KR100186307B1

KR100186307B1 - 내부 전원전압 보상회로

Info

Publication number: KR100186307B1
Application number: KR1019960016451A
Authority: KR
Inventors: 진승언
Original assignee: 문정환; 엘지반도체주식회사
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970076795A

Abstract

본 발명은 내부 전원전압 보상회로에 관한 것으로, 종래의 회로는 전원공급용트랜지스터를 제어하는 비교기의 출력신호의 변환시간이 내부 전원전압의 강하시점보다 늦고, 내부회로가 내부전원전압을 다량으로 소모하는 구간에서는 내부전원전압의 전원공급용트랜지스터의 전류 구동능력이 떨어져서 내부 전원전압을 신속히 보상할 수 없는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 로우어드레스스트로브신호를 입력받아 접지전압보다 낮은 음전압을 발생하는 음전압발생수단과; 외부 전원전압을 입력받아 내부 전원전압의 기준전압을 발생하는 기준전압 발생수단과; 상기 기준전압과 상기 내부 전원전압을 비교하여 내부 전원전압이 작을 경우 제어신호에 따라 접지전압 또는 상기 음전압발생부의 음전압을 선택하여 출력하는 차동증폭수단과; 상기 차동증폭수단의 출력신호에 따라 온/오프되어 외부 전원전압을 내부회로에 공급/차단하는 전원공급수단으로 구성한 내부 전원전압 보상회로를 창안한 것으로, 이와같이 내부회로의 동작에 의해 내부 전원전압이 낮아질 경우 전원공급용트랜지스터를 접지전원보다 낮은 음전압으로 구동시킴으로써 전류공급능력을 향상시켜 신속하게 내부 전원전압을 보상할 수 있는 효과가 있다.

Description

내부 전원전압 보상회로

제1도는 종래 내부 전원전압 보상회로도.

제2도는 본 발명 내부 전원전압 보상회로도의 일실시예시도.

제3도는 제2도에 있어서, 음전압발생부의 상세 회로도.

제4도는 제2도에 있어서, 각 부 출력 파형도.

제5도는 제2도에 있어서, 구간(t0-t1)에서의 차동증폭기의 동작회로도.

제6도는 제2도에 있어서, 구간(t1-t2)에서의 차동증폭기의 동작회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 음전압발생부 200 : 기준전압발생부

300 : 차동증폭기 400 : 내부회로

본 발명은 내부 전원전압 보상회로에 관한 것으로, 특히 내부 전원전압 저하시 외부 전원전압을 공급해주는 전원공급용트랜지스터의 제어신호로 음전압을 인가함으로써 전류공급 능력을 향상시켜 내부 전원전압을 신속히 보상할 수 있는 내부 전원전압 보상회로에 관한 것이다.

제1도는 종래 내부 전원전압 보상회로도로서, 이에 도시된 바와같이 내부 전원전압의 기준전압(VREF)을 발생하는 기준전압발생부(10)와; 상기 기준전압(VREF)과 실제 내부 전원전압(VINT)을 비교하여 그에따른 신호(OUT)를 출력하는 비교기(CP1)와; 상기 비교기(CP1)의 출력신호(OUT)에 따라 온/오프되어 내부회로(20)에 외부 전원전압(VCC)을 공급/차단하는 전원 공급용피모스트랜지스터(MP1)로 구성한다.

이와같이 구성된 종래 회로에 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

기준전압발생부(10)에서 내부 전원전압의 기준이 되는 기준전압(VREF)를 발생하면 비교기(CP1)는 이를 반전입력단자(-)에 입력받고, 비반전입력단자(+)로는 실제 내부 전원전압(VINT)을 입력받아 그 두신호를 비교하여 그에따른 신호(VOUT)를 출력한다.

이때, 피모스트랜지스터(MP1)는 상기 비교기(CP1)의 출력신호(VOUT)에 따라 온/오프되어 외부 전원전압(VCC)을 내부회로(20)에 공급/차단한다.

예를들어 칩 액티브 상태에서 내부회로(20)가 동작하면, 내부 전원전압(VINT)이 기준전압(VREF)보다 낮아지게 되어, 비교기(CP1)는 '로우'신호를 출력한다.

이에따라 상기 비교기(CP1)의 출력신호를 게이트에 입력받는 전원공급용피모스트랜지스터(MP1)는 턴온된다.

