JPH08130449A - 電圧制御型遅延回路およびそれを用いた内部クロック発生回路 - Google Patents

電圧制御型遅延回路およびそれを用いた内部クロック発生回路

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JPH08130449A
JPH08130449A JP6268683A JP26868394A JPH08130449A JP H08130449 A JPH08130449 A JP H08130449A JP 6268683 A JP6268683 A JP 6268683A JP 26868394 A JP26868394 A JP 26868394A JP H08130449 A JPH08130449 A JP H08130449A
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JP
Japan
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transistor
voltage
circuit
current
signal
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Withdrawn
Application number
JP6268683A
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English (en)
Inventor
Hisashi Iwamoto
久 岩本
Yasuhiro Konishi
康弘 小西
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08130449A publication Critical patent/JPH08130449A/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/081Details of the phase-locked loop provided with an additional controlled phase shifter
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/133Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals using a chain of active delay devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Pulse Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の変動に応じて遅延時間が増大また
は減少する電圧制御型遅延回路を提供する。 【構成】 バイアス発生回路70のMOSトランジスタ
73にMOSトランジスタ104を並列に接続し、電源
電位Vccを分圧抵抗102,103で分圧してMOS
トランジスタ104のゲートに与える。電源電位Vcc
が下がると、MOSトランジスタ104に流れる電流I
bが減少し、MOSトランジスタ71に流れるIcが減
少する。電源電位Vccが下がったとき、クロック信号
の振幅が小さくなって遅延時間可変素子80.1〜8
0.Kの遅延時間が短くなる要因と、遅延時間可変素子
80.1〜80.Kに流れる電流Icが減少して遅延時
間が長くなる要因とが相殺され、遅延時間の変動が小さ
く抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電圧制御型遅延回路お
よびそれを用いた内部クロック発生回路に関し、特に、
制御電圧に応じた時間だけ入力信号を遅延させて出力す
る電圧制御型遅延回路、および外部クロック信号に同期
して内部クロック信号を生成する内部クロック発生回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】主記憶として用いられるダイナミックラ
ンダムアクセスメモリ(以下、DRAMと称す。)は高
速化されてきているものの、その動作速度は依然マイク
ロプロセッサ(以下、MPUと称す。)の動作速度に追
随することができない。このため、DRAMのアクセス
タイムおよびサイクルタイムがボトルネックとなり、シ
ステム全体の性能が低下するということがよく言われ
る。近年高速MPUのための主記憶としてクロック信号
に同期して動作する同期型DRAM(シンクロナスDR
AM;以下、SDRAMと称す。)を用いることが提案
されている。以下、SDRAMについて説明する。
【0003】図3は従来のSDRAMの主要部の構成を
機能的に示すブロック図である。図3においては、×8
ビット構成のSDRAMの1ビットの入出力データに関
連する機能的部分の構成が示される。データ入出力端子
DQiに関連するアレイ部分は、バンク#1を構成する
メモリアレイ1aとバンク#2を構成するメモリアレイ
1bを含む。
【0004】バンク#1のメモリアレイ1aに対して
は、アドレス信号X0〜Xjをデコードしてメモリアレ
イ1aの対応の行を選択する複数のロウデコーダを含む
Xデコーダ群2aと、列アドレス信号Y3〜Ykをデコ
ードしてメモリアレイ1aの対応の列を選択する列選択
信号を発生する複数のコラムデコーダを含むYデコーダ
群4aと、メモリアレイ1aの選択された行に接続され
るメモリセルのデータを検知し増幅するセンスアンプ群
6aとが設けられる。
【0005】Xデコーダ群2aは、メモリアレイ1aの
各ワード線に対応して設けられるロウデコーダを含む。
アドレス信号X0〜Xjに従って対応のロウデコーダが
選択状態となり、選択状態とされたロウデコーダに対し
て設けられたワード線が選択状態となる。
【0006】Yデコーダ群4aは、メモリアレイ1aの
列選択線それぞれに対して設けられるコラムデコーダを
含む。1本の列選択線は、8対のビット線を選択状態と
する。Xデコーダ群2aおよびYデコーダ群4aによ
り、メモリアレイ1aにおいて8ビットのメモリセルが
同時に選択状態とされる。Xデコーダ群2aおよびYデ
コーダ群4aはそれぞれバンク指定信号B1により活性
化されるように示される。
【0007】バンク#1には、さらに、センスアンプ群
6aにより検知増幅されたデータを伝達するとともに書
込みデータをメモリアレイ1aの選択されたメモリセル
