KR100264753B1 - 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류를 감지하는 장치를 만들어 전위 발생기의 드라이버를 가변적으로 구동시킬 수 있는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로를 제공함에 있다. 본 발명의 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로는 전위 발생기와, 전위 발생기의 출력 전위를 검출하는 전위 검출기와, 전위 검출기에 접속되어 전위 발생기로 신호를 피드백하는 지연수단과, 전위 발생기의 신호를 받아 펄스를 생성하는 펄스 발생기와, 전위 발생기의 전위를 유지하는 전위 커패시터와, 펄스 발생기의 신호에 의해 전류를 감지하는 전류-펄스 발생기와, 전류-펄스 발생기로부터의 신호에서 강하된 전위를 검출하는 전위 강하 검출기와, 전위 강하 검출기의 신호를 저장하는 랫치, 및 랫치 신호에 따라 측정된 전류가 부족할 경우 필요한 전류를 공급하는 엑스트러 전위 드라이버를 포함하여 구성된다. 본 발명은 전위 발생기에서 정상 전위가 만들어질 때 드라이버에서 공급하는 전류를 상기 전류-펄스 발생기에서 측정하여 전류가 부족할 경우에는 엑스트러 전위 드라이버를 구동시켜 필요한 전류를 공급할 수 있도록 한다.

Description

전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로
본 발명은 반도체 소자의 내부 전위 발생기에 관한 것으로서, 특히 발생기에서 만들어 내는 전위값과 전류값을 측정하여 소자에서 필요한 전류 구동 능력을 가변적으로 적용할 수 있도록 하는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로에 관한 것이다.
반도체 CMOS 공정을 사용하는 반도체 소자의 전위 발생기의 구성은 대개 전류 미러와 미분 증폭기를 이용하거나 또는 링 오실레이터와 챠아지 펌프를 이용하여 전위값을 만드는 부분과 이렇게 만들어진 전위에 소자의 동작에 필요한 전류를 공급하는 드라이버로 이루어져 있다. 이때, 대부분의 경우 효율적인 동작을 위해서 전위 감지기를 달아 정상적인 전위를 유지할 때는 전위 발생기의 동작을 중지시키는 구조로 되어 있다. 이러한 종래의 구조에서는 전위 발생기에 내부에서 필요한 전류에 대한 정보가 없으므로 드라이버에서 적절한 전류를 구동시키기가 어려웠다. 다만, 시뮬레이션으로 내부의 동작에 필요한 전류값을 넣어 적당한 드라이버의 구동능력을 결정하였다. 이러한 경우 만일 제작된 전위 발생기의 드라이버가 적당한 전류를 구동하지 못할 경우에는 소자의 내부 동작에 결함을 가져오게 되었고, 이를 해결하기 위해서는 미리 여분으로 만들어진 드라이버를 각종 불량분석 장비, 예컨대 FIB(Focused Ion Beam) 장비를 이용하여 구동시키거나 새로 만들어야만 했다. 이는 비용과 시간면에서 큰 손실이며 효율적이지 못한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 전류를 감지하는 장치를 만들어 전위 발생기의 드라이버를 가변적으로 구동시킬 수 있는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로를 제공함에 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 의한 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로의 블록도이다.
도 2는 도 1의 블록도에 도시한 통상의 펄스 발생기의 회로도이다.
도 3은 도 1의 블록도에 도시한 전류-펄스 발생기의 회로도이다.
도 4는 도 1의 블록도에 도시한 랫치의 상세 회로도이다.
도 5는 도 1의 블록도에 도시한 엑스트러 전위 드라이버의 상세 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 전위 발생기 115 : 전위 커패시터
120 : 전위 검출기 130 : 지연수단
140 : 펄스 발생기 150 : 전류-펄스 발생기
160 : 전위 강하 검출기 170 : 랫치
180 : 엑스트러 전위 드라이버
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로는 전위 발생기와, 상기 전위 발생기의 출력 전위를 검출하는 전위 검출기와, 상기 전위 검출기에 접속되어 상기 전위 발생기로 신호를 피드백하는 지연수단과, 상기 전위 발생기의 신호를 받아 펄스를 생성하는 펄스 발생기와, 상기 전위 발생기의 전위를 유지하는 전위 커패시터와, 상기 펄스 발생기의 신호에 의해 전류를 감지하는 전류-펄스 발생기와, 상기 전류-펄스 발생기로부터의 신호에서 강하된 전위를 검출하는 전위 강하 검출기와, 상기 전위 강하 검출기의 신호를 저장하는 랫치, 및 상기 랫치 신호에 따라 측정된 전류가 부족할 경우 필요한 전류를 공급하는 엑스트러 전위 드라이버를 포함하여 구성된다.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 전위 발생기에서 정상 전위가 만들어질 때 드라이버에서 공급하는 전류를 상기 전류-펄스 발생기에서 측정하여 전류가 부족할 경우에는 상기 엑스트러 전위 드라이버를 구동시켜 필요한 전류를 공급할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 특정 전압의 발생에 있어 필요한 전압뿐 아니라 전류까지 모니터링함으로써 소자에 필요한 적정한 전류를 공급할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 의한 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로의 블록도를 도시한 것이다.
