JPS63232363A - Substrate bias generator circuit - Google Patents

Substrate bias generator circuit

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Publication number
JPS63232363A
JPS63232363A JP62066854A JP6685487A JPS63232363A JP S63232363 A JPS63232363 A JP S63232363A JP 62066854 A JP62066854 A JP 62066854A JP 6685487 A JP6685487 A JP 6685487A JP S63232363 A JPS63232363 A JP S63232363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge pump
circuit
memory
substrate bias
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP62066854A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Ozaki
尾崎 英之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS63232363A publication Critical patent/JPS63232363A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption at the time of interrupting a memory and to supply a large charge pump current at the time of operating it by providing a second charge pump circuit driven each time an address input signal to an MOS memory is varied. CONSTITUTION:In a substrate bias generator circuit for supplying a voltage to an MOS memory which needs a substrate bias, a first charge pump 11 is driven by the output of a self-excited oscillator 10, and a variation in an address input signal to be input to the memory is further detected by a buffer 13 to drive a second charge pump 14 by the output of the buffer 12 at each time. Thus, a current consumption can be reduced at the time of interrupting the memory, and a large charge pump current can be supplied at the time of operating the memory.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は基板バイアス発生回路に関し、特にその基板
バイアスを必要とするMOSメモリに電圧を供給する基
板バイアス発生回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a substrate bias generation circuit, and particularly to a substrate bias generation circuit that supplies a voltage to a MOS memory that requires the substrate bias.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の装置として第4図に示すものがあった0
図において、lはコンデンサであり、自助発振器10の
出力がその片方の電極に接続されている。2は基板バイ
アス発生回路の出力端、3はNチャネルMO3Trで、
そのドレイン端及びゲート端は出力端2に接続されてお
り、またそのソース端はコンデンサ1の他方の電極(ノ
ード)4に接続されている。5はNチャネルM OS 
T rで、そのドレイン端及びゲート端は電極4に接続
され、またそのソース端は接地されている。
Conventionally, there was a device of this type as shown in Figure 40.
In the figure, l is a capacitor, and the output of the self-help oscillator 10 is connected to one electrode of the capacitor. 2 is the output terminal of the substrate bias generation circuit, 3 is an N-channel MO3Tr,
Its drain end and gate end are connected to the output end 2, and its source end is connected to the other electrode (node) 4 of the capacitor 1. 5 is N channel MOS
T r has its drain end and gate end connected to the electrode 4, and its source end is grounded.

また上記自助発振器10の一例としては、第5図に示し
たような奇数個のインバータをシリアルに接続したリン
グオシレータが用いられる。
Further, as an example of the self-help oscillator 10, a ring oscillator having an odd number of inverters connected in series as shown in FIG. 5 is used.

次に第4図及び第4図の回路の各ノードの電位変化を示
した第6図を用いて、基板バイアス発生回路の動作につ
いて説明する。今、自励発振器10がOVからVcc(
電源電圧)の振幅で発振しているとする。この時、コン
デンサ1の容量結合によりノード4の電位も変化する。
Next, the operation of the substrate bias generation circuit will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 6 showing potential changes at each node of the circuit of FIG. 4. Now, the self-excited oscillator 10 changes from OV to Vcc (
Suppose that it is oscillating with the amplitude of the power supply voltage). At this time, the potential of node 4 also changes due to capacitive coupling of capacitor 1.

