JPH1084272A - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JPH1084272A
JPH1084272A JP8236722A JP23672296A JPH1084272A JP H1084272 A JPH1084272 A JP H1084272A JP 8236722 A JP8236722 A JP 8236722A JP 23672296 A JP23672296 A JP 23672296A JP H1084272 A JPH1084272 A JP H1084272A
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JP
Japan
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potential
circuit
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internal
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Withdrawn
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JP8236722A
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Inventor
Hisashi Iwamoto
久 岩本
Naoya Watanabe
直也 渡邊
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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】 十分な論理振幅を有する信号を、高速かつ低
消費電力で出力することが可能な出力バッファ回路を提
供する。 【解決手段】 出力バッファ回路100中の昇圧回路1
50は、常時動作するオシレータ回路120、ドライバ
回路122およびチャージポンプ回路124と並列に、
読出データRD0が“H”レベルとなるのに応じて動作
するチャージポンプ回路126を備える。したがって、
“H”レベルを出力する際は、チャージポンプ回路12
4および126により、十分な電流が供給される。一
方、“H”レベルを出力する期間以外は、チャージポン
プ回路126は動作せず、消費電力が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置における出力バッファ回路に関し、特に、電源電圧が
低下した場合でも、高速かつ低消費電力で動作すること
が可能な出力バッファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の高集積化に伴い、
電源電位VDDは、たとえば5Vから3.3Vなどへ低電
圧化する傾向にある。この場合、データ出力バッファに
おいて、データ出力端子の電位レベルを駆動する出力ト
ランジスタの負荷駆動能力が低下する。一方で、この出
力トランジスタには特に大きな電流が流れるので、出力
トランジスタとしてはCMOSラッチアップを避けるた
めにnチャネルMOSトランジスタが使用されることが
一般的である。ところが、データ出力端子の充電用のト
ランジスタとして、nチャネルMOSトランジスタを使
用すると、そのしきい値電圧Vth分の電圧降下のため
に、充電速度の低下が著しいという問題がある。そこ
で、一般には、充電用出力トランジスタのゲート電圧を
電源電位VDD以上の電圧VH に昇圧して動作させる構成
が採用されている。このような構成とすることで、デー
タ入力端子に接続する負荷に対する駆動力を向上させる
ことが可能となる。
【0003】図9は、第1の従来例の出力バッファ回路
600の構成を示す回路図である。内部回路から読出さ
れた信号RDおよび、インバータ回路602により反転
された信号/RDは、それぞれAND回路604および
606の一方の入力ノードに入力する。一方で、AND
回路604および606の他方の入力ノードには、出力
バッファ活性化信号OEMが入力する。
【0004】AND回路604の出力ノードPの電位を
入力として受け、時間τ1だけ遅延して出力する遅延回
路610の出力は、キャパシタC1の一端Q1と接続し
ている。キャパシタC1の他端Q2と、電源電位VDD
の間には、nチャネルMOSトランジスタT14のドレ
インおよびソースがそれぞれ接続される。トランジスタ
T14のゲートは、そのドレインとともに電源電位VDD
と結合している。
【0005】一方、キャパシタC1の他端Q2およびト
ランジスタT14のソースは、ともにpチャネルMOS
トランジスタT16のソースと接続している。トランジ
スタT16のドレインと、接地電位Vssとの間にはn
チャネルMOSトランジスタT18が接続される。トラ
ンジスタT16およびT18のゲートは、ともにAND
回路604の出力を反転するインバータ608の出力ノ
ードRと接続している。トランジスタT16のバックゲ
ートは、ノードQ2と接続する。
【0006】データ出力端子DQと電源電位VDDとの間
には、nチャネルMOSトランジスタT10が接続し、
トランジスタT10のゲートは、トランジスタT16と
トランジスタT18の接続ノードS1の電位を受ける。
【0007】一方、データ出力端子DQと接地電位Vs
sとの間には、nチャネルMOSトランジスタT12が
接続され、トランジスタT12のゲートは、AND回路
606の出力を所定の時間τ2だけ遅延して出力する遅
延回路612の出力ノードS2の電位を受ける構成とな
っている。
【0008】図10は、図9に示した第1の従来例の出
力バッファ回路600の動作を説明するタイミングチャ
ートである。
【0009】以下簡単にその動作について説明する。時