도 1 에 도시된 바와같이, 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로는 전위 발생기(voltage generator, 110)와, 상기 전위 발생기(110)의 출력 전위를 검출하는 전위 검출기(voltage detector, 120)와, 상기 전위 검출기(120)에 접속되어 상기 전위 발생기(110)로 신호를 피드백하는 지연수단(delay, 130)과, 상기 전위 검출기(120)의 신호를 받아 펄스를 생성하는 펄스 발생기(pulse generator, 140)와, 상기 전위 발생기(110)의 전위를 유지하는 전위 커패시터(115)와, 상기 펄스 발생기(140)의 신호에 의해 전류를 감지하는 전류-펄스 발생기(current-pulse generator, 150)와, 상기 전류-펄스 발생기(150)로부터의 신호에서 강하된 전위를 검출하는 전위 강하 검출기(voltage drop detector, 160)와, 상기 전위 강하 검출기(160)의 신호를 저장하는 랫치(latch, 170), 및 상기 랫치(170) 신호에 따라 측정된 전류가 부족할 경우 필요한 전류를 공급하는 엑스트러 전위 드라이버(extra voltage driver, 180)로 구성된다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 전류를 감지하는 장치(150)를 만들어 전위 발생기(110)의 드라이버를 가변적으로 구동시킬 수 있게 한 것이다. 즉 전위 발생기(110)에서 정상 전위가 만들어질 때 드라이버에 공급하는 전류를 전류감지기인 전류-펄스 발생기(150)에서 측정하여 전류가 부족할 경우에는 여분의 엑스트러 전위 드라이버(180)를 구동시켜 필요한 전류를 공급할 수 있도록 한 것이다. 전류 감지기(150)는 전위 감지기를 응용한 것으로서 정상적인 전위가 만들어질 때 전류 감지기(150)에서 이 전위 V를 아주 짧은 시간동안 접지 전위 또는 전원 전위 등 외부 전위와 저항 R을 통해 연결을 시킨 후 이 저항 R에 의해서 생긴 전위 손실을 측정하면 V=IR에 의해서 전류 I를 측정하는 것이다.
도 1에서 전위 발생기(110)와 전위 검출기(120)는 종래의 것과 동일한 기능을 한다. 즉 전위 발생기(110)에서 Vout의 전위를 만들면 전위 검출기(120)에서는 이 전위의 정상값을 감지하여 전위 발생기(110)의 동작여부를 결정한다. 그러나 여기에는 det신호에 일정한 지연수단(delay, 130)가 달려 있는 데 이 시간지연동안 Vout으로 공급되는 전류를 측정한다. 펄스 발생기(140)에서는 전위 검출기(120)의 정상적인 감지 신호 det를 입력으로 받아 적정한 시간 간격의 전위 펄스를 만든다. 즉, Vout이 정상전위가 되면 det신호가 고전위로 인에이블되고 이를 받아 det_pulse가 고전위 펄스를 만들게 된다. 이 회로의 구현은 도 2에 있는데 지연 블록(220)의 시간 지연 만큼의 펄스 폭을 가진다. 이렇게 만들어진 det_pulse신호는 전류-펄스 발생기(150), 전위 강하 검출기(160) 그리고 랫치(170)으로 들어간다. 도 3의 전류 펄스 발생기는 det_pulse가 들어오는 동안 Vout를 접지전위와 연결하여 전류 펄스를 만드는 것인데 이 순간 트랜지스터 N1과 N2의 저항 성분과 그리고 저항 R에 의해 전위 감소가 생겨 출력 전위가 Vdrop가 된다. 이때 Vdrop=Vout-Iout*(R+R1)이다. 여기서 R1은 N1의 저항이고 Iout은 Vout에 공급되는 전류이다. 즉 Iout이 클 때 Vdrop는 작고 Iout이 작을 때 Vdrop는 크게되어 Vdrop이 전류 Iout에 대한 정보를 가지게 된다. 이렇게 발생한 Vdrop을 전위 강하 검출기(160)에서 감지하여 랫치 시킨다. 물론 이런 모든 동작은 Vout이 정상전위로 된 후 펄스 폭의 시간 동안만 일어나도록 한다. 이렇게 랫치된 신호 Exta_on은 전류 Iout에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 Iout이 작을 경우 엑스트러 전위 드라이버(Extra Voltage Driver, 180)를 동작시켜 더 많은 전류를 공급할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 통상의 펄스 발생기로서 제1 인버터(210), 펄스 폭을 조절하는 지연블록(220), 낸드 게이트(230) 및 제2 인버터(240)로 이루어진다.
