined by the same idea as in FIG. 1 in order to obtain the same characteristics as in FIG.

以上述べた各実施例は、CMP、DRVなどを複数個設け、そ
れらのオン・オフにより、充放電特性を離散的(デジィ
ジタル的)に制御する方式にあるが、これを連続的(ア
ナログ的)に制御する方式もある。第8図はその実施例
である。同図で各回路は、すでに述べた各実施例と同一
の機能を有するが添字aはアナログ的な動作機能を有す
ることを示している。また同図でABCはDRVaからCLの経
路に用途に応じて挿入される任意の回路であり、例えば
第1図で示したセンスアンプSAなどがこれに対応する。
本実施例では、φSの入力と同時にCLの充放電動作が開
始され、その後はCMPa、DRVa、ABC、OSBa、CONaで構成され
た閉ループの特性に従がつて充放電動作が行なわれる。
この閉ループの特性を任意に設定することにより、たと
えば、第4図で示したような動作特性を実現することが
できる。本実施例によれば、1組の回路で制御できるの
で、半導体装置の集積度を低下させることなく、充放電
動作を任意に制御できる。また、制御は連続的にスムー
スに行なわれるため、雑音発生などの問題も無くすこと
ができる。
Each of the embodiments described above is a system in which a plurality of CMPs, DRVs, etc. are provided and the charging / discharging characteristics are controlled discretely (digitally) by turning them on and off, but this is continuous (analog). There is also a method to control. FIG. 8 shows the embodiment. In the figure, each circuit has the same function as each of the above-described embodiments, but the subscript a indicates that it has an analog operation function. ABC is an arbitrary circuit inserted in the route from DRV a to C L according to the application in the figure, and the sense amplifier SA shown in FIG. 1 corresponds to this, for example.
In the present embodiment, the charging / discharging operation of C L is started at the same time as the input of φ S , and thereafter, the charging / discharging operation is performed according to the closed-loop characteristics composed of CMP a , DRV a , ABC, OSB a , and CON a. Is performed.
By arbitrarily setting the characteristics of this closed loop, for example, the operation characteristics shown in FIG. 4 can be realized. According to the present embodiment, since the control can be performed by one set of circuits, the charging / discharging operation can be arbitrarily controlled without lowering the integration degree of the semiconductor device. Further, since the control is continuously and smoothly performed, problems such as noise generation can be eliminated.

第9図は上記実施例のさらに好適な実施例の一つであ
り、充放電動作時の負荷端電圧、あるいは駆動電流を検
出するために、擬似の負荷容量CLMを回路ABCMを付加し
た点で第8図とは異なる。本実施例によれば、実際の負
荷容量CLの充放電動作に擾乱を与えることなくその動作
状態を検知できる利点がある。また、擬似回路の応答を
実回路部と変えることにより、さらに充放電動作の制御
の自由度を高めることができる。
FIG. 9 is one of the more preferable embodiments of the above-mentioned embodiment, in which a pseudo load capacitance C LM is added to the circuit ABC M in order to detect the load end voltage or the drive current at the time of charge / discharge operation. It differs from FIG. 8 in points. According to the present embodiment, there is an advantage that the operating state can be detected without disturbing the actual charging / discharging operation of the load capacitance C L. Further, by changing the response of the pseudo circuit to that of the actual circuit section, the degree of freedom in controlling the charging / discharging operation can be further increased.

第10図は、上記の擬似負荷容量CLMの駆動用に専用の駆
動回路DRVaMを付加した実施例である。本実施例では第
9図以上に制御の自由度を高めると同時に、さらに実回
路への擾乱を少なくできる。また、同図の破線で示すよ
うに、擬似負荷専用のCONaM、CMPaMをさらに付加するこ
とも勿論可能であり、さらに制御の自由度を上げたり、
実回路への擾乱を少なくすることができる。
FIG. 10 shows an embodiment in which a drive circuit DRV aM dedicated for driving the above pseudo load capacitance C LM is added. In this embodiment, the degree of freedom in control can be increased more than that shown in FIG. 9 and, at the same time, the disturbance to the actual circuit can be further reduced. Also, as shown by the broken line in the figure, it is of course possible to add CON aM and CMP aM dedicated to the pseudo load, further increasing the degree of freedom of control,
The disturbance to the actual circuit can be reduced.

