KR100190378B1 - 고속 스위칭 드라이버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조시 기생 부하를 구동하기 위한 고속 스위칭 드라이버에 있어서, 소정 입력 신호에 따라 풀업 동작을 하는 풀업 트랜지스터(P11); 소정 입력 신호에 따라 풀다운 동작을 하는 풀다운 트랜지스터(N11); 및 상기 풀다운 트랜지스터가 풀다운 동작할 때 출력 신호를 접지 전압 보다 높은 어느 하나의 전압으로 유지시키는 수단(N12)을 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 드라이버에 관한 것으로, 보다 빠른 출력 수윙을 얻을 수 있어, 고속의 동작에 유리하도록 한 것이다.

Description

고속 스위칭 드라이버

제1도는 종래 기술에 따른 스위칭 드라이버의 회로도.

제2도는 본 발명에 따른 고속 스위칭 드라이버의 일실시 회로도.

제3도는 본 발명에 따른 고속 스위칭 드라이버의 또다른 일실시 회로도.

제4도는 상기 제1도 내지 제3도의 입.출력 신호 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P11, P21, P22 : PMOS 트랜지스터

N11, N12, N21 : NMOS 트랜지스터

본 발명은 반도체 소자 제조시 게이트 캐패시턴스(gate capacitance) 및 메탈 캐패시턴스(metal capacitance) 등과 같이 큰 기생 부하(parasitic loading)를 구동하기 위하여 사용되는 고속 스위칭 드라이버(switching driver)에 관한 것이다.

제1도는 종래 기술에 따른 스위칭 드라잉버의 회로도로서, 도면에서 P1은 PMOS 트랜지스터, N1은 NMOS 트랜지스터를 각각 나타낸다.

종래의 스위칭 드라이버는 도면에 도시된 바와 같이 논리회로의 출력 신호(A)를 입력받아 기생 캐패시턴스를 충분히 구동할 수 있는 크리의 PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P1, N1)로 구성되는 일반적인 CMOS 인비터 회로를 구비한다. 여기서, PMOS 트랜지스터(P1)는 논리회로의 출력 신호(A)에 응답하여 드라이버의 출력 신호(D)를 풀업 구동하고, NMOS 트랜지스터(N1)는 논리회로의 출력 신호(A)에 응답하여 드라이버의 출력 신호(D)를 풀다운 구동한다.

그러나, 상기와 같이 입력되는 신호(A)에 응답하여 출력 신호(D)를 풀-스윙(full-swing)으로 구동하는 종래 스위칭 드라이버로는 점차 고속화되어 가는 반도체 소자의 요구를 충족시키기에 부족하다. 이로 인하여, 즉 반도체 소자의 속도가 점차 빨라짐으로 인하여, 큰 기생 부하를 보다 빠르게 구동시킬 수 있는 고속의 스위칭 드라이버가 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명은 상기 요구에 부응하여 안출된 것으로, 출력 신호의 스윙 폭을 줄여 구동함으로써 고속의 동작에 유리한 고속 스위칭 드라이버를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고속 스위칭 드라이버에 있어서, 소정의 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 전원전압 레벨로 풀업 구동하기 위한 풀업 구동 수단; 및 상기 풀업 구동 수단 및 접지전원단 사이에 연결되며, 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호에 응답하여 상기 출력 신호를 상기 접지전원단 레벨보다 높은 소정의 전압 레벨로 풀다운 구동하기 위한 풀다운 구동 수단을 포함하되, 상기 풀다운 구동 수단은, 상기 풀업 구동 수단의 드레인단에 연결되며, 게이트로 상기 입력 신호를 입력받는 제1 NMOS 트랜지스터; 및 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 소스단 및 상기 접지전원단 사이에 연결되며, 게이트로 상기 출력 신호를 입력받는 제2 NMOS 트랜지스터를 포함하여, 상기 출력 신호를 상기 전원전압 레벨 및 상기 소정의 전압 레벨로 스윙하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 고속 스위칭 드라이버에 있어서, 소정의 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 접지전원 레벨로 풀다운 구동하기 위한 풀다운 구동 수단; 및 전원전압단 및 상기 풀다운 구동 수단 사이에 연결되며, 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호에 응답하여 상기 출력 신호를 상기 전원전압단 레벨보다 낮은 소정의 전압 레벨로 풀업 구동하기 위한 풀업 구동 수단을 포함하되, 상기 풀업 구동 수단은, 상기 전원전압단에 연결되며, 게이트로 상기 출력 신호를 입력받는 제1 PMOS 트랜지스터; 및 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 드레인단 및 상기 풀다운 구동 수단의 드레인단 사이에 연결되며, 게이트로 상기 입력 신호를 입력받는 제2 PMOS 트랜지스터를 포함하여, 상기 출력 신호를 상기 소정의 전압 레벨 및 상기 접지전원 레벨로 스윙하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 스위칭 드라이버의 회로도로서, 논리회로로부터 출력되어 입력되는 신호(B)를 각기의 게이트 입력으로 받고, 전원전압단으로부터 직렬연결되는 PMOS 트랜지스터(P11) 및 NMOS 트랜지스터(N11)와, 상기 NMOS 트랜지스터(N11)의 소스단 및 접지전원단 사이에 연결되는 NMOS 트랜지스터(N12)를 구비하되, 출력 신호(E)는 상기 PMOS 트랜지스터(P11) 및 상기 NMOS 트랜지스터(N11)의 공통 드레인단으로부터 출력되며, NMOS 트랜지스터(N12)의 게이트에 연결된다.

