KR100545582B1 - Output drive circuit using voltage level controlled boot-strap circuit - Google Patents

Output drive circuit using voltage level controlled boot-strap circuit Download PDF

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Abstract

본 발명은 전압 레벨이 제어된 부트스트랩 회로를 이용하여 외부의 환경 변화에 상관없이 일정한 전압 구동을 유지하게 함으로써 종래 회로에 비해 기생 성분을 줄여 입출력 속도를 높일 수 있고 전력 소모와 회로의 면적을 줄일 수 있는 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로에 관한 것이다. The present invention maintains constant voltage driving regardless of external environment change by using a bootstrap circuit with a controlled voltage level, thereby reducing parasitic components to increase input / output speed and reducing power consumption and circuit area. The present invention relates to an external driving circuit using a voltage level control bootstrap circuit.

이를 위한 본 발명은, 오픈 드레인 트랜지스터형 외부 구동회로에 있어서, 소정의 입력 데이터와 기준전압을 입력받고 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 출력 전압을 피드백 입력받아 이들의 전압 레벨을 검출하여 소정의 제어전압을 출력하는 레벨 검출수단과; 상기 레벨 검출수단에서 출력되는 제어전압을 버퍼링하여 출력하기 위한 버퍼수단과; 상기 레벨 검출수단에 입력되는 상기 입력 데이터와 상기 버퍼수단에서 출력된 상기 제어전압을 입력받아 전압 레벨이 제어된 구동신호를 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 게이트에 인가하는 부트스트랩 회로수단을 포함하여 된 것을 특징으로 한다. According to the present invention, in the open-drain transistor type external driving circuit, predetermined input data and a reference voltage are input, feedback voltages of the output voltage of the open-drain transistor are input, and their voltage levels are detected to output a predetermined control voltage. Level detecting means; Buffer means for buffering and outputting a control voltage output from said level detecting means; Bootstrap circuit means for receiving the input data input to the level detection means and the control voltage output from the buffer means for applying a drive signal of a voltage level controlled to the gate of the open drain transistor. It is done.

Description

전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로{Output drive circuit using voltage level controlled boot-strap circuit} Output drive circuit using voltage level controlled boot-strap circuit

도 1은 종래기술에 의한 외부 구동회로의 일실시예도. Figure 1 is an embodiment of an external drive circuit according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로의 블록 구성도.Figure 2 is a block diagram of an external drive circuit using a voltage level control bootstrap circuit according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 전압레벨 제어 부트스트랩 회로의 구성도.3 is a block diagram of a voltage level control bootstrap circuit according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 전압 레벨 검출회로의 구성도. 4 is a block diagram of a voltage level detection circuit according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 출력 전압 스윙 값과 종래기술에 의한 출력 전압 스윙 값을 비교한 도면. Figure 5 is a view comparing the output voltage swing value and the output voltage swing value according to the prior art according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

20...전압 레벨 검출부20.Voltage level detector

24...차지 펌프(charge pump)24 ... charge pump

30...버퍼부 비교기Buffer comparator

50...부트스트랩 회로부50 ... Bootstrap Circuit

Q...오픈 드레인 트랜지스터Q ... open drain transistor

MP1...제1 p채널 트랜지스터MP1 ... first p-channel transistor

MN1...제1 n채널 트랜지스터MN1 ... first n-channel transistor

본 발명은 전압 레벨이 제어된 부트스트랩 회로를 이용하여 외부의 환경 변화에 상관없이 일정한 전압 구동을 유지하게 함으로써 종래 회로에 비해 기생 성분을 줄여 입출력 속도를 높일 수 있고 전력 소모와 회로의 면적을 줄일 수 있는 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로에 관한 것이다. The present invention maintains constant voltage driving regardless of external environment change by using a bootstrap circuit with a controlled voltage level, thereby reducing parasitic components to increase input / output speed and reducing power consumption and circuit area. The present invention relates to an external driving circuit using a voltage level control bootstrap circuit.

