JPH08288800A - 低電力発振器 - Google Patents
低電力発振器Info
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
- H03K3/03—Astable circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/012—Modifications of generator to improve response time or to decrease power consumption
Abstract
のポンプ回路の効率を維持し乍ら、発振器回路の電力消
費を低下させる。 【解決手段】 発振器回路(150)に、基準回路(1
02)を設け、この基準回路は、第1電圧に応答して第
2電圧を発生する。この第2電圧に応答して、発振器
(108)によって、第1電圧の大きさより小さな大き
さを有する第1出力信号を発生する。この第1出力信号
に応答して、これの大きさより大きな大きさを有する第
2出力信号を発生するレべル変換器(114)を設け
る。この発振器によって、第1電圧の大きさより小さな
大きさを有する第1出力信号を発生するので、第1電圧
で動作する発振器に比べて、電力消費が減少する。第1
出力信号の大きさは、レベル変換器によって、第2出力
信号の所望の大きさまで増大される。
Description
に、発振器を含んだ集積回路に関する。
イナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)回路
は、デスクトップコンピュータシステムおよびポータブ
ルコンピュータシステムを含む多種のアプリケーション
におけるメインメモリ(主記憶装置)用として、頻繁に
使用されている。低電力アプリケーション用のDRAM
回路における広範な利用では、システムのバッテリ寿命
を延ばすためにスタンバイ(準備)の低消費電力が要求
されている。DRAMメモリの設計傾向としては、スタ
ンバイモード中に作動する回路、例えば、基準電源およ
びバイアスオッシレータ(発振器)等の回路の消費電力
を最小に設定することである。
は、米国特許第5,208,776号(名称“PULS
E GENERATION CIRCUIT”、ナス
(那須)等に発行された)の第90図に開示されたよう
な基準回路を採用して、電力消費を低減している。ま
た、前述の発振器回路では、このナス等によって開示さ
れた電力節約技術が利用されており、この技術は、発振
器(第112図)およびブロックダイヤグラム(第18
2a図)に開示されている。これら回路には、スタンバ
イ動作専用の別個の低電力発振器が包含されている。こ
のような発振器回路は、ダイナミックランダムアクセス
(DRAM)メモリ回路で利用でき、これによって、上
述のナス等(第113図)に開示されたような基板ポン
プ回路をドライブする。また、このナス等は調整された
内部電源電圧VPERI(第87図)の使用を開示して
おり、この内部電源電圧は、外部電源電圧VEXTから
取出される。この発振器(第112図)を、この内部電
源電圧VPERIで動作させて、第113図のポンプ回
路をドライブするための出力信号を発生させる。この発
振器によって消費される電力は、この発振器によって消
費される電流と内部電源電圧VPERIとの積に等しい
ものとなる。従って、この発振器による電力消費は減少
するようになる。その理由は、この内部電源電圧VPE
RIの大きさは、外部電源電圧VEXTより小さいから
である。しかし乍ら、このような方法による問題として
は、発振器信号の大きさに依存するポンプ回路の効率が
低下することである。
電圧Vint の積による電力消費を低下させるための構成
が、以下の文献に開示されている。即ち、VLSI回路
に関するシンポジウム1992年(6月、第114〜1
15頁)“Low−Power On−Chip Su
pply Voltage ConversionSc
heme for 1G/4G bit DRAM
s”、およびIEEEJ.Solid−State C
ircuits,vol.28.No.4,1993年
4月第504〜508頁“Low−Power On−
Chip Supply Voltage Conve
rsion Scheme for Ultrahig
h−Density DRAM’s”に開示されてい
る。タカシマ等によれば、2個の直列接続されたDRA
Mまたは、外部電圧Vext および基準電圧VSS間に直列
接続された2個のDRAMの一方の動作が開示され、こ
れによって、レギレータの電力消費のオーバーヘッドを
生じずに内部電圧Vint を発生する。しかし乍ら、発振