여기서, NMOS 트랜지스터(N12)는 풀-다운 구동시 출력 신호(E)의 전압 레벨을 접지 레벨(GND)보다 높은 전압 레벨(NMOS 트랜지스터(N12)의 문턱전압만큼 높은 전압 레벨)로 구동하기 위해 추가된 것이다.

본 발명의 일실시에 동작을 제2도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

논리회로의 출력 신호이자 드라이버 회로의 입력신호인 (B)가 로우(low) 상태이면, PMOS 트랜지스터(P11)가 턴-온되어 부하로 출력되는 출력 신호(E)는 하이(high) 상태로 전원전압 레벨(Vcc)이 된다.

다음으로, 입력 신호(B)가 하이 상태이면, 출력 신호(E)를 게이트로 입력받는 NMOS 트랜지스터(N12)에 의해 출력 신호(E)는 접지 레벨(GND)이 아닌 NMOS 트랜지스터(N12)의 문턱 전압(V_TN) 레벨로 출력된다. 왜냐하면, NMOS 트랜지스터(N12)의 게이트 입력이 최종 출력 신호(E)이므로, 출력 신호(E)의 전위가 NMOS 트랜지스터(N12)의 문턱 전압이 될 때 NMOS 트랜지스터(N12)가 턴-오프되어 출력 신호(E)는 문턱 전압(V_TN)의 레벨이 된다.

이와 같이, 출력 신호(E)가 전원 전압 레벨(Vcc)에서 문턱 전압(V_TN)레벨 사이를 스윙함으로써, 최종 출력 신호의 스윙 폭이 줄어 구동 속도를 향상시킬 수 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 스위칭 드라이버의 회로도로서, 논리회로로부터 출력되어 입력되는 신호(C)를 각기의 게이트 입력으로 받고, 접지전원단으로부터 직렬연결되는 NMOS 트랜지스터(N12) 및 PMOS 트랜지스터(P21)와, 상기 PMOS 트랜지스터(P21)의 소스단 및 전원전압단 사이에 연결되는 PMOS 트랜지스터(P22)를 구비하되, 출력 신호(F)는 상기 PMOS 트랜지스터(P21) 및 상기 NMOS 트랜지스터(N21)의 공통 드레인단으로부터 출력되며, PMOS 트랜지스터(P22)의 게이트에 연결된다.

