KR20000004514A - Circuit for generating internal voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외부 전원전압보다 낮은 전원전압을 내부에서 발생시켜 메모리 칩을 동작시키는 내부전압 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력버퍼의 동작여부에 따라 선택적으로 동작하는 내부전압 발생 회로부를 구비하여 상기 입력버퍼의 동작없이 칩 내부 동작만이 행해질 때에는 상기 내부전압 발생 회로부 또한 동작하지 않도록 제어하여 불필요한 내부전압의 발생에 요구되는 전력의 낭비를 막도록 한 내부전압 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an internal voltage generator for operating a memory chip by generating a power supply voltage lower than an external power supply voltage, and more particularly, having an internal voltage generator circuit selectively operating according to whether an input buffer is operated. When only the internal operation of the chip is performed without the operation of the input buffer, the internal voltage generating circuit unit is controlled so as not to operate to prevent the waste of power required for the generation of unnecessary internal voltage.
일반적으로, 전기·전자·반도체 메모리장치 등에서 저전력화는 제품의 경쟁력 측면에서 매우 중요한 요소로 작용하고 있다. 따라서, 많은 제품들이 칩 외부에서 공급되는 전원전압보다 낮은 내부 전원전압을 발생시켜 칩의 동작에 사용하고 있다.In general, low power consumption in electric, electronic, and semiconductor memory devices is very important in terms of product competitiveness. Therefore, many products generate an internal power supply voltage lower than the power supply voltage supplied from the outside of the chip and use it for the operation of the chip.
그런데, 이를 위해 사용하는 내부전압 발생장치 또한 항상 일정량의 전력을 소모하는 문제가 있다.However, there is also a problem that the internal voltage generator used for this purpose also consumes a certain amount of power at all times.
도 1 은 종래에 사용된 내부전압 발생장치의 적용예를 나타낸 것으로, 기준 전압(Vref)과 출력전압(Vint)의 전압차를 검출하며 P채널 모스 트랜지스터(MP1, MP2)를 부하로 하는 전류미러형 차동 증폭구조의 비교기(1)와, 상기 비교기(1)의 비교결과(N1)에 의해 구동이 제어되는 대형 P채널 모스 트랜지스터(MP3)와, 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)의 출력전위가 상기 비교기(1)의 1입력단(Vint)으로 피드백되어 입력되는 피드백 루프(N2)로 이루어진 내부전압 발생장치(11)와; 상기 내부전압 발생장치(11)에서 발생된 내부 전원전압(Vint)를 입력받아 동작이 제어되는 입력버퍼 회로부(13) 및 기타 내부동작 회로부(15)를 나타낸다.1 illustrates an example of an application of an internal voltage generator used in the related art. The current mirror detects the voltage difference between the reference voltage Vref and the output voltage Vint and loads the P-channel MOS transistors MP1 and MP2. The output potentials of the comparator 1 of the type differential amplifying structure, the large P-channel MOS transistor MP3 whose driving is controlled by the comparison result N1 of the comparator 1, and the P-channel MOS transistor MP3 are An internal voltage generator (11) comprising a feedback loop (N2) fed back to the first input terminal (Vint) of the comparator (1); The input buffer circuit unit 13 and other internal operation circuit unit 15 in which the operation is controlled by receiving the internal power supply voltage Vint generated by the internal voltage generator 11 are shown.
상기 구성을 갖는 종래의 내부전압 발생장치(11)는 노드(N2)로부터 부하에 과도한 전류가 유입되면, 내부 전원전압(Vint)이 순간적으로 하강한다. 이때, 상기 내부 전원전압(Vint)이 기준전압(Vref)보다 낮아지면 상기 비교기(1) 동작에 의해 그 출력노드(N1)의 전위가 ‘로우’로 떨어지고, 상기 대형 크기의 P채널 모스 트랜지스터(MP3)의 게이트전압이 더욱 하강하여 결국 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)가 턴-온된다. 그래서, 소오스단으로 외부 전원전압(Vext)이 공급되어 내부 전원전압(Vint)이 상승하기 시작한다.In the conventional internal voltage generator 11 having the above configuration, when excessive current flows into the load from the node N2, the internal power supply voltage Vint drops instantaneously. At this time, when the internal power supply voltage Vint is lower than the reference voltage Vref, the potential of the output node N1 drops to 'low' by the comparator 1 operation, and the large-size P-channel MOS transistor ( The gate voltage of the MP3 is further lowered so that the P-channel MOS transistor MP3 is turned on. Thus, the external power supply voltage Vext is supplied to the source terminal, and the internal power supply voltage Vint starts to increase.
