KR100475036B1 - 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생장치 및 그 방법 - Google Patents

반도체 장치를 위한 전원 전압 발생장치 및 그 방법 Download PDF

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KR100475036B1 KR10-1998-0024404A KR19980024404A KR100475036B1 KR 100475036 B1 KR100475036 B1 KR 100475036B1 KR 19980024404 A KR19980024404 A KR 19980024404A KR 100475036 B1 KR100475036 B1 KR 100475036B1
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Abstract

본 발명은 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 기준 전압의 전압 레벨을 검출하고 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에 출력이 활성화되는 기준 전압 검출기, 상기 기준 전압 검출기의 출력이 활성화되면 클럭(Clock) 신호를 발생하는 직류 저전압 레벨 오실레이터(Oscillator), 소정의 전원 전압을 발생하는 직류 전압 발생기, 상기 전원 전압의 전압 레벨을 검출하고 상기 전원 전압이 정상 전원 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 출력이 활성화되는 직류 전압 검출기, 상기 기준 전압 검출기의 출력과 상기 직류 전압 검출기의 출력 중 어느 하나라도 활성화되면 출력이 활성화되는 논리 게이트, 상기 논리 게이트의 출력이 활성화되면 상기 전원 전압보다 높은 펌핑(pumping) 전압을 발생하는 전압 펌핑 수단, 및 상기 클럭 신호가 발생하거나 또는 상기 펌핑 전압이 발생하면 상기 클럭 신호 또는 상기 펌핑 전압을 상기 직류 전압 발생기로 전달하여 상기 전원 전압을 정상 레벨로 만드는 다른 논리 게이트를 구비함으로써 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 전원 전압은 정상 레벨로 신속하게 상승한다.

Description

반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치 및 그 방법
본 발명은 전원 전압 발생 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 내부에 여러 가지 종류의 내부 회로들을 가지고 있다. 상기 내부 회로들이 동작하기 위해서는 전원 전압이 필요하다. 상기 전원 전압을 이용하여 반도체 장치는 상기 내부 회로들의 특성에 맞는 각종 내부 전원 전압을 발생시켜서 내부 회로들을 동작시킨다. 이와 같이 반도체 장치가 동작하기 위하여 필요로 하는 전원 전압을 발생하는 장치가 전원 전압 발생 장치이다.
도 1은 종래의 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치는 직류 전압 발생기(111), 직류 전압 검출기(121), 전압 펌핑 수단(131) 및 논리 게이트(141)를 구비한다. 직류 전압 발생기(111)의 출력단에 반도체 장치가 연결된다.
직류 전압 발생기(111)는 정상 레벨의 전원 전압(Vdc), 예컨대 5볼트의 전원 전압(Vdc)을 발생한다. 직류 전압 검출기(121)는 직류 전압 발생기(111)로부터 발생되는 전원 전압(Vdc)을 검출한다. 즉, 전원 전압(Vdc)이 5볼트인지 아닌지를 검출한다. 논리 게이트(141)는 외부로부터 입력되는 기준 전압(Vref)과 직류 전압 검출기(121)가 검출한 전원 전압(Vdc)을 논리곱하여 출력한다. 전압 펌핑 수단(131)은 논리 게이트(141)의 출력에 따라 펌핑 전압(Vpmp)을 발생한다. 즉, 전압 펌핑 수단(131)은 직류 전압 발생기(111)로부터 출력되는 전원 전압(Vdc)이 5볼트 이하로 낮아지면 펌핑을 하여 직류 전압 발생기(111)로 하여금 5볼트를 출력하도록 한다. 이 때 발생하는 기준 전압(Vref)과 전원 전압(Vdc)의 파형도가 도 2a 내지 도 2c에 도시되어있다.
