JPH09288523A - 内部電源電圧発生回路、内部電圧発生回路および半導体装置 - Google Patents

内部電源電圧発生回路、内部電圧発生回路および半導体装置

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JPH09288523A
JPH09288523A JP8100055A JP10005596A JPH09288523A JP H09288523 A JPH09288523 A JP H09288523A JP 8100055 A JP8100055 A JP 8100055A JP 10005596 A JP10005596 A JP 10005596A JP H09288523 A JPH09288523 A JP H09288523A
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    • G05F3/262Current mirrors using field-effect transistors only

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電源電圧が上昇し、動作時の温度が低い
場合であっても不必要な内部電源電圧の発振を防止する
ことである。 【解決手段】 内部降圧電源回路は、降圧回路1、比較
回路(カレントミラー増幅器)3および電流源制御回路
5を含む。電流源制御回路5は、外部電源電圧extV
ccが上昇したときは、制御電圧Vconを小さくし、
電流源15からの電流を小さくする。電流源制御回路5
は、温度が下降したときは、制御電圧Vconを小さく
し、電流源15からの電流を小さくする。したがって、
外部電源電圧extVccが上昇し、動作時の温度が低
い場合であっても、内部降圧電源回路の閉ループゲイン
の増加を抑えることができ、不必要な内部電源電圧の発
振を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部電源電圧発生
回路、内部電圧発生回路および半導体装置に関し、特
に、外部電源電圧や温度の変動に強い内部電源電圧発生
回路、電源電圧の変動に強い内部電圧発生回路および内
部電源電圧の変動に強い半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は、従来の内部電源電圧発生回路
としての内部降圧電源回路の詳細を示す回路図である。
【0003】図13を参照して、内部降圧電源回路94
は、内部電源電圧intVccを発生し、制御回路帯6
3に供給するものである。制御回路帯63は、内部電源
電圧intVccによって動作する複数の制御回路を含
んでいる。内部降圧電源回路94は、比較回路67およ
び降圧回路1を含む。降圧回路1は、PMOSトランジ
スタである。比較回路67は、カレントミラー型増幅回
路である。比較回路67は、PMOSトランジスタ7,
9、NMOSトランジスタ11,13および定電流源6
9を含む。
【0004】PMOSトランジスタ1のゲートには、比
較回路67からの出力電圧が入力される。PMOSトラ
ンジスタ1は、この出力電圧の大きさに応じて、外部電
源電圧extVccを降圧し、内部電源電圧intVc
cを発生する。比較回路67のNMOSトランジスタ1
3のゲートには参照電圧Vrefが入力される。比較回
路67のNMOSトランジスタ11のゲートには、PM
OSトランジスタ1から発生した内部電源電圧intV
ccが入力される。したがって、比較回路67は、内部
電源電圧の大きさが、参照電圧Vrefの大きさになる
ように、PMOSトランジスタ1のゲートに電圧を与え
る。
【0005】図14は、従来の半導体装置を示す概略ブ
ロック図である。なお、図13と同様の部分について同
一の参照符号を付しその説明は適宜省略する。
【0006】図14を参照して、従来の半導体装置は、
4つのメモリアレイ97、外部電源パッド95、内部降
圧電源回路94、電源線71および制御回路帯63を備
える。メモリアレイ97は、情報を記憶するための複数
のメモリセルを含む。チップの端に設けられる外部電源
パッド95の近傍に内部降圧電源回路94が配置され
る。外部電源パッド95は、外部電源電圧extVcc
を内部降圧電源回路94に与えるためのものである。電
源線71は、内部降圧電源回路94から発生された内部
電源電圧intVccを制御回路帯63に供給するため
のものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
内部降圧電源回路では、その出力となる内部電源電圧i
ntVccが比較回路67に入力されるという閉ループ
を形成している。したがって、外部電源電圧extVc
cが変動して大きくなった場合、または、内部降圧電源
回路94の動作時の温度が低い場合では、内部降圧電源
回路94を構成するトランジスタのチャネルコンダクタ
ンスが大きくなるため、比較回路67および降圧回路1
の電圧利得が大きくなってしまう。このため、内部降圧
電源回路94の出力である内部電源電圧intVccが
不必要に発振しやすくなるという問題点があった。
【0008】また、上述したように従来の半導体装置で
は、内部降圧電源回路94はチップの端に配置される。
このため、内部電源電圧intVccによって動作する
制御回路帯63が、内部降圧電源回路94に対して離れ
て配置されると、電源線71の抵抗値が大きくなる。そ
して、制御回路帯63の消費電力が大きくなると、電源
線71の寄生抵抗によって、制御回路帯63の近傍の内
部電源電圧intVccの大きさが、内部降圧電源回路
94の近傍の内部電源電圧intVccの大きさより小
さくなってしまう。ここで、内部降圧電源回路94は、
図13に示したように、内部降圧電源回路94の近傍の
内部電源電圧intVccをフィードバックすることに
よって、内部電源電圧intVccを発生している。こ
のため、内部降圧電源回路94が、制御回路帯63の近
傍での内部電源電圧intVccの変動に追従しにくい
という問題点があった。
【0009】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、外部電源電圧extVccや
温度の変動に対して、不必要に内部電源電圧intVc
cを発振することがない内部電源電圧発生回路を提供す
ることを目的とする。
【0010】この発明の他の目的は、内部電源電圧発生
回路と制御回路帯とが離れている場合であっても、制御
回路帯の近傍における内部電源電圧intVccの変動
に応じて内部電源電圧intVccを発生できる内部電
源電圧発生回路を備える半導体装置を提供することであ
る。すなわち、制御回路帯の近傍での内部電源電圧in
tVccの変動に対し、追従性のよい内部電源電圧発生
回路を備える半導体装置を提供することである。
【0011】この発明のさらに他の目的は、電源電圧が
下降した場合であっても、内部電圧が所定の電圧レベル
に達するまでの時間の増加を抑えることができる内部電
圧発生回路を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
内部電源電圧発生回路は、内部電源電圧を発生する。そ
して、カレントミラー増幅手段と、降圧手段と、電流源
制御手段とを備える。カレントミラー増幅手段は、電流
源を有している。また、カレントミラー増幅手段は、参
照電圧と、内部電源電圧とを比較する比較手段である。
降圧手段は、カレントミラー増幅手段における比較結果
に応じて、外部電源電圧を降圧して、内部電源電圧を発
生する。電流源制御手段は、外部電源電圧が上昇したと
きは、電流源からの電流が外部電源電圧の上昇に応じて
小さくなるように電流源を制御する。また、電流源制御
手段は、外部電源電圧が下降したときは、電流源からの
電流が外部電源電圧の下降に応じて大きくなるように電
流源を制御する。
【0013】本発明の請求項2に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項1に記載のものであって、電流源制御