여기서, PMOS 트랜지스터(P22)는 풀-업 구동시 출력 신호(F)의 전압 레벨을 전원전압 레벨(Vcc)보다 낮은 전압 레벨(Vcc - PMOS 트랜지스터(P22)의 문턱전압)로 구동하기 위해 추가된 것이다.

본 발명의 다른 실시예 동작을 제3도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

입력 신호(C)가 하이 상태이면, 출력 신호(F)는 접지 레벨(GND)의 로우 상태가 되고, 입력 신호(C)가 로우 상태이면, 출력 신호(F)는 PMOS 트랜지스터(P22)에 의해 '전원전압 레벨(Vcc) -PMOS 트랜지스터의 문턱 전압(V_TP)' 레벨만큼의 하이 상태를 유지하게 된다.

이와 같이, 출력 신호(F)가 'Vcc-V_TP'에서 접지 레벨(GND) 사이를 스윙함으로써, 최종 출력 신호의 스윙 폭이 감소하여 스윙 속도를 개선시킬 수 있다.

참고적으로, 상기한 회로 각각의 입.출력 신호의 파형도가 제4도에 도시되어 있다. 이 도면을 보면 본 발명의 실시예에 따른 출력 신호(E, F)의 스윙 속도가 종래(D)에 비해 상당히 개선되었음을 알 수 있다.

즉, 본 발명은 논리회로의 출력 신호를 입력으로 받아 큰 기생 부하를 구동시킬 때 드라이버 출력 신호의 전압 스윙 폭을 줄여줌으로써 속도를 개선할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 출력 신호의 전압 스윙 폭을 줄여 보다 빠른 스윙을 가능하게 함으로써 고속 동작에 유리한 특유의 효과가 있다.

Claims (4)

1. (정정) 고속 스위칭 드라이버에 있어서,

   소정의 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 전원전압 레벨로 풀업 구동하기 위한 풀업 구동 수단; 및

   상기 풀업 구동 수단 및 접지전원단 사이에 연결되며, 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호에 응답하여 상기 신호를 상기 접지전원단 레벨보다 높은 소정의 전압 레벨로 풀다운 구동하기 위한 풀다운 구동 수단을 포함하되,

   상기 풀다운 구동 수단은,

   상기 풀업 구동 수단의 드레인단에 연결되며, 게이트로 상기 입력 신호를 입력받는 제1 NMOS 트랜지스터; 및

   상기 제1 NMOS 트랜지스터의 소스단 및 상기 접지전원단 사이에 연결되며, 게이트로 상기 출력 신호를 입력받는 제2 NMOS 트랜지스터를 포함하여,

   상기 출력 신호를 상기 전원전압 레벨 및 상기 소정의 전압 레벨로 스윙하도록 하는 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 드라이버.
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 소정의 전압 레벨은

   상기 제2 NMOS 트랜지스터의 문턱 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 드라이버.
3. (정정) 고속 스위칭 드라이버에 있어서,

   소정의 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 접지전원 레벨로 풀다운 구동하기 위한 풀다운 구동 수단; 및

   전원전압단 및 상기 풀다운 구동 수단 사이에 연결되며, 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호에 응답하여 상기 출력 신호를 상기 전원전압단 레벨보다 낮은 소정의 전압 레벨로 풀업 구동하기 위한 풀업 구동 수단을 포함하되,

   상기 풀업 구동 수단은,

   상기 전원전압단에 연결되며, 게이트로 상기 출력 신호를 입력받는 제1 PMOS 트랜지스터; 및

   상기 제1 PMOS 트랜지스터의 드레인단 및 상기 풀다운 구동 수단의 드레인단 사이에 연결되며, 게이트로 상기 입력 신호를 입력받는 제2 PMOS 트랜지스터를 포함하여,

   상기 출력 신호를 상기 소정의 전압 레벨 및 상기 접지전원 레벨로 스윙하도록 하는 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 드라이버.
4. (정정) 제3항에 있어서, 상기 소정의 전압 레벨은,

   상기 전원전압단 레벨에서 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압 레벨은 뺀 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 드라이버.