도 2a는 상기 도 1에 도시된 기준 전압(Vref)이 파워업(power-up) 초기의 파형도이고, 도 2b와 도 2c는 각각 상기 도 1에 도시된 전압 펌핑 수단(131)이 상기 도 2a에 도시된 "A"와 "B"에서 갖는 주기를 도시한 도면이다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 기준 전압(Vref)이 정상 레벨에 도달하기 전 소정의 전압 ,예컨대 1.5볼트 이하일 때 전압 펌핑 수단(131)의 펌핑 주기는 기준 전압(Vref)이 1.5볼트 이상일 때에 비해 매우 길다. 예컨대, 기준 전압(Vref)이 1.0볼트일 때는 전압 펌핑 수단(131)의 펌핑 주기는 2[ms]이지만, 기준 전압(Vref)이 2.0볼트일 때는 전압 펌핑 수단(131)의 펌핑 주기는 10[ns]이다. 기준 전압(Vref)은 파워업(power-up) 직후에는 낮은 전압 레벨로 되고, 또 노이즈(noise) 등으로 인하여도 낮아질 수가 있다. 이와 같이 전원 전압(Vdc)이 낮아진 상태에서 정상 레벨로 회복되기 위해서는 일단 전압 레벨이 낮은 기준 전압(Vref)에 의해 전압 펌핑 수단(131)이 동작하므로 전원 전압(Vdc)은 정상 레벨로 신속하게 회복되지 못한다.
상술한 바와 같이 종래 기술에 따르면, 기준 전압(Vref)이 낮은 상태에서 전원 전압(Vdc)이 정상 레벨로 회복되는데는 시간이 많이 걸린다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 때 전원 전압이 정상 레벨로 신속하게 회복되는 전원 전압 발생 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 전원 전압을 정상 레벨로 신속하게 회복시키는 전원 전압 발생 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,
외부로부터 입력되는 기준 전압의 전압 레벨을 검출하고 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에 출력이 활성화되는 기준 전압 검출기, 상기 기준 전압 검출기의 출력이 활성화되면 클럭 신호를 발생하는 직류 저전압 레벨 오실레이터, 소정의 전원 전압을 발생하는 직류 전압 발생기, 상기 전원 전압의 전압 레벨을 검출하고 상기 전원 전압이 정상 전원 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 출력이 활성화되는 직류 전압 검출기, 상기 기준 전압 검출기의 출력과 상기 직류 전압 검출기의 출력 중 어느 하나라도 활성화되면 출력이 활성화되는 논리 게이트, 상기 논리 게이트의 출력이 활성화되면 상기 전원 전압보다 높은 펌핑 전압을 발생하는 전압 펌핑 수단, 및 상기 클럭 신호가 발생하거나 또는 상기 펌핑 전압이 발생하면 상기 클럭 신호 또는 상기 펌핑 전압을 상기 직류 전압 발생기로 전달하여 상기 전원 전압을 정상 레벨로 만드는 다른 논리 게이트를 구비하는 전원 전압 발생 장치를 제공한다.
바람직하기는, 상기 전원 전압은 반도체 장치의 전원 전압으로 사용되고, 상기 논리 게이트는 상기 기준 전압 검출기의 출력과 상기 직류 전압 검출기의 출력을 입력하는 부정 논리합 게이트이며, 상기 다른 논리 게이트는 상기 클럭 신호와 상기 펌핑 전압을 입력하는 논리합 게이트이다.
바람직하기는 또한, 상기 기준 전압 검출기의 출력은 상기 기준 전압이 1.5볼트 이하일 때 활성화되고, 상기 직류 저전압 레벨 오실레이터로부터 출력되는 클럭 신호는 상기 전원 전압이 정상 레벨일 때의 상기 전압 펌핑 수단의 펌핑 주기보다 더 빠르다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,
전원 전압을 발생하는 전원 전압 발생 장치로 입력되는 기준 전압이 파워업이 되어 영볼트(0 volt)에서 점차 정상 레벨로 증가할 때 상기 전원 전압을 정상 레벨로 신속하게 회복시키기 위한 전원 전압 발생 방법에 있어서, 상기 기준 전압의 전압 레벨을 검출하여 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에는 활성화되는 출력 신호를 발생하는 기준 전압 검출 단계, 상기 출력 신호가 활성화되면 주기가 빠른 클럭 신호를 발생하는 클럭 신호 발생 단계, 상기 클럭 신호가 발생하면 상기 전원 전압을 신속하게 정상 레벨로 회복시키는 정상 전원 전압 회복 단계, 및 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨로 상승하면 상기 출력 신호는 비활성화되어 상기 클럭 신호는 발생하지 않는 클럭 신호 비활성화 단계를 구비하는 전원 전압 발생 방법을 제공한다.