당업자에게 잘 알려진 바와 같이 일반적으로 칩(chip)과 칩 사이에 신호를 주고 받기 위해서는 신호를 보내기 위한 외부 구동회로와 신호를 제대로 전달받기 위한 수신회로가 필요하다. 그 중에서 외부 구동회로는 칩 내부의 데이터를 외부에서 받기 편한 상태로 변환하여 전송하기 위한 회로로써 외부 전압 스윙의 크기가 중요한 요인이 된다. 즉, 너무 작은 구동 전압 스윙을 가지게 되면, 수신회로에서 수신 시 노이즈 마진이 너무 작아져 에러 율(error rate)이 높아지는 약점이 있으며, 반대로 너무 큰 구동 전압 스윙을 가지게 되면, 기생 인덕턴스를 통한 노이즈 유입이 커져 신호의 보전성이 훼손되게 된다. 따라서, 적정한 양의 외부 전압 스윙은 고속 송수신 시스템의 비트 에러 율(BER; Bit Error Rate)을 낮추는데 필수적이라 할 수 있다. As is well known to those skilled in the art, in general, in order to send and receive signals between a chip and a chip, an external driving circuit for transmitting a signal and a receiving circuit for properly receiving a signal are required. Among them, the external driving circuit is a circuit for converting and transmitting data inside the chip into a state easily accessible from the outside, and the magnitude of the external voltage swing becomes an important factor. In other words, if the driving voltage swing is too small, the noise margin is too small when receiving at the receiving circuit, and the error rate is increased. This increases the integrity of the signal. Therefore, an appropriate amount of external voltage swing may be necessary to lower the bit error rate (BER) of a high speed transmission / reception system.

그런데 상기한 전압 스윙 폭이 외부 환경의 변화에 따라 크게 변화하는 문제점이 있다. 즉, 설계상에서 그 폭을 아무리 잘 조정한다 하여도 외부 환경, 그 중에서 공정, 공급전압, 온도(PVT)가 달라지면 구동 회로 트랜지스터의 전류량이 달 라져 결국은 외부로 나가는 전압의 크기가 달라져 이를 보정하기 위한 회로가 반드시 필요하게 된다. However, there is a problem that the voltage swing width is greatly changed in accordance with the change of the external environment. That is, no matter how well the width is adjusted in the design, if the external environment, the process, the supply voltage, and the temperature (PVT) are different, the amount of current in the driving circuit transistor is different, and eventually the magnitude of the voltage going out is changed to compensate for this. Circuitry is necessary.

종래기술에 의한 외부 환경 변화를 보상하기 위한 오픈 드레인(open drain) 타입 외부 구동회로의 일례를 도 1에 나타내 보였다. 도 1을 참조하면, 디지털 제어회로부(D)에서 입력 데이터로 로우(low) 전압이 인가되면 트랜지스터들은 모두 오프(off)되고 외부에 인가되는 전압은 Vtt가 되며, 반대로 입력이 하이(high)가 되면 트랜지스터들이 온(on)되어 외부전압은 (Vtt - RT*I)로 변하게 된다. 이때 트랜지스터들의 구동 전류 I가 외부 환경에 따라 변하게 되므로 이를 보상하면서 일정한 전압 스윙을 가지게 하기 위하여 종래기술에 의한 회로에서는 트랜지스터의 W/L(폭/길이)을 이진 제어방식을 통하여 조절함으로써 구동전류 I의 크기를 원하는 값을 가지도록 조절하고 있다. 그런데, 이렇게 이진 방식을 이용하여 전류크기를 조절하기 위해서는 복잡한 디지털 제어회로가 필요하므로 전력과 면적 소모가 큰 단점이 있었다. An example of an open drain type external driving circuit for compensating for changes in the external environment according to the prior art is shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, when a low voltage is applied to the input data from the digital control circuit unit D, the transistors are all turned off and the voltage applied to the outside becomes Vtt. On the contrary, the input is high. When the transistors are turned on, the external voltage changes to (Vtt-R T * I). At this time, since the driving current I of the transistors is changed according to the external environment, in order to compensate for this and to have a constant voltage swing, the circuit according to the related art drives the driving current I by adjusting the transistor's W / L (width / length) through a binary control method. The size of is adjusted to have the desired value. However, in order to adjust the current size using the binary method, a complicated digital control circuit is required, which causes a large power and area consumption.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전압 레벨이 제어된 부트스트랩 회로를 이용하여 외부의 환경 변화에 상관없이 일정한 전압 구동을 유지하게 함으로써 종래 회로에 비해 기생 성분을 줄여 입출력 속도를 높일 수 있고 전력 소모와 회로의 면적을 줄일 수 있는 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to maintain a constant voltage driving regardless of the external environment changes by using a bootstrap circuit with a controlled voltage level can reduce the parasitic components compared to the conventional circuit to increase the input and output speed and power It is an object of the present invention to provide an external driving circuit using a voltage level control bootstrap circuit that can reduce consumption and area of a circuit.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로는, 오픈 드레인 트랜지스터형 외부 구동회로에 있어서, 소정의 입력 데이터와 기준전압을 입력받고 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 출력 전압을 피드백 입력받아 이들의 전압 레벨을 검출하여 소정의 제어전압을 출력하는 레벨 검출수단과; 상기 레벨 검출수단에서 출력되는 제어전압을 버퍼링하여 출력하기 위한 버퍼수단과; 상기 레벨 검출수단에 입력되는 상기 입력 데이터와 상기 버퍼수단에서 출력된 상기 제어전압을 입력받아 전압 레벨이 제어된 구동신호를 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 게이트에 인가하는 부트스트랩 회로수단을 포함하여 된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention, in the open drain transistor type external driving circuit, receives predetermined input data and a reference voltage, and outputs the output voltage of the open drain transistor. A level detecting means for receiving the feedback input, detecting the voltage levels thereof, and outputting a predetermined control voltage; Buffer means for buffering and outputting a control voltage output from said level detecting means; Bootstrap circuit means for receiving the input data input to the level detection means and the control voltage output from the buffer means for applying a drive signal of a voltage level controlled to the gate of the open drain transistor. It is done.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부트스트랩 회로수단은,In a preferred embodiment of the present invention, the bootstrap circuit means,