手段は、外部電源電圧が上昇したときはその上昇に応じ
て下降する制御電圧を発生する。また、その電流源制御
手段は、外部電源電圧が下降したときは、その下降に応
じて上昇する制御電圧を発生する。そして、電流源は、
制御電圧の大きさに応じた大きさの電流を発生する。
【0014】本発明の請求項3に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項2に記載のものであって、電流源制御
手段は、定電流源と、抵抗手段とを含む。定電流源は、
定電流を発生する。抵抗手段は、定電流源に接続され
る。抵抗手段は、第1の抵抗素子を含む。第1の抵抗素
子は、外部電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じ
て、抵抗値が小さくなる。また、第1の抵抗素子は、外
部電源電圧が下降したときは、その下降に応じて、抵抗
値が大きくなる。定電流源と抵抗手段との接続点から制
御電圧が出力される。
【0015】本発明の請求項4に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項3に記載のものであって、抵抗手段
は、第2の抵抗素子をさらに含む。第2の抵抗素子は、
温度が上昇したときはその上昇に応じて抵抗値が大きく
なる。また、第2の抵抗素子は、温度が下降したとき
は、その下降に応じて抵抗値が小さくなる。
【0016】本発明の請求項5に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項2に記載のものであって、電流源制御
手段は、第1の抵抗素子と、第1のトランジスタと、定
電流源と、第2のトランジスタと、第2の抵抗素子を含
む。第1の抵抗素子は、外部電源電圧を有するノード
と、第1のノードとの間に接続される。第1のトランジ
スタは、第1のノードと接地電圧を有するノードとの間
に接続される。定電流源は、外部電源電圧を有するノー
ドと、第2のノードとの間に接続される。第2のトラン
ジスタは、第2のノードと接地電圧を有するノードとの
間に接続される。第2の抵抗素子は、第2のノードと接
地電圧を有するノードとの間に接続される。第1および
第2のトランジスタの制御電極は、第1のノードに接続
される。第2のノードから制御電圧が出力される。
【0017】本発明の請求項6に係る内部電源電圧発生
回路は、内部電源電圧を発生する。そして、カレントミ
ラー増幅手段と、降圧手段と、電流源制御手段とを備え
る。カレントミラー増幅手段は、電流源を有している。
また、カレントミラー増幅手段は、参照電圧と、内部電
圧とを比較する比較手段である。降圧手段は、カレント
ミラー増幅手段における比較結果に応じて、外部電源電
圧を降圧して、内部電源電圧を発生する。電流源制御手
段は、温度が上昇したときは、電流源からの電流が温度
上昇に応じて大きくなるように電流源を制御する。ま
た、電流源制御手段は、温度が下降したときは、電流源
からの電流が温度下降に応じて小さくなるように電流源
を制御する。
【0018】本発明の請求項7に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項6に記載のものであって、電流源制御
手段は、温度が上昇したときは、その上昇に応じて上昇
する制御電圧を発生する。また、その電流源制御手段
は、温度が下降したときは、その下降に応じて下降する
制御電圧を発生する。電流源は、制御電圧の大きさに応
じた大きさの電流を発生する。
【0019】本発明の請求項8に係る内部電源電圧発生
回路では、請求項7に記載のものであって、電流源制御
手段は、定電流源と、抵抗手段とを含む。定電流源は、
定電流を発生する。抵抗手段は、定電流源に接続され
る。抵抗手段は、抵抗素子を含む。抵抗素子は、温度が
上昇したときは、その上昇に応じて、抵抗値が大きくな
る。また抵抗素子は、温度が下降したときは、そ下降に
応じて、抵抗値が小さくなる。定電流源と、抵抗手段と
の接続点から制御電圧が出力される。
【0020】本発明の請求項9に係る内部電圧発生回路
では、発振手段と、ポンプ手段と、発振制御手段とを備
える。発振手段は、電源電圧に基づきパルス電圧を発振
する。ポンプ手段は、パルス電圧に応じて内部電圧を発
生する。発振制御手段は、電源電圧が下降したときは、
その下降に応じて、パルス電圧の周波数が高くなるよう
に発振手段を制御する。また、発振制御手段は、電源電
圧が上昇したときは、その上昇に応じて、パルス電圧の
周波数が低くなるように発振手段を制御する。
【0021】本発明の請求項10に係る内部電圧発生回
路では、請求項9に記載のものであって、発振制御手段
は、電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じて下降
する制御電圧を発生する。また、発振制御手段は、電源
電圧が下降したときは、その下降に応じて上昇する制御
電圧を発生する。発振手段は、複数のインバータと、電
流制御手段とを含む。電流制御手段は、複数のインバー
タに流れる電流を制御するためのものである。電流制御
手段は、制御電圧の大きさに応じた大きさの電流を複数
のインバータに流す。
【0022】本発明の請求項11に係る内部電圧発生回
路では、請求項10に記載のものであって、発振制御手
段は、定電流源と抵抗手段とを含む。定電流源は、定電
流を発生する。抵抗手段は、定電流源に接続される。抵
抗手段は、抵抗素子を含む。抵抗素子は、電源電圧が上
昇したときは、その上昇に応じて抵抗値が小さくなる。
また、抵抗素子は、電源電圧が下降したときは、その下
降に応じて抵抗値が大きくなる。定電流源と抵抗手段と
の接続点から制御電圧が出力される。
【0023】本発明の請求項12に係る内部電圧発生回
路では、請求項10に記載のものであって、発振制御手
段は、第1の抵抗素子と、第1のトランジスタと、定電
流源と、第2のトランジスタと、第2の抵抗素子とを含
んでいる。第1の抵抗素子は、電源電圧を有するノード
と、第1のノードとの間に接続される。第1のトランジ
スタは、第1のノードと接地電圧を有するノードとの間
に接続される。定電流源は、電源電圧を有するノード
と、第2のノードとの間に接続される。第2のトランジ
スタは、第2のノードと接地電圧を有するノードとの間
に接続される。第2の抵抗素子は、第2のノードと接地
電圧を有するノードとの間に接続される。第1および第
2のトランジスタの制御電極は、第1のノードに接続さ
れる。第2のノードから制御電圧が出力される。
【0024】本発明の請求項13に係る半導体装置は、
内部回路と、内部電源電圧発生手段とを備える。内部電
源電圧発生手段は、内部回路に供給する内部電源電圧を
発生する。内部電源電圧発生手段は、参照電圧と、内部
回路の近傍における内部電源電圧と比較し、その比較結
果に応じて、内部電源電圧を発生する。
【0025】本発明の請求項14に係る半導体装置で
は、内部回路と、内部電源電圧発生手段とを備える。内
部電源電圧発生手段は、内部回路に供給する内部電源電
圧を発生する。内部電源電圧発生手段は、参照電圧と、
内部電源電圧との比較結果に応じて、内部電源電圧を発
生する。内部電源電圧発生手段は、参照電圧発生手段を
含む。参照電圧発生手段は、参照電圧を、内部回路の近
傍の内部電源電圧に応じて変化させる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明による内部電源電圧
発生回路、内部電圧発生回路および半導体装置について
図面を参照しながら説明する。
【0027】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1による内部電源電圧発生回路としての内部降圧電
源回路の詳細を示す回路図である。
【0028】図1を参照して、実施の形態1による内部
降圧電源回路は、降圧回路1、比較回路3および電流源
制御回路5を含む。比較回路3は、PMOSトランジス
タ7,9、NMOSトランジスタ11,13および電流