へ伝達するための内部データ伝達線(グローバルIO
線)のバスGIOが設けられる。グローバルIO線バス
GIOは同時に選択された8ビットのメモリセルと同時
にデータの授受を行なうために8対のグローバルIO線
を含む。
【0008】データ読出しのために、バンク#1におい
てグローバルIO線バスGIO上のデータをプリアンプ
活性化信号φPA1に応答して活性化されて増幅するプ
リアンプ群8aと、プリアンプ群8aで増幅されたデー
タを格納するためのリード用レジスタ10aと、リード
用レジスタ10aに格納されたデータを順次出力するた
めの出力バッファ12aとが設けられる。
【0009】プリアンプ群8aおよびリード用レジスタ
10aは、8対のグローバルIO線に対応してそれぞれ
8ビット幅の構成を備える。リード用レジスタ10a
は、レジスタ活性化信号φRr1に応答してプリアンプ
群8aの出力するデータをラッチしかつ順次出力する。
【0010】出力バッファ12aは、出力イネーブル信
号φOE1に応答して、リード用レジスタ10aから順
次出力される8ビットのデータをデータ入出力端子DQ
iへ伝達する。図3においては、データ入出力端子DQ
iを介してデータ入力およびデータ出力が行なわれるよ
うに示される。このデータ入力およびデータ出力は別々
の端子を介して行なわれる構成であってもよい。
【0011】データの書込みを行なうために、入力バッ
ファ活性化信号φDB1に応答して活性化され、データ
入出力端子DQiに与えられた入力データから内部書込
みデータを生成する1ビット幅の入力バッファ18a
と、レジスタ活性化信号φRw1に応答して活性化さ
れ、入力バッファ18aから伝達された書込みデータを
順次(ラップアドレスに従って)格納するライト用レジ
スタ16aと、書込みバッファ活性化信号φWB1に応
答して活性化され、ライト用レジスタ16aに格納され
たデータを増幅してグローバルIO線対バスGIOへ伝
達するライトバッファ群14aとが設けられる。
【0012】ライトバッファ群14aおよびライト用レ
ジスタ16aはそれぞれ8ビット幅を有する。
【0013】バンク#2も同様に、メモリアレイ1b、
Xデコーダ群2b、Yデコーダ群4b、センスアンプ活
性化信号φSA2に応答して活性化されるセンスアンプ
群6b、プリアンプ活性化信号φPA2に応答して活性
化されるプリアンプ群8b、レジスタ活性化信号φRr
2に応答して活性化されるリード用レジスタ10b、出
力イネーブル信号φOE2に応答して活性化される出力
バッファ12b、バッファ活性化信号φWB2に応答し
て活性化されるライトバッファ群14b、レジスタ活性
化信号φRw2に応答して活性化されるライト用レジス
タ16b、およびバッファ活性化信号φDB2に応答し
て活性化される入力バッファ18bを含む。
【0014】バンク#1の構成とバンク#2の構成は同
一である。リード用レジスタ10aおよび10bならび
にライト用レジスタ16aおよび16bを設けることに
より1つのデータ入出力端子DQiに対し高速のクロッ
ク信号に同期してデータの入出力を行なうことが可能と
なる。
【0015】バンク#1および#2に対する各制御信号
については、バンク指定信号B1およびB2に従ってい
ずれか一方のバンクに対する制御信号のみが発生され
る。
【0016】図3に示す機能ブロック200が各データ
入出力端子に対して設けられる。×8ビット構成のSD
RAMの場合、機能ブロック200を8個含む。
【0017】バンク#1およびバンク#2をほぼ同一構
成とし、バンク指定信号B1およびB2により一方のみ
を活性化することにより、バンク#1および#2は互い
にほぼ完全に独立して動作することが可能となる。
【0018】データ読出し用のレジスタ10aおよび1
0bとデータ書込み用のレジスタ16aおよび16bと
別々に設けるとともにそれぞれバンク#1および#2に
対して設けることにより、データ読出しおよび書込みの
動作モード切換え時およびバンク切換え時においてデー
タが衝突することがなく、正確なデータの読出しおよび
書込みを実行することができる。
【0019】バンク#1および#2をそれぞれ独立に駆
動するための制御系として、第1の制御信号発生回路2
0、第2の制御信号発生回路22およびクロックカウン
タ23が設けられる。
【0020】第1の制御信号発生回路20は、外部から
与えられる制御信号、すなわち、外部ロウアドレススト
ローブ信号ext./RAS、外部コラムアドレススト
ローブ信号ext./CAS、外部出力イネーブル信号
ext./OE、外部書込みイネーブル信号(書込み許
可信号)ext./WEおよびマスク指示信号WMをた
とえばシステムクロックである外部クロック信号CLK
に同期して取込み、内部制御信号φxa、φya、φ
W、φO、φR、およびφCを発生する。
【0021】第2の制御信号発生回路22は、バンク指
定信号B1およびB2と、内部制御信号φW、φO、φ
RおよびφCとクロック信号CLKに応答してバンク#
1および#2をそれぞれ独立に駆動するための制御信
号、すなわち、センスアンプ活性化信号φSA1、φS
A2、プリアンプ活性化信号φPA1、φPA2、ライ
トバッファ活性化信号φWB1、φWB2、入力バッフ
ァ活性化信号φDB1、φDB2、および出力バッファ
活性化信号φOE1、φOE2を発生する。
【0022】SDRAMはさらに、周辺回路として、内
部制御信号φxaに応答して外部アドレス信号ext.
/A0ないしext./Aiを取込み、内部アドレス信
号x0〜xjとバンク選択信号B1およびB2を発生す
るXアドレスバッファ24と、内部制御信号φyaに応
答して活性化され、列選択線を指定するための列選択信
号Y3〜Ykと、連続アクセス時における最初のビット
線対(列)を指定するラップアドレス用ビットY0〜Y
2と、バンク指定信号B1およびB2を発生するYアド
レスバッファ26と、ラップアドレスWY0〜WY7と
リード用レジスタ10aおよび10bを制御するための
レジスタ駆動用信号φRr1およびφRr2ならびにラ
イト用レジスタ16aおよび16bを駆動するための制
御信号φRw1およびφRw2を発生するレジスタ制御
回路28を含む。
【0023】レジスタ制御回路28へは、またバンク指
定信号B1およびB2が与えられ、選択されたバンクに
対してのみレジスタ駆動用信号が発生される。
【0024】図4は、このようなSDRAMにおいて連
続して8ビットのデータ(8×8の合計64ビット)を
書込みまたは読出す動作を行なうときの外部信号の状態
