JPH09223395A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH09223395A
JPH09223395A JP8031861A JP3186196A JPH09223395A JP H09223395 A JPH09223395 A JP H09223395A JP 8031861 A JP8031861 A JP 8031861A JP 3186196 A JP3186196 A JP 3186196A JP H09223395 A JPH09223395 A JP H09223395A
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JP
Japan
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frequency
pulse signal
circuit
output
oscillating
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JP8031861A
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Yoshio Akiyama
義雄 秋山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化による特性の変動を抑え安定して動
作する半導体記憶装置を提供する。 【解決手段】 温度に応じて周波数の異なる発振パルス
信号を出力するリングオシレータ101が作動回路10
3で一定時間作動され、出力された発振パルス信号をも
とに発生されたパルス信号S2のパルス数がカウンタ1
09でカウントされ、その値に応じて制御信号出力回路
111で制御信号SA 〜SD のいずれかが出力される。
パルス発生回路113で異なるパルス幅のパルス信号が
生成され、出力された制御信号により最適なパルス幅の
パルス信号が選択され出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に関
するもので、特に、リングオシレータを内蔵する半導体
記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、従来の半導体記憶装置の主な
電気特性の例を温度別に示す図であり、(a)は、常温
時および高温時における電源電圧Vccとアクセスタイ
ムTaとの関係を示す図であり、(b)は低温時および
高温時における消費電流IexとサイクルタイムTcと
の関係を示す図である。
【0003】図11(a)を参照して、電源電圧Vcc
とアクセスタイムTaとの関係について常温時の特性
(R.T)と高温時の特性(H.T)とを比較すると、
電源電圧VccがVA であるとき、高温時のアクセスタ
イムの方が常温時のアクセスタイムよりも遅れているこ
とがわかる。
【0004】また、図11(b)を参照して、消費電流
IexとサイクルタイムTcとの関係について低温時の
特性(C.T)と高温時の特性(H.T)とを比較する
と、サイクルタイムTcがtであるとき、低温時の消費
電流の方が高温時の消費電流よりも大きいことがわか
る。
【0005】さらに、半導体記憶装置内の出力ドライバ
から出力された読出データのリンギングノイズもまた外
部温度の変化に影響される。
【0006】図12は、従来の半導体記憶装置内の出力
ドライバ出力制御回路2100の例を示す回路図であ
る。
【0007】図12を参照して、出力ドライバノイズ制
御回路2100は、読出データなどを出力する出力ドラ
イバ2101と、出力ドライバ2101内のPチャネル
MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと称
す)2107のゲート電極に与える電圧およびNチャネ
ルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタと
称す)2109のゲート電極に与える電圧を供給する出
力ドライバ制御回路2103とを含む。抵抗およびコン
デンサ2105は出力ドライバ2101の寄生抵抗およ
び寄生容量である。
【0008】出力ドライバ制御回路2103における各
トランジスタのレシオ(トランジスタの駆動力)に差を
つけ、出力ドライバ制御回路2103に読出データ信号
Saと出力制御信号Sbとが入力されると、それらの信
号に応答して、出力ドライバ制御回路2103は、出力
ドライバ2101内のPMOSトランジスタ2107の
ゲート電極とNMOSトランジスタ2019のゲート電
極とにそれぞれ電圧を供給し、出力ドライバ2101に
おける貫通電流を制御して、外部出力信号Sdのリンギ
ングノイズなどの発生を抑えようとしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リンギ
ングノイズは、外部温度の変化により、その発生が大き
くなる傾向がある。
【0010】図13は、図12の出力ドライバノイズ制
御回路2100の外部出力信号Sdのリンギングノイズ
の発生を示す出力波形図である。
【0011】図13を参照して、出力ドライバ2101
内のNMOSトランジスタ2109のゲート電極に与え
られるドライバ入力信号Scが、L(論理ロー)レベル
からH(論理ハイ)レベルに立上がるのに応答して、外
部出力信号SdはHレベルからリンギングノイズを発生
しながらLレベルに移っていく。
【0012】このように、図12に示した従来の出力ド
ライバノイズ制御回路2100では、温度の変化に対応
してリンギングノイズの発生を十分に抑えることができ
ないという問題点があった。
【0013】また、図11に示したように、温度変化に
より半導体記憶装置の特性が変動するのでは、安定した
動作を得ることができないという問題点があった。
【0014】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、半導体記憶装置の温度依存性によ
る特性の変動を抑え、安定して動作することが可能な半
導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体記