以上のように擬似負荷容量を付加する手法は、前に述べ
た各種の実施例にも適用可能である。
The method of adding the pseudo load capacity as described above can be applied to the various embodiments described above.

第11図は、上に述べた連続的に制御する手法を第1図の
如きメモリLSIのデータ線充電動作に適用した例であ
る。メモリアレー部の構成と方式は第1図と同一であ
る。同図でDMM、SAMは負荷の動作状態を検知するた
めの擬似データ線、擬似センスアンプであり、第8図の
CLM、ABCMに対応する。なお、ここで前に述べたセンスア
ンプによる微小信号増幅時には、常にDMが低電圧、M
が高電圧となるように設計してある。これは、予めメモ
リセルMCに所定の情報を書き込む、あるいはSAMを構成
するトランジスタ定数、データ線容量CDなどを不平衡に
設計しておくなどにより実現できる。MOSトランジスタQ
P、QPCは、第8図のCONaCMPa、DRVaに対応し、ここではDM
の電圧がVOBSとして直接QPCのゲートに供給される。ま
た、QP、QPCの回路は、第1図の充電回路1とも同様に対
応する。なおここでQPのgm(コンダクタンス)はQPCのg
mに比べ充分大きく設計してある。
FIG. 11 shows an example in which the above-described continuous control method is applied to the data line charging operation of the memory LSI as shown in FIG. The structure and method of the memory array section are the same as those in FIG. In the figure, D M , M , and SA M are pseudo data lines and pseudo sense amplifiers for detecting the operating state of the load.
Corresponds to C LM and ABC M. In addition, when amplifying a small signal by the sense amplifier described above, D M is always low voltage, M
Is designed to have a high voltage. This can be achieved by writing predetermined information in the memory cell MC in advance, or by designing the transistor constants constituting the SA M , the data line capacitance C D, etc. in an unbalanced manner. MOS transistor Q
P and Q PC correspond to CON a CMP a and DRV a in Fig. 8, here D M
Is supplied as V OBS directly to the gate of Q PC . Further, the circuits of Q P and Q PC also correspond to the charging circuit 1 of FIG. Here, g m (conductance) of Q P is g of Q PC
It is designed to be much larger than m .

同図(b)、(d)は上記実施例の電圧、電流波形を示
している。時刻t1でほぼ同時にφNが高電圧、Pが低電
圧になると、QP、QNがオンとなる。これにより、DMM
がそれぞれ から0V、VCCに向って下降、上昇を開始する。このと
き、他のデータ線および駆動線も既に述べたように同様
に動作する。駆動線CPS、メモリセル情報に応して高電
位となるべきデータ線、およびMの電圧はQPCのgmと負
荷容量CP、CDなどで決まる時定数で上昇するが、これら
の電圧とVCCとの間の電位差が小さくなるため、QPCのgm
が小さくなろうとする。しかし、このときQPCのゲート
電圧であるDMの電圧は0Vに向つて降下しているため、Q
PCのゲート電圧は徐々に大きくなり、上記のgmの低下を
補うことになる。このため、gmはほぼ一定に保たれるこ
とになる。この結果、電流iは一定に保たれることにな
り、第1図で述べたと同様に効率よくデータ線の充電動
作を行なうことが可能になる。データ線電圧が時刻t2
VCCに達すると電流iは0となる。なお、ここでQPとQPC
は配置を変えてQPC、VCC側に接続してもよい。
FIGS. 7B and 7D show the voltage and current waveforms of the above embodiment. When φ N becomes a high voltage and P becomes a low voltage almost at time t 1 , Q P and Q N turn on. This allows D M , M
Respectively Then, it starts descending and rising toward 0V and V CC . At this time, the other data lines and drive lines operate similarly as described above. The voltage of the drive line CPS, the data line that should have a high potential according to the memory cell information, and the voltage of M rise with the time constant determined by g m of Q PC and load capacitances C P and C D. since the potential difference between the V CC decreases and, Q PC of g m
Tries to get smaller. However, at this time, the voltage of D M , which is the gate voltage of Q PC , drops toward 0 V, so Q
The gate voltage of PC gradually increases to compensate for the decrease in g m described above. Therefore, g m is kept almost constant. As a result, the current i is kept constant, and the data line charging operation can be performed efficiently as in the case described with reference to FIG. Data line voltage at time t 2
When it reaches V CC , the current i becomes zero. Note that here Q P and Q PC
May be rearranged and connected to the Q PC and V CC sides.

