KR100254004B1 - Semiconductor device comprising internal voltage generating circuit - Google Patents

Semiconductor device comprising internal voltage generating circuit Download PDF

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KR100254004B1
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다카오 와타나베
료이치 호리
고로 기츠카와
요시키 가와지리
다카유키 가와하라
기요오 이토
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor device with an internal power supply is provided to improve stability and reliability by protecting the electrical characteristics notwithstanding deviation or variation in the condition of the fabrication process condition and the operating condition. CONSTITUTION: A semiconductor device includes a semiconductor chip(1), an internal circuit(2) inherent to a semiconductor device, and a control circuit(3) for generating control signals or controlling internal voltages. The control signal or internal voltage is utilized for controlling operation of the internal circuit(2) by way of a control bus or line(5). The characteristics of the internal circuit(2) are maintained in predetermined constant relationship in conformance with the fabrication process condition and the operating condition, whereby a semiconductor device enjoying high stability and improved reliability is realized.

Description

내부전압 발생회로를 구비하는 반도체장치{SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING INTERNAL VOLTAGE GENERATING CIRCUIT}Semiconductor device with internal voltage generator circuit {SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING INTERNAL VOLTAGE GENERATING CIRCUIT}

본 발명은 저소비 전력의 내부공급전원을 갖는 내부전압 발생회로를 구비한 반도체 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an internal voltage generation circuit having an internal supply power source of low power consumption.

종래, 외부전원전압이 입력되어 내부전압을 발생하는 내부전압 발생회로를 구비하는 반도체 장치에 있어서, 내부전압 발생회로내의 차동증폭수단은 내부전압과 기준전압을 비교할 때에 항상 일정한 소비전력으로 동작하였다.Conventionally, in a semiconductor device having an internal voltage generation circuit in which an external power supply voltage is input to generate an internal voltage, the differential amplification means in the internal voltage generation circuit always operates at a constant power consumption when comparing the internal voltage and the reference voltage.

통상, 반도체 장치의 내부회로가 입력신호에 응답하는 동작상태시에는 내부회로의 부하변동(동작전류변동)에 의한 내부전압의 변동이 발생하기 때문에, 이 내부회로로 내부전압을 공급하는 내부전압 발생회로의 출력임피던스를 작게 할 필요가 있다. 그러나, 반도체장치의 내부회로가 입력신호에 응답하지 않는 비동작 상태시에는 이 내부회로로 내부전압을 공급하는 내부전압 발생회로의 출력임피던스를 크게 해도 상관없다는 것이 발명자에 의해 명확하게 되었다.In general, when an internal circuit of a semiconductor device responds to an input signal, an internal voltage fluctuates due to a load fluctuation (operation current fluctuation) of the internal circuit, so that an internal voltage is supplied to supply the internal voltage to the internal circuit. It is necessary to reduce the output impedance of the circuit. However, it has been clarified by the inventor that the output impedance of the internal voltage generating circuit supplying the internal voltage to the internal circuit may be increased in the non-operating state in which the internal circuit of the semiconductor device does not respond to the input signal.

내부전압 발생회로의 출력임피던스를 작게 하기 위해서는 내부전압 발생회로내의 차동증폭수단의 동작전류를 크게 하면 좋다. 차동증폭수단의 동작전류를 크게 하면 출력임피던스가 저하해서 내부회로의 부하변동(동작전류변동)에 관계없이 내부전압의 변동이 경감된다.In order to reduce the output impedance of the internal voltage generation circuit, the operating current of the differential amplification means in the internal voltage generation circuit may be increased. Increasing the operating current of the differential amplification means lowers the output impedance and reduces variations in the internal voltage irrespective of load variations (operating current variations) of the internal circuits.

한편, 반도체장치의 저소비 전력화를 위해서는 내부회로가 입력신호에 응답하지 않는 비동작 상태에서의 내부전압 발생회로의 소비전력을 저감할 필요가 있다. 따라서, 내부회로가 비동작상태일 때에는 내부전압 발생회로내의 차동증폭수단의 동작전류를 작게 하면 좋다.On the other hand, in order to reduce the power consumption of the semiconductor device, it is necessary to reduce the power consumption of the internal voltage generation circuit in the non-operating state in which the internal circuit does not respond to the input signal. Therefore, when the internal circuit is in an inoperative state, the operating current of the differential amplifying means in the internal voltage generating circuit may be reduced.

본 발명의 목적은 제조조건이나 사용조건 등의 변동이 있어도 안정하고 고신뢰도임과 동시에, 양산시에 양품의 수율을 높게 유지할 수 있는 내부전압 발생회로를 구비하는 반도체장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an internal voltage generating circuit which is stable and highly reliable even in the case of fluctuations in manufacturing conditions or usage conditions, and which can maintain high yield of good products during mass production.

도 1∼도 6은 본 발명의 기본개념을 도시한 도면,1 to 6 is a view showing the basic concept of the present invention,

도 7∼도 52는 본 발명의 구체적인 실시예를 도시한 도면,7 to 52 show specific embodiments of the present invention;

도 53∼도 70은 본 발명을 DRAM 및 SRAM에 적용한 실시예를 도시한 도면.53 to 70 show an embodiment in which the present invention is applied to a DRAM and an SRAM.

그래서, 본 발명은 본 발명의 대표적인 실시예인 도 48 및 도 49를 참조해서 설명하면, 기준전압(5I)를 발생하는 기준전압 발생회로, 외부전원전압을 받아서 상기 외부전원전압과는 다른 내부전압(5I')를 상기 기준전압을 기준으로 해서 발생하는 내부전압 발생회로 및 상기 내부전압이 공급되는 내부회로를 구비하는 반도체 장치에 있어서, 상기 내부전압 발생회로는 제1 입력단자와 제2 입력단자의 각각에 입력되는 전압의 차에 따른 전압을 출력하는 차동증폭수단(Q154, Q153, TM151, R151, TM154및 Q154, Q153, TM152, R152, TM157)과 상기 차동증폭수단의 출력을 받아서 상기 내부전압을 출력하는 내부전압 출력수단(TM141)을 갖고, 상기 차동증폭수단의 상기 제1 입력단자에는 상기 기준전압이 공급되고, 상기 제2 입력단자로는 상기 내부전압이 귀환되고, 상기 차동증폭수단은 그의 동작전류가 큰 제1 모드(TM151, TM154가 온상태)와 상기 제1 모드보다 작은 동작전류의 제2 모드(TM152, TM157이 온상태)를 갖고, 제어신호(P)에 의해 상기 제1 모드와 상기 제2 모드중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하였다.Thus, the present invention will be described with reference to FIGS. 48 and 49, which are representative embodiments of the present invention. The reference voltage generation circuit for generating the reference voltage 5I, the internal voltage different from the external power supply voltage by receiving an external power supply voltage, A semiconductor device comprising an internal voltage generation circuit for generating 5I ') based on the reference voltage and an internal circuit supplied with the internal voltage, wherein the internal voltage generation circuit includes a first input terminal and a second input terminal. Differential amplification means (Q 154 , Q 153 , T M151 , R 151 , T M154 and Q 154 , Q 153 , T M152 , R 152 , T M157 ) for outputting a voltage according to the difference of the voltage input to each It has an internal voltage output means (T M141 ) for receiving the output of the amplifying means and outputs the internal voltage, wherein the reference voltage is supplied to the first input terminal of the differential amplifier means, the second input terminal is the internal Voltage is fed back, Group differential amplifier means has a his operating current larger first mode (T M151, T M154 is turned on) and the second mode (the T M152, T M157 on) a small operating current than the first mode, the control The signal P is set to one of the first mode and the second mode.

이와 같이, 내부전압 발생회로의 출력전류가 적을 때에는 차동증폭수단이 소비하는 전류를 작게 하고, 출력전류가 많을 때와 적을 때의 두가지 모드를 갖는 것에 의해서 저소비전력화를 도모할 수가 있다.In this way, when the output current of the internal voltage generation circuit is small, the current consumed by the differential amplification means is reduced, and the power consumption can be reduced by having two modes when the output current is large and small.

또, 상기 내부전압 출력수단으로 p채널 MOS트랜지스터를 사용하고, 이 p채널 MOS트랜지스터의 드레인에서 상기 내부전압을 출력하고 상기 차동증폭수단으로 귀환시키면, n채널 MOS트랜지스터를 사용한 경우의 임계전압분의 전압강하를 방지하는 한편, p채널 MOS트랜지스터로 이루어지는 상기 제1 출력회로의 출력임피던스를 작게 할 수가 있다.When the p-channel MOS transistor is used as the internal voltage output means and the internal voltage is output from the drain of the p-channel MOS transistor and fed back to the differential amplification means, the threshold voltage for the case of using the n-channel MOS transistor is used. The voltage drop can be prevented and the output impedance of the first output circuit made of the p-channel MOS transistor can be reduced.

또, 도 44에 도시한 바와 같이 상기 외부전원전압이 제2 전압(VCE)이상일 때에 상기 제1 전압보다 큰 전압을 출력하기 위해서 도 45에 도시한 바와 같이 상기 내부전압 발생회로로서 상기 외부전원전압이 소정의 전압(VCE)이상일 때에 상기 외부전원전압에 따른 전압을 출력하는 제2 출력회로(Q112)를 사용하면, 외부전원전압이 커지는 것만으로 에이징테스트를 실행할 수 있어 에이징테스트 전환신호의 입력단자를 칩에 마련하지 않고도 외부전원단자 1개만으로 에이징테스트를 실행할 수가 있다.In addition, as shown in FIG. 44, in order to output a voltage larger than the first voltage when the external power supply voltage is greater than or equal to the second voltage V CE , as shown in FIG. When the second output circuit Q 112 outputting the voltage according to the external power supply voltage when the voltage is higher than the predetermined voltage V CE , the aging test can be executed simply by increasing the external power supply voltage. The aging test can be executed using only one external power supply terminal without providing the input terminal of the chip.

또, 상기 내부회로에 트랜지스터와 캐패시터로 이루어지는 메모리셀을 갖고 있는 경우에는 이 캐패시터에 축적되는 전하를 상기 캐패시터의 용량과 상기 내부전압의 곱으로 되도록 하면, 내부전압이 안정하게 되어 있기 때문에 메모리셀의 캐패시터에 축적되는 전하를 안정하게 유지할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수가 있다. 또, 상기 트랜지스터의 게이트에 접속된 워드선에 인가되는 전압을 상기 내부전압을 기준으로 한 것으로 하면, 메모리셀의 리드 및 라이트를 안정하게 실행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.In the case where the internal circuit includes a memory cell composed of a transistor and a capacitor, the internal voltage is stabilized when the charge stored in the capacitor is multiplied by the capacitance of the capacitor and the internal voltage. The charges accumulated in the capacitor can be kept stable, thereby improving the reliability. When the voltage applied to the word line connected to the gate of the transistor is based on the internal voltage, the read and write of the memory cell can be performed stably and the reliability can be improved.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면으로부터 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 기본개념을 도시한 1실시예이다. 동일도면에 있어서 (1)은 반도체칩, (2)는 반도체장치의 본래의 내부회로, (3)은 본 발명의 제어회로로서 제조조건이나 사용조건의 변동에 따른 제어신호 또는 제어된 내부전압을 발생하여 제어선(5)를 거쳐 회로(2)의 동작을 제어한다.1 is an embodiment showing the basic concept of the present invention. In the same drawing, reference numeral 1 denotes a semiconductor chip, reference numeral 2 denotes an original internal circuit of a semiconductor device, and reference numeral 3 denotes a control circuit of the present invention, and a control signal or a controlled internal voltage according to a change in manufacturing conditions or usage conditions. Is generated to control the operation of the circuit 2 via the control line 5.

제어선(5)는 1개의 신호로서 도시했지만, 회로(2)의 회로에 따라서 여러개 마련되는 경우도 있다.Although the control line 5 is shown as one signal, several may be provided according to the circuit of the circuit 2. As shown in FIG.

본 실시예에 의하면, 회로(2)의 특성은 제조조건이나 사용조건에 따라서 특성이 어느 일정한 관계로 유지되므로, 고안정 및 고신뢰성의 반도체장치를 실현할 수가 있다.According to the present embodiment, since the characteristics of the circuit 2 are maintained in a certain relation depending on the manufacturing conditions or usage conditions, it is possible to realize a highly stable and highly reliable semiconductor device.

도 2는 본 발명의 다른 실시예로서, 회로(2)의 동작특성 예를들면 동작속도, 동작전류 등을 검지선(6)을 거쳐서 검출하고 이것에 따라서 제어신호를 발생하는 점에서 다르다.2 is another embodiment of the present invention, in which the operating characteristics of the circuit 2, for example, operating speed, operating current, and the like are detected via the detection line 6, and control signals are generated accordingly.

본 실시예에 의하면, 회로(2)의 동작특성을 직접 검지해서 제어신호를 발생하므로, 도 1에 비해서 보다 고정밀도의 제어가 가능하게 되고 보다 고안정, 고신뢰의 반도체 장치를 실현할 수가 있다. 여기에서, 검지선(6)은 필요에 따라서 여러개의 선을 마련해도 좋은 것은 물론이다.According to this embodiment, since the operating signal of the circuit 2 is directly detected and a control signal is generated, more precise control is possible than in FIG. 1, and a highly reliable and highly reliable semiconductor device can be realized. Here, of course, the detection line 6 may provide several lines as needed.

도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 회로(2)의 동작특성을 검지하기 위해서 회로(2)와 유사한 특성을 갖는 검출회로(4)를 마련한 점이 도 2의 실시예와 다르다.3 is another embodiment of the present invention, in which a detection circuit 4 having similar characteristics to that of the circuit 2 is provided in order to detect operating characteristics of the circuit 2, which is different from the embodiment of FIG.

본 실시예에 의하면, 회로(2)내에 동작특성을 검지하기 위한 적당한 회로부가 없는 경우에도 회로(2)의 특성은 회로(4)를 거쳐서 간접적으로 검지할 수 있고, 이것에 의해서 회로(2)의 특성이 어느 일정한 관계를 유지하도록 제어할 수가 있다.According to the present embodiment, even when there is no suitable circuit section for detecting operating characteristics in the circuit 2, the characteristics of the circuit 2 can be detected indirectly via the circuit 4, whereby the circuit 2 Can be controlled to maintain a certain relationship.

또, 여기에서 회로(4)도 신호(5)에 의해서 제어되고 있지만 이것은 회로(4)의 특성을 회로(2)와 마찬가지로 변화시키기 위한 것이며, 목적에 따라서 신호(5)와는 관계없이 동작시키는 것도 고려된다.In addition, although the circuit 4 is also controlled by the signal 5 here, this is for changing the characteristic of the circuit 4 similarly to the circuit 2, and depending on the objective, it is also possible to operate independently of the signal 5, Is considered.

도 4는 도 1의 실시예를 응용한 실시예이다.4 is an embodiment applying the embodiment of FIG.

본 실시예에서는 제어회로(3)에 의해 전원선(5I)를 통해서 내부회로(2)의 전원전압을 공급한다. 본 실시예는 예를들면 내부회로(2)를 미세한 소자로 구성하는 경우 등에 적합하다. 즉, (5I)의 전위를 내부회로(2)를 구성하는 소자의 내압보다 낮은 값으로 설정하면, 제어회로(3)에 의해 미세소자로 이루어진 고집적의 반도체장치를 안정하고 또한 높은 신뢰성을 유지시킨 상태로 동작시킬 수가 있다.In this embodiment, the control circuit 3 supplies the power supply voltage of the internal circuit 2 via the power supply line 5I. This embodiment is suitable for the case where the internal circuit 2 is composed of fine elements, for example. That is, when the potential of 5I is set to a value lower than the breakdown voltage of the elements constituting the internal circuit 2, the control circuit 3 makes the highly integrated semiconductor device made of the fine elements stable and high in reliability. Can be operated in a state.

또, 본 실시예에 의하면, 외부전압을 낮게 할 필요가 없으므로, 사용자에게 부담을 주는일은 없다. 예를들면, DRAM 등에서는 256K비트, 1M비트, 4M비트로 집적도를 증가시키기 때문에 소자를 미세화할 필요가 있지만, 이 경우 내압의 저하에 대처해서 외부전압을 저감하는 것은 종래품과의 호환성의 점에서 바람직하지 않으므로 본 실시예는 유효하다. 또한, 도 4에서는 제어선을 여러개 도시했지만, 경우에 따라서는 내부회로(2)의 전압만을 제어회로에 의해 제어하는 것에 의해서 내부회로 특성의 안정화를 도모해도 좋다. 내부전압은 외부전원Vcc에 대한 내부전압의 변동을 보상한 다음에 온도 등의 외부조건, 제조조건의 변동에 의한 내부회로의 특성변화를 보상하도록 변화시킬 수도 있다. 또, 도 4의 실시예에 있어서는 외부전압Vcc가 직접 인가되는 제어회로는 내압이 Vcc이상인 소자를 사용해서 구성하는 것은 물론이다. 그러나, 경우에 따라서 집적도를 향상시키기 위해 또는 제어회로와 내부회로의 특성을 일치시키기 위해서, 제어회로의 일부를 내압이 낮은 미세소자로 구성할 필요가 있는 경우도 있을 수 있다. 이 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 제어회로(3)의 내부에 전압변환회로(3A)를 마련하여 그 출력선(5I)를 통해서 Vcc보다 낮은 전압을 공급하고, 내부회로(2) 및 제어회로(3)중 내압이 낮은 부분(3B)를 제어하면 좋다.In addition, according to the present embodiment, since the external voltage does not need to be lowered, there is no burden on the user. For example, in DRAM or the like, it is necessary to miniaturize the device because the integration density is increased to 256K bits, 1M bits, and 4M bits, but in this case, it is necessary to reduce the external voltage in response to a decrease in the breakdown voltage in terms of compatibility with conventional products. This embodiment is valid because it is not preferable. In addition, although several control lines are shown in FIG. 4, in some cases, the internal circuit characteristics may be stabilized by controlling only the voltage of the internal circuit 2 by the control circuit. The internal voltage may be changed to compensate for the fluctuation of the internal voltage with respect to the external power source Vcc, and then compensate for the characteristic change of the internal circuit due to the fluctuations in the external conditions such as temperature and manufacturing conditions. In addition, in the embodiment of Fig. 4, the control circuit to which the external voltage Vcc is directly applied is, of course, configured using an element having a breakdown voltage of Vcc or more. However, in some cases, in order to improve the degree of integration or to match the characteristics of the control circuit and the internal circuit, it may be necessary to configure a part of the control circuit as a micro element having a low breakdown voltage. In this case, as shown in FIG. 5, a voltage conversion circuit 3A is provided inside the control circuit 3 to supply a voltage lower than Vcc through the output line 5I, and the internal circuit 2 and the control. It is good to control the part 3B with low internal voltage in the circuit 3. As shown in FIG.

이와 같이, 도 5의 실시예에 의하면 제어회로도 포함해서 미세화된 소자로 구성할 수 있으므로, 더욱더 집적도가 향상된다. 또, 제어회로(3B)와 내부회로(2)를 동일한 특성을 갖는 소자로 구성할 수 있으므로, 내부회로(2)의 특성변동을 제어회로(3B)내의 회로의 특성변동에 따라서 정밀하게 제어할 수 있다는 등의 이점이 있다. 또한, 도 4 및 도 5의 실시예에서는 필요에 따라서 내부회로내의 일부 내압이 높은 소자를 외부전압Vcc에서 동작시켜도 좋다. 그런데, 도 2 및 도 3에 있어서 내압이 낮은 미세소자를 사용하는 경우에도 도 4 및 도 5와 마찬가지로 해서 구성할 수 있는 것은 물론이다. 또, 도 1∼도 5의 실시예에서는 제어회로를 칩내에 1개씩 마련한 예를 설명하였지만, 필요에 따라서 내부회로(2)를 몇개로 분할해서 각각의 제어회로를 마련해도 좋다. 또한, 그 경우에 도 1∼도 5의 각 구성을 필요에 따라 조합해도 좋은 것은 물론이다 상기한 바와 같이, 내부회로(2)를 몇개로 분할해서 그 특성을 제어하는 경우에는 각각의 회로기능에 의해서 최적한 특성으로 제어하는 것이 가능하게 된다.As described above, according to the embodiment of Fig. 5, since the control circuit can also be configured to be miniaturized, the degree of integration is further improved. In addition, since the control circuit 3B and the internal circuit 2 can be constituted by elements having the same characteristics, the characteristic variation of the internal circuit 2 can be precisely controlled in accordance with the characteristic variation of the circuit in the control circuit 3B. There is such an advantage. In addition, in the embodiment of Figs. 4 and 5, some of the elements with high internal voltage in the internal circuit may be operated at the external voltage Vcc as necessary. By the way, in the case of using the micro device having a low breakdown voltage in Figs. 2 and 3, of course, it can be configured similarly to Figs. In addition, in the embodiment of Figs. 1 to 5, an example in which control circuits are provided one by one in the chip has been described. However, if necessary, the internal circuits 2 may be divided into several to provide respective control circuits. In this case, it is a matter of course that each configuration of FIGS. 1 to 5 may be combined as necessary. As described above, when the internal circuit 2 is divided into several parts and its characteristics are controlled, This makes it possible to control the optimum characteristics.

도 6은 회로의 동작속도를 다른 일정한 값으로 제어한 경우를 도시한 것이다. 도 6에 있어서 점선C11은 제어회로가 없는 종래의 회로의 동작속도를 도시한 것으로, 제조조건 및 사용조건의 변화에 따라서 동작속도는 크게 변화하고 있다. 이것에 대해서, 제어회로를 여러개 마련한 경우, 고속동작을 필요로 하는 회로는 B11과 같이 고속으로 일정하게 유지되고, 저속동작을 필요로 하는 회로는 A11과 같이 저속으로 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 예를들면, 출력회로 등에서는 출력의 충방전을 고속으로 실행하면, 전원에 잡음이 생겨서 내부회로의 동작 또는 부근에 배치된 반도체장치에 악영향을 끼친다. 이와 같은 경우에는 출력회로만을 저속으로 제어하면, 전체의 속도를 저하시키는 일없이 동작속도를 일정하게 할 수가 있다.6 illustrates a case where the operation speed of the circuit is controlled to another constant value. In Fig. 6, the dotted line C 11 shows the operation speed of the conventional circuit without the control circuit, and the operation speed is greatly changed in accordance with the change in the manufacturing conditions and the use conditions. If On the other hand, provided with multiple control circuits, circuits which require high-speed operation is kept constant at a high speed, such as B 11, circuits that require a low-speed operation can be kept constant at a low speed, such as A 11 Do. For example, in the output circuit or the like, when the output charging and discharging is performed at high speed, noise occurs in the power supply, which adversely affects the operation of the internal circuit or the semiconductor device disposed in the vicinity. In such a case, if only the output circuit is controlled at a low speed, the operation speed can be made constant without lowering the overall speed.

또한, 여기에서는 제조조건 및 사용조건의 변동에 의해서 회로동작이 일정하게 되도록 제어하는 예를 설명했지만, 필요에 따라서 원하는 요인에 대해 원하는 의존성을 갖게 해도 좋다. 예를들면, 온도의 상승에 따라서 회로의 동작속도가 고속으로 되는 제어도 가능하다. 이 경우에는 반도체장치내의 배선 또는 반도체장치 사이의 배선의 저항의 지연이 온도에 의해서 증대한다는 것을 상쇄하도록 제어하는 것에 의해서, 반도체장치 또는 그것을 포함해서 구성되는 시스템전체의 속도를 일정하게 유지할 수가 있다.In addition, although the example of controlling so that a circuit operation | movement becomes constant by the fluctuation | variation of a manufacturing condition and a use condition was demonstrated here, you may have desired dependence on a desired factor as needed. For example, it is also possible to control the operation speed of the circuit to become high as the temperature rises. In this case, the speed of the semiconductor device or the entire system including the same can be kept constant by controlling to cancel the increase in the resistance of the wiring in the semiconductor device or the resistance of the wiring between the semiconductor devices.

도 1∼도 6의 실시예에 의하면 제조조건에 의해서 회로의 특성이 변동하는 일이 없으므로, 양산시에 있어서의 양품의 수율이 향상된다. 또, 사용조건에 따라서 특성이 변동하지 않으므로, 본 실시예의 반도체장치를 사용해서 구성한 컴퓨터 등의 시스템의 신뢰성도 향상한다. 또, 경우에 따라서는 회로(3)내의 2개의 회로에 있어서 양자의 동작의 동기를 취해야 하는 경우가 있지만, 이와 같은 경우에는 본 실시예를 사용하면 회로특성의 변동이 없기 때문에 타이밍마진을 극소로 설정할 수가 있다. 따라서, 그 양만큼 반도체장치의 속도를 고속화할 수 있다는 이점도 있다. 예를들면, DRAM에서는 메모리셀 어레이와 주변회로의 동작의 동기를 취할 필요가 있지만, 이와 같은 경우에도 본 발명의 적용에 의해 타이밍마진을 극소로 할 수 있으므로 고속화가 가능하게 된다. 이와 같은 것은 2개 이상의 반도체장치 사이에 있어서 동작의 동기를 취해야 하는 경우에도 마찬가지로, 본 발명을 응용한 반도체장치를 사용하는 것에 의해서 여러개의 반도체장치로 구성된 컴퓨터 등의 시스템의 동작속도도 고속화할 수가 있다.According to the embodiment of FIGS. 1-6, since the characteristic of a circuit does not change with manufacture conditions, the yield of the goods at the time of mass production improves. In addition, since the characteristics do not vary depending on the use conditions, the reliability of a system such as a computer constructed using the semiconductor device of the present embodiment is also improved. In some cases, the two circuits in the circuit 3 may need to be synchronized with each other. However, in this case, the timing margin is minimized because the circuit characteristics do not change when the present embodiment is used. Can be set. Therefore, there is also an advantage that the speed of the semiconductor device can be increased by that amount. For example, in the DRAM, it is necessary to synchronize the operation of the memory cell array and the peripheral circuit, but even in such a case, the timing margin can be minimized by the application of the present invention, so that the speed can be increased. Similarly, even when the operation is to be synchronized between two or more semiconductor devices, the operation speed of a system such as a computer composed of several semiconductor devices can also be increased by using the semiconductor device to which the present invention is applied. have.

또한, 도 4 및 도 5에 있어서는 정전원을 Vcc로 한 소위 TTL인터페이스를 가정했지만, ECL에서도 마찬가지이다. 다음에, TTL인터페이스를 중심으로 설명하겠지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 ECL인터페이스에도 응용할 수가 있다.In addition, in FIG. 4 and FIG. 5, the so-called TTL interface which assumed the electrostatic source as Vcc was assumed, but also in ECL. Next, a description will be given mainly of the TTL interface, but the present invention is not limited to this, but can be applied to the ECL interface.

다음에, 구체적인 회로의 실시예를 기술한다. 먼저, 집적회로의 기본회로인 구동회로에 대해서 그 특성을 제어하는 방법에 대해서 기술한다.Next, an embodiment of a specific circuit will be described. First, a description will be given of a method for controlling the characteristics of a driving circuit which is a basic circuit of an integrated circuit.