憶装置は、温度に応じて変動する第1の周波数の発振パ
ルス信号を発振する発振手段と、外部から入力された作
動信号に応答して発振手段を一定時間作動させる作動手
段と、発振手段で発振された発振パルス信号の第1の周
波数を検出する周波数検出手段と、周波数検出手段によ
って検出された第1の周波数に応じて変動する第2の周
波数のパルス信号を発生するパルス信号発生手段とを設
けたものである。
【0016】請求項2に係る半導体記憶装置は、請求項
1の半導体記憶装置において、発振パルス信号の振幅を
所定の大きさに調整するパルス振幅調整手段をさらに設
けたものである。
【0017】請求項3に係る半導体記憶装置は、温度に
応じて周波数が変動する発振パルス信号を発振する発振
手段と、外部から入力された作動信号に応答して発振手
段を一定時間作動させる作動手段と、発振手段で発振さ
れた発振パルス信号の周波数を検出する周波数検出手段
と、周波数検出手段によって検出された周波数に応じて
変動する内部電圧を発生する内部電圧発生手段とを設け
たものである。
【0018】請求項4に係る半導体記憶装置は、温度に
応じて周波数が変動する発振パルス信号を発振する発振
手段と、外部から入力された作動信号に応答して発振手
段を一定時間作動させる作動手段と、発振手段で発振さ
れた発振パルス信号の周波数を検出する周波数検出手段
と、周波数検出手段によって検出された周波数を発振手
段の発振時の温度に応じて予め定められた周波数と比較
して、検出された周波数が予め定められた周波数よりも
低いときは発振パルス信号に含まれるパルスの数を増加
させることにより検出された周波数を増加させ、検出さ
れた周波数が予め定められた周波数よりも高いときは発
振パルス信号からパルスの数を減少させることにより検
出された周波数を減少させ、検出された周波数を予め定
められた周波数に調整する周波数調整手段とを設けたも
のである。
【0019】請求項5に係る半導体記憶装置は、温度に
応じて周波数が変動する発振パルス信号を発振する発振
手段と、外部から入力された作動信号に応答して発振手
段を一定時間作動させる作動手段と、発振手段で発振さ
れた発振パルス信号の周波数を検出する周波数検出手段
と、周波数検出手段によって検出された周波数に応じて
変動する内部電圧を供給する内部電圧供給手段と、デー
タを出力する出力ドライバとを設け、出力ドライバに、
外部電源に接続された一方のソース/ドレイン電極を有
する第1のMOSトランジスタと、第1のMOSトラン
ジスタの他方のソース/ドレイン電極に接続された一方
のソース/ドレイン電極と接地された他方のソース/ド
レイン電極とを有する第2のMOSトランジスタとを設
け、内部電圧供給手段から供給された内部電圧をもと
に、データに応答して所定の電圧を第2のMOSトラン
ジスタのゲート電極に与える出力ドライバ制御手段とを
さらに設けたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
【0021】(1) 実施の形態1 図1は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態1の温度
対応パルス信号出力回路100の回路図である。
【0022】図1を参照して、温度対応パルス信号出力
回路100は、温度に応じて周波数が変動する発振パル
ス信号SO を発振するリングオシレータ101と、外部
から入力されたサンプリング作動信号S1に応答してリ
ングオシレータ101を一定時間(定期的に)作動させ
る作動回路103と、リングオシレータ101で発振し
た発振パルス信号SO をもとに生成されたパルス信号の
波形整形を行なう波形整形回路105と、波形整形回路
105により波形整形されたパルス信号S2を分周する
バイナリカウンタ107と、バイナリカウンタ107か
ら出力されたサンプリング信号S3の周波数を検出する
カウンタ109と、カウンタ109で検出された周波数
に応じて、制御信号SA ,SB ,SC ,SD を出力する
制御信号出力回路111と、制御信号出力回路111か
ら出力された制御信号SA 〜SDに応答して、外部から
入力された入力パルス信号S4をもとに周波数(パルス
幅)の異なる温度対応パルス信号S5を発生するパルス
信号発生回路113とを含む。
【0023】リングオシレータ101は、インバータ1
15,116,117と、抵抗R2,R3,R4と、コ
ンデンサC2,C3,C4とを含む。インバータ115
は、PMOSトランジスタ118とNMOSトランジス
タ119とを含む。インバータ116はPMOSトラン
ジスタ120とNMOSトランジスタ121とを含む。
インバータ117はPMOSトランジスタ122とNM
OSトランジスタ123とを含む。
【0024】PMOSトランジスタ118,120,1
22のソース電極は、Vcc電源に接続されている。P
MOSトランジスタ118のドレイン電極は、ノードN
5でNMOSトランジスタ119のドレイン電極に接続
され、ゲート電極はノードN10でNMOSトランジス
タ119のゲート電極に接続されている。PMOSトラ
ンジスタ120のドレイン電極は、ノードN7でNMO
Sトランジスタ121のドレイン電極に接続され、ゲー
ト電極は、ノードN6でNMOSトランジスタ121の
ゲート電極に接続されている。PMOSトランジスタ1
22のドレイン電極は、ノードN9でNMOSトランジ
スタ123のドレイン電極に接続され、ゲート電極は、
ノードN8でNMOSトランジスタ123のゲート電極
に接続されている。NMOSトランジスタ119,12
1,123のソース電極は、ノードN11で共通に接続
されている。ノードN5とノードN6との間に接続され
た抵抗R2およびコンデンサC2、ノードN7とノード
N8との間に接続された抵抗R3およびコンデンサC
3、ノードN9とノードN10との間に接続された抵抗
R4およびコンデンサC4は、リングオシレータ101
内の発振用負荷および発振用容量を表わしたものであ
る。
【0025】また、リングオシレータ101内のコンデ
ンサ、抵抗、インバータ数は、使用するサンプリング作
動信号S1のクロックにより変更することもある。
【0026】作動回路103は、インバータ124と、