以上、述べたように本実施例によれば、簡単な回路構成
で効率のよい充電動作が可能になる。なお、本実施例で
の充電特性はDMの動作特性とQPCの特性によって制御で
きるが、第8図などのように適当な変換回路を設けるこ
とにより、さらに制御の自由度が上げられる。また、DM
にはQPCのゲートが接続されるため、その動作特性が他
のデータ線と大幅に変わる恐れがあるが、その場合はOB
SをDMとQPCの間に挿入したり、あるいはSAMのトランジ
スタ定数を他に比べ大きく設計するなどにより解決でき
る。また、DMM、SAMの付加により、実回路の動作に
擾乱を与える場合には、第10図に示したような擬似の駆
動回路として、1と同様の回路を別途設ければよい。
As described above, according to the present embodiment, efficient charging operation can be performed with a simple circuit configuration. Although the charging characteristic in this embodiment can be controlled by the operating characteristic of D M and the characteristic of Q PC , the degree of freedom of control can be further increased by providing an appropriate conversion circuit as shown in FIG. Also, D M
Since the gate of Q PC is connected to, but there is a possibility that the operating characteristics vary significantly with the other data line, in which case the OB
This can be solved by inserting S between D M and Q PC , or by designing the SA M transistor constant to be larger than the others. When adding D M , M , and SA M to disturb the operation of the actual circuit, a circuit similar to 1 may be separately provided as a pseudo drive circuit as shown in FIG. .

以上の第8図〜第11図の実施例により、少ない回路数
で、充放電動作を連続的に制御可能となる。これらの実
施例において比較回路CMPaは、単純な増幅回路もしくは
信号変換回路として動作しているが、比較用の信号を別
途入力することにより、さらに高度の動作制御が可能に
なる。
According to the embodiments of FIGS. 8 to 11 described above, the charge / discharge operation can be continuously controlled with a small number of circuits. In these embodiments, the comparison circuit CMP a operates as a simple amplification circuit or a signal conversion circuit, but by inputting a comparison signal separately, a higher degree of operation control becomes possible.

