JPH07249979A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH07249979A
JPH07249979A JP6066647A JP6664794A JPH07249979A JP H07249979 A JPH07249979 A JP H07249979A JP 6066647 A JP6066647 A JP 6066647A JP 6664794 A JP6664794 A JP 6664794A JP H07249979 A JPH07249979 A JP H07249979A
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JP
Japan
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output
circuit
power supply
voltage
supply voltage
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JP6066647A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Kikuchi
秀徳 菊池
Tadashi Baba
匡史 馬場
Kimiharu Takeo
公晴 竹尾
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the semiconductor integrated circuit with an output circuit capable of forming the output level according to the relatively low power supply voltage while keeping the high integration processing and high speed processing. CONSTITUTION:The output signal is obtained from the external terminal by switch-controlling the N-channel MOSFETs Q1 and Q2 connected in serial with the relatively low power supply voltage and the ground potential of the circuit. A driving signal to be supplied to the gate of the output MOSFET at the power supply voltage side is formed by a CMOS circuit consisting of MOSFETs Q3 and Q4. The operation voltage is boosted voltage using a bootstrap circuit. Thus, the high integration processing and the high speed processing are realized by using the N-channel MOSFET and the gate voltage of the output MOSFET Q1 which forms the output level at the power supply voltage side can be made high voltage corresponding to the boosted voltage. Thus, the output level can be made the one corresponding to the power supply voltage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路装置
に関し、例えば約3V又はそれ以下の低電圧により動作
させられる半導体集積回路装置における出力回路に利用
して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technique effectively used for an output circuit in a semiconductor integrated circuit device which is operated by a low voltage of about 3V or less.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置に形成される出力回
路としては、Nチャンネル型MOSFETにより構成さ
れたもの、あるいはPチャンネル型MOSFETとNチ
ャンネル型MOSFETからなるCMOS回路により構
成されるものがある。一方、低消費電力化や高速化のた
めに一般的な5V系の他に3V系のものがある。
2. Description of the Related Art As an output circuit formed in a semiconductor integrated circuit device, there is an output circuit composed of an N-channel MOSFET or a CMOS circuit composed of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET. On the other hand, there is a 3V system in addition to the general 5V system for low power consumption and high speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記3V系の半導体集
積回路装置においても、出力信号のハイレベルは5V系
と同じく2.4Vに決められている。そのため、Nチャ
ンネル型MOSFETをソースフォロワ形態にして、ハ
イレベルの出力信号を形成しようとすると、そのしきい
値電圧分だけレベルが低下して上記ハイレベルの信号を
形成することができない。一方、Pチャンネル型MOS
FETとNチャンネル型MOSFETからなるCMOS
出力回路を用いると、ハイレベルは電源電圧に対応した
十分なレベルが得られる反面、外部端子に接続される比
較的大きな寄生容量を高速にチャージアップさせるのに
必要な駆動電流を得るためにPチャンネル型MOSFE
Tのサイズを大きく形成しなければならず集積度が悪く
なるばかりか、CMOS回路特有のラッチアップ対策を
必要とするものである。
In the semiconductor integrated circuit device of the 3V system, the high level of the output signal is determined to be 2.4V as in the 5V system. Therefore, if an N-channel MOSFET is formed into a source follower mode and a high-level output signal is to be formed, the level is lowered by the threshold voltage, and the high-level signal cannot be formed. On the other hand, P-channel MOS
CMOS consisting of FET and N-channel MOSFET
When an output circuit is used, a high level can obtain a sufficient level corresponding to the power supply voltage, but on the other hand, in order to obtain a drive current required to charge up a relatively large parasitic capacitance connected to an external terminal at high speed, P Channel type MOSFE
Not only does the size of T have to be increased, the integration becomes worse, but a latch-up measure peculiar to the CMOS circuit is required.

【0004】この発明の目的は、高集積化及び高速化を
図りつつ、比較的低くされた電源電圧に対応した出力レ
ベルを形成することができる出力回路を備えた半導体集
積回路装置を提供することにある。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device equipped with an output circuit capable of forming an output level corresponding to a relatively low power supply voltage while achieving high integration and high speed. It is in. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、比較的低くされた電源電圧
と回路の接地電位との間に直列形態に接続されたNチャ
ンネル型MOSFETを相補的にスイッチ制御して外部
端子から出力信号を得るとともに、電源電圧側の出力M
OSFETQ1のゲートに供給される駆動詩をCMOS
回路で形成し、その動作電圧をブートストラップ回路を
利用した昇圧とする。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, an N-channel MOSFET connected in series between a relatively low power supply voltage and the ground potential of the circuit is complementarily switch-controlled to obtain an output signal from an external terminal and an output on the power supply voltage side. M
The driving poetry supplied to the gate of the OSFET Q1 is CMOS
It is formed by a circuit, and its operating voltage is boosted using a bootstrap circuit.

【0006】[0006]

【作用】上記した手段によれば、Nチャンネル型MOS
FETを用いて高集積化と高速化を図りつつ、電源電圧
側の出力レベルを形成する出力MOSFETのゲート電
圧を上記昇圧電圧に対応した高電圧とすることができる
から、出力レベルを電源電圧に対応したレベルにするこ
とができる。
According to the above means, the N-channel type MOS
Since the gate voltage of the output MOSFET that forms the output level on the power supply voltage side can be set to a high voltage corresponding to the boosted voltage while using the FET to achieve high integration and high speed, the output level is set to the power supply voltage. It can be set to the corresponding level.

【0007】[0007]

【実施例】図1には、この発明に係る出力回路の一実施
例の概略回路図が示されている。同図の出力回路は、他
の内部回路や入力回路とともに公知のCMOS半導体集
積回路の製造技術により、単結晶シリンコのような1個
の半導体基板上において形成される。特に制限されない
が、上記出力回路が設けられる半導体集積回路装置は、
電源電圧VCCが約3Vのような低電圧により動作させ
られる。
1 is a schematic circuit diagram of an embodiment of an output circuit according to the present invention. The output circuit shown in the figure is formed on one semiconductor substrate such as a single-crystal Syringo by a known CMOS semiconductor integrated circuit manufacturing technique together with other internal circuits and input circuits. Although not particularly limited, a semiconductor integrated circuit device provided with the above output circuit,
The power supply voltage VCC is operated by a low voltage such as about 3V.

【0008】出力回路は、電源電圧VCCと回路の接地
電位との間に直列形態に接続されたNチャンネル型MO
SFETQ1とQ2から構成される。電源電圧VCC側
の出力MOSFETは、ソースフォロワ出力MOSFE
Tとして動作させられる。それ故、そのゲートに供給さ
れる駆動信号を電源電圧VCCのようなハイレベルにす
ると、出力端子Dout から得られる出力信号は、Vcc−
Vth(VthはMOSFETQ1のしきい値電圧)だけレ
ベルが低下してしまう。このため、上記のように電源電
圧VCCが約3Vのような低電圧であるとき、出力信号
のハイレベルが約2V程度しか得られくなってしまう。
The output circuit is an N-channel MO connected in series between the power supply voltage VCC and the ground potential of the circuit.
It is composed of SFETs Q1 and Q2. The output MOSFET on the power supply voltage VCC side is a source follower output MOSFET.
It is operated as T. Therefore, when the drive signal supplied to the gate is set to a high level such as the power supply voltage VCC, the output signal obtained from the output terminal Dout becomes Vcc-.
The level is lowered by Vth (Vth is the threshold voltage of the MOSFET Q1). Therefore, when the power supply voltage VCC is a low voltage such as about 3V as described above, the high level of the output signal is only about 2V.