を示すタイミングチャートである。
【0025】SDRAMにおいては、たとえばシステム
クロックである外部からのクロック信号CLKの立上が
りエッジで外部からの制御信号(ロウアドレスストロー
ブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信号/CA
S、アドレス信号Addなど)が取込まれる。アドレス
信号Addは、時分割的に多重化された行アドレス信号
Xと列アドレス信号Yを含む。
【0026】まず、データ読出動作について説明する。
サイクル1におけるクロック信号CLKの立上がりエッ
ジにおいて、ロウアドレスストローブ信号/RASが活
性状態の「L」レベル、コラムアドレスストローブ信号
/CASおよびライトイネーブル信号/WEが「H」レ
ベルであれば、そのときのアドレス信号Addが行アド
レス信号Xとして取込まれる。
【0027】次いで、サイクル4におけるクロック信号
CLKの立上がりエッジにおいて、コラムアドレススト
ローブ信号/CASが活性状態である「L」レベルにあ
れば、そのときのアドレス信号Addが列アドレスYと
して取込まれる。この取込まれた行アドレス信号Xaお
よび列アドレス信号Ybに従ってSDRAM内において
行および列の選択動作が実施される。ロウアドレススト
ローブ信号/RASが「L」レベルに立下ってから所定
のクロック期間(図4においては6クロックサイクル)
が経過した後、最初のデータb0が出力される。以後、
クロック信号CLKの立下がりに応答してデータb1〜
b7が出力される。
【0028】書込動作においては、行アドレス信号Xc
の取込はデータ読出時と同様である。すなわち、サイク
ル16におけるクロック信号CLKの立上がりエッジに
おいてロウアドレスストローブ信号/RASが活性状態
の「L」レベル、コラムアドレスストローブ信号/CA
Sおよびライトイネーブル信号/WEが「H」レベルで
あれば、そのときのアドレス信号Addが行アドレス信
号Xcとして取込まれる。サイクル19におけるクロッ
ク信号CLKの立上がりエッジにおいてコラムアドレス
ストローブ信号/CASおよびライトイネーブル信号/
WEがともに活性状態の「L」レベルであれば、列アド
レス信号Ydが取込まれるとともに、そのときに与えら
れていたデータd0が最初の書込データとして取込まれ
る。この信号/RASおよび/CASの立下がりエッジ
に応答してSDRAM内部において行および列選択動作
が実行される。クロック信号CLKに同期して順次入力
データd1〜d7が取込まれ、順次メモリセルにこの入
力データが書込まれる。
【0029】上述のように、SDRAMはクロック信号
CLKの立上がりエッジで信号/RAS、信号/CA
S、アドレス、データなどを取込んで動作するので、信
号/RAS、信号/CASなどに同期してアドレスやデ
ータなどを取込み動作していた従来のDRAMに比べて
アドレスなどのスキュー(タイミングのずれ)によるデ
ータ入出力のマージンを確保せずに済み、サイクルタイ
ムを高速化できるという利点を有する。また、システム
によっては、連続した数ビットにアクセスする頻度が高
い場合があり、この連続アクセスタイムを高速にするこ
とによって、平均アクセスタイムをスタティックランダ
ムアクセスメモリ(SRAM)に匹敵させることができ
る。
【0030】ところで、SDRAMにおいて、さらなる
高速動作を実現するためにはクロック信号CLKからの
アクセス時間を短くする必要がある。そこで、ディレイ
ロックドループ(以下、DLLと称す。)回路をチップ
内部に搭載して外部クロック信号ext.CLKより立
上がり位相が進んだ内部クロック信号int.CLKを
発生させ、その内部クロック信号int.CLKの立上
がりエッジに応答してデータの入出力などを行なうこと
が提案された。
【0031】図5は従来のDLL回路の構成を示すブロ
ック図である。図5を参照して、このDLL回路は、ク
ロックバッファ31,36、位相比較器32、チャージ
ポンプ33、ループフィルタ34および電圧制御ディレ
イ回路35を含む。
【0032】クロックバッファ31は、図6に示すよう
に、直列接続されたM個(Mは正の整数である。)のイ
ンバータ31.1〜31.Mを含み、外部クロック信号
ext.CLKを増幅してクロック信号ECLKを出力
する。クロック信号ECLKは位相比較器32および電
圧制御ディレイ回路35に与えられる。インバータ3
1.1〜31.Mのシンボルの大きさは、各インバータ
31.1〜31.Mの負荷駆動能力の大きさを表わして
おり、インバータ31.1〜31.Mの負荷駆動能力は
出力端に向かって徐々に増大している。後段のインバー
タ31.2〜31.Mの負荷駆動能力は前段のインバー
タ31.1〜31.M−1の3〜4倍程度に設定され
る。インバータ31.1〜31.Mの数Mは位相比較器
32および電圧制御ディレイ回路35の容量に応じて設
定される。
【0033】クロックバッファ36は、図7に示すよう
に、直列接続されたN個(Nは正の整数である。)のイ
ンバータ36.1〜36.Nを含み、電圧制御ディレイ
回路35の出力ECLK′を増幅して内部クロック信号
int.CLKおよびクロック信号RCLKを出力す
る。内部クロック信号int.CLKは、上述のとおり
SDRAMに供給される。クロック信号RCLKは位相
比較器32に与えられる。クロックバッファ36を構成
するインバータ36.1〜36.Nの負荷駆動能力も、
クロックバッファ31と同様に、出力端に向かって徐々
に増大している。インバータ36.1〜36.Nの数N
は負荷容量の大きさに応じて設定される。クロック信号
RCLKを出力するインバータ(図では36.4)は、
外部クロック信号ext.CLKと内部クロック信号i
nt.CLKの位相差が所定の値になるように選択され
る。
【0034】次に、図5で示した位相比較器32につい
て説明する。図8は位相比較器32の構成を示す回路図
である。図において、この位相比較器32は、インバー
タ40〜44、2入力NANDゲート45〜50、3入
力NANDゲート51,52および4入力NANDゲー
ト53を含む。
【0035】インバータ40はクロックバッファ31か
らのクロック信号ECLKを受ける。インバータ41は
クロックバッファ36からのクロック信号RCLKを受
ける。NANDゲート45は、インバータ40の出力と
NANDゲート51の出力を受け、信号φ1を出力す
る。NANDゲート46は、NANDゲート45,47
