JPH09139656A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH09139656A
JPH09139656A JP7294376A JP29437695A JPH09139656A JP H09139656 A JPH09139656 A JP H09139656A JP 7294376 A JP7294376 A JP 7294376A JP 29437695 A JP29437695 A JP 29437695A JP H09139656 A JPH09139656 A JP H09139656A
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JP
Japan
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circuit
level
operating speed
transistor
semiconductor device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7294376A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Kani
靖志 可児
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
Priority to JP7294376A priority Critical patent/JPH09139656A/en
Publication of JPH09139656A publication Critical patent/JPH09139656A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need for a margin that takes dispersion in process into account by suppressing fluctuation in an operation margin due to dispersion in the process. SOLUTION: A basic circuit 1 of this device is made up of transistors(TRs), operated based on an input signal IN to provide an output of a signal OUT in response to the input signal IN. An adjustment TR 2 controls a current flowing in the basic circuit 1 to adjust the operating speed of the basic circuit 1. A detection circuit 3 detects the operating speed of the basic circuit 1. A control circuit 4 controls a current drive capability of the adjustment TR 2 so that the operating speed of the basic circuit 1 reaches the preset speed based on the detection result of the detection circuit 3.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
詳しくは半導体装置上に形成される回路の特性向上に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
Specifically, it relates to improvement of characteristics of a circuit formed on a semiconductor device.

【0002】近年の半導体装置の微細化及び高集積化に
よって半導体装置の動作速度が高速化されているが、製
造時におけるプロセスばらつきによって素子特性のばら
つきが無視できなくなってきている。このような素子特
性のばらつきは一定時間を半導体装置の内部で作りだす
発振回路などでは特に無視できない。しかしながら、現
状ではこのプロセスばらつきを解消する良好な回路は考
え出されていない。そのため、プロセスばらつきを考慮
したマージンを含めた回路設計が行われている。
Although the operating speed of semiconductor devices has been increased due to the recent miniaturization and higher integration of semiconductor devices, variations in device characteristics cannot be ignored due to process variations during manufacturing. Such variations in element characteristics cannot be particularly ignored in an oscillation circuit or the like that creates a certain time inside a semiconductor device. However, at present, no good circuit has been devised to eliminate this process variation. Therefore, circuit design is performed including a margin in consideration of process variations.

【0003】従って、特性のばらつきを半導体装置自体
で検出し、絶対値としての一定時間等を半導体装置内で
測定することができれば、プロセスばらつきを考慮した
マージンは必要なくなり、高精度な半導体装置を開発で
きる。
Therefore, if variations in characteristics can be detected by the semiconductor device itself and a certain time as an absolute value can be measured in the semiconductor device, a margin considering process variations is not necessary, and a highly accurate semiconductor device can be obtained. Can be developed.

【0004】[0004]

【従来の技術】半導体装置の一つの形態であるダイナミ
ックRAM(DRAM)は、一般にセルフリフレッシュ
機能を備えている。このセルフリフレッシュ機能は、所
定の入力信号を与えてから一定時間(例えば100マイ
クロ秒)経過すると、自己的にメモリセルのリフレッシ
ュ動作モードに入るものである。このセルフリフレッシ
ュ機能では、DRAMの内部で絶対値的な時間を測定す
る必要がある。
2. Description of the Related Art A dynamic RAM (DRAM), which is one form of a semiconductor device, generally has a self-refresh function. The self-refresh function is to enter the refresh operation mode of the memory cell by itself when a predetermined time (for example, 100 microseconds) has elapsed after applying a predetermined input signal. With this self-refresh function, it is necessary to measure an absolute time inside the DRAM.