この場合、ノード4の電位がトランジスタ5のしきい値
電圧(V■)以上になろうとすると・、トランジスタ5
が導通し、ノード4の“H”レベルはVll (v)に
クランプされる。そしてノード4はこの電圧から−VC
C(v)だけ負方向に変化するため、ノード4の最低電
位はVtM−VCC(V)になる、従って、基板バイア
ス発生回路の出力端2は、ノード4よりトランジスタ3
のしきい値電圧V?Nだけ高い電圧にまでなり、最終的
には、2 VtM−Vcc (V)になる、一方、基板
バイアス発生回路の出力端2をO■としたときトランジ
スタ3を流れるチャージポンプ電流lは 1−f−C・V           ・・・(1)式
%式% ここでfは自励発振器の発振周波数、Cはコンデンサ1
の容量、■は自励発振器の出力振幅である。従ってチャ
ージポンプ電流iを増やそうとすれば、自励発振器の発
振周波数fを高くするか、出力振幅Vを大きくするか、
コンデンサの容量Cを大きくすればよいことがわかる。
In this case, if the potential of node 4 attempts to exceed the threshold voltage (V■) of transistor 5, then transistor 5
becomes conductive, and the "H" level of node 4 is clamped to Vll (v). And node 4 is from this voltage to -VC
C (v) changes in the negative direction, the lowest potential of node 4 becomes VtM - VCC (V). Therefore, output terminal 2 of the substrate bias generation circuit is connected to transistor 3 from node 4.
The threshold voltage V? The voltage increases by N, and finally becomes 2 VtM-Vcc (V).On the other hand, when the output terminal 2 of the substrate bias generation circuit is set to O■, the charge pump current l flowing through the transistor 3 becomes 1- f-C・V ... (1) Formula % Formula % Here, f is the oscillation frequency of the self-excited oscillator, and C is the capacitor 1
The capacitance is the output amplitude of the self-excited oscillator. Therefore, if you want to increase the charge pump current i, either increase the oscillation frequency f of the self-excited oscillator, or increase the output amplitude V.
It can be seen that the capacitance C of the capacitor should be increased.

しかしながら、これらの方法では、第5図に示した自励
発振器のインバータ1段当りのスイッチング速度を速く
したり、またコンデンサ負荷を駆動する能力を高めるこ
とが必要で、このために自励発振器で消費される電力を
大きくしなければならない。
However, with these methods, it is necessary to increase the switching speed of each inverter stage of the self-excited oscillator shown in Figure 5, and to increase the ability to drive a capacitor load. The power consumed must be increased.

〔発明が解決しようとす名問題点〕[The famous problem that the invention attempts to solve]

一方、近来、MOS)ランジスタの微細化が進むにつれ
、MOS)ランジスタのドレイン近傍の高電界、領域で
発生される正孔の基板への注入により生じる基板電流が
増大し、これによって基板バイアス電圧が低下すること
が大きな問題となっている。しかしながら、従来の基板
バイアス発生回路は、以上のように構成されているので
チャージポンプ電流を増やすためには、自励発振器で消
費される電力を増やさなければならない一方、特にダイ
ナミックRAM等では、待機時消費電力をなるべく少な
くしなければならないため、この様な方法では限度があ
った。
On the other hand, as the miniaturization of MOS transistors has progressed in recent years, the substrate current generated due to the injection of holes into the substrate generated in the high electric field and region near the drain of MOS transistors has increased, and this has increased the substrate bias voltage. The decline has become a major problem. However, since the conventional body bias generation circuit is configured as described above, in order to increase the charge pump current, it is necessary to increase the power consumed by the self-exciting oscillator. There is a limit to this method because it is necessary to reduce power consumption as much as possible.