源15を含む。電流源制御回路5は、定電流源17、N
MOSトランジスタ19および抵抗素子21を含む。
【0029】降圧回路1は、PMOSトランジスタであ
る。比較回路3は、カレントミラー型増幅回路である。
比較回路3の出力ノードN1は、PMOSトランジスタ
1のゲートと接続される。
【0030】比較回路3を構成する素子の接続について
説明する。PMOSトランジスタ7およびNMOSトラ
ンジスタ11とは、外部電源電圧extVccを有する
ノードとノードN2との間に直列に接続される。NMO
Sトランジスタ11のゲートには、PMOSトランジス
タ1が発生する内部電源電圧intVccが入力され
る。PMOSトランジスタ9およびNMOSトランジス
タ13は、外部電源電圧extVccを有するノードと
ノードN2との間に直列に接続される。NMOSトラン
ジスタ13のゲートには、参照電圧Vrefが入力され
る。PMOSトランジスタ7,9のゲートは、NMOS
トランジスタ11のドレインに接続される。電流源15
は、ノードN2と接地電圧の有するノードとの間に接続
される。この電流源15は、NMOSトランジスタであ
る。NMOSトランジスタ15のゲートは、電流源制御
回路5の出力ノードN3と接続される。
【0031】電流源制御回路5を構成する素子の接続に
ついて説明する。定電流源17は、外部電源電圧ext
Vccを有するノードと出力ノードN3との間に接続さ
れる。NMOSトランジスタ19および抵抗素子21
は、出力ノードN3と接地電圧を有するノードとの間に
直列に接続される。NMOSトランジスタ19のゲート
には、外部電源電圧extVccが入力される。
【0032】動作について説明する。PMOSトランジ
スタ1は、比較回路3の出力ノードN1から出力される
電圧に応じて、外部電源電圧extVccを降圧して、
内部電源電圧intVccを発生する。内部電源電圧i
ntVccが、参照電圧Vrefより小さいと、比較回
路3は、出力ノードN1から、PMOSトランジスタ1
のゲートへ「L」レベルの電圧を出力する。この「L」
レベルの電圧をゲートに受けるため、PMOSトランジ
スタのチャネルコンダクタンスは大きくなる。このた
め、内部電源電圧intVccのレベルは上昇する。一
方、内部電源電圧intVccが、参照電圧Vrefの
大きさまで上昇すると、比較回路3は出力ノードN1か
らPMOSトランジスタ1のゲートへ「H」レベルの電
圧を出力する。「H」レベルの電圧がゲートに入力され
るため、PMOSトランジスタ1はオフする。このた
め、内部電源電圧intVccは、参照電圧Vrefと
同じ大きさに落着くことになる。
【0033】定電流源17が発生する電流をImとし、
NMOSトランジスタ19のチャネル抵抗をRgとし、
抵抗素子21の抵抗をRとする。この場合、ノードN3
の電圧は、Im・(R+Rg)となる。ここで、NMO
Sトランジスタ19のゲート〜ソース間電圧Vgs=e
xtVcc−Im・Rが大きくなると、Rgが小さくな
る。したがって、外部電源電圧extVccが上昇する
と、その上昇に応じて、ノードN3の電圧が下降する。
すなわち、電流源制御回路5は、外部電源電圧extV
ccが上昇すると、その上昇に応じて下降する制御電圧
Vconを、出力ノードN3からNMOSトランジスタ
15のゲートに出力する。このため、NMOSトランジ
スタ15に流れる電流が小さくなる。NMOSトランジ
スタ15に流れる電流が小さくなると、比較回路(カレ
ントミラー型増幅回路)3の電圧利得が小さくなる。一
方、電流源制御回路5は、外部電源電圧extVccが
下降すると、その下降に応じて上昇する制御電圧Vco
nを、出力ノードN3からNMOSトランジスタ15の
ゲートへ出力する。これにより、NMOSトランジスタ
15に流れる電流が大きくなり、比較回路(カレントミ
ラー型増幅回路)3の電圧利得も大きくなる。以上のよ
うに、外部電源電圧extVccが大きくなると、比較
回路(カレントミラー型増幅回路)3の電圧利得が小さ
くなり、外部電源電圧extVccが小さくなると、比
較回路(カレントミラー型増幅回路)3の電圧利得が大
きくなる場合に、比較回路(カレントミラー型増幅回
路)3の電圧利得は、外部電源電圧extVccに対し
て負の依存性を有するという。なお、上述のようにNM
OSトランジスタ19は抵抗素子として用いられてい
る。
【0034】図2は、外部電源電圧extVccと、制
御電圧Vconとの関係を示す図である。縦軸は制御電
圧Vconを示し、横軸は、外部電源電圧extVcc
を示す。図2を参照して、外部電源電圧extVccが
上昇すると、制御電圧Vconが下降することがわか
る。
【0035】以上のように、実施の形態1による内部降
圧電源回路では、比較回路(カレントミラー型増幅回
路)3の電圧利得は、外部電源電圧extVccに対し
て負の依存性を有している。このため、外部電源電圧e
xtVccが変動して、上昇した場合であっても、内部
降圧電源回路の閉ループゲインの増加を抑えることがで
きる。その結果、外部電源電圧extVccが変動して
上昇した場合に、不必要に内部電源電圧intVccを
発振するのを防止できる。
【0036】また、図1において、抵抗素子21をMO
Sトランジスタで構成することができる。この場合に
は、そのMOSトランジスタの抵抗値Rは、温度が上昇
すると、温度上昇に応じて大きくなる。一方、温度が下
降すると、温度下降に応じて抵抗値Rは小さくなる。し
たがって、抵抗素子21をMOSトランジスタで構成す
ると、温度が下降したときは、ノードN3の電圧は小さ
くなる。すなわち、電流源制御回路5は、温度が下降し
たときは、出力ノードN3から、温度下降に応じて下降
する制御電圧VconをNMOSトランジスタ15のゲ
ートに出力することになる。このため、NMOSトラン
ジスタ15に流れる電流は小さくなり、比較回路(カレ
ントミラー型増幅回路)3の電圧利得も小さくなる。一
方、温度が上昇したときは、温度上昇に応じて、ノード
N3の電圧が上昇する。すなわち、電流源制御回路5
は、温度が上昇したときは、その温度上昇に応じて上昇
する制御電圧Vconを出力ノードN3からNMOSト
ランジスタ15のゲートに出力することになる。このた
め、NMOSトランジスタ15に流れる電流は大きくな
り、比較回路(カレントミラー型増幅回路)3の電圧利
得も大きくなる。以上のように、温度が下降すると比較
回路(カレントミラー型増幅回路)3の電圧利得も小さ
くなり、温度が上昇すると比較回路(カレントミラー型
増幅回路)3の電圧利得も大きくなる場合、比較回路
(カレントミラー型増幅回路)3の電圧利得は、温度に
対して正の依存性を有するという。
【0037】このようにに、実施の形態1による内部降
圧電源回路の変形例においては、比較回路(カレントミ
ラー型増幅回路)3の電圧利得は、外部電源電圧ext
Vccに対して負の依存性を有し、温度に対して正の依
存性を有している。このため、外部電源電圧extVc
cが変動して上昇し、かつ、内部降圧電源回路の動作時
の温度が低い場合において、内部降圧電源回路の閉ルー
プゲインの増加を抑えることができる。その結果、外部
電源電圧extVccが変動し、上昇した場合であっ
て、かつ、内部降圧電源回路の動作時の温度が低い場合
において、不必要な内部電源電圧intVccの発振を
防止することができる。
【0038】(実施の形態2)実施の形態2による内部
電源電圧発生回路としての内部降圧電源回路の降圧回路
および比較回路(カレントミラー型増幅回路)は、図1
(実施の形態1)の降圧回路1および比較回路(カレン
トミラー型増幅回路)3と同様のものである。したがっ
て、実施の形態2による内部降圧電源回路と実施の形態
1による内部降圧電源回路とが異なるのは、電流源制御
回路である。
【0039】図3は、実施の形態2による内部降圧電源
回路の電流源制御回路の詳細を示す回路図である。
【0040】図3を参照して、電流源制御回路は、抵抗
素子25,27、NMOSトランジスタ29,31およ
び定電流源23を含む。抵抗素子25およびNMOSト