の出力を受け、信号φ2を出力する。NANDゲート4
7はNANDゲート46,53の出力を受け、NAND
ゲート48はNANDゲート49,53の出力を受け
る。NANDゲート49はNANDゲート48,50の
出力を受け、信号φ3を出力する。NANDゲート50
は、インバータ41の出力とNANDゲート52の出力
を受け、信号φ4を出力する。
【0036】NANDゲート53は、NANDゲート4
5,46,49,50からの信号φ1〜φ4を受け、リ
セット信号RESを出力する。NANDゲート51は、
NANDゲート45,46,53から信号φ1,φ2,
RESを受け、インバータ42,43を介してアップ信
号UPを出力する。NANDゲート52は、NANDゲ
ート49,50,53から信号φ3,φ4,RESを受
け、インバータ44を介してダウン信号DOWNを出力
する。
【0037】図9は、クロック信号ECLK、クロック
信号RCLK、2入力NANDゲート45の出力(すな
わち信号φ1)、2入力NANDゲート50の出力(す
なわち信号φ4)、4入力NANDゲート53の出力
(すなわちリセット信号RES)、アップ信号/UPお
よびダウン信号DOWNの相互の関係を示すタイミング
チャートである。
【0038】図8および図9を説明に先立ち、まずクロ
ック信号ECLK,RCLKのいずれもが「H」レベル
にある場合を考える。この場合には、ゲート45,50
はいずれも必ず「H」レベルを出力する。仮にゲート4
6,49の出力が「H」レベルであった場合には、ゲー
ト53の出力は「L」レベルとなり、ゲート47,48
の出力は「H」レベルになって結局ゲート46,49の
出力は「L」レベルとなる。このため、ゲート51,5
2は、クロック信号ECLK,RCLKのいずれもが
「H」レベルにある限り、常に「H」レベルを出力する
ことがわかる。このような状態の後、クロック信号EC
LK,RCLKが「L」レベルに転じれば、ゲート4
5,50の出力は「L」レベルになり、ゲート46,4
9は「H」レベルを出力することとなる。
【0039】この後、図9に示すように、まずクロック
信号ECLKが立上がり、次いでクロック信号RCLK
が位相T1だけ遅れて立上る場合を説明する。クロック
信号ECLKの立上がりを受けてゲート45の出力が
「H」レベルに転じる。しかし、クロック信号RCLK
は「L」レベルのままなので、ゲート50の出力は
「L」レベルを継続し、ゲート53の出力が「H」レベ
ルから変わらない。このため、ゲート51の出力が
「L」レベルへと変化する。一方、ゲート52の出力は
「H」レベルのまま変化しない。
【0040】次いでクロック信号RCLKが立上ると、
ゲート50の出力が「H」レベルに転じ、ゲート53の
4つの入力がすべて「H」レベルとなってゲート53の
出力が「L」レベルへと遷移する。その結果、ゲート5
1の出力は「L」レベルから再び「H」レベルへと変化
し、ゲート51はクロック信号ECLKとクロック信号
RCLKの位相差を反映したパルス信号を出力する。一
方、ゲート52の出力は、ゲート50の出力が「H」レ
ベルに変わるのを受けて「L」レベルに転じるものの、
直後にゲート53の出力が「L」レベルへ変化するた
め、直ぐに「H」レベルに戻る。このためゲート52
は、クロック信号ECLKとクロック信号RCLKの位
相差とは無関係の一定の幅のパルス信号を出力する。
【0041】クロック信号RCLKがまず立上がり、次
いでクロック信号ECLKが立上る場合は、アップ信号
/UPとダウン信号DOWNの関係が逆になるだけで同
様であるので説明は省略される。
【0042】つまり、位相比較器32は、図10に示す
ように、クロック信号ECLKの位相がクロック信号R
CLKよりも遅れている場合は一定のパルス幅のアップ
信号/UPと位相差に応じたパルス幅のダウン信号DO
WNを出力し、クロック信号ECLKとRCLKの位相
が一致している場合は同じパルス幅の信号/UPとDO
WNを出力し、クロック信号ECLKの位相がクロック
信号RCLKよりも進んでいる場合は一定のパルス幅の
ダウン信号DOWNと位相差に応じたパルス幅のアップ
信号/UPを出力する。
【0043】図11は図5に示したチャージポンプ33
およびループフィルタ34の構成を示す回路図である。
図11を参照して、チャージポンプ33は電源電位ライ
ン61と接地電位ライン62の間に直列接続された定電
流源63、PチャネルMOSトランジスタ64、Nチャ
ネルMOSトランジスタ65および定電流源66を含
む。PチャネルMOSトランジスタ64のゲートはアッ
プ信号/UPを受け、NチャネルMOSトランジスタ6
5のゲートはダウン信号DOWNを受ける。Pチャネル
MOSトランジスタ64とNチャネルMOSトランジス
タ65の接続ノードN64がチャージポンプ33の出力
ノードとなる。ループフィルタ34は、チャージポンプ
33の出力ノードN64と接地電位ライン62の間に直
列接続された抵抗67およびキャパシタ68を含む。
【0044】次に、図11に示したチャージポンプ33
およびループフィルタ34の動作について説明する。ア
ップ信号/UPおよびダウン信号DOWNがともに
「L」レベルになると、PチャネルMOSトランジスタ
64が導通状態になり、NチャネルMOSトランジスタ
65が非導通状態になって、電源電位ライン61→定電
流源63→PチャネルMOSトランジスタ64→ノード
N64→抵抗67を介してキャパシタ68に電荷が供給
される。これにより、ノードN64の電圧すなわち制御
電圧VCOinが徐々に上昇する。
【0045】逆に、アップ信号/UPおよびダウン信号
DOWNがともに「H」レベルになると、PチャネルM
OSトランジスタ64は非導通状態になりPチャネルM
OSトランジスタ65は導通状態になって、キャパシタ
68→抵抗67→ノードN64→NチャネルMOSトラ
ンジスタ65→定電流源66→接地電位ライン62の経
路でキャパシタ68の電荷が流出する。したがって、制
御電圧VCOinが徐々に下降する。
【0046】また、アップ信号/UPが「L」レベルと
なり、ダウン信号DOWNが「H」レベルになるとMO
Sトランジスタ64,65はともに導通状態となり、ノ
ードN64に流入する電荷量とノードN64から流出す
る電荷量が等しくなり、制御電圧VCOinは変化しな
い。
【0047】逆に、アップ信号/UPが「H」レベルと
なりダウン信号DOWNが「L」レベルになるとMOS
トランジスタ64,65がともに非導通状態となり、ノ