定電流源スイッチボックス125とを含む。
【0027】外部からサンプリング作動信号S1が入力
されると、インバータ124で反転され、定電流源スイ
ッチボックス125に入力される。
【0028】波形整形回路105は、NMOSトランジ
スタ126,127と、PMOSトランジスタ129
と、インバータ131と、抵抗R1とを含む。
【0029】NMOSトランジスタ126のドレイン電
極は、リングオシレータ101のノードN11に接続さ
れ、ソース電極は抵抗R1の一方端に接続され、ゲート
電極は作動回路103内の定電流源スイッチボックス1
25の出力ノードに接続されている。抵抗R1の他方端
は作動回路103内のインバータ124の出力ノードに
接続されている。PMOSトランジスタ129は、ソー
ス電極がVcc電源に接続され、ドレイン電極がNMO
Sトランジスタ127のドレイン電極とともにインバー
タ131の入力ノードに接続され、ゲート電極はリング
オシレータ101の出力ノードN9に接続されている。
NMOSトランジスタ127のソース電極とインバータ
131内のNMOSトランジスタのソース電極とは、作
動回路103内のインバータ124の出力ノードN12
に接続されている。NMOSトランジスタ127のゲー
ト電極は、定電流源スイッチボックス125の出力ノー
ドに接続されている。
【0030】カウンタ107は、直列に接続されたN個
のバイナリカウンタBC1〜BCNを含む。
【0031】カウンタ107において、バイナリカウン
タBC1の入力ノードは、波形整形回路105内のイン
バータ131の出力ノードN2に接続され、バイナリカ
ウンタBCNの出力ノードN3からはサンプリング信号
S3が出力される。
【0032】カウンタ109は、インバータ133と、
直列に接続された6個のバイナリカウンタBC′1〜B
C′6とを含む。ここで、バイナリカウンタの数は一例
であり、6個に限られるものではない。
【0033】インバータ133の入力ノードはカウンタ
107の出力ノードN3に接続され、出力ノードはバイ
ナリカウンタBC′1の入力ノードに接続されている。
【0034】制御信号出力回路111は、制御信号選択
回路135と、ラッチ回路137A,137B,137
C,137Dとを含む。
【0035】制御信号選択回路135は、入力ノードが
バイナリカウンタBC′1〜BC′6の入力ノードN1
3〜N18に接続され、出力ノードN19〜N22がラ
ッチ回路137A〜137Dの入力ノードに接続されて
いる。
【0036】リセット時、バイナリカウンタBC1〜B
C6およびラッチ回路137A〜137Dには、リセッ
ト信号Resetが与えられる。
【0037】パルス信号発生回路113は、2つのイン
バータが直列に接続された遅延回路139,141,1
43,145と、トランスファゲート147,149,
151,153と、インバータ155,157,15
9,161,165と、NORゲート163とを含む。
遅延回路139,141,143,145は、インバー
タに限らず同様の作用を有するものを利用することがで
きる。
【0038】パルス信号発生回路113において、遅延
回路139,141,143,145は直列に接続さ
れ、外部からの入力パルス信号S4が遅延回路129に
入力されている。遅延回路139,141,143,1
45の出力ノードN23〜N26は、トランスファゲー
ト147,149,151,153を介してNORゲー
ト163の入力ノードN27に接続され、トランスファ
ゲート147,149,151,153は、それぞれ制
御信号SA ,SB ,SC ,SD によりオン/オフする。
インバータ155,157,159,161は、トラン
スファゲート147,149,151,153内のPM
OSトランジスタのゲート電極に接続され、制御信号S
A 〜SD を反転している。NORゲート163のもう1
つの入力ノードN28には入力パルス信号S4が入力さ
れ、出力ノードは、インバータ165の入力ノードに接
続されている。インバータ165の出力ノードN29か
ら、温度に対応して周波数を変化させた温度対応パルス
信号S5が出力される。
【0039】温度対応パルス信号出力回路100の動作
を詳しく説明する。外部からサンプリング作動信号S1
が作動回路103に入力されると、インバータ124で
反転され、定電流源スイッチボックス125に入力され
る。定電流源スイッチボックス125は、入力されたサ
ンプリング作動信号S1の反転信号に応答して波形整形
回路105内のNMOSトランジスタ126,127の
ゲート電極に電圧を与える。抵抗R1およびオン状態と
なったNMOSトランジスタ126を介してサンプリン
グ作動信号S1の反転信号がリングオシレータ101内
のNMOSトランジスタ119,121,123のソー
ス電極に与えられ、リングオシレータ101は発振パル
ス信号を発振する。このとき、定電流源スイッチボック
ス125がNMOSトランジスタ126のゲート電極に
与える電圧をコントロールすることによって、NMOS
トランジスタ126のオン抵抗を変化させ、発振パルス
信号SO をもとに生成されたパルス信号の振幅を調整す
ることができる。
【0040】リングオシレータ101の出力ノードN9
から出力された発振パルス信号SOは、波形整形回路1
05内のPMOSトランジスタ129のゲート電極に与
えられ、やはり定電流源スイッチボックス125により
ゲート電極に与えられる電圧がコントロールされたNM
OSトランジスタ127により振幅調整され、インバー
タ131で反転されたパルス信号S2がノードN2に出
力される。このNMOSトランジスタ127によるパル
ス振幅の調整もまた、前述のような不必要な消費電流を
抑える効果がある。
【0041】リングオシレータ101で発振された発振
パルス信号SO が、波形整形回路105のPMOSトラ
ンジスタ129をオン/オフすることにより、Vcc電
源からPMOSトランジスタ129およびインバータ1
31を介して、ノードN2にパルス信号S2が出力され
る。このパルス信号S2のパルス振幅は、NMOSトラ
ンジスタ127のゲート電極に与えられる電圧を定電流
源スイッチボックス125でコントロールすることで調
整することができる。
【0042】ノードN2におけるパルス信号S2は温度