반대로, 상기 내부 전원전압(Vint)이 기준전압(Vref)보다 커지면 상기 비교기(1)의 출력노드(N1) 전위는 점차 상승하여 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)의 게이트단에 ‘하이’레벨 전위를 전달하므로 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)는 턴-오프되어, 상기 내부 전원전압(Vint)이 더이상의 전압상승을 멈춘다.On the contrary, when the internal power supply voltage Vint is greater than the reference voltage Vref, the potential of the output node N1 of the comparator 1 gradually rises to the 'high' level potential at the gate terminal of the P-channel MOS transistor MP3. Since the P-channel MOS transistor MP3 is turned off, the internal power supply voltage Vint stops rising further.
상기 노드(N2)의 전압 하강폭이 클수록 비교기(1)의 출력노드(N1) 전위가 더욱 크게 하강하므로, 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)는 빨리 턴-온되어 상기 내부 전원전압(Vint)은 보다 고속으로 상승한다. 또한, 상기 P채널 모스 트랜지스터(MP3)의 크기가 커서 고속으로 노드(N2)에 전류를 흘려주기 때문에, 그만큼 내부 전원전압(Vint)의 변동폭도 감소한다.As the voltage drop width of the node N2 increases, the potential of the output node N1 of the comparator 1 decreases further, so that the P-channel MOS transistor MP3 turns on quickly so that the internal power supply voltage Vint Rising faster. In addition, since the size of the P-channel MOS transistor MP3 is large, current flows to the node N2 at a high speed, and thus the fluctuation range of the internal power supply voltage Vint is reduced accordingly.
상기 동작에 의해 외부 전원전압(Vext)보다 일정전위 이하의 낮은 전위레벨로 발생되는 내부 전원전압(Vint)은 이하 입력버퍼 회로부(13) 및 기타 내부동작 회로부(15)로 입력되어 이들의 동작을 제어하게 된다.The internal power supply voltage Vint, which is generated at a potential level lower than the external potential voltage Vext by the operation, is input to the input buffer circuit unit 13 and other internal operation circuit unit 15 to perform their operation. Control.
그런데, 안정적인 노이즈 마진을 확보하기 위해 상기 도 1에 도시된 구성을 갖는 종래의 내부전압 발생장치는 칩 전체에서 소모되는 전력량을 예측하여 이에 적당한 구동력을 갖도록 구현하고, 상기 내부전압 발생장치의 구동력은 입력버퍼 회로부(13)의 동작 여부에 상관없이 내부 전원전압(Vint)이 항상 일정한 전위 이상을 갖도록 만들어진다.However, in order to secure a stable noise margin, the conventional internal voltage generator having the configuration shown in FIG. 1 is implemented to have a proper driving force by predicting the amount of power consumed in the entire chip, and the driving force of the internal voltage generator is Regardless of the operation of the input buffer circuit 13, the internal power supply voltage Vint is always made to have a predetermined potential or more.
그래서, 메모리 칩 외부로부터 신호가 입력되지 않고 칩의 내부 동작만이 일어날 때에는 상기 내부 전원전압(Vint)이 주로 사용되는 입력버퍼 회로부(13)가 동작하지 않게 됨에도 불구하고, 상기 입력버퍼 회로부(13)의 동작을 위한 내부 전원전압(Vint)이 계속 내부전압 발생장치를 통해 발생된다. 이로 인해, 불필요하게 전력이 낭비되는 문제점이 발생한다.Thus, when no signal is input from the outside of the memory chip and only the internal operation of the chip occurs, even though the input buffer circuit part 13 in which the internal power supply voltage Vint is mainly used does not operate, the input buffer circuit part 13 does not operate. Internal power supply voltage (Vint) for the operation of the) continue to be generated through the internal voltage generator. This causes a problem in that power is wasted unnecessarily.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 입력버퍼의 동작여부에 따라 선택적으로 내부전압을 발생하는 회로부를 구비하여 상기 입력버퍼의 동작없이 칩 내부 동작만이 행해질 때에는 상기 회로부가 동작하지 않도록 제어하여 불필요하게 소모되는 전력의 낭비를 막도록 한 내부전압 발생장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a circuit portion for generating an internal voltage selectively according to whether an input buffer is operated. The present invention provides an internal voltage generator that controls the circuit unit so as not to operate to prevent unnecessary waste of power.