도 7은 회로(2)내의 구동회로의 특성을 제어하기 위한 구체적인 실시예의 하나이다. 동일도면에서는 회로의 전원전압을 변경하는 것에 의해서 특성을 제어하는 예를 설명하고 있다. 여기에서는 (2)를 구성하는 요소회로(2')로서 p채널 MOS트랜지스터 TP1과 n채널 MOS트랜지스터 TN1로 이루어지는 CMOS인버터를 사용하고 있지만, 이 회로는 NAND, NOR회로 등 다른 논리회로, 더나아가서는 바이폴라 트랜지스터로 구성한 회로 또는 바이폴라와 MOS트랜지스터의 조합으로 구성한 회로 및 이들 각 회로를 임의로 여러개 조합한 회로 등의 어느것이라도 좋다.7 is one of specific embodiments for controlling the characteristics of the driving circuit in the circuit 2. In the same drawing, an example of controlling characteristics by changing a power supply voltage of a circuit is described. Here, a CMOS inverter consisting of a p-channel MOS transistor T P1 and an n-channel MOS transistor T N1 is used as the element circuit 2 'constituting (2). However, this circuit includes other logic circuits such as NAND and NOR circuits, and more. Furthermore, the circuit which consists of a bipolar transistor, the circuit which consists of a combination of a bipolar, and a MOS transistor, and the circuit which arbitrarily combined each of these circuits may be sufficient.

본 실시예에 의하면, 신호(5)의 전압VCONT를 변경하는 것에 의해 회로(2') 즉 (2)전체의 특성을 제어할 수 있어 고안정, 고신뢰의 반도체장치를 실현할 수가 있다. VCONT의 값은 제어의 대상으로 되는 회로(2')의 회로형식과 목적에 따라서 결정된다. 예를들면, 도 7a에 도시한 바와 같다. CMOS인버터의 동작속도를 일정하게 하여 신뢰도를 높이기 위해서는 각종 변동요인에 대해서 도 7b와 같이 VCONT를 변경하면 좋다. 즉, CMOS인버터의 지연시간td는 주된 변동요인인 MOS트랜지스터의 게이트길이 Lg, 임계전압 VT, 게이트산화막 두께 tOX, 채널콘덕턴스 β0, 온도 T(절대온도), 부하용량CL에 대해서 대략According to the present embodiment, by changing the voltage V CONT of the signal 5, the characteristics of the circuit 2 ', i.e., the entirety of the circuit 2 can be controlled, whereby a highly reliable and highly reliable semiconductor device can be realized. The value of V CONT is determined according to the circuit type and purpose of the circuit 2 'to be controlled. For example, as shown in FIG. 7A. In order to increase the reliability by keeping the operation speed of the CMOS inverter constant, V CONT may be changed as shown in FIG. 7B for various variation factors. That is, the delay time td of the CMOS inverter is determined by the gate length Lg, the threshold voltage V T , the gate oxide thickness t OX , the channel conductance β 0 , the temperature T (absolute temperature), and the load capacity C L of the MOS transistor, which are the main variables. about

의 관계에 있다. 실제의 회로에 있어서는 여러가지 사정에 의해서 이 관계식에서 다소 벗어나는 일도 있지만, CMOS회로 전반에 있어서 식 1로 표시한 경향은 거의 유지된다. 따라서, 이 식에 의해 td를 일정하게 유지하도록 VCONT를 변화시키면 좋다. 즉, 정성적인 경향으로서는 도 7b와 같이 각 변동 요인(단, β0은 그의 역수)이 크게 또는 높게 됨과 동시에 VCONT의 값이 높게 되도록 하면 td를 대략 일정하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 제조 조건이나 사용 조건이 변화하여도 동작 속도를 일정하게 유지할 수가 있다. 또, 본 실시예에 있어서는 온도변화에도 응답하므로, 반도체장치 자체의 대기시와 통상 동작시 등의 동작상태에 의해 칩의 발열량이 다르기 때문에 생기는 온도변동 또는 주위온도의 변동에 대해서도 성능을 일정하게 유지할 수가 있다.Is in a relationship. In actual circuits, some of these circumstances may deviate somewhat from this relational expression, but the trend indicated by the equation (1) is almost maintained throughout the CMOS circuit. Therefore, V CONT may be changed to keep td constant by this equation. That is, as a qualitative tendency, as shown in FIG. 7B, when each variation factor (where β 0 is the inverse thereof) becomes large or high and the value of V CONT is made high, td can be kept substantially constant. As a result, the operating speed can be kept constant even if the manufacturing conditions or the use conditions change. In addition, in the present embodiment, since the temperature response is also changed, the performance is kept constant against temperature fluctuations or ambient temperature fluctuations caused by the amount of heat generated by the chip depending on the operation state of the semiconductor device itself during standby and normal operation. There is a number.

또한, 식 1에 있어서는 p/n 양채널의 MOS트랜지스터에서 공통으로 Lg, VT, tOX, β0를 정의하였지만, 실제로는 각각 다른 값으로 되는 경우가 많다. 그러나, 양채널에서는 전압과 전류의 극성이 다를 뿐이고, 식 1의 관계는 그대로 성립하므로 여기에서는 특히 필요한 경우를 제외하고 구별하지 않고 취급하기로 한다.In Equation 1, Lg, V T , t OX , and β 0 are defined in common in the MOS transistors of both p / n channels, but in practice, they are often different values. However, in both channels, only the polarities of voltage and current are different, and the relationship of Equation 1 holds as it is.

또, 경우에 따라서는 회로의 속도를 일정하게 하지 않고 원하는 파라미터에 대해서 원하는 의존성을 갖게 하여도 좋은 것은 상기한 바와 같다. 예를 들면, 상기한 바와 같이 온도상승에 따라 회로의 속도를 고속으로 하고자 하는 경우에는 식 1에서 (VCONT-VT)∝T-1.5로 하지 않고 (VCONT-VT)∝T-n으로 해서 n>1.5로 하면 좋다.In some cases, as described above, it is possible to have a desired dependency on a desired parameter without making the speed of the circuit constant. For example, if you want the circuit according to the speed of the temperature increase as described above at a high speed, the (V CONT -V T) without αT -1.5 in the formula 1 (V CONT -V T) αT -n It is good to set it as n> 1.5.

다음에, 소자 내압에 있어서는 절연파괴내압은 Lg, tOX가 작아지면 저하하므로, 역시 마찬가지로 VCONT를 도 7b와 같이 제어하면 좋다. 또, 최근에 주목받고 있는 MOS트랜지스터의 드레인 근방에서 발생한 고에너지의 캐리어가 게이트산화막내로 주입되어 임계전압이 상승하고, 채널 콘덕턴스가 저하하는 등의 특성이 저하하는 현상 때문에 동작 전압의 상한이 규정되는 내압(이하, 핫캐리어 내압이라고 한다)도 Lg, tOX가 작게 또한 온도 T가 낮게 될수록 저하되므로, 이것에 대해서도 VCONT를 도 7b와 같이 제어하면 좋다. 이것에 의해, 가령 제조편차에 의해 핫캐리어 내압이 저하되었다고 해도 VCONT도 낮아지므로 특성저하 등의 문제를 발생하는 일은 없다. 또, 가령 장기간의 동작에 의해 핫캐리어 현상 이외의 것에 의해 임계전압이 높아지거나 채널콘덕턴스가 작아졌다고 해도 VCONT는 도 7b와 같이 제어되므로, 특성을 일정하게 유지할 수 있다.Next, in the breakdown voltage of the element, the breakdown breakdown voltage decreases when Lg and t OX decrease, so that V CONT may be controlled as in FIG. 7B. In addition, the upper limit of the operating voltage is specified due to a phenomenon in which high-energy carriers generated near the drain of the MOS transistor, which are recently attracting attention, are injected into the gate oxide film, thereby causing a decrease in characteristics such as a rise in threshold voltage and a decrease in channel conductance. Since the breakdown voltage (hereinafter referred to as the hot carrier breakdown voltage) also decreases as Lg and t OX become smaller and the temperature T becomes lower, V CONT may also be controlled as shown in FIG. 7B. As a result, even if the hot carrier internal pressure is lowered due to a manufacturing deviation, V CONT is also lowered, so that there is no problem such as deterioration in characteristics. In addition, even if the threshold voltage increases or the channel conductance decreases due to a long period of operation other than the hot carrier phenomenon, V CONT is controlled as shown in Fig. 7B, so that the characteristics can be kept constant.

앞서 기술한 바와 같이 도 7의 실시예는 회로(2′)로서, CMOS인버터에 한정되지 않고 여러가지 회로를 사용할 수 있다. 예를들면, 도 8과 같은 Bi-CMOS인버터를 사용하여도 좋다. 이 경우에는 출력을 바이폴라 트랜지스터로 구동할 수 있으므로 보다 고속의 동작을 실현할 수 있다. 또, 도 8에서는 바이폴라 트랜지스터 QN3의 컬렉터를 외부전원Vcc에 접속하였다. 이것에 의해, 대부분의 출력전류는 외부전원 Vcc에서 공급되므로, 제어회로(3)의 구동능력을 작게할 수 있어 설계가 용이하게 된다. 또한, 바이폴라 트랜지스터의 내압이 낮은 경우에는 제어회로(3)의 구동능력을 크게 해서 QN3의 컬렉터를 VCONT로 하여도 좋다. 도 6의 회로(2′)로서 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같은 회로를 사용할 수도 있다.As described above, the embodiment of FIG. 7 is a circuit 2 ', and various circuits can be used without being limited to the CMOS inverter. For example, a Bi-CMOS inverter as shown in FIG. 8 may be used. In this case, since the output can be driven by a bipolar transistor, higher speed operation can be realized. 8, the collector of the bipolar transistor Q N3 was connected to the external power supply Vcc. As a result, most of the output current is supplied from the external power supply Vcc, so that the driving capability of the control circuit 3 can be reduced, thereby facilitating the design. When the withstand voltage of the bipolar transistor is low, the driving capability of the control circuit 3 may be increased to set the collector of Q N3 as V CONT . As the circuit 2 'of FIG. 6, a circuit as shown in FIGS. 9 and 10 may be used.

도 9는 도 7의 실시예에 TN3와 TN4로 이루어지는 출력버퍼회로를 부가한 것이다. 본 실시예의 동작 속도 및 출력 전압은 도 7과 마찬가지로 VCONT로 제어되지만, 출력의 부하용량 CL의 구동전류는 Vcc에서 공급되므로 도 8의 실시예와 마찬가지로 제어회로(3)의 구동능력을 작게 할 수 있어 설계가 용이하게 된다.FIG. 9 adds an output buffer circuit consisting of T N3 and T N4 to the embodiment of FIG. 7. The operating speed and output voltage of this embodiment are controlled by V CONT as in FIG. 7, but the driving current of the output load capacitance C L is supplied from Vcc, so that the driving capability of the control circuit 3 is reduced as in the embodiment of FIG. 8. The design becomes easy.

도 10은 TN3을 바이폴라 트랜지스터 QN3으로 치환한 실시예이다. QN3의 구동능력이 크므로 보다 고속으로 부하를 구동할 수 있음과 동시에 VCONT의 구동능력을 더욱 경감할 수가 있다.10 shows an embodiment in which T N3 is replaced with a bipolar transistor Q N3 . Since the driving capacity of Q N3 is large, the load can be driven at a higher speed and the driving capacity of V CONT can be further reduced.

도 8∼도 10의 실시예에 있어서도 도 7과 마찬가지로 VCONT에 의해서 회로특성을 제어할 수 있다.In the embodiments of FIGS. 8 to 10, the circuit characteristics can be controlled by V CONT as in FIG. 7.

도 11은 구동회로의 특성을 제어하는 다른 구체적인 실시예이다. 도 11에서는 도 7에 있어서의 요소회로(2′)의 부분만을 도시하고 있고, TP1, TN1의 CMOS 인버터와 외부전원전압 Vcc 및 접지 사이에 p채널 MOS 트랜지스터 TP2, n채널 MOS 트랜지스터 TN2를 삽입하고, 그 게이트전압을 제어하는 것에 의해서 인버터의 동작전류를 제어하고, 최종적으로 동작 속도를 제어하고 있다. 즉, 전류를 크게 하면 속도는 빨라지고, 전류를 작게 하면 속도는 느려진다. 지연시간 td는 각각의 변동요인에 대해서 식 1로 표시한 것과 마찬가지의 경향을 갖는다. 따라서, 도 11b에 도시한 바와 같이 Lg, VT, tOX, 1/β0, T, CL이 커짐에 따라서 각각의 전류가 증가하도록 , 즉 p채널 MOS트랜지스터의 게이트 제어용 VCONT는 높은 값에서 낮은 값으로, n채널 MOS트랜지스터의 게이트를 제어하는 VCONT'는 낮은 값에서 높은 값으로 변화하도록 하면 td를 거의 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.11 is another specific embodiment of controlling the characteristics of the driving circuit. Fig. 11 shows only a part of the element circuit 2 'in Fig. 7, p-channel MOS transistors T P2 and n-channel MOS transistors T between the CMOS inverters of T P1 and T N1 and the external power supply voltage Vcc and ground. By inserting N2 and controlling its gate voltage, the operating current of the inverter is controlled, and finally the operating speed is controlled. In other words, if the current is increased, the speed is faster, and if the current is smaller, the speed is slow. The delay time td has the same tendency as expressed by Equation 1 for each variation factor. Therefore, as shown in FIG. 11B, the current increases as Lg, V T , t OX , 1 / β 0 , T, and C L increase, that is, the gate control V CONT of the p-channel MOS transistor is high. At low values, V CONT ', which controls the gate of the n-channel MOS transistor, changes from a low value to a high value, making it possible to keep td almost constant.

본 실시예에 의하면 회로의 동작전류는 전원전압에서 직접 공급되고 VCONT, VCONT′는 MOS트랜지스터의 게이트만을 구동하면 좋으므로, 제어회로(3)의 구동능력을 작게 할 수 있어 설계가 매우 용이하게 된다.According to the present embodiment, since the operating current of the circuit is directly supplied from the power supply voltage, and V CONT and V CONT ′ only need to drive the gate of the MOS transistor, the driving capability of the control circuit 3 can be reduced, and the design is very easy. Done.

또한, 본 실시예에 있어서 p, n 양채널 MOS트랜지스터로 제어하는 방식으로 하였지만, 필요에 따라서 그중 어느 한쪽만을 마련하는 것도 고려된다. 또한, 도 11의 실시예에 있어서는 MOS트랜지스터 TP1, TN1의 게이트 폭을 TP2, TN2에 비해서 크게 하는 것 등에 의해 TP1, TN1의 온저항을 TP2, TN2보다 크게 해 두면, TP1, TN1을 흐르는 전류는 TP2, TN2의 온저항으로 결정되어 더욱 제어하기 쉽게 된다.In this embodiment, although the p and n bichannel MOS transistors are controlled in such a manner, only one of them may be provided as necessary. In addition, in the MOS transistor in the embodiment of Figure 11 T P1, or the like to significantly than the gate width of the T N1 to T P2, T N2 T P1, largely to leave the on-resistance of the T N1 than T P2, T N2 , The current flowing through T P1 and T N1 is determined by the on-resistance of T P2 and T N2 , making it easier to control.

도 11에는 인버터의 예를 도시하였지만, 본 실시예는 이것에 한정되지 않고 NAND회로, NOR회로 등 여러가지 논리회로에도 적용할 수 있다. 즉, 도 11에 있어서 구동회로의 기능을 갖는 DRIV를 논리회로로 치환하면 좋다.Although an example of an inverter is shown in Fig. 11, the present embodiment is not limited to this and can be applied to various logic circuits such as a NAND circuit and a NOR circuit. That is, in Fig. 11, DRIV having a function of the driving circuit may be replaced with a logic circuit.

도 12a, 도 12b는 도 11의 제어법을 CMOS에 비해서 고구동 능력인 Bi-CMOS의 구동회로에 적용한 예이다. 잘 알려져 있는 바와 같이 Bi-CMOS회로에서는 MOS트랜지스터에 의해 바이폴라 트랜지스터의 베이스전류를 제어하고, 그 전류를 바이폴라 트랜지스터에서 증폭하여 부하용량을 구동한다. 따라서, 도 12a와 같이 베이스전류를 제어하는 것에 의해 회로의 속도를 제어할 수가 있다. 도 12a에 있어서 입력IN이 저레벨로 되면 pMOS TP2, nMOS TN4가 온, nMOS TN3, TN2, TN1이 온한다. 그 결과, 바이폴라 트랜지스터 QN3이 온하고, QN4는 오프한다. 이 때, QN3을 흐르는 베이스전류는 VCONT를 게이트에 인가되는 TP1에 의해 제어할 수 있다. 따라서, 출력의 충전시의 속도를 VCONT에 의해서 제어할 수가 있다. 한편, 입력IN이 고레벨로 되면, 바이폴라 트랜지스터 QN3이 오프하고 QN4가 오프하여 출력의 방전이 개시된다. 이 때, QN4의 베이스전류는 출력OUT에서 공급되지만 이것은 VCONT′에 의해 제어할 수 있으므로, 출력의 방전속도는 VCONT′에 의해 제어할 수가 있다. 이와 같이 해서 본 실시예에서는 Bi-CMOS회로의 동작 속도를 제어할 수 있다.12A and 12B show an example in which the control method of FIG. 11 is applied to a driving circuit of Bi-CMOS having higher driving capability than that of CMOS. As is well known, in a Bi-CMOS circuit, a base current of a bipolar transistor is controlled by a MOS transistor, and the current is amplified in the bipolar transistor to drive a load capacity. Therefore, the speed of the circuit can be controlled by controlling the base current as shown in FIG. 12A. In FIG. 12A, when the input IN becomes low, pMOS T P2 , nMOS T N4 is turned on, and nMOS T N3 , T N2 , and T N1 are turned on. As a result, the bipolar transistor Q N3 is turned on and Q N4 is turned off. At this time, the base current through Q N3 can be controlled by T P1 applied to the V CONT to the gate. Therefore, the speed at the time of output charging can be controlled by V CONT . On the other hand, when the input IN becomes high, the bipolar transistor Q N3 is turned off and Q N4 is turned off to start discharging the output. At this time, the base current of Q N4 is supplied from the output OUT, but this can be controlled by V CONT ', so that the discharge rate of the output can be controlled by V CONT '. In this manner, in this embodiment, the operating speed of the Bi-CMOS circuit can be controlled.

또한, Bi-CMOS회로의 속도를 제어하기 위해서는 도 11에 있어서 DRIV의 부분을 도 12b와 같이 단순히 Bi-CMOS회로로 치환하여도 좋다. 이 경우, 전류는 도 11a의 MOS 트랜지스터 TP2, TN2로 결정되므로, 도 12a와 같이 베이스전류만을 제어하는 경우에 비해서 고정밀도로 제어할 수가 있다. 또, 도 11의 회로에 비하면 바이폴라 트랜지스터의 구동능력분만큼 DRIV내의 MOS트랜지스터를 작게 할 수 있으므로, 입력IN에서 본 입력용량이 작다는 이점이 있다. 즉, 전단의 부하가 가벼우므로 고속화가 가능하다.In addition, in order to control the speed of the Bi-CMOS circuit, the portion of the DRIV in FIG. 11 may be simply replaced with the Bi-CMOS circuit as shown in FIG. 12B. In this case, since the current is determined by the MOS transistors T P2 and T N2 in FIG. 11A, the current can be controlled with higher precision than in the case where only the base current is controlled as in FIG. 12A. In addition, since the MOS transistor in DRIV can be made smaller by the driving capability of the bipolar transistor than in the circuit of Fig. 11, there is an advantage that the input capacitance seen at the input IN is small. That is, since the load of the front end is light, it can speed up.

도 11과 같이 전원과 구동회로 사이에 MOS트랜지스터를 삽입하여 전류를 제어하는 방법은 다른 것에도 응용할 수 있다. 도 13은 입력 진폭보다 높은 출력진폭을 얻기 위한 레벨변환회로에 적용한 예이다. 도 14를 사용해서 도 13의 회로동작을 설명한다. E가 고전위의 상태이고 입력IN이 고전위 VA로 되면, nMOS TN3을 통해서 F의 전위는 VA-VT의 전위로 된다. 계속해서, E가 저전위로 되면, pMOS TP3이 온하고 F의 전위는 VH로 된다. 그 결과, pMOS TP1이 오프, nMOS TN1이 온으로 되고, 출력 OUT는 0V로 된다. 또, F가 고전위 VH로 상승할 때, A, IN의 전위는 VA이고 TN3은 오프하므로, F에서 IN으로 전류가 유출해서 F의 전위가 하강하는 일은 없다. 한편, E가 고전위의 상태이고 IN이 저전위로 되면, TN3이 온하고 F도 IN과 동일한 저전위로 된다. 그 결과, TP1이 온하고 TN1이 오프하여 출력 OUT가 고전위 VH로 충전된다. 또한, 이 회로에서는 도 14의 점선으로 표시하는 바와 같이 IN이 고전위 VA로 되고나서 E가 저전위로 될 때까지의 기간 tCE가 길면 F의 고전위는 VA-VT에 잠시 머무르므로, TP1, TN1에 관통 전류가 흘러 OUT가 불충분한 저전위에 머무는 기간이 존재하는 경우가 있다. 따라서, tCE의 시간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는 IN이 고전위로 됨과 동시에 E를 저전위로 전환하면 좋다. 이것에 의해, 상기 문제를 해결할 수 있다.As shown in FIG. 11, a method of controlling a current by inserting a MOS transistor between a power supply and a driving circuit can be applied to other applications. 13 is an example applied to a level converting circuit for obtaining an output amplitude higher than the input amplitude. The circuit operation of FIG. 13 will be described with reference to FIG. When E is state of the high potential and the input IN to the high potential V A, the potential of F via the nMOS T N3 is at a potential of V A -V T. Subsequently, when E becomes low, the pMOS T P3 is turned on and the potential of F becomes V H. As a result, the pMOS T P1 is turned off, the nMOS T N1 is turned on, and the output OUT becomes 0V. When F rises to the high potential V H , the potentials of A and IN are V A and T N3 is off, so that a current flows from F to IN so that the potential of F does not drop. On the other hand, if E is at a high potential and IN is at a low potential, T N3 is on and F is at the same low potential as IN. As a result, T P1 is turned on and T N1 is turned off to charge the output OUT to high potential V H. In this circuit, as indicated by the dotted line in Fig. 14, when the period t CE is long from IN to high potential V A and then to E low potential, the high potential of F remains briefly at V A -V T. Therefore, there may be a period in which through current flows through T P1 and T N1 so that OUT stays at an insufficient low potential. Therefore, it is desirable to shorten the time of t CE . For this, it is good to change E to low potential while IN becomes high potential. Thereby, the said problem can be solved.

이상과 같이, 도 13의 실시예에 의하면 입력IN의 진폭VA를 고진폭VH로 변환할 수 있다. 이 때, MOS트랜지스터 TP2, TN2에 의해 전류를 제어할 수 있기 때문에, 원하는 일정 속도로 동작시킬 수 있다. 도 13의 실시예는 예를들면 다이나믹 메모리의 워드드라이버 등 입력전압보다 높은 출력전압을 얻기 위한 회로로서 유효하다.As described above, according to the embodiment of FIG. 13, the amplitude V A of the input IN can be converted into the high amplitude V H. At this time, since the current can be controlled by the MOS transistors T P2 and T N2 , it is possible to operate at a desired constant speed. The embodiment of Fig. 13 is effective as a circuit for obtaining an output voltage higher than an input voltage, for example, a word driver of a dynamic memory.

도 15는 구동회로의 속도를 제어하기 위한 다른 실시예이다. 본 실시예는 도 11에 있어서의 전류제어용의 MOS트랜지스터에서 직접 출력을 얻도록 인버터를 구성한 예이다. 도 15에 있어서 입력전압이 고레벨로 되면, pMOS TP1, TP3이 오프, nMOS TN1, TN3이 온한다. 이 결과, pMOS TP2의 게이트는 VCONT로 되고, nMOS TN2의 게이트는 0V로 된다. 이것에 의해, TP2가 온, TN2가 오프하여 출력에는 VCONT에 의해 원하는 값으로 제어된 전류가 흘러 부하를 충전한다. 입력IN이 저레벨로 되면, 반대로 TP2가 오프, TN2가 온해서 방전동작이 개시되고 OUT는 0V로 된다. 이 때, TN2의 게이트전압은 VCONT′이므로, VCONT에 의해 방전의 속도도 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 전원과 출력 사이에 2개의 MOS트랜지스터가 직렬로 접속되는 일이 없으므로 고속 동작에 적합하다.15 is another embodiment for controlling the speed of the driving circuit. This embodiment is an example in which the inverter is configured to obtain an output directly from the MOS transistor for current control in FIG. In FIG. 15, when the input voltage becomes high, the pMOS T P1 and T P3 are turned off and the nMOS T N1 and T N3 are turned on. As a result, the gate of pMOS T P2 becomes V CONT , and the gate of nMOS T N2 becomes 0V. As a result, T P2 is turned on and T N2 is turned off, and a current controlled to a desired value by V CONT flows to the output to charge the load. When the input IN becomes low, on the contrary, T P2 is turned off and T N2 is turned on to start the discharge operation and OUT becomes 0V. At this time, since the gate voltage of T N2 is V CONT ′, the rate of discharge can also be controlled by V CONT . In this embodiment, since two MOS transistors are not connected in series between the power supply and the output, they are suitable for high speed operation.

또, 직렬로 접속한 2개의 트랜지스터의 특성변동의 영향을 고려해야하는 도 11의 경우에 비해 제어가 용이하다.Further, control is easier than in the case of Fig. 11 in which the influence of the characteristic variation of two transistors connected in series is taken into consideration.

이상 구동회로의 동작속도를 제어하는 방법에 대하여 기술하였지만, 도 7∼도 12 및 도 15의 회로에서는 그 일부에 외부전압 Vcc가 인가되어 있다. 그러므로, 경우에 따라서는 Vcc의 변동을 보상하는 것이 곤란하게 되는 등의 문제를 발생하는 경우도 고려된다. 이 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 제어회로(3)내에 전압변환회로(3A)를 마련해서 그 출력전압 VI를 일정하게 유지하는 것에 의해서, 내부회로를 Vcc의 변동에 대하여 안정하게 동작시킬 수가 있다. 이 경우, 내부전압 VI를 낮게 설정하면, 내압이 낮은 미세화된 소자를 안정하게 동작시킬 수가 있다.Although the method of controlling the operation speed of the driving circuit has been described above, the external voltage Vcc is applied to a part of the circuits of FIGS. 7 to 12 and 15. Therefore, in some cases, it is also considered that a problem occurs such that it becomes difficult to compensate for variations in Vcc. In this case, as shown in Fig. 5, by providing the voltage conversion circuit 3A in the control circuit 3 and keeping the output voltage V I constant, the internal circuit can be operated stably against the variation of Vcc. There is a number. In this case, when the internal voltage V I is set low, the micronized element with low breakdown voltage can be stably operated.