【0005】通常、この時間測定は、所定の周波数の発
振信号を出力するリングオシレータと、発振信号のパル
スをカウントするカウンタによって行われる。図4に示
すように、リングオシレータ50は、奇数個(図4では
9個)のCMOSインバータ51を直列に接続してな
る。各CMOSインバータ51は高電位電源と低電位電
源との間に直列に接続されたpMOSトランジスタ及び
nMOSトランジスタのドレインから入力信号の電位を
反転した信号を順次次段のCMOSインバータ51に出
力する。最終段のCMOSインバータ51の出力信号φ
2が初段のCMOSインバータ51に入力信号φ1とし
て入力される。従って、リングオシレータ50の発振周
期はすべてのCMOSインバータ51の遅延時間の合計
となる。
Usually, this time measurement is performed by a ring oscillator which outputs an oscillation signal of a predetermined frequency and a counter which counts pulses of the oscillation signal. As shown in FIG. 4, the ring oscillator 50 is formed by connecting an odd number (9 in FIG. 4) of CMOS inverters 51 in series. Each CMOS inverter 51 sequentially outputs a signal obtained by inverting the potential of the input signal from the drains of the pMOS transistor and the nMOS transistor connected in series between the high potential power supply and the low potential power supply to the CMOS inverter 51 of the next stage. Output signal φ of final stage CMOS inverter 51
2 is input to the first-stage CMOS inverter 51 as an input signal φ1. Therefore, the oscillation cycle of the ring oscillator 50 is the sum of the delay times of all the CMOS inverters 51.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、DRA
Mのプロセスばらつきがあると、CMOSインバータ5
1を構成するpMOSトランジスタ及びnMOSトラン
ジスタの特性にばらつきが生じ、各CMOSインバータ
51の遅延時間が設計値から変動してしまう。そのた
め、プロセスばらつきを考慮した回路設計をせざるを得
なかった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
If there is a process variation of M, the CMOS inverter 5
The characteristics of the pMOS transistor and the nMOS transistor that form element 1 vary, and the delay time of each CMOS inverter 51 varies from the design value. Therefore, there is no choice but to design the circuit in consideration of process variations.

【0007】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、プロセスばらつきに基
づく動作速度の変動を抑制することができ、プロセスば
らつきを考慮したマージンを必要としない高精度な半導
体装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to suppress fluctuations in operating speed due to process variations and to eliminate the need for a margin considering process variations. It is to provide a highly accurate semiconductor device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。基本回路1はトランジスタにて構成されてお
り、入力信号INに基づいて動作し該入力信号INに応
じた信号OUTを出力する。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. The basic circuit 1 is composed of transistors, operates based on the input signal IN, and outputs a signal OUT corresponding to the input signal IN.

【0009】調整用トランジスタ2は基本回路1に流れ
る電流を制御することにより基本回路1の動作速度を調
整する。検出回路3は基本回路1の動作速度を検出す
る。
The adjusting transistor 2 adjusts the operating speed of the basic circuit 1 by controlling the current flowing through the basic circuit 1. The detection circuit 3 detects the operating speed of the basic circuit 1.

【0010】制御回路4は検出回路3の検出結果に基づ
いて基本回路1の動作速度が予め設定された値となるよ
うに調整用トランジスタ2の電流駆動能力を制御する。 (作用)従って、プロセスばらつきによってトランジス
タの動作速度が予め設定された値から変動すると、基本
回路1の動作速度が予め設定された値から変動する。基
本回路1の動作速度は検出回路3によって検出され、そ
の検出結果に基づいて制御回路4によって調整用トラン
ジスタ2の電流駆動能力が制御され、基本回路1を流れ
る電流が制御される。そのため、基本回路1の動作速度
の予め設定された値からの変動が抑制される。
The control circuit 4 controls the current drive capability of the adjusting transistor 2 based on the detection result of the detection circuit 3 so that the operating speed of the basic circuit 1 becomes a preset value. (Operation) Therefore, when the operating speed of the transistor fluctuates from the preset value due to the process variation, the operating speed of the basic circuit 1 fluctuates from the preset value. The operating speed of the basic circuit 1 is detected by the detection circuit 3, and the current drivability of the adjusting transistor 2 is controlled by the control circuit 4 based on the detection result, and the current flowing through the basic circuit 1 is controlled. Therefore, the fluctuation of the operating speed of the basic circuit 1 from the preset value is suppressed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
一形態を図2,図3に従って説明する。図2に示すよう
に、本形態の半導体装置10はリングオシレータ11、
調整用トランジスタ21、検出回路22、制御回路23
及びリセット回路としてのnMOSトランジスタ24を
備える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a ring oscillator 11,
Adjustment transistor 21, detection circuit 22, control circuit 23
And an nMOS transistor 24 as a reset circuit.