상기 전원공급용피모스트랜지스터(MP1)가 턴온됨으로 인해 외부 전원전압(VCC)이 내부회로(20)에 인가되어 강하된 내부 전원전압(VINT)은 기준전압(VREF)으로 보상된다.

이상에서 설명한 바와같이 종래의 회로는 전원공급용피모스트랜지스터를 제어하는 비교기의 출력신호의 변환시간이 내부 전원전압이 강하시점보다 늦어지는 문제점이 있었고, 내부회로가 내부 전원전압을 다량으로 소모하는 구간에서는 내부 전원전압의 전원공급용피모스트랜지스터의 전류 구동능력이 떨어져서 내부 전원전압을 신속히 보상할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 음전압발생부를 추가하여 그 음전압을 내부회로에 외부 전원전압을 공급하는 전원공급용트랜지스터의 제어신호로 사용함으로써 전류 공급능력을 향상시켜 내부 전원전압을 신속히 보상할 수 있는 내부 전원전압 보상회로를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 내부 전원전압 보상회로는 로우어드레스스트로브신호를 입력받아 접지전압보다 낮은 음전압을 발생하는 음전압발생수단과; 외부 전원전압을 입력받아 내부 전원전압의 기준전압을 발생하는 기준전압발생수단과; 상기 기준전압과 상기 내부 전원전압을 비교하여 내부 전원전압이 작을 경우 제어신호에 따라 접지전압 또는 상기 음전압발생부의 음전압을 선택하여 출력하는 차동증폭수단과; 상기 차동증폭수단의 출력신호에 따라 온/오프되어 외부 전원전압을 내부회로에 공급/차단하는 전원공급수단으로 구성한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 일실시예시도로서, 이에 도시한 바와같이 로우어드레스스트로브신호(RASB)에 따라 접지전압(VSS)보다 낮은 음전압(-VM)을 발생하는 음전압발생부(100)와; 외부 전원전압(VCC)을 입력받아 내부회로(400)의 내부 전원전압(VINT)의 기준전압(VREF)을 발생하는 기준전압발생부(200)와; 상기 기준전압(VREF)과 상기 내부 전원전압(VINT)을 비교하여 내부 전원전압(VINT)이 작을 경우 제어신호(CON1-CON3)에 따라 접지전압(VSS) 또는 상기 음전압(-VM)을 선택하여 출력하는 차동증폭기(300)와; 상기 차동증폭기(300)의 출력신호에 따라 온/오프되어 외부 전원전압(VCC)을 내부회로(400)에 공급/차단하는 전원공급용피모스트랜지스터(MPA)로 구성한다.

상기 음전압발생부(100)는 제3도에 도시한 바와같이 직렬연결된 두개의 인버터(INV1, INV2)로 이루어져 로우어드레스스트로브신호(RASB)를 소정시간 지연시켜 출력하는 지연부(110)와; 상기 지연부(100)의 출력신호를 평활하는 콘덴서(C1)와; 상기 콘덴서(C1)의 일측단자와 접지(VSS)전원 사이에 연결된 다이오드용 엔모스트랜지스터(MN1)와; 상기 콘덴서(C1)의 일측단자와 출력단자 사이에 연결된 다이오드용 엔모스트랜지스터(MN2)로 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 일실시예의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 음전압발생부(100)는 동작상태 인에이블신호 즉 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '하이'상태에서 '로우'상태로 천이하면 신속히 펌핑하여 접지전압(VSS)보다 낮은 음전압(-VM)을 발생한다.

상기 음전압 발생과정을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '하이'상태에서 '로우'상태로 천이하면 이는 인버터(INV1, INV2)를 통해 소정시간 지연되는데, 이로인해 접점(b)의 전위는 소정시간 후, 접지전압(VSS)으로 풀다운된다.

이때, 상기 인버터(INV2)의 출력단자에 연결된 콘덴서(C1)의 일측단자의 전위는 커플링(coupling)에 의해 -kVCC + VTn으로 강하된다.

여기서 k를 커플링비율(coupling ratio)이라 하는데, 엔모스트랜지스터(MN1, MN2)의 기생커패시턴스로 구성된 커패시턴스를 Co라 하고, 콘덴서(C1)의 용량을 C1이라 할 때, 상기 k는 아래 식(1)과 같다.

K = C1/(Co+C1) -------------------------(1)

이때, 일반적으로 C1의 용량을 매우 크게하여 K를 거의 1로 만든다.