도 16은 상기와 같이 칩내에 전압변환회로를 마련한 1실시예이다. 도 16에 있어서 (5I)는 전압변환회로(3A)에서 제어회로내의 회로(3B) 및 내부회로(2)로 전압VI를 공급하기 위한 전원선이다. 또, ICL은 도 11의 MOS트랜지스터 TP2, TN2와 같이 내부회로내의 각 회로DRIV의 전류를 제어하는 전류제어회로이다. 본 구성에 의하면, 외부전압 Vcc에 의존하지 않는 일정전압 VI에 의해 미세화된 소자를 안정하게 동작시킬 수 있고, 또 각각의 회로기능에 따른 원하는 속도로 동작시킬 수 있다.Fig. 16 shows one embodiment in which a voltage conversion circuit is provided in a chip as described above. In Fig. 16, reference numeral 5I denotes a power supply line for supplying the voltage V I from the voltage conversion circuit 3A to the circuit 3B and the internal circuit 2 in the control circuit. The ICL is a current control circuit that controls the current of each circuit DRIV in the internal circuit, such as the MOS transistors T P2 and T N2 in FIG. 11. With this arrangement, it is possible to stabilize the device miniaturized by the constant voltage V I does not depend on the external voltage Vcc operation, also possible to operate at the desired speed according to the respective function circuits.

도 17은 CMOS인버터의 동작속도를 제어하는 다른 수단을 도시한 실시예이다. 여기에서는 TP1및 TN1의 기판 SBP1, SBN1의 전압을 제어하는 것에 의해서 TP1, TN1의 임계전압을 제어하고, 그 결과로서 인버터의 동작특성을 제어하는 것이다. 본 실시예는 임계전압의 변동에 의한 특성변화를 보상하는데 적합하다.17 is an embodiment showing another means for controlling the operation speed of the CMOS inverter. Here, to control the threshold voltage of T P1, T N1 by controlling the voltage of the substrate SBP1, SBN1 of T P1 and T N1, and controls the operating characteristics of the inverter as a result. This embodiment is suitable for compensating for the characteristic change caused by the variation of the threshold voltage.

도 17에는 CMOS인버터에 대하여 도시했지만, Bi-CMOS 인버터 등 MOS 트랜지스터를 사용하는 다른 회로에도 응용할 수 있다. 또, 이와 같이 기판전압을 제어하는 방식을 지금까지 기술한 다른 제어법과 조합하는 것도 물론 가능하다. 도 7∼도 17은 주로 인버터, 논인버터, NAND회로 등 구동회로의 특성을 제어하는 방법에 대해서 설명하였지만, 집적회로에서는 그 밖에 전압차에 따라서 출력을 발생하는 차동앰프도 많이 사용된다. 다음에, 이 차동앰프에 대한 실시예를 기술한다.Although a CMOS inverter is shown in Fig. 17, it can be applied to other circuits using MOS transistors such as Bi-CMOS inverters. It is of course possible to combine the method of controlling the substrate voltage in this manner with the other control methods described so far. 7 to 17 mainly describe a method of controlling characteristics of a drive circuit such as an inverter, a non-inverter, and a NAND circuit, but in the integrated circuit, a differential amplifier that generates an output according to a voltage difference is also widely used. Next, an embodiment of this differential amplifier is described.

도 18은 본 발명의 다른 실시예로서, 도 11의 제어법을 MOS트랜지스터로 구성된 차동앰프의 동작속도제어에 적용한 실시예이다. 도 18에 있어서 IN1, IN2는 차동입력, OUT1, OUT2는 차동출력이다. 본 회로에 있어서도 동작속도는 제조조건이나 사용조건의 변동에 대하여 도 7, 도 11과 마찬가지의 경향으로 변화한다. 따라서, VCONT, VCONT′를 도 11b와 마찬가지로 제어하는 것에 의해서 동작전류가 변화하고, 그 결과로서 동작속도를 제조조건이나 사용조건에 따라서 제어할 수 있다. 이 차동앰프의 출력전압은 동작전류와 부하MOS트랜지스터 TPL, TPL'의 온저항의 곱으로 결정된다. 따라서, 동작전류를 결정하는 TNC의 온저항과 TPL, TPL'의 온저항의 비가 일정하게 되도록 VCONT, VCONT′를 제어하면, 동작전류와 TPL, TPL'의 온저항의 곱, 즉 출력 전압은 일정하게 유치한 채로 동작 속도를 제어할 수 있다.FIG. 18 shows another embodiment of the present invention in which the control method of FIG. 11 is applied to the operation speed control of a differential amplifier composed of a MOS transistor. In Fig. 18, IN1 and IN2 are differential inputs, and OUT1 and OUT2 are differential outputs. Also in this circuit, the operating speed changes with the same tendency as in FIGS. 7 and 11 with respect to variations in manufacturing conditions and usage conditions. Accordingly, by controlling V CONT and V CONT ′ as in FIG. 11B, the operating current changes, and as a result, the operating speed can be controlled in accordance with manufacturing conditions or usage conditions. The output voltage of this differential amplifier is determined by the product of the operating current and the on-resistance of the load MOS transistors T PL , T PL '. Therefore, if V CONT and V CONT ′ are controlled so that the ratio of the ON resistance of T NC to determine the operating current and the ON resistance of T PL , T PL 'is constant, the on-resistance of the operating current and T PL , T PL ' The product, i.e., the output voltage, remains constant and the speed of operation can be controlled.

도 19는 도 18의 TNA, TNA'를 NPN바이폴라트랜지스터QNA, QNA'로 치환한 실시예로서, 도 18과 마찬가지의 효과가 얻어짐과 동시에 증폭율을 크게 취할 수 있는 등의 특징을 갖는다.FIG. 19 is an embodiment in which T NA and T NA 'of FIG. 18 are replaced with NPN bipolar transistors Q NA and Q NA ', and the same effects as those of FIG. Has

도 20은 도 19의 전류제어용 트랜지스터 TNC를 NPN 바이폴라 트랜지스터QNC와 저항Rc로 치환한 것으로서, 도 18 및 도 19와 마찬가지로 동작속도를 제어할 수 있다. 또, 동작전류가 보다 정전류화되므로 증폭율을 크게 할 수 있다는 특징도 갖는다. 또한, 도 18∼도 20에 있어서 Vcc를 인가하는 것이 내압 또는 Vcc의 변동에 의한 특성변동의 점에서 문제로 되는 경우에는 도 5와 같이 칩내부에 마련된 전압변환회로 (3A)에 의해 원하는 전압을 인가하면 좋다.FIG. 20 is a diagram in which the current control transistor T NC of FIG. 19 is replaced with an NPN bipolar transistor Q NC and a resistor Rc. Similar to FIGS. 18 and 19, the operation speed can be controlled. In addition, since the operating current becomes more constant, the amplification factor can be increased. 18 to 20, when applying Vcc becomes a problem in terms of characteristic variation due to breakdown voltage or Vcc variation, a desired voltage is set by the voltage conversion circuit 3A provided inside the chip as shown in FIG. It is good to apply.

이상, 회로(2)를 구성하는 여러가지 요소회로의 특성을 제어하는데 적합한 실시예에 대하여 기술하였지만, 다음에 제어회로(3)의 구체적인 실시예에 대해서 기술한다As mentioned above, although the Example suitable for controlling the characteristic of the various element circuits which comprise the circuit 2 was described, the specific Example of the control circuit 3 is described next.

도 21은 그 1실시예이다. 도 21에 있어서 TPR은 p채널 MOS트랜지스터, CC는 정전류i를 흐르게 하는 정전류원이다. 본 실시예에 의하면 TPR의 게이트길이, 임계전압, 게이트산화막두께 등의 제조조건 또는 온도 등의 사용조건이 변동하여도 출력(5)에는 TPR에 일정 전류를 흐르게 하는데 필요한 게이트전압이 항상 출력된다. 따라서, 도 11∼도 13, 도 15, 도 18∼도 20 등의 VCONT발생회로로서 적합하다. 이들 회로에 적용하면, TPR과 도 11∼도 13, 도 15의 TP2또는 도 18∼도 20의 TPL, TPL'는 잘 알려져 있는 전류미러회로의 접속으로 된다. 따라서, TP2또는 TPL, TPL'의 트랜지스터치수를 TPR의 그것에 대해 적당하게 선택하는 것에 의해서, 각 회로의 동작전류를 임의의 일정값으로 제어할 수 있다.21 shows that one embodiment. In Fig. 21, T PR is a p-channel MOS transistor, and CC is a constant current source through which constant current i flows. According to this embodiment, even if the manufacturing conditions such as the gate length of T PR , the threshold voltage, the gate oxide film thickness, or the use conditions such as the temperature vary, the output 5 always outputs the gate voltage necessary for flowing a constant current through the T PR . do. Therefore, it is suitable as the V CONT generating circuit of FIGS. 11 to 13, 15, 18 to 20 and the like. When applied to these circuits, T PR and T P2 in Figs. 11 to 13 and 15 or T PL and T PL 'in Figs. 18 to 20 become well-known connection of current mirror circuits. Therefore, by appropriately selecting the transistor dimensions of T P2 , T PL , and T PL ′ for that of T PR , the operating current of each circuit can be controlled to any fixed value.

도 22는 도 21을 n채널 MOS트랜지스터로 구성한 실시예로서, 도 11∼도 13, 도 15, 도 18, 도 19의 VCONT′의 발생회로로서 가장 적합하고 도 21과 마찬가지의 효과가 얻어진다.Fig. 22 is an embodiment in which Fig. 21 is composed of an n-channel MOS transistor, which is most suitable as the generation circuit of V CONT ′ in Figs. 11 to 13, 15, 18, and 19, and the same effects as those in Fig. 21 can be obtained. .

도 23은 도 21과 도 22를 조합한 실시예이다.FIG. 23 shows an embodiment in combination with FIGS. 21 and 22.

본 실시예에 의하면, 도 11∼도 13, 도 15, 도 18, 도 19용의 VCONT, VCONT′를 동시에 발생할 수 있고, 또 이들 전압은 동일 정전류원을 기본으로 해서 발생되므로 상호의 정합성이 높은 매우 안정된 전압을 얻을 수 있다.According to the present embodiment, V CONT and V CONT ′ for FIGS. 11 to 13, 15, 18, and 19 can be generated simultaneously, and these voltages are generated based on the same constant current source, so that mutual compatibility is achieved. This high very stable voltage can be obtained.

도 24는 p채널 MOS트랜지스터 TPR과 n채널 MOS트랜지스터 TNR을 직렬로 접속하여 VCONT를 발생한 실시예이다. 본 실시예에 의하면, p, n 양채널 MOS트랜지스터의 제조조건 및 사용조건의 변동의 영향이 VCONT의 값에 반영된다. 따라서, 도 7∼도 10의 VCONT발생회로로서 적합하다.24 illustrates an embodiment in which V CONT is generated by connecting a p-channel MOS transistor T PR and an n-channel MOS transistor T NR in series. According to the present embodiment, the influence of variations in the manufacturing conditions and usage conditions of the p and n bichannel MOS transistors is reflected in the value of V CONT . Therefore, it is suitable as the V CONT generating circuit of Figs.

도 25는 도 24의 출력에 증폭기(7)과 귀환율β의 귀환회로(8)로 이루어지는 증폭단을 부가한 실시예이다. 본 실시예에서는 그 증폭율을 매우 크게 선택하면, 출력VCONTFIG. 25 shows an embodiment in which an amplifier stage comprising an amplifier 7 and a feedback circuit 8 of feedback rate β is added to the output of FIG. In this embodiment, if the amplification factor is selected very large, the output V CONT

로 되고, β를 적당하게 설정하는 것에 의해서 임의의 값을 얻을 수 있다. 따라서, V0에 의해 제조조건이나 사용조건의 변동의 영향을 반영하는 것 이외에, β에 제조조건이나 사용조건 의존성을 갖게 하는 것에 의해 β에 그 일부 또는 전부의 역할을 분담시킬 수가 있다.By setting β appropriately, any value can be obtained. Therefore, in addition to reflecting the influence of variation in manufacturing conditions and usage conditions by V 0 , the role of all or part of β can be shared by giving β dependence on manufacturing conditions and usage conditions.

도 26은 정전류원CC의 구체적인 실시예의 하나이다. 도 26과 같이 정전류원CC1은 저항R1∼R4와 NPN 바이폴라 트랜지스터 QN1, QN2로 구성되어 있다. 본 실시예에서는 QN1의 베이스BN1의 전압은 바이폴라 트랜지스터의 전류증폭율이 충분히 크고, 또 에미터-베이스간 순방향 전압을 VBE로 하면 VBE(R2+ R3)/R3의 일정 전압으로 된다.Fig. 26 shows one specific embodiment of the constant current source CC. FIG constant current source CC1 as 26 is composed of resistors R 1 ~R 4, and an NPN bipolar transistor Q N1, Q N2. In the present embodiment, the voltage of the base B N1 of Q N1 is sufficiently large that the current amplification factor of the bipolar transistor is high, and the constant voltage of V BE (R 2 + R 3 ) / R 3 is set when the forward voltage between emitter-base is V BE . It becomes a voltage.

따라서,therefore,

의 일정 전류가 흐른다. VBE는 제조조건 변동의 영향을 거의 받지 않으므로, 안정된 전류를 출력할 수가 있다.Constant current flows. Since V BE is almost unaffected by variations in manufacturing conditions, stable current can be output.

본 실시예는 접지를 향해서 외부에서 i가 유입하는 형식이므로, 도 21과 같은 회로의 정전류원으로서 적합하다.In this embodiment, since i flows in from the outside toward ground, it is suitable as a constant current source of the circuit as shown in FIG.

도 27은 PNP 바이폴라 트랜지스터를 사용해서 정전류원을 구성한 실시예이다. 전압, 전류의 극성이 도 26과 다를 뿐, 동작은 완전히 동일하게 된다. 본 실시예는 전원전압 Vcc에서 i가 유출하는 형식이므로, 도 22, 도 24 및 도 25와 같은 회로의 정전류원으로서 적합하다.27 shows an embodiment in which a constant current source is configured using a PNP bipolar transistor. The polarities of the voltages and currents are different from those of Fig. 26, and the operations are completely the same. In this embodiment, since i flows out from the power supply voltage Vcc, it is suitable as a constant current source of the circuits shown in Figs.

도 28은 도 27과 같이 전원전압에서 전류가 유출하는 형식의 정전류원을 NPN 바이폴라 트랜지스터로 실현한 실시예이다. 본 실시예에서는 R1, R2, R3, QN2의 동작전류가 정전류에 가산되는 문제를 갖지만, QN1의 전류 증폭율을 충분히 크게 하는 것에 의해서 그 영향은 무시할 수 있다.FIG. 28 illustrates an embodiment in which a constant current source having a current flowing out from a power supply voltage is realized as an NPN bipolar transistor as shown in FIG. 27. In this embodiment, there is a problem in that the operating currents of R 1 , R 2 , R 3 , and Q N2 are added to the constant current, but the influence can be ignored by sufficiently increasing the current amplification factor of Q N1 .

본 실시예에 의하면, Vcc에서 전류가 유출하는 형식의 정전류원을 만들기 쉽고, 고성능의 NPN 바이폴라 트랜지스터를 사용해서 실현할 수 있다. 또, 본 실시예는 전류가 유입 및 유출하는 어떠한 형식으로서도 사용할 수 있다.According to this embodiment, it is easy to make a constant current source of a type in which current flows out of Vcc, and can be realized by using a high-performance NPN bipolar transistor. In addition, the present embodiment can be used as any type in which current flows in and out.

도 29는 이 특징을 살려서 도 23의 회로에 상기 정전류원을 적용한 것이다. 본 실시예에 의해서, VCONT,VCONT′를 동시에 출력할 수 있다.Fig. 29 applies this constant current source to the circuit of Fig. 23 utilizing this feature. According to the present embodiment, V CONT and V CONT ′ can be output at the same time.

도 30은 예를들면 도 26의 정전류원 CC1과 같이 접지를 향해서 전류가 유입하는 전류원CC와 p채널 MOS 트랜지스터 TPM, TPM'로 이루어지는 전류미러회로에 의해 Vcc에서 전류가 유출하는 형식의 정전류원을 실현한 실시예이다.30 is a constant current of a type in which a current flows out of Vcc by a current mirror circuit including a current source CC into which the current flows toward the ground and a p-channel MOS transistor T PM , T PM ', for example, the constant current source CC1 of FIG. 26. The embodiment which realized the circle.

TPM, TPM'의 치수를 동일하게 하는 것에 의해서 양자에 흐르는 전류를 동일하게 할 수 있고, CC의 출력전류 i와 동일한 값의 전류를 전원전압 Vcc에서 외부로 출력할 수가 있다. 이것을 도 22와 마찬가지로 n채널 MOS 트랜지스터 TNR에 입력하는 것에 의해 VCONT'를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 TPM, TPM'의 치수의 비를 적당하게 선택하는 것에 의해서, CC의 전류값에 대해 출력전류를 임의로 결정할 수 있다.By making the dimensions of T PM and T PM 'the same, the current flowing in both can be made the same, and a current having the same value as the output current i of CC can be output from the power supply voltage Vcc to the outside. V CONT 'can be obtained by inputting this to the n-channel MOS transistor T NR similarly to FIG. In this embodiment, the output current can be arbitrarily determined with respect to the current value of CC by appropriately selecting the ratio of the dimensions of T PM and T PM '.

도 31은 도 30에 있어서 TPM과 CC에 의해서 발생되는 전압을 VCONT의 전압으로서 공용한 것이다. 본 실시예에 의해 VCONT, VCONT′를 동시에 발생할 수 있고, 도 23과 마찬가지로 양자의 특성을 정합성좋게 제어할 수 있다는 특징을 갖는다.FIG. 31 shares the voltage generated by T PM and CC in FIG. 30 as the voltage of V CONT . According to the present embodiment, V CONT and V CONT ′ can be generated at the same time, and the characteristics of both can be controlled consistently as in FIG. 23.

도 32는 MOS트랜지스터를 사용해서 고안정의 정전류원을 실현하는 실시예이다.Fig. 32 shows an embodiment in which a constant current source of high stability is realized by using a MOS transistor.

도 32에 있어서 TN61∼TN63은 n채널 MOS트랜지스터이고, TN61은 부, TN62는 정의 임계전압을 갖는다. TN63의 임계전압은 정부중 어느 쪽이라도 좋다. R61∼R63은 저항, (7)은 차동 증폭기이다.In Fig. 32, T N61 to T N63 are n-channel MOS transistors, T N61 is negative, and T N62 has a positive threshold voltage. The threshold voltage of T N63 may be either government. R 61 to R 63 are resistors, and (7) are differential amplifiers.

여기에서, R61, R62의 값 및 TN61, TN62의 치수를 각각 동일하게 설정해 두면, TN61, TN62에 흐르는 전류가 서로 동일하게 되도록 동작한다. 따라서, TN62의 게이트전압VI6은 TN61과 TN62의 임계전압의 차와 동일한 값의 전압으로 된다. 이 임계전압의 차의 값은 제조조건이나 사용조건에 의존하지 않고, 거의 일정하게 유지된다.Here, R 61, leaving the dimension of the value of R 62 and T N61, T N62 same set, respectively, and operates the current flowing through the T N61, T N62 so as to be equal to each other. Thus, the gate voltage V T of I6 N62 is at a voltage equal to the difference between the threshold voltage of T and T N61 N62. The value of the difference of the threshold voltages is maintained almost constant regardless of the manufacturing conditions or usage conditions.

이상의 회로에 있어서 TN63의 드레인 및 소오스 전류는 동일하므로 출력 전류 i는In the above circuit, the drain and source currents of T N63 are the same, so the output current i is

과 같이 나타낼 수 있다. 따라서, VI6과 동일한 특성을 갖는 전류출력을 얻을 수 있고, 그 값은 R63에 의해서 임의로 제어할 수 있다.It can be expressed as Therefore, a current output having the same characteristics as V I6 can be obtained, and the value thereof can be arbitrarily controlled by R 63 .

본 실시예는 예를 들면 도 31의 전류원CC에 사용하는 등 각 실시예의 정전류원으로서 사용하는 것에 의해서 고안정의 특성 제어가 가능하게 된다.This embodiment can be used as the constant current source of each embodiment, for example, for the current source CC of FIG.

본 실시예에 의하면, 바이폴라 트랜지스터를 사용하지 않아도 회로를 구성하는 것이 가능하게 되므로, MOS트랜지스터로 구성된 집적회로에 적합하다.According to this embodiment, the circuit can be configured without using a bipolar transistor, and therefore, it is suitable for an integrated circuit composed of MOS transistors.

도 33은 도 21∼도 25 및 도 30, 도 31 등의 정전류로서 더욱 적합한 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예는 잘 알려져 있는 밴드갭 발생회로를 정전류원으로서 응용한 것으로서, 특히 온도, 전원전압 등의 변동에 대해서 고안정의 전류를 얻을 수 있다.FIG. 33 shows an embodiment more suitable as the constant current of FIGS. 21-25, 30, 31, and the like. In this embodiment, a well-known bandgap generating circuit is applied as a constant current source, and a high-definition current can be obtained, particularly with respect to variations in temperature, power supply voltage, and the like.

도 33에 있어서 Q51∼Q56은 바이폴라 트랜지스터, R51∼R55는 저항으로서, 원하는 온도특성을 갖는 정전류 i를 형성할 수 있다. 또한, i51은 저항 R51을 흐르는 전류, i52는 바이폴라 트랜지스터 Q52의 컬렉터전류, i53은 바이폴라 트랜지스터 Q53의 컬렉터전류이다. 이하에는 출력전류 i에 대하여 설명하기 전에 먼저 본 회로의 내부전압VI1의 값과 온도의존성에 대하여 설명한다. 또, 이하에서는 간단하게 하기 위해 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 전류에 비해 베이스 전류는 무시할 수 있는 것으로 하고, 컬렉터전류와 에미터전류가 거의 동일한 것으로서 설명한다. 전압 VI1은 다음 식으로 나타내어진다..In FIG. 33, Q 51 to Q 56 are bipolar transistors, and R 51 to R 55 are resistors, and a constant current i having desired temperature characteristics can be formed. I 51 is a current flowing through the resistor R 51 , i 52 is a collector current of the bipolar transistor Q 52 , and i 53 is a collector current of the bipolar transistor Q 53 . Before describing the output current i, the value of the internal voltage V I1 and the temperature dependence of the present circuit will be described. In the following description, for simplicity, the base current is negligible compared to the collector current of the bipolar transistor, and the collector current and the emitter current are almost the same. The voltage V I1 is represented by the following equation.

여기에서, VBE(Q51), VBE(Q52), VBE(Q56)은 각각 바이폴라 트랜지스터 Q51, Q52, Q56의 베이스-에미터간의 순방향 전압이다. 식 4에 있어서 전류 I52는 다음식으로 나타내어진다.Here, V BE (Q 51 ), V BE (Q 52 ), and V BE (Q 56 ) are forward voltages between base-emitters of the bipolar transistors Q 51 , Q 52 , and Q 56 , respectively. In Formula 4, the current I 52 is represented by the following formula.

여기에서, 바이폴라 트랜지스터 Q55와 Q54의 에미터 면적을 적당하게 선택하는 것에 의해서, 바이폴라 트랜지스터 Q55의 전류밀도를 바이폴라 트랜지스터 Q54의 n배로 설정하면,Here, a bipolar transistor Q 55 and the emitter of the emitter 54 by Q to suitably select the area, setting the current density of the bipolar transistor Q 55 n times of the bipolar transistor Q 54,

이 성립한다. 식 6에서 k는 볼츠만 정수, T는 절대 온도, q는 전자의 전하이다. 식 4∼식 6에 의해This holds true. In Equation 6, k is Boltzmann's integer, T is the absolute temperature, and q is the charge of the electron. By equations 4 to 6

이 성립한다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터 Q52와 Q56의 에미터전류 밀도가 동일하게 되도록 설계하면, 식 7의 우변 제3항, 제4항은 삭제되므로,This holds true. Therefore, if the emitter current densities of the bipolar transistors Q52 and Q56 are designed to be the same, the right and right sides 3 and 4 of Equation 7 are deleted.

이 성립하고, 전기 VI1의 온도의존성은This holds true, and the temperature dependence of electricity V I1

로 된다. 잘 알려져 있는 바와 같이 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터전압은 부의 온도의존성을 갖는다. 따라서, 식 9에 있어서 저항R52, R54의 비 또는 바이폴라 트랜지스터 Q55와 Q54의 에미터 전류밀도의 비n을 변경하는 것에 의해서, It becomes As is well known, the base-emitter voltage of a bipolar transistor has a negative temperature dependency. Therefore, by changing the ratio of the resistors R 52 and R 54 or the ratio n of the emitter current densities of the bipolar transistors Q 55 and Q 54 in equation 9,

를 임의로 설정할 수 있다.Can be set arbitrarily.

이 온도계수를 0으로 했을 때에 얻어지는 VI1의 값이 실리콘 반도체의 밴드갭 전압과 거의 동일한 1. 2V 전후의 값으로 되므로, 일반적으로 밴드갭 발생회로라고 불리고 있다.Since the value of VI1 obtained when this temperature coefficient is 0 becomes a value around 1.2V, which is almost equal to the bandgap voltage of the silicon semiconductor, it is generally called a bandgap generating circuit.

이상의 회로에 있어서 Q56의 컬렉터전류와 에미터전류는 거의 동일하므로, 출력전류 i는In the above circuit, since the collector current and emitter current of Q 56 are almost the same, the output current i is

과 같이 나타낼 수 있다. 따라서, VI1과 동일한 특성을 갖는 전류출력이 얻어지고, 그 값은 R55에 의해 임의로 제어할 수 있다.It can be expressed as Therefore, a current output having the same characteristics as V I1 is obtained, and the value thereof can be arbitrarily controlled by R 55 .

본 실시예를 이미 기술한 각 실시예의 정전류원으로서 사용하면, 매우 고안정의 제어가 가능하게 된다. 특히, 온도에 관해서는 목적에 따라서 정전원의 온도계수를 0 또는 정, 부중 임의의 값으로 설정하고, 그것에 의해 회로의 동작특성을 임의로 제어할 수 있다.When the present embodiment is used as the constant current source of each of the embodiments described above, highly reliable control is possible. In particular, regarding the temperature, the temperature coefficient of the electrostatic source can be set to 0, or positive or negative, depending on the purpose, whereby the operating characteristics of the circuit can be arbitrarily controlled.

또, 본 실시예의 내부전압 VI1은 고안정의 정전압원으로서 사용할 수도 있다. 이 때, 정전류출력 i가 불필요한 경우에는 그 출력단자를 Vcc에 접속하면 좋다.The internal voltage V I1 of the present embodiment can also be used as a constant voltage source of high stability. At this time, when the constant current output i is unnecessary, the output terminal may be connected to Vcc.