【0012】リングオシレータ11は、基本回路として
の奇数個(図2では9個)のCMOSインバータ12〜
20を直列に接続してなる。各CMOSインバータ12
〜18,20は高電位電源としての電源Vccと低電位電
源としてのグランドGNDとの間に直列に接続されたp
MOSトランジスタ及びnMOSトランジスタからな
る。CMOSインバータ19は電源Vccと調整用トラン
ジスタ21との間に直列に接続されたpMOSトランジ
スタ及びnMOSトランジスタからなる。
The ring oscillator 11 includes an odd number (nine in FIG. 2) of CMOS inverters 12 to 12 as a basic circuit.
20 are connected in series. Each CMOS inverter 12
18 to 20 are p connected in series between the power source Vcc as a high potential power source and the ground GND as a low potential power source.
It is composed of a MOS transistor and an nMOS transistor. The CMOS inverter 19 is composed of a pMOS transistor and an nMOS transistor connected in series between the power supply Vcc and the adjusting transistor 21.

【0013】各CMOSインバータ12〜19はその入
力信号の電位を反転した信号S1〜S8を、その遅延時
間だけ遅らせて順次次段のCMOSインバータ13〜2
0に出力する。最終段のCMOSインバータ20はCM
OSインバータ19の出力信号S8の電位を反転するこ
とにより発振信号φ2を出力するとともに、発振信号φ
2を初段のCMOSインバータ12に入力信号φ1とし
て出力する。
Each of the CMOS inverters 12 to 19 sequentially delays the signals S1 to S8 obtained by inverting the potential of the input signal by the delay time thereof and successively outputs the CMOS inverters 13 to 2 of the next stage.
Output to 0. The final stage CMOS inverter 20 is a CM
The oscillation signal φ2 is output by inverting the potential of the output signal S8 of the OS inverter 19, and the oscillation signal φ
2 is output as the input signal φ1 to the CMOS inverter 12 in the first stage.

【0014】従って、リングオシレータ11の発振周期
はすべてのCMOSインバータ12〜20の遅延時間の
合計となる。調整用トランジスタ21はnMOSトラン
ジスタよりなり、ドレインはCMOSインバータ19を
構成するnMOSトランジスタのソースに接続され、ソ
ースはグランドGNDに接続されている。調整用トラン
ジスタ21はCMOSインバータ19を構成するnMO
Sトランジスタを流れる電流を制御することによりCM
OSインバータ19の動作速度を調整し、リングオシレ
ータ11の動作速度が予め設定された値になるように調
整するようになっている。
Therefore, the oscillation cycle of the ring oscillator 11 is the sum of the delay times of all the CMOS inverters 12-20. The adjustment transistor 21 is an nMOS transistor, the drain is connected to the source of the nMOS transistor forming the CMOS inverter 19, and the source is connected to the ground GND. The adjustment transistor 21 is an nMO that constitutes the CMOS inverter 19.
CM by controlling the current flowing through the S transistor
The operating speed of the OS inverter 19 is adjusted so that the operating speed of the ring oscillator 11 becomes a preset value.

【0015】検出回路22はリングオシレータ11を構
成する3個のCMOSインバータ13〜15とNAND
回路25とからなるパルス発生回路であり、入力信号の
変化に基づいてパルスを出力することにより、CMOS
インバータ12〜20の動作速度を検出する。
The detection circuit 22 includes three CMOS inverters 13 to 15 constituting the ring oscillator 11 and a NAND.
A pulse generating circuit including a circuit 25, which outputs a pulse based on a change in an input signal,
The operating speed of the inverters 12 to 20 is detected.

【0016】NAND回路25はCMOSインバータ1
2の出力信号S1とCMOSインバータ15の出力信号
S4とを入力し、両信号S1,S4に基づく信号S9を
出力する。従って、出力信号S1がHレベルからLレベ
ルに変化すると、図3(a)に示すように出力信号S9
にはLレベルのパルスが出力される。この出力信号S9
のLレベルのパルス幅T1はCMOSインバータ13〜
15の遅延時間の合計となり、CMOSインバータ13
〜15の遅延時間を検出することは、CMOSインバー
タ13〜15の動作速度を検出することとなる。
The NAND circuit 25 is a CMOS inverter 1
The output signal S1 of 2 and the output signal S4 of the CMOS inverter 15 are input, and a signal S9 based on both signals S1 and S4 is output. Therefore, when the output signal S1 changes from H level to L level, as shown in FIG.
An L level pulse is output to. This output signal S9
The L-level pulse width T1 of the CMOS inverter 13 to
This is the sum of the delay times of 15 and the CMOS inverter 13
Detecting the delay times of ˜15 means detecting the operating speeds of the CMOS inverters 13-15.