ードN64がフローティング状態となり制御電圧VCO
inは変化しない。
【0048】つまり、チャージポンプ33およびループ
フィルタ34の出力である制御電圧VCOinは、クロ
ック信号ECLKの位相がクロック信号RCLKよりも
遅れている場合は徐々に下降し、クロック信号ECLK
とRCLKの位相が一致している場合は変化せず、クロ
ック信号ECLKの位相がクロック信号RCLKよりも
進んでいる場合は徐々に上昇する。
【0049】図12は図5に示した電圧制御ディレイ回
路35の構成を示す一部省略した回路図である。図12
を参照して、この電圧制御ディレイ回路35は、バイア
ス発生回路70と、直列接続されたK個(Kは正の整数
である。)の遅延時間可変素子80.1〜80.Kを含
む。
【0050】バイアス発生回路70は、PチャネルMO
Sトランジスタ71,72とNチャネルMOSトランジ
スタ73,74を含む。PチャネルMOSトランジスタ
71およびNチャネルMOSトランジスタ73は電源電
位ライン61と接地電位ライン62の間に直列接続され
る。PチャネルMOSトランジスタ72とNチャネルM
OSトランジスタ74は電源電位ライン61と接地電位
ライン62の間に直列接続される。PチャネルMOSト
ランジスタ71,72のゲートは共通接続されるととも
にPチャネルMOSトランジスタ71のドレインに接続
される。すなわち、PチャネルMOSトランジスタ71
と72はカレントミラー回路を構成する。NチャネルM
OSトランジスタ73のゲートは制御電圧VCOinを
受ける。NチャネルMOSトランジスタ74のゲートは
そのドレインに接続される。
【0051】NチャネルMOSトランジスタ73には制
御電圧VCOinに応じて増減する電流Iaが流れる。
MOSトランジスタ73と71は直列接続され、MOS
トランジスタ71と72はカレントミラー回路を構成
し、MOSトランジスタ72と74は直列接続されてい
るので、4つのMOSトランジスタ71〜74には同じ
電流Iaが流れる。ただし、MOSトランジスタ71と
72のトランジスタサイズは同一であるものとする。
【0052】遅延時間可変素子80.1は、電源電位ラ
イン61と接地電位ライン62の間に直列接続されたP
チャネルMOSトランジスタ81.1,82.1および
NチャネルMOSトランジスタ83.1,84.1を含
む。PチャネルMOSトランジスタ81.1のゲート
は、バイアス発生回路70のPチャネルMOSトランジ
スタ72のゲートに接続される。MOSトランジスタ8
2.1,83.1のゲートは共通接続され、MOSトラ
ンジスタ82.1,83.1はインバータ80.1aを
構成する。NチャネルMOSトランジスタ84.1のゲ
ートは、バイアス発生回路70のNチャネルMOSトラ
ンジスタ74のゲートに接続される。他の遅延時間可変
素子80.2〜80.Kも同様である。インバータ8
0.1a〜80.Kaは直列接続される。インバータ8
0.1aはクロック信号ECLKを受け、インバータ8
0.Kaがクロック信号ECLK′を出力する。
【0053】次に、図12に示した電圧制御ディレイ回
路35の動作について説明する。PチャネルMOSトラ
ンジスタ81.1〜81.KのゲートはともにPチャネ
ルMOSトランジスタ72のゲートに接続され、Nチャ
ネルMOSトランジスタ84.1〜84.Kのゲートは
ともにNチャネルMOSトランジスタ74のゲートに接
続されているので、各遅延時間可変素子80.1〜8
0.Kにも制御電圧VCOinに応じた電流Iaが流れ
る。
【0054】制御電圧VCOinが増大して電流Iaが
増大すると、各インバータ80.1a〜80.Kaの反
転時間が短くなり、電圧制御ディレイ回路35の遅延時
間が短くなる。
【0055】また、制御電圧VCOinが減少して電流
Iaが減少すると、各インバータ80.1a〜80.K
aの反転時間が長くなり、電圧制御ディレイ回路35の
遅延時間が長くなる。
【0056】次に、図5に示したDLL回路の動作につ
いて説明する。クロック信号RCLKの位相がクロック
信号ECLKよりも遅れている場合は、位相比較器32
はクロック信号ECLKとRCLKの位相差に応じたパ
ルス幅のアップ信号/UPと、所定のパルス幅のダウン
信号DOWNを出力する。応じてチャージポンプ33が
ループフィルタ34に電荷を供給し、これにより制御電
圧VCOinが上昇し、電圧制御ディレイ回路35の遅
延時間が短くなる。したがって、クロック信号RCLK
の位相が進み、クロック信号ECLKとRCLKの位相
差は小さくなる。
【0057】逆に、クロック信号RCLKの位相がクロ
ック信号ECLKよりも進んでいる場合は、位相比較器
32はクロック信号RCLKとECLKの位相差に応じ
たパルス幅のダウン信号DOWNと、所定のパルス幅の
アップ信号/UPを出力する。応じてループフィルタ3
4からチャージポンプ33に電荷が流出し、これにより
制御電圧VCOinが下降し電圧制御ディレイ回路35
の遅延時間が長くなる。したがって、クロック信号RC
LKの位相が遅れ、クロック信号RCLKとECLKの
位相差が小さくなる。
【0058】このような過程を繰返し、ついにはクロッ
ク信号RCLKとECLKの位相が一致する。このとき
図13に示すように、外部クロック信号ext.CLK
に比べて所望の値だけ位相が進んだ内部クロック信号i
nt.CLKがクロックバッファ36から出力される。
【0059】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
DLL回路は、電源電位Vccが緩慢に変化する電源ノ
イズには追随できるが、電源電位Vccが数十nsec
から数百nsecで急激に変化する電源ノイズには追随
することはできないという欠点を有していた。
【0060】たとえば電源電位Vccが急激に下がった
場合について説明する。この場合、電源電位Vccが下
がっても制御電圧VCOinがすぐには変化しないの
で、電圧制御ディレイ回路35のインバータ80.1a
〜80.Kaに流れる電流は変化しない。しかし、電源
電位Vccが下がるとクロック信号ECLK,ECL
K′,RCLKの振幅が小さくなるのでインバータ8
0.1a〜80.Kaの反転時間が小さくなる。したが
って、電圧制御ディレイ回路35の遅延時間が短くな
る。
【0061】一方、電源電位Vccが下がると、クロッ
クバッファ31,36を構成するインバータの駆動能力
が下がるため、クロックバッファ31,36における遅
延時間は長くなる。