ランジスタ29は外部電源電圧extVccを有するノ
ードと接地電圧を有するノードとの間に直列に接続され
る。定電流源23は、外部電源電圧extVccを有す
るノードと出力ノードN3との間に接続される。NMO
Sトランジスタ31および抵抗素子27は、出力ノード
N3と接地電圧を有するノードとの間に並列に接続され
る。NMOSトランジスタ29,31のゲートは、抵抗
素子25に接続される。このような電流源制御回路は、
出力ノードN3から、図1に示すような比較回路3のN
MOSトランジスタ15のゲートへ、制御電圧Vcon
を出力する。なお、制御電圧Vconは、出力ノードN
3の電圧である。
【0041】抵抗素子25の抵抗値をR1とし、抵抗素
子27の抵抗値をR2とし、NMOSトランジスタ29
のしきい値電圧をVthn、定電流源23から発生され
る定電流をIconstとし、NMOSトランジスタ2
9に流れる電流をI1とする。また、NMOSトランジ
スタ29とNMOSトランジスタ31とは、カレントミ
ラー回路を構成している。この場合、NMOSトランジ
スタ31のサイズの、NMOSトランジスタ29のサイ
ズに対する比、すなわち、(NMOSトランジスタ31
のサイズ)/(NMOSトランジスタ29のサイズ)を
kとする。kは、ミラー比と呼ばれるものである。
【0042】NMOSトランジスタ31に流れる電流は
電流I1のk倍になる。また、抵抗素子27に流れる電
流はVcon/R2である。ここで、抵抗素子27に流
れる電流(Vcon/R2)と、NMOSトランジスタ
31に流れる電流(k・I1)との和が、定電流源23
からの定電流の電流値Iconstと等しくなる。一
方、NMOSトランジスタ29に流れる電流I1は、I
1=(extVcc−Vthn)/R1で表わされる。
したがって、制御電圧Vconは次式で表わされる。
【0043】Vcon=−(k・R2/R1)・ext
Vcc+(k・R2・Vthn/R1+R2・Icon
st) この式からもわかるように、外部電源電圧extVcc
が上昇すると、その上昇に応じて、制御電圧Vconが
下降し、外部電源電圧extVccが下降すると、その
下降に応じて制御電圧Vconが上昇することになる。
すなわち、外部電源電圧extVccが上昇したとき
は、図1に示すような比較回路3のNMOSトランジス
タ15に流れ電流は小さくなり、比較回路(カレントミ
ラー型増幅回路)3の電圧利得は小さくなる。一方、外
部電源電圧extVccが下降したときは、図1に示す
ような比較回路3のNMOSトランジスタ15に流れる
電流が大きくなり、比較回路(カレントミラー型増幅回
路)3の電圧利得は大きくなる。
【0044】以上のように、実施の形態2による内部降
圧電源回路では、図1に示すような比較回路(カレント
ミラー型増幅回路)3の電圧利得は、外部電源電圧ex
tVccに対して負の依存性を有している。このため、
外部電源電圧extVccが変動して上昇した場合に、
内部降圧電源回路の閉ループゲインの増加を抑えること
ができる。その結果、外部電源電圧extVccが変動
して上昇した場合に、不必要な内部電源電圧intVc
cの発振を防止することができる。
【0045】図4は、実施の形態2による内部降圧電源
回路の電流源制御回路の他の例の詳細を示す回路図であ
る。なお、図3と同様の部分については同一の参照符号
を付し、その説明を適宜省略する。
【0046】図4の電流源制御回路は、図3の抵抗素子
25を、PMOSトランジスタ33とし、図3の抵抗素
子27を、NMOSトランジスタ35としたものであ
る。すなわち、PMOSトランジスタ33およびNMO
Sトランジスタ29は、外部電源電圧extVccを有
するノードと接地電圧を有するノードとの間に直列に接
続される。PMOSトランジスタ33のゲートには接地
電圧が入力される。また、NMOSトランジスタ31お
よびNMOSトランジスタ35は、ノードN3と接地電
圧を有するノードとの間に並列に接続される。NMOS
トランジスタ35のゲートには、外部電源電圧extV
ccが入力される。
【0047】このように、図3の電流源制御回路と図4
の電流源制御回路とは、抵抗として用いる素子が異なる
だけである。したがって、図4の電流源制御回路を用い
た内部降圧電源回路は、図3の電流源制御回路を用いた
内部降圧電源回路と同様の効果を奏する。
【0048】(実施の形態3)まず、従来の内部電圧発
生回路としての基板電圧発生回路および昇圧電圧発生回
路について説明する。ここで、基板電圧発生回路は、負
の値を有し、半導体基板に供給するための基板電圧を発
生するためのものである。昇圧電圧発生回路は、電源電
圧Vccより大きい値を有する昇圧電圧を発生するため
のものである。従来の基板電圧発生回路は、リング発振
回路およびポンプ回路を備える。ポンプ回路は、リング
発振回路から発振されたクロック信号CLKに応じて動
作し、基板電圧Vbbを発生するものである。なお、昇
圧電圧発生回路についても同様である。
【0049】ポンプ回路を駆動する電源電圧Vccが下
がると、ポンプ効率が下がってします。ポンプ効率は、
(ポンプ回路の出力端子に流れる電流)/(ポンプ回路
が消費する電流)で表わされるものである。さらに、ポ
ンプ回路を駆動する電源電圧Vccが下がると、クロッ
ク信号CLKの1周期当りのポンプ量が小さくなってし
まう。ポンプ量は、ポンプ回路の出力端子に流れる電流
のことである。これらのことから、電源電圧Vccが変
動して下降した場合、ポンプ回路から発生される基板電
圧Vbbまたは昇圧電圧Vppが所定の電圧レベルに達
するまでの時間が、電源電圧Vccが高い場合より、長
くなってしまうという問題点ある。実施の形態3による
内部電圧発生回路としての昇圧電圧発生回路および基板
電圧発生回路は、このような問題点を解決するためにな
されたもである。この問題を解決するために、実施の形
態3による内部電圧発生回路(基板電圧発生回路、昇圧
電圧発生回路)は、図1の電流源制御回路5と同じ回
路、図3の電流源制御回路と同じ回路または図4の電流
源制御回路と同じ回路を用いている。詳しく説明する。
【0050】図5は、実施の形態3による内部電圧発生
回路を示す概略ブロック図である。なお、図5の内部電
圧発生回路は、基板電圧Vbbを発生する基板電圧発生
回路であると考えることもできるし、昇圧電圧Vppを
発生する昇圧電圧発生回路であると考えることもでき
る。
【0051】図5を参照して、実施の形態3による内部
電圧発生回路は、ポンプ回路37、リング発振器39お
よび発振制御回路41を含む。図5の内部電圧発生回路
が基板電圧発生回路であるとして説明する。ポンプ回路
37は、リング発振器39から発振されるクロック信号
(パルス電圧)CLKに応じて、基板電圧Vbbを発生
する。発振制御回路41は、リング発振器39から発振
されるクロック信号(パルス電圧)CLKの周波数を制
御する。発振制御回路41としては、図1の電流源制御
回路5、図3の電流源制御回路または図4の電流源制御
回路を用いることができる。
【0052】ただし、図1、図3および図4の電流源制
御回路では、電源電圧として外部電源電圧extVcc
を用いているが、図5の発振制御回路41では、電源電
圧は、外部電源電圧extVccであってもよいし、内
部電源電圧intVccであっもよい。
【0053】発振制御回路41は、電源電圧Vccが下
降すると、その下降に応じて、クロック信号(パルス電
圧)CLKの周波数が高くなるように、リング発振器3
9を制御している。リング発振器39からのクロック信
号CLKの周波数が高くなると、単位時間当りのポンプ
回路37の動作数が増加する。その結果、電源電圧Vc
cが下降した場合において、基板電圧Vbbが所定の電
圧レベルに達するまでの時間の増加を抑制することがで
きる。以下、さらに詳しく説明する。
【0054】図6は、図5のリング発振器39の詳細を
示す回路図である。図6を参照して、リング発振器は、
PMOSトランジスタ43およびNMOSトランジスタ
45からなるインバータを奇数個直列に接続して構成さ
れる。そして、最終段のインバータの出力ノード(リン