도 1 은 종래에 사용된 내부전압 발생장치의 적용예를 나타낸 도면1 is a view showing an application example of a conventional internal voltage generator;
도 2 는 본 발명에 따른 내부 전압 발생장치의 적용예를 나타낸 블럭 구성도2 is a block diagram showing an application example of an internal voltage generator according to the present invention;
도 3 은 도 2 에 도시된 내부전압 발생장치가 싱크로너스 디램의 파워-다운 모드(power-down mode)에서 적용된 예를 설명하기 위한 상세 회로도FIG. 3 is a detailed circuit diagram illustrating an example in which the internal voltage generator shown in FIG. 2 is applied in a power-down mode of a synchronous DRAM.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 비교기 11, 21, 22, 31, 32: 내부전압 발생 회로부1: comparator 11, 21, 22, 31, 32: internal voltage generator
13, 23, 33: 입력버퍼 회로부 15, 25, 35: 내부동작 회로부13, 23, 33: input buffer circuit 15, 25, 35: internal operation circuit
27, 37: 제어 회로부27, 37: control circuit section
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 내부전압 발생장치는 외부 전원전압보다 일정전위 낮은 내부전압을 발생시켜 외부 입력신호없이 메모리 칩 내부적으로 동작하는 회로부에 항상 전원전압으로 전달하는 제1 내부전압 발생 회로부와,In order to achieve the above object, the internal voltage generating device according to the present invention generates an internal voltage having a predetermined potential lower than the external power supply voltage to always transfer the power supply voltage to the circuit unit operating internally without an external input signal as the power supply voltage. Generating circuit section,
외부 입력신호를 입력받아 버퍼링하는 입력버퍼 회로부가 동작시에만 상기 내부전압을 발생시키는 제2 내부전압 발생 회로부와,A second internal voltage generation circuit part configured to generate the internal voltage only when an input buffer circuit part receiving and buffering an external input signal is operated;
클럭 인에이블 신호의 제어하에, 상기 입력버퍼 회로부 및 상기 제2 내부전압 발생 회로부의 활성화를 동시에 제어하는 신호를 발생시키는 제어 회로부를 구비하는 것을 특징으로 한다.And a control circuit portion for generating a signal for simultaneously controlling activation of the input buffer circuit portion and the second internal voltage generation circuit portion under the control of the clock enable signal.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 내부전압 발생장치의 적용예를 나타낸 블럭 구성도로, 외부 전원전압(Vext)보다 일정전위 낮은 내부전압(Vint)을 발생시켜 외부 입력신호없이 메모리 칩 내부적으로 동작하는 내부동작 회로부(25)에 항상 전원전압을 전달하는 제1 내부전압 발생 회로부(21)와; 외부 입력신호를 입력받아 버퍼링하는 입력버퍼 회로부(23)가 동작시에만 상기 내부전압(Vint)을 발생시키는 제2 내부전압 발생 회로부(22)와; 클럭 인에이블신호(cke)의 제어하에, 상기 입력버퍼 회로부(23) 및 상기 제2 내부전압 발생 회로부(22)의 활성화를 동시에 제어하는 신호(inbuf_en)를 발생시키는 제어 회로부(27)로 구성된다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an application example of an internal voltage generator according to the present invention. An internal operation of an internal voltage chip without an external input signal by generating an internal voltage Vint having a predetermined potential lower than an external power supply voltage Vext is shown in FIG. A first internal voltage generation circuit part 21 which always transmits a power supply voltage to the circuit part 25; A second internal voltage generation circuit part 22 generating the internal voltage Vint only when the input buffer circuit part 23 which receives and buffers an external input signal is operated; And a control circuit section 27 for generating a signal inbuf_en which simultaneously controls the activation of the input buffer circuit section 23 and the second internal voltage generation circuit section 22 under the control of the clock enable signal cke. .