【0009】この実施例では、上記電源電圧側の出力M
OSFETQ1を駆動する駆動回路として、CMOSイ
ンバータ回路IVを用いる。このCMOSインバータ回
路IVは、後述するようにPチャンネル型MOSFET
とNチャンネル型MOSFETとを直列形態に接続し、
そのゲートを共通として出力すべき信号DOを供給する
ものである。また、回路の接地電位側の出力MOSFE
TQ2のゲートには、上記信号DOが供給される。
In this embodiment, the output M on the side of the power supply voltage is
A CMOS inverter circuit IV is used as a drive circuit for driving the OSFET Q1. This CMOS inverter circuit IV is a P-channel MOSFET as described later.
And N-channel MOSFET are connected in series,
A signal DO to be output is supplied with the gate common. Also, the output MOSFE on the ground potential side of the circuit
The signal DO is supplied to the gate of TQ2.

【0010】単にCMOSインバータ回路IVを出力M
OSFETQ1の駆動回路としただけでは、上記のよう
に出力MOSFETQ1のゲートに供給される駆動電圧
は、電源電圧VCCのようなレベルしか得れない。そこ
で、この実施例では、昇圧回路により形成された昇圧電
圧により、上記CMOSインバータ回路IVの動作電圧
を電源電圧VCCに対して昇圧された電圧として、出力
MOSFETQ1によるレベル低下を補償するものであ
る。
The CMOS inverter circuit IV is simply output M
With only the drive circuit of the OSFET Q1, the drive voltage supplied to the gate of the output MOSFET Q1 as described above can obtain only the level of the power supply voltage VCC. Therefore, in this embodiment, the operating voltage of the CMOS inverter circuit IV is boosted with respect to the power supply voltage VCC by the boosted voltage formed by the booster circuit to compensate for the level drop due to the output MOSFET Q1.

【0011】昇圧回路は、電源電圧VCCとタイミング
信号DSとを受るチャージポンプ回路からなり、VCC
+Vth以上の昇圧電圧を形成する。これより、出力すべ
き信号DOがロウレベルとき、かかる信号DOのロウレ
ベルにより出力MOSFETQ2がオフ状態にされる。
CMOSインバータ回路IVは、上記信号DOのロウレ
ベルによりハイレベルの駆動信号を形成する。このハイ
レベルの駆動信号は、その動作電圧である昇圧電圧VC
C+Vth以上の高いレベルとされる。これにより、出力
MOSFETQ1のソースからは電源電圧VCCのよう
なハイレベルが出力される。これにより、低電圧インタ
ーフェイス仕様の2.4Vのような出力ハイレベル規格
を十分満足させることができる。
The booster circuit is composed of a charge pump circuit that receives the power supply voltage VCC and the timing signal DS.
A boosted voltage of + Vth or more is formed. As a result, when the signal DO to be output is low level, the output MOSFET Q2 is turned off by the low level of the signal DO.
The CMOS inverter circuit IV forms a high level drive signal according to the low level of the signal DO. This high-level drive signal is a boosted voltage VC which is its operating voltage.
It is set to a high level of C + Vth or higher. As a result, a high level such as the power supply voltage VCC is output from the source of the output MOSFET Q1. As a result, the output high level standard such as the low voltage interface specification of 2.4 V can be sufficiently satisfied.

【0012】図2には、この発明に係る出力回路の一実
施例を示す具体的回路図である。同図の各回路素子は、
図1の実施例と上記同様にCMOS集積回路の製造技術
によって、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上
において形成される。
FIG. 2 is a specific circuit diagram showing an embodiment of the output circuit according to the present invention. Each circuit element in the figure is
Similar to the embodiment shown in FIG. 1, it is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by the CMOS integrated circuit manufacturing technique.

【0013】前記同様に電源電圧VCCと回路の接地電
位との間に直列形態に接続された出力MOSFETQ1
とQ2からなる出力回路において、回路の接地電位側の
出力MOSFETQ2のゲートには、出力すべき反転の
信号/DOが供給される。ソースフォロワとして動作さ
せられる電源電圧VCC側の出力MOSFETQ1のゲ
ートには、Pチャンネル型MOSFETQ3とNチャン
ネル型MOSFETQ4からなるCMOSインバータ回
路IV1により形成された駆動信号が供給される。この
CMOSインバータ回路IV1の入力には、同様なCM
OSインバータ回路IV2を通して出力すべき非反転の
信号DOが供給される。上記CMOSインバータ回路I
V2は、上記駆動回路としてのCMOSインバータ回路
IV1が次に説明する昇圧回路により形成された昇圧電
圧を動作電圧とするに対して、電源電圧VCCにより動
作させられる。
Similarly to the above, the output MOSFET Q1 connected in series between the power supply voltage VCC and the ground potential of the circuit.
In the output circuit composed of Q2 and Q2, the inverted signal / DO to be output is supplied to the gate of the output MOSFET Q2 on the ground potential side of the circuit. A drive signal formed by a CMOS inverter circuit IV1 including a P-channel MOSFET Q3 and an N-channel MOSFET Q4 is supplied to the gate of the output MOSFET Q1 on the power supply voltage VCC side which is operated as a source follower. A similar CM is input to the input of the CMOS inverter circuit IV1.
The non-inverted signal DO to be output is supplied through the OS inverter circuit IV2. The CMOS inverter circuit I
V2 is operated by the power supply voltage VCC, while the CMOS inverter circuit IV1 as the drive circuit uses a boosted voltage formed by a booster circuit described below as an operating voltage.

【0014】昇圧回路は、次の各回路により構成され
る。上記信号DOは、上記CMOSインバータ回路IV
2と同様なCMOSインバータ回路IV3を介してキャ
パシタC1の一方の電極に供給される。このキャパシタ
C1の他方の電極には、ダイオード形態のNチャンネル
型MOSFETQ6を介して電源電圧VCCが供給され
る。すなわち、このMOSFETQ6のゲートは、電源
電圧VCCに接続されることにより、電源電圧VCCか
らキャパシタC1の他方の電極である昇圧ノードN1に
向かって電流を流すようにされる。
The booster circuit is composed of the following circuits. The signal DO corresponds to the CMOS inverter circuit IV.
It is supplied to one electrode of the capacitor C1 via a CMOS inverter circuit IV3 similar to that of No. 2. The power supply voltage VCC is supplied to the other electrode of the capacitor C1 through a diode-type N-channel MOSFET Q6. That is, the gate of the MOSFET Q6 is connected to the power supply voltage VCC so that a current flows from the power supply voltage VCC to the boosting node N1 which is the other electrode of the capacitor C1.

【0015】このキャパシタC1の他方の電極の昇圧ノ
ードN1の電圧をクランプさせるためにダイオード形態
のNチャンネル型MOSFETQ5が設けられる。すな
わち、上記ダイオード形態のMOSFETQ5は、その
ゲートが昇圧ノードN1に接続されることにより、昇圧
ノードN1から電源電圧VCCに向かって電流を流すよ
うにされる。このような電圧クランプ回路は、次の理由
により設けられる。
A diode type N-channel MOSFET Q5 is provided to clamp the voltage of the boosting node N1 of the other electrode of the capacitor C1. That is, the diode-type MOSFET Q5 has a gate connected to the boosting node N1 so that a current flows from the boosting node N1 toward the power supply voltage VCC. Such a voltage clamp circuit is provided for the following reason.