상기 데이터 신호를 입력받아 이를 반전시켜 출력하는 인버터와; 상기 인버터의 출력신호를 각각 입력받는 제1 p채널 트랜지스터와 제1 n채널 트랜지스터, 및 제2 p채널 트랜지스터와 제2 n채널 트랜지스터; 그 드레인 단자가 상기 제1 p채널 트랜지스터 및 제1 n채널 트랜지스터의 각 드레인 단자와 공통접속되며 그 게이트 단자에 소정의 제어전압이 인가되는 제3 n채널 트랜지스터와; 상기 제2 p채널 트랜지스터의 소스 단자와 접속되는 드레인 단자를 가지며 상기 제2 p채널 트랜지스터의 드레인 단자와 제2 n채널 트랜지스터의 소스 단자와 공통접속되는 게이트 단자를 가지는 제3 p채널 트랜지스터와; 상기 제3 n채널 트랜지스터와 상기 제2 p채널 트랜지스터 및 제3 p채널 트랜지스터 사이에 개재되는 커패시터를 포함하여 구성된다. An inverter which receives the data signal and inverts it and outputs the data signal; A first p-channel transistor and a first n-channel transistor, a second p-channel transistor and a second n-channel transistor receiving the output signal of the inverter, respectively; A third n-channel transistor whose drain terminal is commonly connected to each of the drain terminals of the first p-channel transistor and the first n-channel transistor, and a predetermined control voltage is applied to the gate terminal; A third p-channel transistor having a drain terminal connected to the source terminal of the second p-channel transistor, and having a drain terminal of the second p-channel transistor and a gate terminal commonly connected to the source terminal of the second n-channel transistor; And a capacitor interposed between the third n-channel transistor, the second p-channel transistor, and the third p-channel transistor.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레벨 검출수단은,In a preferred embodiment of the invention, the level detecting means,

