KR100734258B1 - 반도체 메모리 장치의 동작방식에 따라 펄스의 폭을변화시킬 수 있는 제어회로 및 이를 포함하는내부전원전압발생회로 - Google Patents
반도체 메모리 장치의 동작방식에 따라 펄스의 폭을변화시킬 수 있는 제어회로 및 이를 포함하는내부전원전압발생회로 Download PDFInfo
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Abstract
반도체메모리장치의 동작방식에 따라 펄스의 폭을 변화시킬 수 있는 제어회로 및 이를 포함하는 내부전원전압발생회로가 개시된다. 본 발명의 제어회로는 적어도 하나의 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전원전압을 공급하기 위한 내부전원전압발생회로를 제어하는 제어회로에 관한 것이다. 본 발명의 제어회로는 메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호 및 액티브동작을 감지하는 감지신호에 응답하여, 가변펄스가 발생하는 적어도 하나의 펄스발생기; 가변펄스에 응답하여, 가변펄스의 폭 보다 확장된 확장펄스를 발생시키는 적어도 하나의 확장펄스발생기; 및 확장펄스를 논리합하여 감지신호를 발생시키며, 감지신호를 펄스발생기에 피드백하는 논리합회로를 구비한다.
본 발명의 제어회로는 연속액티브동작 또는 리프레쉬 동작과 같은 전력잡음이 큰 동작방식에서는 펄스의 폭을 증가시키고, 메모리뱅크 단독동작과 같은 전력잡음이 작은 동작방식에서는 펄스의 폭을 감소시킨다.
Description
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 내부전원전압발생회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 내부전원전압발생회로가 동작하여, 비트라인이 센싱되는 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 펄스발생기를 구체적으로 나타내는 회로도이다.
도 5는 반도체 메모리 장치가 연속액티브동작을 수행할 때, 도 3의 제어회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전원전압발생회로를 나타내는 도면이다.
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 반도체메모리장치의 동작방식에 따라 펄스의 폭을 변화시킬 수 있는 제어회로 및 이를 포함하는 내부전원전압발생회로에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치(예를 들면, 디램)의 액티브 동작은 다음과 같이 기술된다. 워드라인이 선택되면, 메모리셀의 전하가 비트라인의 전하와 차지 쉐어링(charge sharing)된다. 이 때, 충분한 내부전원전압(AIVC)이 비트라인 센스앰프를 통해 비트라인에 공급되면, 비트라인은 메모리셀의 데이터가 리스토어(restore)되고 출력될 수 있도록 디벨럽(develop)된다. 그런데, 내부전원전압이 충분히 공급되지 못하면, 반도체메모리장치의 메모리셀의 데이터가 리스토어되는 시간(tRAS) 또는 로우어드레스 스트로브신호에서 칼럼어드레스 스트로우브신호로 천이해가는 시간(tRCD)과 같은 교류 패러미터(parameter)에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 내부전원전압을 순간적으로 높이기 위하여, 소정의 펄스 구간동안 외부전원전압을 인가하여 내부전압을 높이는 방식이 사용된다.
도 1은 종래의 내부전원전압발생회로를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 내부전원전압발생회로가 동작하여, 비트라인이 센싱되는 동작을 나타내는 타이밍도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 내부전원전압발생회로의 동작이 기술된다. 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호(PS)가 "하이"레벨로 활성화되면, 펄스발생기(100)는 펄스(P1)를 발생시킨다. 펄스(P1)는 엔모스 트랜지스터(MN1)를 턴온시켜, 노드(N1)의 전압을 접지전압(VSS)으로 하강시킨다. 그러면, 피모스 트랜지스터(MP1)가 턴온 되어, 펄스(P1)의 폭 동안 외부전원전압(VDD)이 내부전원전압(AIVC)으로 공급된다. 그러면, 내부전원전압(AIVC)이 비트라인 센스앰프에 공급되어, 비트라인(BL)이 디벨럽된다.