刻t1において、信号RDが、“L”レベルから“H”
レベルへと変化した後、時刻t2において、出力バッフ
ァ活性化信号OEMが“H”レベルとなるのに応じて、
AND回路604の出力ノードの電位VP は、“H”レ
ベルへと変化する。
【0010】この電位VP の変化に応じて、インバータ
回路608の出力ノードRの電位レベルVR は“L”レ
ベルに変化する。
【0011】したがって、トランジスタT18は遮断状
態となり、トランジスタT16は導通状態となる。一
方、ノードQ2の電位レベルVQ2の電位レベルは、電源
電位V DDからトランジスタT14のしきい値電圧Vth
だけ低下した電位レベルVDD−Vthとなっている。し
たがって、トランジスタT16が導通状態となることに
より、ノードS1の電位レベルVS1は、電位VDD−Vt
hまで上昇する。これに応じて、トランジスタT10が
導通状態へと変化し始め、データ出力端子DQに対して
充電電流が流れ始める。
【0012】一方、ノードS2の電位レベルVS2
“L”レベルを維持するため、トランジスタT12は遮
断状態である。
【0013】時刻t2から時間τ1だけ経過した時刻t
3において、遅延回路610の出力ノードQ1の電位レ
ベルVQ1は“H”レベル、すなわち電位VDDへと変化す
る。ノードQ1とキャパシタC1を介してカップリング
しているノードQ2の電位レベルは、これに応じて電位
H まで上昇する。これに応じて、トランジスタT10
のゲートが接続するノードS1の電位レベルVS1も、電
位VH まで上昇する。
【0014】これに伴って、トランジスタT10は十分
に導通状態となり、時刻t4において、データ出力端子
DQに出力されるデータDoutのレベルは“H”レベ
ルまで上昇する。
【0015】続いて、時刻t5において、信号RDが
“L”レベルに変化した場合を考える。このとき、この
変化に応じて、電位VP は、時刻t6において“L”レ
ベルへと変化し、これに応じて電位VR は“H”レベル
へと変化する。このため、トランジスタT16は遮断状
態に、トランジスタT18は導通状態となる。トランジ
スタT18が導通状態となることにより、電位VS1
“L”レベルに変化するため、トランジスタT10は遮
断状態となる。
【0016】一方、時刻t6から時間τ2だけ経過した
時刻t7において、ノードS2の電位レベルVS2
“H”レベルへと変化する。これに応じて、トランジス
タT12が導通状態となることにより、出力データDo
utは“L”レベルへと変化する。
【0017】以上説明したとおり、図9に示したような
回路構成では、トランジスタT10のゲートに、昇圧電
位VH を印加することで、このトランジスタのしきい値
電圧Vthの影響を抑制し、十分な“H”レベルの信号
Doutを出力するためには、遅延回路610による遅
延時間τ1だけの出力の遅れが生じる。すなわち、出力
バッファ回路600を有する半導体集積回路装置のアク
セスタイムが劣化してしまうという問題点がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したような問
題点を解決するためには、遅延回路610を不要とする
構成が実現できればよい。図11は、このような構成を
実現する第2の従来例の出力バッファ回路700の構成
を示す回路図である。
【0019】第2の従来例の出力バッファ回路700
は、内部回路からの読出データRDおよびインバータ7
02により反転された信号/RDを、それぞれ一方の入
力ノードに受けるNAND回路704およびAND回路
706を含む。NAND回路704およびAND回路7
06の他方の入力ノードは、出力バッファ活性化信号O
EMを受ける。
【0020】NAND回路704の出力ノードPは、n
チャネルMOSトランジスタT30のゲートと接続す
る。トランジスタT30のドレインはノードN1に接続
し、ソースは接地電位Vssと結合する。ノードN1
は、pチャネルMOSトランジスタT24のゲートと接
続し、トランジスタT24のソースおよびバックゲート
は昇圧された電源電位Vppを受け、ドレインは、ノー
ドN3と接続する。ノードN3と接地電位Vssとの間
には、nチャネルMOSトランジスタT26が接続し、
このトランジスタのゲートは、ノードPの電位レベルを
入力として受けるインバータ708の出力ノードN2と
接続する。
【0021】昇圧電位VppとノードN1との間には、
pチャネルMOSトランジスタT28が接続される。ト
ランジスタT28のバックゲートも昇圧電位Vppを受
ける。このトランジスタT28のゲートとノードN3と
が接続している。
【0022】出力バッファ回路700は、さらに、昇圧
電位Vppと接地電位Vssとの間に直列に接続される
pチャネルMOSトランジスタT20と、nチャネルM
OSトランジスタT22とを含む。トランジスタT20
およびT22のゲートは、ともにノードN3と接続す
る。トランジスタT20のバックゲートは、昇圧電位V
ppを受ける。
【0023】電源電位VDDとデータ出力端子DQとの間
には、nチャネルMOSトランジスタT10が接続さ
れ、トランジスタT10のゲートは、トランジスタT2
0およびT22の接続ノードN4と接続する。
【0024】データ出力端子DQと接地電位Vssとの
間には、nチャネルMOSトランジスタT12がさらに
接続され、このトランジスタT12のゲートのノードN
5は、AND回路706の出力を所定時間τだけ遅延し
て出力する遅延回路712の出力と接続している。
【0025】図12は、図11に示した出力バッファ回
路700に昇圧電位Vppを供給する昇圧回路800の
構成を示す概略ブロック図である。
【0026】昇圧回路800は、出力バッファ回路70
0が搭載される半導体集積回路装置が活性状態となるの
に応じて“H”レベルとなる制御信号φにより起動され
るリングオシレータ802と、リングオシレータ802