바람직하기는, 상기 출력 신호는 상기 기준 전압이 1.5볼트 이하일 때 활성화된다.
상기 본 발명에 의하여 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 전원 전압은 정상 레벨로 신속하게 상승한다.
이하, 첨부된 도면들을 통하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치는 기준 전압 검출기(341), 직류 저전압 레벨 오실레이터(351), 직류 전압 발생기(311), 직류 전압 검출기(321), 논리 게이트들(361,371) 및 전압 펌핑 수단(331)을 구비한다.
기준 전압 검출기(341)는 외부로부터 입력되는 기준 전압(Vref)의 전압 레벨을 검출하고 기준 전압(Vref)이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우, 예컨대 기준 전압(Vref)이 1.5볼트 이하일 경우에 출력 신호(Φy)를 논리 하이(logic high)로써 활성화시킨다. 기준 전압(Vref)이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 높을 경우에는 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)는 논리 로우(logic low)로써 비활성화된다. 기준 전압(Vref)은 파워업이 되면 영볼트에서 정상 전압 레벨로 점차 증가하게 된다. 기준 전압(Vref)이 정상 전압 레벨에 도달하기 전 소정의 전압 이하일 때 전압 펌핑 수단(331)의 펌핑 주기는 기준 전압(Vref)이 1.5볼트 이상일 때에 비해 매우 길다. 예컨대, 기준 전압(Vref)이 1.0볼트일 때는 전압 펌핑 수단(331)의 펌핑 주기는 2[ms]이지만, 기준 전압(Vref)이 2.0볼트일 때는 전압 펌핑 수단(331)의 펌핑 주기는 10[ns]이다.
직류 저전압 레벨 오실레이터(351)는 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)가 활성화되면 주기가 빠른 클럭 신호(ΦA)를 발생하고, 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)가 비활성화되면 클럭 신호(ΦA)를 발생하지 않는다.
직류 전압 발생기(311)는 반도체 장치를 위한 전원 전압(Vdc), 예컨대 5볼트의 전원 전압(Vdc)을 발생한다. 반도체 장치는 내부의 각종 회로들을 동작시키기 위하여 5볼트의 전원 전압(Vdc)을 필요로 한다.
직류 전압 검출기(321)는 직류 전압 발생기(311)로부터 출력되는 전원 전압(Vdc)의 전압 레벨을 검출하고, 전원 전압(Vdc)이 정상 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우, 예컨대 전원 전압(Vdc)이 1.5볼트 이하일 경우 출력을 논리 하이로써 활성화시킨다. 전원 전압(Vdc)이 정상 레벨보다 소정 레벨 높을 경우 이상일 경우에는 직류 전압 검출기(321)의 출력은 논리 로우로써 비활성화된다.
논리 게이트(361)는 출력 신호(Φy)와 직류 전압 검출기(321)의 출력을 입력하고 신호(Φp)를 출력한다. 논리 게이트(361)는 인버터(365)와 노아 게이트(NOR Gate)(367)를 구비한다. 인버터(365)는 직류 전압 검출기(321)의 출력을 반전시킨다. 노아 게이트(367)는 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)와 인버터(365)의 출력을 입력하고 이들을 부정 논리합시킨다. 즉, 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)와 인버터(365)의 출력 중 어느 하나라도 논리 하이이면 신호(Φp)는 논리 로우로써 비활성화되고, 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)와 인버터(365)의 출력이 모두 논리 로우이면 신호(Φy)는 논리 하이로써 활성화된다.