器およびこれらのポンプ回路のような内部回路は、外部
電圧Vext の半分の大きさで動作するようになる。従っ
て、この方法の問題としては、発振器信号の大きさに依
存するポンプ回路の効率が低下することである。
し乍ら、電力消費を減少させるように、前述した問題点
は、以下の構成を具備した発振器回路によって解決でき
る。即ち、第1電圧に応答して、第2電圧を発生する基
準回路と、この第2電圧に応答して、前記第1電圧の大
きさより小さな大きさを有する第1出力信号を発生する
発振器と、この第1出力信号に応答して、これの大きさ
より大きな大きさを有する第2出力信号を発生するレベ
ル変換器とを包含することを特徴とするものである。
動作する発振器を利用することによって、スタンバイ中
の電力を維持している。また、発振器の出力信号を高い
電圧に変換することによって、ポンプ回路の効率を維持
している。
について詳述する。この発振器回路150は、ダイナミ
ックランダムアクセス(DRAM)メモリに利用でき
る。基準回路102は、分圧器または他のソース(電
源)で構成することができ、これら回路は、当業者によ
れば既知なものである。この基準回路102は、電源電
圧VDDおよび基準電圧VSSを受けて、ターミナル104
に中間の電圧VI を発生する。この中間電圧VI は、電
源電圧VDDの大きさより小さな大きさを有している。こ
の代りに、中間電圧VI は、例えば、ビットライン基準
またはダミーセル基準電源のような現存する基準電源に
よって発生させることもできる。発振器108は、この
中間電圧VI と基準電圧VSSとを受ける。この発振器1
08を、ターミナル106のイネーブル信号ENによっ
て選択的にイネーブルまたはディスエーブルする。また
この発振器108によって、出力信号A(バー)および
Aをそれぞれ発生する。これら出力信号A(バー)およ
びAは、相補性を有することが好ましく、また、電源電
圧VDDの大きさより小さな大きさを有する。これら大き
さは、中間電圧VI の大きさに、ほぼ等しいものであ
る。また、この発振器108によって、単一の出力信号
を発生することも可能で、この出力信号の相補性を、レ
ベル変換器114内で生じさせることもでき、これにつ
いては、後述する。従って、本発明の利点としては、こ
の発振器108によって消費される電力を、中間電圧V
I の大きさおよび発振器108の電流によって決定でき
ることである。発振器108の回路容量は、中間電圧V
I とほぼ無関係なものであるので、発振器108を作動
させるのに必要な発振器108の電流は、中間電圧VI
の減少している大きさと共に、減少するようになる。更
にまた、この中間電圧VI の大きさが電源電圧VDDの大
きさより小さいために、発振器の電力消費は、電源電圧
VDDで作動する発振器に対して低下する利点が存在す
る。
び基準電圧VSSを受信する。このレベル変換器114に
よって、第1および第2出力信号A(バー)およびA
を、ターミナル116で出力信号OSCに変換する。発
振器回路150の出力信号OSCは、上記出力信号A
(バー)およびAのいずれか一方の大きさより大きな大
きさを有すると共に、この大きさは、電源電圧VDDの大
きさにほぼ等しいものである。この発振回路150の出
力信号OSCによってポンプ回路120をドライブす
る。この出力信号OSCの大きさは、この発振器回路の
各サイクル中に、ターミナル122において、基板から
ポンプ回路120によって除去できる電荷の量に相当し
ている。従って、本発明のもう1つの利点としては、こ
れら発振器出力信号A(バー)およびAの減少された大
きさによって、図1の発振器回路150によってドライ
ブされるポンプ回路120の効率を低下させないように
なる。
れており、この回路250には、基準回路202が設け
られており、この基準回路202は、電源電圧VDDおよ
び基準電圧VSSを受けて、ターミナル204に中間の電
圧VI を発生する。この電圧は、電源電圧VDDの大きさ
より小さな大きさを有している。発振器208は、電源
電圧VDDと、この基準電圧VI とを受けるようになって
いる。この発振器208は、イネーブル信号ENによっ
て選択的にイネーブルおよびディスエーブルされると共
に、出力信号A(バー)およびAを発生する。これら出
力信号A(バー)およびAの各々は、電源電圧VDDの大
きさより小さい大きさを有すると共に、この大きさは、
電源電圧VDDと中間電圧VI との間の差の大きさに、ほ
ぼ等しいものである。従って、本発明による本実施例に
よれば以下のような利益がもたらされる。即ち、発振器
208による電力消費が、発振器の電流および、電源電
圧VDDおよび中間電圧VI 間の差の大きさによって決定
