KR20060011588A - 온도보상 발진회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디램의 안정적인 동작을 위해, 온도보상 셀프 리프레시 주기를 일정 수준의 최대값을 보장할 수 있는 온도보상 발진회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 통상의 온도에서는 온도 증가에 따라 발진펄스의 주기가 비례적으로 감소하는 온도보상 발진회로에 있어서,
소정의 한계 온도를 감지하여 한계 온도 도달 신호를 출력하는 한계온도검출부를 구비하며, 상기 한계온도검출부에서 한계온도도달을 검출하면, 고정된 주기의 발진펄스를 출력하는 것을 온도보상 발진회로를 제안한다.
온도보상 발진, TCSR, 셀프 리프레시, 오실레이터, 온도검출센서

Description

온도보상 발진회로{TEMPERATURE CONTROLLED OSCILLATING CIRCUIT}
도 1은 종래기술에 따른 온도감응 발진부의 세부 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도보상 발진회로의 블록도,
도 3은 본 발명의 온도보상 발진기를 구성하는 온도 검출부의 세부 회로도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상 발진회로의 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상 발진회로를 구성하는 온도감응 발진부의 세부 블록도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상 발진회로를 구성하는 온도감응 발진부의 세부 회로도.
본 발명은 온도보상 발진회로에 관한 것으로, 특히, 온도가 높을수록 리프레시 주기가 짧게 조정하는 디램에 사용하기 위한 것이다.
반도체 메모리 소자 중 휘발성 메모리인 디램(Dynamic RAM)은 메모리 셀 커 패시터에 저장된 데이터가 일정시간이 경과하면 지워지는 특성이 있다. 따라서, 디램은 일정시간 간격으로 메모리 셀에 저장된 데이터를 다시 재기록하는 리프레시를 수행하는데, 디램 소자 외부에서 리프레시 동작을 제어하는 강제 리프레시, 디램 소자 내부에서 수행을 제어하는 셀프 리프레시 및 양자의 상호 제어로 수행되는 오토 리프레시가 있다.
이중 강제 리프레시는 CPU나 칩셋 등 외부 장치에서 리프레시 주기를 고려하여 이루어지나, 셀프 리프레시의 경우에는 디램 소자 내부에서 메모리 셀이 지워지는 시간을 고려하여 소정의 리프레시 주기를 유지해야 한다. 이를 위해 디램 소자 내부에는 리프레시가 요구되는 시간간격을 주기로 갖는 리프레시 발진펄스를 생성하여, 상기 리프레시 발진펄스의 천이시에 리프레시를 수행토록 구현되어 있다.
일반적인 PC시스템에 사용되는 디램의 경우 고정된 간격의 리프레시 발진펄스를 사용하는 것이 바람직하지만, 핸드폰 등에 사용되는 모바일기기용 디램의 경우에는 필요 이상의 빈번한 리프레시는 전력낭비의 요인이 된다. 따라서, 모바일기기용 디램은 최대한 리프레시 주기를 길게 가져갈 필요가 있는데, 모바일기기는 온도 변화가 심하며, 디램의 셀 커패시터는 온도가 높아지면 전자의 이동 능력이 증가하므로 보다 빨리 방전이 일어나게 된다.
이러한 상황 때문에, 종래의 모바일기기용 디램은 일반용 디램과 달리 온도의 증가에 따라 발진 주기가 증가하는 리프레시(TCSR 모드 : Temperature Controlled Self Refresh)를 수행할 필요가 있고, 이를 위한 온도보상 발진펄스 생성기를 가지고 있다.
도 1은 종래의 온도 보상 발진회로의 전체 구성을 도시하며, 도 2는 종래의 온도 보상 발진회로의 세부 구성을 도시한다. 도시한 바와 같이 종래의 온도보상 발진회로는, 발진신호의 주기를 유지하기 위한 발진 커패시터부(12), 신호의 발진을 일으키기 위한 차동증폭부(14) 및 인버터부(16), 출력되는 발진 펄스로 상기 발진 커패시터(12)의 충/방전을 제어하는 발진 스위치(18), 및 온도에 따라 상기 발진 커패시터의 방전 속도를 제어하기 위한 온도보상 가변저항부(22)로 이루어진다.