【0062】したがって、電圧制御ディレイ回路35に
おける遅延時間の変動とクロックバッファ31,36に
おける遅延時間の変動とが相殺されない限り、クロック
信号ECLKとRCLKの位相が一致しなくなり、DL
L回路が同期状態から外れる。
【0063】上述のSDRAMにおいては、センスアン
プの動作時に大電流が流れ、電源電位Vccが数十ns
ecで変化する電源ノイズが生じる。したがって、SD
RAMに従来のDLL回路を搭載すると、センスアンプ
の動作時にDLL回路が同期状態から外れ、SDRAM
の動作が不安定になる。
【0064】それゆえに、この発明の第1の目的は、電
源電圧の変動に応じて遅延時間が増大または減少する電
圧制御型遅延回路を提供することである。
【0065】また、この発明の第2の目的は、電源電圧
が変動しても同期状態から外れることがない内部クロッ
ク発生回路を提供することである。
【0066】
【課題を解決するための手段】この発明の電圧制御型遅
延回路は、制御電圧に応じた時間だけ入力信号を遅延さ
せて出力する電圧制御型遅延回路であって、前記制御電
圧をその入力電極に受け、該入力電圧に応じた値の電流
を流す第1のトランジスタ、前記第1のトランジスタと
直列接続された第2のトランジスタ、電源電圧の変動に
応じた値だけ前記第2のトランジスタに流れる電流を増
加または減少させるための電流制御回路、および前記第
2のトランジスタに流れる電流に応じた時間だけ前記入
力信号を遅延させて出力する遅延回路を備えたことを特
徴としている。
【0067】また、前記電流制御回路は、前記第1のト
ランジスタと並列接続され、前記第2のトランジスタに
流れる電流を分流させるための第3のトランジスタと、
前記電源電圧を降圧して前記第3のトランジスタの入力
電極に与える第1の降圧手段とを含むこととしてもよ
い。
【0068】また、前記電流制御回路は、前記第2のト
ランジスタと並列接続され、前記第1のトランジスタに
流れる電流を分流させるための第4のトランジスタと、
前記電源電圧を降圧して前記第4のトランジスタの入力
電極に与える第2の降圧手段とを含むこととしてもよ
い。
【0069】また、前記遅延回路は、直列接続され、か
つ各々の遅延時間が前記第2のトランジスタに流れる電
流に応じて変化する複数の遅延時間可変素子を含むこと
としてもよい。
【0070】また、この発明の内部クロック発生回路
は、外部クロック信号に同期して内部クロック信号を生
成する内部クロック発生回路であって、前記外部クロッ
ク信号と前記内部クロック信号を受け、該2つのクロッ
ク信号の位相差に応じた制御電圧を出力する制御電圧発
生回路、前記制御電圧をその入力電極に受け、該入力電
圧に応じた値の電流を流す第1のトランジスタ、前記第
1のトランジスタと直列接続された第2のトランジス
タ、電源電圧の変動に応じた値だけ前記第2のトランジ
スタに流れる電流を増加または減少させるための電流制
御回路、および前記第2のトランジスタに流れる電流に
応じた時間だけ前記外部クロック信号を遅延させ前記内
部クロック信号として出力する遅延回路を備えたことを
特徴としている。
【0071】
【作用】この発明の電圧制御型遅延回路にあっては、電
源電圧の変動に応じた値だけ遅延回路の制御電流を増加
または減少させるので、電源電圧の変動に応じて遅延時
間を増大または減少させることができる。
【0072】また、電流制御回路は、第1のトランジス
タと並列接続され、電源電圧に応じた電流Ibを流す第
3のトランジスタを含むこととすれば、第1のトランジ
スタに流れる制御電圧に応じた電流Iaに第3のトラン
ジスタに流れる電流Ibを加算した電流Ic=Ia+I
bを第2のトランジスタに流すことができる。したがっ
て、たとえば電源電圧が下降したときに制御電流Icを
小さくして遅延時間を増大させることができる。
【0073】また、電流制御回路は、第2のトランジス
タと並列接続され、電源電圧に応じた電流Idを流す第
4のトランジスタを含むこととすれば、第1のトランジ
スタに流れる制御電圧に応じた電流Iaから第4のトラ
ンジスタに流れる電流Idを減算した電流Ie=Ia−
Idを第2のトランジスタに流すことができる。したが
って、たとえば電源電圧が下降したときに制御電流Ie
を大きくして遅延時間を減少させることができる。
【0074】また、遅延回路は、直列接続され、かつ各
々の遅延時間が第2のトランジスタに流れる電流に応じ
て変化する複数の遅延時間可変素子を含むこととすれ
ば、遅延回路を容易に構成できる。
【0075】また、この発明の内部クロック発生回路に
あっては、電源電圧の変動に応じた値だけ遅延回路の制
御電流を増加または減少させるので、電源電圧の変動に
応じて遅延回路の遅延時間を増大または減少させること
ができる。したがって、電源電圧の変動による遅延回路
以外の回路の遅延時間の変化を遅延回路の遅延時間の変
化によって相殺することができ、電源電圧の変動による
同期状態から外れることを防止することができる。
【0076】
【実施例】
[実施例1]図1は、この発明の第1実施例によるDL
L回路の電圧制御ディレイ回路100の構成を示す一部
省略した回路図である。図1を参照して、この電圧制御
ディレイ回路100が図12で示した電圧制御ディレイ
回路35と異なる点は、電流制御回路101が新たに設
けられている点である。
【0077】電流制御回路101は、分圧抵抗102,
103およびNチャネルMOSトランジスタ104を含
む。分圧抵抗102,103は電源電位ライン61と接
地電位ライン62の間に直列接続される。NチャネルM
OSトランジスタ104は、NチャネルMOSトランジ
スタ73と並列に接続される。NチャネルMOSトラン
ジスタ102のゲートは、分圧抵抗102と103の接
続ノードN102に接続される。
【0078】飽和領域で動作するMOSトランジスタの
ドレイン電流ID は、一般に次式で表わされる。
【0079】ID ∝(VSG−Vth)2 ただし、VSGはゲート・ソース間電圧、VthはMOS
トランジスタのしきい値電圧である。
【0080】したがって、MOSトランジスタ73に流
れる電流Iaは(VCOin−Vth)2 に比例し、M
OSトランジスタ104に流れる電流Ibは(Va−V
th)2 に比例する。ここでVaはノードN102の電
位である。MOSトランジスタ71に流れる電流Icは
IaとIbの和(Ic=Ia+Ib)である。この電流
Icがミラーされて遅延時間可変素子80.1〜80.