できる利点がある。この差の電圧の大きさが電源電圧V
DDの大きさより小さいので、発振器の電力消費が、電源
電圧VDDで作動する発振器に比べて減少したものとな
る。
び中間の電圧VI を受ける。このレベル変換器214に
よって、出力信号A(バー)およびAを、それぞれター
ミナル216において出力信号OSCに変換する。発振
器回路150の出力信号OSCは、これら出力信号A
(バー)およびAのそれぞれの大きさより大きな大きさ
を有すると共に、この大きさは、電源電圧VDDの大きさ
にほぼ等しいものである。従って、本発明による本実施
例によれば、これら発振器の出力信号A(バー)および
Aの減少された大きさによって、図2の発振器回路25
0によってドライブされるポンプ回路220の効率を低
下させることはない。
示されており、これには基準回路302が設けられてい
る。この基準回路302は、電源電圧VDDおよび基準電
圧V SSを受け、ターミナル304に中間の電圧VI を発
生する。この中間電圧VI は、上記電源電圧VDDの大き
さより小さな大きさを有している。VPP発振器308
は、電源電圧VDDとこの中間、電圧VI とを受け、出力
信号A(バー)およびAを発生する。従って、この発振
器308の動作電圧は、電源電圧VDDと中間電圧VI と
の間の差である。VBB発振器320は、中間電圧VI と
基準電圧VSSとを受けて、出力信号B(バー)およびB
を発生する。従って、この発振器320の動作電圧は、
中間電圧VI と基準電圧VSSとの差である。これら発振
器308および320の各々は、イネーブル信号EN1
およびEN2の各々によって選択的に、イネーブルおよ
びディスエーブルされる。この代りに、これら発振器3
08および320の両方を、同一信号によってイネーブ
ルすることもできる。これら発振器308および320
からの各出力信号は、電源電圧VDDの大きさより小さな
大きさを有する。本発明の本実施例による利点として
は、これら発振器308および320の各々によって消
費される電力は、それ自身の動作電圧および電流の減縮
された大きさによって決定できるので、その結果とし
て、電力消費を減少できることである。また、本実施例
の別の利点としては、発振器308の回路容量の放電か
らの電流が、ターミナル304における寄生容量305
によって一時的にストアされると共に、次のサイクルに
おいて、発振器320の回路容量を充電することで消費
されることである。従って、本実施例によれば、電荷が
保存され、これによって基準回路302によって消費さ
れる電力を減少させることができる。更に、これら発振
器308と320の各々の発振器電流が互いに匹敵でき
る場合においては、基準回路302によって、ターミナ
ル304において中間電圧を生成する必要がない。その
結果として、この基準回路302によって消費される電
力を除去できる。
て、発振器の出力信号を、出力信号OSC1およびOS
C2の各々に変換する。これら出力信号OSC1および
OSC2の各々は、それ自身の発振器出力信号A(バ
ー)、AおよびB(バー)、Bの大きさより大きな大き
さを有すると共に、この大きさは、電源電圧VDDの大き
さとほぼ等しいものである。従って、これら発振器の出
力信号A(バー)、Aおよび反転B(バー)、Bの減縮
された大きさによって、高電圧VPP/基板電圧VBBポン
プ回路334および336の効率を低下させることはな
くなる。これらポンプ回路を、図3の発振器回路350
によってドライブすることができる。
振器回路で使用できる発振器401について、以下詳述
する。NANDゲート404およびインバータ408,
412,416,420を、電源電圧ターミナル400
と基準電圧ターミナル424との間に接続する。この電
源電圧ターミナル400は、図1のターミナル104、
図2のターミナル200、図3のターミナル300また
は304、および図6のターミナル600または617
に相当する。基準電圧ターミナル424は、図1のター
ミナル118、図2のターミナル204、図3のターミ
ナル304または330、および図6のターミナル61
7または630に相当する。
08,412,416,420を直列接続して、NAN
Dゲート404の入力とインバータ420の出力ターミ
ナル422との間で、合計で5回の信号反転が得られ
る。インバータ420のターミナル422の出力信号O
を、NANDゲート404の一方の入力に供給するの
で、発振器の相補型の出力信号O(バー)およびOは、
5つのゲート遅延の後、それらの状態を永久的に変化す
る。各ゲートの入力容量およびドライブ強さを、各ゲー
トの遅延の持続時間が、セットされるように設計すると
共に、この結果として、所望の発振器の周波数をセット
