JPS5883429A - ３値レベルクロツク発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３値しベルクロック発生回路に関し。

％に、絶縁ゲート型電界効果ト２ンジスタ、主として、
ＭＯ８電界効果トランジスタ（以下、　ＭＯＢＦＩＴと
呼ぶ。）によって構成された３値しベルクロック発生回
路に関するものである。

Ｍ０８　ＦＦ１Ｔを用いた回路は、ディジタル壱るいは
、アナログ回路のいずれにおいても単一電源動作が望ま
れ、特に、５ｖ単一電源動作の集積回路が広範に用いら
れている。５ｖ単一電源動作の集積回路とは、電源電圧
ｖＤＤとして５ｖを用い、接地電圧ＧＮＤとしてＯｖを
用いて動作する回路を言う。

−ところで、単一電源動作の集積回路とともに。

３値レベルクロツクを用いたメモリ中輪］［（Ｉ略を集
積化して、高性能の集積回路を実現しようという試みが
ある。例えば、メモリの一例として。

１９７８年２月に開催されたアイ・イー・イー・イー・
インターナシ璽ナルＯソリッドステート−１−キッツ・
コンファレンス（１Ｇ７８　ＩＥＥＥ　ＩＮ−ＴＦＲＮ
ＡＴＩＯＮＡＬ　８０ＬＩＤ−８ＴＡＴＥ　ＣＩＲＣＵ
ＩＴ８ＣＯＮＦＢＲＥＮＣＰｆ）のダイジェスト番オプ
書テクニカルｅペーパーズ（Ｉ８８ＣＣＤＩＧＥＳＴ　
０ＦＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＰＡＰＢＲ８）の第２４〜２
６、頁（１９７８年２月会議時に同時頒布）に所載され
九「層状電荷メモリ（”　８ｔｒａｔｉｆｉｅｄ　Ｃｈ
ａｒｇ＠Ｍｅｍｏｒｙ”）」と題するアープ（Ｄ、Ｍ、
　Ｅｒｂ　）氏の論文がある。

この論文に述べられたメモリセルは、電荷記憶領域と電
流読み出し領域が縦１１に集積化された小面積のメモリ
セルであ！７％大容量のメモリに適している。メモリセ
ルの動作は、書き込み動作時Ｋ。

ｐデャネルＭＯ８ＦＩＴを導通させて、基板から電荷を
注入するか、基板へ掃き出すかによって、２値情報のい
ずれか一方を書き込み、読み出し動作み出しを行なう。

つまり、記憶電荷量に応じて。

読み出し電流が変わシ、この電流値の差を検知すること
Ｋよりて、２値情報の弁別が行なわれる。

しかし、このセルの駆動には％　ｐチャネルＭＯ８ＦＥ
ＴとロチャネルＭ０８ＦＦｉＴとの逆極性のＭＯＳＦＥ
Ｔを駆動させるために、基準電圧、ｎチャネルＭＯ８Ｆ
ＥＴの閾値電圧以上の電圧（正電圧）。

ｐチャネルＭＯ８ＦＢＴの閾値電圧以下の電圧（負電圧
）を３億レベルとするクロックが必要となる。

単一電源回路内部において用いられる３値レベルクａ、
り発生回路の従来例は、１９８１年２月に開催されたア
イ・イー・イー・イー　コンビ、−ター　ソサイアティ
　インターナシ璽ナル　コンファレンス（ＩＢＥＥ　Ｃ
ＯＭＰ、ＵＴＦ！Ｒ８０ＣＩＥＴＹＩＮＴＢＲＮＡＴＩ
ＯＮＡＬ　Ｃ０ＮＦＥＲＥＮ（Ｊ）のダイジェスト　オ
プ　ペーパーズ　ブイ　エル　ニスアイ　コンプーン８
１　（ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　ｐｉｐｅｒｓＶＬ８Ｉ　Ｃ
ＯＭＰＣＯＮ　＠　１　）　ｔｚ）第１９４〜２０８１
ｊ（１９８１年２月会議時に同時頒布）に所載された［
最近の多値レベル回路（智ＲＥＣＢＮＴ　ＭＵＬＴＩ−
ＶＡＬＵＢＤ　ＣＩＲＣＵＩＴ８”）Ｊ　とＩｌする／
、ｔ（Ｔｉｃｈ　Ｔ、　　Ｄ＠ｏ）氏の論文に述べられ
ている。