グ発振器の出力ノード)と、初段のインバータの入力ノ
ードとが接続される。さらに、各インバータに対応し
て、NMOSトランジスタ47が設けられている。
【0055】NMOSトランジスタ47は、PMOSト
ランジスタ43およびNMOSトランジスタ45からな
るインバータと接地電圧を有するノードとの間に接続さ
れる。NMOSトランジスタのゲートと、発振制御回路
41の出力ノードN3(図1、図3または図4)とが接
続される。すなわち、NMOSトランジスタ47のゲー
トには、発振制御回路41から制御電圧Vconが入力
されることになる。なお、奇数個のインバータに対応し
て設けられる奇数個のNMOSトランジスタ47は、電
流制御回路を構成する。電源電圧Vccが下降すると、
その下降に応じて上昇する制御電圧Vconを発振制御
回路41はNMOSトランジスタ47に出力する。この
ため、電源電圧Vccが下降すると、NMOSトランジ
スタ47に流れる電流が増加する。その結果、PMOS
トランジスタ43およびNMOSトランジスタ45から
なるインバータの出力の遅延時間が短くなり、クロック
信号CLKの周波数が高くなる。一方、電源電圧Vcc
が上昇したときは、その上昇に応じて下降する制御電圧
Vconを、発振制御回路41は、NMOSトランジス
タ47のゲートに出力する。このため、電源電圧Vcc
が上昇した場合は、NMOSトランジスタ47に流れる
電流は小さくなる。その結果、インバータ出力の遅延時
間が長くなり、クロック信号CLKの周波数が低くな
る。以上のように、電源電圧Vccが下降したときは、
クロック信号CLKの周波数が高くなり、電源電圧Vc
cが上昇したときは、クロック信号CLKの周波数が低
くなる場合、リング発振器39の発振周波数は、電源電
圧Vccに対して負の依存性を有するという。
【0056】上述したことは、図5の内部電圧発生回路
を昇圧電圧発生回路と考えた場合も同様である。
【0057】以上のように、実施の形態3による内部電
圧発生回路(基板電圧発生回路、昇圧電圧発生回路)で
は、リング発振器39の発振周波数は、電源電圧Vcc
に対して負の依存性を有している。このため、電源電圧
Vccが変動して下降し、ポンプ回路37の動作1回当
りのポンプ量が小さくなっても、リング発振器39から
発振されるクロック信号CLKの周波数が高くなるの
で、十分なポンプ量を得ることができる。すなわち、実
施の形態3による内部電圧発生回路(基板電圧発生回
路、昇圧電圧発生回路)では、電源電圧Vccが変動し
て下降した場合であっても、内部電圧(基板電圧Vb
b、昇圧電圧Vpp)が所定の電圧レベルに達するまで
の時間の増加を抑制できる。図6は、実施の形態3によ
る内部電圧発生回路(基板電圧発生回路、昇圧電圧発生
回路)のリング発振器39(図5)の他の例の詳細を示
す回路図である。なお、図6と同様の部分については同
一の参照符号を付しその説明を適宜省略する。
【0058】図7を参照して、リング発振器は、PMO
Sトランジスタ43と、電源電圧Vccを有するノード
との間にPMOSトランジスタ49を設けている。そし
て、さらに、PMOS制御回路51を備えている。PM
OS制御回路51と、奇数個のPMOSトランジスタ4
9と、奇数個のNMOSトランジスタ47とは、電流制
御回路を構成している。PMOS制御回路51は、PM
OSトランジスタ53,55、NMOSトランジスタ5
7および定電流源59を含む。PMOSトランジスタ5
3およびNMOSトランジスタ57は、電源電圧Vcc
を有するノードと接地電圧を有するノードとの間に直列
に接続される。NMOSトランジスタ57のゲートに
は、発振制御回路41からの制御電圧Vconが入力さ
れる。PMOSトランジスタ55および定電流源59は
電源電圧Vccを有するノードと接地電圧を有するノー
ドとの間に直列に接続される。PMOSトランジスタ5
3,55のゲートは、NMOSトランジスタ57のドレ
インに接続される。PMOS制御回路51の出力ノード
N4は、PMOSトランジスタ49のゲートに入力され
る。
【0059】PMOS制御回路51のNMOSトランジ
スタ57のゲートへ入力される制御電圧Vconは、電
源電圧Vccが下降すると、その下降に応じて上昇する
電圧である。したがって、電源電圧Vccが下降する
と、制御電圧Vconが上昇し、PMOS制御回路51
の出力ノードN4から出力される電圧Vpは下降するこ
とになる。その結果、PMOSトランジスタ49に流れ
る電流が増加し、インバータ出力の遅延時間が短くな
る。これによって、電源電圧Vccが下降したときは、
リング発振器からのクロック信号CLKの周波数が高く
なる。
【0060】このように、図6のリング発振器におい
て、さらに、奇数個のPMOSトランジスタ49および
PMOS制御回路51を加えたリング発振器(図7)に
おいても、電源電圧Vccに対して負の依存性を有す
る。したがって、実施の形態3による内部電圧発生回路
(基板電圧発生回路、昇圧電圧発生回路)のリング発振
器39として、図7のリング発振器を用いた場合も、リ
ング発振器39として図6のリング発振器を用いた場合
と同様の効果を奏する。なお、図7のリング発振器にお
いて、NMOSトランジスタ47を取り除いて、NMO
Sトランジスタ45のソースと接地電圧を有するノード
とを接続してもよい。この場合にも、リング発振器の発
振周波数は電源電圧Vccに対して負の依存性を有する
ため、上記したと同様の効果を奏する。
【0061】(実施の形態4)図8は、本発明の実施の
形態4による半導体装置を示す図であって、特に、その
内部降圧電源回路の詳細を示す回路図である。
【0062】図8を参照して、実施の形態4による半導
体装置は、内部降圧電源回路65および制御回路帯(内
部回路)63を含む。内部降圧電源回路65は、降圧回
路1および比較回路67を含む。降圧回路1は、PMO
Sトランジスタであり、図1の降圧回路1と同様のもの
である。比較回路67は、カレントミラー型増幅回路で
あり、図1の比較回路3と同様のものである。ただし、
図1の比較回路3では、電流源15を設けているのに対
し、図8の比較回路67では、定電流を発生する定電流
源69を設けている。すなわち、比較回路67は、PM
OSトランジスタ7,9、NMOSトランジスタ11,
13および定電流源69を含む。内部降圧電源回路65
は、チップ端にある図示しない外部電源パッド近傍に配
置されている。このため、内部降圧電源回路65と、制
御回路帯63とは離れて配置されている。ここで、図示
しない外部電源パッドは、外部電源電圧extVcc
を、内部降圧電源回路65に供給するためのものであ
る。
【0063】内部降圧電源回路65と、制御回路帯63
とは、電源線71によって接続されている。そして、内
部降圧電源回路65で発生された内部電源電圧intV
ccは、電源線71を介して、制御回路帯63に供給さ
れる。制御回路帯63は、複数の制御回路を含み、内部
電源電圧intVccを電源電圧として動作する。比較
回路67のNMOSトランジスタ11のゲートと、矢印
V2で示すような、制御回路帯63の近傍の電源線71
とは、導電線73によって接続される。導電線73は、
たとえば、センスラインである。なお、従来のように降
圧回路1の近傍の電源線71(矢印V1)と、NMOS
トランジスタ11のゲートとを接続するものではない。
【0064】比較回路67の動作について簡単に説明す
る。比較回路67のNMOSトランジスタ11のゲート
には、内部電源電圧intVccが入力される。一方、
NMOSトランジスタ13のゲートには、参照電圧Vr
efが入力される。NMOSトランジスタ11に入力さ
れる内部電源電圧intVccが、参照電圧Vrefよ
り小さくなると、比較回路67は、出力ノードN1か
ら、PMOSトランジスタ1のゲートに、「L」レベル
の電圧を出力する。「L」レベルの電圧をゲートに受け
たPMOSトランジスタ1は、オンし、外部電源電圧e
xtVccを降圧して、内部電源電圧intVccを発
生する。すなわち、内部電源電圧intVccが上昇す