するようになる。イネーブル信号ENによって、発振器
401を選択的にイネーブルおよひディスエーブルす
る。この代りに、このイネーブル信号ENを、ターミナ
ル400の電源、電圧VX に与えるか、または、インバ
ータをNANDゲート404で置換して、この発振器4
01を永久的にイネーブルすることもできる。
214,314または614用の発振器回路250,3
50または650で利用できるレベル変換器501を詳
述する。p−チャネルトランジスタ506および516
の共通のソースターミナルを、電源電圧ターミナル50
0に接続する。またn−チャネルトランジスタ514お
よび524の共通のソースターミナルを、基準電圧ター
ミナル530に接続する。この電源電圧ターミナル50
0は、図2のターミナル200、図3のターミナル30
0、および図6のターミナル600に相当する。また、
基準電圧ターミナル530は、図2のターミナル21
8、図3のターミナル330、および図6のターミナル
630に相当する。
補型(コンプリメンタリ)入力信号O(バー)およびO
をそれぞれ受信する。この代りに、レベル変換器501
は、入力信号Oを受信すると共に、信号反転による相補
型信号O(バー)を発生することもできる。入力信号O
が入力信号O(バー)に比べて更に正の場合、例えば、
n−チャネルトランジスタ510は、n−チャネルトラ
ンジスタ520より更に多く導電性を有すると共に、p
−チャネルトランジスタ506は、p−チャネルトラン
ジスタ516より少なく導電性を有する場合、ターミナ
ル518における電圧は、ターミナル508における電
圧より更に正となる。この結果、n−チャネルトランジ
スタ514は、n−チャネルトランジスタ524より更
に導電性を有するようになり、このため、ターミナル5
12の電圧が低下すると共に、ターミナル522の電圧
が上昇するようになる。このようなフィードバック効果
はターミナル508を放電すると共に、n−チャネルト
ランジスタ524をオフするようになる。p−チャネル
トランジスタ516は、ターミナル518における出力
信号OSCが、ターミナル500において、電源電圧V
DDとほぼ同じ電圧レベルまで上昇するまで、導通し続け
るようになる。この代りに、入力信号O(バー)および
Oの極性が反転すると、レベル変換器501は相補的な
方法で動作するようになる。入力信号Oが入力信号反転
Oに比べて正でない場合には、ターミナル508はハイ
に向い、その結果として、出力ターミナル518を、n
−チャネルトランジスタ520および524を介して、
ターミナル530において、基準電圧VSSと実質的に同
じ電圧レベルまで放電するようになる。
114,326または626用の発振器回路150,3
50または650で利用できるレベル変換器551を詳
述する。p−チャネルトランジスタ556および566
の共通のソースターミナルを、電源電圧ターミナル50
0に接続する。またn−チャネルトランジスタ564お
よび574の共通のソースターミナルを、基準電圧ター
ミナル530に接続する。この電源電圧ターミナル50
0は、図1のターミナル100、図3のターミナル30
0、および図6のターミナル600に相当する。また、
基準電圧ターミナル530は、図1のターミナル11
8、図3のターミナル330、および図6のターミナル
630に相当する。
補型入力信号O(バー)およびOをそれぞれ受信する。
この代りに、レベル変換器551は、入力信号Oを受信
すると共に、信号反転による相補型信号O(バー)を発
生することもできる。入力信号Oが入力信号O(バー)
に比べて更に正の場合、例えば、p−チャネルトランジ
スタ560が、p−チャネルトランジスタ570より導
電性が低く、n−チャネルトランジスタ564が、n−
チャネルトランジスタ574より大きな導電性を有する
場合、ターミナル562での電圧がターミナル572で
の電圧より低い正電圧となる。この結果、p−チャネル
トランジスタ566は、p−チャネルトランジスタ55
6より更に導通するようになり、この結果として、ター
ミナル568における電圧が上昇すると共に、ターミナ
ル558における電圧が降下する。このようなフィード
バック効果によってターミナル572における電圧を上
昇させると共に、p−チャネルトランジスタ556をオ
フするようになる。p−チャネルトランジスタ566
は、ターミナル572における出力信号OSCが、ター
ミナル500において、電源電圧VDDと実質的に同じ電
圧レベルまで上昇するまで、導通し続けるようになる。
この代りに、入力信号O(バー)が、入力信号Oに比べ
て更に正となる場合に、ターミナル562はハイに向
い、その結果として、出力ターミナル572を、n−チ