그리고, 도 3 은 도 2 에 도시된 내부전압 발생장치가 싱크로너스 디램(synchrous DRAM)의 파워-다운 모드(power-down mode)에서 적용된 예를 설명하기 위한 상세 회로도로, 제1 내부전압 발생회로부(31)는 상기 도 1 에 도시된 종래의 내부전압 발생장치(11)와 동일한 구성으로 이루어져, 외부 전원전압(Vext)보다 일정전위 낮은 내부 전원전압(Vint)를 항상 일정하게 발생시켜 입력버퍼 회로부(33)외의 기타 내부동작 회로부(35)에 전달한다.3 is a detailed circuit diagram illustrating an example in which the internal voltage generator illustrated in FIG. 2 is applied in a power-down mode of a synchronous DRAM. 31 is composed of the same configuration as the conventional internal voltage generator 11 shown in FIG. 1, and generates an internal power supply voltage Vint constant lower than the external power supply voltage Vext at a constant level so that the input buffer circuit unit ( Other internal operation circuit unit 35).
그리고, 상기 입력버퍼 회로부(33)가 동작시에만 동작하여 내부전압을 발생시키는 제2 내부전압 발생 회로부(32)는 동작 및 비동작모드를 제어할 수 있는 회로를 사용하여 구성하며, 동 도면에서는 제어부(37)에서 출력되는 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)가 바이어스전압으로 인가되어 전체동작이 제어되는 전류미러형의 차동증폭기 구조를 갖는 비교기 회로와, 상기 비교기 회로의 출력단(N1)에 의해 동작이 제어되며 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 비교기의 1입력단인 내부전압 발생단(Vint) 사이에 연결되어 드레인단이 상기 비교기의 1입력단으로 피드백되는 대형 P채널 모스 트랜지스터(MP1)를 포함하여 구성된다.In addition, the second internal voltage generation circuit unit 32 which operates only when the input buffer circuit unit 33 operates to generate an internal voltage is configured using a circuit capable of controlling the operation and non-operation modes. An input buffer enable signal inbuf_en output from the control unit 37 is applied as a bias voltage and is operated by a comparator circuit having a current mirror type differential amplifier structure in which the entire operation is controlled, and the output terminal N1 of the comparator circuit. And a large P-channel MOS transistor MP1 connected between an external power supply voltage Vext and an internal voltage generation terminal Vint, which is a first input terminal of the comparator, and having a drain terminal fed back to the first input terminal of the comparator. It is composed.
상기 구성을 갖는 제2 내부전압 발생 회로부(32)의 출력단(Vint)은 입력버퍼 회로부(33)의 전원전압 인가단에 연결되며, 상기 입력버퍼 회로부(33) 역시 상기 제어 회로부(37)의 출력신호(inbuf_en)에 의해 전체동작이 제어되는 전류미러형의 차동 증폭기로 구성된다.The output terminal Vint of the second internal voltage generation circuit unit 32 having the above configuration is connected to the power supply voltage applying terminal of the input buffer circuit unit 33, and the input buffer circuit unit 33 is also output from the control circuit unit 37. It is composed of a current mirror type differential amplifier whose overall operation is controlled by the signal inbuf_en.
이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 동작을 살펴보기로 한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the above configuration will be described.
우선, 상기 제어 회로부(37)로 인가되는 클럭 인에이블신호(cke)가 ‘로직로우’일 경우 파워-다운 모드(power_down mode)가 된다고 가정하면, 파워-다운 모드시 상기 제어 회로부(37)는 그 출력신호인 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)를 ‘로직로우’로 출력하게 된다.First, when the clock enable signal cke applied to the control circuit unit 37 is 'logic low', the power-down mode is assumed. In the power-down mode, the control circuit unit 37 The output buffer enable signal inbuf_en, which is the output signal, is output as 'logic low'.