VI1은 예를 들면 도 20의 VCONT′로서 사용할 수도 있고, 이 경우에는 차동증폭기의 온도특성을 제어할 수 있다.For example, V I1 may be used as V CONT ′ in FIG. 20, and in this case, temperature characteristics of the differential amplifier can be controlled.

지금까지 몇 가지 구체적인 실시예를 들어서 본 발명에 의한 회로특성의 제어법에 대해서 설명하였다. 이들 실시예는 용이하게 실현할 수 있지만, 집적도를 높이기 위해서 미세한 소자로 구성하는 경우에는 소자의 내압이 낮아지고, 외부전압 Vcc를 소자에 직접 의뢰하는 것이 곤란하게 되는 경우도 있을 수 있다. 또, 외부전압이 변동하면, 원하는 특성을 얻는 것이 곤란하게 되는 경우도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는 도 4, 도 5, 도 16의 실시예와 같이, 칩내부에서 안정한 전압 VI를 형성해서 이것을 Vcc대신에 사용하여도 좋다. 이 때, 경우에 따라서 Vcc를 인가해도 문제가 없는 경우에는 Vcc를 인가해도 좋다. 그렇게 하면, 전압VI를 발생하는 전압원의 부담이 감소하므로, 보다 고안정으로 VI를 유지할 수 있다.Some specific examples have been described so far and the control method of the circuit characteristics according to the present invention has been described. Although these embodiments can be easily realized, in the case of using a fine element for increasing the degree of integration, the breakdown voltage of the element may be low, and it may be difficult to directly request the external voltage Vcc directly to the element. In addition, when the external voltage fluctuates, it may be difficult to obtain desired characteristics. In such a case, as in the embodiments of Figs. 4, 5 and 16, a stable voltage V I may be formed inside the chip and used instead of Vcc. At this time, Vcc may be applied in some cases, and in the case where there is no problem, Vcc may be applied. By doing so, the burden on the voltage source generating the voltage V I is reduced, and thus V I can be maintained more stably.

도 34는 내부전압 VI를 사용한 경우에 그 동작속도를 원하는 값으로 제어하기 위한 1실시예를 도시한 것이다. 여기에서는 도 11에 도시한 CMOS인버터를 도 21, 도 22의 회로에 의해 제어하는 경우를 예로서 설명하지만, 이것에 한정하지 않고 지금까지 기술한 각종 실시예에 응용할 수 있다. 도 34에서는 pMOS TP2와 TPR, nMOS TN2와 TNR은 전류미러를 이룬다. 따라서, 상기 실시예와 마찬가지로 TPR에 대한 TP2의 크기를 적당하게 설정하면, 구동회로 DRIV의 충전전류를 임의의 값으로 설정할 수 있다. 또, TNR에 대한 TN2의 크기를 적당하게 설정하면, 방전전류를 임의의 값으로 설정할 수 있다. 여기에서, pMOS TPR과 TP2의 소오스전압 및 전류원CC2의 전원전압VI를 소자내압보다 낮은 값으로 유지하면, 소자내압이 낮은 미세소자를 사용할 수 있다. 또, 본 실시예는 출력진폭도 VI로 되므로 다음단에 입력되는 전압도 안정하게 제어할 수 있고, 다음단의 동작도 안정하게 유지할 수 있다. 또, VCONT, VCONT' 발생회로(31), (32)는 여러개의 회로에서 공유할 수 있고, 이 경우에도 TP2, TN2의 크기를 회로마다 설정하면 각각의 회로를 원하는 속도로 제어할 수 있다.FIG. 34 shows an embodiment for controlling the operation speed to a desired value when the internal voltage V I is used. Although the case where the CMOS inverter shown in FIG. 11 is controlled by the circuit of FIG. 21, FIG. 22 is demonstrated as an example, it is not limited to this, It can apply to the various Example described so far. In FIG. 34, pMOS T P2 and T PR and nMOS T N2 and T NR form a current mirror. Therefore, similarly to the above embodiment, if the size of T P2 for T PR is appropriately set, the charging current of the driving circuit DRIV can be set to an arbitrary value. In addition, if properly set the size of the T N2 for T NR, it may set the discharge current to an arbitrary value. Here, if the source voltage of the pMOS T PR and T P2 and the power supply voltage V I of the current source CC2 are kept lower than the device breakdown voltage, a microelement having a low device breakdown voltage can be used. In addition, in the present embodiment, the output amplitude is also V I , so that the voltage input to the next stage can be controlled stably, and the operation of the next stage can also be stably maintained. In addition, the V CONT and V CONT 'generation circuits 31 and 32 can be shared by multiple circuits. Even in this case, if the sizes of T P2 and T N2 are set for each circuit, each circuit is controlled at a desired speed. can do.

다음에, 도 4, 도 5, 도 34 등과 같이 칩내부에서 Vcc보다 낮은 전압을 발생하는데 적합한 전압변환회로의 실시예에 대해서 기술한다,Next, an embodiment of a voltage conversion circuit suitable for generating a voltage lower than Vcc in the chip as shown in Figs. 4, 5, 34, etc. will be described.

도 35는 전압변환회로의 구성을 도시한 1실시예이다. 여기에서 A는 전압변환회로, F는 정전압 발생회로, G는 증폭기이다. 정전압 발생회로F는 외부전원전압 Vcc에서 정전압VI1을 발생한다. 증폭기G는 상기 전압VI1을 증폭해서 내부회로(2) 또는 제어회로의 일부(3A)에 필요한 전압값 VI를 제어선(5I)로 출력한다. 여기에서, 전압VI는 정전압회로F와 증폭기G에 의해서 여러가지 특성을 갖게 할 수 있다. 예를들면, 온도의존성 및 외부전원전압 의존성을 보상하면, 도 34와 같은 회로의 출력진폭을 Vcc 및 온도에 의존하지 않고 일정하게 할 수 있으므로, 보다 고안정의 동작을 실현할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 정전압회로의 출력전압VI1을 증폭기G에 의해 원하는 전압값으로 증폭할 수 있다. 이 때문에, 정전압회로의 출력전압VI1의 값에 제한받는 일 없이 전압VI의 값을 설정할 수 있다.35 shows one embodiment of the configuration of the voltage conversion circuit. Where A is a voltage conversion circuit, F is a constant voltage generating circuit, and G is an amplifier. The constant voltage generating circuit F generates the constant voltage V I1 at the external power supply voltage Vcc. The amplifier G amplifies the voltage V I1 and outputs the voltage value V I required for the internal circuit 2 or part 3A of the control circuit to the control line 5I. Here, the voltage V I can have various characteristics by the constant voltage circuit F and the amplifier G. For example, by compensating for the temperature dependence and the external power supply voltage dependency, the output amplitude of the circuit as shown in FIG. 34 can be made constant without depending on Vcc and temperature, so that a highly stable operation can be realized. According to this embodiment, the output voltage V I1 of the constant voltage circuit can be amplified to a desired voltage value by the amplifier G. Therefore, the value of the voltage V I can be set without being limited to the value of the output voltage V I1 of the constant voltage circuit.

도 36에 도시한 실시예는 도 35에 있어서 증폭기G를 차동앰프GD와 귀환회로H에 의해서 구성한 것이다. 여기에서, 귀환회로H는 전압VI가 원하는 값을 취할 때에 출력I2로 정전압VI1과 동일한 전압이 출력되도록 설계한다. 본 실시예에 의하면, 출력전압VI의 변동을 귀환회로H를 통해서 귀환하고 있으므로, 제어선(5I)에서 공급하는 전류가 시간과 함께 고속으로 변화하는 경우에도 출력전압VI의 값을 정밀도좋게 일정하게 유지할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 36, the amplifier G is constituted by the differential amplifier GD and the feedback circuit H in FIG. Here, the feedback circuit H is designed such that the same voltage as the constant voltage V I1 is output to the output I 2 when the voltage V I takes a desired value. According to this embodiment, since the fluctuation of the output voltage V I is fed back through the feedback circuit H, even if the current supplied from the control line 5I changes at high speed with time, the value of the output voltage V I can be precisely adjusted. You can keep it constant.

도 37은 도 35 및 도 36의 실시예에 있어서의 정전압 발생회로F의 구체적인 구성예를 도시한 것으로서, 도 33에 도시한 전류원에 있어서 바이폴라 트랜지스터 Q56의 컬렉터를 Vcc에 접속한 회로이다. 도 37의 회로에 있어서 출력전압VI1과 그 온도의존성은 식 8, 9에 의해 주어진다. 저항의 비 또는 바이폴라 트랜지스터의 전류밀도의 비를 변경하는 것에 의해서 온도의존성을 설정할 수 있는 것은 이미 기술한 바와 같다.FIG. 37 shows a specific configuration example of the constant voltage generating circuit F in the embodiment of FIGS. 35 and 36, which is a circuit in which the collector of the bipolar transistor Q 56 is connected to Vcc in the current source shown in FIG. In the circuit of Fig. 37, the output voltage V I1 and its temperature dependence are given by equations (8) and (9). As described above, the temperature dependency can be set by changing the ratio of the resistance or the ratio of the current density of the bipolar transistor.

본 실시예를 도 35 및 도 36에 도시한 실시예의 정전압 발생회로 F로 사용하는 경우에는 후단의 증폭기G 또는 차동앰프GD, 귀환회로H의 온도특성에 맞게의 값을 설계하는 것에 의해서 전압변환회로A의 출력전압 VI의 온도의존성을 0 또는 원하는 값으로 할 수 있다.In the case where the present embodiment is used as the constant voltage generating circuit F of the embodiment shown in Figs. 35 and 36, the temperature of the amplifier G, the differential amplifier GD, and the feedback circuit H of the rear stage is adjusted. The temperature dependence of the output voltage V I of the voltage conversion circuit A can be set to 0 or a desired value by designing the value of.

이 도 37에 도시한 구성은 일반적으로 밴드갭 기준회로라 하며, 「ANALYSIS AND DESIGN OF ANALOG INTEGRATED CIRCUITS」(PAUL R. GRAY, ROBERT G. MEYER저, JOHN WILEY AND SONS, Inc.1977년 발행)의 pp.259의 도 4중 30a로 기재한 위들러 밴드 갭 기준회로(Widlar band-gap reference)의 출력에 출력단J를 마련한 것과 거의 동일한 것이다.The configuration shown in FIG. 37 is generally referred to as a bandgap reference circuit, and is described by "ANALYSIS AND DESIGN OF ANALOG INTEGRATED CIRCUITS" (PAUL R. GRAY, ROBERT G. MEYER, JOHN WILEY AND SONS, Inc., 1977). It is almost the same as providing the output terminal J at the output of the Widlar band-gap reference described in Fig. 4, 30a of pp. 259.

또한, 도 37의 실시예에 있어서는 외부전압 Vcc가 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 순방향전압의 거의 2배, 약 1.8V를 초과하면 전압 VI1은 Vcc에 의존하지 않고 거의 일정하게 된다. 따라서, 본 실시예를 도 35, 도 36에 사용하면 온도의존성, 외부전압 의존성이 없는 출력전압 VI를 용이하게 얻을 수 있다.In addition, in the embodiment of Fig. 37, when the external voltage Vcc is almost twice the base-emitter forward voltage of the bipolar transistor and exceeds about 1.8V, the voltage V I1 becomes almost constant without depending on Vcc. Therefore, if the present embodiment is used in Figs. 35 and 36, the output voltage V I without temperature dependency and external voltage dependency can be easily obtained.

그런데, 지금까지 설명해 온 실시예와 같은 동일한 반도체기판 내에 정전압회로F와 그 밖의 회로를 동시에 형성하는 경우에는 양자에 사용하는 트랜지스터를 MOS트랜지스터 또는 바이폴라 트랜지스터의 1종류로 통일한 쪽이 프로세스 공정을 간략화할 수 있어 제조코스트의 저감이 가능하게 되는 경우가 있다. 따라서, 정전압회로F로서 도 37의 실시예와 같이 바이폴라 트랜지스터를 사용한 것은 아니고, MOS 트랜지스터를 사용한 것이 바람직한 경우가 있다. 그 경우에는 예를들면 도 32에 있어서 MOS트랜지스터 TN63의 드레인을 Vcc로 한 회로의 VI6을 사용하여도 좋고, 또는 OGUEY, Journal of Solid-State Circuit, SC-15, Jun. '80 또는 BLAUSCHILD, Journal of Solid-State Circuit, SC-13, Dec. '78에 기재된 정전압 발생회로 등을 사용하면 좋다.By the way, when the constant voltage circuit F and the other circuits are simultaneously formed in the same semiconductor substrate as described in the above-described embodiment, it is possible to simplify the process process by unifying transistors used in both of them as MOS transistors or bipolar transistors. In some cases, the manufacturing cost can be reduced. Therefore, as a constant voltage circuit F, it is preferable to use a MOS transistor instead of using a bipolar transistor as in the embodiment of FIG. In that case, for example, in Fig. 32, V I6 of a circuit in which the drain of the MOS transistor T N63 is set to Vcc may be used, or OGUEY, Journal of Solid-State Circuit, SC-15, Jun. '80 or BLAUSCHILD, Journal of Solid-State Circuit, SC-13, Dec. The constant voltage generation circuit described in '78 may be used.

도 38은 도 36에 있어서의 차동증폭회로GD의 구체적인 실시예이다.FIG. 38 shows a specific embodiment of the differential amplifier circuit GD in FIG.

도 38에 있어서는 단자 I1에 정전압회로F의 출력전압VI1이, 단자I2에 귀환회로의 출력전압VI2가 인가된다. 본 실시예에서는 단자I1, I2가 바이폴라 트랜지스터의 베이스전극이기 때문에 이득이 높고, 전압VI의 변동을 작게 억제할 수 있다. 또한, 도 38에 있어서의 p채널 MOS트랜지스터를 도 39와 같이 저항으로 대용할 수도 있다. 이 저항은 바이폴라 트랜지스터의 베이스 확산층으로 구성할 수 있으므로, 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터용의 불순물층내에 형성할 수 있다. 따라서, 회로의 레이아웃 면적을 저감할 수 있다.In Figure 38, the output voltage V I1 of the constant-voltage circuit to the terminal I F 1, is applied to the output voltage V I2 of the feedback circuit to the terminal I 2. In this embodiment, the terminals I 1 and I 2 are the base electrodes of the bipolar transistor, so that the gain is high and the variation in the voltage V I can be suppressed to be small. In addition, the p-channel MOS transistor in FIG. 38 can be substituted with a resistor as shown in FIG. Since this resistor can be comprised by the base diffusion layer of a bipolar transistor, it can be formed in the impurity layer for the collector of a bipolar transistor. Therefore, the layout area of the circuit can be reduced.

또한, 도 38, 도 39의 차동앰프의 전류원으로서는 여러가지 회로가 고려되지만, 도 40 및 도 41과 같이 1개의 MOS트랜지스터로 실현하는 것도 가능하다. 여기에서, MOS트랜지스터 TI61, TI71의 게이트를 I1에 접속하였다. VI1은 상기와 같이 Vcc에 대해서 일정값으로 되므로, 이와 같이 하면 Vcc에 대해서 앰프의 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 또, 앰프의 특성을 안정하게 제어할 필요가 있는 경우에는 도 18∼도 20에 도시한 바와 같은 회로를 사용하여 여러가지 제어를 실행할 수도 있다.Although various circuits can be considered as the current source of the differential amplifiers of FIGS. 38 and 39, it is also possible to realize one MOS transistor as shown in FIGS. 40 and 41. Here, the gates of the MOS transistors T I61 and T I71 were connected to I 1 . Since V I1 becomes a constant value for Vcc as described above, the current of the amplifier can be kept constant with respect to Vcc. When it is necessary to stably control the characteristics of the amplifier, various controls can also be executed using a circuit as shown in Figs.

도 42는 도 36에 있어서의 귀환회로H의 구체적인 실시예를 도시한 것이다.FIG. 42 shows a specific embodiment of the feedback circuit H in FIG.

도 42에 있어서는 제어선(5I)의 전압VI에 대해서 출력단자 I2에는In Fig. 42, the output terminal I 2 is connected to the voltage V I of the control line 5I.

가 출력되고, 도 36의 차동 증폭기에 입력된다, 따라서 정전압회로 F의 출력전압을 VI1, 제어선(5I)로 출력하고자 하는 원하는 전압을 VIO로 해서Are output, and is input to the differential amplifier in FIG. 36, according to the desired voltage to output the output voltage of the constant voltage circuit F to V I1, control line (5I) as a V IO

를 만족하도록 저항 R81, R82를 설계하면 VI= VIO이고 VI1= VI2로 되고, 제어선(5I)의 전압은 원하는 전압 VIO에서 안정한다. 여기서 정전압회로F의 출력전압 VI1을 상기와 같이 온도의존성이 0으로 되도록 설계하면 상기 전압 VIO의 온도의존성도 거의 0으로 할 수 있다.When the resistors R 81 and R 82 are designed to satisfy V i = V IO and V I1 = V I2 , the voltage on the control line 5I is stable at the desired voltage V IO . If the output voltage V I1 of the constant voltage circuit F is designed such that the temperature dependency is zero as described above, the temperature dependency of the voltage V IO can be made almost zero.

또한, 필요에 따라서 VIO에 원하는 온도의존성을 갖게 하는 것이 가능한 것은 물론이다.In addition, it is, of course, possible to give V IO the desired temperature dependence as needed.

도 43은 도 36에 있어서의 귀환회로 H의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 43의 실시예에 있어서는 제어선(5I)를 직접 저항에 접속하지 않고, 바이폴라 트랜지스터 Q91의 베이스 전극에 접속하였다. 따라서 바이폴라 트랜지스터 Q91에 의해 전류가 증폭되므로 도 42보다 더욱 고속 동작을 실현할 수 있다. 또, 차동앰프GD의 부하 전류도 경감할 수 있다. 도 43에 있어서는 식 11, 식 12는 각각FIG. 43 shows another embodiment of the feedback circuit H in FIG. In the embodiment of Figure 43 without connecting the control line (5I) in direct resistance it was connected to the base electrode of the bipolar transistor Q 91. Therefore, since the current is amplified by the bipolar transistor Q 91 , a higher speed operation can be realized than in FIG. 42. In addition, the load current of the differential amplifier GD can be reduced. In FIG. 43, Formula 11 and Formula 12 are respectively

로 되므로, 식 14를 만족하도록 저항 R91, R92의 값을 결정하면 좋다. 단, 이 경우는 식 14에서 명확한 바와 같이,Therefore, the values of the resistors R 91 and R 92 may be determined so as to satisfy the expression (14). In this case, however, as shown in Equation 14,

로 되므로, 식 15의 제2항에 의해 전압VIO의 온도의존성은 전압 VI1의 온도의존성과 일치하지 않는다. 이 경우에는 식 11에 의해Therefore, the temperature dependence of the voltage V IO does not coincide with the temperature dependence of the voltage V I1 by the second term of Equation 15. In this case, by

로 되므로, 원하는 VIO,에 따라서 식 15, 식 16을 만족하도록 설계하면 좋고,를 0으로 할 수도 있는 것은 물론이다., The desired V IO , In accordance with Eq. 15 and Eq. 16, Of course it can also be 0.

한편, 이상과 같은 회로를 사용하면 전원전압 Vcc가 과대하게 되었다고 하여도 출력전압을 Vcc보다 낮은 일정값으로 할 수 있으므로, 미세한 소자를 파괴로부터 방지할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 반면 유효한 에이징 테스트를 실시하는데는 반드시 적합하지 않은 경우가 있다.On the other hand, if the above circuit is used, even if the power supply voltage Vcc becomes excessive, the output voltage can be set to a constant value lower than Vcc, which has the advantage of preventing the minute device from being destroyed. But on the other hand, there are cases where it is not always appropriate to conduct a valid aging test.

통상의 집적회로에서는 최종 제조 공정후에 통상 동작에서 사용되는 전압보다 높은 전압을 고의로 회로내의 각 트랜지스터에 인가하고, 게이트 산화막 불량등에 의해 원래 고장이 발생하기 쉬운 트랜지스터를 초기에 발견하는 에이징 테스트를 실시하여 신뢰성을 보증하고 있다. 이 에이징 테스트에 의한 불량의 발견율을 향상시키기 위해서는 정상 소자가 파괴되는 것보다 약간 낮은 전압을 각 소자에 인가할 필요가 있다. 그러나 상기와 같이 칩내부의 전압변환회로를 거쳐서 일정한 전원전압을 공급하도록 구성된 집적회로 칩에서는 내부회로에 충분한 에이징 전압이 인가되지 않을 우려가 있다. 이 경우에는 도 44에 도시한 바와 같이 전압변환In a general integrated circuit, after the final fabrication process, a voltage higher than that used in normal operation is deliberately applied to each transistor in the circuit, and an aging test is performed to initially detect a transistor that is likely to malfunction due to a poor gate oxide film or the like. Guaranteed reliability. In order to improve the detection rate of defects by this aging test, it is necessary to apply a voltage slightly lower to each device than the normal device is destroyed. However, in the integrated circuit chip configured to supply a constant power supply voltage through the voltage conversion circuit inside the chip as described above, there is a fear that sufficient aging voltage is not applied to the internal circuit. In this case, voltage conversion as shown in FIG.

회로에서 발생하는 전압 VI를 외부 전원전압 Vcc가 과잉으로 크게 되었을 때에 상승하도록 설계하면 된다. 도 44에서, 외부전원전압 Vcc가 VCI에서 VCE까지는 내부 발생전압 VI를 일정값 VIO로 유지하고, Vcc가 VCE를 초과하면 Vcc의 상승에 따라서 상승하도록 하였다. 이와 같이 VCE이상으로 Vcc를 상승시키면 VI도 상승하므로, 에이징테스트시에는 Vcc를 VCE이상으로 올리면 칩내의 회로에 VIO보다 높은 전압을 인가할 수 있다. 이 때문에 유효한 에이징 테스트를 실행할 수 있다.The voltage V I generated in the circuit may be designed to rise when the external power supply voltage Vcc becomes excessively large. In FIG. 44, the internal power supply voltage V I is maintained at a constant value V IO from V CI to V CE , and when Vcc exceeds V CE , the external power supply voltage Vcc rises as Vcc rises. In this way, when Vcc is raised above V CE , V I also increases. Therefore, in an aging test, when Vcc is raised above V CE , a voltage higher than V IO can be applied to the circuit in the chip. This allows you to run valid aging tests.

도 45는 도44에 도시한 전압 특성을 실현하기 위한 구체적인 실시예를 도시한 것이다. 도 45에 있어서의 정전압회로F는 도 37의 실시예에 있어서 출력단J의 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터와 단자D 사이에 저항R111을 삽입한 것이고, 차동증폭기GD와 귀환회로H는 도 36과 마찬가지로 접속하였다.FIG. 45 shows a specific embodiment for realizing the voltage characteristics shown in FIG. A constant voltage circuit in Fig. 45 F was connected like will insert a resistance R 111 between the collector and the terminal D of the bipolar transistor of the output stage J according to the embodiment of Figure 37, the differential amplifier GD and a feedback circuit H is 36 .

또, 바이폴라 트랜지스터 Q111의 컬렉터를 바이폴라 트랜지스터 Q112의 베이스에 접속하고, 상기 바이폴라 트랜지스터 Q112의 에미터를 제어선(5I)에, 컬렉터를 Vcc에 접속하였다. 본 회로에 있어서는 외부 전원전압 Vcc가 출력전압 VI의 안정점 VIO에 도달한 후 바이폴라 트랜지스터 Q112가 온할 때까지는 VI는 VIO와 같이 일정하고, 바이폴라 트랜지스터 Q112가 온한 후에는 출력 전압은 Vcc와 함께 상승한다. 바이폴라 트랜지스터 Q112가 온하는 점 VCE는 다음식으로 주어진다.Further, a bipolar transistor the collector of the bipolar transistor Q 111 to Q 112, and connected to the base of the control wire (5I) the emitter of the bipolar transistor Q 112, the collector was connected to Vcc. Stable point after reaching the V IO until the bipolar transistor Q 112 is onhal V I is the constant as V IO, after the bipolar transistor Q 112 is onhan of the external supply voltage Vcc, the output voltage V I In this circuit the output voltage Rises with Vcc. The point V CE at which the bipolar transistor Q 112 is turned on is given by the following equation.

여기에서, 전류 i11은 저항 R111을 흐르는 전류로서 다음식을 만족한다.Here, the current i 11 is a current flowing through the resistor R 111 and satisfies the following equation.

따라서,therefore,

이고, VCE이상으로 Vcc가 상승하면 VI는 다음식에 따라서 상승한다.When Vcc rises above V CE , V I rises according to the following equation.

이상과 같이 본 실시예에 의하면 외부전압 Vcc가 VCE를 초과하면 전압VI가 Vcc에 따라 상승하기 때문에, 에이징 테스트를 유효하게 실행할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, when the external voltage Vcc exceeds V CE , the voltage V I rises with Vcc, so that the aging test can be effectively executed.

그런데 VIO의 온도의존성을 0으로 설계했을 때의 VCE의 온도의존성은 식 19에 의해However, when the temperature dependence of V IO is designed to be 0, the temperature dependence of V CE is

한편, Vcc>VCE에서의 VI의 온도 의존성은On the other hand, the temperature dependence of V I at Vcc> V CE is

로 된다. 여기에서, 귀환회로H로 도 42의 회로를 사용했을 때에는 식 12에 의해=0이므로It becomes Here, when using the circuit of Fig. 42 as the feedback circuit H, = 0

Vcc>VCE에 의해Vcc > V CE

로 된다.It becomes

통상 VBE의 온도의존성은 약 -2㎷/℃이므로, VCE의 온도의존성 및 VCE>Vcc에서의 VI의 온도의존성은 매우 작다. 또, 귀환회로H로 도 43의 실시예를 사용한 경우에는으로 하였을 때에 식 14식에 의해The temperature dependence of V BE is typically is about -2㎷ / ℃, the temperature dependence of V I in the temperature dependence of V CE and V CE> Vcc is very small. In the case of using the embodiment of Fig. 43 as the feedback circuit H, Equation 14

로 되므로, 식 21, 식 22에 의해 So, by equation 21, equation 22

Vcc>VCE에 의해Vcc > V CE

로 된다. It becomes

여기에서, 식 15, 19에 의해Here, by equations 15 and 19

를 η으로 놓으면, If is set to η,

가 성립한다. 따라서, 예를들면 VCE=6V, VIO=4V로 하였을 때에는Is established. Therefore, for example, when V CE = 6V and V IO = 4V

VBE(Q112)=VBE(Q91)=0. 8V로서, η=3/8로 되고, 식 23a, 식 23b에서및 Vcc>VCE에서의는 각각 약 -1. 25㎷/℃ 및 약 +1. 25㎷/℃로 되므로, 귀환회로H로 도 43의 회로를 사용한 경우에도 VCE의 온도의존성 및 Vcc>VCE에서의 VI의 온도의존성은 매우 작다. 또, 도 43의 회로를 사용했을 때에는 VCE의 값을 VIO의 대략 2배 근방으로 하는 것에 의해서, VCE의 온도의존성과 Vcc>VCE에서의 VI의 온도의존성도 동시에 거의 0으로 할 수 있다. 즉, VBE(Q112)≒VBE(Q91)로 하면, 식 23c에 의해 η=1일 때 VCE≒2VIO로 되고,로서 식 23a에 의해으로 된다. 또, 식 23b에 의해 Vcc>VCE에서으로 된다.V BE (Q 112 ) = V BE (Q 91 ) = 0. As 8V,? = 3/8, and in Expressions 23a and 23b, And Vcc> V CE Are each about -1. 25 kPa / ° C and about +1. Since it is 25 kW / ° C, even when the circuit of FIG. 43 is used as the feedback circuit H, the temperature dependency of V CE and the temperature dependency of V I at Vcc> V CE are very small. When the circuit of FIG. 43 is used, the value of V CE is approximately twice that of V IO , so that the temperature dependence of V CE and the temperature dependence of V I at Vcc> V CE can be made almost zero at the same time. Can be. I.e., V BE (Q 112) ≒ V BE When a (Q 91), and a V CE ≒ 2V IO when η = 1 days by formula 23c, By equation 23a Becomes Further, in the Vcc> V CE by the expression 23b Becomes

이상 기술한 바와 같이 귀환회로H로 도 42의 회로를 사용한 경우나 도 43의 회로를 사용한 경우 모두 도 44의 전압특성을 거의 온도변동 없이 실현할 수 있고, Vcc≤VCE에서의 통상동작영역 또는 Vcc>VCE에 있어서의 에이징테스트의 영역 모두에 있어서도 온도의존성이 거의 없는 전압VI를 발생할 수 있고, 내부회로군을 안정하게 동작시킬 수 있다.Above-described both the voltage characteristic of Figure 44 or the case of using the circuit of Figure 43 when using the circuit of Figure 42 as a feedback circuit H can be realized with little temperature swing, the normal operation region in Vcc≤V CE as Vcc or > also in all areas of the aging test of the V CE, and may cause the voltage V I with little temperature dependence, it is possible to stably operate an internal circuit group.