しかし、この論文の中で述べられている３値レベルクロ
ツク発生回路は、電源電圧ＶＤＤと接地電圧Ｏｖとの聞
に、第３の中間電圧を発生させ、電源電圧ｖＤＤ、中間
電圧、接地電圧Ｏｖを３値とするクロック発生回路であ
る。前記した層状電荷メモリを動作させるには、電源電
圧ｖＤＤと同゛極性の電圧と接地電圧Ｏｖ以外に％逆極
性Ｏ第３のレベルを発生させて、クロック動作させる必
要がある点で、従来回路は不十分な３値レベルクａ、り
発生回路であり九。

本発明の目的は、単一電源動作の″集積回路内で動作し
、しかも≦電源電圧と逆極性を有する３値レベルクロツ
ク発生回路を提供することに６る。

本発明の他の目的は、集積回路内に中間電圧発゛生回路
を有しない３億レベルタ四Ｖり発生回路を提供すること
にある。

本発明の３値レベルクａｙり発生回路は、ドレインを＃
１１の電源線にソースを出力端子にそれぞれ接続した第
１のＭＯ８Ｏ８電界効果トランジスタドレインを出力端
子にソースを第２の電源線にそれぞれ接続したｔＩ／Ｅ
２のＭＯ８Ｏ８電界効果トランジスタ前記出力端子と容
量結合用クロック線とを結合する第１の結合コンデンサ
と、前記第１及び第２のＭＯ８電界効果トランジスタの
ゲートと出力端子とをそれぞれ結合する第２及び第３の
結合コンデンサと、前記第１及び第２のＭＯ８電界効果
トランジスタの＠−）Ｋそれぞれ前記第２の電源線の電
圧から見て第１の電源線の電圧と同極性の電圧レベルと
前記１［２の電源線の電圧レベルとを２億レベルとする
クロック信号を与える手段とを含んで構成され、前記第
２０電源線の電圧から見てそれぞれ第１の電源線の電圧
と同極性の第１電圧レベル、第２０電源纏の電圧と同じ
第２の電圧レベル、第１の電源線の電圧と逆極性の第３
の電圧レベルを交互に出力する仁とを特徴とする。

以下１本発明をよシよ〈理解するために、実施例を用い
て詳述する。尚、説−の便宜上、ｎデャネルＭＯ８ＦＥ
Ｔを例にとって述べるが％仁のことは何ら本発明を限定
する４０でもなくｓ　ｐチャネルＭＯ８ＦＦ１Ｔを用い
た鳩舎に％、電圧の符号が逆になることを除けば、ま−
Ｄ九く岡じ動作になゐ。

第１図は本発明の第１の実施例であゐ４゜ＭＯ８ＦＢＴ
Ｑｗは、ドレインが第１の電源線であＪＩ５Ｖ電源ｅｌ
ｋ−Ｃ電源電圧ｖＤＤ）Ｋ、ソースが出力端子Ｎ１に、
ゲートが節点Ｎ２　Ｋ、それぞれ後続していゐ。

ＭＯＢ　ＦＩＴＱｌは、ドレインが出力端子Ｎ１に。

ソースが第３の電源線である０Ｖａ−鐘（電圧ＧＮＤ）
Ｋ　ｓゲートが節点Ｎｓ　Ｋ、それぞれ接続している。

出力端子Ｎ１は、第１の結合コンテンツＣ１を介して、
容量結合用りＥｌｌり信号線（φ１）に接続し１節点Ｎ
１とＮ３は、第８及び第３の結合コンデンサＣ意と０３
を介して、出力端子ＮＩＫ接続している。ＭＯ８ＦＩＴ
Ｑｓは、ドレインが節点ＮＩＫ、ソースがＭＯＢ　ＦＩ
Ｔ　Ｑｔ駆駆動用タラツク信号線φ富）に、ゲートがタ
ロｔ、夕信号纏（φ４）Ｋ、それぞれ接続している。Ｍ
ＯＢ　Ｆｌｉ：Ｔ　Ｑ４は。