【0016】キャパシタC1により昇圧された電圧は、
Nチャンネル型MOSFETQ7のゲートに供給され
る。このMOSFETQ7は、上記信号DOが一方の電
極に供給されたキャパシタC2の他方の電極に電源電圧
VCCを供給するために設けられる。このキャパシタC
2に供給されるチャージ電圧を、キャパシタC1のよう
にダイオード形態に接続されたMOSFETQ6を用い
ると、VCC−Vthのような低い電位にしかならない。
これに対して、上記のようにキャパシタC1により昇圧
された電圧とすることにより、電源電圧VCCまでチャ
ージアップさせることができる。このとき、上記ノード
N1の昇圧電圧がVCC+Vth以上に高くされている
と、キャパシタC2による昇圧ノードN2の電位が約2
VCCまで上昇したとき、MOSFETQ7がオン状態
となって電源電圧VCC側にキャパシタC2の保持電荷
をディスチャージせてしまうからである。つまり、MO
SFETQ7のゲート電圧をVCC+Vthに電圧クラン
プさせることにより、キャパシタC2による昇圧電圧が
形成されたとき、MOSFETQ7をオフ状態に維持し
て昇圧ノードN2の電圧を高く維持するものである。
The voltage boosted by the capacitor C1 is
It is supplied to the gate of the N-channel type MOSFET Q7. The MOSFET Q7 is provided for supplying the power supply voltage VCC to the other electrode of the capacitor C2 whose one electrode is supplied with the signal DO. This capacitor C
When the MOSFET Q6 connected in the diode form like the capacitor C1 is used, the charge voltage supplied to 2 becomes only a low potential like VCC-Vth.
On the other hand, by setting the voltage boosted by the capacitor C1 as described above, it is possible to charge up to the power supply voltage VCC. At this time, if the boosted voltage of the node N1 is set higher than VCC + Vth, the potential of the boosted node N2 due to the capacitor C2 is about 2.
This is because when the voltage rises to VCC, the MOSFET Q7 is turned on and the charge held in the capacitor C2 is discharged to the power supply voltage VCC side. That is, MO
By clamping the gate voltage of the SFET Q7 to VCC + Vth, when the boosted voltage is formed by the capacitor C2, the MOSFET Q7 is maintained in the off state and the voltage of the boosted node N2 is maintained high.

【0017】上記昇圧ノードN2の電圧は、上記駆動用
のCMOSインバータ回路IV1の動作電圧として用い
られる。すなわち、昇圧ノードN2は、駆動回路として
のCMOSインバータ回路IV1のPチャンネル型MO
SFETQ3のソースに供給される。
The voltage of the boosting node N2 is used as the operating voltage of the driving CMOS inverter circuit IV1. That is, the boosting node N2 is a P-channel type MO of the CMOS inverter circuit IV1 as a drive circuit.
It is supplied to the source of SFET Q3.

【0018】この実施例回路の動作は、次の通りであ
る。後述するように出力端子Dout がデータバスに接続
されたり、あるいは図示しない入力回路の入力端子Din
と共通に用いられるとき、半導体集積回路装置が非動作
状態のときにデータバスを他の回路によるデータ転送に
用いるために、上記出力回路を出力ハイインピーダンス
状態にし、あるいは入力回路が動作状態とされて入力信
号を取り込むときにも上記出力回路を出力ハイインピー
ダンス状態にさせる必要がある。このため、信号DOと
/DOは、図示しない出力制御回路によって、上記のよ
うな出力ハイインピーダンス状態にされるときには、共
にロウレベルにされる。信号/DOのロウレベルにより
出力MOSFETQ2がオフ状態にされる。また、信号
DOのロウレベルにより、インバータ回路IV2とIV
1を通して出力MOSFETQ1のゲートにロウレベル
が供給されるため、出力MOSFETQ1もオフ状態に
される。
The operation of the circuit of this embodiment is as follows. As will be described later, the output terminal Dout is connected to the data bus, or the input terminal Din of the input circuit (not shown).
When used in common with the semiconductor integrated circuit device, in order to use the data bus for data transfer by another circuit when the semiconductor integrated circuit device is inactive, the output circuit is set to the output high impedance state or the input circuit is set to the operating state. It is necessary to bring the above output circuit into the output high impedance state also when the input signal is taken in. Therefore, the signals DO and / DO are both brought to a low level by the output control circuit (not shown) when brought into the output high impedance state as described above. The output MOSFET Q2 is turned off by the low level of the signal / DO. Further, depending on the low level of the signal DO, the inverter circuits IV2 and IV2
Since the low level is supplied to the gate of the output MOSFET Q1 through 1, the output MOSFET Q1 is also turned off.

【0019】このように出力回路が非動作状態のとき
に、キャパシタC2の一方の電極には回路の接地電位の
ようなロウレベルが供給される。これに対して、キャパ
シタC1の一方の電極には、1つ前の出力ハイレベルの
ときにインバータ回路IV3の出力がロウレベルとな
り、キャパシタC1にMOSFETQ6を通してチャー
ジアップ動作が行われているから、上記信号DOのロウ
レベルに応じてノードN1の電位をVCC+Vthまで昇
圧させる。これにより、キャパシタC1はMOSFET
Q7を通して電源電圧VCCにチャージアップされる。
Thus, when the output circuit is in a non-operating state, a low level such as the ground potential of the circuit is supplied to one electrode of the capacitor C2. On the other hand, at one electrode of the capacitor C1, the output of the inverter circuit IV3 becomes low level when the previous output is at high level, and the charge-up operation is performed on the capacitor C1 through the MOSFET Q6. The potential of the node N1 is boosted to VCC + Vth according to the low level of DO. As a result, the capacitor C1 becomes a MOSFET
It is charged up to the power supply voltage VCC through Q7.

【0020】出力制御回路により、信号DOがハイレベ
ルにされると、キャパシタC2の他方の電圧は、約2V
CCまで昇圧させられる。上記信号DOのハイレベルに
よりインバータ回路IV2の出力信号がロウレベルとな
り、Pチャンネル型MOSFETQ3をオン状態にさせ
る。これにより、出力MOSFETQ1のゲートには上
記2VCCの電圧が伝えられる。上記キャパシタC2の
容量値とMOSFETQ1のゲート容量値の比を適当に
選ぶことにより、MOSFETQ1のゲート電圧をVC
C+Vth以上にすることができる。このようにして、M
OSFETQ1を通して形成される出力信号Dout のレ
ベルを電源電圧VCC又はCMOS半導体集積回路の低
電圧インターフェイス仕様のハイレベル規格2.4Vを
十分満足させることができる。
When the signal DO is set to the high level by the output control circuit, the other voltage of the capacitor C2 becomes about 2V.
It is boosted to CC. The high level of the signal DO causes the output signal of the inverter circuit IV2 to go low, turning on the P-channel MOSFET Q3. As a result, the voltage of 2VCC is transmitted to the gate of the output MOSFET Q1. By appropriately selecting the ratio of the capacitance value of the capacitor C2 and the gate capacitance value of the MOSFET Q1, the gate voltage of the MOSFET Q1 can be set to VC.
It can be C + Vth or more. In this way, M
The level of the output signal Dout formed through the OSFET Q1 can sufficiently satisfy the power supply voltage VCC or the high level standard 2.4V of the low voltage interface specification of the CMOS semiconductor integrated circuit.

