KR20050041595A - 파워업 신호 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도에 따른 파워업신호의 활성화 시점의 변동이 적어 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 파워업신호 발생장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 구비된 모스트랜지스터의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호를 생성하는 파워업신호생성수단; 및 공급전원전압에 따른 전압레벨을 상기 모스트랜지스터의 게이트 전압으로 제공하되, 주변온도에 따라 변화된 상기 모스트랜지스터의 문턱전압에 대응되는 레벨로 상기 전압레벨을 조절하여 제공하는 수단을 포함하는 파워업신호발생장치를 제공한다.

Description

파워업 신호 발생 장치{DEVICE FOR GENERATING POWER-UP SIGNAL}
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 더 자세히는 파워업신호 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 장치는 외부로부터 전원전압이 인가되는 순간 곧바로 전원전압의 레벨에 응답하여 동작하는 것이 아니라 전원전압의 레벨이 일정한 레벨 이상으로 상승된 후에 동작하게 되며, 이러한 이유로 반도체 메모리 장치는 통상적으로 파워업 회로를 구비하게 된다.
파워업 회로는 외부로부터 전원전압이 인가되고 난 후 전원전압의 레벨이 안정화되기 이전에 내부 회로가 동작할 경우 래치-업(latch-up) 등으로 인해 전체 메모리 장치가 파괴되는 현상을 막기 위한 것으로, 전체 칩의 신뢰성(reliability)을 향상 시킨다. 이러한 파워 업 회로는 전원전압 인가 초기 시에 외부로부터 인가되는 전원전압의 레벨 상승을 감지하여 소정 레벨까지는 '로우(low)'의 파워업신호를 출력하고, 전원전압이 소정 레벨 이상으로 안정화되면 파워업신호를 '하이(high)'로 천이하여 출력한다. 반대로, 파워 업 회로는 외부로부터 인가되는 전원전압의 레벨이 낮아지는 경우 소정 레벨까지는 그대로 '하이'의 파워업신호를 출력하다가 소정 레벨 이하로 전원전압 레벨이 떨어지게 되면 다시 '로우'의 파워업신호를 출력한다. 상기 파워업신호는 전원전압의 레벨이 안정화된 후 '하이'값으로 출력되어, 메모리 내부 회로 중에서 파이프 단위로 독립적으로 동작하며 주로 초기화 동작이 필요한 회로에서 사용된다.
도 1은 종래기술에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 파워업신호 발생장치는 전원전압 VDD을 분배하여 게이트 전압(ND1)을 제공하는 전압분배부(10)와, 구비된 NMOS트랜지스터(NM1)의 게이트 전압(ND1)에 응답하여 파워업신호(pwrup)를 출력하기 위한 파워업신호 생성부(11)를 구비한다.
전압분배부(10)는 전원전압 VDD와 VSS 사이에 직렬로 연결된 두개의 저항(R1, R2)을 통한 전압 디바이딩으로 게이트 전압(ND1)을 제공한다. 따라서 게이트 전압(VND1)은 전원전압 VDD가 갖는 레벨을 일정한 비율로 갖는다.
파워업신호 생성부(11)는 접지전압 VSS을 게이트 입력으로 하며 전원전압 VDD와 노드(det) 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM1)와, 게이트 전압(ND1)을 입력으로 하여 노드(det)와 접지전압 VSS 사이에 드레인 소스 경로를 갖는 NMOS트랜지스(NM1)와, 노드(det)에 걸린 전압을 반전시켜 파워업 신호(pwrup)로 출력시키기 위한 인버터(I1)로 구현된다.
먼저, 게이트 전압(ND1)의 레벨이 NMOS트랜지스터(NM1)의 문턱전압(Threshold Voltage) 보다 작으므로, NMOS트랜지스터(NM1)는 턴오프된다. 이어 게이트 전압(ND1)의 레벨이 문턱전압(Vt) 이상으로 상승하면, NMOS트랜지스터(NM1)가 턴온 되어 노드(det)의 전압이 하강하며, 인터버(I1)는 이를 버퍼링하여 파워업신호(pwrup)로 출력한다.
도 2는 도 1의 회로의 동작 파형도이다.