ドレインが節点Ｎ、に、ソースがＭＯＢ　ＦＩＴＱ＠駆
動用クーツク信号線（−３）Ｋ、ゲートがクロック信号
線（φ４）に、それぞれ接続している。

第１図の本発明の実施例の回路動作を、第２図に示す動
作波形を用いて説明する。時刻ｔ（１からｔｌまでのリ
セット状態では、り四ツク−４，φ３と節点Ｎ３の電圧
が高レベルにあ＃）、クロックφ雪と節点Ｎ１の電圧が
Ｏｖであるので、出力端子Ｎｌの電圧はＯｖの接地電圧
となる。時刻ｔｌで、クロｌりφ、０電圧を高レベルか
らＯｖに下げ、クロツタφ２の電圧をＯｖから高レベル
へ上げる七１節点Ｎｓの電圧がＯＶＫ、節点Ｎ！の電圧
が高レベルになるので、出力端子Ｎ１の電圧は高レベル
に上がる０次に１時刻ｔ！で、クロックφ雪の電圧を高
レベルからＯＶＫ下げ、り四ｌりφ３の電圧をＯｖから
高レベルへ上げると１節点Ｎ！の電圧がＯｖに１節点Ｎ
ｌの電圧が高レベルになるので、出力・　１．、′ 端子Ｎ１の電圧はＯＶＫ下がる。次に１時刻ｔ１で、ク
ロックφ３を高レベルからＯＶＫ下げて１節点Ｎ３の電
圧を０ＶＫＬ、時刻ｔ４で、クロｌりφ４を高レベルか
らＯｖに下げると１節点Ｎ、、Ｎｓは０ｖの７四−ティ
ング状態となる。そζで１時刻＠Ｓで、りＥｌｙりφ１
を高レベルからＯＶＫ下げゐと、出力端子Ｎ１の電圧は
、結合＝ンデン？Ｃ凰による容量結合によって、低レベ
ル（負電圧）Ｋ下がる。出力端子ＮｌＯ電圧がＯｖから
負電圧に下がると１節点Ｎ　１　＃　Ｎ３の電圧は、結
合コンデンサＣ鵞＊　ＣＩ　Ｋよる容量結合によって、
同様に、　ＯＶから低レベル（負電圧）に下がる。い★
、各。

ＭＯＢ　ＦＢＴの閾値電圧がすべて・ＶｔｈＫ等しいと
すると１節点Ｎ、、Ｎｌの低レベルの電圧は、負電圧−
Ｖｔｈ以下Ｋ　ｆｋ　ルト−ＭＯＢ　ＦＩＴ　ＱＢ　、
　Ｑ４　ｍ導通するので、負電圧−Ｖｔｈで落ち着く。

これと同様に、出力端子Ｎ１の低レベルＯ電圧Ｆｉ、負
電圧−ＺＶｔｈ　以下に１ｋｈと、ＭＯＢ　Ｆ］１ｉｌ
Ｔ　Ｑｌ　、　ＱＢが導通するので、負電圧−２ｖｔｈ
で落ち着く。次に。

時刻ｔ６で、クロックφ４．φ３を□ｖかも高レベルに
上げると１節点Ｎ！の電圧はＯＶＫ、節点Ｎ。

の電圧は高レベルに上がシ、出力端子Ｎ１の電圧は、再
び、　ＯＶＫ上がる。そＯ後１時刻ｔ１で。

りａｙりφ１をＱＶから高し一ルに上げて１時刻＠０の
リセット状９に戻る。これ以降は、再び１時刻ｔ６から
ｔｌまで、同じ動作をくり返すことによって、出力端子
Ｎ１の電圧は、正電圧、ｏｖ、負電圧の３億しペルクｍ
ｙりとして動作することになるＯ 以上の説明から明らかなように１本実施例の３値しペル
クｐツク発生回路は、ダイナ建ツク動作に基づいている
ので、消費電流は、出力端子Ｎｌ及び節点Ｎ！、Ｎｓの
充放電に要する以外無視できるので、低消費電力の３億
しベルクロック発生回路が実現できる。尚１本実施例を
単一電源動作の集積回路内で作るためには、基板と出方
端子Ｎｌとが常に逆バイアス状態になるように、基板電
圧は一２Ｖ１ｈ以下の負電圧に保持しなければならない
が、これは、従来から′ある基板バイアス発生回路を集
積回路内に内蔵することによって、容ＴｏＫ実現できる
。

第３図に１本発明の第２の実施例を示す回路図を示す。

第３図のｌＩ總例は、第１図の＊施例において、ＭＯＢ
　ＦＥＴＱ、、Ｑ４の代シに、ＭＯＢ　ＦＢＴＱ轟、Ｑ
藝ｓ　Ｑｙ　ｅ　Ｑｓが新九ＫＷき代わりた以外。

本質的な相違はない。ＭＯ８ＦＩＴＱｌ、Ｑｌのゲート
に２値の信号を与える手段として、第ｔＳａの実施例で
は、トランスファーグートトシてＭ０８ＦｇＴＱｓ　、
　Ｑ４を用いたが、第３図の実施例では、ダイナミック
動作を行なうインバータ回路（ＭＯ８ＦＥＴＱｓ　、　
Ｑｌ及びＱｙ、Ｑｓ）を用いゐ。