전압 펌핑 수단(331)은 논리 게이트(361)의 출력 신호(Φp)가 논리 하이로써 활성화되면 직류 전압 발생기(311)로부터 출력되는 전원 전압(Vdc)보다 높은 펌핑 전압(ΦB)을 발생한다. 즉, 전압 펌핑 수단(331)은 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)가 활성화되거나 직류 전압 검출기(321)의 출력이 비활성화되면 펌핑 전압(ΦB)을 발생하지 않고, 기준 전압 검출기(341)의 출력 신호(Φy)가 비활성화되고 직류 전압 검출기(321)의 출력이 활성화될 때만 펌핑 전압(ΦB)을 발생한다.
논리 게이트(371)는 직류 저전압 레벨 오실레이터(351)의 클럭 신호(ΦA)와 전압 펌핑 수단(331)의 펌핑 전압(ΦB)을 입력하고 이들을 논리합하는 오아 게이트(OR Gate)를 구비한다. 즉, 논리 게이트(371)는 클럭 신호(ΦA)가 발생하거나 또는 펌핑 전압(ΦB)이 발생하면 클럭 신호(ΦA) 또는 펌핑 전압(ΦB)을 직류 전압 발생기(311)로 전달하므로 전원 전압(Vdc)은 정상 레벨로 회복된다.
상술한 바와 같이, 기준 전압(Vref)이 기준 전압(Vref)의 정상 전압 레벨보다 소정 전압 낮을 때는 직류 저전압 레벨 오실레이터(351)가 동작하여 전원 전압(Vdc)을 정상 레벨로 신속하게 회복시키고, 전원 전압(Vdc)이 전원 전압(Vdc)의 정상 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에는 전압 펌핑 수단(331)이 동작하여 전원 전압(Vdc)을 정상 레벨로 회복시킨다.
도 4는 상기 도 3에 도시된 신호들의 타이밍도이다. 도 4를 참조하여 도 3에 도시된 전원 전압 발생 장치의 동작을 설명하기로 한다. 기준 전압(Vref)이 파워업이 되면 영볼트에서 점차 증가하여 정상 전압 레벨에 도달한다. 기준 전압 검출기(341)는 기준 전압(Vref)을 검출한다. 그리하여 기준 전압(Vref)이 영볼트보다 높은 상태에서 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮으면 기준 전압 검출기(341)는 이를 검출하여 논리 하이의 출력 신호(Φy)를 발생한다. 출력 신호(Φy)가 논리 하이로 되면 직류 저전압 레벨 오실레이터(351)는 주기가 빠른 클럭 신호(ΦA)를 발생한다. 클럭 신호(ΦA)가 발생하면 논리 게이트(371)는 클럭 신호(ΦA)를 직류 전압 발생기(311)로 전달한다. 그러면 직류 전압 발생기(311)는 정상 레벨의 전원 전압(Vdc)을 출력한다. 그러다가 기준 전압(Vref)이 기준 전압(Vref)의 상기 소정 레벨보다 높아지게 되면 출력 신호(Φy)는 논리 로우로 변환된다. 출력 신호(Φy)가 논리 로우로 되면 클럭 신호(ΦA)도 발생하지 않게 되어 전원 전압(Vdc)은 정상 레벨에서 점점 낮아진다. 전원 전압(Vdc)이 정상 레벨보다 낮아지면 직류 전압 검출기(321)의 출력이 활성화되어 논리 게이트(361)로부터 출력되는 신호(Φp)는 논리 하이로 된다. 신호(Φp)가 논리 하이로 되면 전압 펌핑 수단(331)이 동작하여 펌핑 전압(ΦB)을 발생한다. 펌핑 전압(ΦB)은 논리 게이트(371)를 통하여 직류 전압 발생기(311)로 전달되므로 직류 전압 발생기(311)로부터 발생되는 전원 전압(Vdc)은 다시 증가하여 정상 레벨에 도달하게 된다.
