JPH11145814A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH11145814A
JPH11145814A JP9305929A JP30592997A JPH11145814A JP H11145814 A JPH11145814 A JP H11145814A JP 9305929 A JP9305929 A JP 9305929A JP 30592997 A JP30592997 A JP 30592997A JP H11145814 A JPH11145814 A JP H11145814A
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JP
Japan
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impedance
output
transistors
output buffer
circuit
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JP9305929A
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English (en)
Inventor
Yasuhisa Takeyama
泰久 武山
Osamu Hirabayashi
修 平林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プログラマブルインピーダンス出力回路におい
て、アナログ方式の問題とデジタル方式の問題とを解決
して、回路の消費電力の増大を最小限に抑えながら、出
力インピーダンスの値を無段階に調整することを可能に
した半導体集積回路を提供する。 【解決手段】インピーダンスモニタと、各々が特定のイ
ンピーダンスをもつ複数個のトランジスタからなる第1
の出力バッファと、この複数個のトランジスタとは別個
に設けられた複数のトランジスタから構成される第2の
出力バッファとを含む出力バッファ131 と、インピ
ーダンスモニタからの信号に基づいて、まず、第1の出
力バッファの複数個のトランジスタを選択的に駆動して
出力インピーダンスを段階的に粗調整するデジタル制御
部130と、次に、第2の出力バッファの複数のトラン
ジスタのゲート電圧を変化させて出力インピーダンスを
無段階に微調整するアナログ制御部133とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特に、プログラマブルインピーダンス出力回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】プログラマブルインピーダンス出力回路
は、半導体装置において、出力インピーダンスの値を一
定に保つための回路であり、主として高速動作を要する
半導体デバイスで使用されている。
【0003】図3はこのようなプログラマブルインピー
ダンス出力回路の構成を示しており、出力インピーダン
スの値の調整は以下の方法で行われる。すなわち、パッ
ドZQ(105)に内部電源106と外部抵抗RQ(1
00)とを接続して、この外部抵抗RQ(100)に応
じて流れる電流あるいは外部抵抗RQ(100)両端の
電圧をインピーダンスモニタ101でモニタリングし、
制御部102はモニタリングにより得られた情報をもと
に出力バッファ103のインピーダンスの値を、半導体
装置のシステムのボード上の配線インピーダンスと等し
くなるように調整することによって行われる。104は
出力パッドである。
【0004】ところで、プログラマブルインピーダンス
出力回路において、出力インピーダンスの値を調整する
方式には、アナログ方式とデジタル方式との2通りの方
式がある。
【0005】図4はアナログ方式の出力インピーダンス
調整回路の構成を示しており、アナログ制御部120
と、2つのNMOSトランジスタ121a、121bを
縦続接続してなる出力バッファ121と、出力パッド1
22とからなる。ここでは、出力バッファ121のイン
ピーダンスの値をアナログ的に制御するために、出力バ
ッファ121を構成するトランジスタ121a、121
bのゲート電圧をアナログ的に制御する。すなわち、出
力バッファ121のインピーダンスの値をアナログ的に
制御するために、出力バッファ121のトランジスタ1
21a、121bのゲート電圧を、アナログ制御部12
0の電源電圧VDDと、基準電圧0Vの中間の電圧とし
ている。アナログ方式では、インピーダンスモニタ10
1からのモニタ信号に応じて無段階のインピーダンス調
整である。
【0006】図5はデジタル方式の出力インピーダンス
調整回路の構成を示しており、デジタル制御部130
と、出力バッファ131と、出力パッド132とからな
る。第1のNMOSトランジスタ群131−1〜131
