KR19980057027A - 반도체 장치용 버퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 저전압에서 동작하기 위한 버퍼단과 고전압에서 동작하기 위한 버퍼단을 구비하여, 전압 전원의 변동에 무관하게 충분한 입출력 전위를 확보할 수 있도록 하기 위하여, 전원 전압의 전위 레벨을 감지하기 위한 전위 레벨 감지기, 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전원 전위가 소정의 전위 이하인 경우에 동작하기 위한 저전위 버퍼단, 및 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전원 전위가 소정의 전위 이상인 경우에 동작하기 위한 고전위 버퍼단을 포함하여 이루어진 반도체 장치의 입출력 버퍼를 제공한다.

Description

반도체 장치용 버퍼

본 발명은 반도체 장치용 버퍼에 관한 것으로, 특하 전원 전압의 변동에 무관하게 입출력 전위를 확보할 수 있는 반도체 장치용 버퍼에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 반도체 장치는 그 동작 전원 전압으로 5V를 사용하였으나, 최근 집적도의 증가로 인하여 상기 반도체 장치내의 개별 소자들의 임계 크기가 감소함에 따라 소자의 신뢰성 확보를 위하여 그 동작 전원 전압이 4V이하로 점차 낮아지고 있다. 따라서, 종래의 5V 전원하에서 동작하던 반도체 장치를 그 보다 낮은 전위의 전원하에서 동작하게 하면, 그 장치내의 개별 회로들이 충분한 입출력 전위를 확보할 수 없게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 반도체 장치용 버퍼를 설명한다. 도 1 은 5V 전원 전압하에서 동작하도록 설계된 종래의 반도체 장치용 버퍼의 상세회로도이며, 도 2는 상기 종래의 버퍼를 3V의 전원 전압하에서 동작하도록 한 경우의 시뮬레이션 결과이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 5V 전용으로 설계된 버퍼는, 인에이블 신호를 수신하기 위한 제어 트랜지스터(100,100'), 풀업 수단(102)와 풀다운 수단(104)와 인버터(106)을 포함한다. 상기 5V 전용 버퍼는, 그 전원 전압이 3V로 낮아짐에 따라 그 논리 문턱값(Logic Threshold Voltage)이 도 2의 B 위치로부터 A 위치로 이동하게 된다. 즉, 입출력을 위한 V_IL및 V_IH의 크기가 정상 동작을 위한 값(V_IL: 최대 0.8V 이하, V_IH:최소 2.0V 이상)보다 크게 낮아져 오동작을 유발하게 되는 것이다. 또한, 종래의 5V 전용 버퍼는 외부의 노이즈 등으로 인하여 전원 전압이 낮아지는 경우에도 신뢰성 있는 동작을 보장할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 저전압에서 동작하기 위한 버퍼단과 고전압에서 동작하기 위한 버퍼단을 구비하여, 전압 전원의 변동에 무관하게 충분한 입출력 전위를 확보할 수 있는 반도체 장치의 입출력 버퍼를 제공하는 것이다.

도 1는 종래의 반도체 장치용 버퍼의 상세 회로도.

도 2는 도 1의 버퍼를 저전압 전원하에서 구동시킨 동작 파형도.

도 3는 본 발명의 반도체 장치용 버퍼의 상세 회로도.

도 4는 도 3의 버퍼에 사용되는 저전압 감지기의 상세 회로도.

도 5는 도 4의 저전압 감지기의 동작 파형도.

* 도면의 주요부분의 기호의 설명

100,100 : 제어 트랜지스터 102 : 풀업 수단

l04 : 풀다운 수단 106 : 인버터

300 : 저전위 버퍼단 310 : 고전위 버퍼단

320 : 전위 레벨 감지기 400 : 저전위 감자기

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전원 전압의 전위 레벨을 감지하기 위한 전위 레벨 감지기, 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전윈 전위가 소정의 전위 이하인 경우에 동작하기 위한 저전위 버퍼단, 및 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전원 전위가 소정의 전위 이상인 경우에 동작하기 위한 고전위 버퍼단을 포함하여 이루어진 반도체 장치의 입출력 버퍼를 제공한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 실명한다.

도 3는 본 발명의 입출력 버퍼의 한 실시예의 상세 회로도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 입출력 버퍼는 전원 전압이 낮아지는 경우에도 안정된 동작을 보장하기 위하여, 저전압 전원하에서 동작하는 버퍼단인 저전위 버퍼단(300)과 고전압 전원하에서 동작하는 버퍼단인 고전위 버퍼단(310)을 포함한다. 또한, 상기 두 개의 버퍼단중 어느 버퍼단이 동작할 것인가를 결정하기 위하여 전원 전압의 전위 레벨을 판단하기 위한 전위 레벨 감지기(320)을 포함한다.

상기 전위 레벨 감지기(320)은, 소정의 전위(예컨대, 4V) 이상의 고전위를 감지하기 위한 고전위 감지기 및 상기 소정의 전위(예컨대, 4V) 이하의 저전위를 감지하기 위한 저전위 감지기를 포함한다. 도 4는 상기 전위 레벨 감지기(320)의 저전위 감지기(400)의 상세 회로도이다. 상기 저전위 감지기(400)의 출력인 저전위 감지 신호(LVCC)는 전원 전압이 4V보다 낮을 때에는 저전위를 감지한 것으로서 하이(High)가 되고, 4V보다 높을 때에는 로우(Low)가 된다. 도 5는 상기 저전위 감지기의 동작 시뮬레이션 결과이다.