の出力を受けて、反転した信号を出力するドライバ80
4と、ドライバ804の出力を受けて、昇圧電位Vpp
を出力するチャージポンプ回路806とを含む。
【0027】昇圧回路800は、さらにチャージポンプ
回路806の出力ノードと接地電位Vssとの間に接続
されるプールキャパシタC3とを含む。
【0028】チャージポンプ回路806は、ドライバ回
路804の出力を一端に受けるMOSキャパシタC2
と、キャパシタC2の他端のノードN12と電源電位V
DDとの間に接続されるnチャネルMOSトランジスタT
40と、ノードN12とチャージポンプ回路806の出
力ノードN14との間に接続されるトランジスタT42
とを含む。トランジスタT40のドレインおよびゲート
は、ともに電源電位VDDを受け、ソースは、ノードN1
2と接続する。トランジスタT42のゲートおよびドレ
インは、ともにノードN12に接続し、ソースはノード
N14と接続している。
【0029】次に、昇圧回路800の動作について簡単
に説明する。ノードN10が電位0Vに立下がると、ノ
ードN12は、一瞬電位VDDまで上昇した後、トランジ
スタT40が導通状態となることにより、電位VDD−V
th1までプリチャージされる。ここで、Vth1 は、トラ
ンジスタT40のしきい値である。
【0030】このとき、トランジスタT42は、非導通
状態のままである。続いて、ノードN10が、0Vから
電位VDDまで立上がると、ノードN12の電位レベル
は、一瞬2VDD−Vth1 まで上昇する。これに応じて、
トランジスタT40は非導通状態となり、トランジスタ
T42は導通状態となる。
【0031】ノードN12の電位レベルが、電位Vpp
+Vth2 よりも低くなるまで、トランジスタT42は導
通状態を維持する。ここで、Vth2 は、トランジスタT
42のしきい値である。
【0032】トランジスタT42が導通状態となってい
る期間は、電荷が出力ノードN14側に流れ込む。この
ような動作を繰返すことで、出力ノードN14の電位レ
ベルVppは、理想的には2VDD−Vth1 −Vth2 まで
上昇することになる。
【0033】ここで、昇圧回路800が供給することが
可能な電流Icpは、リングオシレータ802の発振周
波数をfとし、そのパルス電圧振幅をVDDとするとき、
DD・C2・fに比例する。
【0034】すなわち、昇圧回路800は、出力バッフ
ァ回路700が、“H”レベルを出力する際に、電位V
ppまで充電される各部を充電するのに十分な出力電流
を供給し得ることが必要となる。
【0035】図13は、図11に示した第2の従来例の
出力バッファ回路700の動作を示すタイミングチャー
トである。
【0036】時刻t1において、信号RDが“L”レベ
ルから“H”レベルとなった後、時刻t2において出力
バッファ活性化信号OEMが“H”レベルに立上がる。
これに応じて、ノードPの電位レベルVpは、“H”レ
ベルから“L”レベルに立下がる。電位Vpを入力とし
て受けるインバータ708の出力ノードN2の電位レベ
ルVN2は、これに応じて“H”レベルとなり、トランジ
スタT26が導通状態となる。したがって、ノードN3
の電位VN3は、Vppから“L”レベルまで立下がる。
これに応じて、トランジスタT20は導通状態に、トラ
ンジスタT22は遮断状態となる。
【0037】トランジスタT20が導通状態となること
に応じて、トランジスタT10のゲートが接続するノー
ドN4の電位レベルVN4は電位Vppまで立上がる。こ
れに応じて、データ出力端子DQが充電され、“H”レ
ベルの信号が出力データDoutとして出力される。
【0038】一方、ノードN3の電位レベルが“H”レ
ベルとなるのに応じて、トランジスタT28が導通状態
となり、ノードN1は、電位Vppまで充電される。
【0039】続いて時刻t3において、信号RDが
“L”レベルに立下がるのに応じて、時刻t4におい
て、電位Vpは“H”レベルに立上がる。これに応じ
て、電位VN2は、“L”レベルに立下がり、トランジス
タT26は遮断状態となる。一方、電位Vpが“H”レ
ベルとなることに応じて、トランジスタT30が導通状
態となり、ノードN1の電位レベルVN1が“L”レベル
となるのに応じて、トランジスタT24は導通状態とな
る。したがって、ノードN3は充電され、電位VN3は、
電位Vppまで上昇する。これに応じて、トランジスタ
T20は遮断状態に、トランジスタT22は導通状態と
なって、ノードN4の電位レベルVN4は“L”レベルに
立下がる。
【0040】一方で、時刻t4から時間τだけ遅延した
時刻t5において、ノードN5の電位レベルは“H”レ
ベルに立上がる。これに応じて、トランジスタT12が
導通状態となり、データ出力端子DQが放電されるた
め、出力データDoutは“L”レベルとなる。
【0041】したがって、図11に説明したような構成
の出力バッファ回路700では、“H”レベルを出力す
る際に、図9において説明した第1の従来例の出力バッ
ファ回路のように、時間τ1だけの遅延時間が必要とな
るということはない。
【0042】したがって、より高速に十分な“H”レベ
ルのデータDoutを出力することが可能となる。
【0043】しかしながら、図11に示したような構成
では、昇圧電位Vppを出力する昇圧回路800は、常
に動作させることが必要となる。すなわち、出力バッフ
ァ回路700が“H”レベルを出力しない場合において
も、昇圧回路800は動作している必要がある。
【0044】しかしながら、出力データが変化しない場
合、もしくは出力値が“H”レベルにあるよりも“L”
レベルである期間の方が長い場合などでは、出力バッフ
ァを駆動するために、必要とされる供給電流値は比較的
小さいため、昇圧回路800で昇圧動作のために消費さ
れる電力は無駄となってしまう。
【0045】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、消費電力が少な