도 3은 도 1에 도시한 전류-펄스 발생기의 회로도이다. 전류-펄스 발생기는 인버터(310)와, 피모스 트랜지스터 N1과 N2, 그리고 저항 R을 구비한다. 펄스 det_pulse가 들어오는 동안 Vout를 접지전위와 연결하여 전류 펄스를 만드는 것인데 이 순간 트랜지스터 N1과 N2의 저항 성분과 그리고 저항 R에 의해 전위 감소가 생겨 출력 전위가 Vdrop가 된다. 이때 Vdrop=Vout-Iout*(R+R1) 이고, 여기서 R1은 N1의 저항이고 Iout은 Vout에 공급되는 전류이다. 즉 Iout이 클 때 Vdrop는 작고 Iout이 작을 때 Vdrop는 크게되어 Vdrop이 전류 Iout에 대한 정보를 가지게 된다.
도 4는 도 1의 블록도에 도시한 랫치의 상세 회로도이다. 랫지회로는 제1 인버터(410)와, 전송게이트(420), 제2 인버터(430) 및 제3 인버터(440)를 포함하여 이루어졌다. 랫치회로는 Vdrop을 감지한 신호인 det_vdrop을 det_pulse신호에 의해 랫치시킨 회로이며 이 출력 Extra_on은 도 5의 엑스트러 전위 드라이버를 인에이블 시킨다.
도 5는 도 1의 블록도에 도시한 엑스트러 전위 드라이버의 상세 회로도이다. 모두 7개의 트랜지스터(501, 503, 505, 507, 509, 511)로 이루어져 Vout_1신호와 상기 랫치로부터의 Extra_on신호를 입력으로하여 Vout_2신호로 전류를 구동한다.
본 발명은 각종 전위 발생기에 모두 쓰일 수 있다. 즉 디램(DRAM)의 경우 전위 상승 컨버터(Voltage-up converter), 전위 하강 컨버터(Voltage-down converter), 기판 바이어스 발생기(Substrate-bias generator), 기준 전위 발생기(Reference voltage generator)등에 사용가능하다. 또 전위 강하 검출기(Voltage Drop Detector, 160)에 퓨즈 방식을 이용하면 다양한 전류값을 감지할 수도 있으며 이를 이용해 다양한 전류의 구동을 구현할 수 있다.
본 발명은 특정 전압의 발생에 있어 필요한 전압뿐 아니라 전류까지 모니터링함으로써 소자에 필요한 적정한 전류를 공급할 수 있는 효과가 있다. 이는 소자의 설계나 공정상의 마진을 증대시킬 수 있으며 안정적인 동작에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명은 종래에는 전혀 고려하지 못했던 전류의 감지라는 개념의 효시로써 앞으로의 많은 응용이 가능하며, 특히 동작중에 전류의 갑작스런 사용으로 인해 전위가 불안해지는 경우 이를 안정화시키는 회로의 응용으로서 유망하다.
본 발명이 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (3)

  1. 전위 발생기;
    상기 전위 발생기의 출력 전위를 검출하는 전위 검출기;
    상기 전위 검출기에 접속되어 상기 전위 발생기로 신호를 피드백하는 지연수단;
    상기 전위 발생기의 신호를 받아 펄스를 생성하는 펄스 발생기;
    상기 전위 발생기의 전위를 유지하는 전위 커패시터;
    상기 펄스 발생기의 신호에 의해 전류를 감지하는 전류-펄스 발생기;
    상기 전류-펄스 발생기로부터의 신호에서 강하된 전위를 검출하는 전위 강하 검출기;
    상기 전위 강하 검출기의 신호를 저장하는 랫치; 및
    상기 랫치 신호에 따라 측정된 전류가 부족할 경우 필요한 전류를 공급하는 엑스트러 전위 드라이버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전위 발생기에서 정상 전위가 만들어질 때 드라이버에서 공급하는 전류를 상기 전류-펄스 발생기에서 측정하여 전류가 부족할 경우에는 상기 엑스트러 전위 드라이버를 구동시켜 필요한 전류를 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전류-펄스 발생기는
    입력을 Vout로하고 출력을 Vdrop로하여 전위를 전송하는 제1 피모스 트랜지스터와, 상기 제1 피모스에 접속된 저항;
    상기 저항과 접지사이에 연결된 제2 피모스; 및
    상기 제1 피모스 및 제2 피모스를 게이팅하는 인버터를 구비하여 상기 인버터에 펄스가 들어오는 동안 Vout를 접지전위와 연결하여 전류 펄스를 만들어 내는 것을 특징으로 하는 전류 감지기에 의한 가변적 전위 드라이버 회로.
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