【0017】制御回路23は検出回路22の出力信号S
9のLレベルのパルスに基づいて調整用トランジスタ2
1の電流駆動能力を制御するものである。制御回路23
は抵抗R1とコンデンサC1とからなる積分回路と、ス
イッチとしてのpMOSトランジスタ26とを備える。
The control circuit 23 outputs the output signal S of the detection circuit 22.
Adjustment transistor 2 based on L level pulse of 9
1 to control the current drive capacity. Control circuit 23
Includes an integrator circuit including a resistor R1 and a capacitor C1, and a pMOS transistor 26 as a switch.

【0018】すなわち、pMOSトランジスタ26のソ
ースは抵抗R1を介して電源Vccに接続され、ドレイン
はコンデンサC1を介してグランドGNDに接続される
とともに、調整用トランジスタ21のゲートに接続され
ている。pMOSトランジスタ26のゲートはNAND
回路25の出力信号S9を入力している。
That is, the source of the pMOS transistor 26 is connected to the power supply Vcc via the resistor R1, the drain is connected to the ground GND via the capacitor C1, and is connected to the gate of the adjusting transistor 21. The gate of the pMOS transistor 26 is NAND
The output signal S9 of the circuit 25 is input.

【0019】従って、出力信号S9にLレベルのパルス
が出力されている期間だけpMOSトランジスタ26は
オンする。pMOSトランジスタ26がオンすると、電
源V CCから抵抗R1及びpMOSトランジスタ26を介
して電流I1が流れる。この電流I1に基づいてコンデ
ンサC1が充電され、コンデンサC1には出力信号S9
にLレベルのパルス幅T1に比例した値の基準電圧N1
が生成される。コンデンサC1はこの生成した基準電圧
N1を調整用トランジスタ21のゲートに供給すること
により、調整用トランジスタ21の電流駆動能力を制御
し、よってCMOSインバータ19に流れる電流を制御
することによりCMOSインバータ19の動作速度を調
整する。
Therefore, an L-level pulse is added to the output signal S9.
The pMOS transistor 26 is
Turn on. When the pMOS transistor 26 turns on, the
Source V CCVia resistor R1 and pMOS transistor 26
Then, the current I1 flows. Based on this current I1,
The sensor C1 is charged, and the output signal S9 is applied to the capacitor C1.
A reference voltage N1 having a value proportional to the L-level pulse width T1
Is generated. The capacitor C1 is the generated reference voltage
Supply N1 to the gate of the adjusting transistor 21
Controls the current drive capacity of the adjusting transistor 21
Therefore, the current flowing through the CMOS inverter 19 is controlled.
The operating speed of the CMOS inverter 19 by adjusting
Adjust.

【0020】nMOSトランジスタ24のドレインはp
MOSトランジスタ26のドレインに接続され、ソース
はグランドGNDに接続されている。nMOSトランジ
スタ24のゲートは前記CMOSインバータ14の出力
信号S2を入力している。nMOSトランジスタ24は
パルス発生回路22がLレベルのパルスを発生する信号
変化と逆の信号変化、すなわち、Hレベルの出力信号S
2に基づいてオンすることにより、コンデンサC1を放
電させて基準電圧N1をグランドGNDレベルにする。
The drain of the nMOS transistor 24 is p
It is connected to the drain of the MOS transistor 26, and its source is connected to the ground GND. The output signal S2 of the CMOS inverter 14 is input to the gate of the nMOS transistor 24. The nMOS transistor 24 has a signal change opposite to the signal change in which the pulse generation circuit 22 generates an L level pulse, that is, an H level output signal S.
By turning on based on 2, the capacitor C1 is discharged to bring the reference voltage N1 to the ground GND level.