【0021】この実施例では、上記のように出力MOS
FETをNチャンネル型MOSFETQ1とQ2により
形成しているので、MOSFETQ1のソースとMOS
FETQ2のドレインを共通の拡散層により形成できる
ことや、CMOS回路を用いる場合のように、大きな電
流を得るために大きなサイズにされるPチャンネル型M
OSFETをNチャンネル型MOSFETとは別のウェ
ル内に形成したり、あるいはCMOSラッチアップの原
因となる寄生サイリクスタ素子がオン状態にならないよ
うPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOS
FETとを離して形成したりすることがないから、小さ
な占有面積で出力回路を構成することができる。
In this embodiment, as described above, the output MOS
Since the FET is formed by N-channel type MOSFETs Q1 and Q2, the source of the MOSFET Q1 and the MOS
The drain of the FET Q2 can be formed by a common diffusion layer, and a P-channel M that is made large to obtain a large current as in the case of using a CMOS circuit.
The P-channel MOSFET and the N-channel MOS are formed so that the OSFET is not formed in the well different from the N-channel MOSFET or the parasitic thyristor element that causes CMOS latch-up is not turned on.
Since the FET and the FET are not formed separately from each other, the output circuit can be configured with a small occupied area.

【0022】この実施例回路では、出力レベル補償のた
めに昇圧回路を必要とするが、これらの回路素子は、上
記出力MOSFETQ1及びQ2に比べて非常に小さな
サイズより構成できること、及び上記のように出力回路
自体の占有面積が小さいことから全体として出力制御回
路を含めた出力バッファの占有面積をCMOS回路を用
いた場合に比べて大幅に小さくすることができるもので
ある。
In the circuit of this embodiment, a booster circuit is required for output level compensation, but these circuit elements can be constructed in a very small size as compared with the output MOSFETs Q1 and Q2, and as described above. Since the area occupied by the output circuit itself is small, the area occupied by the output buffer including the output control circuit can be greatly reduced as compared with the case where a CMOS circuit is used.

【0023】図3には、この発明が適用される上記シン
クロナスDRAM(以下、単にSDRAMという)の一
実施例のブロック図が示されている。同図に示されたS
DRAMは、特に制限されないが、公知のCMOS半導
体集積回路の製造技術によって単結晶シリコンのような
1つの半導体基板上に形成される。この実施例のSDR
AMも、その動作電圧が約3Vのような低い電圧とされ
る。
FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the synchronous DRAM (hereinafter, simply referred to as SDRAM) to which the present invention is applied. S shown in the figure
The DRAM is not particularly limited, but is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known CMOS semiconductor integrated circuit manufacturing technique. SDR of this embodiment
The AM also has a low operating voltage of about 3V.

【0024】この実施例のSDRAMは、メモリバンク
A(BANKA)を構成するメモリアレイ200Aと、
メモリバンク(BANKB)を構成するメモリアレイ2
00Bを備える。それぞれのメモリアレイ200Aと2
00Bは、マトリクス配置されたダイナミック型メモリ
セルを備え、図に従えば同一列に配置されたメモリセル
の選択端子は列毎のワード線(図示せず)に結合され、
同一行に配置されたメモリセルのデータ入出力端子は行
毎に相補データ線(図示せず)に結合される。
The SDRAM of this embodiment includes a memory array 200A forming a memory bank A (BANKA),
Memory array 2 forming a memory bank (BANKB)
With 00B. Each memory array 200A and 2
00B includes dynamic memory cells arranged in a matrix, and according to the drawing, the selection terminals of the memory cells arranged in the same column are coupled to word lines (not shown) for each column,
Data input / output terminals of memory cells arranged in the same row are coupled to complementary data lines (not shown) for each row.

【0025】上記メモリアレイ200Aの図示しないワ
ード線はロウデコーダ201Aによるロウアドレス信号
のデコード結果に従って1本が選択レベルに駆動され
る。メモリアレイ200Aの図示しない相補データ線は
センスアンプ及びカラム選択回路202Aに結合され
る。センスアンプ及びカラム選択回路202Aにおける
センスアンプは、メモリセルからのデータ読出しによっ
て夫々の相補データ線に現れる微小電位差を検出して増
幅する増幅回路である。それにおけるカラムスイッチ回
路は、相補データ線を各別に選択して相補共通データ線
204に導通させるためのスイッチ回路である。カラム
スイッチ回路はカラムデコーダ203Aによるカラムア
ドレス信号のデコード結果に従って選択動作される。メ
モリアレイ200B側にも同様にロウデコーダ201
B,センスアンプ及びカラム選択回路202B,カラム
デコーダ203Bが設けられる。
One word line (not shown) of the memory array 200A is driven to the selection level according to the result of decoding the row address signal by the row decoder 201A. The complementary data line (not shown) of the memory array 200A is coupled to the sense amplifier and column selection circuit 202A. The sense amplifier in the sense amplifier and column selection circuit 202A is an amplifier circuit that detects and amplifies a minute potential difference appearing on each complementary data line by reading data from the memory cell. The column switch circuit therein is a switch circuit for individually selecting complementary data lines and bringing them into conduction with the complementary common data line 204. The column switch circuit is selectively operated according to the decoding result of the column address signal by the column decoder 203A. Similarly, the row decoder 201 is also provided on the memory array 200B side.
B, a sense amplifier and column selection circuit 202B, and a column decoder 203B are provided.

【0026】上記相補共通データ線204は入力バッフ
ァ210の出力端子及び出力バッファ211の入力端子
に接続される。入力バッファ210の入力端子及び出力
バッファ211の出力端子は16ビットのデータ入出力
端子I/O0〜I/O15に接続される。出力バッファ
211は、データ入出力端子I/O0〜I/O15に対
応して16個の出力回路を持ち、それぞれが前記図1又
は図2のような回路から構成される。この実施例のよう
に外部端子を動作モードに応じて入力端子として用いた
り、出力端子として用いるようにするものでは、出力回
路はハイレベル/ロウレベルの信号出力と、出力ハイイ
ンピーダンスからなる3状態出力機能を持つようにされ
る。そのために、図1又は図2の出力MOSFETQ1
とQ2は、出力制御信号により出力動作以外のときには
両MOSFETQ1とQ2が共にオフ状態の出力ハイイ
ンピーダンス状態にされる。
The complementary common data line 204 is connected to the output terminal of the input buffer 210 and the input terminal of the output buffer 211. The input terminal of the input buffer 210 and the output terminal of the output buffer 211 are connected to 16-bit data input / output terminals I / O0 to I / O15. The output buffer 211 has 16 output circuits corresponding to the data input / output terminals I / O0 to I / O15, each of which is composed of the circuit as shown in FIG. 1 or 2. In the case where the external terminal is used as the input terminal or the output terminal according to the operation mode as in this embodiment, the output circuit has a three-state output including a high level / low level signal output and an output high impedance. It has a function. Therefore, the output MOSFET Q1 of FIG. 1 or FIG.
And Q2 are brought into an output high-impedance state in which both MOSFETs Q1 and Q2 are in an off state by the output control signal except in the output operation.

【0027】アドレス入力端子A0〜A9から供給され
るロウアドレス信号とカラムアドレス信号はカラムアド
レスバッファ205とロウアドレスバッファ206にア
ドレスマルチプレクス形式で取り込まれる。供給された
アドレス信号はそれぞれのバッファが保持する。ロウア
ドレスバッファ206はリフレッシュ動作モードにおい
てはリフレッシュカウンタ208から出力されるリフレ
ッシュアドレス信号をロウアドレス信号として取り込
む。カラムアドレスバッファ205の出力はカラムアド
レスカウンタ207のプリセットデータとして供給さ
れ、カラムアドレスカウンタ207は後述のコマンドな
どで指定される動作モードに応じて、上記プリセットデ
ータとしてのカラムアドレス信号、又はそのカラムアド
レス信号を順次インクリメントした値を、カラムデコー
ダ203A,203Bに向けて出力する。
The row address signal and the column address signal supplied from the address input terminals A0 to A9 are fetched in the column address buffer 205 and the row address buffer 206 in the address multiplex format. The supplied address signal is held in each buffer. In the refresh operation mode, the row address buffer 206 takes in the refresh address signal output from the refresh counter 208 as a row address signal. The output of the column address buffer 205 is supplied as preset data of the column address counter 207, and the column address counter 207 determines the column address signal as the preset data or the column address thereof according to the operation mode specified by a command or the like described later. The value obtained by sequentially incrementing the signal is output to the column decoders 203A and 203B.