이는 전원전압 VDD의 레벨의 변화에 따른 게이트 전압(ND1)의 레벨 및 파워업신호(pwrup)의 전압레벨을 나타낸 도면으로써, X축은 전원전압 VDD를 나타내며 Y축은 전압(V)을 나타낸다.
전원전압 VDD가 상승함에 따라 게이트 전압(ND1)의 레벨도 일정한 비율로 상승하며, 이에 게이트 전압(ND1)의 레벨이 일정 이상이 되면 파워업신호(pwrup)가 활성화 된다.
한편, 이러한 종래기술을 사용하는 경우 주변온도에 민감하게 영향을 받게 되는데, 이를 도면으로 살펴보도록 한다.
도 3은 주변온도에 따른 파워업신호(pwrup)를 나타낸 도면이다.
참고적으로, X축은 전원전압 VDD을 나타내고, Y축은 전압(V)을 나타낸다. 또한, 'a'는 주변온도가 높은 경우에 따른 파워업신호(pwrup)이며, 'b'는 주변온도가 낮은 경우에 따른 파워업신호(pwrup)이다.
도 3을 참조하여 온도에 따른 파워업신호(pwrup)의 활성화되는 시점의 전원전압 VDD의 레벨을 보면, 주변온도가 높을 수록 낮은 레벨의 전원전압 VDD에서 파워업신호(pwrup)가 활성화되는 것을 확인할 수 있다. ‘a’와 ‘b’각각의 활성화 시점에 전원전압 VDD가 갖는 레벨 차이는 0.4~0.6V이다.
이러한 현상은 주변온도가 상승하면, 이에 따라 MOS트랜지스터가 갖는 문턱전압(Vt)의 레벨이 낮아지기 때문에 발생된다. 즉, 주변온도가 상승하면 문턱전압(Vt)이 낮아지기 때문에 전원전압 VDD의 레벨이 스펙 보다 낮을 때 파워업신호(pwrup)가 활성화되어 초기화에 실패하게 된다. 또한, 주변온도가 하강하면 문턱전압(Vt)이 높아지므로 전원전압 VDD의 레벨이 스펙 이상으로 상승했을 때, 파워업신호(pwrup)가 활성화되어 반도체 소자의 저 전압영역에서 오동작을 유발한다.
상기와 같은 현상은 공정의 변화 시에도 동일하게 나타난다.
또한, 이러한 현상은 칩의 신뢰성을 떨어뜨린다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 온도에 따른 파워업신호의 활성화 시점의 변동이 적어 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 파워업신호 발생장치를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 파워업 신호 발생장치는 구비된 모스트랜지스터의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호를 생성하는 파워업신호생성수단; 및 공급전원전압에 따른 전압레벨을 상기 모스트랜지스터의 게이트 전압으로 제공하되, 주변온도에 따라 변화된 상기 모스트랜지스터의 문턱전압에 대응되는 레벨로 상기 전압레벨을 조절하여 제공하는 수단을 포함한다.
게이트 전압 제공수단은 주변온도가 상승하여 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 낮아지면 상대적으로 낮은 레벨의 게이트 전압을 제공하고, 주변온도가 하강하여 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 높아지면 상대적으로 높은 레벨의 게이트 전압을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 파워업신호 발생장치는 구비된 모스트랜지스터(NM2)의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호(pwrup)를 생성하는 파워업신호생성부(440)와, 전원전압 VDD를 감지하여 서로 다른 전압 레벨의 분배전압을 제공하는 전압분배부(410)와, 주변온도를 감지하여 분배전압 중에서 주변온도에 따라 변화된 모스트랜지스터(NM2)의 문턱전압에 대응되는 레벨의 분배전압을 선택하여 모스트랜지스터(NM2)의 게이트전압으로서 제공하는 제어부(420,430)를 구비한다.
그리고 제어부(420, 430)는 주변온도를 감지하여 제어신호를 생성하는 온도 감지부(420)와, 제어신호에 응답하여 분배전압 중 어느 하나를 선택하여 모스트랜지스터(NM2)의 게이트전압으로서 제공하는 선택부(430)를 구비한다.
다음으로는 본 발명의 구체적 실시 예를 보도록 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 파워업신호 발생장치이다.
도 4및 도 5를 비교하여 보면, 제1 실시예에 따른 파워업신호 발생장치는 동일한 구성을 갖되, NMOS트랜지스터(NM3, NM4)로 구현된 스위칭부(630)가 선택부(430)의 하나의 실시로서 예시된 점이 다르다.