−5の各々のトランジスタのゲートはデジタル制御部1
30に接続され、ドレインは電源VDDQに接続され、
ソースは出力パッド132に接続されている。また、第
2のNMOSトランジスタ群131−1 〜131−5
の各々のトランジスタのゲートはデジタル制御部13
0に接続され、ドレインは出力パッド132に接続さ
れ、ソースは接地されている。さらに、第1のNMOS
トランジスタ群131−1〜131−5のトランジスタ
131−5のソースと、第2のNMOSトランジスタ群
131−1〜131−5 のトランジスタ131−5
のドレインとは接続点Aで接続されている。第1のNM
OSトランジスタ群131−1〜131−5と、第2の
NMOSトランジスタ群131−1 〜131−5 と
は接続点Aを中心にして左右対称な構成となっている。
【0007】すなわち、ここでは、出力バッファ131
のインピーダンスの値をデジタル的に変化させるため
に、出力バッファ131を第1のトランジスタ群131
−1〜131−5、及び第2のトランジスタ群131−
1 〜131−5 により構成し、各トランジスタのゲ
ート電圧には、デジタル制御部130の電源電圧VDD
または基準電圧0Vを与えて、オンとなるトランジスタ
の数を制御することによって、出力バッファ131のイ
ンピーダンスの値をデジタル的に段階をつけて変化させ
ている。
【0008】図5の例では、出力バッファ131を、ト
ランジスタのインピーダンスの値が最小のもの(ここで
は131−1,131−1 )を基準にして1倍、2
倍、4倍、8倍の複数のトランジスタで構成し、出力バ
ッファ131のインピーダンスの値を、全部で16段階
に設定できるようにしている。ここで、倍率が設定され
ていないトランジスタ(ここでは131−5、131−
5 )は、インピーダンスの初期値を設定するために用
いられる。
【0009】上記したようなデジタル方式の場合は、制
御部(デジタル制御部130)内で電源VDDと0Vと
の間に貫通電流が流れないので、前記したアナログ方式
と比較して回路の消費電力を抑えることが可能である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記した図4に示すア
ナログ方式の出力インピーダンス調整回路では、前記中
間の電圧をアナログ制御部120において生成するとき
に、アナログ制御部120内で電源VDDと0Vとの間
に貫通電流が流れる。この貫通電流は、出力バッファ1
21のトランジスタ121a、121bのゲート容量が
概して大きいために電流量も大きなものになり、回路の
消費電力が増大したり、回路の応答が遅くなってしまう
という問題点がある。
【0011】また、アナログ制御部120において生成
される中間の電圧が温度の変化など何らかの要因で僅か
に変化すると、出力バッファ121のインピーダンスの
値が大きく変化してしまうために、上記した中間の電圧
は一定に保つ必要がある。したがって、そのための電位
安定化回路が余分に必要になる。
【0012】また、上記した図5に示すようなデジタル
方式の出力インピーダンス調整回路では、出力バッファ
131のインピーダンスの値の調整が、出力バッファ1
31を構成するトランジスタのデジタル値の分割数によ
って制約され、段階的にしか行なえず、任意の値に無段
階に設定できない。このため、回路で設定した出力イン
ピーダンスの値と半導体装置のシステムのボード上の配
線インピーダンスとの間に誤差が生じて、出力インピー
ダンスの値の調整の精度が低下してしまうという問題点
がある。
【0013】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、上記したアナ
ログ方式の問題とデジタル方式の問題とを解決して、回
路の消費電力の増大を最小限に抑えながら、出力インピ
ーダンスの値を無段階に調整することを可能にした半導
体集積回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、第1の発明に係る半導体集積回路は、出力バッ
ファを含むプログラマブルインピーダンス出力回路の出
力インピーダンスを調整するにあたって、モニタしたイ
ンピーダンスに基づいて、出力バッファのインピーダン
スの値を段階的に調整するデジタル調整回路と、モニタ
したインピーダンスに基づいて、出力バッファのインピ
ーダンスの値を無段階に調整するアナログ調整回路とを
組み合わせて調整を行なう。
【0015】また、第2の発明に係る半導体集積回路
は、インピーダンスモニタと、各々が特定のインピーダ
ンスをもつ複数個のトランジスタから構成される第1の
出力バッファと、前記インピーダンスモニタからの信号
に基づいて、前記第1の出力バッファの複数のトランジ
スタを選択的に駆動して出力インピーダンスを調整する
デジタル制御部と、複数のトランジスタから構成される
第2の出力バッファと、前記インピーダンスモニタから