【0028】コントローラ212は、特に制限されない
が、クロック信号CLK、クロックイネーブル信号CK
E、チップセレクト信号/CS、カラムアドレスストロ
ーブ信号/CAS(記号/はこれが付された信号がロウ
イネーブルの信号であることを意味する)、ロウアドレ
スストローブ信号/RAS、及びライトイネーブル信号
/WEなどの外部制御信号と、アドレス入力端子A0〜
A9からの制御データとが供給され、それらの信号のレ
ベルの変化やタイミングなどに基づいてSDRAMの動
作モード及び上記回路ブロックの動作を制御するための
内部タイミング信号を形成するもので、そのためのコン
トロールロジック(図示せず)とモードレジスタ30を
備える。
The controller 212 is not particularly limited, but the clock signal CLK and the clock enable signal CK.
E, chip select signal / CS, column address strobe signal / CAS (symbol / means that the signal with this symbol is a row enable signal), row address strobe signal / RAS, write enable signal / WE, etc. External control signal and address input terminal A0
The control data from A9 is supplied to form an internal timing signal for controlling the operation mode of the SDRAM and the operation of the above circuit block on the basis of the change in the level of these signals and the timing. It includes a logic (not shown) and a mode register 30.

【0029】クロック信号CLKはSDRAMのマクタ
クロックとされ、その他の外部入力信号は当該クロック
信号CLKの立ち上がりエッジに同期して有意とされ
る。チップセレクト信号/CSはそのロウレベルによっ
てコマンド入力サイクルの開始を指示する。チップセレ
クト信号/CSがハイレベルのとき(チップ非選択状
態)やその他の入力は意味を持たない。但し、後述する
メモリバンクの選択状態やバースト動作などの内部動作
はチップ非選択状態への変化によって影響されない。/
RAS,/CAS,/WEの各信号は通常のDRAMに
おける対応信号とは機能が相違され、後述するコマンド
サイクルを定義するときに有意の信号とされる。
The clock signal CLK is used as the SDRAM clock, and other external input signals are significant in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK. The chip select signal / CS instructs the start of a command input cycle by its low level. When the chip select signal / CS is at high level (chip non-selected state), other inputs have no meaning. However, a selected state of a memory bank and an internal operation such as a burst operation, which will be described later, are not affected by the change to the chip non-selected state. /
The RAS, / CAS, and / WE signals have different functions from the corresponding signals in a normal DRAM, and are significant signals when defining a command cycle described later.

【0030】クロックイネーブル信号CKEは次のクロ
ック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号CK
Eがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち
上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効
とされる。さらに、図示しないがリードモードにおい
て、出力バッファ211に対するアウトプットイネーブ
ルの制御を行う外部制御信号もコントローラ212に供
給され、その信号が例えばハイレベルのときには、図1
又は図2のような出力回路を備えた出力バッファ211
は高出力インピーダンス状態にされる。
The clock enable signal CKE is a signal for instructing the validity of the next clock signal.
When E is high level, the next rising edge of the clock signal CLK is valid, and when it is low level, it is invalid. Further, although not shown, in the read mode, an external control signal for controlling the output enable for the output buffer 211 is also supplied to the controller 212, and when the signal is at a high level, for example, in FIG.
Alternatively, an output buffer 211 including an output circuit as shown in FIG.
Is placed in a high output impedance state.

【0031】上記ロウアドレス信号は、クロック信号C
LKの立ち上がりエッジに同期する後述のロウアドレス
ストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルにおけ
るA0〜A8のレベルによって定義される。A9からの
入力は、上記ロウアドレスストローブ・バンクアクティ
ブコマンドサイクルにおいてバンク選択信号とみなされ
る。即ち、A9の入力がロウレベルの時はメモリバンク
BANKAが選択され、ハイレベルの時はメモリバンク
BANKBが選択される。メモリバンクの選択制御は、
特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデコー
ダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムスイッ
チ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみの入力バッ
ファ210及び出力バッファ211への接続などの処理
によって行うことができる。
The row address signal is the clock signal C.
It is defined by the levels of A0 to A8 in a row address strobe / bank active command cycle described later that is synchronized with the rising edge of LK. The input from A9 is regarded as a bank selection signal in the row address strobe / bank active command cycle. That is, when the input of A9 is low level, the memory bank BANKA is selected, and when the input of A9 is high level, the memory bank BANKB is selected. Memory bank selection control is
Although not particularly limited, processing such as activation of only the row decoder on the selected memory bank side, non-selection of all column switch circuits on the unselected memory bank side, connection to the input buffer 210 and output buffer 211 on the selected memory bank side only, etc. Can be done by

【0032】後述のプリチャージコマンドサイクルにお
けるA8の入力は相補データ線などに対するプリチャー
ジ動作の態様を指示し、そのハイレベルはプリチャージ
の対象が双方のメモリバンクであることを指示し、その
ロウレベルは、A9で指示されている一方のメモリバン
クがプリチャージの対象であることを指示する。
The input of A8 in a precharge command cycle, which will be described later, indicates the mode of precharge operation for the complementary data lines and the like, and its high level indicates that the precharge targets are both memory banks, and its low level. Indicates that one of the memory banks designated by A9 is to be precharged.

【0033】上記カラムアドレス信号は、クロック信号
CLKの立ち上がりエッジに同期するリード又はライト
コマンド(後述のカラムアドレス・リードコマンド、カ
ラムアドレス・ライトコマンド)サイクルにおけるA0
〜A7のレベルによって定義される。そして、この様に
して定義されたカラムアドレスはバーストアクセスのス
タートアドレスとされる。
The column address signal is A0 in a read or write command (column address read command, column address write command to be described later) cycle synchronized with the rising edge of the clock signal CLK.
~ Defined by A7 level. The column address thus defined is used as the start address for burst access.

【0034】次に、コマンドによって指示されるSDR
AMの主な動作モードを説明する。 (1)モードレジスタセットコマンド(Mo) 上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドで
あり、/CS,/RAS,/CAS,/WE=ロウレベ
ルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ
(レジスタセットデータ)はA0〜A9を介して与えら
れる。レジスタセットデータは、特に制限されないが、
バーストレングス、CASレイテンシー、ライトモード
などとされる。特に制限されないが、設定可能なバース
トレングスは、1,2,4,8,フルページ(256)
とされ、設定可能なCASレイテンシーは1,2,3と
され、設定可能なライトモードは、バーストライトとシ
ングルライトとされる。
Next, the SDR designated by the command
The main operation modes of the AM will be described. (1) Mode register set command (Mo) This is a command for setting the mode register 30 and is data specified by / CS, / RAS, / CAS, / WE = low level, and data to be set (register set data). ) Is given via A0-A9. The register set data is not particularly limited,
Burst length, CAS latency, write mode, etc. Although not particularly limited, burst lengths that can be set are 1, 2, 4, 8, and full page (256).
The settable CAS latencies are 1, 2 and 3, and the settable write modes are burst write and single write.