依存性を有し、温度によりその周波数が変化する。
【0043】図2は、図1のノードN2における温度別
のパルス信号S2の例を示す波形図である。
【0044】図2を参照して、パルス信号S2は、低温
時よりも高温時の方が周波数が低下するという温度依存
性を有していることがわかる。すなわち、リングオシレ
ータ101の発振パルス信号は、低温時に比べて高温時
は周波数が低下する。
【0045】パルス信号S2は、カウンタ107で分周
され、パルス幅が2N 倍され、サンプリング信号S3と
なって出力される。
【0046】サンプリング信号S3は、カウンタ109
において、インバータ133を介して、さらにバイナリ
カウンタBC′1〜BC′6に入力される。
【0047】ここで、たとえば、この半導体記憶装置の
最適状態時のクロックカウント値がnであり、バイナリ
カウンタBC′3の出力がnのとき最適カウント状態と
設定する。
【0048】ノードN3から入力されたサンプリング信
号S3のクロックカウント値CL1がCL1<nのと
き、制御信号選択回路135によりノードN19上の信
号SA′が活性化され、そのデータはラッチ回路137
Aにラッチされ、次のサンプリングまでその状態で保持
される。n≦CL1<2nのときは、ノードN20上の
信号SB ′が活性化され、そのデータがラッチ回路13
7Bにラッチされ、2n≦CL1<4nのときは、ノー
ドN21上の信号SC ′が活性化され、そのデータはラ
ッチ回路137Cにラッチされ、4n≦CL1のとき
は、ノードN22上の信号SD ′が活性化され、そのデ
ータはラッチ回路137Dにラッチされ、次のサンプリ
ングまでその状態で保持される。
【0049】すなわち、カウンタ109でサンプリング
信号S3のクロックカウント値CL1が検出され、検出
されたクロックカウント値CL1に応じて、制御信号出
力回路111において、制御信号選択回路135によ
り、制御信号SA 〜SD のうち対応する1つの制御信号
が、ラッチ回路137a〜137dのうちその制御信号
に対応する1つにラッチされ、保持される。
【0050】このようにして、制御信号SA 〜SD は、
サンプリング信号S3の周波数に応じていずれか1つが
選択的に活性化される。すなわち、制御信号SA 〜SD
は、外部温度に応じていずれか1つが選択的に活性化さ
れる。
【0051】パルス信号発生回路113において、ラッ
チ回路137A〜137Dから出力された制御信号SA
〜SD は、それぞれトランスファゲート147,14
9,151,153のうち対応する1つのトランスファ
ゲートをオン/オフする。
【0052】そして、制御信号SA 〜SD によって入力
パルス信号S4が通る遅延回路139,141,14
3,145の数(インバータの段数)が変動するので、
出力ノードN29には温度により周波数(パルス幅)の
異なるパルス信号を出力することができる。
【0053】図3は、出力ノードN29における温度対
応パルス信号S5の例を示す出力波形図であり、(a)
は、制御信号SA の入力により生成された温度対応パル
ス信号、(b)は、制御信号SB の入力により生成され
た温度対応パルス信号、(c)は、制御信号S3の入力
により生成された温度対応パルス信号、(d)は、制御
信号SD の入力により生成された温度対応パルス信号の
出力波形図である。
【0054】具体例を用いて説明すると、たとえば、高
温時の場合、図2からもわかるように、パルス信号S2
およびパルス信号S2がカウンタ107で分周されて出
力されたサンプリング信号S3の周波数は低下するた
め、カウント109でのクロックカウント値CL1は減
少する。もし、CL1<nであれば、制御信号出力回路
111からは制御信号SA が出力され、パルス信号発生
回路113においてトランスファゲート147がオンし
て、ノードN29からは図3(a)に示した最もパルス
幅の狭い温度対応パルス信号S5が生成され出力され
る。
【0055】低温時の場合は、クロックカウント値CL
1はCL1≧4nとなる傾向にある。たとえば、CL1
≧4nであれば、制御信号出力回路111からは制御信
号S D が出力され、パルス信号発生回路113において
トランスファゲート153がオンして、ノードN29か
らは図3(d)に示した最もパルス幅の広い温度対応パ
ルス信号S5が生成され出力される。
【0056】したがって、この温度対応パルス信号S5
を、高温時に周波数が低下し、低温時に周波数が高くな
るような半導体記憶装置の内部発生パルス信号の周波数
補正に用いれば、温度依存性による特性の変動を緩和す
ることができる。
【0057】図1の例では、温度が低くなるに従って順
に制御信号SA ,SB ,SC ,SDが選択され、温度が
低くなるほどパルス幅の広い温度対応パルス信号が出力
されるようになっているが、パルス発生回路113にお
いて、制御信号SA 〜SD を入力するトランスファゲー
トを適当に変えれば、所望の温度対応パルス信号を出力
することができる。
【0058】以上のように、本発明の半導体記憶装置の
実施の形態1の温度対応パルス信号出力回路100で
は、リングオシレータの発振パルス信号を利用して外部
温度を検出し、半導体記憶装置の温度依存性を緩和し
て、データラッチマージンやイコライズタイミングなど
について、その温度下で最適な動作が行なわれるように
内部発生パルス信号のパルス幅を自動的に調整すること
が可能である。
【0059】特に、DRAMには、リフレッシュや昇圧
電圧発生用にリングオシレータが内蔵されており、この
リングオシレータを利用することができる。したがっ
て、DRAMにおいては、内部回路の大幅な増加がない
ため、チップサイズを拡大することなく半導体記憶装置
の温度特性の改善が可能となる。
【0060】この例では、4つの制御信号SA 〜SD
出力しているが、必要に応じて複数の制御信号を出力し
制御を行なうようにすることが可能である。
【0061】(2) 実施の形態2 図4は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態2の温度
対応電圧出力回路400の構成を示すブロック図であ
る。
【0062】図4を参照して、温度対応電圧出力回路4