第12図はその実施例であり、GENaで比較用の信号VRa
発生する。本実施例においては、CLの充放電動作はVRa
の特性によって制御できる。すなわち、このような回路
形式においては、CMPaDRVaの総合利得(増幅率)が充分
大きく、OBSa、CONaの伝達係数をβとすると、VRaとVL
関係は と表わすことができる。なお、ここでCMPaへのVRa、CONa
出力の入力は、CMPa、DRVaOBSa、CONaの閉ループによる帰
還が負帰還となるように接続する必要がある。たとえ
ば、DRVaOBSa、CONaがいずれも正の伝達係数を持つとす
れば、第12図に示すようにCONa出力はCMPaの負入力端子
(入力が正方向に増大すると出力が負向に増大する入力
端子)に、VRaは正入力端子(入力が正方向に増大する
と出力も正方向に増大する入力端子)に入力する必要が
ある、DRVa、OBSa、CONaのいずれか一つ、もしくはすべて
が負の伝達係数を持つ場合には、上記とは逆に入力すれ
ばよい。この詳細については、チャールス・エーホルト
(CHARLES A.HOLT)著エレクトロニックサーキッツ デ
ィジタル アンド アナログ(ELECTRONIC CIRCUITS Di
gital and Analog)ジョンウィリマンドサンズ(JOHN W
ILEY & SONS)社発行などに述べられている。したが
って、VLをVRAによつて任意に制御できる第12図
(b)、(c)はその動作の一例を説明する大めの電
圧、電流の動作波形である。ここではβは正の一定の実
数と仮定し、時刻t1でφSが印加されるとGENaが動作を
開始し、VRAMが最大値として、時間に正比例の実線ある
いは時間の自乗に比例した破線のようなVRaを発する例
を示している。βは一定の実数であるから、式(2)よ
り明らかなように、VLにはVRaと相似(1/β倍)の波形
が出力される。VLは容量CLの端子電圧であるから、電流
iLはVLの微分値として求められ、同図に示すような電流
波形となる。したがって、VRaを制御することにより、V
LもしくはiLの波形を任意に設定できることになる。す
なわち、所望とするVL、もしくはiLに応じてVRaを発生
すればよい訳である。このとき、βを1より小さい値に
設定すれば、VRaはVLより小さい電圧値にすることがで
き、この発生が容易となる。その発生は抵抗と容量によ
る微分、積分回路、さらには演算増幅器も加えて、任意
のVRaを発生することができる。これらの一例は前著の
エレクトロニック サーキッツ ディジタルアンドアナ
ログ(ELECTRONIC CIRCUITS Digital and Analog)にも
示されている。またCMPaの構成法についても本著に述べ
られているが、第6図に示した回路をそのまま使用可能
である。このとき、その動作範囲は、極力線形領域で使
用するのが望ましいことは勿論である。
FIG. 12 shows an embodiment thereof, in which GEN a generates a comparison signal V Ra . In this embodiment, the charging / discharging operation of C L is V Ra
It can be controlled by the characteristics of. That is, in such a circuit form, the total gain (amplification factor) of CMP a DRV a is sufficiently large, and assuming that the transfer coefficient of OBS a and CON a is β, the relationship between V Ra and V L is Can be expressed as Note that here V Ra to CMP a , CON a
The output input must be connected so that the closed loop feedback of CMP a , DRV a OBS a , and CON a is negative feedback. For example, if DRV a OBS a and CON a both have a positive transfer coefficient, the output of CON a is the negative input terminal of CMP a (when the input increases in the positive direction, the output becomes negative as shown in Fig. 12). V Ra must be input to the positive input terminal (the input terminal where the output increases in the positive direction when the input increases in the positive direction), DRV a , OBS a , or CON a If one or all of them have a negative transfer coefficient, the input may be reversed. For more information on this, see Electronic Circuits Digital and Analog by CHARLES A.HOLT.
gital and Analog) John Williman Sands (JOHN W
ILEY & SONS) company issue. Therefore, FIGS. 12 (b) and 12 (c), in which V L can be arbitrarily controlled by V RA , are operating waveforms of large voltage and current for explaining an example of the operation. Here, β is assumed to be a constant positive real number, and when φ S is applied at time t 1 , GEN a starts operating, and V RAM is the maximum value, and is proportional to the solid line that is directly proportional to time or the square of time. It shows an example of emitting V Ra like the broken line. Since β is a constant real number, a waveform similar to V Ra (1 / β times) is output to V L , as is clear from equation (2). Since V L is the terminal voltage of the capacitance C L , the current
i L is obtained as the differential value of V L, the current waveform shown in FIG. Therefore, by controlling V Ra , V
The L or i L waveform can be set arbitrarily. That is, V Ra should be generated according to the desired V L or i L. At this time, if β is set to a value smaller than 1, V Ra can be set to a voltage value smaller than V L , and this can be easily generated. For the generation, an arbitrary V Ra can be generated by adding a differential circuit by resistance and capacitance, an integrating circuit, and an operational amplifier. An example of these is given in the previous article, Electronic Circuits Digital and Analog. Although the method of constructing CMP a is also described in this book, the circuit shown in FIG. 6 can be used as it is. At this time, it is needless to say that it is desirable to use the operating range in the linear region as much as possible.