【0035】上記CASレイテンシーは、後述のカラム
アドレス・リードコマンドによって指示されるリード動
作において/CASの立ち下がりから出力バッファ21
1の出力動作までにクロック信号CLKの何サイクル分
を費やすかを指示するものである。読出しデータが確定
するまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要
とされ、それをクロック信号CLKの使用周波数に応じ
て設定するためのものである。換言すれば、周波数の高
いクロック信号CLKを用いる場合にはCASレイテン
シーを相対的に大きな値に設定し、周波数の低いクロッ
ク信号CLKを用いる場合にはCASレイテンシーを相
対的に小さな値に設定する。
The CAS latency is the output buffer 21 from the fall of / CAS in the read operation instructed by the column address read command described later.
This is to instruct how many cycles of the clock signal CLK are spent until the output operation of 1. An internal operation time for reading the data is required until the read data is determined, and this is for setting it according to the frequency used of the clock signal CLK. In other words, the CAS latency is set to a relatively large value when the high frequency clock signal CLK is used, and the CAS latency is set to a relatively small value when the low frequency clock signal CLK is used.

【0036】(2)ロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンド(Ac) これは、ロウアドレスストローブの指示とA9によるメ
モリバンクの選択を有効にするコマンドであり、/C
S,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE=ハイレ
ベルによって指示され、このときA0〜A8に供給され
るアドレスがロウアドレス信号として、A9に供給され
る信号がメモリバンクの選択信号として取り込まれる。
取り込み動作は上述のようにクロック信号CLKの立ち
上がりエッジに同期して行われる。例えば、当該コマン
ドが指定されると、それによって指定されるメモリバン
クにおけるワード線が選択され、当該ワード線に接続さ
れたメモリセルがそれぞれ対応する相補データ線に導通
される。
(2) Row address strobe / bank active command (Ac) This is a command for validating the row address strobe instruction and the memory bank selection by A9.
Instructed by S, / RAS = low level and / CAS, / WE = high level, the addresses supplied to A0 to A8 at this time are fetched as row address signals, and the signal supplied to A9 is fetched as a memory bank selection signal. .
The fetching operation is performed in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK as described above. For example, when the command is designated, the word line in the memory bank designated by the command is selected, and the memory cells connected to the word line are electrically connected to the corresponding complementary data lines.

【0037】(3)カラムアドレス・リードコマンド
(Re) このコマンドは、バーストリード動作を開始するために
必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストロー
ブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=
ロウレベル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指
示され、このときA0〜A7に供給されるカラムアドレ
スがカラムアドレス信号として取り込まれる。これによ
って取り込まれたカラムアドレス信号はバーストスター
トアドレスとしてカラムアドレスカウンタ207に供給
される。これによって指示されたバーストリード動作に
おいては、その前にロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれにおけ
るワード線の選択が行われており、当該選択ワード線の
メモリセルは、クロック信号CLKに同期してカラムア
ドレスカウンタ207から出力されるアドレス信号に従
って順次選択されて連続的に読出される。連続的に読出
されるデータ数は上記バーストレングスによって指定さ
れた個数とされる。また、出力バッファ211からのデ
ータ読出し開始は上記CASレイテンシーで規定される
クロック信号CLKのサイクル数を待って行われる。
(3) Column address read command (Re) This command is a command necessary for starting the burst read operation and a command for giving a column address strobe, / CS, / CAS =
Instructed by low level, / RAS, / WE = high level, and the column address supplied to A0 to A7 at this time is fetched as a column address signal. The column address signal thus fetched is supplied to the column address counter 207 as a burst start address. Before the burst read operation instructed by this, the memory bank and the word line in it are selected in the row address strobe / bank active command cycle, and the memory cell of the selected word line is clocked by the clock signal CLK. In synchronism with, the column address counter 207 sequentially selects according to an address signal output from the column address counter 207 and continuously reads. The number of data read continuously is the number specified by the burst length. The data reading from the output buffer 211 is started after waiting for the number of cycles of the clock signal CLK defined by the CAS latency.

【0038】(4)カラムアドレス・ライトコマンド
(Wr) ライト動作の態様としてモードレジスタ30にバースト
ライトが設定されているときは当該バーストライト動作
を開始するために必要なコマンドとされ、ライト動作の
態様としてモードレジスタ30にシングルライトが設定
されているときは当該シングルライト動作を開始するた
めに必要なコマンドとされる。更に当該コマンドは、シ
ングルライト及びバーストライトにおけるカラムアドレ
スストローブの指示を与える。当該コマンドは、/C
S,/CAS,/WE=ロウレベル、/RAS=ハイレ
ベルによって指示され、このときA0〜A7に供給され
るアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。
これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバース
トライトにおいてはバーストスタートアドレスとしてカ
ラムアドレスカウンタ207に供給される。これによっ
て指示されたバーストライト動作の手順もバーストリー
ド動作と同様に行われる。但し、ライト動作にはCAS
レイテンシーはなく、ライトデータの取り込みは当該カ
ラムアドレス・ライトコマンドサイクルから開始され
る。
(4) Column address write command (Wr) When the burst write is set in the mode register 30 as a mode of the write operation, it is regarded as a command necessary to start the burst write operation, and the write operation is performed. As a mode, when the single write is set in the mode register 30, it is a command necessary for starting the single write operation. Further, the command gives an instruction of the column address strobe in single write and burst write. The command is / C
Instructed by S, / CAS, / WE = low level and / RAS = high level, the addresses supplied to A0 to A7 at this time are fetched as column address signals.
The column address signal thus fetched is supplied to the column address counter 207 as a burst start address in burst write. The procedure of the burst write operation instructed by this is performed similarly to the burst read operation. However, for the write operation, CAS
There is no latency, and the acquisition of write data is started from the column address / write command cycle.

【0039】(5)プリチャージコマンド(Pr) これは、A8,A9によって選択されたメモリバンクに
対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、/C
S,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレ
ベルによって指示される。
(5) Precharge command (Pr) This is a start command of the precharge operation for the memory bank selected by A8 and A9, and / C
Instructed by S, / RAS, / WE = low level and / CAS = high level.

【0040】(6)オートリフレッシュコマンド このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必
要とされるコマンドであり、/CS,/RAS,/CA
S=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって
指示される。
(6) Auto-refresh command This command is a command required to start auto-refresh and is / CS, / RAS, / CA.
Instructed by S = low level and / WE, CKE = high level.

【0041】(7)バーストストップ・イン・フルペー
ジコマンド フルページに対するバースト動作を全てのメモリバンク
に対して停止させるために必要なコマンドであり、フル
ページ以外のバースト動作では無視される。このコマン
ドは、/CS,/WE=ロウレベル、/RAS,/CA
S=ハイレベルによって指示される。
(7) Burst stop in full page command This command is necessary to stop the burst operation for full pages for all memory banks, and is ignored in burst operations other than full page. This command is / CS, / WE = low level, / RAS, / CA
S = Indicated by high level.

【0042】(8)ノーオペレーションコマンド(No
p) これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドで
あり、/CS=ロウレベル、/RAS,/CAS,/W
Eのハイレベルによって指示される。
(8) No operation command (No
p) This is a command instructing not to perform a substantial operation, and / CS = low level, / RAS, / CAS, / W
Indicated by the high level of E.

【0043】SDRAMにおいては、一方のメモリバン
クでバースト動作が行われているとき、その途中で別の
メモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バ
ンクアクティブコマンドが供給されると、当該実行中の
一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与えること
なく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の
動作が可能にされる。例えば、SDRAMは外部から供
給されるデータ、アドレス、及び制御信号を内部に保持
する手段を有し、その保持内容、特にアドレス及び制御
信号は、特に制限されないが、メモリバンク毎に保持さ
れるようになっている。或は、ロウアドレスストローブ
・バンクアクティブコマンドサイクルによって選択され
たメモリブロックにおけるワード線1本分のデータがカ
ラム系動作の前に予め読み出し動作のために図示しない
ラッチ回路にラッチされるようになっている。
In the SDRAM, when a burst operation is being performed in one memory bank, another memory bank is designated and a row address strobe / bank active command is supplied in the middle of the burst operation. It is possible to operate the row address system in the other memory bank without affecting the operation in the other memory bank. For example, the SDRAM has means for internally holding data, an address and a control signal supplied from the outside, and the held contents, particularly the address and the control signal are not particularly limited, but may be held for each memory bank. It has become. Alternatively, the data for one word line in the memory block selected by the row address strobe / bank active command cycle is latched in advance by the latch circuit (not shown) for the read operation before the column operation. There is.