자세히 살펴보면, 전압분배부(610)는 전원전압 VDD와 VSS 사이에 직렬로 연결된 3개의 저항(R3, R4, R5)으로 구현되며, 이를 통해 전원전압 VDD을 디바이딩시켜 다른 전압레벨을 갖는 두 신호를 제공한다.
스위칭부(630)는 NMOS트랜지스터(NM3, NM4)로 구현되어, 하이제어신호(temp_high)의 활성화 시에는 전압분배부(610)가 제공하는 신호 중 낮은 전압레벨을 갖는 신호를 선택하여 NMOS트랜지스터의 게이트 전압(ND2)으로 출력시키며, 로우제어신호(temp_low)의 활성화 시에는 높은 전압레벨을 갖는 게이트 전압(ND2)을 출력시킨다.
다음으로 동작을 살펴보면, 온도감지부(620)는 주변온도가 기준온도 보다 높은 경우에는 하이제어신호(temp_high)가 활성화되어, 전압분배부(610)가 제공하는 신호 중 낮은 전압레벨의 신호가 스위칭부(630)에 의해 선택되어 게이트 전압(ND2)로써 제공된다. 파워업신호 생성부(640)는 게이트 전압(ND2)의 전압레벨이 상승하여 문턱전압(Vt) 이상의 레벨을 갖게되면 이를 파워업신호(pwrup)로 출력한다.
또한, 주변온도가 기준온도보다 낮은 경우에는 로우제어신호(temp_low)가 활성화되며, 이에 따라 전원전압 VDD의 레벨을 일정 비율로 갖는 신호 중 높은 전압레벨의 신호가 선택되어 게이트 전압(ND2)으로 제공되며, 게이트 전압(ND2)이 문턱전압(Vt) 이상으로 상승하면 이는 파워업신호(pwrup)로 출력된다.
도 6는 도 5의 회로의 동작 파형도로서, 주변온도에 따른 파워업신호(pwrup)의 활성화 시점에서의 전원전압 VDD의 레벨을 확인할 수 있다.
참고적으로, X축은 전원전압 VDD을 나타내고, Y축은 전압(V)을 나타낸다. 또한, 'a'는 주변온도가 높은 경우에 따른 파워업신호(pwrup)이며, 'b'는 주변온도가 낮은 경우에 따른 파워업신호(pwrup)이다.
도 6를 참조하면, 주변온도가 높은 경우에 해당하는 'a'의 경우와, 주변온도가 낮은 경우에 해당하는 'b' 경우, 각각이 활성화되는 시점이 주변온도에 영향을 받지 않고 비슷하다.
전술한 본 발명은 파워업신호(pwrup)가 온도의 변화에 영향을 받지 않고 안정적으로 활성화된다. 이는 추가된 온도감지부(620)가 주변온도를 감지하여 이에 따른 제어신호(temp_low, temp_high)를 제공하므로써, 온도에 따른 문턱전압(Vt)의 변화를 게이트 전압(ND2)이 갖는 전압레벨의 조정을 통해서 보완해 주기 때문이다. 즉, 주변온도가 높은 경우에는 문턱전압(Vt)이 낮아졌으므로 전압분배부(610)가 제공하는 신호 중 낮은 레벨의 게이트 전압(ND2)을 파워업신호 생성부(640)에 제공하며, 주변온도가 낮은 경우에는 문턱전압(Vt)이 높아지므로 전압분배부(610)가 제공하는 신호 중 높은 레벨의 게이트 전압(ND2)을 제공한다.
온도 변화에 의해 영향을 더욱 감소시킬 수 있는 방법은 온도감지부에서 생성하는 제어신호를 주변온도에 따라 더 세분화시키고, 이에 따라 게이트 전압의 레벨도 세분화하여 제공하는 것이다. 이를 도면으로 확인한다.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도 이다.
도 7를 참조하여, 본 발명의 제2실시 예에 따른 파워업신호 발생장치를 살펴보도록 한다.