以上述べたように、本実施例によれば、CENaで発生する
VRaによってCLの充放電特性をさらに精度よく任意に設
定可能である。これにより大きい負荷容量の充放電を低
過渡電流で高速に行なうことができる。
As described above, according to this embodiment, it occurs in CEN a .
And more precisely arbitrarily set the charge and discharge characteristics of the C L by V Ra. In addition, charging and discharging of a larger load capacity can be performed at high speed with low transient current.

以上、実施例により本発明の詳細を説明したが本発明の
適用範囲はこれらに限定されるものではない。たとえ
ば、ここではデータ線のプリチャージレベルがVCC/2の
場合を例に示したが、プリチャージレベルが他の任意の
値の場合でも本発明の原理が応用できる。また、充放電
動作の対象はデータ線のみでなく、他の一般的な負荷容
量の充放電動作にもそのまま適用できる。たとえば、メ
モリLSIあるいはマイクロコンピュータLSIなどのアドレ
スバッファ回路出力などのように大きい負荷容量が接続
される信号線の充放電動作制御にも使用できる。
Although the details of the present invention have been described with reference to the embodiments, the scope of application of the present invention is not limited to these. For example, although the case where the precharge level of the data line is V CC / 2 is shown here as an example, the principle of the present invention can be applied even when the precharge level is any other value. Further, the target of the charging / discharging operation is not limited to the data line, but can be applied as it is to the charging / discharging operation of other general load capacitances. For example, it can be used for controlling charge / discharge operation of a signal line connected to a large load capacitance such as an output of an address buffer circuit of a memory LSI or a microcomputer LSI.