く、かつ高速なアクセスが可能な出力バッファ回路を提
供することである。
【0046】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の出力バッ
ファ回路は、出力データの電位レベルに対応する第1の
電源電位を供給する第1の電源と、内部回路からの内部
出力データに応じて、第1の制御信号を出力する出力制
御手段と、第1の制御信号の活性化に応じて、第1の電
源電位を所定の電位に変換した第2の制御信号を出力す
るレベルシフト手段と、内部出力データに応じて、電位
が制御される出力ノードと、第2の制御信号に応じて、
出力ノードと第1の電源との接続を導通/遮断状態とす
るMOSトランジスタと、レベルシフト手段に所定の電
位を供給する電圧変換手段とを備え、電圧変換手段は、
内部出力データに応じて供給可能な電流量を増加させ
る。
【0047】請求項2記載の出力バッファ回路は、出力
データの第1の電位レベルに対応する第1の電源電位を
供給する第1の電源と、出力データの第2の電位レベル
に対応する第2の電源電位を供給する第2の電源と、内
部回路からの内部出力データに応じて、第1および第3
の制御信号のいずれかを活性とする出力制御手段と、第
1の制御信号の活性化に応じて、第1の電源電位を所定
の電位にまで昇圧した第2の制御信号を出力するレベル
シフト手段と、第2の制御信号をゲートに受け、ドレイ
ンが第1の電源と接続する第1のnチャネルMOSトラ
ンジスタと、第1のnチャネルMOSトランジスタのソ
ースと第2の電源との間に接続され、ゲートが第3の制
御信号を受ける第2のnチャネルMOSトランジスタ
と、第1のnチャネルMOSトランジスタのソースと接
続する出力ノードと、レベルシフト手段に所定の電位を
供給する昇圧手段とを備え、昇圧手段は、内部出力デー
タに応じて供給可能な電流量を増加させる。
【0048】請求項3記載の出力バッファ回路は、請求
項2記載の出力バッファ回路の構成において、昇圧手段
は、所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、内部
出力データに応じて、所定の電位の供給を行なう第2の
内部昇圧手段とを含む。
【0049】請求項4記載の出力バッファ回路は、請求
項2記載の出力バッファ回路の構成において、昇圧手段
は、所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、内部
出力データを所定の分周比で分周した信号を出力する分
周手段と、分周手段の出力に応じて、所定の電位の供給
を行なう第2の内部昇圧手段とを含む。
【0050】請求項5記載の出力バッファ回路は、請求
項2記載の出力バッファ回路の構成において、昇圧手段
は、所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、内部
出力データを所定の分周比で分周した信号を出力する分
周手段と、分周手段の出力の活性化に応じて、所定の長
さのパルス信号を出力する波形整形手段と、波形整形手
段の出力に応じて、所定の電位の供給を行なう第2の内
部昇圧手段とを含む。
【0051】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1の出力
バッファ回路100の構成を示す回路図である。
【0052】図1においては、データ出力端子DQ0,
DQ1の2つに対して、それぞれ内部回路からの読出デ
ータRD0およびRD1を出力する構成を示す。
【0053】データ出力端子DQ1に対する構成は、デ
ータ出力端子DQ0に対応する構成と基本的に同一であ
るので、以下では、データ出力端子DQ0に対応する構
成についてのみ説明することにする。
【0054】出力バッファ回路100は、データ出力端
子DQ0に対応して、内部読出データRD0およびそれ
をインバータ102が反転した信号/RD0を、それぞ
れ一方の入力ノードに受けるNAND回路104および
AND回路106とを含む。NAND回路104および
AND回路106の他方の入力ノードは、ともに出力バ
ッファ活性化信号OEMを受ける。
【0055】NAND回路104の出力ノードPは、n
チャネルMOSトランジスタT30のゲートと接続す
る。トランジスタT30のドレインはノードN1と接続
し、ソースは、接地電位Vssを受ける。昇圧回路15
0の出力ノードN150とノードN1との間には、pチ
ャネルMOSトランジスタT28が接続され、トランジ
スタT28のゲートは、ノードN3と接続している。こ
こで、トランジスタT28のバックゲートもノードN1
50と接続している。
【0056】ノードN3と接地電位Vssとの間には、
nチャネルMOSトランジスタT26が接続される。ト
ランジスタT26のゲートのノードN2は、ノードPの
電位を入力として受けるインバータ108の出力ノード
と接続している。
【0057】ノードN3とノードN150との間には、
さらに、pチャネルMOSトランジスタT24が接続さ
れ、トランジスタT24のゲートは、ノードN1と接続
する。トランジスタT24のバックゲートも、ノードN
150と接続する。
【0058】出力バッファ回路100は、さらに、ノー
ドN150と接地電位Vssとの間に直列に接続される
pチャネルMOSトランジスタT20と、nチャネルM
OSトランジスタT22とを含む。トランジスタT20
およびT22のゲートは、ともにノードN3と接続す
る。トランジスタT20のバックゲートも、ノードN1
50と接続している。
【0059】出力バッファ回路100は、さらに、電源
電位VDDと接地電位Vssとの間に、直列に接続される
nチャネルMOSトランジスタT10およびT12を含
む。トランジスタT10のゲートは、トランジスタT2
0およびT22の接続点であるノードN4と接続され
る。トランジスタT12のゲートは、AND回路106