00は、リングオシレータ101と、作動回路103
と、波形整形回路105と、カウンタ107,109
と、制御信号出力回路111と、制御信号出力回路11
1から出力された制御信号に応じて異なるステップ電圧
Vxを発生するステップ電圧発生回路401と、ステッ
プ電圧発生回路401で発生されたステップ電圧Vxを
もとに複数の内部電圧を発生する降圧回路403とを含
む。
【0063】すなわち、温度対応電圧出力回路400
は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態1の温度対応
パルス信号出力回路100のパルス信号発生回路113
をステップ電圧発生回路401および降圧回路403に
置換えたものである。リングオシレータ101、作動回
路103、波形整形回路105、カウンタ107,10
9、および制御信号出力回路111の回路構成および動
作は実施の形態1で説明したものと同様であるので、説
明は省略する。
【0064】図5は、図4のステップ電圧発生回路40
1および降圧回路403の例を示す回路図である。
【0065】図5を参照して、ステップ電圧発生回路4
01は、制御信号出力回路111から出力された制御信
号SA 〜SD に対応して設けられたトランスファゲート
405,407,409,411と、NMOSトランジ
スタ413と、インバータ415,417,419,4
21と、抵抗R5とを含む。
【0066】トランスファゲート405,407,40
9,411は直列に接続され、その一方端にあるトラン
スファゲート405はVcc電源に接続され、他方端に
あるトランスファゲート411はNMOSトランジスタ
413のドレイン電極に接続されている。トランスファ
ゲート405内のPMOSトランジスタのゲート電極に
インバータ415を介して制御信号SA が、トランスフ
ァゲート407内のPMOSトランジスタのゲート電極
にインバータ417を介して制御信号SB が、トランス
ファゲート409内のPMOSトランジスタのゲート電
極にインバータ419を介して制御信号SC が、トラン
スファゲート411内のPMOSトランジスタのゲート
電極にインバータ421を介して制御信号SD が、それ
ぞれ入力されている。NMOSトランジスタ413のゲ
ート電極はソース電極に接続され、ドレイン電極は降圧
回路403の入力ノードN30に接続され、かつ抵抗R
5を介して接地されている。
【0067】各トランスファゲートはオン抵抗が異な
り、制御信号SA 〜SD の入力によりトランスファゲー
ト内のPMOSトランジスタのいずれか1つがオン状態
になると、Vcc電源電圧はそのトランスファゲート内
のNMOSトランジスタのしきい値電圧Vthnを出力
しないので、制御信号SA 〜SD の入力によってトラン
スファゲート全体の抵抗の大きさを変えて、ノードN3
0に発生されるステップ電圧Vxを変動させることがで
きる。つまり、温度の変化に応じて異なるステップ電圧
Vxを発生させることができる。
【0068】降圧回路403において、降圧クロック信
号S6が入力されると、コンデンサC5,C6がカップ
リングされ、ノードN31からは(GND−Vx)の電
位が発生し、ノードN32からは(GND−2Vx)の
電位が発生する。
【0069】これらの発生電位は、たとえば、半導体記
憶装置内の図示のないデータ転送トランスミッションゲ
ートのバッグゲートやワード線などの駆動用バッファ内
のトランジスタのゲート電極などへの電圧供給源などに
部分的に運用され、遅延した応答の高速化などに活用さ
れる。
【0070】実際には、たとえば、高温時には制御信号
A が入力され、降圧回路403から発生される電位
(GND−Vx)および(GND−2Vx)がその温度
において必要とされる電位となるようなステップ電圧V
xがステップ電圧発生回路401から発生される。
【0071】以上のように、本発明の半導体記憶装置の
実施の形態2の温度対応電圧出力回路400は、外部温
度に応じて制御信号が入力され、異なるステップ電圧を
発生し、そのステップ電圧をもとに複数の所望の電位を
発生して、それらを内部電源として使用することができ
る。したがって、温度の変化に対応して、より安定した
特性を有する半導体記憶装置を提供することができる。
【0072】ここで、降圧回路403を昇圧回路に置換
えたものも同様に考えることができる。また、制御信号
は必要に応じて複数設定することが可能であり、ステッ
プ電圧Vxをもとに発生される電位も必要に応じて複数
発生するように構成することも可能である。
【0073】(3) 実施の形態3 図6は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態3の温度
対応電圧出力回路600の例を示すブロック図である。
【0074】図6を参照して、温度対応電圧出力回路6
00は、リングオシレータ101と、作動回路103
と、波形整形回路105と、カウンタ107,109
と、制御信号出力回路111と、ステップ電圧Vxを発
生するステップ電圧Vx発生回路601と、ステップ電
圧Vxをもとに複数の電位を発生する多段式昇圧/降圧
回路603と、NMOSトランジスタ605,607,
609,611とを含む。
【0075】リングオシレータ101、作動回路10
3、波形整形回路105、カウンタ107,109、お
よび制御信号出力回路111は、実施の形態1で示した
ものと同様の回路構成を有し動作を行なうので、説明は
省略する。
【0076】ステップ電圧発生回路601は、実施の形
態2のステップ電圧発生回路401と同様の回路である
が、制御信号SA 〜SD ではなく、外部から入力された
ステップ電圧コントロール信号S7によりステップ電圧
Vxを発生し、多段式昇圧/降圧回路603に入力して
いる。
【0077】多段式昇圧/降圧回路603は、図5の降
圧回路403と類似の回路であり、ステップ電圧Vxを
用いて降圧または昇圧を行ない、異なる電位をノードN
40〜N43に発生する。ただし、図6は一例であっ
て、発生する電位は4電位に限られるものではなく、制
御信号出力回路111から出力される制御信号に合わせ
て増減することができる。
【0078】出力ノードN44とノードN40,N4