この発明は、上記のようなものの欠点を除去するために
なされたもので、メモリの非動作時の消費電流を小さく
でき、かつメモリの動作時には、大きなチャージポンプ
電流を得ることができる基板バイアス発生回路を提供す
ることを目的としている。
This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the above-mentioned devices, and it is possible to reduce current consumption when the memory is not operating, and to obtain a large charge pump current when the memory is operating. The purpose is to provide circuits.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る基板バイアス発生回路は、MOSメモリ
に印加されるアドレス入力信号の変化を検知してワンシ
ョットパルスを発生するバッファ回路と、該バッファに
より駆動されチャージポンプ電流を供給するチャージポ
ンプ回路とを設けたものである。
The substrate bias generation circuit according to the present invention includes a buffer circuit that detects a change in an address input signal applied to a MOS memory and generates a one-shot pulse, and a charge pump circuit that is driven by the buffer and supplies a charge pump current. It has been established.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、MOSメモリに入力されるアドレ
ス信号の変化を検知する度にワンショットのパルスを発
生するバッファ回路と、その出力により駆動されるチャ
ージポンプ回路とを設けたから、メモリの非動作時の消
費電力を小さくでき、かつ動作時には大きなチャージポ
ンプ電流を供給できる。
In this invention, since a buffer circuit that generates a one-shot pulse every time a change in the address signal input to the MOS memory is detected and a charge pump circuit driven by the output of the buffer circuit are provided, when the memory is not in operation, The power consumption of the device can be reduced, and a large charge pump current can be supplied during operation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図に°つぃて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例による基板バイアス発生回路
を示し、図において第4図と同一符号は同一のものを示
し、10は自励発振器、11は該自励発振器10の出力
により駆動される第1のチャージポンプ回路、12はM
OSメモリに入力されるアドレス入力の内の1つのアド
レスに対してそのアドレス変化を検出するアドレス変化
検出回路で、このアドレス変化検出回路12はMOSメ
モリに入力されるアドレス信号の数だけ用意されている
。13は各アドレス信号のアドレス変化検出回路12の
“NOR処理”をするバッファ回路、14はバッファ回
路13により駆動される第2のチャージポンプ回路、1
5は基板バイアス発生回路の出力端子である。
FIG. 1 shows a substrate bias generation circuit according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 12 is M
This is an address change detection circuit that detects an address change in one of the address inputs input to the OS memory, and the number of address change detection circuits 12 is equal to the number of address signals input to the MOS memory. There is. 13 is a buffer circuit that performs "NOR processing" of the address change detection circuit 12 for each address signal; 14 is a second charge pump circuit driven by the buffer circuit 13;
5 is an output terminal of the substrate bias generation circuit.

また第2図にアドレス変化検出回路の一例を示す論理図
を示している。また、第2図の回路の各ノードA−Hの
タイ゛ミングチャートを第3図に示している。
Further, FIG. 2 shows a logic diagram showing an example of an address change detection circuit. Further, a timing chart of each node A-H of the circuit of FIG. 2 is shown in FIG.

次に動作について説明する。第3図より、この論理回路
の出力Iは、アドレス信号Aが変化しない時はL”レベ
ルで、アドレス信号Aが“L″から“H”に変化すると
きは、第1の遅延回路21により決まる時間だけ“H”
となり、またアドレス信号が“H”から“L”に変化す
るときは第2遅延回路22により決まる時間だけ“H”
となる信号になることが分かる。従ってアドレス入力信
号数だけあるアドレス変化検出回路12の出力の”NO
R”演算を行なうバッファ回路13の出力は、アドレス
変化がないときは“H”レベルとなり、少なくとも1つ
のアドレス入力信号が“L”から“H”、或いは“H”
から“L″に変化した時には、ある一定期間“L”とな
る信号が出力される。したがってバッファ回路13によ
り駆動される第2のチャージポンプ回路14は、アドレ
スが変化する度に動き、自励発振器による第1のチャー
ジポンプ回路11の供給電流11に加え、電流i1を供
給することになる。
Next, the operation will be explained. From FIG. 3, the output I of this logic circuit is at the "L" level when the address signal A does not change, and when the address signal A changes from "L" to "H", it is output by the first delay circuit 21. “H” only at a fixed time
When the address signal changes from “H” to “L”, it remains “H” for a time determined by the second delay circuit 22.
It can be seen that the signal becomes Therefore, the output of the address change detection circuit 12, which has the same number of address input signals as the number of address input signals, is "NO".
The output of the buffer circuit 13 that performs the "R" operation becomes "H" level when there is no address change, and at least one address input signal changes from "L" to "H" or "H".
When the signal changes from "L" to "L", a signal that remains "L" for a certain period of time is output. Therefore, the second charge pump circuit 14 driven by the buffer circuit 13 operates every time the address changes and supplies current i1 in addition to the current 11 supplied by the first charge pump circuit 11 by the self-excited oscillator. Become.