도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 전원 전압 발생 장치에 따르면, 전원 전압(Vdc)이 정상 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 상기 전원 전압(Vdc)은 정상 레벨로 신속하게 회복되므로 전원 전압(Vdc)을 제공받는 반도체 장치의 동작 속도가 빨라진다.
도 1은 종래의 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치의 블록도.
도 2a는 상기 도 1에 도시된 기준 전압이 파워업(power-up) 초기의 파형도.
도 2b와 도 2c는 각각 상기 도 1에 도시된 전압 펌핑 수단이 상기 도 2a에 도시된 "A"와 "B"에서 갖는 주기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치를 위한 전원 전압 발생 장치의 블록도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 신호들의 타이밍도.

Claims (8)

  1. 외부로부터 입력되는 기준 전압(Vref)의 전압 레벨을 검출하고 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에 출력이 활성화되는 기준 전압 검출기;
    상기 기준 전압 검출기의 출력이 활성화되면 클럭 신호를 발생하는 직류 저전압 레벨 오실레이터;
    소정의 전원 전압을 발생하는 직류 전압 발생기;
    상기 전원 전압의 전압 레벨을 검출하고 상기 전원 전압이 정상 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우 출력이 활성화되는 직류 전압 검출기;
    상기 기준 전압 검출기의 출력과 상기 직류 전압 검출기의 출력 중 어느 하나라도 활성화되면 출력이 활성화되는 논리 게이트;
    상기 논리 게이트의 출력이 활성화되면 상기 전원 전압보다 높은 펌핑 전압을 발생하는 전압 펌핑 수단; 및
    상기 클럭 신호가 발생하거나 또는 상기 펌핑 전압이 발생하면 상기 클럭 신호 또는 상기 펌핑 전압을 상기 직류 전압 발생기로 전달하여 상기 전원 전압을 정상 레벨로 만드는 다른 논리 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원 전압은 반도체 장치의 전원 전압으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 논리 게이트는 상기 기준 전압 검출기의 출력과 상기 직류 전압 검출기의 출력을 입력하는 부정 논리합 게이트인 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다른 논리 게이트는 상기 클럭 신호와 상기 펌핑 전압을 입력하는 논리합 게이트인 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 검출기의 출력은 상기 기준 전압이 1.5볼트 이하일 때 활성화되는 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 직류 저전압 레벨 오실레이터로부터 출력되는 클럭 신호는 상기 전원 전압이 정상 전압 레벨일 때의 상기 전압 펌핑 수단의 펌핑 주기보다 더 빠른 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 장치.
  7. 전원 전압을 발생하는 전원 전압 발생 장치로 입력되는 기준 전압이 파워업이 되어 영볼트에서 점차 정상 전압 레벨로 증가할 때 상기 전원 전압을 정상 레벨로 신속하게 회복시키기 위한 전원 전압 발생 방법에 있어서,
    상기 기준 전압의 전압 레벨을 검출하여 상기 기준 전압이 정상 전압 레벨보다 소정 레벨 낮을 경우에는 활성화되는 출력 신호를 발생하는 기준 전압 검출 단계;
    상기 출력 신호가 활성화되면 주기가 빠른 클럭 신호를 발생하는 클럭 신호 발생 단계;
    상기 클럭 신호가 발생하면 상기 전원 전압을 신속하게 정상 전압 레벨로 회복시키는 정상 전원 전압 회복 단계; 및
    상기 기준 전압이 정상 전압 레벨로 상승하면 상기 제어 신호는 비활성화되어 상기 클럭 신호는 발생하지 않는 클럭 신호 비활성화 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 출력 신호는 상기 기준 전압이 1.5볼트 이하일 때 활성화되는 것을 특징으로 하는 전원 전압 발생 방법.
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