상기 기준전압과 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 출력전압을 입력받고 소정의 클록신호를 반전 입력받아 양(+), 부(-) 출력신호를 출력하는 비교기와; 상기 비교기의 양, 부 출력신호를 각각 입력받으며 상기 데이터 신호를 입력받아 각각 업(up) 신호와 다운(down) 신호를 출력하는 2개의 AND 게이트와; 상기 AND 게이트들에서 각각 업 신호와 다운 신호를 입력받아 소정의 커패시터에 차지 펌프(charge pump)하는 차지 펌프수단과; 상기 차지 펌프수단에 의해 차지 펌프되는 커패시터를 포함하여 구성된다. A comparator configured to receive the reference voltage and the output voltage of the open-drain transistor, invert a predetermined clock signal, and output positive and negative output signals; Two AND gates receiving the comparator's positive and negative output signals, respectively, and receiving the data signal and outputting an up signal and a down signal, respectively; Charge pump means for receiving an up signal and a down signal from the AND gates to charge pump a predetermined capacitor; And a capacitor to be charge pumped by the charge pump means.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a preferred embodiment of an external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 2는 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로의 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전압레벨 제어 부트스트랩 회로의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전압 레벨 검출회로의 구성도이다. 도 5는 종래기술에 의한 출력 전압 스윙 값과 본 발명에 따른 출력 전압 스윙 값을 비교한 도면이다. 2 is a block diagram of an external driving circuit using a voltage level control bootstrap circuit according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram of a voltage level control bootstrap circuit according to the present invention, and FIG. 4 is a voltage diagram according to the present invention. A diagram of the level detection circuit is shown. 5 is a view comparing the output voltage swing value according to the present invention with the output voltage swing value according to the prior art.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로는, 입력 데이터와 기준전압(Vref)을 입력받고 오픈 드레인 트랜지스터(Q)의 출력 전압(Vo)을 피드백 입력받아 이들의 전압 레벨을 검출하여 제어전압(Vctrl)을 출력하는 레벨 검출부(20)와, 레벨 검출부(20)에서 출력되는 제어전압(Vctrl)을 버퍼링하여 출력하기 위한 비교기(30)와 커패시터(C1)로 구성되는 버퍼부와, 레벨 검출부(20)에 입력되는 상기 입력 데이터와 상기 버퍼부에서 출력된 제어전압(Vctrl)을 입력받아 전압 레벨이 제어된 구동신호(Vdrv = Va)를 오픈 드레인 트랜지스터(Q)의 게이트에 인가하는 부트스트랩 회로부(50)을 포함하여 구성된다. 2, the external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention receives input data and a reference voltage Vref, and receives a feedback input of the output voltage Vo of the open drain transistor Q. A level detector 20 for detecting these voltage levels and outputting a control voltage Vctrl, a comparator 30 and a capacitor C1 for buffering and outputting the control voltage Vctrl output from the level detector 20. An open-drain transistor (Vdrv = Va) for receiving a driving voltage (Vdrv = Va) whose voltage level is controlled by receiving the buffer unit configured to include the buffer unit, the input data input to the level detector unit 20, and the control voltage Vctrl output from the buffer unit. A bootstrap circuit section 50 is applied to the gate of Q).

본 발명의 구성에 있어서, 부트스트랩 회로부(50)는, 입력 데이터를 입력받아 이를 반전시켜 출력하는 인버터(IV)와; 인버터(IV)의 출력신호를 각각 입력받는 제1 p채널 트랜지스터(MP1)와 제1 n채널 트랜지스터(MN1), 및 제2 p채널 트랜지스터(MP2)와 제2 n채널 트랜지스터(MN2); 그 드레인 단자가 제1 p채널 트랜지스터(MP1) 및 제1 n채널 트랜지스터(MN1)의 각 드레인 단자와 공통접속되며 그 게이트 단자에 소정의 제어전압이 인가되는 제3 n채널 트랜지스터(MN3)와; 제2 p채널 트랜지스터(MP2)의 소스 단자와 접속되는 드레인 단자를 가지며 제2 p채널 트랜지스터(MP2)의 드레인 단자와 제2 n채널 트랜지스터(MN2)의 소스 단자와 공통접속되는 게이트 단자를 가지는 제3 p채널 트랜지스터(MP3)와; 제3 n채널 트랜지스터(MN3)와 제2 p채널 트랜지스터(MP2) 및 제3 p채널 트랜지스터(MP3) 사이에 개재되는 커패시터(Cv)를 포함하여 구성된다. In the configuration of the present invention, the bootstrap circuit unit 50 includes: an inverter (IV) for receiving input data and inverting it; A first p-channel transistor MP1 and a first n-channel transistor MN1, a second p-channel transistor MP2 and a second n-channel transistor MN2 respectively receiving the output signal of the inverter IV; A third n-channel transistor MN3 having a drain terminal thereof commonly connected to the drain terminals of the first p-channel transistor MP1 and the first n-channel transistor MN1 and having a predetermined control voltage applied to the gate terminal thereof; A drain terminal connected to the source terminal of the second p-channel transistor MP2, and having a drain terminal of the second p-channel transistor MP2 and a gate terminal commonly connected to the source terminal of the second n-channel transistor MN2. 3 p-channel transistor MP3; The capacitor Cv is interposed between the third n-channel transistor MN3, the second p-channel transistor MP2, and the third p-channel transistor MP3.