상기한 바와 같이, VIO에 필요에 따라 온도의존성을 갖게 하는 것도 물론 가능하다. 또, 에이징테스트 영역의 온도의존성을 VIO와 독립해서 설정할 필요가 있을 때에는 도 37과 같이 Q111의 컬렉터를 Vcc에 접속하여 K의 바이어스용으로 R111과 원하는 온도의존성을 갖는 전류원을 F와는 별도로 마련하면 좋다.Also has a temperature dependency as needed, V IO as described above is of course possible. In addition, when it is necessary to set the temperature dependency of the aging test region independently of V IO , as shown in FIG. 37, a collector of Q 111 is connected to Vcc so that a current source having a desired temperature dependency of R 111 and F for bias of K is separated from F. You should prepare.

도 45에 있어서는 Vcc≥VCE에서 전압VI를 상승시키기 위해 바이폴라 트랜지스터 Q112를 사용하였다. 그러나, nMOS트랜지스터로 Q112를 치환하여 상기 nMOS트랜지스터의 게이트를 단자K에, 드레인을 Vcc에, 소오스를 E에 접속해서 구성하는 것도 가능한 것은 물론이다. 이 때, 단자K는 nMOS트랜지스터의 게이트에 접속되므로 전류를 공급할 필요는 없다. 따라서, 정전압 발생회로의 설계를 용이하게 할 수 있다.In FIG. 45, a bipolar transistor Q 112 was used to raise the voltage V I at Vcc ≧ V CE . However, of course, it is also possible to replace Q 112 with an nMOS transistor so that the gate of the nMOS transistor is connected to the terminal K, the drain is connected to Vcc, and the source is connected to E. At this time, since the terminal K is connected to the gate of the nMOS transistor, it is not necessary to supply a current. Therefore, the design of the constant voltage generation circuit can be facilitated.

이상 기술한 실시예에 의하면, 원하는 온도의존성을 갖고 원하는 범위에서 외부전원전압에도 의존하지 않는 안정한 전압을 제어선(5I)에서 공급할 수 있다. 따라서, 동일칩내의 회로를 안정하게 동작시킬 수 있다. 그러나, 제어선(5I)에서 공급되는 전류가 특히 큰 경우 등에 있어서는 전압의 변동을 방지하기 위해 전압변환회로A에 전류증폭용의 버퍼회로를 부가해서 버퍼회로의 출력(5I′)를 제어선으로서 사용하면 좋다.According to the embodiment described above, the control line 5I can supply a stable voltage having a desired temperature dependency and not depending on the external power supply voltage in a desired range. Therefore, the circuit in the same chip can be operated stably. However, in the case where the current supplied from the control line 5I is particularly large, in order to prevent voltage variations, a buffer circuit for current amplification is added to the voltage conversion circuit A so that the output 5I 'of the buffer circuit is used as the control line. It is good to use.

도 46은 상기 버퍼회로의 1실시예를 도시한 것으로서, C121, C122는 단자NB, 제어선(5I′)의 전위변동을 작게하기 위한 캐패시터이다. 도 46에 있어서 (5I′)의 전압VI′는Fig. 46 shows one embodiment of the buffer circuit, where C 121 and C 122 are capacitors for reducing the potential variation of the terminal N B and the control line 5I '. In Fig. 46, the voltage V I ′ of (5I ′) is

또는or

로 나타내어진다.It is represented by

따라서, 본 실시예에서는Therefore, in this embodiment

의 영역에 있어서 VI′는 VI와 거의 동일하게 된다. VI의 발생회로에 상술한 실시예를 사용하는 것에 의해서, VI′의 온도의존성도 제어할 수 있다. 본 회로에서, (5I′)는 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 접속되어 있으므로, 제어선(5I′)보다 큰 전류를 공급할 수 있다. 즉, 회로로 공급하는 전류가 큰 경우에도 전압VI′를 안정하게 유지할 수 있다.In the region of V I 'is almost equal to V I. Due to the use of the embodiment described above in the generation circuit of the V I, it can also control the temperature dependence of V I '. In this circuit, since 5I 'is connected to the emitter of the bipolar transistor, it is possible to supply a larger current than the control line 5I'. That is, even when the current supplied to the circuit is large, the voltage V I ′ can be kept stable.

도 47은 도 46의 바이폴라 트랜지스터를 MOS트랜지스터로 치환한 예이다. 본 실시예에서는 VTH(TM132)를 MOS트랜지스터의 임계전압으로 해서FIG. 47 shows an example in which the bipolar transistor of FIG. 46 is replaced with a MOS transistor. In this embodiment, V TH (T M132 ) is set as the threshold voltage of the MOS transistor.

Vcc≥VI+VTH(Q132)Vcc≥V I + V TH (Q 132 )

의 영역에 있어서 VI′는 거의 VI와 동일하게 된다.In the region of V I ′ is almost equal to V I.

MOS트랜지스터의 임계전압은 용이하게 제어할 수 있으므로, 본 실시예에서는 Vcc가 낮아졌을 때부터 VI′를 VI와 동일하게 해서 출력전압 VI′의 안정화를 도모할 수 있다.Since the threshold voltage of the MOS transistor can be easily controlled, it is possible in this embodiment, in the same way as the output voltage V I V I, V I When Vcc is turned from low to stabilize the.

상술한 2개의 실시예에서는 전압VI와 버퍼회로의 출력전압VI′가 동일하게 되는 외부전압의 범위가 식 26, 식 27에 의해 나타내어진 바와 같이 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터간의 순방향전압 또는 MOS트랜지스터의 임계전압에 의해 제한되어 버린다. 따라서, 예를들면 외부전압Vcc가 4V이상일 때 전압변환회로의 출력전압VI가 4V로 일정하게 되도록 설계하였다고 해도, 도 46의 버퍼출력전압VI′는 Vcc가 약 4. 8V 이상으로 되지 않으면 4V로 일정하게 되지 않는다. 그 때문에, 외부전압Vcc에 대한 내부회로의 동작 마진이 좁아지는 일도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는 도 48에 도시한 바와 같은 버퍼회로를 사용하면 좋다.In the above two embodiments, the range of the external voltage where the voltage V I and the output voltage V I ′ of the buffer circuit are equal is the forward voltage between the base and the emitter of the bipolar transistor as shown by Equations 26 and 27, or It is limited by the threshold voltage of the MOS transistor. Therefore, for example, even if the output voltage V I of the voltage conversion circuit is constant at 4 V when the external voltage Vcc is 4 V or more, the buffer output voltage V I ′ of FIG. 46 is not equal to about 4. 8 V or more. It is not constant at 4V. Therefore, the operation margin of the internal circuit with respect to the external voltage Vcc may be narrowed. In such a case, a buffer circuit as shown in FIG. 48 may be used.

도 48은 (5I′)를 p채널 MOS트랜지스터 TM141의 드레인에 접속하고, 이 MOS트랜지스터의 소오스를 외부전원Vcc에 접속해서 게이트G141을 차동앰프O의 출력 전압으로 제어하도록 한 것이다. 여기에서, 차동앰프의 입력단자에는 각각 전압변환회로A의 출력전압VI와 본 버퍼회로의 출력전압VI′를 입력하였다. 여기에서, 캐패시터 C141은 출력전압 VI′의 변동을 억제하기 위한 것이다. 본 구성에 의하면, 상기 차동앰프에 의해서 출력 전압VI′가 전압VI와 동일한 값으로 유지된다. 따라서, 도 46, 도 47의 실시예와는 달리, 출력전압 VI′를 외부전압Vcc에 의존하지 않고 전압 VI와 동일하게 할 수 있으므로, 외부전압Vcc의 넓은 범위에서 안정한 전압을 얻을 수 있다.48 shows (5I ') connected to the drain of the p-channel MOS transistor T M141 , and the source of this MOS transistor is connected to the external power supply Vcc to control the gate G 141 to the output voltage of the differential amplifier O. Here, the output voltage V I of the voltage conversion circuit A and the output voltage V I ′ of this buffer circuit were input to the input terminals of the differential amplifier, respectively. Here, the capacitor C 141 is for suppressing the fluctuation of the output voltage V I ′. With this arrangement, the voltage V I output 'by the differential amplifier is maintained at a value equal to the voltage V I. Therefore, unlike the embodiments of FIGS. 46 and 47, the output voltage V I ′ can be made the same as the voltage V I without depending on the external voltage Vcc, so that a stable voltage can be obtained in a wide range of the external voltage Vcc. .

도 49는 도 48의 구체적인 회로구성의 1예를 도시한 것이다. 도 49에 있어서, 단자 P,에는 각각 역상의 신호를 인가한다. 이하, 신호 P가 고레벨,가 저레벨에 있는 경우에 대해서 회로동작을 설명하겠지만, 신호P가 저레벨,가 고레벨에 있는 경우도 마찬가지이다.FIG. 49 shows an example of the specific circuit configuration of FIG. In Fig. 49, the terminal P, The reversed signal is applied to each. Hereinafter, the signal P is at a high level, The circuit operation will be described for the case where is at the low level, but the signal P is at the low level, The same is true when is at a high level.

또, 본 실시예의 설명에 대해서는 Vcc를 5V, VI를 4V로 해서 설명하겠지만, 다른 전압관계에 있을 때에도 마찬가지이다.In addition, as will be described with a Vcc of 5V, V I for a description of the present embodiment to 4V, it is the same even when the other voltage relationships.

또, 간단하게 하기 위해서 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 전압은 0. 8V인 것으로 해서 설명한다. VI가 4V일 때, 바이폴라 트랜지스터 Q153의 베이스전위 VB153은 1. 6V로 된다. 이 때, 제어선(5I′)의 전위VI′는 4V, 바이폴라 트랜지스터 Q154의 베이스전위 VB154는 1. 6V로 된다. 여기에서, VI′가 저하하면 VB154도 저하하고, 바이폴라 트랜지스터 Q154의 컬렉터전류는 감소한다. 한편, 바이폴라 트랜지스터 Q153의 컬렉터전류는 증가하므로, 저항R151을 흐르는 전류가 증가한다. 그 결과, MOS트랜지스터 TM141의 게이트VGM141이 저하한다. 따라서, MOS트랜지스터 TM141의 드레인전류가 증가하고 VI′가 상승해서 4V로 회복된다. 반대로, VI′가 상승하면 VGM141이 상승하고, MOS트랜지스터TM141이 오프하고 VI′는 하강하여 4V로 회복된다. 또, 여기에서 바이폴라 트랜지스터 Q153의 컬렉터와 Vcc 사이에 다이오드D153∼D155가 직렬로 접속되어 있으므로, 컬렉터전위는 2. 6V보다 하강하는 일은 없다. 한편, 베이스전위 VB153은 1. 6V이므로, 바이폴라 트랜지스터 Q153의 베이스전위는 항상 컬렉터 전위보다 낮다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터 Q153이 포화하는 일은 없다. 바이폴라 트랜지스터 Q154의 베이스전위는 VI′- 2. 4V, 컬렉터전위는 Vcc - 2. 4V이고, 통상 VI는 Vcc보다 낮으므로 Q154도 포화하는 일은 없다. 그런데, 제어선(5I′)에 접속되는 회로가 대기상태에 있을 때에는 (5I′)에서 흐르는 전류는 적고 거의 일정한 경우가 많다. 이 때에는 앰프에 흐르는 전류를 감소시켜도 VI를 일정하게 유지할 수 있고, 전류를 감소시키는 것에 의해 소비전력을 낮게 억제할 수 있다. 이를 위해서는 저항R152의 저항값을 R151보다 크게 하고, MOS트랜지스터 TM153, TM154, TM155의 게이트폭을 각각 TM156, TM157, TM158보다 크게 설정하고, 또한 (5I′)에 접속되는 회로가 대기시에 있을때에는 단자 P,의 전위를 각각 저레벨, 고레벨로 전환하면 좋다.In addition, for simplicity, the base-emitter voltage of a bipolar transistor is demonstrated as 0.8V. When V I is 4V, the base potential V B153 of the bipolar transistor Q 153 becomes 1.6V . At this time, the potential V I ′ of the control line 5I ′ is 4V, and the base potential V B154 of the bipolar transistor Q 154 is 1.6V . Here, when V I ′ decreases, V B154 also decreases, and the collector current of the bipolar transistor Q 154 decreases. On the other hand, since the collector current of the bipolar transistor Q 153 increases, the current flowing through the resistor R 151 increases. As a result, the gate of the MOS transistor T V GM141 M141 decreases. Accordingly, the drain current of the MOS transistor T M141 increases and V I ′ rises to recover to 4V. On the contrary, when V I 'rises, V GM141 rises, MOS transistor T M141 turns off, and V I ' falls and recovers to 4V. In addition, since the diodes D 153 to D 155 are connected in series between the collector and Vcc of the bipolar transistor Q 153 , the collector potential does not drop below 2. 6V. On the other hand, since the base potential V B153 is 1.6 V, the base potential of the bipolar transistor Q 153 is always lower than the collector potential. Therefore, the bipolar transistor Q 153 does not saturate. The base potential of the bipolar transistor Q 154 is V I ′ -2.4 V, the collector potential is Vcc-2.4 V, and since V I is usually lower than Vcc, Q 154 does not saturate. By the way, when the circuit connected to the control line 5I 'is in the standby state, the current flowing in the 5I' is often small and almost constant. In this case, even if the current flowing through the amplifier is reduced, V I can be kept constant, and the power consumption can be kept low by reducing the current. This requires increasing the resistance of the resistor R 152 than R 151, and the MOS transistors T M153, T M154, T M155 respectively set larger than T M156, T M157, T M158 a gate width of a, and further connected to (5I ') When the circuit is in standby, terminal P, The potential of may be switched to the low level and the high level, respectively.

또한, 도 35∼도 49에서 설명한 전압발생회로의 출력VI또는 VI′를 도 34의 전원 등 이외에 도 7∼도 10의 VCONT로서 사용할 수도 있다. 상술한 바와 같이 도 35∼도 49의 실시예에 의하면, VI, VI′의 외부전압 Vcc, 온도에 의한 변동을 제어할 수 있으므로, 도 7∼도 10의 회로특성을 Vcc, 온도에 대해서 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 제조조건의 변동에 비해 특히 Vcc 또는 온도변동이 문제로 될 때에는 유효하다.The output V I or V I ′ of the voltage generation circuit described with reference to FIGS. 35 to 49 can also be used as the V CONT of FIGS. 7 to 10 in addition to the power supply of FIG. 34 and the like. As described above, according to the embodiment of Figs. 35 to 49, since the variation due to the external voltage Vcc and the temperature of V I and V I 'can be controlled, the circuit characteristics of Figs. You can keep it constant. Therefore, it is effective when the Vcc or temperature fluctuation becomes a problem in comparison with the fluctuation of the manufacturing conditions.

지금까지는 회로 동작을 제어하는 구체적인 방법에 대하여 설명했지만, 이 중 내부회로의 특성을 검출하여 제어하는 수단으로서는 도 48과 같이 전압값을 검출하는 것을 중심으로 기술하였다. 그러나, 경우에 따라서 다음과 같이 신호의 위상차를 검출해서 제어하는 방법도 사용할 수 있다.Up to now, a specific method of controlling the circuit operation has been described, but among these, the means for detecting and controlling the characteristics of the internal circuit have been described mainly on detecting the voltage value as shown in FIG. However, in some cases, a method of detecting and controlling the phase difference of a signal can also be used as follows.

도 50a는 도 2의 구성에 의한 구체적인 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 회로(2)내의 소정의 2개의 펄스 ψ1, ψ2의 위상시간차Δt를 검출하고, 이것에 따라서 회로(2)의 동작을 제어하여 그 동작 속도를 일정하게 유지하는 예이다.FIG. 50A illustrates a specific embodiment of the configuration of FIG. 2. In this embodiment, the phase time difference Δt of two predetermined pulses φ 1 and ψ 2 in the circuit 2 is detected, and accordingly, the operation of the circuit 2 is controlled to keep the operation speed constant.

도 50에 있어서 F/F는 세트, 리세트형의 플립플롭으로서, ψ1과 ψ2의 시간차Δt와 동일한 펄스폭의 신호ψI를 출력한다. SWI, SWR, SWS는 스위치, CI, CH는 용량, VREF는 참조용 기준전압이다. 이하, 본 회로의 동작을 도 50b를 참조하면서 설명한다.In Fig. 50, F / F is a set, reset type flip-flop, which outputs a signal? I having a pulse width equal to the time difference? T between? 1 and? 2 . SW I , SW R and SW S are the switches, C I and C H are the capacitances, and V REF is the reference voltage for reference. The operation of this circuit will be described below with reference to FIG. 50B.

먼저, ψ1이 입력되면 ψI가 출력된다. 이것에 의해, SWI가 온으로 되고, 용량 CI가 정전류 i로 충전되어 CI의 단자(31)의 전압은 서서히 상승한다. Δt시간 경과후에 ψ2가 입력되면 ψI는 저전위로 되고, SWI는 오프로 된다. 따라서, 단자(31)의 전압VHL은 Δt에 비례한 전압으로 된다. 이 전압은 ψS가 입력되어 SWS가 온으로 되면, 용량CH로 충전된다. 여기에서, CI》CH와 같이 해 두면, 단자(32)의 전압은 VHL과 거의 동일하게 된다. 한편, CI는 ψR에 의해 SWR이 온으로 되므로 0V로 방전되고, 다음 동작에 대비한다. CH로 충전된 VHL은 증폭기(7)에 의해 참조용전압 VREF와 비교되고, 그 차에 따른 전압을 제어선(5)로 출력하고, 그것에 의해 회로(2)의 동작 특성을 제어한다. 회로(2)는 도 7∼도 20과 같은 회로로 구성되고, 그 동작 특성이 제어선(5)의 전압에 의해 변화하도록 되어 있고, 최종적으로는 VREF와 VHL의 값이 동일하게 되도록 제어된다. 그 결과, 회로(2)의 회로특성은 일정하게 유지된다.First, when ψ 1 is input, ψ I is output. As a result, the SW I is turned on, the capacitor C I is charged with the constant current i, and the voltage at the terminal 31 of the C I gradually rises. If? 2 is input after the? T time elapses,? I becomes low potential and SW I is turned off. Therefore, the voltage V HL of the terminal 31 becomes a voltage proportional to Δt. This voltage is charged to the capacity C H when ψ S is input and SW S is turned on. Here, if C I >> C H , the voltage at the terminal 32 is almost equal to V HL . On the other hand, C I is discharged at 0 V because SW R is turned on by ψ R , and is prepared for the next operation. V HL charged with C H is compared with the reference voltage V REF by the amplifier 7, and outputs a voltage corresponding to the difference to the control line 5, thereby controlling the operating characteristics of the circuit 2. . The circuit 2 is constituted of a circuit as shown in Figs. 7 to 20, and its operating characteristics are changed by the voltage of the control line 5, and finally, the control is performed so that the values of V REF and V HL are the same. do. As a result, the circuit characteristics of the circuit 2 are kept constant.

본 실시예에서는 회로(2)의 동작특성을 직접 검지하여 그 특성을 제어하므로, 미리 고려한 변동요인 이외의 것에 의해서 특성이 변화하여도 그것에 응답하는 것이 가능하고, 매우 정밀도좋게 그 특성을 제어할 수 있다. 본 실시예의 VREF, i는 제어정밀도를 지배하므로 고안정일 필요가 있지만, VREF로서는 도 32 및 도 37의 실시예를 사용할 수 있고, 또 i로서는 도 26∼도 33의 각 실시예를 사용할 수 있다.In this embodiment, since the operating characteristic of the circuit 2 is directly detected and its characteristic is controlled, even if the characteristic changes due to factors other than the previously considered variation factor, it is possible to respond to it and control the characteristic with high accuracy. have. Since V REF and i of the present embodiment dominate the control precision, they need to be highly stable. However, the embodiments of FIGS. 32 and 37 can be used as V REF , and each embodiment of FIGS. 26 to 33 can be used as i. have.

또한, 여기서는 회로(2)의 동작특성을 ψ1, ψ2의 시간차로 검지하였지만, 그 밖의 예를 들면 동작전류량을 검지해서 특성을 제어하는 것 등도 고려할 수 있다.In addition, although the operating characteristic of the circuit 2 was detected by the time difference of (phi) 1 , (phi) 2 , other things, such as detecting an operation current amount and controlling a characteristic, can also be considered.

도 51은 도 3의 실시예에 도 50의 실시예를 적용한 것이다. 본 실시예에 있어서는 회로(2)를 구성하는 내부회로(2′)의 일부에 의해 회로(2)의 더미로서 회로(4)를 구성하고, 그의 출력ψ1′, ψ2′로 동작특성을 도 50과 마찬가지의 방법에 의해 검지하고, 회로(2)의 동작특성을 제어한다. 회로(2′)로서는 도 7과 같은 인버터를 사용하여 링 발진기를 형성하여도 좋고, 그 밖의 목적에 따라서 여러가지 회로형식을 선택할 수 있다.FIG. 51 applies the embodiment of FIG. 50 to the embodiment of FIG. In this embodiment, the circuit 4 is constituted as a dummy of the circuit 2 by a part of the internal circuit 2 'constituting the circuit 2, and its operating characteristics are output to the outputs ψ 1 ′ and ψ 2 ′. It detects by the method similar to FIG. 50, and controls the operation characteristic of the circuit 2. As shown in FIG. As the circuit 2 ', a ring oscillator may be formed using an inverter as shown in FIG. 7, and various circuit types can be selected according to other purposes.

본 실시예에 있어서도 도 50과 마찬가지의 효과가 얻어진다.Also in this embodiment, the same effects as in FIG. 50 can be obtained.

또, 지금까지 설명한 실시예중 도 12와 같이 바이폴라 트랜지스터의 베이스와 컬렉터전류를 동일한 전원에서 공급하는 경우에는 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터저항에 의한 전압강하에 의해서, 베이스 전위보다 컬렉터 전위가 일시적으로 저하하여 바이폴라 트랜지스터가 포화할 염려가 있는 경우가 있을 수 있다. 이 때에는 도 52와 같이 컬렉터 단자를 2개소 마련하여 C1을 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 전극으로서 사용하고, 베이스전류를 공급하는 MOS트랜지스터를 C2에 접속하면 좋다. 이와 같이 하면, 바이폴라 트랜지스터의 본래의 컬렉터C0의 전위보다 제2 컬렉터 전극의 전위는 낮으므로, 이것과 MOS트랜지스터를 통해서 접속된 베이스의 전위는 컬렉터C0의 전위보다 높아지는 일은 없다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터의 포화를 효과적으로 방지할 수 있다. 본 실시예는 도 12에 한정되지 않고 사용할 수 있다.In addition, when the base and collector current of the bipolar transistor are supplied from the same power source as shown in Fig. 12 in the above-described embodiments, the collector potential is temporarily lowered than the base potential due to the voltage drop caused by the collector resistance of the bipolar transistor. There may be a case where the saturation may occur. At this time, as shown in Fig. 52, two collector terminals may be provided, C1 may be used as a collector electrode of a bipolar transistor, and a MOS transistor for supplying a base current may be connected to C2. In this way, since the potential of the second collector electrode is lower than that of the original collector C0 of the bipolar transistor, the potential of this and the base connected via the MOS transistor does not become higher than the potential of the collector C0. Therefore, saturation of the bipolar transistor can be effectively prevented. This embodiment can be used without being limited to FIG.

도 53은 상술한 각 실시예를 DRAM에 적용한 구체적인 실시예이다.53 is a specific embodiment in which each of the above-described embodiments is applied to a DRAM.

도 53에 있어서 MARY는 메모리셀어레이로서, 메모리셀MC가 2차원적으로 배치되어 있다. PC는 데이타선 프리차지회로, SA는 메모리셀에서 데이타선으로 출력되는 미소신호를 증폭하는 센스앰프로서 P, N양 채널 MOS트랜지스터로 구성된다. AB는 어드레스입력 Ain을 내부신호로 변환하는 어드레스 버퍼회로, X-Dec & Driv., Y-Dec & Driv.는 각각 X디코더 드라이버 및 Y디코더 드라이버이다. DP는 메모리의 동작대기시의 데이타선 프리차지 전압발생회로, SAD,는 센스앰프 SA의 구동회로, WC는 데이타 입력신호 Din을 라이트신호WE의 지시에 따라서 메모리셀에 라이트하기 위한 라이트 제어회로, 주변회로는 각 회로의 동작에 필요한 펄스신호를 외부입력CE에 따라 발생하는 회로, MA는 I/O선상의 리드신호를 증폭하는 메인앰프로서, 여기에서는 도 19에 도시한 실시예를 적용하고 있다. 제어회로(3)은 제조조건, 사용조건 등의 변동에 따른 신호를 제어선(5)로 출력하고, 이것에 의해 각 회로의 동작을 제어하여 특성을 안정화한다. 각 회로는 회로(3)의 출력(5)에 의해 제어할 수 있도록 도 7∼도 20과 같은 회로로 구성한다.In Fig. 53, MARY is a memory cell array in which memory cells MC are two-dimensionally arranged. The PC is a data line precharge circuit, and the SA is a sense amplifier for amplifying a small signal output from the memory cell to the data line, and is composed of P and N channel MOS transistors. AB is an address buffer circuit for converting the address input Ain into an internal signal, and X-Dec & Driv. And Y-Dec & Driv. Are X decoder drivers and Y decoder drivers, respectively. The DP is a data line precharge voltage generator circuit, SAD, Is a driving circuit of the sense amplifier SA, WC is a write control circuit for writing the data input signal Din to the memory cell according to the instructions of the write signal WE, and the peripheral circuit generates pulse signals necessary for the operation of each circuit according to the external input CE. The circuit MA is a main amplifier which amplifies the read signal on the I / O line, and the embodiment shown in Fig. 19 is applied here. The control circuit 3 outputs a signal in response to variations in manufacturing conditions, use conditions, etc. to the control line 5, thereby controlling the operation of each circuit to stabilize the characteristics. Each circuit is composed of a circuit as shown in FIGS. 7 to 20 so as to be controlled by the output 5 of the circuit 3.