ャネルトランジスタ574を介して、ターミナル530
において、基準電圧VSSと実質的に同じ電圧レベルまで
放電するようになる。
照し乍ら詳述したが、前述の説明は一例にしかすぎず、
限定する意味で成されたものではない。例えば、発振器
回路650(図6)は、両方の発振器608および62
0によって匹敵可能な電流を導入するケースについて表
わしている。従って、基準回路は、ターミナル617に
おいて中間電圧VI を生成する必要がなくなる。また他
の実施例では、例えば、発振器608および620を以
下の方法によって同期化することもできる。即ち、出力
信号OSC1およびOSC2をイネーブル信号EN2お
よびEN1で置換することによって同期化ができる。更
に、また他の実施例では、追加の信号の反転(inve
rsion)したものを、いずれか一方の出力信号OS
C1またはOSC2に加えることによって、位相シフト
した出力信号、例えば、OSC1およびOSC1(バ
ー)を発生することができ、これら信号をポンプ回路に
供給する。
々の変更を、これら実施例に加え得る。これら変更およ
び追加の実施例は、特許請求の範囲に示された本発明の
精神及び技術的範囲内であることは明白である。
する。 (1)第1電圧に応答して、第2電圧を発生する基準回
路と;この第2電圧に応答して、前記第1電圧の大きさ
より小さな大きさを有する第1出力信号を発生する発振
器と;この第1出力信号に応答して、第1出力信号の大
きさより大きな大きさを有する第2出力信号を発生する
レベル変換器とを包含する発振器回路。
出力信号の大きさに、ほぼ等しいものである、第1項記
載の回路。
第1電圧の大きさの約半分に等しいものである、第2項
記載の回路。
有するものである、第1項記載の回路。
生する基準回路と;この第1電圧および第2電圧に応答
して、前記第1電圧の大きさより小さな大きさを有する
第1出力信号を発生する発振器と;この第1出力信号に
応答して、第1出力信号の大きさより大きな大きさを有
する第2出力信号を発生するレベル変換器とを包含する
発振器回路。
出力信号の大きさに、ほぼ等しいものである、第5項記
載の回路。
第1電圧の大きさの約半分に等しいものである、第6項
記載の回路。
有するものである、第5項記載の回路。
て、この第1電圧の大きさより小さな大きさを有する第
1出力信号を発生する第1発振器と;この第2電圧およ
び基準電圧に応答して、前記第1電圧の大きさより小さ
な大きさを有する第2出力信号を発生する第2発振器
と;前記第1出力信号に応答して、前記第1出力信号の
大きさより大きな大きさを有する第3出力信号を発生す
る第1レベル変換器と;前記第2出力信号に応答して、
この第2出力信号の大きさより大きな大きさを有する第
4出力信号を発生する第2レベル変換器とを包含する発
振器回路。
記第1および第2電圧の差の大きさに、ほぼ等しいもの
であると共に、前記第2出力信号の大きさは、前記第2
電圧と基準電圧の差の大きさにほぼ等しいものである、
第9項記載の回路。
前記第4出力信号の大きさは、前記第1電圧の大きさに
ほぼ等しいものである、第9項記載の回路。
なくとも1つは、相補型信号を有するものである、第9
項記載の回路。
前記第2電圧を発生する基準回路を設けたものである、
第9項記載の回路。
力信号と同相である、第9項記載の回路。
力信号に対して、位相をシフトしたものである、第9項
記載の回路。
02を設け、この基準回路は、第1電圧に応答して第2
電圧を発生する。この第2電圧に応答して、発振器10
8によって、第1電圧の大きさより小さな大きさを有す
る第1出力信号を発生する。この第1出力信号に応答し
て、これの大きさより大きな大きさを有する第2出力信
号を発生するレベル変換器114を設ける。この発振器
によって、第1電圧の大きさより小さな大きさを有する
第1出力信号を発生するので、第1電圧で動作する発振
器に比べて、電力消費が減少する。第1出力信号の大き
さは、レベル変換器によって、第2出力信号の所望の大
きさまで増大される。
る発振器を示す図。
るレベル変換器を示す図。Bは図1,3または6の発振
器回路で利用できるレベル変換器を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1電圧に応答して、第2電圧を発生す
る基準回路と;この第2電圧に応答して、前記第1電圧
の大きさより小さな大きさを有する第1出力信号を発生
する発振器と;この第1出力信号に応答して、これの大
きさより大きな大きさを有する第2出力信号を発生する
レベル変換器とを含む発振器回路。
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