또한, 본 발명의 구성에 있어서, 레벨 검출부(20)는, 기준전압(Vref)과 오픈 드레인 트랜지스터(Q)의 출력전압을 입력받고 소정의 클록신호(CLKB)를 반전 입력받아 양(+), 부(-) 출력신호(out+)(out-)를 출력하는 비교기(22)와; 비교기(22)의 양, 부 출력신호(out+)(out-)를 각각 입력받으며 상기 입력 데이터를 입력받아 각각 업(up) 신호와 다운(down) 신호(UP)(DOWN)를 출력하는 2개의 AND 게이트(AND1)(AND2)와; AND 게이트들(AND1)(AND2)에서 각각 업 신호(UP)와 다운 신호(DOWN)를 입력받아 소정의 커패시터에 차지 펌프(charge pump)하는 차지 펌프(24)와; 차지 펌프(24)에 의해 차지 펌프되는 커패시터(CP)를 포함하여 구성된다. In addition, in the configuration of the present invention, the level detector 20 receives the output voltage of the reference voltage Vref and the open-drain transistor Q, and inverts the predetermined clock signal CLKB to receive positive (+), A comparator 22 for outputting a negative output signal out + and out-; The two comparators 22 receive the output and the negative output signal out + and out-, respectively, and receive the input data and output the up signal and the down signal UP, respectively. AND gate AND1 (AND2); A charge pump 24 that receives the up signal UP and the down signal DOWN from the AND gates AND1 and AND2, respectively, and charges a predetermined capacitor to a predetermined capacitor; And a capacitor CP charged by the charge pump 24.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로의 작용을 도 2 내지 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation of the external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

먼저, 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로의 발명 배경을 살펴보면 다음과 같다. 종래기술에서 환경변화에 상관없이 일정한 전압 스윙 폭을 가지는 외부 구동회로를 구현하기 위해서 이진 제어 방식을 선택하면 이들 이진 신호를 조절하기 위한 디지털 제어회로가 필요하게 되어 불필요한 전력, 면적소모가 일어나는 문제점에 대해서는 전술한 바와 같다. 그런데, 트랜지스터의 구동 전류 I의 값을 바꾸기 위해서는 상기와 같이 트랜지스터의 W/L 값을 바꾸어도 되지만, 트랜지스터가 온(on) 되었을 때의 게이트 전압을 바꾸어 주어도 마찬가지로 전류 값의 변화는 일어나게 된다는 점에 착안하여 본 발명은 상기 트랜지스터의 게이트 전압 값을 외부 환경 조건의 변화에 따라 조절함으로써 일정한 전압 스윙을 가지게 하는 것이다. First, the invention background of the external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention is as follows. In the prior art, if a binary control method is selected to implement an external driving circuit having a constant voltage swing width regardless of environmental changes, a digital control circuit for controlling these binary signals is required, which causes unnecessary power and area consumption. This is as described above. By the way, in order to change the value of the drive current I of a transistor, you may change the W / L value of a transistor as mentioned above, but it changes in a current value similarly, even if it changes the gate voltage when a transistor is turned on. Therefore, the present invention is to have a constant voltage swing by adjusting the gate voltage value of the transistor according to the change of external environmental conditions.

한편, 고속의 송수신을 가능하게 하기 위해서는 핀(pin)에 기생하는 캐패시턴스 값이 작을수록 송수신에 유리하다는 점에 착안하여 본 발명에서는 전압레벨 제어 부트스트랩 회로(50)를 이용하여 외부 구동 트랜지스터(Q)의 구동 전압을 크게 올림으로써 트랜지스터의 크기가 작아도 많은 양의 전류를 구동할 수 있게 하여 외부 기생성분이 줄어들게 한다. On the other hand, in order to enable high-speed transmission and reception, focusing on the smaller parasitic capacitance value of the pin, it is advantageous for the transmission and reception. In the present invention, the external driving transistor Q using the voltage level control bootstrap circuit 50 is used. Increasing the driving voltage of) increases the external parasitics by allowing a large amount of current to be driven even with a small transistor size.