온도감지부(720)는 주변온도를 감지하여 다수개의 제어신호(temp_m, temp_m+1, temp_m+2 및 temp_n)를 출력한다. 그리고 전압분배부(710)는 전원전압 VDD와 VSS 사이에 직렬로 연결된 다수의 저항(R_m, R_m+1, R_m+2 및 R_n)으로 구현되어 전압 디바이딩을 통해 전원전압의 레벨을 일정 비율로 갖는 다양한 신호를 제공한다. 스위칭부(730)는 다수개의 스위치(NM_m, NM_m+1, NM_m+2 및 NM_n)로 구현되며 제어신호(temp_m, temp_m+1, temp_m+2 및 temp_n)에 응답하여 전압분배부(710)의 다수의 출력신호 중 하나를 선택하여 게이트 전압(ND3)으로 제공한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 파워업신호 발생장치는 상기의 제1실시 예와 비교하여 보면, 동일한 구성을 갖되 주변온도에 따른 제어신호와 이에 따른 게이트 전압이 더욱 세분화된 점이 다르다. 따라서, 제2실시예에 따른 장치는 주변온도의 변화에 따른 파워업신호의 영향을 더욱 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 온도의 변동에 영향 받지 않고 파워업신호를 생성하므로 칩의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 종래기술에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도.
도 2는 도 1의 회로의 동작 파형도.
도 3은 주변온도에 따른 파워업신호를 나타낸 결과도.
도 4는 본 발명에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도.
도 5은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도.
도 6는 도 5의 회로의 동작 파형도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 파워업신호 발생장치의 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명
420 : 온도 감지부
430 : 선택부

Claims (10)

  1. 구비된 모스트랜지스터의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호를 생성하는 파워업신호생성수단; 및
    공급전원전압에 따른 전압레벨을 상기 모스트랜지스터의 게이트 전압으로 제공하되, 주변온도에 따라 변화된 상기 모스트랜지스터의 문턱전압에 대응되는 레벨로 상기 전압레벨을 조절하여 제공하는 수단
    을 포함하는 파워업신호발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트전압 제공수단은,
    주변온도가 상승하여 상기 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 낮아지면 상대적으로 낮은 레벨의 게이트전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트전압 제공수단은,
    주변온도가 하강하여 상기 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 높아지면 상대적으로 높은 레벨의 게이트전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  4. 구비된 모스트랜지스터의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호를 생성하는 파워업신호생성수단;
    공급전원전압을 감지하여 서로 다른 전압 레벨의 복수의 분배전압을 제공하는 전압분배수단; 및
    주변온도를 감지하여 상기 복수의 분배전압중에서 주변온도에 따라 변화된 상기 모스트랜지스터의 문턱전압에 대응되는 레벨의 분배전압을 선택하여 상기 게이트전압으로서 제공하는 제어수단
    을 포함하는 파워업신호발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    주변온도가 상승하여 상기 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 낮아지면 상대적으로 낮은 레벨의 분배전압을 상기 게이트전압으로서 제공하는 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    주변온도가 하강하여 상기 모스트랜지스터의 문턱전압 레벨이 높아지면 상대적으로 높은 레벨의 분배전압을 상기 게이트전압으로서 제공하는 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어수단은
    주변온도를 감지하여 제어신호를 생성하는 온도감지수단; 및
    상기 제어신호에 응답하여 상기 복수의 분배전압 중 어느하나를 선택하여 상기 게이트전압으로서 제공하는 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  8. 구비된 모스트랜지스터의 게이트 전압에 응답하여 파워업신호를 생성하는 파워업신호생성수단;
    공급전원전압을 감지하여 서로다른 전압 레벨의 복수의 분배전압을 제공하는 전압분배수단;
    주변온도를 감지하여 온도에 따른 복수의 제어신호를 생성하는 온도감지수단; 및
    상기 복수의 분배전압을 대응되는 상기 제어신호에 응답하여 상기 모스트랜지스터의 게이트단으로 스위칭 공급하는 스위칭부
    를 포함하는 파워업신호발생장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도감지수단 및 스위칭부는, 주변온도가 상대적으로 상승하면 상대적으로 낮은 레벨의 분배전압을 상기 모스트랜지스터의 게이트단으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 온도감지수단 및 스위칭부는, 주변온도가 상대적으로 하강하면 상대적으로 높은 레벨의 분배전압을 상기 모스트랜지스터의 게이트단으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파워업신호발생장치.
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