그러나, 도 1에 도시된 내부전원전압발생회로의 펄스(P1)의 폭은 거의 고정되어 있으므로, 내부전원전압을 전달하는 전원선(power line)이 각 메모리뱅크에 연결되어 있는 반도체 메모리 장치의 경우 내부전원전압이 충분히 공급될 수 없다. 즉, 메모리뱅크들이 연속적으로 동작하는 연속액티브 동작 또는 반도체 메모리 장치의 내부어드레스에 의해 수행되는 리프레쉬 동작과 같은 반도체 메모리 장치의 동작방식의 경우, 메모리뱅크들 상호간에 서로 영향을 미쳐 전력잡음(power noise)이 발생한다. 그 결과, 내부전원전압(AIVC)이 강하되어, 비트라인 센스앰프에 내부전원전압(AIVC)이 충분히 공급될 수 없다.
본 발명의 목적은 연속액티브동작과 같은 전력잡음이 큰 동작방식의 경우, 내부전원전압을 충분히 공급하기 위하여 펄스의 폭을 변화시킬 수 있는 제어회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내부전원전압을 충분히 공급하기 위하여 상기 제어회로를 포함한 내부전원전압발생회로를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제어회로는 적어도 하나의 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전원전압을 공급하기 위한 내부전원전압발생회로 를 제어하는 제어회로에 관한 것이다. 본 발명의 제어회로는 상기 메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호 및 액티브동작을 감지하는 감지신호에 응답하여, 가변펄스가 발생하는 적어도 하나의 펄스발생기; 상기 가변펄스에 응답하여, 상기 가변펄스의 폭 보다 확장된 확장펄스를 발생시키는 적어도 하나의 확장펄스발생기; 및 상기 확장펄스를 논리합하여 상기 감지신호를 발생시키며, 상기 감지신호를 상기 펄스발생기에 피드백하는 논리합회로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 액티브동작은 연속액티브동작 및 리프레쉬 동작을 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 가변펄스는 소정의 폭을 가지는 제1펄스 또는 상기 제1펄스의 폭보다 넓은 제2펄스이다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내부전원전압발생회로는 적어도 하나의 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전원전압을 공급하는 내부전원전압발생회로에 관한 것이다. 본 발명의 내부전원전압발생회로는 상기 메모리뱅크의 동작방식에 따라 펄스의 폭이 가변되는 적어도 하나의 가변펄스를 발생하는 제어회로; 및 상기 가변펄스의 구간동안에 응답하여, 외부전원전압을 상기 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 공급하는 적어도 하나의 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어회로는 상기 메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호 및 액티브동작을 감지하는 감지신호에 응답하여, 가변펄스가 발생하는 적어도 하나의 펄스발생기; 상기 가변펄스에 응답하여, 상기 가변펄스의 폭보다 확장된 확장펄스를 발생시키는 적어도 하나의 확장펄스발생기; 및 상기 확장펄스를 논리합하여 상기 감지신호를 발생시키며, 상기 감지신호를 상기 펄스발생기에 피드백하는 논리합회로를 구비한다. 그리고 상기 가변펄스는 소정의 폭을 가지는 제1펄스 또는 상기 제1펄스의 폭보다 넓은 제2펄스이다.
전술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명하게 인식될 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어회로를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일시예에 따른 제어회로(300)는 펄스발생기들(310, 330, 340, 350), 확장펄스발생기들(360, 370, 380, 390) 및 논리합회로(G1)를 구비한다. 펄스발생기들(310, 330, 340, 350) 및 확장펄스발생기들(360, 370, 380, 390)들은 각각 거의 동일한 구성요소를 포함한다.
펄스발생기들(310, 330, 340, 350)은 반도체메모리장치에 포함된 4개의 메모리뱅크들의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호들(PS1, PS2, PS3, PS4) 및 액티브동작을 감지하는 감지신호(P3)에 응답하여, 소정의 폭을 가지는 제1펄스들(P1_1, P1_2, P1_3, P1_4) 또는 제1펄스의 폭보다 넓은 제2펄스들(P1E_1, P1E_2, P1E_3, P1E_4)을 선택적으로 발생시킨다. 제1펄스들(P1_1, P1_2, P1_3, P1_4) 또는 제2펄스들(P1E_1, P1E_2, P1E_3, P1E_4)은 각각 4개의 메모리뱅크의 내부전원전압을 공급하기 위한 드라이버들(미도시)에 인가된다.
도 4는 도 3의 펄스발생기(310)를 구체적으로 나타내는 회로도이다. 도 4를 참조하면, 펄스발생기(310)는 제1지연회로(313), 제2지연회로(317), 엔모스 트랜지스터(MN2), 반전논리곱회로(G1) 및 인버터(INV11)를 구비한다. 제1지연회로(311)는 제1전송게이트(TG1), 제1래치부(INV1, INV2) 및 제1지연부(INV3, INV4)를 포함한다. 제2지연회로(317)는 제2전송게이트(TG1), 제2래치부(INV5, INV6) 및 제2지연부(INV7 ~ INV10)를 포함한다.