그리고 VTn은 엔모스트랜지스터(MN1, MN2)의 드레숄드전압이다. 따라서 인버터(INV2)의 출력전위가 전원전압(VCC)레벨에서 접지전압(VSS)레벨로 천이하면 콘덴서(C1)의 일측단자의 전압레벨은 -VCC+VTn로 강하되어, 엔모스트랜지스터(MN1)는 오프되고, 엔모스트랜지스터(MN2)는 턴온된다.

이에따라 엔모스트랜지스터(MN2)의 드레인은 즉, 출력단자는 -VCC+2VTn의 음전압을 갖게 된다.

한편, 상기 지연부(110)의 출력은 로우어드레스스트로브신호(RASB)의 상태에 따라 변하므로 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '로우'상태에 계속하여 머물러 있는 동안 엔모스트랜지스터(MN2)의 드레인 전압레벨은 음전압(-VM)을 유지한다.

이와같은 상태에서 먼저, 기준전압발생부(200)에서 발생한 내부회로(400)의 내부 전원전압(VINT)의 기준전압(VREF)이 내부 전원전압(VINT)보다 작거나 같은 경우에 관하여 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제4도에서 구간(t0-t1)은 기준전압(VREF)과 내부 전원전압(VINT)이 같은 구간이다. 이때, 제4도의 (a)에 도시한 바와같이 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '하이'상태에서 '로우'상태로 천이하면, 제4도의 (b)에 도시한 바와같이 제어신호(CON1)가 전압(-VM)레벨에 있다가 시간(t0)에서 전압(VCC)레벨로 천이하여 시간(t1)까지 있게 된다.

그리고 제4도의 (d)에 도시한 바와같이 제어신호(CON3)는 전압(VSS)레벨에 있다가 시간(t0)에서 전압(VCC)레벨로 천이하여 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '로우'인 구간동안 즉, 시간(t3)까지 '하이'상태를 유지한다.

그리고 제어신호(CON2)는 전압(-VM)레벨로 있다. 여기서 전압(-VM)은 상기 음전압발생부(100)에서 발생되는 음전압(-VM)과 동일한 전위이다.

이와같이 구간(t0-t1)에서 제어신호(CON1) 및 제어신호(CON3)가 '하이'이므로 엔모스트랜지스터(MN1)가 턴온되어 전류소스로 동작하고, 피모스트랜지스터(MP3, MP4)가 오프된다.

이때, 구간(t0-t1)에서 제어신호(CON2)는 전압(-VM)레벨이므로 엔모스트랜지스터(MN2)는 오프되어 전류가 흐르지 않는다.

이와같이 구간(t0-t1)에서는 제5도에 도시한 바와같이 외부 전원전압(VCC)과 접지전원(VSS)사이에 엔모스트랜지스터(MN1, MN3, MN4)와 부하용 피모스트랜지스터(MP1, MP2)로 구성된 차동증폭기가 동작한다. 따라서 전압(VCC)에서 전압(VSS)까지의 스윙폭을 갖는다.

이때, 전원공급용피모스트랜지스터(MPA)는 상기 차동증폭기(300)의 출력신호(S1)에 따라 온/오프하여 외부 전원전압(VCC)을 내부회로(400)에 공급/차단한다.

한편, 내부회로(400)가 동작하면 내부 전원전압(VINT)는 낮아 지게 되는데, 예를들어 반도체 메모리 특히 DRAM에서 메모리 셀 데이타를 읽기 위하여 워드라인이 '하이' 인에이블된 후, 센스증폭기가 동작하여 셀 데이타를 증폭하게 되면 내부 전원전압(VINT)은 가장 낮은 레벨까지 떨어지게 된다.

이와같이 내부 전원전압(VINT)이 기준전압(VREF)보다 작은 경우 즉, 이는 제4도에서 구간(t1-t2)이 이에 해당하는데, 이때는 제어신호(CON1)는 전압(-VM)레벨로 되고, 제어신호(CON2, CON3)는 전압(VCC)레벨로 된다.

이로인해 제2도에서 엔모스트랜지스터(MN1)는 오프되고, 엔모스트랜지스터(MN2)는 턴온된다. 그리고 피모스트랜지스터(MP3, MP4)는 오프된다.

이와같이 구간(t1-t2)에서는 제6도에 도시한 바와같이 외부 전원전압(VCC)과 음전압(-VM)사이에 엠모스트랜지스터(MN2, MN3, MN4)와 부하용 피모스트랜지스터(MP1, MP2)로 구성된 차동증폭기가 동작한다. 따라서 전압(VCC)과 음전압(-VM) 까지의 스윙폭을 갖는다.