【0021】次に、上記のように構成されたリングオシ
レータ11の作用を図3に従って説明する。図3(a)
に示すように、CMOSインバータ12の入力信号φ1
がHレベルからLレベルに変化すると、各CMOSイン
バータ12〜20の動作速度に応じた遅延時間ずつ遅れ
て、各CMOSインバータ12〜20に信号変化が伝わ
っていく。この場合、CMOSインバータ19の出力信
号S8はHレベルからLレベルに変化する。
Next, the operation of the ring oscillator 11 configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 (a)
, The input signal φ1 of the CMOS inverter 12
Changes from H level to L level, a signal change is transmitted to each of the CMOS inverters 12 to 20 with a delay time corresponding to the operating speed of each of the CMOS inverters 12 to 20. In this case, the output signal S8 of the CMOS inverter 19 changes from H level to L level.

【0022】出力信号S1のLレベルからHレベルへの
変化に基づいて、NAND回路25の出力信号S9はL
レベルとなり、出力信号S4のHレベルからLレベルへ
の変化に基づいて出力信号S9はHレベルとなる。すな
わち、出力信号S9には出力信号S1のHレベルへの変
化時から出力信号S4のLレベルへの変化時までのパル
ス幅T1を持つLレベルのパルスが出力される。
Based on the change of the output signal S1 from L level to H level, the output signal S9 of the NAND circuit 25 is L level.
The output signal S9 goes to the H level based on the change of the output signal S4 from the H level to the L level. That is, as the output signal S9, an L level pulse having a pulse width T1 from the time when the output signal S1 changes to the H level to the time when the output signal S4 changes to the L level is output.

【0023】出力信号S9のLレベルのパルスに基づい
てpMOSトランジスタ26がオンし、pMOSトラン
ジスタ26に電流I1が流れる。このとき、出力信号S
2がHレベルの期間にはnMOSトランジスタ24がオ
ンするため、コンデンサC1は充電されず、基準電圧N
1はグランドGNDレベルとなる。
The pMOS transistor 26 is turned on based on the L level pulse of the output signal S9, and the current I1 flows through the pMOS transistor 26. At this time, the output signal S
Since the nMOS transistor 24 is turned on while 2 is at the H level, the capacitor C1 is not charged and the reference voltage N
1 becomes the ground GND level.

【0024】出力信号S9のLレベルのパルスが出力さ
れている期間において、出力信号S2がLレベルになる
と、nMOSトランジスタ24はオフし、コンデンサC
1が前記電流I1によって充電され、コンデンサC1に
はパルス幅T1に比例した値の基準電圧N1が生成され
る。
When the output signal S2 becomes L level during the period in which the L level pulse of the output signal S9 is output, the nMOS transistor 24 turns off and the capacitor C
1 is charged by the current I1, and the reference voltage N1 having a value proportional to the pulse width T1 is generated in the capacitor C1.

【0025】この基準電圧N1の値に基づいて調整用ト
ランジスタ21の電流駆動能力が制御され、CMOSイ
ンバータ19のnMOSトランジスタを流れる電流が制
御される。それによってCMOSインバータ19の動作
速度が調整され、出力信号S8のHレベルからLレベル
への変化速度が調整される。
The current driving capability of the adjusting transistor 21 is controlled based on the value of the reference voltage N1, and the current flowing through the nMOS transistor of the CMOS inverter 19 is controlled. Thereby, the operating speed of the CMOS inverter 19 is adjusted, and the changing speed of the output signal S8 from the H level to the L level is adjusted.

【0026】今、プロセスばらつきによって半導体装置
10上に形成されたトランジスタの能力が設計値よりも
高くなっているものとする。すると、リングオシレータ
11の各CMOSインバータ12〜20の遅延時間は短
いため、出力信号S9のLレベルのパルス幅T1は短く
なる。
Now, it is assumed that the capability of the transistor formed on the semiconductor device 10 is higher than the design value due to process variations. Then, since the delay time of each of the CMOS inverters 12 to 20 of the ring oscillator 11 is short, the L-level pulse width T1 of the output signal S9 becomes short.