の信号に基づいて、前記第2のバッファの複数のトラン
ジスタのゲート電圧を変化させて出力インピーダンスを
調整するアナログ制御部とを具備する。
【0016】また、第3の発明に係る半導体集積回路
は、インピーダンスモニタと、各々が特定のインピーダ
ンスをもつ複数個のトランジスタからなる第1の出力バ
ッファと、この複数個のトランジスタとは別個に設けら
れた一対のトランジスタとから構成される第2の出力バ
ッファとを含む出力バッファと、前記インピーダンスモ
ニタからの信号に基づいて、まず、前記第1の出力バッ
ファの複数個のトランジスタを選択的に駆動して出力イ
ンピーダンスを段階的に粗調整し、次に、前記第2の出
力バッファの一対のトランジスタのゲート電圧を変化さ
せて出力インピーダンスを無段階に微調整する制御部と
を具備する。
【0017】また、第4の発明に係る半導体集積回路
は、第2または第3の発明に係る半導体集積回路におい
て、前記第1のバッファを構成する複数個のトランジス
タは、第1群の複数個のNMOSトランジスタと、この
第1群の複数個のNMOSトランジスタと左右対称に構
成された第2群の複数個のNMOSトランジスタとから
なる。
【0018】また、第5の発明に係る半導体集積回路
は、第2または第3の発明に係る半導体集積回路におい
て、前記第1のバッファを構成する複数個のトランジス
タは、第1群の複数個のPMOSトランジスタと、この
第1群の複数個のPMOSトランジスタと左右対称に構
成された第2群の複数個のNMOSトランジスタとから
なる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態
の構成を示す図である。図1の構成は、図4に示すアナ
ログ方式の構成と、図5に示すデジタル方式の構成とを
組み合わせた構成である。すなわち、図5に示す構成に
おいて、デジタル制御部130に加えてアナログ制御部
133を設け、ゲートがこのアナログ制御部133に接
続され、ドレインが電源VDDQに接続され、ソースが
出力パッド132に接続されたNMOSトランジスタ1
31−0と、ゲートが前記アナログ制御部133に接続
され、ドレインが出力パッド132に接続され、ソース
が接地されたNMOSトランジスタ131−0 とを、
出力バッファ131 の構成要素として新たに設けてい
る。NMOSトランジスタ131−0と、NMOSトラ
ンジスタ131−0とは、図4に示す出力バッファ12
1のNMOSトランジスタ121a、121bに対応す
るものであり、かつ、それらのインピーダンスの値は、
最小のもの(ここでは131−1,131−1 )を基
準にして8倍のインピーダンスになるように形成されて
いる。
【0020】上記した構成において、出力インピーダン
スを調整する場合は、まず粗調整を行なう。すなわち、
出力バッファ131 の各トランジスタに対して、デジ
タル制御部130の電源電圧VDDまたは基準電圧0V
を与えて、オンとなるトランジスタの数を制御すること
によって、出力バッファ131 のインピーダンスの値
をデジタル的に段階をつけて変化させる。これによっ
て、出力バッファ131のインピーダンスの値が実際に
設定したい値以下で、かつ、実際の値との誤差が最も小
さい値になるように設定する。次に、アナログ制御部1
33によって、出力バッファ131 のインピーダンス
の値を実際に設定したい値に微調整する。このとき、ア
ナログ制御部133によって制御される出力バッファ1
31 のトランジスタは、ゲート容量が小さいもの、す
なわち、インピーダンスの値が大きなものにしておく。
【0021】上記した構成を用いることによって、上記
したアナログ方式の問題とデジタル方式の問題とを解決
して、回路の消費電力の増大を最小限に抑えながら、出
力インピーダンスの値を無段階に調整することができる
ようになる。
【0022】なお、図1の構成では、デジタル制御部1
30によって制御される出力バッファ131 のトラン
ジスタの個数を各トランジスタ群とも4個にし、このう
ちインピーダンスが最小のものを基準にして各トランジ
スタのインピーダンスを1倍、2倍、4倍、8倍に設定
しているが、トランジスタの個数及びインピーダンスの
値は任意の個数、任意の値に設定することができる。
【0023】また、図1では、アナログ制御部133に
よって制御されるトランジスタ131−0、131−0
のインピーダンスの値が、デジタル制御部130によ
って制御されるトランジスタのうちインピーダンスが最
大のもの(131−4、131−4 )と同一である
が、これに限定されず、アナログ制御部133によって
制御されるトランジスタ131−0、131−0 のイ
ンピーダンスの値を、デジタル制御部130によって制
御されるトランジスタがもつ最小のインピーダンス以上
で、出力インピーダンスを無段階に調整できるような任
意の値に設定してもよい。
【0024】図2は上記した図1の構成の変形例を示す