1,N42,N43との間には、それぞれNMOSトラ
ンジスタ605,607,609,611が接続され、
それらのゲート電極にそれぞれ制御信号出力回路111
から出力された制御信号SA ,SB ,SC ,SD が与え
られている。
【0079】よって、温度に応じて制御信号出力回路1
11から制御信号SA 〜SD のうちいずれかの信号が出
力され、対応するNMOSトランジスタ605,60
7,609,611のうち対応するNMOSトランジス
タがオンして、ノードN40〜N43のうちオンしたN
MOSトランジスタに接続されたノードから出力ノード
N44に電位が供給される。
【0080】実際には、たとえば、ノードN40にはそ
の温度下で内部電源または内部の一部電源として必要と
されている電位がステップ電圧発生回路601および多
段式昇圧/降圧回路603により発生されており、高温
時、制御信号SA が入力されると、ノードN40におけ
る電位がNMOSトランジスタ605を介して出力ノー
ドN44から出力される。
【0081】以上のように、本発明の半導体記憶装置の
実施の形態3の温度対応電圧出力回路600は、制御信
号を用いて、内部電源として供給する電位を温度変化に
準じて自動的に切換えることが可能であり、半導体記憶
装置の温度特性に対応した最適な動作タイミングを確保
することが可能である。
【0082】(4) 実施の形態4 図7は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態4の周波
数補正回路700の例を示す回路図である。
【0083】図7を参照して、周波数補正回路700
は、リングオシレータ101と、作動回路103と、波
形整形回路105と、リングオシレータ101からの発
振パルス信号の周波数を検出するカウンタ701と、カ
ウンタ701で検出された周波数の増減に応じてカウン
トマイナス信号SM またはカウントプラス信号SP を発
生する制御信号出力回路703と、カウントマイナス信
号SM の入力によりパルス数を減少させるカウントマイ
ナス回路705と、カウントプラス信号SP の入力によ
りパルス数を増加させるカウントプラス回路707と、
リングオシレータ101とカウントマイナス回路705
とカウントプラス回路707とから出力されたパルス信
号をもとに新たなパルス信号S8を合成し出力ノードN
50に出力するANDゲート709とを含む。
【0084】リングオシレータ101、作動回路10
3、および波形整形回路105は、実施の形態1の温度
対応パルス信号出力回路100内のものと同様の回路構
成であり、動作を行なうので、説明は省略する。
【0085】周波数検出回路701は、温度対応パルス
信号出力回路100内のカウンタ109と同様のもので
ある。
【0086】リングオシレータ101は、作動回路10
3と波形整形回路105とカウントマイナス回路705
とカウントプラス回路707とAND回路709とに接
続されている。波形整形回路105は、カウンタ701
に接続されている。カウンタ701は、制御信号出力回
路703に接続されている。制御信号出力回路703
は、カウントマイナス回路705とカウントプラス回路
707とに接続されている。カウントマイナス回路70
5の出力ノードはリングオシレータ101の出力ノード
に接続されANDゲート709の一方の入力ノードに接
続されている。カウントプラス回路707の出力ノード
はANDゲート709の他方の入力ノードに接続されて
いる。
【0087】図8は、図7の周波数補正回路700によ
る周波数補正を説明するためのタイミングチャートであ
り、(a)は、周波数補正回路700で使用される基本
パルス信号を示すタイミングチャートであり、(b)
は、サンプリング信号SS の1サンプリングサイクル期
間において、リングオシレータ101の発振パルス信号
O の周波数が増加した場合の例を示すタイミングチャ
ートであり、(c)は、リングオシレータ101の発振
パルス信号SO の周波数が減少した場合の例を示すタイ
ミングチャートである。
【0088】図8を参照して周波数補正回路700の動
作を説明する。リングオシレータ101から発振パルス
信号SO が出力されると、波形整形回路105で、発振
パルス信号SO と同一周波数の波形整形されたパルス信
号S2が出力され、周波数検出回路701に入力され
る。周波数検出回路701で、パルス信号S2につい
て、サンプリング信号SS の1サンプリングサイクル中
におけるパルス数がカウントされ、パルス信号S2の周
波数が検出される。検出された周波数はリングオシレー
タ101で発振された発振パルス信号SO の周波数と同
じであるので、制御信号出力回路703で、この周波数
と、予め定められた標準のリングオシレータ101の発
振パルス信号の周波数と比較して、検出された周波数が
標準の周波数よりも低下していた場合、カウントマイナ
ス信号SM が出力され、カウントマイナス回路705に
入力される。逆に、検出された周波数が標準の周波数よ
りも高くなっていた場合、カウントプラス信号SP が出
力され、カウントプラス回路707に入力される。カウ
ントマイナス回路705にカウントマイナス信号SM
入力されると、カウントマイナス回路705において図
8(b)に示すような信号S9,S10が生成され、出
力ノードN50から周波数が増加された補正パルス信号
S8が出力される。図8(b)に示した例は、周波数が
高くなった場合に周波数を低くするときの補正例であ
る。
【0089】カウントプラス回路707にカウントプラ
ス信号SP が入力されると、カウントプラス回路707
において図8(c)に示すような信号S11〜S14が
生成され、出力ノードN50に周波数が高くなった補正
パルス信号S8が出力される。図8(c)に示した例
は、周波数が低くなった場合に周波数を高くするときの
補正例である。
【0090】サンプリング信号SS は、DRAMでは、
リフレッシュなどに用いるパルス信号を発生する回路を
利用する。サンプリング信号SS のパルス幅は適切な広
さに設定しておく。
【0091】信号制御パルス信号SC は、サンプリング
信号SS のサンプリングサイクル期間内で補正を活性化
する期間を設定するパルス信号であり、リングオシレー