Kに流れる。
【0081】次に、センスアンプの動作などによってS
DRAMの電源電位Vccが下がったときの動作を説明
する。電源電位Vccが下がってもチャージポンプ33
およびループフィルタ34はすぐには応答できないの
で、制御電圧VCOinが変化せずMOSトランジスタ
73に流れる電流Iaは変化しない。そのため、もし今
回新たに付加したMOSトランジスタ104がないと、
その電流Iaがそのまま遅延時間可変素子80.1〜8
0.Kにミラーされ、電源電位Vccが変動しても遅延
時間可変素子80.1〜80.Kに流れる電流は変動し
ない。一方、電源電位Vccが下がるため、遅延時間可
変素子80.1〜80.Kが伝達するクロック信号の振
幅が小さくなる。そのため遅延時間可変素子80.1〜
80.Kの遅延時間は短くなる。しかしながら、この実
施例の電圧制御ディレイ回路100では、電源電位Vc
cの降下に応じてMOSトランジスタ104のゲート電
圧Vaが下がり、MOSトランジスタ104に流れる電
流Ibが減少する。また、MOSトランジスタ71に流
れる電流IcはIaとIbの和(Ic=Ia+Ib)で
あるので、電源電位Vccが降下するとMOSトランジ
スタ71に流れる電流Icが減少する。さらに、電流I
cは遅延時間可変素子80.1〜80.Kにミラーされ
るので、遅延時間可変素子80.1〜80.Kに流れる
電流Icが減少することになる。そのため電源電位Vc
cが下がったとき、クロック信号の振幅が小さくなって
遅延時間可変素子80.1〜80.Kの遅延時間が短く
なる要因と、遅延時間可変素子80.1〜80.Kに流
れる電流が少なくなって遅延時間可変素子80.1〜8
0.Kの遅延時間が長くなる要因が相殺される。したが
って、電源電位Vccが変動しても電圧制御ディレイ回
路100の遅延時間の変動は小さく抑えられ、SDRA
Mは安定に動作する。
【0082】[実施例2]DLL回路全体でクロック信
号の遅延を考慮する場合、電圧制御ディレイ回路35だ
けでなく、クロックバッファ31,36の遅延時間も考
慮する必要がある。クロックバッファ31,36は図6
および図7で示したように、通常は直列接続された複数
のインバータで構成される。したがって、電源電位Vc
cが変動するとクロックバッファ31,36の遅延時間
も変動する。たとえば電源電位Vccが下がると、クロ
ックバッファ31,36を構成するインバータの駆動能
力が下がるため、クロックバッファ31,36の遅延時
間は長くなる。DLL回路全体の遅延時間は電圧制御デ
ィレイ回路35とクロックバッファ31,36の和にな
るので全体では電源電位Vccが降下したときに遅延時
間が長くなることがある。そのときには電圧制御ディレ
イ回路35の遅延時間を短くしなければならない。この
実施例では、電源電位Vccの降下時に遅延時間を短く
することができる電圧制御ディレイ回路110を実現す
る。
【0083】図2は、この発明の第2実施例によるDL
L回路の電圧制御ディレイ回路110の構成を示す一部
省略した回路図である。図2を参照して、この電圧制御
ディレイ回路110が図12で示した電圧制御ディレイ
回路35と異なる点は電流制御回路111が新たに設け
られている点である。
【0084】電圧制御回路111は、分圧抵抗112,
113およびPチャネルMOSトランジスタ114を含
む。分圧抵抗112,113は電源電位ライン61と接
地電位ライン62の間に直列接続される。PチャネルM
OSトランジスタ114は、NチャネルMOSトランジ
スタ71と並列に接続される。PチャネルMOSトラン
ジスタ114のゲートは、分圧抵抗112と113の接
続ノードN112に接続される。
【0085】MOSトランジスタ73に流れる電流Ia
は(VCOin−Vth)2 に比例する。MOSトラン
ジスタ114に流れる電流Idは(Vcc−Vb−Vt
h) 2 に比例する。ここでVbはノードN112の電位
である。MOSトランジスタ71に流れる電流IeはI
aとIdの差(Ie=Ia−Id)である。この電流I
eがミラーされて遅延時間可変素子80.1〜80.K
に流れる。
【0086】次に、センスアンプの動作などによって電
源電位Vccが下がったときの動作を説明する。電源電
位Vccが下がってもチャージポンプ33およびループ
フィルタ34はすぐには応答できないので、制御電圧V
COinは変化せずMOSトランジスタ73に流れる電
流Iaは変化しない。MOSトランジスタ114に流れ
る電流Idはゲート電圧が下がるため減少する。MOS
トランジスタ71に流れる電流IeはIaとIdの差
(Ie=Ia−Id)であるので、電源電位Vccが下
降するとMOSトランジスタ71に流れる電流Ieは増
加する。電流Ieは遅延時間可変素子80.1〜80.