본 회로의 동작은 CE가 입력되면 메모리동작이 개시되고, Ain이 AB에 의해 증폭되어 X-Dec, Y-Dec로 신호를 공급한다. 이 신호에 따라서 X-Dec & Driv.에 의해 하나의 워드선 W가 선택되면, 메모리셀내의 Cs에 축적된 정보전하가 데이타선으로 출력된다. 그 결과, 데이타선 상에 미소신호가 나타나 SA에 의해 증폭된다. Y-Dec & Driv.에 의해 선택된 데이타선신호가 I/O,로 출력된다. 이 신호는 MA에 의해 증폭되어 Dout로서 외부로 출력된다. 라이트동작은 WC를 거쳐서 상기와는 반대 경로에 의해 메모리셀에 신호가 라이트된다.The operation of this circuit starts memory operation when CE is input, and Ain is amplified by AB to supply signals to X-Dec and Y-Dec. When one word line W is selected by X-Dec & Driv. According to this signal, the information charge accumulated in Cs in the memory cell is output to the data line. As a result, a small signal appears on the data line and is amplified by SA. The data line signal selected by Y-Dec & Driv. Is output. This signal is amplified by the MA and output to the outside as Dout. In the write operation, a signal is written to the memory cell by a path opposite to the above via the WC.

이상과 같은 구성에 있어서 여러가지 목적의 제어가 가능하다.In the above configuration, control of various purposes is possible.

먼저, 회로전체의 동작속도 또는 신뢰도특성 등을 일정하게 유지하는 제어법이 있지만, 이것에 대해서는 이미 몇가지 실시예에서 설명한 바와 같이 제어회로(3)에서 제조조건이나 사용조건에 따라 제어대상으로 되는 각각의 회로에 맞는 신호를 제어선(5)로 출력하여 각각 제어하면 좋다.First, there is a control method that maintains a constant operation speed or reliability characteristics of the entire circuit, but this has been described in some embodiments. What is necessary is to output the signal suitable for a circuit to the control line 5, and to control each.

다음에, 각각의 회로마다 목적에 따라 제어하는 방법이 고려된다. 특히 DRAM에 있어서 메모리셀어레이부는 가장 미세한 소자를 사용하여 구성되므로, 다른 것에 비해 소자내압이 낮아 신뢰도 저하의 문제를 일으키기 쉽다. 따라서, 메모리셀어레이부는 고신뢰화, 그밖의 회로는 동작 속도와의 안정화를 목적으로 한 제어가 고려된다. 동작속도를 일정하게 유지하는 방법은 이미 몇가지 기술한 실시예에 따르면 좋다. 메모리셀어레이부의 제어법에 대해서는 몇 가지가 고려된다. 먼저 메모리셀내의 Cs의 절연막두께의 전계를 일정하게 유지하는 방법이 있다. 정보전하Qs를 크게 하여 안정하게 동작하도록 하기 위해서는 Cs는 클수록 좋고, 보다 작은 면적에서 큰 Cs를 실현하기 위해서 그 유전체로서의 절연막의 두께tOXS를 반도체칩내에서 가장 얇게 하는 것이 일반적이고, Cs의 절연내압이 칩내에서 가장 낮아지기 때문이다. 이 전계 EOXS를 일정하게 유지하여 신뢰도를 보상하기 위해서는 절연막의 변동에 따라 SAD, DP, WC 등의 출력전압을 제어해서 Cs에 라이트되는 전압Vs를 제어하면 좋다.Next, a method of controlling according to the purpose for each circuit is considered. In particular, since the memory cell array portion is constructed using the finest element in a DRAM, the device breakdown voltage is low compared to the other, which tends to cause a problem of lowering reliability. Therefore, the control of the memory cell array portion for the purpose of high reliability and the stabilization of the other circuits with the operation speed is considered. The method of keeping the operation speed constant is good according to some already described embodiments. Several methods are considered for the control method of the memory cell array unit. First, there is a method of keeping the electric field of the insulating film thickness of Cs in the memory cell constant. In order to make the information charge Qs large and to operate stably, the larger the Cs is, the better is the thickness t OXS of the insulating film as the dielectric material. This is because it is the lowest in the chip. In order to compensate for the reliability by keeping the electric field E OXS constant, the output voltages of SAD, DP, WC, etc. may be controlled in accordance with the variation of the insulating film to control the voltage Vs written to Cs.

이 때, 정보전하량 Qs는 다음과 같이 나타내어진다.At this time, the information charge amount Qs is expressed as follows.

여기에서, εOXS는 유전율, AOXS는 Cs의 면적이다.Where ε OXS is the permittivity and A OXS is the area of Cs.

따라서, EOXS를 일정하게 유지하면 Qs도 일정하게 유지되어 신뢰도가 향상함과 동시에 동작도 안정화한다. 또, 온도가 높아지면 MC내의 확산층 누설전류가 증가하므로, 안정동작에 필요한 최소 정보전하량도 크게 할 필요가 있다. 따라서, 온도가 높아짐에 따라 Qs 즉, EOXS를 크게 해서 신뢰도를 더욱 향상시키는 제어법도 있다. 이 경우, 온도 상승과 함께 MOS트랜지스터의 gm이 하강하므로, 데이타선 충방전 전류의 피크값을 그다지 크게 하지 않고 제어할 수가 있다.Therefore, keeping E OXS constant keeps Qs constant, improving reliability and stabilizing operation. In addition, since the leakage current in the diffusion layer in the MC increases as the temperature increases, the minimum amount of information charge necessary for the stable operation also needs to be increased. Therefore, there is also a control method in which the Qs, that is, E OXS are increased to further improve reliability as the temperature increases. In this case, since the gm of the MOS transistor decreases with the temperature rise, it is possible to control the peak value of the data line charge / discharge current without increasing the peak value.

다음에, 메모리셀의 MOS트랜지스터에 착안한 제어법이 있다. 이 MOS트랜지스터는 칩내에서 가장 미세하고, 그 절연파괴내압, 핫캐리어 내압이 다른 것에 비해 낮아지는 경우가 많기 때문이다. MOS트랜지스터의 각종 내압은 게이트길이 Lg가 짧고 게이트절연막두께 TOX가 얇아질 수록 저하한다. 따라서, Lg가 짧고 게이트절연막두께 TOX가 얇아짐에 따라서 워드선, 데이타선 등의 인가전압을 작게 하면 좋다. 인가전압의 제어는 앞서 기술한 바와 같이 해서 실행할 수 있다. 또, 상술한 바와 같이 온도가 내려가면, 핫캐리어내압도 낮아진다. 따라서, 온도가 내려가면 워드선전압, 데이타선전압 등을 내리도록 하면 좋다. 이것에 의해, 안정하고 고신뢰의 특성을 얻을 수 있다. 또, 여기에서 기술한 제어법에 상술한 Cs에 착안한 제어법을 조합하는 것도 가능하다Next, there is a control method focusing on the MOS transistor of the memory cell. This is because the MOS transistor is the finest in the chip, and its breakdown breakdown voltage and hot carrier breakdown voltage are often lower than others. Various breakdown voltages of MOS transistors decrease as the gate length Lg is short and the gate insulating film thickness T OX becomes thinner. Therefore, as the Lg becomes shorter and the gate insulating film thickness T OX becomes thinner, the applied voltage of word lines, data lines, etc. may be reduced. The control of the applied voltage can be performed as described above. In addition, as described above, when the temperature decreases, the internal pressure of the hot carrier also decreases. Therefore, when the temperature decreases, the word line voltage, the data line voltage, and the like may be lowered. As a result, stable and highly reliable characteristics can be obtained. Moreover, it is also possible to combine the control method which focused on Cs mentioned above with the control method described here.

이상 설명한 실시예에 의하면, DRAM의 동작을 여러가지 목적에 따라 제어할 수 있다. 또, 상술한 바와 같이 DRAM에서는 고집적화를 진척시키기 위해, 미세한 소자를 사용할 필요가 있다. 현재는 전원전압 Vcc로서 5V를 사용하고 있지만, 앞으로 4M, 16M비트로 고집적화를 진척시키는 경우에는 소자의 내압의 저하에서 생각하면 5V를 직접 미세화된 소자에 인가하는 것은 곤란하게 될 것이라고 예상된다. 그러나, Vcc를 5V보다 내리는 것은 종래의 DRAM과의 호환성에서 생각하면 사용자에게 부담을 주기 때문에 바람직하지 않다. 그래서, DRAM에 있어서도 도 4, 도5 등과 같이 제어회로에 의해 Vcc보다 낮은 전압을 발생시켜 미세소자를 보호한 후에 각종 제어를 실행할 수 있다.According to the embodiment described above, the operation of the DRAM can be controlled according to various purposes. As described above, in the DRAM, it is necessary to use a fine element in order to advance high integration. Although 5V is currently used as the power supply voltage Vcc, it is expected that it will be difficult to apply 5V directly to a micronized device in view of lowering the breakdown voltage of the device in the future to increase the integration into 4M and 16M bits. However, lowering Vcc below 5V is not preferable because it burdens the user in view of compatibility with conventional DRAM. Therefore, in the DRAM, various controls can be executed after the voltage is lower than Vcc by the control circuit to protect the microelements as shown in Figs.

도 54는 상기한 바와 같은 전원회로를 포함해서 구성한 제어회로의 1실시예이다. 도 54에 있어서 (5I′)는 어드레스 버퍼, 디코더, 클럭드라이버 등의 주변회로에 Vcc보다 낮은 전압 VI′를 공급하기 위한 제어선, (5I2)는 워드드라이버에 VI′보다 높은 전압 VCH를 공급하기 위한 제어선, (5I3H) 및 (5I3L)은 센스앰프 SA의 구동회로 SAD,를 제어하기 위한 제어선이다. 또, 여기에서는 생략하지만, 도 54에 있어서 제어회로(3)에는 그 밖의 필요한 제어회로를 포함해서 구성하는 것은 물론이다. 도 54는 안정하고 에이징테스트에 적합한 기준전압을 발생하기 위한 정전압 발생회로F, 바이폴라 트랜지스터 Q112, 차동앰프GD, 귀환회로H와 기준전압 VI에 따라서 어드레스 버퍼, 디코더, 클럭드라이버 등으로 Vcc보다 낮은 VI′를 공급하기 위한 비교기O와 MOS트랜지스터TM141, 또 워드드라이버 등으로 VI′보다 높은 전압VCH를 공급하기 위한 동작시용 고전압 발생회로HOP, 대기시용 고전압 발생회로 HST 및 데이타선 전압 Vo와 데이타선 충전전류를 제어하는 구동회로 DRV, DRV′로 이루어진다. 본 구성에 의하면 VI′는 VI와 동일하고, 또 VCH나 VO도 VI′에 따라 결정되므로, DRAM내의 내부전압을 모두 VI로 제어할 수 있게 된다. 따라서, 상기 실시예에 의해 메모리셀어레이, 주변회로 모두 온도 및 Vcc의 변동에 의한 특성변화를 받는 일이 적어 매우 동작이 안정한 DRAM을 실현할 수 있다. 또, 에이징 테스트를 유효하게 실행할 수 있는 것은 물론이다. 또, 도 54의 정전압회로F에 도 37, 도 45의 실시예를 사용했을 때에는 다음과 같이 하여 그 소비전력을 저감하는 것도 가능하다. 즉, 도 37, 도 45에 도시한 정전압회로F에서는 출력전압VI1은 식 15과 같이 저항의 비로 결정된다. 또, 에이징전압 특성도 식 20과 같이 저항의 비에 의해 결정된다. 이 때문에, 저항의 절대값에 의해 특성이 변화하는 일이 없고 제조편차의 영향을 받는 일도 적다. 따라서, 저항의 절대값을 일률적으로 Z배(Z>0)하는 것에 의해 저항비는 불변인 채로 전류만을 원하는 값으로 설정할 수 있다. 전류값을 작게 하면 경우에 따라서는 동일 반도체 기판상의 다른 회로로부터의 노이즈 등의 영향을 받기 쉽게 되는 경우도 있을 수 있지만, 이 경우에는 본 기준전압 발생회로F를 포함하는 반도체장치가 동작 상태에 있을 때에는 기준전압 발생회로F에 흐르는 전류를 증가해서 노이즈등에 의한 전압변동을 방지하고 대기상태에 있을 때에는 전류를 저감해서 소비전력을 저감하면 좋다.Fig. 54 shows one embodiment of the control circuit including the power supply circuit as described above. In Figure 54 (5I ') to the address buffer, decoder, a clock driver such as the low voltage V I than Vcc to a peripheral circuit of the "control line for supplying, (5I2) is a voltage higher than V I, in the word driver V CH The control lines for supplying the circuits (5I3H) and (5I3L) are the driving circuits SAD of the sense amplifier SA, It is a control line for controlling. In addition, although abbreviate | omitted here, of course, the control circuit 3 contains other necessary control circuits in FIG. Fig. 54 shows an address buffer, a decoder, a clock driver, and the like in accordance with a constant voltage generating circuit F, a bipolar transistor Q 112 , a differential amplifier GD, a feedback circuit H, and a reference voltage V I for generating a stable reference voltage suitable for aging test. low V I 'comparator O for supplying the MOS transistor T M141, again word driver such as V I' than the operating trial high voltage generator for supplying a high voltage V CH circuit HOP, air trial high voltage generating circuit HST and the data line voltage The driving circuits DRV and DRV ′ which control Vo and the data line charging current. According to this configuration, since V I ′ is the same as V I , and V CH and V O are also determined by V I ′, all internal voltages in the DRAM can be controlled by V I. Therefore, according to the above embodiment, the memory cell array and the peripheral circuits are less likely to receive characteristic changes due to variations in temperature and Vcc, thereby realizing a highly stable DRAM. It goes without saying that the aging test can be executed effectively. When the embodiments of Figs. 37 and 45 are used for the constant voltage circuit F of Fig. 54, the power consumption can be reduced as follows. In other words, in the constant voltage circuit F shown in Figs. 37 and 45, the output voltage V I1 is determined by the ratio of the resistances as shown in equation (15). The aging voltage characteristic is also determined by the ratio of the resistances as shown in equation (20). For this reason, a characteristic does not change with the absolute value of a resistance, and it is rarely influenced by a manufacturing deviation. Therefore, by uniformly multiplying the absolute value of the resistance by Z times (Z> 0), only the current can be set to a desired value while the resistance ratio remains unchanged. If the current value is made small, in some cases it may be easily affected by noise from other circuits on the same semiconductor substrate. In this case, however, the semiconductor device including the reference voltage generating circuit F may be in an operating state. In this case, the current flowing through the reference voltage generating circuit F may be increased to prevent voltage fluctuations caused by noise or the like. In the standby state, the current may be reduced to reduce power consumption.

도 55 및 도56은 그것을 위한 구체적인 실시예이다.55 and 56 are specific embodiments therefor.

도 55에 있어서는 기준전압 발생회로F의 정전원 단자D와 외부전원 Vcc사이에 pMOS트랜지스터를 마련하고 있다. 또, 도 56에 있어서는 기준전압 발생회로F의 접지단자와 접지전원 사이에 nMOS트랜지스터를 마련하고 있다. 이들 실시예에 의하면 pMOS트랜지스터 TM200또는 nMOS트랜지스터 TM210의 게이트전압을 변경하는 것에 의해서, 기준전압 발생회로F의 전류값을 용이하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 55의 실시예에서는 게이트단자(200)의 전위를 저하시키면, pMOS트랜지스터 TM200의 저항값이 저하해서 기준전압 발생회로F에 흐르는 전류가 증가한다. 또, 게이트단자(200)의 전위를 높이면, pMOS트랜지스터 TM200의 저항값이 높아져 기준전압 발생회로F에 흐르는 전류가 감소한다. 따라서, 도 55의 실시예에 의하면 기준전압 발생회로F를 포함하는 반도체장치가 동작 상태에 있을 때에는 단자(200)의 전위를 저하시키고 대기상태에 있을 때에는 단자(200)의 전위를 높이면, 동작시에는 노이즈 등에 의해 전압값이 변동하는 것을 방지하고 대기시에는 전류를 적게 하여 소비전력을 저감할 수가 있다. 도 56의 실시예에 있어서도 반도체장치의 동작시에는 단자(210)의 전위를 높이고 대기시에는 단자(210)의 전위를 저하시키는 것에 의해 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 도 56의 실시예에서는 nMOS트랜지스터를 사용하고 있으므로, 도 55의 실시예에 있어서의 pMOS트랜지스터보다 게이트폭이 작은 것을 사용할 수 있어 회로의 점유면적을 저감할 수 있다. 또한, 도 55, 도 56과 같이 전원과 기준전압 발생회로F 사이에 MOS트랜지스터를 삽입하면, MOS트랜지스터의 소오스- 드레인간의 저항에 의해서 기준전압 발생 회로에 인가되는 실제 전압이 감소한다. 그러나, 도 37 또는 도 45의 회로의 출력전압VI1은 식 15와 같이 전원전압에 의존하지 않고, 거의 일정값을 유지하므로 전압특성을 변경하지 않고 전류를 제어할 수 있다.In FIG. 55, a pMOS transistor is provided between the electrostatic source terminal D of the reference voltage generating circuit F and the external power supply Vcc. In Fig. 56, an nMOS transistor is provided between the ground terminal of the reference voltage generating circuit F and the ground power supply. According to these embodiments, the current value of the reference voltage generation circuit F can be easily controlled by changing the gate voltage of the pMOS transistor T M200 or the nMOS transistor T M210 . For example, in the embodiment of Fig. 55, when the potential of the gate terminal 200 is lowered, the resistance value of the pMOS transistor T M200 is lowered and the current flowing through the reference voltage generating circuit F increases. In addition, when the potential of the gate terminal 200 is increased, the resistance value of the pMOS transistor T M200 is increased to decrease the current flowing through the reference voltage generating circuit F. FIG. Therefore, according to the embodiment of Fig. 55, when the semiconductor device including the reference voltage generating circuit F is in the operating state, the potential of the terminal 200 is lowered and the potential of the terminal 200 is increased when the semiconductor device is in the standby state. In this case, it is possible to prevent the voltage value from fluctuating due to noise and to reduce the power consumption during standby. Also in the embodiment of Fig. 56, the same effect can be obtained by increasing the potential of the terminal 210 during operation of the semiconductor device and lowering the potential of the terminal 210 during standby. Since the nMOS transistor is used in the embodiment of FIG. 56, a gate width smaller than that of the pMOS transistor in the embodiment of FIG. 55 can be used, so that the occupied area of the circuit can be reduced. 55 and 56, when the MOS transistor is inserted between the power supply and the reference voltage generator circuit F, the actual voltage applied to the reference voltage generator circuit is reduced by the resistance between the source and drain of the MOS transistor. However, since the output voltage V I1 of the circuit of FIG. 37 or FIG. 45 does not depend on the power supply voltage and maintains a constant value as in Equation 15, the current can be controlled without changing the voltage characteristic.

도 54의 제어선(5I′)를 전원으로 하여 동작하는 어드레스버퍼, 디코더, 클럭드라이버 등의 구동회로로서는 도 9∼도 17에 도시한 바와 같은 실시예에 있어서 Vcc를 VI′로 한 것을 사용하면 좋다. 또, 필요에 따라서 도 7 및 도 8의 VCONT를 VI′로 하여도 좋다. 또한, 도 7∼도 17에서는 디코더 등에 사용하는 NAND회로 등의 논리회로를 생략하였지만, 예를 들면 도 11에서 DRIV의 부분을 NAND로 치환하는 것 등에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 그런데, 부하용량이 큰 곳에는 Bi -CMOS 회로를 사용하는 것에 의해 고속화를 도모할 수 있지만, 그 경우에 도 8 및 도 12 등에서 바이폴라 트랜지스터 QN3의 내압이 충분한 경우에는 컬렉터를 Vcc인 채로 하여도 좋다. 이 때, 컬렉터 전류는 Vcc에서 공급되므로, 충전전류의 대부분은 Vcc에서 흐르고 VI′는 베이스 전류만을 공급하면 좋다. 컬렉터전위는 바이폴라 트랜지스터가 포화하지 않는 범위이면 회로 특성에 전혀 영향을 주지 않으므로, 이와 같이 하면 회로특성을 안정하게 유지하면서 VI′의 공급전류를 저감할 수 있다. 이것에 의해, VI′를 더욱 안정하게 유지할 수 있다. 또, 외부입력신호가 직접 인가되는 어드레스버퍼의 초단 등은 외부입력신호의 진폭이 불충분한 경우에는 관통전류가 커서 그 부분의 전원을 VI′로 하면, VI′의 전류가 증가하여 VI′를 안정하게 유지하는 것이 곤란하게 되는 경우도 있다. 그 경우에는 초단만을 Vcc로 동작시키는 것도 가능하다. 다음에, 도 57에 있어서 데이타선의 충방전을 제어하기 위한 1실시예에 대해서 설명한다.As a driving circuit for an address buffer, decoder, clock driver, or the like which operates with the control line 5I 'of FIG. 54 as a power source, in the embodiment as shown in FIGS. 9 to 17, Vcc is set to V I '. Do it. If necessary, V CONT in FIGS. 7 and 8 may be set to V I ′. 7 to 17, a logic circuit such as a NAND circuit used for a decoder or the like is omitted, but it can be easily realized by, for example, replacing the part of the DRIV by NAND in FIG. By the way, a Bi-CMOS circuit can be used where the load capacity is large, but in this case, when the withstand voltage of the bipolar transistor Q N3 is sufficient in FIGS. 8 and 12, the collector may be left at Vcc. good. At this time, since the collector current is supplied from Vcc, most of the charging current flows from Vcc and V I 'only needs to supply the base current. The collector potential does not affect the circuit characteristics at all if the bipolar transistor is not saturated, so that the supply current of V I ′ can be reduced while maintaining the circuit characteristics stably. Thereby, V I 'can be kept more stable. In the case of the first stage of the address buffer to which the external input signal is directly applied, if the amplitude of the external input signal is insufficient, the through current is large, and if the power of the portion is set to V I ′, the current of V I ′ increases and V I It may become difficult to keep stable '. In that case, it is also possible to operate only the first stage with Vcc. Next, one embodiment for controlling charging and discharging of a data line in FIG. 57 will be described.

DRAM에서는 데이타선쌍을 메모리셀(1개의 MOS트랜지스터와 1개의 캐패시터로 구성되는 메모리셀 등의 예가 있다)의 리드정보에 따라 pMOS와 nMOS로 형성된 잘 알려진 센스앰프에 의해 충방전하는 것이 실행된다. 이 때, 메모리셀의 캐패시터에 축적되는 전하량Qc는 데이타선 전압VDL과 캐패시터의 용량Cs의 곱으로 된다. DRAM에서는 상기 Qc를 안정하게 유지하는 것이 신뢰성의 점에서 바람직하다. 따라서, 데이타선전압 VDL을 외부전원전압Vcc와 온도에 의존하지 않도록 할 수 있으면, 외부조건에 의존하지 않아 안정하고 신뢰성이 높은 동작을 확신할 수 있다. 또한, 동시에 동작에 악영향을 주지 않는 범위에서 VDL을 Vcc보다 낮은 값으로 설정하면 소비전력을 저감할 수가 있다. 또, 예를 들면 최신의 메가비트 DRAM에서는 1024쌍의 데이타선을 동시에 고속으로 충전할 필요가 있다. 이 데이타선의 합계용량은 500∼1000㎊에나 달하므로 과도전류가 문제로 되어 과도전류의 저감도 바람직하다. 또, 데이타선의 충방전에 따르는 노이즈를 저감하기 위해서, 데이타선의 충방전을 대칭으로 실행하는 것이 바람직하다.In a DRAM, charging and discharging of a pair of data lines by a well-known sense amplifier formed of pMOS and nMOS is performed in accordance with read information of a memory cell (such as a memory cell composed of one MOS transistor and one capacitor). At this time, the charge amount Qc accumulated in the capacitor of the memory cell becomes the product of the data line voltage V DL and the capacitor Cs of the capacitor. In DRAM, it is preferable to keep the Qc stable in terms of reliability. Therefore, if the data line voltage V DL can be made independent of the external power supply voltage Vcc and temperature, stable and reliable operation can be assured without depending on external conditions. At the same time, setting V DL to a value lower than Vcc within a range that does not adversely affect operation can reduce power consumption. For example, in the latest megabit DRAM, it is necessary to simultaneously charge 1024 pairs of data lines at high speed. Since the total capacity of this data line reaches 500 to 1000 mA, the transient current becomes a problem, and the reduction of the transient current is also desirable. In addition, in order to reduce noise caused by charging and discharging of the data lines, it is preferable to perform charging and discharging of the data lines symmetrically.

본 실시예는 데이타선전압 VDL을 상술한 전압변환회로에 의해 제어하여 VI′와 동일하게 하고, VDL의 외부전원전압 의존성 및 온도 의존성을 없앰과 동시에 전압VDL을 Vcc보다 낮게 하여 소비전력을 저감하고, 또 데이타선 충방전의 속도를 제어하는 것에 의해서 상기 과도전류와 노이즈를 저감하기 위한 것이다. 이하, 본 실시예를 설명한다. 데이타선의 충전은 pMOS를 포함해서 형성된 센스앰프인 플립플롭의 공통선cℓ에 접속된 구동회로 DRV에 의해 실행된다.This embodiment is the same way, and the voltage V DL and at the same time eliminating the external power source voltage dependency and temperature dependency of V DL lower than Vcc and V I 'is controlled by the voltage conversion circuit above the voltage V DL data lines consumption The above-mentioned transient current and noise are reduced by reducing electric power and controlling the speed of data line charge / discharge. The present embodiment will be described below. Charging of the data line is performed by the driving circuit DRV connected to the common line cl of flip-flop which is a sense amplifier formed including the pMOS.