【0027】従って、pMOSトランジスタ26に電流
I1が流れる期間が短くなり、結果的に基準電圧N1の
電位は低くなる。よって、調整用トランジスタ21の電
流駆動能力が低くなり、CMOSインバータ19の動作
速度が低下し、出力信号S8のHレベルからLレベルへ
の変化速度が遅くなる。その結果、リングオシレータ1
1全体での遅延時間の合計は予め設定された値になるよ
うに調整される。
Therefore, the period during which the current I1 flows through the pMOS transistor 26 becomes short, and as a result the potential of the reference voltage N1 becomes low. Therefore, the current driving capability of the adjusting transistor 21 becomes low, the operation speed of the CMOS inverter 19 becomes low, and the changing speed of the output signal S8 from the H level to the L level becomes slow. As a result, ring oscillator 1
The total of the delay times in 1 as a whole is adjusted to be a preset value.

【0028】また、プロセスばらつきによって半導体装
置10上のトランジスタの能力が設計値よりも低くなっ
ているものとする。すると、リングオシレータ11の各
CMOSインバータ12〜20の遅延時間は長いため、
出力信号S9のLレベルのパルス幅T1は長くなる。
Further, it is assumed that the capability of the transistor on the semiconductor device 10 is lower than the design value due to the process variation. Then, since the delay time of each CMOS inverter 12 to 20 of the ring oscillator 11 is long,
The L-level pulse width T1 of the output signal S9 becomes longer.

【0029】従って、pMOSトランジスタ26に電流
I1が流れる期間が長くなり、結果的に基準電圧N1の
電位は高くなる。よって、調整用トランジスタ21の電
流駆動能力が高くなり、CMOSインバータ19の動作
速度が上昇し、出力信号S8のHレベルからLレベルへ
の変化速度が速くなる。その結果、リングオシレータ1
1全体での遅延時間の合計は予め設定された値になるよ
うに調整される。
Therefore, the period in which the current I1 flows through the pMOS transistor 26 becomes longer, and as a result, the potential of the reference voltage N1 becomes higher. Therefore, the current driving capability of the adjusting transistor 21 is increased, the operating speed of the CMOS inverter 19 is increased, and the changing speed of the output signal S8 from the H level to the L level is increased. As a result, ring oscillator 1
The total of the delay times in 1 as a whole is adjusted to be a preset value.

【0030】また、図3(b)に示すように、CMOS
インバータ12の入力信号φ1がLレベルからHレベル
に変化すると、各CMOSインバータ12〜20の動作
速度に応じた遅延時間ずつ遅れて、各CMOSインバー
タ12〜20に信号変化が伝わっていく。この場合、C
MOSインバータ19の出力信号S8はLレベルからH
レベルに変化する。
As shown in FIG. 3B, the CMOS
When the input signal φ1 of the inverter 12 changes from the L level to the H level, the signal change is transmitted to each of the CMOS inverters 12 to 20 with a delay time corresponding to the operating speed of each of the CMOS inverters 12 to 20. In this case, C
The output signal S8 of the MOS inverter 19 changes from L level to H level.
Change to a level.

【0031】出力信号S1のHレベルからLレベルへの
変化よりも遅れて出力信号S4がLレベルからHレベル
に変化するため、NAND回路25の出力信号S9はH
レベルに維持される。そのため、pMOSトランジスタ
26はオフしたままとなり、コンデンサC1の充電は行
われない。
Since the output signal S4 changes from the L level to the H level later than the change of the output signal S1 from the H level to the L level, the output signal S9 of the NAND circuit 25 changes to the H level.
Maintained at the level. Therefore, the pMOS transistor 26 remains off, and the capacitor C1 is not charged.

【0032】一方、出力信号S2のLレベルからHレベ
ルへの変化に基づいてnMOSトランジスタがオンし、
コンデンサC1は放電されて基準電圧N1はグランドG
NDレベルにリセットされる。
On the other hand, the nMOS transistor is turned on based on the change of the output signal S2 from the L level to the H level,
The capacitor C1 is discharged, and the reference voltage N1 is the ground G.
Reset to ND level.

【0033】従って、入力信号φ1がLレベルからHレ
ベルに変化する場合のリングオシレータ11全体での遅
延時間の合計はプロセスに基づく動作速度に応じた遅延
時間の合計となる。
Therefore, the total delay time in the entire ring oscillator 11 when the input signal φ1 changes from the L level to the H level is the total delay time corresponding to the operating speed based on the process.