이때, 전원공급용피모스트랜지스터(MPA)는 상기 차동증폭기(300)의 출력신호(S1)에 의해 온/오프되어 외부 전원전압(VCC)을 내부회로(400)에 공급/차단한다.

이와같이 내부회로(400)의 전원소모가 가장 많은 때에는 차동증폭기(300)의 접지레벨을 음전압(-VM)레벨로 함으로써 전압 스윙폭이 커져 내부 전원전압(VINT)의 현저한 저하를 방지할 수 있다.

상기 음전압발생부(100)의 음전압발생과정에 대하여 다시한번 살펴보면, 구간(t1-t2)에서 차동증폭기(300)가 동작하면 외부 전원전압(VCC)에서 음전압발생부(100)의 출력단으로 전류가 흐른다. 이로인해 음전압발생부(100)의 출력단의 전위는 서서히 상승한다.

그런데 상기 음전압발생부(100)의 출력단은 처음 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '하이'에서 '로우'로 천이한 직후에는 콘덴서(C1)의 출력단의 전위보다 엔모스트랜지스터(MN2)의 드레숄드전압(VTn) 만큼 높다.

즉, 음전압발생부(100)의 프리펌핑이 완료된 후부터 시간(t1)까지 음전압발생부의 출력단의 전위는 콘덴서(C1)의 출력단의 전위보다 VTn만큼 높은 레벨을 유지한다.

그러나 구간(t1-t2)에서 제어신호(CON2 및 CON3)가 '하이'이므로 차동증폭기(300)에 의해 음전압발생부(100)의 출력단으로 전류가 유입된다.

이 전류는 음전압발생부(100)의 출력단과 콘덴서(C1)의 출력단 사이에 연결된 엔모스트랜지스터(MN2)를 통해 매우 큰 용량을 가진 콘덴서(C1)에 충전된다.

따라서 콘덴서(C1)의 출력단 및 음전압발생부(100)의 출력단의 전위는 제어신호(CON2)가 '하이'가 된 직후에는 상승하지만, 곧 엔모스트랜지스터(MN2)를 통해 콘덴서(C1)에 충전되므로 접지전압(VSS)보다 낮은 전위가 된다.

한편, 반도체 메모리에서 셀 데이타의 증폭이 끝난 후, 로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '로우'상태에서 '하이'상태로 천이하면, 즉, 시간(t3)이후에는 제어신호(CON1, CON2)는 전압(-VM)레벨이고, 제어신호(CON3)는 전압(VSS)레벨이 된다.

이에따라 차동증폭기(300)는 동작하지 않는다.

이때, 상기 음전압발생부(100)는 구간(t1-t2)에서 콘덴서(C1)에 충전된 전압을 방전하게 되는데, 이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

로우어드레스스트로브신호(RASB)가 '로우'상태에서 '하이'상태로 천이하면 지연부의 출력전위는 전압(VSS)에서 전압(VCC)으로 천이한다.

따라서 콘덴서(C1)의 출력전위도 상승하게 되고, 그 상승된 전압이 엔모스트랜지스터(MN1)의 드레숄드전압(VTn)보다 높아지는 시점부터 콘덴서(C1)에 충전된 전압은 엔모스트랜지스터(MN1)를 통해 접지(VSS)측으로 방전된다.

따라서 지연부(110)의 출력전위는 전압(VTn)레벨을 유지한다. 이때, 엔모스트랜지스터(MN2)는 오프상태가 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 반도체 메모리에 있어서, 내부회로의 동작에 의해 내부 전원전압이 낮아질 경우 전원공급용트랜지스터를 접지전원보다 낮은 음전압으로 구동시킴으로써 전류공급능력을 향상시켜 신속하게 내부 전원전압을 보상할 수 있는 효과가 있다.

Claims

로우어드레스스트로브신호를 입력받아 접지전압보다 낮은 음전압을 발생하는 음전압발생수단과; 외부 전원전압을 입력받아 내부 전원전압의 기준전압을 발생하는 기준전압발생수단과; 상기 기준전압과 상기 내부 전원전압을 비교하여 내부 전원전압이 작을 경우 제어신호에 따라 접지전압 또는 상기 음전압발생부의 음전압을 선택하여 출력하는 차동증폭수단과; 상기 차동증폭수단의 출력신호에 따라 온/오프되어 외부 전원전압을 내부회로에 공급/차단하는 전원공급수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 내부 전원전압 보상회로.