본 실시예에서는 이 구동회로가 전류미러회로와 비교기로 구성되어 있는 것에 특징이 있다. 전류미러회로는 트랜지스터 Q1, Q2로 이루어지는 일종의 인버터에 의해 제어된다. Q2가 온이고 Q1이 오프인 경우에는 Q3과 정전류원(i/n)과 출력 구동트랜지스터 QD사이에서 전류미러회로가 형성되고, Q2가 오프이고 Q1이 온인 경우에 QD는 오프로 된다. 미러회로내의 전류원의 전류입구를 i/n, MOS트랜지스터의 게이트폭을 w/n, QD의 게이트폭을 W로 하면, QD의 온전류는 정전류i로 된다. 제조 프로세스의 변동에 의해 W 또는 게이트길이나 트랜지스터의 임계값 전압이 변화하더라도 i/n을 일정하게 해 두면, QD의 구동전류는 거의 일정하게 된다. 여기에서, 정전류원을 i/n, w/n으로 하고 있는 것은 소비전류를 저감하고 또한 점유면적을 작게 하기 위한 것이며, n은 큰 쪽이 좋다.In this embodiment, this driving circuit is characterized in that it is composed of a current mirror circuit and a comparator. The current mirror circuit is controlled by a kind of inverter consisting of transistors Q 1 and Q 2 . When Q 2 is on and Q 1 is off, a current mirror circuit is formed between Q 3 and the constant current source (i / n) and the output drive transistor Q D , and when Q 2 is off and Q 1 is on, Q D Becomes off. When the current inlet of the current source in the mirror circuit is i / n, the gate width of the MOS transistor is w / n, and the gate width of Q D is W, the on-current of Q D becomes constant current i. Even if W or the gate length or the threshold voltage of the transistor changes due to variations in the manufacturing process, if i / n is kept constant, the driving current of Q D is almost constant. Here, the constant current sources i / n and w / n are used to reduce the current consumption and to reduce the occupied area, and n should be larger.

비교기는 전압변환회로의 출력전압 VI′(예를 들면 4V)와 출력전압 Vo을 비교하는 것이다. VI′>Vo에서 비교기의 출력은 고전압으로 되고, 반대로 VI′<Vo인 경우에는 저전압으로 된다.The comparator compares the output voltage V I ′ (for example, 4 V) and the output voltage Vo of the voltage conversion circuit. At V I ′> Vo, the output of the comparator becomes a high voltage, and conversely, when V I ′ <Vo, it is a low voltage.

이상의 준비하에서 동작을 설명한다.The operation will be described under the above preparation.

통상의 DRAM에서 프리차지 기간중에 데이타선쌍은 VDL의 거의 1/2값으로 설정되는 소위 하프프리차지방식이므로, 프리차지기간에 공통 구동선cℓ 또는 모든 데이타선쌍은 VDL/2로 프리차지된다. 이 상태에서 선택된 워드선에 펄스가 인가되면, 각 데이타쌍선에는 미소한 차동의 리드신호가 나타난다. 이 상태를 도 58에 있어서 Do,대칭으로 대표적으로 도시하고 있다. 그 후, nMOS 트랜지스터와 pMOS 트랜지스터로 형성되는 센스앰프에 의해, 저전압측은 0V로 방전되고 고전압측은 VI′까지 충전된다. 방전은 MOS트랜지스터 TN2에 의해 실행된다. 여기서는 충전만을 이하 설명한다. cℓ은 입력펄스ψ를 인가하는 것에 의해 구동된다. 입력펄스ψ가 온(고전압이 입력)으로 되면, 제어회로AND의 출력전압은 고전압으로 되고, QD의 게이트전압VG는 정전류원의 출력전압Vs로 되고, QD는 부하를 일정전류 i로 구동한다. 그 결과, 부하의 전압Vo는 VI′/2에서 일정속도로 상승하지만, VI′를 초과하면 비교기가 작동하여 제어회로AND의 출력은 저전압으로 되고, Q1이 온하고 Q2는 오프하고 QD는 오프로 되고 Vo는 대략 VI′로 클램프되어 버린다. 이것에 의해, 각 데이타쌍선의 한쪽의 데이타선은 VI′/2에서 VI′로 충전된다. 방전에 대해서도가 인가되면 nMOS TN3′와 TN2가 전류미러를 이루므로, 충전과 마찬가지로 속도를 제어할 수 있다.In a conventional DRAM, during the precharge period, the data line pair is a so-called half precharge method in which the data line pair is set to almost 1/2 of the V DL , so that the common driving line cℓ or all data line pairs are precharged to V DL / 2 during the precharge period. . When a pulse is applied to the selected word line in this state, a minute differential read signal appears on each data pair line. This state is shown in FIG. 58 by Do, Representatively shown symmetrically. Thereafter, by the sense amplifier formed of the nMOS transistor and the pMOS transistor, the low voltage side is discharged to 0V and the high voltage side is charged to V I '. Discharge is performed by the MOS transistor T N2 . Only charging is described here. cℓ is driven by applying an input pulse ψ. When the input pulse ψ-one (high voltage input), the control circuit the output voltage of the AND is a high voltage, the gate voltage V G of Q D are the output voltage Vs of the constant current source, Q D is the load at a constant current i Drive. As a result, the voltage Vo of the load rises at a constant speed at V I ′ / 2, but when V I ′ is exceeded, the comparator operates so that the output of the control circuit AND goes to a low voltage, Q 1 turns on and Q 2 turns off. Q D is turned off and Vo is clamped to approximately V I '. As a result, the data lines of each data line pair one is filled up with 'I V in / 2' V I. About discharge When nMOS T N3 ′ and T N2 form a current mirror, the speed can be controlled like charging.

이상 설명한 실시예에 의하면, 데이타선 전압 VDL을 VI′와 거의 동일하게 할 수 있으므로, 데이타선 전압 VDL의 온도의존성을 0으로 하여 외부전원전압 Vcc의 의존성을 원하는 범위에서 없앨 수 있다. 또한, 데이타선을 거의 일정전류로 충전할 수 있으므로, 과도전류의 증대 없이 고속으로 데이타선을 충전할 수 있다. 또한, io를 일정하게 유지하는 것에 의해서, 전원전압의 변동이나 제조편차 등이 있어도 그 영향을 최소한으로 할 수 있다. 또한, 데이타선 전압은 낮게 억제되므로 소비 전력도 저감된다. 또한, 데이타선 충방전의 속도를 동일하게 할 수 있으므로 노이즈를 저감할 수 있다.According to the embodiment described above, since the data line voltage V DL can be made substantially the same as V I ', the temperature dependency of the data line voltage V DL can be set to 0 to eliminate the dependence of the external power supply voltage Vcc within a desired range. In addition, since the data line can be charged with almost constant current, the data line can be charged at high speed without increasing the transient current. By keeping io constant, the influence can be minimized even if there is a fluctuation in the power supply voltage or a manufacturing deviation. In addition, since the data line voltage is suppressed low, power consumption is also reduced. In addition, since the speed of data line charge and discharge can be made the same, noise can be reduced.

다음에, 워드선의 구동회로의 1실시예에 대하여 설명한다. DRAM에 있어서는 워드선의 전압을 데이타선의 전압보다 대략 2V정도 높게 한다. 데이타선의 전압을 예를 들면 4V로 하면, 워드선의 전압은 대략 6V 필요하게 되고 워드선을 Vcc의 값 5V이상으로 승압하는 수단이 필요하게 된다. Vcc이상으로 승압된 VH에 의해 워드선을 구동하는 회로로서는 예를 들면 도 59의 회로를 사용할 수 있다. VH의 발생회로에 대해서는 후술한다.Next, an embodiment of the driving circuit of the word line will be described. In a DRAM, the voltage of the word line is approximately 2V higher than the voltage of the data line. If the voltage of the data line is 4 V, for example, the voltage of the word line is required to be approximately 6 V, and a means for boosting the word line to 5 V or more of the value of Vcc is required. For example, the circuit of FIG. 59 can be used as a circuit for driving a word line by V H boosted to Vcc or more. The generation circuit of V H will be described later.

먼저, 도 59의 회로동작을 도 60의 전압파형도를 사용하여 설명한다. E가 고전위의 상태이고 C가 고전위로 되면, nMOS T11을 통해서 F의 전위는 VA-VT11n의 전위로 된다. 다음에, E가 저전위로 되면, T12(pMOS)가 온하여 F의 전위는 VH로 된다. 이 결과, T13(pMOS)가 오프, T14(nMOS)가 온, 바이폴라 트랜지스터 T15가 오프, T16(nMOS)가 온으로 되어 출력W는 0V로 된다. 또, F가 고전위 VH로 상승할 때, A 및 C의 전위는 VA이기 때문에, T11이 오프이므로 F에서 C로 전류가 유출하여 F의 전위가 하강하는 일은 없다. 한편, E가 고전위의 상태이고 C가 저전위로 되면, T11이 온하고 F도 C와 동일한 저전위로 된다. 이 결과, T13이 온, T14, T16이 오프하여 노드G가 VH로 되고, 출력W가 고속으로 고전위로 충전된다. 이 출력의 고전위는 VH-VBE이다. 또, 이 회로에서는 도 60의 점선으로 표시하는 바와 같이 C가 고전위VA로 되고나서 E가 저전위로 될 때까지의 기간 tCE가 길면, F의 고전위는 VA-VT11n에 잠시 머무르므로, T13, T14에 관통전류가 흘러 W가 불충분한 저전위에 머무르는 기간이 존재하는 경우가 있다. 따라서, tCE의 시간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 C가 고전위로 되면, 동시에 E를 저전위로 전환하면 좋다. 이것에 의해, 상기 문제를 해결할 수 있다.First, the circuit operation of FIG. 59 will be described using the voltage waveform diagram of FIG. If E is at high potential and C is at high potential, then through nMOS T11 the potential of F becomes the potential of V A -V T11n . Next, when E becomes low, T12 (pMOS) turns on and the potential of F becomes V H. As a result, T13 (pMOS) is turned off, T14 (nMOS) is turned on, bipolar transistor T15 is turned off, and T16 (nMOS) is turned on, and the output W becomes 0V. Furthermore, when F is increased to a high potential V H, due to the potential of the A and C is V A, no work to T11 are turned off because the leak current is lowered and the potential of F from the F to C. On the other hand, when E is at a high potential and C is at a low potential, T11 is on and F is at the same low potential as C. As a result, T13 is turned on, T14 and T16 are turned off so that the node G becomes V H , and the output W is charged at high potential at high speed. The high potential of this output is V H -V BE . In this circuit, as shown by the dotted line in FIG. 60, if the period t CE from C to the high potential V A until E becomes the low potential is long, the high potential of F stays briefly at V A -V T11n . As a result, there may be a period in which a through current flows through T13 and T14 so that W stays at an insufficient low potential. Therefore, it is desirable to shorten the time of t CE . To do this, once C is at high potential, E can be switched to low at the same time. Thereby, the said problem can be solved.

본 회로에 의하면, 출력에 바이폴라 트랜지스터를 사용하고 있으므로 워드선을 고속으로 VH-VBE로 충전할 수 있다.According to this circuit, since a bipolar transistor is used for the output, the word line can be charged to V H -V BE at high speed.

또, 도 59에 있어서 바이폴라 트랜지스터 T15를 사용하지 않고 G를 직접 출력으로 해도 좋다. 이 때, 출력 전압은 VH까지 높아지므로, 원하는 워드전압과 동일한 VH를 발생시키면 좋다. 이 때문에, 바이폴라를 사용할 때보다 전원G의 설계가 용이하게 된다. 또, MOS트랜지스터로 구성하기 때문에 제조프로세스가 단순하게 된다는 이점도 있다. 또, 도 59의 회로에서도 도 13과 같이 전원과의 사이에 MOS트랜지스터를 삽입하여 동작속도를 제어하는 것도 가능하다.In FIG. 59, G may be directly output without using the bipolar transistor T15. At this time, the output voltage is increased up to V H, may occur if the same V H and the desired word voltage. For this reason, the design of the power supply G becomes easier than when using a bipolar. In addition, the MOS transistor has the advantage of simplifying the manufacturing process. In the circuit of FIG. 59, the operation speed can be controlled by inserting a MOS transistor between the power supply as shown in FIG.

도 61은 전압 VI′를 기준으로 Vcc이상의 고전압을 얻기 위한 회로의 실시예이고, 도 62는 그 동작파형도이다. 이하, 도 62를 사용해서 도 61의 회로의 동작을 설명한다.FIG. 61 is an embodiment of a circuit for obtaining a high voltage of Vcc or more based on the voltage V I ', and FIG. 62 is an operation waveform diagram thereof. Hereinafter, the operation of the circuit of FIG. 61 will be described with reference to FIG. 62.

도 61의 회로는 DRAM에 있어서신호와 동기해서 VCH단자를 승압하는 회로이다.신호가 저레벨로 되어 DRAM이 동작 상태로 들어갔을 때에 도 62에 도시한 바와 같이, ψ1PS를 저레벨, ψ2PS를 고레벨로 하고 ψ1S, ψ1SA를 고레벨로 천이한다. 이 결과, 사전에 Vcc와 동일 전위로 프리차지 되어 있던 G1, G2, G3, G4중 G1과 G2가 MOS용량 TMC221, TMC222에 의해 승압되고, 그 결과 MOS트랜지스터 TM229, TM22A를 통해서 G1에서 G4, G3으로 전류가 흘러 G3, G4의 전위가 상승한다. 이 때, G2가 Vcc이상으로 승압되어 있으므로, G3, G4의 전위는 MOS트랜지스터 TM229, TM22A의 임계전압에 제한받는 일 없이 승압할 수 있다. 다음에, ψ1S와 ψ1SA를 저레벨로 하강하고 ψ2S, ψ3S를 고레벨로 천이한다. 그 결과, G1, G2가 저레벨로 천이하고 G3, G4는 승압된다. 이 때, G2의 전위는 ψ2S가 고레벨로 되면, MOS트랜지스터 TM22B가 온하므로 0V로 되고, MOS트랜지스터 TM22A는 확실하게 오프한다. 이 때문에, ψ2S의 타이밍의 어긋남 또는 커플링 노이즈 등에 의해 G2의 전위가 상승하는 일은 없다. 따라서, G3에서 MOS트랜지스터 TM22C를 통해서 전류가 흘러 (5I2)가 승압된다. 이 때, MOS트랜지스터 G4의 게이트와 (5I1′) 사이에는 다이오드를 6개 직렬로 접속하고 있으므로, G4의 전위는 VCL+6VBE로 클램프된다. 그 결과, VH의 전압은 MOS트랜지스터 TM22C의 임계전압을 VT22C로 하여 VI′+ 6VBE-VT22C로 클램프된다. 예를 들면, VI′를 4V, VBE를 0. 8V, VT22C를 0. 8V로 하면 8V로 된다. 여기에서는 다이오드를 6개 사용하였지만, 그 수를 변경하는 것에 의해서 VI′에 대해 VH가 일정 전압 이상으로 되지 않도록 할 수 있으므로, 예를 들면 VH에 워드드라이버를 접속한 경우에는 워드선전압을 원하는 값으로 제어할 수 있다. 다음에, DRAM의신호가 고레벨로 되었을 때에 ψ2S, ψ3S를 저레벨로 복귀시키고, ψ1PS를 고레벨, ψ2PS를 저레벨로 한다. 이 결과, MOS용량 TMC220에 의해 G5의 전위가 승압되고, pMOS트랜지스터 TM221을 통해서 MOS트랜지스터 TM225, TM226, TM227, TM228의 게이트전압이 Vcc이상으로 승압되고, 이들 MOS트랜지스터에 의해서 G1, G2, G3, G4의 전위는 Vcc로 되어 초기 상태로 복귀된다. 또한, 여기에서 MOS트랜지스터 TM223은 TM224의 드레인에 고압이 걸리는 것을 방지하여 TM224를 보호하기 위한 것이다. 또한, 다이오드를 직렬로 사용한 경우에는 VBE에 온도의존성이 있으므로, VH가 온도의존성을 갖게 된다. 이것을 해결하기 위해서는 ψ1S∼ψ3S의 진폭을 Vcc가 아닌 VI′로 하여 클램프회로를 생략하여도 좋다.The circuit of FIG. This circuit boosts the V CH terminal in synchronization with the signal. When the signal enters the low level and the DRAM enters the operating state, as shown in Fig. 62 ,? 1PS is at a low level ,? 2PS is at a high level, and? 1S and? 1SA are shifted to a high level. As a result, G1 and G2 of G1, G2, G3, and G4 precharged to the same potential as Vcc are boosted by MOS capacitors T MC221 and T MC222 . As a result, G1 through MOS transistors T M229 and T M22A . Current flows from G4 to G3, increasing the potential of G3 and G4. At this time, since G2 is boosted to Vcc or more, the potentials of G3 and G4 can be boosted without being limited to the threshold voltages of the MOS transistors T M229 and T M22A . Next, ψ 1S and ψ 1SA are lowered to low level, and ψ 2S and ψ 3S are shifted to high level. As a result, G1 and G2 transition to a low level and G3 and G4 are boosted. At this time, the potential of G2 becomes 0V when ψ 2S is at a high level, so the MOS transistor T M22B is turned on, and the MOS transistor T M22A is surely turned off. For this reason, the potential of G2 does not rise by the shift of the timing of (psi) 2S , coupling noise, etc. Thus, a current flows through GMOS transistor T M22C at G3 to boost 5I2. At this time, since six diodes are connected in series between the gate of MOS transistor G4 and 5I1 ', the potential of G4 is clamped to V CL + 6V BE . As a result, the voltage of V H is clamped to V I '+ 6V BE -V T22C with the threshold voltage of the MOS transistor T M22C as V T22C . For example, if V I 'is 4V, V BE is 0.8V , and V T22C is 0.8V , it is 8V. In this example, six diodes are used. However, by changing the number, it is possible to prevent V H from exceeding a certain voltage for V I ′. For example, in the case of connecting a word driver to V H , the word line voltage Can be controlled to the desired value. Next, the DRAM When the signal becomes high, ψ 2S and ψ 3S are returned to the low level, ψ 1PS is set to high level and ψ 2PS is set to low level. As a result, the potential of the G5 and boosted by the MOS capacitor T MC220, pMOS transistor T M221 gate voltage of the MOS transistor T M225, T M226, T M227, T M228 through is boosted above Vcc, by these MOS transistors The potentials of G1, G2, G3, and G4 become Vcc and return to the initial state. In addition, where the MOS transistors M223 T is to protect the M224 T to prevent a high pressure is applied to the drain of T M224. In addition, when diodes are used in series, V BE has temperature dependency, and therefore V H has temperature dependency. In order to solve this problem, the clamp circuit may be omitted with the amplitude of ψ 1S to ψ 3S being V I ′ instead of Vcc.

이 때, (5I2)의 전압을 원하는 값으로 하기 위해서는 도 63과 같은 회로를 사용하여도 좋다. 도 63에서 VCH′를 도 61과 같은 회로에 의해 고압으로 유지하면, (5I2)에는의 전압이 출력된다. 또, VREF로서는 VI′를 사용하여도 좋고, 바이폴라 트랜지스터 Q631의 VBE의 온도의존성을 없애는 온도의존성을 갖는 전압을 인가하여도 좋다. 이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, (5I2)에서 Vcc보다 높은 전압을 얻을 수 있다. 본 실시예에서는신호와 동기하여 DRAM의 동작시에 VH를 승압하므로, VH에서 전류를 공급할 필요가 없는 대기시에 승압동작에 의해 전력을 소비하는 일없이 저소비 전력동작이 가능하다. 그러나, DRAM의 사용조건에 따라서는 대기상태가 길게 계속되는 일이 있고, VH의 전위가 어떤 누설에 의해 저하하는 일도 고려된다. 이 경우에는 대기시의 누설을 보상하는 회로를 별도로 마련하면 좋다. 이를 위해서는 도 61∼도 63의 실시예에서 용량이나 트랜지스터의 사이즈를 작게 하고 전류구동능력을 작게 한 것을 별도로 마련하여와 독립해서 동작시켜도 좋다. 또는 도 64와 같은 회로를 사용하여도 좋다.At this time, in order to set the voltage of 5I2 to a desired value, a circuit as shown in FIG. 63 may be used. In FIG. 63, when V CH ′ is maintained at a high voltage by a circuit as in FIG. 61, (5I2) The voltage of is output. As V REF , V I ′ may be used, or a voltage having temperature dependency that removes the temperature dependency of V BE of bipolar transistor Q 631 may be applied. As described above, according to this embodiment, a voltage higher than Vcc can be obtained at (5I2). In this embodiment Since the step-up in synchronism with the signal V H for the operation of the DRAM, the low power consumption operation is possible without consuming power by the voltage step-up operation when the air does not have to supply a current from the V H. However, depending on the DRAM usage conditions, the standby state may be continued for a long time, and the potential of V H may be lowered due to some leakage. In this case, a circuit for compensating for leakage during standby may be separately provided. To this end, in the embodiments of Figs. 61 to 63, a smaller capacitor or a smaller transistor and a smaller current driving capability are separately provided. It may be operated independently. Alternatively, a circuit as shown in FIG. 64 may be used.

이하, 도 64의 회로의 동작을 도 65를 사용해서 설명한다.를 저레벨로 하면 MOS트랜지스터 TM240, TM241, TM243에 의해 G240, G241, VH가 Vcc 가깝게 프리차지된다. 다음에, ψ0을 고레벨로 상승시키면 인버터I241과 I242의 출력은 각각 고레벨, 저레벨로 된다. 따라서, G240이 Vcc이상으로 승압되어 G240으로 전류가 흘러 G240의 전위가 상승한다. 다음에, ψ0을 저레벨로 하면 인버터 I241과 I242의 출력은 각각 저레벨, 고레벨로 되어 G241이 더욱 승압되고 VH로 전류가 흐른다. 이상과 같이, ψ0을 주기적으로 상승, 하강시키는 것에 의해서, VH의 전위는 상승한다. VH의 상승과 함께 다이오드 QD240∼QD245에 의해 G246, VG246의 전위도 VH-6VBE의 관계를 유지하여 상승한다. MOS트랜지스터 TM246의 임계전압을 -VT246으로 하였을 때, VH가 VI′-VT246+6VBE이상으로 되면, VG246은 VI′-VT56으로 되어 TM246이 오프하고, D247의 전위는 MOS트랜지스터 TM247에 의해 0V로 된다. 그 결과, NAND회로 NA240의 출력 O5의 전압은 고레벨로 고정되고 승압동작은 정지한다. 그 후, 제어선(5I2)에서 유출하는 전류IH에 의해 VH의 전위가 하강하고, VI′-VT246+6VBE이하로 되면, 다시 TM246이 온하여 VH의 승압동작이 개시된다.Hereinafter, the operation of the circuit of FIG. 64 will be described using FIG. 65. When the low level is set , G 240 , G 241 and V H are precharged to near Vcc by the MOS transistors T M240 , T M241 and T M243 . Next, when ψ 0 is raised to a high level, the outputs of the inverters I 241 and I 242 become high level and low level, respectively. Thus, G 240 is boosted above Vcc to flow a current to the G 240 increases, the potential of G 240. Next, when ψ 0 is set at the low level, the outputs of the inverters I 241 and I 242 are at the low level and the high level, respectively, so that the voltage G 241 is further increased and current flows to V H. As described above, the potential of V H increases by periodically raising and lowering ψ 0 . With the rise of V H , the potentials of G 246 and V G246 also rise due to the diodes QD 240 to QD 245 while maintaining the relationship of V H -6V BE . When the threshold voltage of the MOS transistor T M246 is -V T246 , when V H becomes V I ′ -V T246 + 6V BE or more, V G246 becomes V I ′ -V T56 and T M246 is turned off, and D 247 The potential of becomes 0V by the MOS transistor T M247 . As a result, the voltage of the output O 5 of the NAND circuit NA240 is fixed at a high level and the boosting operation is stopped. After that, when the potential of V H drops by the current I H flowing out of the control line 5I2 and falls below V I ′ -V T246 + 6V BE , T M246 is turned on again to start the boost operation of V H. do.

이상과 같이, 본 회로에 의하면 VH의 전위를 Vcc보다 높은 VI′-VT246+6VBE로 유지할 수 있다. VI′를 4V, VT246을 0.5V, VBE를 0.8V로 하면, VH는 8.3V로 된다.As described above, according to this circuit, the potential of V H can be maintained at V I ′ -V T246 + 6V BE higher than Vcc. If V I ′ is 4V, V T246 is 0.5V, and V BE is 0.8V, V H becomes 8.3V.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 차지펌프회로와 상술한 레벨시프트회로를 조합하는 것에 의해서, 출력전압 VH를 Vcc보다 높은 일정한 전압으로 유지할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, by combining the charge pump circuit and the above-described level shift circuit, the output voltage V H can be maintained at a constant voltage higher than Vcc.

또한, 클램프를 위한 다이오드 QD240∼QD245의 수를 경우에 따라 증감하여도 좋은 것은 물론이다. 또한, 경우에 따라서 VCH보다 QD240∼QD245를 흐르는 전류가 너무 큰 경우에는 도 66과 같이 QD245를 바이폴라 트랜지스터로 하고 컬렉터와 Vcc의 베이스를 QD244의 출력에 접속하는 것에 의해서, 1/hFE로 상기 전류를 감소할 수 있다.It goes without saying that the number of diodes QD 240 to QD 245 for clamping may be increased or decreased in some cases. In some cases, when the current flowing through the QD 240 to the QD 245 is too large than the V CH , the QD 245 is a bipolar transistor and the collector and the base of Vcc are connected to the output of the QD 244 as shown in FIG. 66. The current can be reduced by h FE .

또, 다이오드의 갯수는 전압VH와 VI′의 차가 원하는 값으로 되도록 결정하면 좋다. 또, MOS트랜지스터 TM248을 저항 등 다른 소자로 치환할 수 있다. MOS트랜지스터를 사용하는 경우에는 게이트폭W에 대하여 게이트길이 Lg를 크게 취하는 것에 의해, 비교적 작은 점유면적으로 용이하게 높은 저항값을 얻을 수 있다. 또한, 여기서는 다이오드로서 pn접합형의 다이오드를 상정하였다. pn접합형의 다이오드는 예를들면 바이폴라 트랜지스터의 베이스와 컬렉터를 접속하는 것에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 이 때문에, 바이폴라 트랜지스터와 동시에 형성할 수 있어 제조 공정을 간소화할 수 있다. 이 때, 저항도 바이폴라 트랜지스터의 베이스층을 사용하여 실현하면, 더욱 공정을 간소화할 수 있다. pn접합다이오드의 순방향전압 VBE는 통상 0. 8V정도이므로, 도 65의 실시예에서 전압VH와 VH′의 차는 0. 8V를 단위로 한 값밖에 취할 수 없지만, 경우에 따라서 VH와 VI′의 차를 0. 8V의 n배(n=1, 2 , ...)이외로 설정할 필요가 있는 경우도 있다. 이 때에는 0. 4V정도의 순방향전압VF를 갖는 쇼트키 다이오드를 사용하면The number of diodes may be determined so that the difference between the voltages V H and V I ′ is a desired value. In addition, the MOS transistor T M248 can be replaced with another element such as a resistor. In the case of using a MOS transistor, the gate length Lg is made large with respect to the gate width W, whereby a high resistance value can be easily obtained with a relatively small occupation area. In this example, a pn junction diode is assumed as the diode. A pn junction diode can be easily realized by, for example, connecting a base and a collector of a bipolar transistor. For this reason, it can form simultaneously with a bipolar transistor, and can simplify a manufacturing process. At this time, if the resistance is also realized using the base layer of the bipolar transistor, the process can be further simplified. pn junction diode forward voltage V BE is usually 0. 8V, so much, the difference in the voltage V H and V H 'in Example 65, but may take only one value of a 0. 8V as a unit, in some cases H and V In some cases, it is necessary to set the difference of V I ′ other than n times (n = 1, 2, ...) of 0.8V. In this case, if a Schottky diode with a forward voltage V F of about 0.4 V is used,

VH=VI′-VT246+iVF V H = V I ′ -V T246 + iV F

로 되고, 0. 4V를 단위로 하여 VH의 값을 설정할 수가 있다. 또, 도 67에 도시한 바와 같은 nMOS 다이오드를 사용하여도 좋은 것은 물론이고, 이 경우에는 nMOS TMA의 임계전압을 VTMA로 하여The value of V H can be set in units of 0.4 V. In addition, of course, an nMOS diode as shown in Fig. 67 may be used. In this case, the threshold voltage of the nMOS T MA is set to V TMA .