【0034】さて、本実施の形態は、以下の効果があ
る。 (1)本実施の形態の半導体装置10は、基本回路とし
てのCMOSインバータ12〜20の動作速度をパルス
によって検出する検出回路22と、そのパルス幅に比例
した基準電圧N1を発生する制御回路23と、基準電圧
N1に基づいてCMOSインバータ19を流れる電流を
制御してCMOSインバータ19の動作速度が予め設定
された値となるように調整する調整用トランジスタ21
とを設けた。そのため、プロセスばらつきがあるとCM
OSインバータ12〜20自体の動作速度は変動する
が、調整用トランジスタ21によってCMOSインバー
タ19の動作速度を調整することによりリングオシレー
タ11全体での動作速度の変動を抑制でき、よってプロ
セスばらつきを考慮したマージンを必要としない高精度
な半導体装置10を製造することができる。
The present embodiment has the following effects. (1) In the semiconductor device 10 of the present embodiment, the detection circuit 22 that detects the operating speed of the CMOS inverters 12 to 20 as a basic circuit by a pulse, and the control circuit 23 that generates the reference voltage N1 proportional to the pulse width thereof. And an adjusting transistor 21 for controlling the current flowing through the CMOS inverter 19 based on the reference voltage N1 to adjust the operating speed of the CMOS inverter 19 to a preset value.
And provided. Therefore, if there is process variation, CM
Although the operating speeds of the OS inverters 12 to 20 themselves fluctuate, by adjusting the operating speed of the CMOS inverter 19 by the adjusting transistor 21, fluctuations in the operating speed of the entire ring oscillator 11 can be suppressed, and thus process variations are taken into consideration. It is possible to manufacture the highly accurate semiconductor device 10 that does not require a margin.

【0035】(2)本実施の形態の半導体装置10は、
リングオシレータ11を構成する基本回路としてのCM
OSインバータ12〜20のうち、複数のCMOSイン
バータ13〜15を含んでパルス発生回路よりなる検出
回路22を構成している。そのため、各CMOSインバ
ータ12〜20の遅延時間の和であるパルスを発生させ
ることにより、そのパルス幅を動作速度として容易に検
出することができる。
(2) The semiconductor device 10 of the present embodiment is
CM as a basic circuit constituting the ring oscillator 11
Of the OS inverters 12 to 20, a plurality of CMOS inverters 13 to 15 are included in the detection circuit 22 including a pulse generation circuit. Therefore, by generating a pulse that is the sum of the delay times of the CMOS inverters 12 to 20, the pulse width can be easily detected as the operating speed.

【0036】(3)CMOSインバータ19の動作速度
の調整時でない場合にはnMOSトランジスタ24によ
ってコンデンサC1を放電させるようにしている。その
ため、CMOSインバータ19の動作速度の調整時にお
いてコンデンサC1に一定の基準電圧N1を発生させる
ことができ、CMOSインバータ19の動作速度の調整
を安定して行うことができる。
(3) The capacitor C1 is discharged by the nMOS transistor 24 when the operating speed of the CMOS inverter 19 is not adjusted. Therefore, when the operating speed of the CMOS inverter 19 is adjusted, a constant reference voltage N1 can be generated in the capacitor C1, and the operating speed of the CMOS inverter 19 can be adjusted stably.

【0037】なお、本発明は次のように任意に変更して
具体化することも可能である。 (1)調整用トランジスタをCMOSインバータ19の
高電位電源VCC側に設け、その調整用トランジスタの電
流駆動能力を、CMOSインバータ19の出力信号S8
のLレベルからHレベルへの変化時において制御するよ
うにしてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様
の効果がある。
The present invention can be embodied by arbitrarily changing it as follows. (1) The adjusting transistor is provided on the high potential power supply V CC side of the CMOS inverter 19, and the current driving capability of the adjusting transistor is determined by the output signal S8 of the CMOS inverter 19.
The control may be performed when the L level changes from the L level to the H level. Also in this case, the same effect as the above-mentioned embodiment is obtained.