【0044】したがって、データ入出力端子I/O0〜
I/O15においてデータが衝突しない限り、処理が終
了していないコマンド実行中に、当該実行中のコマンド
が処理対象とするメモリバンクとは異なるメモリバンク
に対するプリチャージコマンド、ロウアドレスストロー
ブ・バンクアクティブコマンドを発行して、内部動作を
予め開始させることが可能である。
Therefore, the data input / output terminals I / O0 to I / O0
As long as the data does not collide in the I / O 15, a precharge command for a memory bank different from the memory bank to be processed by the command being executed, a row address strobe / bank active command, during command execution whose processing has not ended Can be issued to start the internal operation in advance.

【0045】SDRAM22は、クロック信号CLKに
同期してデータ、アドレス、制御信号を入出力できるた
め、DRAMと同様の大容量メモリをSRAMに匹敵す
る高速動作させることが可能であり、また、選択された
1本のワード線に対して幾つのデータをアクセスするか
をバーストレングスによって指定することによって、内
蔵カラムアドレスカウンタ207で順次カラム系の選択
状態を切り換えていって複数個のデータを連続的にリー
ド又はライトできることが理解されよう。
Since the SDRAM 22 can input and output data, address, and control signals in synchronization with the clock signal CLK, it is possible to operate a large-capacity memory similar to the DRAM at a high speed comparable to that of the SRAM, and it is selected. By specifying the number of data to be accessed for one word line by the burst length, the built-in column address counter 207 sequentially switches the selected state of the column system to continuously output a plurality of data. It will be appreciated that it can be read or written.

【0046】上記のようなSDRAMにおていは、バー
ストリードのように大量のデータを連続して高速に読み
出すものであるので、図2の実施例のような出力回路に
おいては、昇圧回路を効率よく動作させることができ、
高速にデータを出力させることができる。
In the SDRAM as described above, a large amount of data is continuously read out at a high speed like a burst read. Therefore, in the output circuit like the embodiment of FIG. Can work well,
Data can be output at high speed.

【0047】なお、長い時間に出力回路が非動作状態に
おかれる場合には、キャパシタC1による昇圧電圧がリ
ークしてしまい、最初に出力されるハイレベルのデータ
出力が遅くなったり、あるいはレベル不足が生じてしま
うのを防ぐために、図2の実施例において、インバータ
回路IV3をCMOSゲート回路として出力動作に先立
ってダミーの1パルスを供給するようにし、キャパシタ
C1の昇圧動作を行われるようにすればよい。また、図
1の実施例のようにSDRAMに入力されるクロックパ
ルスCLKに基づいて形成されるパルスDSにより、定
常的にチャージポンプ回路により昇圧電圧を形成するよ
うにすれば、上記のような問題も生じない。
When the output circuit is inactive for a long time, the boosted voltage due to the capacitor C1 leaks and the first high level data output is delayed or the level is insufficient. In order to prevent the occurrence of the above, in the embodiment of FIG. 2, the inverter circuit IV3 is used as a CMOS gate circuit to supply one dummy pulse prior to the output operation so that the boosting operation of the capacitor C1 is performed. Good. Further, if the boosted voltage is constantly generated by the charge pump circuit by the pulse DS generated based on the clock pulse CLK input to the SDRAM as in the embodiment of FIG. Does not occur.

【0048】上記の実施例から得られ作用効果は、下記
の通りである。すなわち、 (1) 比較的低くされた電源電圧と回路の接地電位と
の間に直列形態に接続されたNチャンネル型MOSFE
Tを相補的にスイッチ制御して外部端子から出力信号を
得るとともに、電源電圧側の出力MOSFETQ1のゲ
ートに供給される駆動詩をCMOS回路で形成し、その
動作電圧をブートストラップ回路を利用した昇圧とする
ことにより、Nチャンネル型MOSFETを用いて高集
積化と高速化を図りつつ、電源電圧側の出力レベルを形
成する出力MOSFETのゲート電圧を上記昇圧電圧に
対応した高電圧とすることができるから、出力レベルを
電源電圧に対応したレベルにすることができるという効
果が得られる。
The operation and effect obtained from the above embodiment are as follows. (1) N-channel MOSFE connected in series between a relatively low power supply voltage and the ground potential of the circuit
T is complementarily switch-controlled to obtain an output signal from an external terminal, and a driving circuit supplied to the gate of the output MOSFET Q1 on the power supply voltage side is formed by a CMOS circuit, and its operating voltage is boosted using a bootstrap circuit. With this configuration, the gate voltage of the output MOSFET forming the output level on the power supply voltage side can be set to a high voltage corresponding to the boosted voltage while achieving high integration and high speed by using the N-channel MOSFET. Therefore, there is an effect that the output level can be set to a level corresponding to the power supply voltage.

【0049】(2) 昇圧回路として、出力すべき信号
がインバータ回路を介して一方の電極に供給されるキャ
パシタの他方の電極にダイオード形態にされたNチャン
ネル型の第1のMOSFETを介してチャージアップを
行い、かかる第1のキャパシタにより形成された昇圧電
圧により制御されるMOSFETを介して上記出力すべ
き信号に対応して第2のキャパシタをチャージアップさ
せ、かかる第2のキャパシタにより形成された昇圧電圧
によりCMOS駆動回路の動作電圧を形成するようにす
ることにより、特別なタイミングパルスや制御信号を設
けることなく、出力すべき信号に対応して必要な時に昇
圧電圧を形成することができるという効果が得られる。
(2) As a booster circuit, a signal to be output is supplied to one electrode through an inverter circuit, and the other electrode of a capacitor is charged through a diode-type N-channel first MOSFET. Formed by the second capacitor by charging up the second capacitor in response to the signal to be output through the MOSFET controlled by the boosted voltage formed by the first capacitor. By forming the operating voltage of the CMOS drive circuit by the boosted voltage, it is possible to form the boosted voltage when necessary according to the signal to be output, without providing a special timing pulse or control signal. The effect is obtained.

【0050】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図1
又は図2の駆動回路は、出力MOSFETQ1とQ2を
共にオフ状態にさせる出力ハイインピーダンス状態を作
り出す論理ゲート機能も合わせ持つようにするものであ
ってもよい。上記のように出力ハイインーダンス状態を
必要としない出力バッファにおいては、図2の実施例に
おいてCMOSインバータ回路IV2の出力信号により
出力MOSFETQ2を駆動してもよい。このように、
出力MOSFETQ1とQ2を制御する制御回路は種々
の実施形態を採ることができる。昇圧回路は、前記のよ
うなキャパシタによるブートストラップ又はチャージポ
ンプ作用を利用したものであれば何であってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG.
Alternatively, the drive circuit of FIG. 2 may also have a logic gate function that creates an output high impedance state in which both output MOSFETs Q1 and Q2 are turned off. In the output buffer that does not require the output high impedance state as described above, the output MOSFET Q2 may be driven by the output signal of the CMOS inverter circuit IV2 in the embodiment of FIG. in this way,
The control circuit for controlling the output MOSFETs Q1 and Q2 can adopt various embodiments. The booster circuit may be any one as long as it uses the bootstrap or charge pump action of the capacitor as described above.