도 2를 참조하면, 이는 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 오픈 드레인형 외부 구동회로인데, 이 회로에서 0볼트에서 Vdd 볼트까지 변하는 입력 데이터가 레벨 검출부(20)를 통과하게 되면 레벨 검출부(20)에서 결정된 임의의 전압 Va까지 변하는 구동 전압(Vdrv = Va)으로 바뀌게 된다. 이때 입력이 하이(high)일 때, 오픈 드레인 트랜지스터(Q)의 출력(Vo)은 레벨 검출부(20)로 피드백되어 기준 전압(Vref)과 비교하여 구동 전압 Va를 높일 것인지, 낮출 것인지를 결정한다. 만일, Va가 높아지면 구동되는 전압은 낮아지고, Va가 낮아지면 구동되는 전압은 높아지는 관계가 있다. 따라서, 외부 환경 조건이 변한다고 해도 이 구동회로의 출력전압은 항상 일정하게 유지할 수가 있다. Referring to FIG. 2, this is an open-drain type external driving circuit using a voltage level control bootstrap circuit according to the present invention, in which the input data varying from 0 volts to Vdd volts passes through the level detector 20. The driving voltage (Vdrv = Va) is changed to a predetermined voltage Va determined by the detector 20. At this time, when the input is high, the output Vo of the open-drain transistor Q is fed back to the level detector 20 to determine whether to increase or decrease the driving voltage Va in comparison with the reference voltage Vref. . If Va is high, the driving voltage is low, and if Va is low, the driving voltage is high. Therefore, even if the external environmental conditions change, the output voltage of this drive circuit can be kept constant at all times.

도 3은 전압레벨이 제어된 부트스트랩 회로(50)를 나타낸다. 도 3에서 입력으로 로우(low) 신호가 들어오면, 제2 n채널 트랜지스터(MN2)에 의하여 출력전압 Vdrv는 싱크(sink) 전압 Vss가 되고, 따라서 2번 노드(ND2)는 드레인 전압 Vdd로 프리-차지(pre-charge)된다. 이때, 입력으로 하이(high)가 인가되게 되면, 1번 노드(ND1)의 값은 제1 p채널 트랜지스터(MP1)와 제3 n채널 트랜지스터(MN3)의 저항비에 따라 결정되게 된다. 이때 2번 노드(ND2)에서 보면 DC 경로가 사라졌기 때문에 전에 유지하고 있던 드레인 전압 Vdd에서 1번 노드(ND1)에서 공급된 전압 만큼 더해진 값을 가지게 되어 결국 드레인 전압 Vdd에서 2Vdd 사이의 임의의 전압 값이 된다. 이때, 이 값을 제2 p채널 트랜지스터(MP2)를 통하여 출력전압 Vdrv를 구동하게 된다. 이때, 이 값을 제2 p채널 트랜지스터(MP2)를 통하여 출력 전압 Vdrv를 구동하게 된다. 이때, 이 전압 값은 Vctrl에 의해 결정되는데, Vctrl 값이 올라가면 1번 노드(ND1)의 값이 낮아지므로 Vdrv 값도 낮아지고 반대로 Vctrl이 낮아지면 Vdrv 값도 높아진다. 3 shows a bootstrap circuit 50 whose voltage level is controlled. When a low signal is input to the input in FIG. 3, the output voltage Vdrv becomes the sink voltage Vss by the second n-channel transistor MN2, so that the node ND2 is freed with the drain voltage Vdd. -Pre-charged. In this case, when high is applied to the input, the value of the node ND1 is determined according to the resistance ratio of the first p-channel transistor MP1 and the third n-channel transistor MN3. At this time, since the DC path disappeared from the node 2 (ND2), the drain voltage Vdd, which was previously maintained, has the value added by the voltage supplied from the node ND1, and thus a random voltage value between the drain voltages Vdd and 2Vdd. Becomes At this time, the output voltage Vdrv is driven through this value through the second p-channel transistor MP2. In this case, the value drives the output voltage Vdrv through the second p-channel transistor MP2. At this time, this voltage value is determined by Vctrl. When the value of Vctrl is increased, the value of node ND1 is lowered, so the value of Vdrv is also lowered, and conversely, when Vctrl is lowered, the value of Vdrv is also increased.