タ101の発振パルス信号SO のパルスの整数倍の期間
を設定することが可能である。信号制御パルス信号SC
の出力中は、図1のカウンタ109,111と同様な構
成の回路から発生された補正フラグSF の精度に合わせ
て周波数が調整される。
【0092】発振周波数SO の周波数が標準の周波数と
比較して高くなった増加した場合について説明する。図
8(b)を参照して、サンプリング信号SS の1サンプ
リングサイクル期間(時刻t0 〜時刻t2 )において、
周波数検出回路701で周波数(パルス数)を検出した
結果、サンプリングサイクル期間中、パルス数が標準の
パルス数よりも1増加していた場合、信号制御パルス信
号SC は時刻t0 からHレベルになり、発振パルス信号
O の1つ目のパルスの立上がりと同期してHレベル
からLレベルに立下がる。すると、時刻t0 から時刻t
3 までHレベルのカウントマイナス信号SM が制御信号
出力回路703から出力され、カウントマイナス回路7
05において図に示すような信号S9,S10が発生す
る。そして、出力ノードN50からは、発振パルス信号
O の1つ目のパルスと2つ目のパルスとを合わせ
るようにして、時刻t0 から時刻t3 の間にパルスが1
減少される。
【0093】次に、発振パルス信号SO が標準の周波数
と比較して低くなった場合について説明する。
【0094】図8(c)を参照して、サンプリング信号
S の1サンプリングサイクル期間(時刻t0 〜t2
において、周波数検出回路701で周波数(パルス数)
を検出した結果、サンプリングサイクル期間中、標準の
パルス数よりも1減少していた場合、補正フラグSF
Hレベルになる。また、信号制御パルス信号SC は時刻
0 からHレベルになり、時刻t1 で発振パルス信号S
O の1つ目のパルス′の立下がりと同期して、Hレベ
ルからLレベルに立下がる。すると、時刻t0から時刻
2 までHレベルであったカウントプラス信号SP が制
御信号出力回路703から出力され、カウントプラス回
路707内において信号S11〜S14が発生する。そ
して、信号S14とリングオシレータ101の発振パル
ス信号S O とがANDゲート709で合成され、出力ノ
ードN50からは、発振パルス信号SO の1つ目のパル
ス′を分割するようにして時刻t0 から時刻t1 の間
にパルスが1増加される。
【0095】以上のようにして、従来は、温度の変動に
よりリングオシレータの発振周波数は変動し、リフレッ
シュ用のパルス信号のサイクルや昇圧時の電圧供給能力
が変動して、ICの特性を変えていたが、本発明の半導
体記憶装置の実施の形態4の周波数補正回路700は、
温度の変化にかかわらず、リングオシレータの発振周波
数を予め定めた周波数に保持することができるので、温
度に影響のないリフレッシュタイムおよび昇圧電圧を確
保することが可能である。
【0096】(5) 実施の形態5 図9は、本発明の半導体記憶装置の実施の形態5の出力
ドライバノイズ制御回路900の例を示すブロック図で
ある。
【0097】図9を参照して、出力ドライバノイズ制御
回路900は、出力ドライバ2101と、出力ドライバ
制御回路2103と、温度対応電圧出力回路901とを
含む。抵抗およびコンデンサ2105は出力バッファ2
101の寄生負荷および寄生容量である。
【0098】温度対応電圧出力回路901は、実施の形
態3に示した温度対応電圧出力回路600と同様の回路
であり、温度の変化により発振周波数が変動する発振パ
ルス信号を出力するリングオシレータを利用して、発振
パルス信号の発振周波数を検出し、温度に応じた制御信
号を出力することによって所望の電圧を選択的に出力す
る。
【0099】温度対応電圧出力回路901から出力され
た出力電圧V1は、出力ドライバ制御回路2103に入
力され、読出データ信号Saおよび出力制御信号Sbに
応答して、出力バッファ2101内のNMOSトランジ
スタ2109のゲート電極には、リンギングノイズを小
さくするようなドライバ入力信号S11が入力される。
【0100】図10は、温度対応電圧出力回路901の
出力電圧V1とドライバ入力信号S11と外部出力信号
S12とを示すタイミングチャートである。
【0101】図10を用いて、図9の出力バッファノイ
ズ制御回路900の動作を説明する。
【0102】温度対応電圧出力回路901から、温度に
応じて通常の電源レベルである電源eのHレベルよりも
低いH′レベルの電圧V1が出力ドライバ制御回路21
01に入力される。外部から入力された読出データ信号
Saおよび出力制御信号Sbに応答して、出力ドライバ
制御回路2103において、出力電圧V1をもとに出力
ドライバ2101のNMOSトランジスタ2109のゲ
ート電極にH′レベルのドライバ入力信号Scが与えら
れる(従来のドライバ入力信号を点線で示す)。これに
より、出力ドライバ2101から出力される外部出力信
号Sdの振幅は小さくなり、リンギングノイズが小さく
抑えられる(従来の外部出力信号Sdを点線で示す)。
【0103】以上のように、本発明の半導体記憶装置の
実施の形態5の出力バッファノイズ制御回路900は、
温度の変化を探知し、探知した温度に応じて制御信号を
出力し、この制御信号により内部電源の供給電圧レベル
を調整して、出力ドライバのNMOSトランジスタのゲ
ート電極のオン抵抗を変化させてリンギングノイズを小
さくすることが可能である。
【0104】さらに、図示にない半導体記憶装置内のト
ランスミッションゲートは、温度変化によりスイッチン
グ時のオン抵抗が変動する。そこで、トランスミッショ
ンゲート内のトランジスタのバックゲート電圧を前述の
ような制御信号を用いて同様に調整することにより、そ
のオン抵抗が理想値となるようにすれば、温度依存性に
よる特性の変動が抑えられ、安定して動作する半導体記
憶装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体記憶装置の実施の形態1の温
度対応パルス信号出力回路100の回路図である。
【図2】 図1の温度対応パルス信号出力回路における
ノードN2のパルス信号S2の例を温度別に示す図であ
る。
【図3】 図1の温度対応パルス信号出力回路のノード
N29における温度別の出力パルス信号S5の例を示す