図である。図1の構成では出力バッファ131 のトラ
ンジスタが全てNMOSトランジスタによって構成され
ているが、図2に示すように、出力バッファ131 の
うち第1のNMOSトランジスタ群131−1〜131
−5をPMOSトランジスタ131−6〜131〜11
に置き換えて新たな出力バッファ131”を構成してい
る。このような構成においても図1に示す構成と全く同
じ効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、アナログ方式の問題と
デジタル方式の問題とを解決して、回路の消費電力の増
大を最小限に抑えながら、出力インピーダンスの値を無
段階に調整することを可能にした半導体集積回路を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体集積回路の
構成を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る半導体集積回路の
構成を示す図である。
【図3】プログラマブルインピーダンス出力回路の構成
を示す図である。
【図4】アナログ方式の出力インピーダンス調整回路の
構成を示す図である。
【図5】デジタル方式の出力インピーダンス調整回路の
構成を示す図である。
【符号の説明】
100…抵抗、 101…電流モニタ、 102…制御部、 103…出力バッファ、 104、122、132…出力パッド、 105…パッド、 120、133…アナログ制御部、 121、131、131 、131”…出力バッファ、 130…デジタル制御部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力バッファを含むプログラマブルイン
    ピーダンス出力回路の出力インピーダンスを調整するに
    あたって、モニタしたインピーダンスに基づいて、出力
    バッファのインピーダンスの値を段階的に調整するデジ
    タル調整回路と、モニタしたインピーダンスに基づい
    て、出力バッファのインピーダンスの値を無段階に調整
    するアナログ調整回路とを組み合わせて調整を行なうこ
    とを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 インピーダンスモニタと、 各々が特定のインピーダンスをもつ複数個のトランジス
    タから構成される第1の出力バッファと、 前記インピーダンスモニタからの信号に基づいて、前記
    第1の出力バッファの複数のトランジスタを選択的に駆
    動して出力インピーダンスを調整するデジタル制御部
    と、 複数のトランジスタから構成される第2の出力バッファ
    と、 前記インピーダンスモニタからの信号に基づいて、前記
    第2のバッファの複数のトランジスタのゲート電圧を変
    化させて出力インピーダンスを調整するアナログ制御部
    と、を具備したことを特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 インピーダンスモニタと、 各々が特定のインピーダンスをもつ複数個のトランジス
    タからなる第1の出力バッファと、この複数個のトラン
    ジスタとは別個に設けられた一対のトランジスタとから
    構成される第2の出力バッファとを含む出力バッファ
    と、 前記インピーダンスモニタからの信号に基づいて、ま
    ず、前記第1の出力バッファの複数個のトランジスタを
    選択的に駆動して出力インピーダンスを段階的に粗調整
    し、次に、前記第2の出力バッファの一対のトランジス
    タのゲート電圧を変化させて出力インピーダンスを無段
    階に微調整する制御部と、を具備したことを特徴とする
    半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記第1のバッファを構成する複数個の
    トランジスタは、第1群の複数個のNMOSトランジス
    タと、この第1群の複数個のNMOSトランジスタと左
    右対称に構成された第2群の複数個のNMOSトランジ
    スタとからなることを特徴とする請求項2または3記載
    の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 前記第1のバッファを構成する複数個の
    トランジスタは、第1群の複数個のPMOSトランジス
    タと、この第1群の複数個のPMOSトランジスタと左
    右対称に構成された第2群の複数個のNMOSトランジ
    スタとからなることを特徴とする請求項2または3記載
    の半導体集積回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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