그러면, 상기 ‘로직로우’ 상태의 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)는 입력 버퍼 회로부(33)의 전체동작을 인에이블하는 N채널 모스 트랜지스터(MN1)의 게이트단에 인가되어 상기 트랜지스터(MN1)를 턴-오프시키므로써, 상기 입력버퍼 회로부(33)가 동작하지 않도록 제어한다. 그래서, 동작하지 않는 입력버퍼 회로부(33)에서는 더이상의 전력소모가 없어진다.Then, the input buffer enable signal inbuf_en in the 'logic low' state is applied to the gate terminal of the N-channel MOS transistor MN1 that enables the entire operation of the input buffer circuit 33 to supply the transistor MN1. By turning off, the input buffer circuit 33 is controlled so as not to operate. Therefore, the input buffer circuit unit 33 which does not operate no longer consumes power.
그리고, 상기 ‘로직로우’ 상태의 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)는 입력버퍼 회로부(33)뿐만 아니라, 상기 입력버퍼 회로부(33)에 내부 전원전압(Vint)을 공급하는 제2 내부전압 발생 회로부(32)의 전체동작을 인에이블하는 N채널 모스 트랜지스터(MN2)의 게이트단에도 인가되어, 이를 턴-오프시키므로써 상기 제2 내부전압 발생 회로부(32)의 동작을 막게 되고, 더 이상의 전력소모도 없어진다.In addition, the input buffer enable signal inbuf_en in the 'logic low' state is not only an input buffer circuit 33 but also a second internal voltage generation circuit unit for supplying an internal power supply voltage Vint to the input buffer circuit 33. It is also applied to the gate terminal of the N-channel MOS transistor MN2 that enables the entire operation of 32, thereby turning off the second internal voltage generation circuit unit 32, thereby preventing further operation of the power. Even disappear.
즉, 본 발명은 제어 회로부(37)로 인가되는 클럭 인에이블신호(cke)의 극성에 따라 그 출력신호인 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)의 극성을 변화시키고, 상기 입력버퍼 인에이블신호(inbuf_en)는 입력버퍼 회로부(33) 및 상기 입력버퍼 회로부(33)에 선택적으로 내부 전원전압을 공급하는 제2 내부전압 발생부(32)의 구동여부를 동시에 제어하게 된다.That is, according to the present invention, the polarity of the input buffer enable signal inbuf_en, which is an output signal thereof, is changed according to the polarity of the clock enable signal cke applied to the control circuit unit 37, and the input buffer enable signal inbuf_en ) Simultaneously controls whether the input buffer circuit 33 and the second internal voltage generator 32 supplying the internal power supply voltage selectively to the input buffer circuit 33 are driven.
그 결과, 외부에서 신호가 입력됨없이 칩 내부동작만이 있는 경우 동작하지 않게 되는 입력버퍼 회로부(33)에 내부 전원전압(Vint)을 공급하는 제2 내부전압 발생 회로부(32) 또한 동작하지 않게 된다. 그래서, 불필요한 내부전압의 발생에 요구되는 전력의 낭비를 막을 수 있게 되는 것이다.As a result, the second internal voltage generation circuit unit 32, which supplies the internal power supply voltage Vint to the input buffer circuit unit 33, which does not operate when there is only an internal operation of the chip without a signal input from the outside, also does not operate. do. Thus, it is possible to prevent waste of power required for generation of unnecessary internal voltages.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 내부전압 발생장치에 의하면, 입력버퍼의 동작여부에 따라 선택적으로 동작하는 내부전압 발생 회로부를 구비하여 상기 입력버퍼의 동작없이 칩 내부 동작만이 행해질 때에는 상기 내부전압 발생 회로부가 동작하지 않도록 제어하므로써, 불필요하게 소모되는 전력의 낭비를 막을 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the internal voltage generator according to the present invention, the internal voltage generation circuit unit selectively operates according to the operation of the input buffer, and when the internal operation of the chip is performed without the operation of the input buffer, the internal voltage is generated. By controlling the generation circuit unit not to operate, there is a very excellent effect of preventing unnecessary waste of power.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You will have to look.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100408724B1 (en) * | 2000-12-19 | 2003-12-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | Internal voltage generator for semiconductor memory device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100506046B1 (en) | 2005-10-12 |
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