제1펄스(P1_1)의 발생동작이 기술된다. 감지신호(P3)가 "로우"레벨일 때, 제1전송게이트(TG1)가 턴온되고, 제2전송게이트(TG2)가 턴오프된다. 그리고, 엔모스 트랜지스터(MN2)가 턴온되어, 노드(N3)의 신호는 "로우"레벨로 된다. 제2래치부(INV5, INV6)는 노드(N3)의 신호를 래치한다. 인버터들(INV5, INV7 ~ INV10)은 상기 래치된 노드(N3)의 신호를 지연시키며 반전시킨다. 그러면, 노드(N4)의 신호는 "하이"레벨로 된다. 그 후, 센싱신호(PS1)가 "하이"레벨로 될 때, 제1래치부(INV1, INV2)는 상기 "하이"레벨인 센싱신호(PS1)를 래치한다. 그리고, 인버터들(INV1, INV3, INV4)은 상기 "하이"레벨신호를 지연시키며 반전시킨다. 그러면, 노드(N2)의 신호는 지연반전신호가 된다. 그 결과, 노드들(N2, N4)의 신호 및 센싱신호(PS1)가 논리곱(G2, INV11)되어, 소정의 폭을 가진 제1펄스(P1_1)가 발생된다.
제2펄스(P1E_1)의 발생동작이 기술된다. 감지신호(P3)가 "하이"레벨일 때, 제1전송게이트(TG1)가 턴오프되고, 제2전송게이트(TG2)가 턴온된다. 그러면, 제1센싱신호(PS1)가 "하이"레벨로 될 때, 인버터들(INV5,INV7 ~INV10)은 상기 "하이"레벨신호를 상기 제1펄스(P1_1) 발생동작의 경우 보다 더 지연시켜 노드(N4)에 반전신호를 발생시킨다. 그리고, 상기 제1펄스(P1_1)의 발생동작에서 제1래치부(INV1,INV2)에 의해 래치된 신호는 노드(N2)에 지연된 반전신호를 발생시 킨다. 그러면, 상기 노드들(N2, N4)의 신호 및 센싱신호(PS1)가 논리곱(G2,INV11)되어, 제1펄스(P1_1)의 폭보다 넓은 제2펄스(P1E_1)가 발생된다.
따라서, 반도체 메모리 장치의 동작방식을 감지하는 감지신호(P3)의 상태에 따라 제1펄스(P1-1) 또는 제2펄스(P1E_1)가 선택적으로 발생된다.
다시 도 3을 참조하면, 확장펄스발생기들(360, 370, 380, 390)은 제1펄스들(P1_1, P1_2, P1_3, P1_4) 또는 제2펄스들(P1E_1, P1E_2, P1E_3, P1E_4)에 응답하여, 확장된 확장펄스들(P2_1, P2_2, P2_3, P2_4)을 발생시킨다. 상기 하나의 확장펄스의 폭은 연속액티브동작 또는 리프레쉬 동작과 같은 반도체메모리장치의 동작방식을 감지할 수 있는 최소시간으로 정해진다.
논리합회로(G1)는 확장펄스들(P2_1,P2_2,P2_3,P2_4)에 응답하여, 액티브동작을 감지하는 감지신호(P3)를 발생시킨다. 그리고, 감지신호(P3)는 펄스발생기들(310,330,340,350)에 피드백된다.
도 5는 반도체 메모리 장치가 연속액티브동작을 수행할 때, 도 3의 제어회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 제1메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 제1센싱신호(PS1)가 "하이"레벨로 될 때, 제1펄스(P1_1)가 발생한다. 제1펄스(P1_1)는 제1메모리뱅크의 드라이버에 인가된다. 그리고, 제1펄스(P1_1)는 확장펄스발생기(360)에 인가된다. 확장펄스발생기(360)는 제1펄스(P1_1)에 응답하여, 연속액티브동작을 감지할 수 있는 최소의 시간(tRRD)을 가지는 확장펄스(P2_1)를 발생시킨다. 확장펄스(P2_1)는 논리합되어 연속액티브동작을 감지할 수 있는 감지신호(P3)를 발생시킨다. 감지신호(P3)는 펄스발생기(330) 에 인가된다.