このように本実施例によれば、自助発振器10出力によ
る第1のチャージポンプ回路11駆動に加え、MOSメ
モリに入力されるアドレス入力信号の変化をバッファ回
路13により検知し、その変化の度に該8771回路1
3の出力により第2のチャージポンプ回路14を駆動す
るように構成したので、メモリの非動作時の消費電流を
小さくでき、かつメモリの動作時には大きなチャージポ
ンプ電流を供給できる。
As described above, according to this embodiment, in addition to driving the first charge pump circuit 11 by the output of the self-help oscillator 10, the buffer circuit 13 detects changes in the address input signal input to the MOS memory, and detects each change. The 8771 circuit 1
Since the second charge pump circuit 14 is driven by the output of the second charge pump circuit 14, the current consumption when the memory is not operating can be reduced, and a large charge pump current can be supplied when the memory is operating.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明にかかる基板バイアス発生回路
によれば、自励発振器の出力により駆動する第1のチャ
ージポンプ回路に加走て、MOSメモリへのアドレス入
力信号が変化する度に駆動する第2のチャージポンプ回
路を設けたので、メモリの非動作時には、その消費電力
を小さくでき、かつ動作時には、大きなチャージポンプ
電流を供給できるMOSメモリ装置を提供することがで
きる。
As described above, according to the substrate bias generation circuit according to the present invention, the first charge pump circuit is driven by the output of the self-excited oscillator, and is driven every time the address input signal to the MOS memory changes. Since the second charge pump circuit is provided, it is possible to provide a MOS memory device that can reduce power consumption when the memory is not in operation and can supply a large charge pump current when the memory is in operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による基板バイアス発生回
路を示す図、第2図はこの発明の一実施例によるアドレ
ス入力信号の変化を検出する論理回路の一例を示す図、
第3図はそのアドレス入力信号変化検出回路の内部ノー
ドの経時変化を示すタイミングチャート図、第4図は従
来の基板バイアス発生回路の一例を示す図、第5図は自
励発振器の一例を示す回路図、第6図はチャージポンプ
回路の動作原理を説明するための波形図である。 1・・・コンデンサ、3.5・・・nチャネルMOSト
ランジスタ、13・・・バッファ回路、12.14・・
・第1.第2のチャージポンプ回路。
FIG. 1 is a diagram showing a substrate bias generation circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a logic circuit for detecting a change in an address input signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart showing changes over time in internal nodes of the address input signal change detection circuit, FIG. 4 is an example of a conventional substrate bias generation circuit, and FIG. 5 is an example of a self-excited oscillator. The circuit diagram and FIG. 6 are waveform diagrams for explaining the operating principle of the charge pump circuit. 1... Capacitor, 3.5... N-channel MOS transistor, 13... Buffer circuit, 12.14...
・First. Second charge pump circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体メモリ装置に内蔵された基板バイアス発生
回路において、 自励発振器により駆動される、コンデンサと整流回路と
からなる第1のチャージポンプ回路と、前記半導体メモ
リ装置に入力される複数個のアドレス信号の少なくとも
1つの信号の変化を検知してワンショットパルスを発生
するバッファと、該バッファにより駆動される、コンデ
ンサと整流回路とからなる第2のチャージポンプ回路と
を備えたことを特徴とする基板バイアス発生回路。
(1) A substrate bias generation circuit built in a semiconductor memory device includes a first charge pump circuit driven by a self-excited oscillator and consisting of a capacitor and a rectifier circuit, and a plurality of charge pump circuits that are input to the semiconductor memory device. The present invention is characterized by comprising a buffer that detects a change in at least one of the address signals and generates a one-shot pulse, and a second charge pump circuit that is driven by the buffer and that includes a capacitor and a rectifier circuit. substrate bias generation circuit.
JP62066854A 1987-03-19 1987-03-19 Substrate bias generator circuit Pending JPS63232363A (en)

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JP (1) JPS63232363A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341996A (en) * 1991-05-20 1992-11-27 Mitsubishi Electric Corp Substrate bias generating circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341996A (en) * 1991-05-20 1992-11-27 Mitsubishi Electric Corp Substrate bias generating circuit

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