【0038】(2)調整用トランジスタ21をCMOS
インバータ19以外のCMOSインバータ13,15,
17のいずれかに接続したり、CMOSインバータ1
3,15,17,19のうちの複数に接続したりしても
よい。
(2) The adjusting transistor 21 is a CMOS
CMOS inverters 13, 15 other than the inverter 19,
17 or CMOS inverter 1
It may be connected to a plurality of 3, 15, 17, and 19.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、プロセ
スばらつきに基づく動作速度の変動を抑制することがで
き、プロセスばらつきを考慮したマージンを必要としな
い高精度な半導体装置を提供することができる。
As described above in detail, the present invention provides a highly accurate semiconductor device capable of suppressing fluctuations in operating speed due to process variations and not requiring a margin in consideration of process variations. You can

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

【図1】本発明の原理説明図FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】実施の一形態のリングオシレータを示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a ring oscillator according to an embodiment.

【図3】図2のリングオシレータの作用を示すタイムチ
ャート
FIG. 3 is a time chart showing the operation of the ring oscillator shown in FIG.

【図4】従来のリングオシレータを示す回路図FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional ring oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基本回路 2 調整用トランジスタ 3,22 検出回路 4,23 制御回路 24 リセット回路としてのnMOSトランジスタ 26 スイッチとしてのpMOSトランジスタ C1 積分回路を構成するコンデンサ IN 入力信号 N1 基準電圧 OUT 出力信号 R1 積分回路を構成する抵抗 1 basic circuit 2 adjusting transistor 3,22 detecting circuit 4,23 control circuit 24 nMOS transistor as reset circuit 26 pMOS transistor as switch C1 capacitor forming an integrating circuit IN input signal N1 reference voltage OUT output signal R1 integrating circuit Resistance

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランジスタにて構成され、かつ、入力
信号に基づいて動作し該入力信号に応じた信号を出力す
る基本回路が形成された半導体装置であって、 前記基本回路に流れる電流を制御することにより前記基
本回路の動作速度を調整するための調整用トランジスタ
と、 前記基本回路の動作速度を検出するための検出回路と、 前記検出回路の検出結果に基づいて前記基本回路の動作
速度が予め設定された値となるように前記調整用トラン
ジスタの電流駆動能力を制御するための制御回路とを備
える半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a transistor and having a basic circuit which operates in response to an input signal and outputs a signal corresponding to the input signal, wherein a current flowing through the basic circuit is controlled. Adjustment transistor for adjusting the operating speed of the basic circuit by doing, a detection circuit for detecting the operating speed of the basic circuit, the operating speed of the basic circuit based on the detection result of the detection circuit A semiconductor device comprising: a control circuit for controlling the current driving capability of the adjusting transistor so that the value has a preset value.
【請求項2】 前記検出回路は入力信号の変化に基づい
てパルスを出力するパルス発生回路であり、 前記制御回路は前記パルスのパルス幅に比例した値の基
準電圧を生成し、その生成した基準電圧を前記調整用ト
ランジスタに出力するものである請求項1に記載の半導
体装置。
2. The detection circuit is a pulse generation circuit that outputs a pulse based on a change in an input signal, and the control circuit generates a reference voltage having a value proportional to the pulse width of the pulse, and the generated reference voltage. The semiconductor device according to claim 1, wherein a voltage is output to the adjusting transistor.
【請求項3】 前記制御回路は、抵抗及びコンデンサか
らなる積分回路と、 前記パルスに基づいてオンすることにより前記積分回路
に電源を供給して前記コンデンサを充電するためのスイ
ッチとを備える請求項2に記載の半導体装置。
3. The control circuit includes an integrating circuit including a resistor and a capacitor, and a switch for supplying power to the integrating circuit to charge the capacitor by turning on based on the pulse. 2. The semiconductor device according to item 2.
【請求項4】 前記パルス発生回路がパルスを発生する
信号変化と逆の信号変化に基づいて前記コンデンサを放
電させるためのリセット回路を備える請求項3に記載の
半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the pulse generation circuit includes a reset circuit for discharging the capacitor based on a signal change opposite to a signal change for generating a pulse.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323707B1 (en) 1999-02-04 2001-11-27 Oki Electric Industry Co., Ltd. Output signal level control circuit in a semiconductor device
US6810497B2 (en) 2000-01-24 2004-10-26 Nec Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit compensating variations of delay time

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