또한, 상기 고전위 감지기는 상기 저전위 감지기(400)과 유사한 회로로서, 그 출력인 고전위 감지 신호(HVCC)는 4V 보다 높은 전원 전위하에서 작동하는 경우에 하이(H)가 되고, 4V보다 낮은 전원 전위하에서 작동할 때에는 로우(Low)가 된다. 상기와 같은 동작을 위한 고전위 감지기의 실제 회로 구현은, 본 발명의 기술 분야에서는 상기 저전위 감지기로부터 자명한 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

다시 도 3를 참조하면, 상기 저전위 버퍼단(300)은 소오스가 상기 전전위 감지 신호(LVCC)에 접속되고 게이트가 제어 신호(ENb)에 접속된 제 1 PMOS(MP1), 소오스가 상기 PMOS(MP1)의 드레인에 연결되고 게이트가 입력(IN)에 접속되며 드레인은 제 1 노드(NODE 1)을 통해 상기 저전위 감지 신호를 전원으로 사용하는 제 1인버터(302)의 입력(ttlb_LVCC)에 접속되는 제 2 PMOS(MP2), 드레인이 상기 PMOS(MP2)의 드레인에 접속되고 게이트가 입력(IN)에 접속되며 소오스는 접지된 제 1 NMOS(MN1), 드레인과 소오스가 모두 접지되며 게이트가 상기 입력(IN)에 접속되며 제 2 NMOS(MN2), 드레인이 상기 제 1 노드(NODE 1)에 접속되고 게이트가 상기 제어 신호(ENb)에 접속되며 소오스가 접지된 제 3 NMOS(MN3) 및 상기 제 1 노드가 입력에 접속되며 상기 저전위 감지 신호를 전원 전압으로 사용하는 제 1 인버터(302)를 포함한다.

또한, 상기 고전위 버퍼단(310)은, 상기한 저전위 버퍼단(300)과 유사한 구성을 하고 있으나, 상기 고전위 감지 신호를 전원 전압으로 사용하며, 그 출력은 상기 고전위 감지 신호를 전원 전압으로 사용하는 제 2 인버터(304)에 의하여 구동된다. 또한, 각 트랜지스터의 크기는 저전위 버퍼단(300)과 달리 고전위하에서 동작하기에 적절한 크기로 설계된다. 상기한 저전위 버퍼단(300)의 각 트랜지스터 또한 저전위하에서 동작하기에 적절한 크기로 설계되는데, 상기한 트랜지스터의 크기를 결정하는 것은 본 발명의 기술 분야에 이미 널리 알려진 기술 사상이므로 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 전위 레벨 감지기(320)으로부터 감지된 전원 전위 레벨이 소정의 기준 전위보다 낮은 경우에는 전위 레벨 감지기의 고전위 감지 신호(HVCC)는 로우이고 저전위 감지 신호(LVCC)는 하이이므로, 상기 저전위 버퍼단(300)이 동작하게 되며 상기 감지 전원 전위 레벨이 상기 기준 전위보다 높은 경우에는 그 반대로 상기 고전위 감지 신호(HVCC)가 하이로 되고 상기 저전위 감지 신호(LVCC)가 로우로 되므로 상기 고전위 버퍼단(310)이 동작하게 된다. 따라서, 전원 전압의 변동에도 불구하고 안정된 동작이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 전원 전위를 소정의 기준 전위보다 낮은 경우와 높은 경우를 감지하여 그 각각의 경우에 최적인 버퍼단을 동작시킴으로써, 전원 전위의 변동에도 불구하고 안정된 입출력 전위 레벨을 확보할 수 있게 된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 반도체 장치용 버퍼에 있어서, 전원 전압의 전위 레벨을 감지하기 위한 전위 레벨 감지기, 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전원 전위가 소정의 전위 이하인 경우에 동작하기 위한 저전위 버퍼단, 및 상기 전위 레벨 감지기에 의하여 결정된 전원 전위가 소정의 전위 이상인 경우에 동작하기 위한 고전위 버퍼단을 포함하여 이루어진 반도체 장치용 버퍼.
2. 제 1항에 있어서, 상기 저전위 버퍼단과 상기 고전위 버퍼단의 출력을 멀티플렉싱하기 위한 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 멀티플렉서는 노아 게이트인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼
4. 제 1항에 있어서, 상기 전위 레벨 감지기는, 감지된 전위 레벨이 소정의 전위 이하인 경우에는 저전위 감지 신호가 ''하이이며 고전위 감지 신호가 로우로 출력하며,감지된 전위 레벨이 소정의 전위 이상인 경우에는 고전위 감지 신호가 하이이며 저전위 감지 신호가 로우로 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 저전위 버퍼단은 상기 저전위 감지 신호를 전원 전압으로 사용하며, 상기 고전위 버퍼단은 상기 고전위 감지 신호를 전원 전압으로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼.
6. 제 1항에 있어서, 상기 저전위 버퍼단이 동작중인 동안에는 상기 고전위 버퍼단은 동작하지 않으며, 상기 고전위 버퍼단이 동작중인 동안에는 상기 저전위 버퍼단이 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼.
7. 제 1항에 있어서, 상기 저전위 버퍼단과 상기 고전위 버퍼단은 각각 저전위 및 고전위하에서의 동작에 적절한 크기의 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 버퍼.