第３図の回路の動作波形を第４１ＥＩＫ示す。節点Ｎ、
　（Ｄ　電ＥＥ　ｔ　ＯＶＫ保持ｔ　：ｌｐ場合ＫＦ１
．　ＭＯ８ＰＥＴＱｉのゲートへの印加クロックφＳを
ＯＶＫ、ＭＯ８ＦＥＴＱ６のゲートへの印加クロッター
６を高レベルにする。又１節点Ｎ、の電圧を高レベルに
保持する場合には、クロックφ１を高レベルに、タロツ
ク−・をＯｖＫする。更に１節点Ｎ！の電圧を７０−テ
ィング状態に保持する場合には、クロ、りφｓ、−６を
ＯｖＫする。節点Ｎ、の電圧制御には１Ｍ０８ＦＩＴＱ
？のグー、トへの印加クロ″ツタφ、と１Ｍ０８ＰＩＴ
Ｑｓのグーｔへの印加クロックφ８を用いて。

前記した節点Ｎ８の場合と同様に行なう。出力端子ＮＩ
ｓ　ＩＩＡＮｓｅＮｓりｔｆｙりφ１の動作波形は。

様であり、３値レベルのクロックは出方端子ＮＩＫ出力
される。

以上や説明から明らかなように１本発明の３値しベルク
■ツタ発生回路は、単一電源で動作する集積回路内で作
ることができ、しかも、正電圧。

接地電圧Ｏｖ、負電圧の３値レベルクｏ、りを発生する
ことができる。しかも、負電圧を結合コンデン？による
容量結合によって作るために、直流電流は流れず、消費
電力の非常に少ない３億しベルクロック発生回路が與現
できる点で、実用上非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１ｏ実施例を示す３値しベルクロッ
ク発生回路の回路図でＴｏシ、第２図は第１図の動作を
説明するための波形図である。菖３図は本発明の第２の
夷−例を示す３値しベルクロック発生回路の回路図であ
シ、第４１１１は第３図の動作を説明する念めの波形図
である。 図中の符号でｓ　Ｑ１〜Ｑ＠はＭＯ８ＦＥＴｔ、Ｃ１〜
Ｃｓは結合；ンデンサを、−１〜φ−はクロツタをｓＮ
ｌは出力端子を＊　Ｎ１１　＊　Ｎ＠は回路の節点を。 ＶＤＤは電源電圧を、ＧＮＤは接地電圧（ｏＶ）を、ｔ
（１〜ｔγは時刻を、それぞれ示す。 −１（ 拾１図 φ４　　　　　ＶＤＤ 第２図 ｔｏ　　ｔｌｔｚ　ｔ３ｔ４ｔｓ　　＋６も７第３図 （、ＮＤ 第４図 ｔｏ　　ｔｌ　　　’ｂ　ｔ３ｔ４ｔ ＋１１１’１ｌ ＩＩ　　　　　１ １１１”１ じベニ １ １　１　　、　ｌ、　、ｌ＋ １　１　　１　　１ １　１ど一一寸、−ｊ−Ｌ↓ Ｎｚ　　Ｌ−ル “　ＩＩ、、。 Ｉ　　１１　　、＋ Ｎ３　ｌ−Ｎ−一ンー不＋ヰ ’ｌｌｌ’１ 一一＝田 ９’Ｊ＋、　　ｌ１ｌＩ Ｌ［］１１ 日１゜ φ’、ｌ　　　ＩＩ＋、　　　１ −１□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドレインを第１の電源線にソースを出力端子にそれぞれ
   接続した第１のＭＯ８電界効果トランジスタと、ドレイ
   ンを出力端子にソースを第２の電源ｉｌＫそれぞれ接続
   した第２のＭＯ８電界効果トランジスタと、前記出力端
   子と容量結合用クロｌり線とを結合する第１の結合＝ン
   デンサと、前記第１及び菖２のＭＯ８Ｏ８電界効果トラ
   ンジスタートと出力端子とをそれぞれ結合する第２及び
   第３の結合プンデンサと、前記第１及び第２のＭＯ８Ｏ
   ８電界効果トランジスタートにそれぞれ前記第２の電源
   線の電圧から見て第１の電源線の電圧と同極性の電圧レ
   ベルと前記１％１２の電源線の電圧レベル４　ヲ２億レ
   ベルとするりｐツク信号を与える手段とを含んで構成さ
   れ、前記第２の電源線の電圧から見てそれぞれ第１の電
   源線の電圧と同極性の第１の電圧レベル、第２の電源線
   の電圧と同じ第２の電圧レベル、第１の電源線の電圧と
   逆極性の第３の電圧レベルを交互に出力することを特徴
   とする３億しベルクロック発生回路。