ることになる。一方、NMOSトランジスタ11のゲー
トに入力される内部電源電圧intVccが参照電圧V
refの大きさまで上昇すると、比較回路67は、出力
ノードN1から、PMOSトランジスタ1のゲートに
「H」レベルの電圧を出力する。このためPMOSトラ
ンジスタ1はオフする。これによって、内部電源電圧i
ntVccは、参照電圧Vrefと同じ大きさに落ち着
くことになる。以上においては、内部降圧電源回路の一
般的な動作について説明したが、以下では、その特徴的
な動作について説明する。
【0065】図9は、図8の内部降圧電源回路65の動
作を説明するための図である。横軸は時間を示し、縦軸
は内部電源電圧intVccを示している。図9の矢印
V1で示す曲線は、図8の矢印V1で示すような、降圧
回路1の近傍の電源線71における内部電源電圧int
Vccの変動を示している。図9の矢印V2が示す曲線
は、図8の矢印V2が示すような、制御回路帯63の近
傍の電源線71における内部電源電圧intVccの変
動を示している。図9の矢印V3で示す曲線は、図8の
矢印V3で示すような、NMOSトランジスタ11の近
傍の導電線73における内部電源電圧intVccの変
動を示している。
【0066】図8および図9を参照して動作について説
明する。期間Tのうちの任意の期間において、制御回路
帯63は動作する。制御回路帯63が動作する前は、内
部電源電圧intVccは、参照電圧Vrefと同じ大
きさになっている。以下、この参照電圧Vrefを、設
定電圧と呼ぶことにする。制御回路帯63が動作する
と、降圧回路1の近傍(矢印V1)、制御回路帯63の
近傍(矢印V2)およびNMOSトランジスタ11の近
傍(矢印V3)における内部電源電圧intVccの電
圧が下降し始める。ここで、制御回路帯63の消費電力
が増加すると、電源線71に流れる電流が増加する。こ
のため、降圧回路1の近傍(矢印V1)における内部電
源電圧の大きさと、制御回路帯63の近傍(矢印V2)
における内部電源電圧の大きさとの差が大きくなる。一
方、導電線73には電流は流れない。このため、導電線
73が、細かい配線で形成されて抵抗が大きい場合であ
っても、制御回路帯63の近傍(矢印V2)における内
部電源電圧の大きさと、NMOSトランジスタ11の近
傍(矢印V3)における内部電源電圧の大きさとは、ほ
とんど等しい。したがって、制御回路帯63の近傍(矢
印V2)の内部電源電圧intVccの変動が、比較回
路67に反映されることになる。すなわち、比較回路6
7は、制御回路帯63の近傍(矢印V2)における内部
電源電圧の変動に応じて、動作することになる。これに
よって、降圧回路1も、制御回路帯63の近傍(矢印V
2)における内部電源電圧intVccの変動に応じ
て、内部電源電圧intVccを発生することになる。
【0067】以上のように、実施の形態4による半導体
装置では、制御回路帯63の近傍(矢印V2)における
内部電源電圧とほぼ等しい大きさの電圧が、NMOSト
ランジスタ11のゲートに入力される。したがって、制
御回路帯63が動作し、内部電源電圧intVccが下
降したとき、従来の半導体装置(図14)のように、降
圧回路1の近傍(矢印V1)の内部電源電圧intVc
cがNMOSトランジスタ11のゲートに入力される場
合に比べ、比較回路67の出力は「L」レベルに向かっ
て大きく振幅することになる。このため、内部電源電圧
intVccが下降したとき、PMOSトランジスタ1
のチャネル抵抗が、従来の半導体装置(図14)より小
さくなる。これによって、制御回路帯63が動作した場
合において、制御回路帯63の近傍(矢印V2)におけ
る内部電源電圧の下降dVは、従来の半導体装置(図1
4)より小さくなる。すなわち、実施の形態4による半
導体装置では、制御回路帯63の近傍(矢印V2)にお
ける内部電源電圧intVccの変動を反映する内部降
圧電源回路65を設けているため、制御回路帯63の近
傍(矢印V2)における内部電源電圧intVccの変
動を小さくすることができる。このことは、実施の形態
4における半導体装置の内部降圧電源回路65は、制御
回路帯63の近傍(矢印V2)における内部電源電圧i
ntVccの変動に対する追従性がよいことを意味す
る。
【0068】(実施の形態5)図10は、実施の形態5
による半導体装置を示す図であって、特に、その内部降
圧電源回路の詳細を示す回路図である。なお、図8と同
様の部分についは同一の参照符号を付しその説明を適宜
省略する。
【0069】図10を参照して、実施の形態5による半
導体装置は、内部降圧電源回路77および制御回路帯
(内部回路)63を含む。内部降圧電源回路77は、降
圧回路1、比較回路67および参照電圧制御回路75を
含む。参照電圧制御回路75は、ローパスフィルタ81
およびVref制御回路79を含む。
【0070】ローパスフィルタ81を除いて、内部降圧
電源回路77は、外部電源電圧extVccを内部降圧
電源回路77に与えるための図示しない外部電源パッド
の近傍に配置されている。このため、ローパスフィルタ
81を除いて、内部降圧電源回路77と、制御回路帯6
3とは離れている。なお、図示しない外部電源パッドは
チップ端に配置される。
【0071】比較回路67のNMOSトランジスタ11
のゲートには、矢印V1で示すような、降圧回路1の近
傍の電源線71における内部電源電圧intVccが入
力される。比較回路67のNMOSトランジスタ13の
ゲートには、Vref制御回路75からの参照電圧Vr
efAが入力される。Vref制御回路79には、ロー
パスフィルタ81および導電線83を介して、矢印V2
に示すような、制御回路帯63の近傍の電源線71にお
ける内部電源電圧intVccが入力される。さらに、
Vref制御回路79には、基準電圧VrefBが入力
される。後で詳しく説明するが、Vref制御回路79
は、制御回路帯63の近傍(矢印V2)における内部電
源電圧intVccの変動に応じた大きさの参照電圧V
refAをNMOSトランジスタ13のゲートに与え
る。ローパスフィルタ81は、内部電源電圧intVc
cの低周波成分をVref制御回路に入力するものであ
る。
【0072】図11は、図10のVref制御回路79
の詳細を示す回路図である。なお、図10と同様の部分
については、同一の参照符号を付しその説明を適宜省略
する。
【0073】図11を参照して、Vref制御回路は、
比較回路91、NMOSトランジスタ93、定電流源8
5および抵抗素子87,89を含む。
【0074】定電流源85は、外部電源電圧extVc
cを有するノードとノードN5との間に接続される。N
MOSトランジスタ93および抵抗素子87はノードN
5とノードN6との間に並列に接続される。NMOSト
ランジスタ93のゲートは、比較回路91の出力ノード
に接続される。抵抗素子89は、ノードN6と接地電圧
を有するノードとの間に接続される。比較回路91の一
方入力ノードは、導電線83と接続される。すなわち、
比較回路91の一方入力ノードには、ローパスフィルタ
81を介して、制御回路帯63の近傍(矢印V2)にお
ける内部電源電圧intVccが入力されることにな
る。また、比較回路91の他方入力ノードは、ノードN
6に接続される。ノードN6には、基準電圧VrefB
が入力される。すなわち、比較回路91の他方入力ノー
ドには、基準電圧VrefBが入力されることになる。
ノードN5は、Vref制御回路の出力ノードであり、
ここから参照電圧VrefAがNMOSトランジスタ1
3(図10)のゲートに与えられる。
【0075】図12は、図10の内部降圧電源回路77
の動作を説明するための図である。横軸は時間を示し、
縦軸は電圧を示している。図12の矢印V1で示す曲線
は、図10の矢印V1で示すような、降圧回路1の近傍
の内部電源電圧intVccの変動を示している。図1
2の矢印V2で示す曲線は、図10の矢印V2で示すよ
うな、制御回路帯63の近傍の内部電源電圧intVc
cの変動を示している。図12の矢印V4で示す曲線
は、ローパスフィルタ11(図10)を介して、Vre