の出力を所定の時間τだけ遅延して出力する遅延回路1
12の出力ノードと接続している。トランジスタT10
およびT12の接続点とデータ出力端子DQ0とが接続
されている。
【0060】昇圧回路150は、出力バッファ回路10
0が搭載される半導体集積回路装置が動作状態である期
間は常時動作するオシレータ回路120と、オシレータ
回路120の出力を受けて、その反転信号を出力するド
ライバ回路122と、ドライバ回路122の出力を受け
て、昇圧電位Vppを出力するチャージポンプ回路12
4と、読出データRD0を入力として受けるインバータ
回路114と、インバータ回路114の出力を入力とし
て受けるインバータ回路118と、インバータ回路11
8の出力を受けて、昇圧電位Vppを出力するチャージ
ポンプ回路126とを含む。
【0061】昇圧回路150の出力ノードN150と、
接地電位Vssとの間には、プールキャパシタC3が接
続されている。
【0062】また上記昇圧回路150の構成において、
チャージポンプ回路124の供給可能な電流値Icp
は、第2の従来例のチャージポンプ回路806に比べ
て、小さな値であるものとする。ここで、チャージポン
プ回路124および126の構成は、図12に示したチ
ャージポンプ回路806の構成と基本的に同様である。
ただし、上述のとおり、供給可能な電流量Icpを所望
の値とするために、MOSキャパシタC2の値は、所定
の値に設定されているものとする。
【0063】したがって、昇圧回路150は、読出デー
タRD0が“L”レベルである期間は、オシレータ回路
120、ドライバ回路122およびポンプ回路124に
より発生される昇圧電位Vppを出力する。
【0064】一方、読出データRD0が“H”レベルに
変化すると、それに応じて、チャージポンプ回路126
が駆動され、チャージポンプ回路124および126が
並列に動作することで、昇圧電位Vppが出力される構
成となっている。
【0065】したがって、読出データRD0が“H”レ
ベルであることに対応して、データ出力端子DQ0を
“H”レベルの電位に駆動する際は、昇圧回路150か
らの供給される電流値が増加する構成となっている。
【0066】出力バッファ回路100は、データ出力端
子DQ1に対しても、データ出力端子DQ0に対応する
のと同様の構成を有している。
【0067】ただし、オシレータ回路120、ドライバ
回路122およびチャージポンプ回路124は、共用さ
れる構成となっている。
【0068】なお、昇圧回路150においては、信号R
DOを受けてチャージポンプ回路126を駆動するイン
バータが2段の場合について示しているが、この段数に
限定されることなく信号RDOの周期に応じて他の段数
とすることもできる。
【0069】図2は、図1に示した出力バッファ回路1
00の動作を説明するタイミングチャートである。
【0070】以下でも、データ出力端子DQ0に対応し
た出力バッファ回路100の動作について説明をする
が、データ出力端子DQ1に対する動作も全く同様であ
る。
【0071】時刻t1において、読出データRD0が
“L”レベルから“H”レベルに変化した後、時刻t2
において、出力バッファ活性化信号OEMが“H”レベ
ルに立上がる。
【0072】これに応じて、NAND回路104の出力
ノードPの電位Vpが“L”レベルに立下がる。
【0073】これに応じて、インバータ108の出力ノ
ードN2の電位レベルVN2が“H”レベルとなり、トラ
ンジスタT26が導通状態となる。
【0074】このため、ノードN3の電位レベルVN3
“H”レベルに立下がり、これに応じて、トランジスタ
T28が導通状態となる。したがって、ノードN1の電
位レベルは、トランジスタT28を介して供給される電
位Vppまで充電される。
【0075】ノードN3の電位レベルVN3が“L”レベ
ルとなることに応じて、トランジスタT20は導通状態
に、トランジスタT22は遮断状態となる。したがっ
て、ノードN4の電位レベルは、トランジスタT20を
介して、電位Vppまで充電される。
【0076】AND回路106の出力レベルは“L”レ
ベルであるため、ノードN5の電位レベルVN5も“L”
レベルであって、トランジスタT12は遮断状態であ
る。これに対して、電位VN4が電位Vppまで昇圧され
るのに応じて、トランジスタT10が導通状態となり、
データ出力端子DQ0には、“H”レベル(電位VDD
が出力される。すなわち、データ出力端子DQ0に出力
される“H”レベルの信号は、トランジスタT10のし
きい値の影響を受けることがない。
【0077】このとき、時刻t1において、読出データ
RD0が“H”レベルとなるのに応じて、時刻t4にお
いて、インバータ回路118の出力信号OSC2が
“H”レベルとなっている。これに応じて、チャージポ
ンプ回路126からも昇圧電位Vppを維持するための
電流が供給されるため、トランジスタT10のゲートの
ノードが電位Vppに昇圧される際も、昇圧回路150
から出力される電流値Icpは十分な値を確保できる。
【0078】これに対して、オシレータ回路120の出
力信号OSC1は、常時発振状態となっているが、この
オシレータ回路120やドライバ回路122およびチャ
ージポンプ回路124を駆動するのに要する消費電力
は、図12に示した第2の従来例の昇圧回路800に比
べて小さくなるように設定されている。
【0079】したがって、第1の実施の形態の出力バッ
ファ回路100においては、昇圧回路150が消費する
電力は、出力バッファ回路100が“H”レベルを出力
する場合以外は、第2の従来例に比べて小さくすること
が可能である。
【0080】時刻t5において、読出データRD0が
“L”レベルに立下がると、これに応じて、電位Vpは
“H”レベルに立上がる。
【0081】これに応じて、トランジスタT30が導通
状態となって、電位VN1は“L”レベルに立下がる。一