도 4는 레벨 검출부(20; 도 2)의 상세 구성을 나타내는데, 레벨 검출부(20)는 전술한 바와 같이 구동 트랜지스터(Q)가 온(on)되었을 때의 출력 전압(Vo)을 기준전압(Vref)과 비교하여 트랜지스터(Q)의 구동전압(Va) 값을 바꾸는 역할을 한다. 출력전압(Vo)과 기준전압(Vref)이 비교기(22)에서 비교되어 각각 업(UP), 다운(DOWN) 신호를 내게 된다. 이때 업, 다운 신호(UP)(DOWN)는 차지 펌프(charge pump) 회로(24)의 입력이 되어 커패시터(CP)에 저장된 Vctrl 값은 높아지고, 다운 신호가 들어오면 Vctrl 값은 낮아진다. 이때 출력 전압(Vo)이 변한 후 충분히 안정된 후에 기준전압(Vref)와 비교하기 위하여 비교기(22)에 들어가는 클럭(CLKB)을 데이터에 동기된 외부 클럭을 반전시켜서 사용한다. FIG. 4 shows a detailed configuration of the level detector 20 (FIG. 2). As described above, the level detector 20 uses the output voltage Vo when the driving transistor Q is on as the reference voltage Vref. Compared with), the driving voltage Va of the transistor Q is changed. The output voltage Vo and the reference voltage Vref are compared in the comparator 22 to give an UP signal and a DOWN signal, respectively. At this time, the up and down signals UP and DOWN become inputs of the charge pump circuit 24, and the Vctrl value stored in the capacitor CP becomes high, and when the down signal comes in, the Vctrl value decreases. At this time, after the output voltage Vo is sufficiently stabilized, the clock CLKB that enters the comparator 22 is used by inverting the external clock synchronized with the data in order to compare with the reference voltage Vref.

도 5는 도 2의 회로를 공정, 공급전압 온도 등의 조건을 바꾸었을 때의 출력전압 스윙 폭의 시뮬레이션 결과를 보이는 도면이다. 종래기술로서 단지 하나의 트랜지스터를 이용하여 외부로 전압을 구동했을 때 출력전압 스윙 폭과 비교해 볼 때 본 발명에 따른 도 2의 구동회로는 외부 환경 조건의 변화에 둔감하게 일정한 출력 전압을 내고 있음을 알 수 있다. FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of an output voltage swing width when the circuit of FIG. 2 is changed in conditions such as a process, a supply voltage temperature, and the like. Compared to the output voltage swing width when only one transistor is used to drive the voltage in the prior art, the driving circuit of FIG. 2 according to the present invention produces a constant output voltage insensitive to changes in external environmental conditions. Able to know.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로는, 전압 레벨이 제어된 부트스트랩 회로를 이용하여 외부의 환경 변화에 상관없이 일정한 전압 구동을 유지하게 함으로써 종래 회로에 비해 기생 성분을 줄여 입출력 속도를 높일 수 있고 전력 소모와 회로의 면적을 줄일 수 있는 이점을 제공한다. As described above, the external driving circuit using the voltage level control bootstrap circuit according to the present invention uses a bootstrap circuit whose voltage level is controlled to maintain a constant voltage driving regardless of an external environment change. By reducing parasitic components, I / O speed can be increased, and power consumption and circuit area can be reduced.

한편, 본 발명은 오픈 드레인형 외부 구동회로 뿐만이 아니라 CMOS형 풀 스윙 구동 회로에서도 환경 변화효과를 감쇄하면서 일정한 출력 전압을 낼 수 있어, 고속의 그래픽 DRAM이나 인터페이스 회로 등에 유용하게 쓰일 수 있는 이점을 제공할 수 있다. On the other hand, the present invention can provide a constant output voltage while reducing the effects of environmental changes in the CMOS full swing drive circuit as well as the open-drain external drive circuit, providing an advantage that can be useful in high-speed graphics DRAM or interface circuits can do.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains, various embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention defined in the appended claims It will be appreciated that modifications or variations may be made. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.