この他に負荷容量は半導体装置のチップ内でなくチップ
外にあつてもよい。また半導体装置の主構成素子として
CMOSの例を説明したが、nチャネルMOSトランジスタあ
るいはpチャネルMOSトランジスタのみで構成された場
合や、あるいは他のバイポーラトランジスタ、さらには
シリコン以外の半導体、たとえばGaAsなどを用いて構成
した装置にも適用できる。また、上に述べたメモリLS
I、マイクロコンピュータLSI以外の一般のLSIにも適用
できることは明らかである。さらに本発明の主目的は、
各実施例の説明でも述べたように、大きい負荷容量の充
放電動作を低過渡電流で高速に行なうことにあるが、さ
らに別の用途可能である。たとえばデータの入出力端子
が複数個あるマルチビット構成のメモリLSIなどで、デ
ータ出力端子に付加される外部負荷容量を充放電する際
に生じる過渡電流雑音を低減するために、各データ出力
端子の充放電速度を一括して遅くなるように、第12図な
どの実施例を用いて制御して過渡電流を抵減したり、あ
るいは各データ出力端子毎に必要に応じて充放電速度を
制御して、全体の過渡電流を低減することもできる。こ
のような手法はメモリLSIのみでなく、マイクロコンピ
ュータ用LSIなどの論理LSIの出力端子の充放電特性の制
御にも使える。
In addition to this, the load capacitance may be provided outside the chip of the semiconductor device instead of inside the chip. Also, as the main component of semiconductor devices
Although the CMOS example has been described, the present invention is also applicable to the case where it is configured only by n-channel MOS transistors or p-channel MOS transistors, or other bipolar transistors, and devices configured using semiconductors other than silicon, such as GaAs. it can. Also, the memory LS mentioned above
It is obvious that it can be applied to general LSIs other than I and microcomputer LSIs. Further, the main object of the present invention is to
As described in the description of each embodiment, the charging / discharging operation of a large load capacity is performed at a high speed with a low transient current, but another application is possible. For example, in a memory LSI with a multi-bit configuration that has multiple data input / output terminals, in order to reduce transient current noise that occurs when charging / discharging the external load capacitance added to the data output terminals, To reduce the charging / discharging speed collectively, control using the embodiment shown in Fig. 12 to reduce the transient current, or control the charging / discharging speed for each data output terminal as needed. Thus, the total transient current can be reduced. Such a method can be used not only for controlling memory LSIs but also for controlling charge / discharge characteristics of output terminals of logic LSIs such as microcomputer LSIs.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、充放電のピーク電流を増大することな
く、充放電時間の高速化、あるいは充放電時間一定で
は、ピーク電流の低減が図れると言う効果がある。
According to the present invention, there is an effect that the peak current can be reduced by increasing the charging / discharging time or increasing the charging / discharging time without increasing the charging / discharging peak current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例、第1図(b)〜
(d)は第1図(a)の要部動作波形、第2図(a)〜
(d)は従来例とその動作波形、第3図(a)〜(d1)
は、本発明の効果を説明する図。第4図〜第12図は本発
明の他の実施例である。 1……充電回路、CSP,CSN……センスアンプ駆動線、CPC
N……駆動線容量、Q……トランジスタ、D00…Dn
n……データ線、CD……データ線容量、W……ワード
FIG. 1 (a) is one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b)-
(D) is a main part operation waveform of FIG. 1 (a), FIG. 2 (a) ~
(D) is a conventional example and its operation waveform, FIGS. 3 (a) to (d1).
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the present invention. 4 to 12 show another embodiment of the present invention. 1 ...... charging circuit, CSP, CSN ...... sense amplifier drive line, C P C
N ... drive line capacitance, Q ... transistor, D 0 , 0 ... D n ,
n …… Data line, C D …… Data line capacity, W …… Word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 衛藤 潤 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木村 勝高 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−147934(JP,A) 特開 昭61−109320(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jun Eto 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory (72) Inventor Katsutaka Kimura 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Hitachi Ltd. (56) Reference JP-A-52-147934 (JP, A) JP-A-61-109320 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】負荷容量を有する負荷回路が接続された出
力回路を有する半導体装置であって、 該出力回路は、 上記負荷回路の上記負荷容量を所定の電位に充電する充
電制御回路を具備してなり、 上記充電制御回路は、上記負荷回路の上記負荷容量の端
子電圧又は充電電流を検知する検知回路と、第1の電圧
と上記第1の電圧と異なる第2の電圧とを発生する電圧
発生回路と、上記第1の電圧と上記検知回路が出力する
信号電圧とを比較し、その比較結果に応じて第1の制御
信号を発生する第1の比較回路と、上記第2の電圧と上
記検知回路が出力する上記信号電圧とを比較し、その比
較結果に応じて第2の制御信号を発生する第2の比較回
路と、上記第1の制御信号に応じて上記負荷回路の上記
負荷容量を充電する第1の駆動回路と、上記第2の制御
信号に応じて上記負荷回路の上記負荷容量を充電する第
2の駆動回路とを有することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having an output circuit connected to a load circuit having a load capacitance, the output circuit comprising a charge control circuit for charging the load capacitance of the load circuit to a predetermined potential. The charge control circuit detects a terminal voltage or a charging current of the load capacitance of the load circuit, and a voltage that generates a first voltage and a second voltage different from the first voltage. A generation circuit, a first comparison circuit that compares the first voltage with a signal voltage output from the detection circuit, and generates a first control signal according to the comparison result, and the second voltage. A second comparison circuit that compares the signal voltage output by the detection circuit and generates a second control signal according to the comparison result, and the load of the load circuit according to the first control signal. A first drive circuit for charging a capacity; Wherein a and a second drive circuit for charging the load capacitance of the load circuit in response to the second control signal.
【請求項2】上記第1及び第2の駆動回路は、上記所定
の電位と上記負荷回路との間にソース・ドレイン経路が
設けられた第1及び第2のトランジスタをそれぞれ有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
体装置。
2. The first and second drive circuits respectively include first and second transistors having a source / drain path provided between the predetermined potential and the load circuit. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】上記負荷回路は上記半導体装置外にあるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項の何れ
かに記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the load circuit is located outside the semiconductor device.
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