方、インバータ108の出力ノードN2の電位レベルは
“L”レベルに立下がり、トランジスタT26は遮断状
態となる。トランジスタT30が導通状態となることに
より、ノードN1が放電され、その電位レベルVN1
“L”レベルに立下がるのに応じて、トランジスタT2
4が導通状態となり、ノードN3の電位レベルVN3はト
ランジスタT24を介して、電位Vppまで充電され
る。これに応じて、トランジスタT20は遮断状態に、
トランジスタT22は導通状態となって、ノードN4の
電位レベルVN4は“L”レベルに立下がる。したがっ
て、トランジスタT10は遮断状態となる。
【0082】一方、時刻t6から時間τだけ経過した後
に、電位VN5は“H”レベルに立上がり、トランジスタ
T12が導通状態となる。これに応じて、データ出力端
子DQ0は放電され、出力データDout0として
“L”レベルが出力される。
【0083】一方時刻t5においては、読出データRD
0が“L”レベルに立下がるのに応じて、インバータ1
18の出力の信号OSC2も“L”レベルに立下がる。
【0084】以上説明したとおり、信号Dout0とし
て、“L”レベルが出力される場合は、その動作は、イ
ンバータ回路114、118およびチャージポンプ回路
126の動作を除いて、基本的に図13に示した第2の
従来例の出力バッファ回路の動作と同様である。
【0085】したがって、この後、たとえば出力バッフ
ァ回路100が“L”レベルを出力している限り、チャ
ージポンプ回路126は動作せず、オシレータ回路12
0、ドライバ回路122およびチャージポンプ回路12
4のみが動作するため、出力バッファ回路100の消費
電力は第2の従来例の出力バッファ回路700に比べて
抑制されることになる。
【0086】しかも、出力バッファ回路100では、十
分に高い“H”レベルの信号を高速にデータ出力端子D
Q0やDQ1に対して出力することが可能である。
【0087】以上の説明では、データ出力端子DQ0や
DQ1の電位レベルを駆動する出力トランジスタがnチ
ャネルMOSトランジスタである場合について説明し
た。
【0088】たとえば、このトランジスタとして、pチ
ャネルMOSトランジスタを用いた場合でも、データ出
力端子を放電する出力トランジスタのゲートに印加する
電位を十分低い値として、データ出力端子に接地電位が
出力されるように、昇圧回路150の代わりに、降圧回
路により発生された電位が放電用トランジスタのゲート
に印加される構成とすることも可能である。
【0089】[実施の形態2]実施の形態1では、デー
タ出力端子に“H”レベルを出力する場合においての
み、昇圧回路150において、チャージポンプ回路12
6が動作する構成とした。すなわち、チャージポンプ回
路126は、内部読出データRD0によって駆動される
構成となっていた。
【0090】ここで、データの出力がより高速に行なわ
れ、内部読出データRD0がより高い周波数で変化する
場合、チャージポンプ回路126の効率が低下するとい
う問題がある。すなわち、チャージポンプ回路を駆動す
る駆動信号の周波数が高くなると、図12に示したチャ
ージポンプ回路806の構成において、トランジスタT
40のプリチャージ動作が十分に行なわれなくなり、こ
のために効率が低下してしまう。
【0091】実施の形態2の出力バッファ回路200
は、上記のような問題を解決することを目的としたもの
である。
【0092】図3は、本発明の実施の形態2の出力バッ
ファ回路200の構成を示す回路図である。
【0093】実施の形態1の出力バッファ回路100の
構成と異なる点は、インバータ回路118とチャージポ
ンプ回路126との間に分周器130が挿入される構成
となっている点である。
【0094】その他の点は、図1に示した出力バッファ
回路100の構成と同様であるので、同一部分には同一
符号を付してその説明は繰返さない。
【0095】なお、図3においては、データ出力端子D
Q0に対応する構成部分のみを示している。
【0096】図4は、分周器210の構成を示す概略ブ
ロック図である。以下では、インバータ回路118の出
力信号をφで表わすことにする。
【0097】分周器210は、信号φの反転信号/φに
より制御されるSRフリップフロップ回路2100と、
信号φにより制御されるSRフリップフロップ回路22
00とが、相互に入力および出力が接続される構成とな
っている。SRフリップフロップ回路2200の出力を
受けるインバータ2102が、信号φを分周した信号O
SC2を出力する構成となっている。
【0098】SRフリップフロップ回路2100は、信
号φを受けるインバータ2102と、インバータ210
2の出力を一方の入力ノードに、リセット信号Rを他方
の入力ノードに受けるNAND回路2104と、インバ
ータ2102の出力を一方の入力ノードに、セット信号
Sを他方の入力ノードに受けるNAND回路2106
と、相互に一方の出力が他方の入力ノードの1つに接続
するNAND回路2108および2110とを含む。N
AND回路2108の他方の入力ノードには、NAND
回路2104の出力が、NAND回路2110の他方の
入力ノードには、NAND回路2106の出力がそれぞ
れ入力する構成となっている。NAND回路2108の
出力信号/QおよびNAND回路2110の出力信号Q
は、SRフリップフロップ回路2200に対して、セッ
ト信号およびリセット信号として入力する。
【0099】SRフリップフロップ回路2200の構成
は、信号φで制御される構成となっている点を除いて、
SRフリップフロップ回路2100の構成と同様であ
る。
【0100】以上のように、SRフリップフロップ回路
がシリアルに2個接続される構成となっているため、イ
ンバータ回路212から出力される信号OSC2は、信
号φを2分周した信号となる。
【0101】分周比をより大きくするためには、たとえ
ばシリアルに接続されるSRフリップフロップ回路の個