Claims (3)

오픈 드레인 트랜지스터형 외부 구동회로에 있어서, In the open-drain transistor type external drive circuit, 소정의 입력 데이터와 기준전압을 입력받고 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 출력 전압을 피드백 입력받아 이들의 전압 레벨을 검출하여 소정의 제어전압을 출력하는 레벨 검출수단;Level detection means for receiving predetermined input data and a reference voltage, receiving a feedback input of an output voltage of the open-drain transistor, detecting their voltage levels, and outputting a predetermined control voltage; 상기 레벨 검출수단에서 출력되는 제어전압을 버퍼링하여 출력하기 위한 버퍼수단;Buffer means for buffering and outputting the control voltage output from the level detecting means; 상기 레벨 검출수단에 입력되는 상기 입력 데이터와 상기 버퍼수단에서 출력된 상기 제어전압을 입력받아 전압 레벨이 제어된 구동신호를 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 게이트에 인가하는 부트스트랩 회로수단을 포함하고, Bootstrap circuit means for receiving the input data input to the level detecting means and the control voltage output from the buffer means for applying a drive signal of a voltage level controlled to the gate of the open drain transistor, 상기 레벨 검출수단은, 상기 기준전압과 상기 오픈 드레인 트랜지스터의 출력전압을 입력받고 소정의 클록신호를 반전 입력받아 양(+), 부(-) 출력신호를 출력하는 비교기; 상기 비교기의 양, 부 출력신호를 각각 입력받으며 상기 데이터 신호를 입력받아 각각 업(up) 신호와 다운(down) 신호를 출력하는 2개의 AND 게이트; 상기 AND 게이트들에서 각각 업 신호와 다운 신호를 입력받아 소정의 커패시터에 차지 펌프(charge pump)하는 차지 펌프수단; 상기 차지 펌프수단에 의해 차지 펌프되는 커패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로. The level detecting means may include: a comparator receiving the reference voltage and the output voltage of the open-drain transistor, inverting a predetermined clock signal, and outputting a positive and negative output signals; Two AND gates that receive the positive and negative output signals of the comparator and receive the data signal and output an up signal and a down signal, respectively; Charge pump means for receiving an up signal and a down signal from the AND gates to charge pump a predetermined capacitor; An external drive circuit using a voltage level control bootstrap circuit, characterized in that it comprises a capacitor charged by the charge pump means. 제1항에 있어서, 상기 부트스트랩 회로수단은,The method of claim 1, wherein the bootstrap circuit means, 상기 데이터 신호를 입력받아 이를 반전시켜 출력하는 인버터;An inverter that receives the data signal and inverts it and outputs the data signal; 상기 인버터의 출력신호를 각각 입력받는 제1 p채널 트랜지스터와 제1 n채널 트랜지스터, 및 제2 p채널 트랜지스터와 제2 n채널 트랜지스터;A first p-channel transistor and a first n-channel transistor, a second p-channel transistor and a second n-channel transistor receiving the output signal of the inverter, respectively; 그 드레인 단자가 상기 제1 p채널 트랜지스터 및 제1 n채널 트랜지스터의 각 드레인 단자와 공통접속되며 그 게이트 단자에 소정의 제어전압이 인가되는 제3 n채널 트랜지스터;A third n-channel transistor whose drain terminal is commonly connected to each of the drain terminals of the first p-channel transistor and the first n-channel transistor, and a predetermined control voltage is applied to the gate terminal; 상기 제2 p채널 트랜지스터의 소스 단자와 접속되는 드레인 단자를 가지며 상기 제2 p채널 트랜지스터의 드레인 단자와 제2 n채널 트랜지스터의 소스 단자와 공통접속되는 게이트 단자를 가지는 제3 p채널 트랜지스터;A third p-channel transistor having a drain terminal connected to the source terminal of the second p-channel transistor and having a gate terminal commonly connected to the drain terminal of the second p-channel transistor and the source terminal of the second n-channel transistor; 상기 제3 n채널 트랜지스터와 상기 제2 p채널 트랜지스터 및 제3 p채널 트랜 지스터 사이에 개재되는 커패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압 레벨 제어 부트스트랩 회로를 이용한 외부 구동회로. And an capacitor interposed between the third n-channel transistor, the second p-channel transistor, and a third p-channel transistor. 삭제delete
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