出力波形図である。
【図4】 本発明の半導体記憶装置の実施の形態2の温
度対応電圧出力回路400の構成を示すブロック図であ
る。
【図5】 図4のステップ電圧発生回路および降圧回路
の例を示す回路図である。
【図6】 本発明の半導体記憶装置の実施の形態3の温
度対応電圧出力回路の例を示すブロック図である。
【図7】 本発明の半導体記憶装置の実施の形態4の周
波数補正回路の例を示す回路図である。
【図8】 図7の周波数補正回路による周波数補正を説
明するためのタイミングチャートである。
【図9】 本発明の半導体記憶装置の実施の形態5の出
力ドライバノイズ制御回路の例を示す回路図である。
【図10】 図9の温度対応電圧出力回路の出力電圧V
1と、ドライバ入力信号Scと、ドライバ出力信号Sd
とを示すタイミングチャートである。
【図11】 従来の半導体記憶装置の主な電気特性の例
を温度別に示す図である。
【図12】 従来の出力ドライバノイズ制御回路の例を
示す回路図である。
【図13】 図21の出力ドライバノイズ制御回路の外
部出力信号のリンギングノイズの発生を示す出力波形図
である。
【符号の説明】
100 温度対応パルス信号出力回路、101 リング
オシレータ、103作動回路、105 波形整形回路、
107,109 カウンタ、111 制御信号出力回
路、113 パルス信号発生回路、400,600,9
01 温度対応電圧出力回路、700 周波数調整回
路、701 周波数検出回路、703 制御信号出力回
路、705 カウントマイナス回路、707 カウント
プラス回路、2101 出力ドライバ、2103 出力
ドライバ制御回路。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度に応じて変動する第1の周波数の発
    振パルス信号を発振する発振手段と、 外部から入力された作動信号に応答して、前記発振手段
    を一定時間作動させる作動手段と、 前記発振手段で発振された前記発振パルス信号の前記第
    1の周波数を検出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段によって検出された前記第1の周波
    数に応じて変動する第2の周波数のパルス信号を発生す
    るパルス信号発生手段と、を備えた半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記発振パルス信号の振幅を所定の大き
    さに調整するパルス振幅調整手段を、さらに備えた請求
    項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 温度に応じて周波数が変動する発振パル
    ス信号を発振する発振手段と、 外部から入力された作動信号に応答して、前記発振手段
    を一定時間作動させる作動手段と、 前記発振手段で発振された前記発振パルス信号の周波数
    を検出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段によって検出された周波数に応じて
    変動する内部電圧を発生する内部電圧発生手段と、を備
    えた半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 温度に応じて周波数が変動する発振パル
    ス信号を発振する発振手段と、 外部から入力された作動信号に応答して、前記発振手段
    を一定時間作動させる作動手段と、 前記発振手段で発振された前記発振パルス信号の周波数
    を検出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段によって検出された周波数を、前記
    発振手段の発振時の温度に応じて予め定められた周波数
    と比較して、前記検出された周波数が前記予め定められ
    た周波数よりも低いときは、前記発振パルス信号に含ま
    れるパルスの数を増加させることにより前記検出された
    周波数を増加させ、前記検出された周波数が前記予め定
    められた周波数よりも高いときは、前記発振パルス信号
    からパルスの数を減少させることにより前記検出された
    周波数を減少させ、前記検出された周波数を前記予め定
    められた周波数に調整する半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 温度に応じて周波数が変動する発振パル
    ス信号を発振する発振手段と、 外部から入力された作動信号に応答して、前記発振手段
    を一定時間作動させる作動手段と、 前記発振手段で発振された前記発振パルス信号の周波数
    を検出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段によって検出された周波数に応じて
    変動する内部電圧を供給する内部電圧供給手段と、 データを出力する出力ドライバと、を備え、前記出力ド
    ライバは、 外部電源に接続された一方のソース/ドレイン電極を有
    する第1のMOSトランジスタと、 前記第1のMOSトランジスタの他方のソース/ドレイ
    ン電極に接続された一方のソース/ドレイン電極と、接
    地された他方のソース/ドレイン電極とを有する第2の
    MOSトランジスタと、を有し、 前記内部電圧供給手段から供給された内部電圧をもと
    に、前記データに応答して所定の電圧を前記第2のMO
    Sトランジスタのゲート電極に与える出力ドライバ制御
    手段と、を、さらに備えた半導体記憶装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10222243A (ja) * 1997-01-22 1998-08-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> データ転送の間にサブシステム・クロックに一時的に同期される自由走行クロックを有するプロセッサを含むシステム
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