数を増加させればよい。
【0102】図5は、図3に示した出力バッファ回路2
00の動作を説明するタイミングチャートである。
【0103】図5に示した例では、オシレータ回路12
0が出力する信号OSC1よりも、内部読出データRD
0の変化する周期の方が短くなっている場合について示
している。
【0104】この場合、信号RD0を直接用いて、チャ
ージポンプ回路126を駆動すると、その効率が低下し
てしまう。図5に示すように、出力バッファ回路200
においては、信号RD0を分周した信号OSC2をチャ
ージポンプ回路126に与える構成となっている。した
がって、出力バッファ回路200が、内部読出データR
D0が“H”レベルとなった場合に、それに対応する信
号をデータ出力端子DQ0に出力するときは、昇圧回路
160は、十分な電流供給能力を持って動作して、昇圧
電位Vppを供給する。したがって、出力バッファ回路
200は高速で、かつ十分な論理振幅を有する“H”レ
ベルのデータを出力することが可能となる。
【0105】[実施の形態3]実施の形態2の出力バッ
ファ回路200では、出力されるデータの変化の周期
が、十分高速となった場合でも、昇圧回路の効率を低下
させない構成について述べた。しかしながら、より出力
データの変化の周期が高速となると、チャージポンプ回
路126のプリチャージ時間が十分に確保されない恐れ
がある。
【0106】実施の形態3では、このような場合にも対
応することが可能な出力バッファ回路を提供する。
【0107】図6は、実施の形態3の出力バッファ回路
300の構成を示す概略ブロック図である。
【0108】出力バッファ回路300が、実施の形態2
の出力バッファ回路200の構成と異なる点は、昇圧回
路170の構成のみである。その他の同一部分には同一
符号を付して、その説明は繰返さない。
【0109】さらに、昇圧回路170の構成が、昇圧回
路160の構成と異なる点は、分周器210とチャージ
ポンプ回路126との間にパルスジェネレータ310を
含む構成となっている点である。
【0110】図7は、パルスジェネレータ310の構成
を示す概略ブロック図である。パルスジェネレータ31
0は、分周器210からの出力を受けるインバータ回路
312と、インバータ回路312の出力を受けて、所定
時間遅延して出力する遅延回路314と、分周器210
からの出力および遅延回路314からの出力を受けるN
AND回路316と、NAND回路316の出力を受け
て、反転した信号を出力するインバータ回路318とを
含む。
【0111】分周器210からの出力が“L”レベルで
ある場合は、NAND回路316への一方の入力は
“L”レベルであり、遅延回路314からの入力は、
“H”レベルであって、その出力は“H”レベルとなる
ため、インバータ回路318から出力される信号OSC
2は“L”レベルである。
【0112】分周器210からの出力が“H”レベルと
なるのに応じて、信号OSC2は、“H”レベルに変化
する。
【0113】その後、所定時間経過後に、遅延回路31
4からの出力が、“L”レベルとなるのに応じて、NA
ND回路316の出力信号は“H”レベルとなる。した
がって、信号OSC2は“L”レベルに立下がる。
【0114】すなわち、分周器210からの入力パルス
のパルス長にかかわらず、パルスジェネレータ310か
ら出力される信号OSC2のパルス長は、遅延回路31
4の遅延時間によって決定されることになる。
【0115】図8は、図6に示した出力バッファ回路3
00の動作を示すタイミングチャートである。図5に示
した出力バッファ回路200の動作と異なる点は、信号
OSC2のパルス長が、読出データRD0の出力の周期
ではなく、遅延回路314の遅延時間で決定される構成
となっていることである。
【0116】したがって、内部データRD0の変化が高
速となった場合でも、信号OSC2が“L”レベルであ
る期間、すなわち、チャージポンプ回路126のプリチ
ャージ時間を十分に確保することが可能で、昇圧回路1
70の効率が低下することがない。
【0117】したがって、実施の形態3の出力バッファ
回路300は、高速にデータを出力する場合でも、十分
な出力振幅をもったデータをデータ出力端子DQ0に出
力することができ、かつ、“H”レベルの信号を出力す
る期間以外は、オシレータ回路120、ドライバ回路1
22およびチャージポンプ回路124のみが動作すれば
よいため、その消費電力を抑制することが可能である。
【0118】
【発明の効果】請求項1記載の出力バッファ回路は、出
力トランジスタを電源電位と異なる電位で制御すること
が必要な場合でも、その制御信号を発生する電圧変換手
段は、この出力トランジスタを駆動する期間のみ供給可
能な電流量を増加させる。したがって、電圧変換手段の
消費電力を抑制することが可能である。
【0119】請求項2記載の出力バッファ回路は、第1
の電位レベルを出力する際に導通状態とされる第1のn
チャネルMOSトランジスタのゲート電位を制御する昇
圧手段は、第1の電位レベルの出力期間中のみ供給可能
な電流量を増加させる。したがって、第1の電位レベル
を出力する期間以外の消費電力を抑制することが可能で
ある。
【0120】請求項3記載の出力バッファ回路は、昇圧
手段中の第2の内部昇圧手段は、第1の電位レベルを出
力する期間のみ、動作するため、それ以外の期間は、第
1の内部昇圧手段のみを駆動すればよく、消費電力が抑
制される。
【0121】請求項4記載の出力バッファ回路は、内部
出力データを所定の分周比で分周した信号により、第2
の内部昇圧手段が駆動されるので、内部出力データの変
化の周期が短くなった場合でも、第2の内部昇圧手段の
効率が低下することがない。
【0122】請求項5記載の出力バッファ回路は、内部
出力データを所定の分周比で分周した信号をさらに、波
形整形手段により、所定の長さのパルス信号に変換する