Kにミラーされるので、遅延時間可変素子80.1〜8
0.Kに流れる電流Ieは増加することになる。そのた
め電源電位Vccが下がったときの電圧制御ディレイ回
路110の遅延時間は、従来の電圧制御ディレイ回路3
5に比べてさらに短縮される。したがって、電源電位V
ccが下降してクロックバッファ31,36の遅延時間
が長くなっても、DLL回路全体の遅延時間は変化せ
ず、SDRAMは安定に動作する。
【0087】
【発明の効果】以上のように、この発明の電圧制御型遅
延回路にあっては、電源電圧の変動に応じた値だけ遅延
回路の制御電流を増加または減少させるので、電源電圧
の変動に応じて遅延時間を増大または減少させることが
できる。
【0088】また、電流制御回路は、第1のトランジス
タと並列接続され、電源電圧に応じた電流Ibを流す第
3のトランジスタを含むこととすれば、第1のトランジ
スタに流れる制御電圧に応じた電流Iaに第3のトラン
ジスタに流れる電流Ibを加算した電流Ic=Ia+I
bを第2のトランジスタに流すことができる。したがっ
て、たとえば電源電圧が下降したときに制御電流Icを
小さくして遅延時間を増大させることができる。
【0089】また、電流制御回路は、第2のトランジス
タと並列接続され、電源電圧に応じた電流Idを流す第
4のトランジスタを含むこととすれば、第1のトランジ
スタに流れる制御電圧に応じた電流Iaから第4のトラ
ンジスタに流れる電流Idを減算した電流Ie=Ia−
Idを第2のトランジスタに流すことができる。したが
って、たとえば電源電圧が下降したときに制御電流Ie
を大きくして遅延時間を減少させることができる。
【0090】また、遅延回路は、直列接続され、かつ各
々の遅延時間が第2のトランジスタに流れる電流に応じ
て変化する複数の遅延時間可変素子を含むこととすれ
ば、遅延回路を容易に構成できる。
【0091】また、この発明の内部クロック発生回路に
あっては、電源電圧の変動に応じた値だけ遅延回路の制
御電流を増加または減少させるので、電源電圧の変動に
応じて遅延回路の遅延時間を増大または減少させること
ができる。したがって、電源電圧の変動による遅延回路
以外の回路の遅延時間の変化を遅延回路の遅延時間の変
化によって相殺することができ、電源電圧の変動により
同期状態から外れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例によるDLL回路の電
圧制御ディレイ回路の構成を示す一部省略した回路図で
ある。
【図2】 この発明の第2実施例によるDLL回路の電
圧制御ディレイ回路の構成を示す一部省略した回路図で
ある。
【図3】 従来のSDRAMの主要部の構成を機能的に
示すブロック図である。
【図4】 図3に示したSDRAMの動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図5】 従来のDLL回路の構成を示すブロック図で
ある。
【図6】 図5に示したDLL回路のクロックバッファ
31の構成を示す一部省略した回路図である。
【図7】 図5に示したDLL回路のクロックバッファ
36の構成を示す一部省略した回路図である。
【図8】 図5に示したDLL回路の位相比較器の構成
を示す回路図である。
【図9】 図8に示した位相比較器の動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図10】 図8に示した位相比較器の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【図11】 図5に示したDLL回路のチャージポンプ
およびループフィルタの構成を示す回路図である。
【図12】 図5に示したDLL回路の電圧制御ディレ
イ回路の構成を示す一部省略した回路図である。
【図13】 図5に示したDLL回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【符号の説明】
31,36 クロックバッファ、32 位相比較器、3
3 チャージポンプ、34 ループフィルタ、35,1
00,110 電圧制御ディレイ回路、31.1〜3
1.M,36.1〜36.N,40〜44,80.1a
〜80.Ka インバータ、45〜53 NANDゲー
ト、63,65 定電流源、64,71,72,81.
1〜81.K,82.1〜82.K,114 Pチャネ
ルMOSトランジスタ、65,73,74,83.1〜
83.K,84.1〜84.K,104 NチャネルM
OSトランジスタ、67,102,103,112,1
13抵抗、68 キャパシタ、70 バイアス発生回
路、80.1〜80.K 遅延時間可変素子、101,
111 電流制御回路。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧に応じた時間だけ入力信号を遅
    延させて出力する電圧制御型遅延回路であって、 前記制御電圧をその入力電極に受け、該入力電圧に応じ
    た値の電流を流す第1のトランジスタ、 前記第1のトランジスタと直列接続された第2のトラン
    ジスタ、 電源電圧の変動に応じた値だけ前記第2のトランジスタ
    に流れる電流を増加または減少させるための電流制御回
    路、および前記第2のトランジスタに流れる電流に応じ
    た時間だけ前記入力信号を遅延させて出力する遅延回路
    を備えたことを特徴とする、電圧制御型遅延回路。
  2. 【請求項2】 前記電流制御回路は、 前記第1のトランジスタと並列接続され、前記第2のト
    ランジスタに流れる電流を分流させるための第3のトラ
    ンジスタと、 前記電源電圧を降圧して前記第3のトランジスタの入力
    電極に与える第1の降圧手段とを含むことを特徴とす
    る、請求項1に記載の電圧制御型遅延回路。
  3. 【請求項3】 前記電流制御回路は、 前記第2のトランジスタと並列接続され、前記第1のト
    ランジスタに流れる電流を分流させるための第4のトラ
    ンジスタと、 前記電源電圧を降圧して前記第4のトランジスタの入力
    電極に与える第2の降圧手段とを含むことを特徴とす
    る、請求項1に記載の電圧制御型遅延回路。
  4. 【請求項4】 前記遅延回路は、直列接続され、かつ各
    々の遅延時間が前記第2のトランジスタに流れる電流に
    応じて変化する複数の遅延時間可変素子を含むことを特
    徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の電圧制
    御型遅延回路。
  5. 【請求項5】 外部クロック信号に同期して内部クロッ
    ク信号を生成する内部クロック発生回路であって、 前記外部クロック信号と前記内部クロック信号を受け、
    該2つのクロック信号の位相差に応じた制御電圧を出力
    する制御電圧発生回路、 前記制御電圧をその入力電極に受け、該入力電圧に応じ
    た値の電流を流す第1のトランジスタ、 前記第1のトランジスタと直列接続された第2のトラン
    ジスタ、 電源電圧の変動に応じた値だけ前記第2のトランジスタ
    に流れる電流を増加または減少させるための電流制御回
    路、および前記第2のトランジスタに流れる電流に応じ
    た時間だけ前記外部クロック信号を遅延させ前記内部ク
    ロック信号として出力する遅延回路を備えたことを特徴
    とする、内部クロック発生回路。
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