그 후, 제2메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 제2센싱신호(PS2)가 입력되면, 제2펄스(P1E_2)가 발생된다. 그리고, 제2펄스(P1E_2)는 제2메모리뱅크의 드라이버에 인가되면, 제2메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전압이 충분히 공급된다. 그리고, 제2펄스(P1E_2)는 확장펄스발생기(370)에 인가되어 확장펄스(P2_2)를 발생시킨다. 확장펄스(P2_2)는 감지신호(P3)를 "하이"레벨로 계속하여 활성화시킨다.
제3메모리뱅크 및 제4메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 공급되는 내부전압을 제어하기 위한 펄스들의 동작은 제1메모리뱅크 및 제2메모리뱅크의 비트라인에 공급되는 내부전압을 제어하는 펄스들의 동작과 거의 동일하므로, 도 5에서 생략된다. 따라서, 반도체메모리장치가 연속액티브동작을 수행할 때, 본 발명의 제어회로는 펄스의 폭을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 5에서 본 발명의 일실시예에 따른 펄스폭 가변회로가 연속 액티브 동작에 적용되는 경우가 설명되었지만, 리프레쉬 동작 또는 하나의 메모리뱅크만 동작하는 경우에도 적용될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명한 사실이다. 하나의 메모리뱅크만 동작하는 경우에는 제1펄스만 발생한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전원전압발생회로를 나타내는 도면이다. 도 6를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내부전원전압발생회로는 제어회로(300) 및 4개의 드라이버들(600)을 구비한다. 드라이버들(600)은 4개의 메모리뱅크들의 비트라인 센스앰프에 각각 내부전원전압(AIVC)을 공급한다.
제어회로(300)는 반도체 메모리장치의 동작방식에 따라 제1펄스들(P1_1,P1_2,P1_3,P1_4) 또는 제2펄스들(P1E_1,P1E_2,P1E_3,P1E_4)을 선택적으로 발생시킨다. 제1펄스들(P1_1,P1_2,P1_3,P1_4) 또는 제2펄스들(P1E_1,P1E_2,P1E_3,P1E_4)은 각 드라이버(600)에 인가된다.
제1펄스(P1_1) 또는 제2펄스(P1E_1)가 "하이"레벨로 활성화되면, 엔모스 트랜지스터(MN3)를 턴온시킨다. 그러면, 노드(N5)의 전위가 접지전압(VSS)으로 하강하여, 피모스 트랜지스터(MP2)가 턴온된다. 그래서, 외부전원전압(VDD)이 제1펄스(P1_1) 또는 제2펄스(P1E_1)가 "하이"레벨로 활성화되는 구간동안 제1메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 공급된다. 그리고, 제2펄스(P1E_1)은 제1펄스(P1_1)보다 비트라인 센스앰프에 더 많은 전력이 공급되도록 제어한다.
나머지 다른 제1펄스들(P1_2, P1_3, P1_4) 또는 제2펄스들(P1E_2, P1E_3, P1E_4)에 의해 제어되는 드라이버들(600)의 동작은 제1펄스(P1_1) 또는 제2펄스(P1E_1)에 의해 제어되는 드라이버(600)의 동작과 동일하므로, 생략된다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
본 발명의 제어회로는 연속액티브동작 또는 리프레쉬 동작과 같은 전력잡음이 큰 동작방식에서는 펄스의 폭을 증가시키고, 메모리뱅크 단독동작과 같은 전력잡음이 작은 동작방식에서는 펄스의 폭을 감소시킨다.
본 발명의 내부전압발생회로는 상기 제어회로를 포함하므로, 전력잡음이 큰 동작방식에서는 전력공급을 증가시킬 수 있고, 전력잡음이 작은 동작방식에서는 전력공급을 감소시킬 수 있다. 따라서, 반도체 메모리 장치에 전력이 효율적으로 공급될 수 있으며, 불필요한 전력소모를 감소시킬 수 있다.