VH=VI′-VT246+iVTMA V H = V I ′ -V T246 + iV TMA

로 되므로, VTMA를 단위로 하여 전위차를 가변으로 할 수 있다. 또한, 도 68에 도시한 바와 같은 회로를 다이오드 대신에 사용하여 임의의 전위차를 만들 수도 있다. 도 68에 있어서는 단자(3A)와 (3B) 사이의 전위차는Therefore, the potential difference can be varied in units of V TMA . In addition, a circuit as shown in FIG. 68 may be used in place of the diode to create an arbitrary potential difference. In FIG. 68, the potential difference between the terminals 3A and 3B is

로 할 수 있으므로, RA와 RB의 비를 변경하는 것에 의해 연속적으로 전위차를 변경할 수 있다. 그 밖의 여러가지 변형이 가능하지만, 도 69에 도시한 실시예는 nMOS만으로 도 69의 레벨시프트회로 L을 구성한 것이다. 본 실시예에서는 클램프의 다이오드를 nMOS다이오드로 하고 바이폴라 트랜지스터Q1, 저항R을 각각 nMOS TM51, TM52로 치환하였다. 본 실시예에서 VH와 VI′의 관계는 TM51의 임계전압을 VTM51, MOS다이오드의 임계전압을 VTD로 해서Therefore, the potential difference can be changed continuously by changing the ratio of R A and R B. Various other modifications are possible, but the embodiment shown in Fig. 69 configures the level shift circuit L in Fig. 69 only with nMOS. In this embodiment, the clamp diode is an nMOS diode, and the bipolar transistor Q 1 and the resistor R are replaced with nMOS T M51 and T M52 , respectively. Relationship of V H and V I 'in this embodiment by the threshold voltage of the threshold voltage of M51 T V TM51, MOS diode to V TD

VH=VI′-VT246+VTM51+nVTD V H = V I ′ -V T246 + V TM51 + nV TD

로 되고, 임계전압 VTD를 단위로 하여 전위차를 설정할 수 있다. 본 실시예에서는 nMOS다이오드 TMD51∼TMD5i를 통해서 흐르는 전류는 nMOS TM53을 통해서 흐르는 바이어스전류 IN뿐이므로 (5I2)의 전류 공급능력을 필요 이상으로 크게 할 필요가 없다. 또, 본 실시예에서는 바이폴라 트랜지스터를 사용할 필요가 없고 MOS트랜지스터만으로 구성되어 있으므로, MOS트랜지스터만으로 이루어지는 LSI에 적용하는데 적합하다. MOS트랜지스터 TM51, TM53의 게이트전압, 게이트길이, 게이트폭은 전류IR및 IN이 원하는 값으로 되도록 결정하면 좋다. 예를 들면, IL에 대하여 IR의 값을 10배로 설정하면 MOS트랜지스터 TM51의 드레인전류의 변동을 10%정도로 억제할 수 있고, VL을 거의 일정하게 유지할 수 있다. 또, 이상의 실시예에서는 클램프회로의 온도특성이 문제로 될 경우에는 MOS트랜지스터 TM246의 소오스 전압에 온도의존성을 갖게 해서 클램프의 온도의존성을 보상할 수도 있다.The potential difference can be set in units of the threshold voltage V TD . In this embodiment, nMOS diode T MD51 ~T current flowing through the MD5i need not be made larger than necessary, the current supply capability of the nMOS T because the bias current I N flows through only the M53 (5I2). In addition, in this embodiment, since it is not necessary to use a bipolar transistor and consists only of a MOS transistor, it is suitable to apply to LSI which consists only of a MOS transistor. The gate voltage, gate length, and gate width of the MOS transistors T M51 and T M53 may be determined so that the currents I R and I N become desired values. For example, if the value of I R is set to 10 times with respect to I L , the fluctuation in the drain current of the MOS transistor T M51 can be suppressed to about 10%, and V L can be maintained almost constant. In the above embodiment, when the temperature characteristic of the clamp circuit becomes a problem, the temperature dependence of the clamp can be compensated by giving temperature dependence to the source voltage of the MOS transistor T M246 .

본 발명은 상술한 바와 같이 DRAM뿐만 아니라 SRAM에 적용하여도 유효하다. 도 70은 nMOS트랜지스터와 저항을 사용하여 메모리셀을 구성한 SRAM의 1예이다. 도 70에 있어서 주변회로에 사용하는 구동회로 및 차동앰프에 대해서도 상술한 바와 같은 제어를 실행하는 것에 의해서, 안정하고 신뢰성이 높은 동작을 실현할 수 있다. 그밖에, 메모리셀의 부하저항 RC1, RC2의 인가전압을 Vcc가 아니라 본 발명의 전압변환회로에서 공급하면, 메모리셀 특성의 온도의존성 및 외부전원전압 의존성을 없앨 수 있으므로 소프트에러 내성이 향상하는 등 매우 안정한 메모리동작을 실현할 수 있다. 이 때, RC1, RC2에서 공급되는 전류 즉 메모리셀의 유지전류는 매우 적고 또 거의 일정한 DC전류이므로, 전압을 일정하고 또한 정밀도 좋게 유지하는 것이 용이하게 된다. 또한, 데이타선 DL,의 전압, 즉 라이트 전압 또는 워드선W의 전압을 안정되게 제어하면 더욱 신뢰성이 향상한다. 그를 위해서는 본 발명에 의해 얻어지는 상기 전압VI에 따라서 라이트 전압을 결정하면, 온도의존성 및 외부전압 의존성을 없앨 수 있어 더욱 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can be applied to not only DRAM but also SRAM. 70 shows an example of an SRAM in which a memory cell is formed using an nMOS transistor and a resistor. In Fig. 70, the above-described control is also performed on the drive circuit and the differential amplifier used for the peripheral circuit, thereby achieving stable and reliable operation. In addition, if the voltage applied to the load resistors R C1 and R C2 of the memory cells is supplied from the voltage conversion circuit of the present invention instead of Vcc, the temperature dependence and the external power supply voltage dependency of the memory cell characteristics can be eliminated. Very stable memory operation can be realized. At this time, since the current supplied from R C1 and R C2 , that is, the holding current of the memory cell is very small and almost constant DC current, it is easy to keep the voltage constant and accurate. In addition, the data line DL, The stability of the voltage, i.e., the voltage of the write voltage or the word line W, is improved more stably. For that purpose, if the write voltage is determined according to the voltage V I obtained by the present invention, the temperature dependence and the external voltage dependence can be eliminated, and the reliability can be further improved.

또, 본 발명은 메모리 이외의 논리LSI에 있어서도 마찬가지이다. 또, 도 53에 있어서 제어회로에서는 주변회로의 특성을 제어선(6)에 의해 검지하고 있지만, 그 검지는 목적에 따라서 여러 장소에 따라서 실행할 수 있다. 예를 들면, 워드선이 인가되고 센스앰프 미소신호를 증폭할 때까지의 시간을 검지하고, 그 결과에 따라 SA의 구동전압 및 구동 전류를 변화시켜 어레이부의 동작특성을 제어하는 등의 여러가지의 제어하는 방법도 있다. 또, 주된 구성요소로서는 MOS트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터를 예로하여 설명하였지만, 그 밖의 GaAs 등의 화합물 반도체의 소자로 구성한 것에서도 본 발명의 원리는 그대로 적용할 수 있다. 또, 특성의 변동요인으로서는 주로 MOS트랜지스터의 소자 정수를 주로 채택하였지만, 바이폴라 트랜지스터의 전류증폭율, 차단주파수, 순방향전압 등의 변동에 대해서도 마찬가지로 대처할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 각 실시예에서는 모든 특성을 일정하게 유지하는 것을 주목적으로 설명하였지만, 본 발명을 사용하면 목적에 따라 예를 들면 게이트길이, 임계전압 등의 제조조건에 의한 변동이나 전원전압, 온도 등의 사용조건의 변동이 반도체장치를 고속으로 하도록 변동시키는 경우에는 그것보다 더욱 고속으로 되도록 제어하거나 반대로 제조조건, 사용조건이 반도체장치를 저속으로 하도록 변동시키는 경우에는 더욱 저속으로 하도록 제어할 수도 있다. 또한, 상술한 실시예는 TTL인터페이스를 중심으로 기술하였지만, ECL 등 다른 경우에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 물론이다.The present invention also applies to logical LSIs other than memory. In FIG. 53, the control circuit detects the characteristics of the peripheral circuit by the control line 6, but the detection can be performed in various places depending on the purpose. For example, the time until the word line is applied to amplify the sense amplifier microsignal is detected, and according to the result, various control such as changing the driving voltage and driving current of the SA to control the operation characteristics of the array unit. There is also a way. Although the main components have been described using MOS transistors and bipolar transistors as examples, the principles of the present invention can be applied as it is to other elements composed of compound semiconductors such as GaAs. Moreover, although the element constant of a MOS transistor was mainly adopted as a factor of a characteristic change, it cannot be overemphasized that the fluctuation | variation of the current amplification ratio, a cutoff frequency, a forward voltage, etc. of a bipolar transistor can also be handled similarly. In addition, in each embodiment, the main purpose is to keep all the characteristics constant. However, according to the present invention, for example, variations in the manufacturing conditions such as gate length and threshold voltage, use of power supply voltage, temperature, etc. may be used. In the case where the fluctuation of the condition causes the semiconductor device to be made high speed, the control may be made faster than that. Alternatively, the condition may be controlled to be made slower when the manufacturing condition and the use condition are changed to make the semiconductor device low speed. In addition, although the above-described embodiment has been described based on the TTL interface, of course, the same applies to other cases such as ECL.

이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제조조건이나 사용조건 등의 변동이 있어도 안정하고 고신뢰의 반도체장치를 실현할 수 있다. 또, 동시에 양산시에 양품의 수율을 높게 유지할 수 있으므로, 종래의 반도체장치에 비해 저렴하게 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, a stable and highly reliable semiconductor device can be realized even if there are variations in manufacturing conditions and use conditions. In addition, at the same time, the yield of good products can be maintained at the time of mass production, and therefore, it can be manufactured at a lower cost than a conventional semiconductor device.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경이 가능하다는 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example, Of course, a various change is possible in the range which does not deviate from the summary.

Claims (33)

여러개의 워드선과 여러개의 데이타선쌍의 소정의 교점에 접속된 여러개의 다이나믹형 메모리셀,Several dynamic memory cells connected to predetermined intersections of several word lines and multiple data line pairs, 상기 여러개의 워드선의 각각에 대응해서 마련된 여러개의 워드선 구동회로 및A plurality of word line driver circuits provided corresponding to each of the plurality of word lines; 동작전압이 공급되고 상기 동작전압보다 큰 제1 전압을 발생하는 전압발생회로를 구비하고,A voltage generation circuit supplied with an operating voltage and generating a first voltage greater than the operating voltage, 선택신호에 따라서 선택된 워드선 구동회로는 비선택전위에 있는 상기 워드선의 하나와 상기 전압발생회로의 출력의 사이에 전류경로를 형성하는 것에 의해, 상기 워드선의 하나를 상기 제1 전압으로 구동시키고,The word line driver circuit selected in accordance with the selection signal drives one of the word lines to the first voltage by forming a current path between one of the word lines at an unselected potential and the output of the voltage generator circuit, 상기 전압발생회로는 상기 전압발생회로에 공급되는 펄스신호에 따른 차지펌프동작에 따라서 상기 동작전압에서 상기 동작전압보다 큰 상기 제1 전압을 발생하는 승압회로 및 상기 승압회로가 출력하는 상기 제1 전압의 레벨을 참조해서 상기 승압회로의 상기 차지펌프동작을 제어하는 제어회로를 갖는 반도체장치.The voltage generating circuit may include a boosting circuit generating the first voltage greater than the operating voltage at the operating voltage according to a charge pump operation according to a pulse signal supplied to the voltage generating circuit, and the first voltage output by the boosting circuit. And a control circuit for controlling the charge pump operation of the boosting circuit with reference to the level of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압발생회로는 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간과 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택된 기간의 어느 것에 있어서도 상기 제1 전압을 출력하는 반도체장치.And the voltage generating circuit outputs the first voltage in any of a period in which the plurality of word lines are in an unselected potential and a period in which one of the plurality of word lines is selected. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 전압을 출력하는 상기 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.And a period in which one of the plurality of word lines is selected is larger than a period in which the plurality of word lines are in the non-selective potential. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 여러개의 워드선 구동회로의 각각은 P형 MOS트랜지스터를 포함하고,Each of the plurality of word line driver circuits includes a P-type MOS transistor, 상기 선택신호에 따라서 선택된 워드선 구동회로는 그 워드선 구동회로에 포함되는 상기 P형 MOS 트랜지스터가 도통되는 것에 의해 비선택전위에 있는 상기 워드선의 하나와 상기 전압발생회로의 출력의 사이에 전류경로를 형성하는 반도체장치.The word line driver circuit selected in accordance with the selection signal has a current path between one of the word lines at an unselected potential and the output of the voltage generation circuit due to the conduction of the P-type MOS transistor included in the word line driver circuit. Forming a semiconductor device. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전압발생회로는 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간과 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택된 기간의 어느 것에 있어서도 상기 제1 전압을 출력하고,The voltage generating circuit outputs the first voltage in either the period in which the plurality of word lines are in the non-selective potential and in the period in which one of the plurality of word lines is selected, 비선택의 상기 워드선 구동회로에 포함되는 P형 MOS 트랜지스터의 게이트에는 상기 제1 전압이 공급되고,The first voltage is supplied to a gate of a P-type MOS transistor included in the unselected word line driver circuit, 선택된 상기 워드선 구동회로에 포함되는 상기 P형 MOS 트랜지스터는 그의 소오스-드레인경로를 거쳐서 상기 제1 전압을 대응하는 상기 워드선에 공급하는 반도체장치.And the P-type MOS transistor included in the selected word line driver circuit supplies the first voltage to the corresponding word line via its source-drain path. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 전압을 출력하는 상기 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.And a period in which one of the plurality of word lines is selected is larger than a period in which the plurality of word lines are in the non-selective potential. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반도체장치는 상기 여러개의 데이타선쌍에 대응해서 마련된 여러개의 센스앰프와 여러개의 프리차지회로를 더 구비하고,The semiconductor device further includes a plurality of sense amplifiers and a plurality of precharge circuits provided corresponding to the plurality of data line pairs. 상기 센스앰프는 상기 다이나믹형 메모리셀로부터의 신호가 대응하는 상기 데이타선쌍에 리드될 때 대응하는 상기 데이타선쌍간의 전압을 제2 전압으로 증폭하고,The sense amplifier amplifies the voltage between the corresponding pair of data lines to a second voltage when a signal from the dynamic memory cell is read into the corresponding pair of data lines, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 크고,The first voltage is greater than the second voltage, 상기 여러개의 프리차지회로는 상기 여러개의 데이타선쌍이 비선택일 때 상기 여러개의 데이타선쌍을 제2 전압의 약 1/2의 전압으로 프리차지하는 반도체장치.And the plurality of precharge circuits precharge the plurality of data line pairs to a voltage of about one half of a second voltage when the plurality of data line pairs are unselected. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체장치는 상기 여러개의 데이타선쌍에 대응해서 마련된 여러개의 센스앰프를 더 구비하고,The semiconductor device further includes a plurality of sense amplifiers provided corresponding to the plurality of data line pairs. 상기 센스앰프는 상기 다이나믹형 메모리셀로부터의 신호가 대응하는 상기 데이타선쌍에 리드될 때 대응하는 상기 데이타선쌍간의 전압을 제2 전압으로 증폭하고,The sense amplifier amplifies the voltage between the corresponding pair of data lines to a second voltage when a signal from the dynamic memory cell is read into the corresponding pair of data lines, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 큰 반도체장치.And the first voltage is greater than the second voltage. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 반도체장치는 상기 여러개의 데이타선쌍에 대응해서 마련된 여러개의 프리차지회로를 더 구비하고,The semiconductor device further includes a plurality of precharge circuits provided corresponding to the plurality of data line pairs. 상기 여러개의 프리차지회로는 상기 여러개의 데이타선쌍이 비선택일 때에 상기 여러개의 데이타선쌍을 상기 제2 전압의 약 1/2의 전압으로 프리차지하는 반도체장치.And the plurality of precharge circuits precharge the plurality of data line pairs to a voltage of about one half of the second voltage when the plurality of data line pairs are unselected. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압발생회로는 상기 동작전압에서 상기 제1 전압을 발생하는 제2 승압회로를 더 갖는 반도체장치.And the voltage generating circuit further comprises a second boosting circuit for generating the first voltage at the operating voltage. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 전압을 출력하는 상기 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.And a period in which one of the plurality of word lines is selected is larger than a period in which the plurality of word lines are in the non-selective potential. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제2 승압회로는 상기 여러개의 다이나믹형 메모리셀에 대해서 액세스를 지시하는 신호에 따라서 동작가능하게 되는 반도체장치.And said second boost circuit is operable in response to a signal instructing access to said plurality of dynamic memory cells. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압발생회로는 그의 출력을 소정전압으로 유지하기 위한 전압클램프회로를 더 갖는 반도체장치.And the voltage generating circuit further comprises a voltage clamp circuit for maintaining its output at a predetermined voltage. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 전압클램프회로는 여러개의 다이오드접속된 MOS트랜지스터가 직렬접속된 회로를 포함하는 반도체장치.The voltage clamp circuit includes a circuit in which a plurality of diode-connected MOS transistors are connected in series. 여러개의 워드선과 여러개의 데이타선쌍의 소정의 교점에 접속된 여러개의 다이나믹형 메모리셀,Several dynamic memory cells connected to predetermined intersections of several word lines and multiple data line pairs, 상기 여러개의 워드선의 각각에 대응해서 마련된 여러개의 워드선 구동회로,A plurality of word line driver circuits provided corresponding to each of the plurality of word lines, 상기 여러개의 데이타선쌍의 각각에 대응해서 마련된 여러개의 센스앰프,A plurality of sense amplifiers provided corresponding to each of the plurality of data line pairs, 동작전압보다 작은 제1 전압을 발생하는 제1 전압발생회로 및A first voltage generating circuit for generating a first voltage smaller than an operating voltage; 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 발생하는 제2 전압발생회로를 구비하고,A second voltage generating circuit generating a second voltage greater than the first voltage, 선택신호에 따라서 선택된 워드선 구동회로는 비선택전위에 있는 상기 워드선의 하나와 상기 제2 전압발생회로의 출력의 사이에 전류경로를 형성하는 것에 의해 상기 워드선의 하나를 상기 제2 전압으로 구동시키고,The word line driver circuit selected according to the selection signal drives one of the word lines to the second voltage by forming a current path between one of the word lines at an unselected potential and the output of the second voltage generator circuit. , 상기 센스앰프는 상기 다이나믹형 메모리셀에서 리드되는 신호가 대응하는 상기 데이타선쌍에 리드될 때 대응하는 상기 데이타선쌍간의 전압을 상기 제1 전압으로 증폭하는 반도체장치.And the sense amplifier amplifies the voltage between the pair of data lines corresponding to the first voltage when a signal read from the dynamic memory cell is read to the pair of data lines. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제2 전압발생회로는 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간과 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택된 기간의 어느 것에 있어서도 상기 제2 전압을 출력하는 반도체장치.And the second voltage generating circuit outputs the second voltage in any of the periods in which the plurality of word lines are in an unselected potential and a period in which one of the plurality of word lines is selected. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제2 전압을 출력하는 상기 제2 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.A semiconductor device in which the supply capability of the output current of the second voltage generating circuit for outputting the second voltage is larger than a period in which one of the plurality of word lines is selected than the period in which the plurality of word lines are in an unselected potential. . 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 여러개의 워드선 구동회로의 각각은 P형 MOS 트랜지스터를 포함하고,Each of the plurality of word line driver circuits includes a P-type MOS transistor, 상기 선택신호에 따라서 선택된 워드선 구동회로는 선택된 워드선 구동회로에 포함되는 상기 P형 MOS 트랜지스터가 도통되는 것에 의해, 비선택전위에 있는 상기 워드선중의 하나와 상기 제2 전압발생회로의 출력의 사이에 전류경로를 형성하는 반도체장치.The word line driver circuit selected in accordance with the selection signal is connected to the P-type MOS transistor included in the selected word line driver circuit so that one of the word lines at an unselected potential and the output of the second voltage generator circuit are connected. A semiconductor device forming a current path therebetween. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제2 전압발생회로는 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간과 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택된 기간의 어느 것에 있어서도 상기 제2 전압을 출력하고,The second voltage generating circuit outputs the second voltage in any of the periods in which the plurality of word lines are in an unselected potential and a period in which one of the plurality of word lines is selected, 비선택의 워드선 구동회로에 포함되는 상기 P형 MOS트랜지스터의 게이트에는 상기 제2 전압이 공급되고,The second voltage is supplied to a gate of the P-type MOS transistor included in the unselected word line driver circuit. 선택된 워드선 구동회로에 포함되는 상기 P형 MOS트랜지스터의 소오스-드레인경로를 거쳐서 상기 제2 전압이 대응하는 상기 워드선에 공급되는 반도체장치.And the second voltage is supplied to the corresponding word line via a source-drain path of the P-type MOS transistor included in the selected word line driver circuit. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제2 전압을 출력하는 상기 제2 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.A semiconductor device in which the supply capability of the output current of the second voltage generating circuit for outputting the second voltage is larger than a period in which one of the plurality of word lines is selected than the period in which the plurality of word lines are in an unselected potential. . 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 반도체장치는 상기 여러개의 데이타선쌍에 대응해서 마련된 여러개의 프리차지회로를 더 구비하고,The semiconductor device further includes a plurality of precharge circuits provided corresponding to the plurality of data line pairs. 상기 여러개의 프리차지회로는 상기 여러개의 데이타선쌍이 비선택일 때 상기 여러개의 데이타선쌍을 상기 제1 전압의 약 1/2의 전압으로 프리차지하는 반도체장치.And the plurality of precharge circuits precharge the plurality of data line pairs to a voltage of about one half of the first voltage when the plurality of data line pairs are unselected. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제2 전압발생회로는 상기 제2 전압발생회로에 공급되는 펄스신호에 따른 차지펌프동작에 따라서 상기 동작전압에서 상기 동작전압보다 큰 상기 제2 전압을 발생하는 승압회로 및 상기 승압회로가 출력하는 상기 제2 전압의 레벨을 참조해서 상기 승압회로의 상기 차지펌프동작을 제어하는 제어회로를 갖는 반도체장치.The second voltage generating circuit outputs the boosting circuit and the boosting circuit for generating the second voltage greater than the operating voltage at the operating voltage according to the charge pump operation according to the pulse signal supplied to the second voltage generating circuit. And a control circuit for controlling the charge pump operation of the boosting circuit with reference to the level of the second voltage. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제2 전압발생회로는 상기 동작전압에서 상기 제2 전압을 각각에 발생하는 제1 승압회로와 제2 승압회로를 더 갖는 반도체장치.And the second voltage generating circuit further comprises a first boosting circuit and a second boosting circuit for generating the second voltage at the operating voltage, respectively. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 제2 전압을 출력하는 상기 제2 전압발생회로의 출력전류의 공급능력은 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간쪽이 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간보다 크게 되는 반도체장치.A semiconductor device in which the supply capability of the output current of the second voltage generating circuit for outputting the second voltage is larger than a period in which one of the plurality of word lines is selected than the period in which the plurality of word lines are in an unselected potential. . 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제1 승압회로는 상기 여러개의 워드선이 비선택전위에 있는 기간과 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택된 기간의 어느 것에 있어서도 동작가능하게 되고,The first boosting circuit is operable in any of a period in which the plurality of word lines are in an unselected potential and a period in which one of the plurality of word lines is selected, 상기 제2 승압회로는 상기 여러개의 워드선중의 하나가 선택되는 기간에 동작가능하게 되는 반도체장치.And said second boost circuit is operable in a period during which one of said plurality of word lines is selected. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 제2 승압회로는 상기 여러개의 다이나믹형 메모리셀에 대해서 액세스를 지시하는 신호에 따라서 동작가능하게 되는 반도체장치.And said second boost circuit is operable in response to a signal instructing access to said plurality of dynamic memory cells. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제2 전압발생회로는 그의 출력을 소정전위로 유지하기 위한 전압클램프회로를 더 갖는 반도체장치.And said second voltage generating circuit further comprises a voltage clamp circuit for maintaining its output at a predetermined potential. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 전압클램프회로는 여러개의 다이오드접속된 MOS트랜지스터가 직렬접속된 회로를 포함하는 반도체장치.The voltage clamp circuit includes a circuit in which a plurality of diode-connected MOS transistors are connected in series. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 액세스를 지시하는 신호는 로우어드레스 스트로브신호인 반도체장치.And the signal indicating the access is a low address strobe signal. 제26항에 있어서,The method of claim 26, 상기 액세스를 지시하는 신호는 로우어드레스 스트로브신호인 반도체장치.And the signal indicating the access is a low address strobe signal. (정정) 제15항 내지 제28항 중의 어느 한항에 있어서,(Correction) The method according to any one of claims 15 to 28, 상기 동작전압은 상기 반도체장치의 외부에서 공급되는 외부전원전압이고,The operating voltage is an external power supply voltage supplied from the outside of the semiconductor device. 상기 제2 전압은 상기 동작전압보다 큰 반도체장치.And the second voltage is greater than the operating voltage. (정정) 제1항 내지 제14항 중의 어느 한항에 있어서,(Correction) The method according to any one of claims 1 to 14, 상기 반도체장치는 다이나믹형 RAM인 반도체장치.And said semiconductor device is a dynamic RAM. (신설) 제15항 내지 제28항 중의 어느 한항에 있어서,(New) The method according to any one of claims 15 to 28, 상기 반도체장치는 다이나믹형 RAM인 반도체장치.And said semiconductor device is a dynamic RAM.
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