f制御回路79(図10)に入力される、制御回路帯6
3(図10)の近傍(矢印V2)の内部電源電圧int
Vccの変動を示している。
【0076】図10〜図12を参照して、図10の内部
降圧電源回路77の動作を説明する。期間Tのうちの任
意の期間で制御回路帯63が動作する。制御回路帯63
が動作していないときは、比較回路91(図11)の一
方入力ノードに導電線83を介して入力される電圧(矢
印V4)は、基準電圧VrefBと同じ大きさになって
いる。ここで、比較回路91の一方入力ノードに導電線
83を介して入力される電圧の大きさが、比較回路91
の他方入力ノードに入力される基準電圧VrefBと等
しいときには、比較回路91の出力電圧が「H」レベル
になるように、比較回路91にオフセットを持たせてお
く。「H」レベルの電圧がゲートに入力されるため、N
MOSトランジスタ93はオンする。このため、ノード
N5の電圧とノードN6の電圧とは等しくなる。すなわ
ち、ノードN5から出力される参照電圧VrefAは、
基準電圧VrefBと同じ大きさになる。すなわち、制
御回路帯63が動作していないときは、NMOSトラン
ジスタ13(図10)のゲートに入力される参照電圧V
refAは、基準電圧VrefBと同じ大きさである。
これによって、制御回路帯63が動作していないとき
は、内部電源電圧intVccは、基準電圧VrefB
と同じ大きさになる。
【0077】次に、期間Tにおいて、制御回路帯63が
動作すると、制御回路帯63に流れる電流によって、制
御回路帯63の近傍(矢印V2)の内部電源電圧int
Vccが、基準電圧VrefBのレベルから大きく下降
し始める。そして、制御回路帯63の近傍(矢印V2)
の内部電源電圧intVccのうちの低周波成分が、V
ref制御回路79(比較回路91)に入力されること
になる。制御回路帯63が動作し、内部電源電圧が下降
した場合において、比較回路91の一方入力ノードに、
ローパスフィルタ81を介して、制御回路帯63の近傍
(矢印V2)の内部電源電圧intVccの低周波成分
が入力されると、比較回路91は、「L」レベルの電圧
を出力する。「L」レベルの電圧がゲートに入力される
NMOSトランジスタ93(図11)はオフする。この
ため、ノードN5の電圧は、ノードN6の電圧より上昇
することになる。すなわち、定電流源85から発生する
定電流をImとし、抵抗素子87の抵抗値をRtとする
と、ノードN5の電圧は、ノードN6の電圧より、Im
・Rtだけ上昇することになる。これは、参照電圧Vr
efAが、基準電圧VrefBよりもIm・Rtだけ上
昇したことを意味する。
【0078】制御回路帯63が動作し、その近傍(矢印
V2)における内部電源電圧intVccが下降したと
きは、参照電圧VrefAが、基準電圧VrefBより
大きくなり、その大きくなった参照電圧VrefAがN
MOSトランジスタ13(図10)のゲートに入力され
ることになる。これによって、比較回路67(図10)
の出力は、「L」レベルに向かって大きく振幅するた
め、PMOSトランジスタ1(図10)のチャネル抵抗
が、NMOSトランジスタ13のゲートに固定された参
照電圧が入力されている場合に比べ、小さくなる。この
ようなことから、制御回路帯63が動作しているときに
おいて、内部電源電圧intVccの下降dVは、NM
OSトランジスタ13のゲートに固定した参照電圧を入
力している場合に比べ、小さくなる。
【0079】次に、制御回路帯63の動作が終了する
と、参照電圧VrefAが、再び、基準電圧VrefB
に等しくなる。そして、内部電源電圧intVccの大
きさは基準電圧VrefBの大きさと等しくなる。
【0080】以上のように、実施の形態5による半導体
装置では、制御回路帯63の近傍(矢印V2)の内部電
源電圧intVccの変動に応じて、比較回路67のN
MOSトランジスタ13のゲートに入力する参照電圧V
refAの大きさを変えている。すなわち、制御回路帯
63の近傍(矢印V2)の内部電源電圧intVccの
変動に応じて、内部電源電圧intVccを発生でき
る。このことは、制御回路帯63の近傍(矢印V2)で
の内部電源電圧intVccの変動に対して、追従性が
よいということを意味する。
【0081】
【発明の効果】この発明の第1の発明に係る内部電源電
圧発生回路では、外部電源電圧が上昇したときは、カレ
ントミラー増幅手段の電流源からの電流が外部電源電圧
の上昇に応じて小さくなるように制御している。このた
め、外部電源電圧が変動して上昇した場合でも、内部電
源電圧発生回路の閉ループゲインの増加を抑えることが
でき、不必要な内部電源電圧の発振を防止することがで
きる。
【0082】この発明の第2の発明に係る内部電源電圧
発生回路では、温度が下降したときは、カレントミラー
増幅手段の電流源からの電流が温度の下降に応じて小さ
くなるように制御している。このため、動作時の温度が
低い場合であっても、内部電源電圧発生回路の閉ループ
ゲインの増加を抑えることができ、不必要な内部電源電
圧の発振を防止できる。
【0083】この発明の第3の発明に係る内部電圧発生
回路では、電源電圧が下降したときは、電源電圧の下降
に応じて、ポンプ手段を駆動するためのパルス電圧の周
波数が高くなるように制御している。このため、電源電
圧が下降した場合であっても、充分なポンプ量を得るこ
とができ、内部電圧が所定の電圧レベルに達するまでの
時間の増加を抑えることができる。
【0084】この発明の第4の発明に係る半導体装置で
は、内部回路の近傍における内部電源電圧の変動に応じ
て、内部電源電圧を発生できる。すなわち、内部回路の
近傍における内部電源電圧の変動に対して、追従性をよ
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1による内部電源電圧発
生回路としての内部降圧電源回路の詳細を示す回路図で
ある。
【図2】 図1の内部降圧電源回路の動作を説明するた
めの図である。
【図3】 本発明の実施の形態2による内部電源電圧発
生回路としての内部降圧電源回路に用いる電流源制御回
路の詳細を示す回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態2による内部電源電圧発
生回路としての内部降圧電源回路に用いる電流源制御回
路の他の例の詳細を示す回路図である。
【図5】 本発明の実施の形態3による内部電圧発生回
路を示す概略ブロック図である。
【図6】 図5のリング発振器の詳細を示す回路図であ
る。
【図7】 図5のリング発振器の他の例の詳細を示す回
路図である。
【図8】 本発明の実施の形態4による半導体装置を示
す図であって、特に、その内部降圧電源回路の詳細を示
す回路図である。
【図9】 図8の内部降圧電源回路の動作を説明するた
めの図である。
【図10】 本発明の実施の形態5による半導体装置を
示す図であって、特に、その内部降圧電源回路の詳細を
示す回路図である。
【図11】 図10のVref制御回路の詳細を示す回
路図である。
【図12】 図10の内部降圧電源回路の動作を説明す
るための図である。
【図13】 従来の内部降圧電源回路の詳細を示す回路
図である。
【図14】 従来の半導体装置を示す概略ブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 降圧回路、3,67,91 比較回路、5 電流源
制御回路、7,9,33,43,49,53,55 P
MOSトランジスタ、11,13,19,29,31,
35,45,47,57,93 NMOSトランジス
タ、15 電流源、17,23,59,69,85 定
電流源、21,25,27,87,89抵抗素子、37
ポンプ回路、39 リング発振器、41 発振制御回
路、51PMOS制御回路、63 制御回路帯、65,
77,94 内部降圧電源回路、71 電源線、73,
83 導電線、75 参照電圧制御回路、79 Vre
f制御回路、81 ローパスフィルタ、95 外部電源