【0051】この発明は、前記のようなSDRAMの
他、DRAMあるいはSRAM(スタティック型RA
M)のようなメモリ回路、CMOS構成のマイクロプロ
セッサあるいはCMOSゲートアレイ等の各種のCMO
S半導体集積回路装置において比較的低い電圧により動
作させられるものに広く利用することができる。
In addition to the SDRAM described above, the present invention is also applicable to DRAM or SRAM (static RA
M) such as a memory circuit, a microprocessor having a CMOS structure, or various CMOs such as a CMOS gate array
It can be widely used for S semiconductor integrated circuit devices that can be operated by a relatively low voltage.

【0052】[0052]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、比較的低い電圧とされた電
源電圧と回路の接地電位との間に直列形態に接続された
Nチャンネル型MOSFETを相補的にスイッチ制御し
て外部端子から出力信号を得るとともに、電源電圧側の
出力MOSFETQ1のゲートに供給される駆動詩をC
MOS回路で形成し、その動作電圧をブートストラップ
回路を利用した昇圧とすることにより、Nチャンネル型
MOSFETを用いて高集積化と高速化を図りつつ、電
源電圧側の出力レベルを形成する出力MOSFETのゲ
ート電圧を上記昇圧電圧に対応した高電圧とすることが
できるから、出力レベルを電源電圧に対応したレベルに
することができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the N-channel MOSFET connected in series between the power supply voltage which is a relatively low voltage and the ground potential of the circuit is complementarily switch-controlled to obtain an output signal from the external terminal, and the power supply voltage side Drive poem supplied to the gate of the output MOSFET Q1 of
An output MOSFET that forms an output level on the power supply voltage side by using an N-channel MOSFET to achieve high integration and speed while forming the output voltage by using a MOS circuit and boosting its operating voltage using a bootstrap circuit. Since the gate voltage of can be set to a high voltage corresponding to the boosted voltage, the output level can be set to a level corresponding to the power supply voltage.

【0053】昇圧回路として、出力すべき信号がインバ
ータ回路を介して一方の電極に供給されるキャパシタの
他方の電極にダイオード形態にされたNチャンネル型の
第1のMOSFETを介してチャージアップを行い、か
かる第1のキャパシタにより形成された昇圧電圧により
制御されるMOSFETを介して上記出力すべき信号に
対応して第2のキャパシタをチャージアップさせ、かか
る第2のキャパシタにより形成された昇圧電圧によりC
MOS駆動回路の動作電圧を形成するようにすることに
より、特別なタイミングパルスや制御信号を設けること
なく、出力すべき信号に対応して必要な時に昇圧電圧を
形成することができる。
As a booster circuit, a signal to be output is supplied to one electrode via an inverter circuit, and the other electrode of a capacitor is charged up via a diode type N-channel first MOSFET. , The second capacitor is charged up in response to the signal to be output via the MOSFET controlled by the boosted voltage formed by the first capacitor, and the boosted voltage formed by the second capacitor is charged by the second capacitor. C
By forming the operating voltage of the MOS drive circuit, the boosted voltage can be formed when necessary according to the signal to be output, without providing a special timing pulse or control signal.

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

【図1】この発明に係る出力回路の一実施例を示す概略
回路図である。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of an output circuit according to the present invention.

【図2】この発明に係る出力回路の一実施例を示す具体
的回路図である。
FIG. 2 is a specific circuit diagram showing an embodiment of an output circuit according to the present invention.

【図3】この発明が適用されるシンクナナスDRAMの
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a synchronous non-volatile DRAM to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1〜Q7…MOSFET、IV,IV1〜IV3…C
MOSインバータ回路、C1,C2…キャパシタ、22
…SDRAM、30…モードレジスタ、200A,20
0B…メモリアレイ、201A,201B…ロウデコー
ダ、202A,202B…センスアンプ及びカラム選択
回路、203A,203B…カラムデコーダ、205…
カラムアドレスバッファ、206…ロウアドレスバッフ
ァ、207…カラムアドレスカウンタ、208…リフレ
ッシュカウンタ、210…入力バッファ、211…出力
バッファ、212…コントローラ。
Q1-Q7 ... MOSFET, IV, IV1-IV3 ... C
MOS inverter circuit, C1, C2 ... Capacitor, 22
... SDRAM, 30 ... Mode register, 200A, 20
0B ... Memory array, 201A, 201B ... Row decoder, 202A, 202B ... Sense amplifier and column selection circuit, 203A, 203B ... Column decoder, 205 ...
Column address buffer, 206 ... Row address buffer, 207 ... Column address counter, 208 ... Refresh counter, 210 ... Input buffer, 211 ... Output buffer, 212 ... Controller.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/092 9055−4M H01L 27/08 321 L Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 27/092 9055-4M H01L 27/08 321 L

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 比較的低い電圧とされた電源電圧と回路
の接地電位との間に直列形態に接続され、その接続点が
外部端子に接続されてなるNチャンネル型MOSFET
Q1とQ2からなる出力回路と、上記電源電圧側の出力
MOSFETQ1のゲートに供給される駆動詩を形成す
るCMOS駆動回路と、ブートストラップ回路を利用し
てCMOS駆動回路の動作電圧を形成する昇圧回路とを
備えてなることを特徴とする半導体集積回路装置。
1. An N-channel MOSFET which is connected in series between a power supply voltage, which is set to a relatively low voltage, and the ground potential of the circuit, and the connection point of which is connected to an external terminal.
An output circuit composed of Q1 and Q2, a CMOS drive circuit that forms a drive line supplied to the gate of the output MOSFET Q1 on the power supply voltage side, and a booster circuit that forms an operating voltage of the CMOS drive circuit using a bootstrap circuit. A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項2】 上記昇圧回路は、出力すべき信号がイン
バータ回路を介して一方の電極に供給され、他方の電極
にダイオード形態にされたNチャンネル型の第1のMO
SFETを介して電源電圧が印加される第1のキャパシ
タと、上記第1のキャパシタの他方の電極と電源電圧と
の間に設けられ、上記第1のキャパシタによる昇圧電圧
をクランプさせるダイオード形態のNチャンネル型の第
2のMOSFETと、上記第1のキャパシタの他方の電
極にゲートが接続され、上記CMOS駆動回路に電源電
圧を供給するNチャンネル型の第3のMOSFETと、
上記出力すべき信号が一方の電極に供給され、他方の電
極が上記CMOS駆動回路の動作電圧端子に接続されて
なる第2のキャパシタからなり、上記出力すべき信号
は、インバータ回路を介して上記CMOS駆動回路に供
給されるものであることを特徴とする請求項1の半導体
集積回路装置。
2. The booster circuit is such that a signal to be output is supplied to one electrode via an inverter circuit, and the other electrode is a diode type N-channel type first MO transistor.
A diode-type N provided between a first capacitor to which a power supply voltage is applied via an SFET and the other electrode of the first capacitor and the power supply voltage to clamp a boosted voltage by the first capacitor. A channel-type second MOSFET, an N-channel type third MOSFET whose gate is connected to the other electrode of the first capacitor, and which supplies a power supply voltage to the CMOS drive circuit;
The signal to be output is supplied to one electrode and the other electrode is composed of a second capacitor connected to the operating voltage terminal of the CMOS drive circuit, and the signal to be output is output via an inverter circuit. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is supplied to a CMOS drive circuit.
【請求項3】 上記比較的低い電圧とされた電源電圧
は、約3V以下のような低電圧であることを特徴とする
請求項1又は請求項2の半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein the power supply voltage set to the relatively low voltage is a low voltage of about 3 V or less.
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