Claims (11)
- 적어도 하나의 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전원전압을 공급하기 위한 내부전원전압발생회로를 제어하는 제어회로에 있어서,상기 메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호 및 액티브동작을 감지하는 감지신호에 응답하여, 가변펄스를 발생하는 적어도 하나의 펄스발생기;상기 가변펄스에 응답하여, 상기 가변펄스의 폭보다 확장된 확장펄스를 발생시키는 적어도 하나의 확장펄스발생기; 및상기 확장펄스를 논리합하여 상기 감지신호를 발생시키며, 상기 감지신호를 상기 펄스발생기에 피드백시키는 논리합회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
- 제1항에 있어서, 상기 가변펄스는소정의 폭을 가지는 제1펄스 또는 상기 제1펄스의 폭보다 넓은 제2펄스인 것을 특징으로 하는 제어회로.
- 제2항에 있어서, 상기 펄스발생기는상기 센싱신호 및 상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 지연반전시키는 제1지연회로;상기 센싱신호 및 상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 상기 제1지연회로보다 더 지연반전시키는 제2지연회로; 및상기 제1지연회로의 출력 및 상기 센싱신호 및 상기 제2지연회로의 출력에 응답하여, 상기 제1펄스 또는 상기 제2펄스를 선택적으로 발생시키는 논리곱회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
- 제3항에 있어서, 상기 제1지연회로는상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 전송하는 제1전송게이트;상기 제1전송게이트의 일측단자에 연결되어, 상기 제1전송게이트에 의해 전송된 센싱신호를 래치하는 제1래치부;상기 제1래치부에 의해 래치된 센싱신호를 지연반전시키는 제1인버터; 및상기 제1인버터에 의해 지연반전된 센싱신호를 지연반전시키는 제2인버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제2지연회로는상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 전송하는 제2전송게이트;상기 제2전송게이트의 일측단자에 연결되어, 상기 제2전송게이트에 의해 전 송된 센싱신호를 래치하는 제2래치부;상기 제2래치부에 의해 래치된 센싱신호를 반전지연시키는 제3인버터;상기 제3인버터에 의해 반전지연된 센싱신호를 반전지연시키는 제4인버터;상기 제4인버터에 의해 반전지연된 센싱신호를 반전지연시키는 제5인버터; 및상기 제5인버터에 의해 반전지연된 센싱신호를 반전지연시키는 제6인버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
- 적어도 하나의 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 내부전원전압을 공급하는 내부전원전압발생회로에 있어서,상기 메모리뱅크의 동작방식에 따라 펄스의 폭이 가변되는 적어도 하나의 가변펄스를 발생하는 제어회로; 및상기 가변펄스의 구간동안에 응답하여, 외부전원전압을 상기 메모리뱅크의 비트라인 센스앰프에 공급하는 적어도 하나의 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
- 제6항에 있어서, 상기 제어회로는상기 메모리뱅크의 비트라인을 센싱하기 위한 센싱신호 및 액티브동작을 감지하는 감지신호에 응답하여, 가변펄스가 발생하는 적어도 하나의 펄스발생기;상기 가변펄스에 응답하여, 상기 가변펄스의 폭보다 확장된 확장펄스를 발생 시키는 적어도 하나의 확장펄스발생기; 및상기 확장펄스를 논리합하여 상기 감지신호를 발생시키며, 상기 감지신호를 상기 펄스발생기에 피드백하는 논리합회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
- 제7항에 있어서, 상기 가변펄스는소정의 폭을 가지는 제1펄스 또는 상기 제1펄스의 폭보다 넓은 제2펄스인 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
- 제8항에 있어서, 상기 펄스발생기는상기 센싱신호 및 상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 지연반전시키는 제1지연회로;상기 센싱신호 및 상기 감지신호에 응답하여, 상기 센싱신호를 상기 제1지연회로보다 더 지연반전시키는 제2지연회로; 및상기 제1지연회로의 출력 및 상기 센싱신호 및 상기 제2지연회로의 출력에 응답하여, 상기 제1펄스 또는 상기 제2펄스를 선택적으로 발생시키는 논리곱회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
- 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 드라이버는게이트전압에 응답하여, 상기 비트라인 센스앰프에 외부전원전압을 공급하는 풀업 트랜지스터; 및상기 가변펄스에 응답하여, 상기 풀업트랜지스터의 게이트전압을 접지전압으로 하강시키는 풀다운 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
- 제10항에 있어서,상기 풀업 트랜지스터는 피모스 트랜지스터이고, 상기 풀다운 트랜지스터는 엔모스 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 내부전원전압발생회로.
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