パッド、97 メモリアレイ。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部電源電圧を発生する内部電源電圧発
    生回路であって、 電流源を有し、参照電圧と、前記内部電源電圧とを比較
    する比較手段としてのカレントミラー増幅手段と、 前記カレントミラー増幅手段における比較結果に応じ
    て、外部電源電圧を降圧して、前記内部電源電圧を発生
    する降圧手段と、 前記外部電源電圧が上昇したときは、前記電流源からの
    電流が、前記上昇に応じて小さくなるように前記電流源
    を制御し、前記外部電源電圧が下降したときは、前記電
    流が、前記下降に応じて大きくなるように前記電流源を
    制御する電流源制御手段とを備えた、内部電源電圧発生
    回路。
  2. 【請求項2】 前記電流源制御手段は、 前記外部電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じて
    下降する制御電圧を発生し、前記外部電源電圧が、下降
    したときは、その下降に応じて上昇する前記制御電圧を
    発生し、 前記電流源は、 前記制御電圧の大きさに応じた大きさの前記電流を発生
    する、請求項1に記載の内部電源電圧発生回路。
  3. 【請求項3】 前記電流源制御手段は、 定電流を発生する定電流源と、 前記定電流源に接続された抵抗手段とを含み、 前記抵抗手段は、 前記外部電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じ
    て、抵抗値が小さくなり、前記外部電源電圧が下降した
    ときは、その下降に応じて、前記抵抗値が大きくなる第
    1の抵抗素子を含み、 前記定電流源と前記抵抗手段との接続点から前記制御電
    圧が出力される、請求項2に記載の内部電源電圧発生回
    路。
  4. 【請求項4】 前記抵抗手段は、 温度が上昇したときは、その上昇に応じて、抵抗値が大
    きくなり、前記温度が下降したときは、その下降に応じ
    て、前記抵抗値が小さくなる第2の抵抗素子をさらに含
    む、請求項3に記載の内部電源電圧発生回路。
  5. 【請求項5】 前記電流源制御手段は、 前記外部電源電圧を有するノードと、第1のノードとの
    間に接続される第1の抵抗素子と、 前記第1のノードと接地電圧を有するノードとの間に接
    続される第1のトランジスタと、 前記外部電源電圧を有するノードと、第2のノードとの
    間に接続される定電流源と、 前記第2のノードと前記接地電圧を有するノードとの間
    に接続される第2のトランジスタと、 前記第2のノードと前記接地電圧を有するノードとの間
    に接続される第2の抵抗素子とを含み、 前記第1および第2のトランジスタの制御電極は、前記
    第1のノードに接続され、 前記第2のノードから前記制御電圧が出力される、請求
    項2に記載の内部電源電圧発生回路。
  6. 【請求項6】 内部電源電圧を発生する内部電源電圧発
    生回路であって、 定電流源を有し、参照電圧と、前記内部電源電圧とを比
    較する比較手段としてのカレントミラー増幅手段と、 前記カレントミラー増幅手段における比較結果に応じ
    て、外部電源電圧を降圧して、前記内部電源電圧を発生
    する降圧手段と、 温度が上昇したときは、前記電流源からの電流が前記上
    昇に応じて大きくなるように前記電流源を制御し、前記
    温度が下降したときは、前記電流が前記下降に応じて小
    さくなるように前記電流源を制御する電流源制御手段と
    を備えた、内部電源電圧発生回路。
  7. 【請求項7】 前記電流源制御手段は、 前記温度が上昇したときは、その上昇に応じて上昇する
    制御電圧を発生し、前記温度が下降したときは、その下
    降に応じて下降する前記制御電圧を発生し、 前記電流源は、 前記制御電圧の大きさに応じた大きさの前記電流を発生
    する、請求項6に記載の内部電源電圧発生回路。
  8. 【請求項8】 前記電流源制御手段は、 定電流を発生する定電流源と、 前記定電流源に接続された抵抗手段とを含み、 前記抵抗手段は、 前記温度が上昇したときは、その上昇に応じて、抵抗値
    が大きくなり、前記温度が下降したときは、その下降に
    応じて、前記抵抗値が小さくなる抵抗素子を含み、 前記定電流源と、前記抵抗手段との接続点から前記制御
    電圧が出力される、請求項7に記載の内部電源電圧発生
    回路。
  9. 【請求項9】 内部電圧を発生する内部電圧発生回路で
    あって、 電源電圧に基づきパルス電圧を発振する発振手段と、 前記パルス電圧に応じて、前記内部電圧を発生するポン
    プ手段と、 前記電源電圧が下降したときは、その下降に応じて、前
    記パルス電圧の周波数が高くなるように前記発振手段を
    制御し、前記電源電圧が上昇したときは、その上昇に応
    じて、前記パルス電圧の周波数が低くなるように前記発
    振手段を制御する発振制御手段と備える、内部電圧発生
    回路。
  10. 【請求項10】 前記発振制御手段は、 前記電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じて下降
    する制御電圧を発生し、前記電源電圧が下降したとき
    は、その下降に応じて上昇する前記制御電圧を発生し、 前記発振手段は、 複数のインバータと、 前記複数のインバータに流れる電流を制御するための電
    流制御手段とを含み、 前記電流制御手段は、 前記制御電圧の大きさに応じた大きさの前記電流を前記
    複数のインバータに流す、請求項9に記載の内部電圧発
    生回路。
  11. 【請求項11】 前記発振制御手段は、 定電流を発生する定電流源と、 前記定電流源に接続された抵抗手段とを含み、 前記抵抗手段は、 前記電源電圧が上昇したときは、その上昇に応じて、抵
    抗値が小さくなり、前記電源電圧が下降したときは、そ
    の下降に応じて、前記抵抗値が大きくなる抵抗素子を含
    み、 前記定電流源と前記抵抗手段との接続点から前記制御電
    圧が出力される、請求項10に記載の内部電圧発生回
    路。
  12. 【請求項12】 前記発振制御手段は、 前記電源電圧を有するノードと、第1のノードとの間に
    接続される第1の抵抗素子と、 前記第1のノードと接地電圧を有するノードとの間に接
    続される第1のトランジスタと、 前記電源電圧を有するノードと、第2のノードとの間に
    接続される定電流源と、 前記第2のノードと前記接地電圧を有するノードとの間
    に接続される第2のトランジスタと、 前記第2のノードと前記接地電圧を有するノードとの間
    に接続される第2の抵抗素子とを含み、 前記第1および第2のトランジスタの制御電極は、前記
    第1のノードに接続され、 前記第2のノードから前記制御電圧が出力される、請求
    項10に記載の内部電圧発生回路。
  13. 【請求項13】 内部回路と、 前記内部回路に供給する内部電源電圧を発生する内部電
    源電圧発生手段とを備え、 前記内部電源電圧発生手段は、 参照電圧と、前記内部回路の近傍における前記内部電源
    電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記内部電源
    電圧を発生する、半導体装置。
  14. 【請求項14】 内部回路と、 前記内部回路に供給する内部電源電圧を発生する内部電
    源電圧発生手段とを備え、 前記内部電源電圧発生手段は、 参照電圧と、前記内部電源電圧との比較結果に応じて、
    前記内部電源電圧を発生し、 前記内部電源電圧発生手段は、 前記参照電圧を、前記内部回路の近傍の前記内部電源電
    圧に応じて変化させる参照電圧制御手段を含む、半導体
    装置。
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