ため、内部出力データが高速に変化する場合でも、第2
の内部昇圧手段の効率が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の出力バッファ回路1
00の構成を示す回路図である。
【図2】 出力バッファ回路100の動作を説明するタ
イミングチャートである。
【図3】 本発明の実施の形態2の出力バッファ回路2
00の構成を示す回路図である。
【図4】 出力バッファ回路200中の分周器210の
構成を示す概略ブロック図である。
【図5】 出力バッファ回路200の動作を説明するタ
イミングチャートである。
【図6】 本発明の実施の形態3の出力バッファ回路3
00の構成を示す回路図である。
【図7】 出力バッファ回路300中のパルスジェネレ
ータ回路310の構成を示す概略ブロック図である。
【図8】 出力バッファ回路300の動作を説明するタ
イミングチャートである。
【図9】 第1の従来例の出力バッファ回路600の構
成を示す回路図である。
【図10】 出力バッファ回路600の動作を説明する
タイミングチャートである。
【図11】 第2の従来例の出力バッファ回路700の
構成を示す回路図である。
【図12】 昇圧回路800の構成を示す概略ブロック
図である。
【図13】 出力バッファ回路700の動作を説明する
タイミングチャートである。
【符号の説明】
100、200、300 出力バッファ回路、114、
118 インバータ回路、120 オシレータ回路、1
22 ドライバ回路、124、126、806チャージ
ポンプ回路、150、160、170 昇圧回路、21
0 分周回路、310 パルスジェネレータ回路、60
0 第1の従来例の出力バッファ回路、700 第2の
従来例の出力バッファ回路、800 昇圧回路。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力バッファ回路であって、 出力データの電位レベルに対応する第1の電源電位を供
    給する第1の電源と、 内部回路からの内部出力データに応じて、第1の制御信
    号を出力する出力制御手段と、 前記第1の制御信号の活性化に応じて、前記第1の電源
    電位を所定の電位に変換した第2の制御信号を出力する
    レベルシフト手段と、 前記内部出力データに応じて、電位が制御される出力ノ
    ードと、 前記第2の制御信号に応じて、前記出力ノードと前記第
    1の電源との接続を導通/遮断状態とするMOSトラン
    ジスタと、 前記レベルシフト手段に前記所定の電位を供給する電圧
    変換手段とを備え、 前記電圧変換手段は、前記内部出力データに応じて供給
    可能な電流量を増加させる出力バッファ回路。
  2. 【請求項2】 出力バッファ回路であって、 出力データの第1の電位レベルに対応する第1の電源電
    位を供給する第1の電源と、 出力データの第2の電位レベルに対応する第2の電源電
    位を供給する第2の電源と、 内部回路からの内部出力データに応じて、第1および第
    3の制御信号のいずれかを活性とする出力制御手段と、 前記第1の制御信号の活性化に応じて、前記第1の電源
    電位を所定の電位にまで昇圧した第2の制御信号を出力
    するレベルシフト手段と、 前記第2の制御信号をゲートに受け、ドレインが前記第
    1の電源と接続する第1のnチャネルMOSトランジス
    タと、 前記第1のnチャネルMOSトランジスタのソースと前
    記第2の電源との間に接続され、ゲートが前記第3の制
    御信号を受ける第2のnチャネルMOSトランジスタ
    と、 前記第1のnチャネルMOSトランジスタのソースと接
    続する出力ノードと、 前記レベルシフト手段に前記所定の電位を供給する昇圧
    手段とを備え、 前記昇圧手段は、前記内部出力データに応じて供給可能
    な電流量を増加させる出力バッファ回路。
  3. 【請求項3】 前記昇圧手段は、 前記所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、 前記内部出力データに応じて、前記所定の電位の供給を
    行なう第2の内部昇圧手段とを含む、請求項2記載の出
    力バッファ回路。
  4. 【請求項4】 前記昇圧手段は、 前記所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、 前記内部出力データを所定の分周比で分周した信号を出
    力する分周手段と、 前記分周手段の出力に応じて、前記所定の電位の供給を
    行なう第2の内部昇圧手段とを含む、請求項2記載の出
    力バッファ回路。
  5. 【請求項5】 前記昇圧手段は、 前記所定の電位を供給する第1の内部昇圧手段と、 前記内部出力データを所定の分周比で分周した信号を出
    力する分周手段と、 前記分周手段の出力の活性化に応じて、所定の長さのパ
    ルス信号を出力する波形整形手段と、 前記波形整形手段の出力に応じて、前記所定の電位の供
    給を行なう第2の内部昇圧手段とを含む、請求項2記載
    の出力バッファ回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836186B2 (en) 2002-05-07 2004-12-28 Samsung Electronics Co., Ltd. AB class amplifier for controlling quiescent current
WO2020159938A1 (en) * 2019-01-28 2020-08-06 Texas Instruments Incorporated Output buffer circuit

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