도시한 종래의 온도보상 발진회로의 경우, 온도가 낮아지면 저항값이 커지는 감온가변저항부에 의해, 온도가 낮아지면 비례적으로 발진펄스의 주기가 길어진다. 그런데, 온도가 계속 낮아져 디램의 최대 리프레시 주기보다 더 길어지면, 디램의 안정적인 동작을 보장할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디램의 안정적인 동작을 보장할 수 있는 온도보상 발진회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 온도가 특정점 이하로 낮아지면, 고정된 주기의 발진펄스를 생성하는 온도보상 발진회로를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도보상 발진회로는, 통상의 온도에 서는 온도 증가에 따라 발진펄스의 주기가 비례적으로 감소하는 온도보상 발진회로에 있어서,
소정의 한계 온도를 감지하여 한계 온도 도달 신호를 출력하는 한계온도검출부를 구비하며, 상기 한계온도검출부에서 한계온도도달을 검출하면, 고정된 주기의 발진펄스를 출력하는 것을 특징으로 한다.
(실시예 1)
본 실시예의 온도보상 발진회로는 온도에 따라 발진펄스의 주기가 변하는 온도감응 발진부와, 고정된 주기의 발진펄스를 생성하는 고정 발진부를 사용하여 본 발명의 사상을 구현한 것이며, 통상시에는 상기 온도감응 발진부에 의해 발진클럭이 생성되며, 한계온도 이하에서는 상기 고정발진부에 의해 발진클럭이 생성된다.
도 2는 본 실시예의 온도보상 발진회로의 전체 구성에 대한 블록도이며, 도시한 본 실시예의 온도보상 발진회로는,
소정의 한계 온도를 감지하여 한계 온도 도달 신호를 출력하는 한계온도 신호 발생부(40, 30); 상기 한계온도 도달 신호에 의해 비활성화되며, 온도의 증가에 따라 주기가 짧아지는 발진 펄스를 생성하기 위한 온도감응 발진부(200); 상기 한계온도 도달 신호에 의해 활성화되며, 고정된 주기의 발진 펄스를 생성하기 위한 고정 발진부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
온도감응 발진부(200) 및 고정 발진부(300)은 종래기술의 구조를 이용하여, 온도감응 발진부(200) 및 고정 발진부(300)는 인에이블 신호에 의해 활성화되도록( 락킹 신호의 관점에서는 비활성화됨) 구현한다. 안정적인 발진펄스를 얻기 위해서, 온도감응 발진부(200) 및 고정 발진부(300)간의 스위칭은 발진펄스가 특정 논리값일때에만 수행되도록 구현하는 것이 바람직하다.
예컨데, 발진펄스의 로우일때 스위칭이 바람직한 경우에는, 온도감응 발진부(200) 및 고정 발진부(300)는 비활성화되는 경우에는 로우값을 유지하도록 구현하고(이는 락킹신호가 입력되는 논리게이트를 추가하여 간단히 구현할 수 있다), 온도감응 발진부(200) 및 고정 발진부(300)의 출력단에 스위치를 구비하여 비활성화된 발진부는 출력라인으로부터 턴오프되도록 구현한다.
한계온도 신호 발생부는 간단하며 양산이 용이하도록, 감지한 온도에 따라 다른 레벨을 가지는 온도감지전압(Vtemp)을 온도 검출부(40), 및 온도비교전압(Vcomp)과 온도감지전압(Vtemp)의 레벨을 비교하여, 온도감지전압(Vtemp)의 레벨이 더 높으면 한계온도 도달 신호(Vbnd)를 출력(활성화)하는 비교기(30)로 이루어진다.
도 3은 본 실시예에 사용되는 온도 검출부(40)의 일실시예를 나타낸 세부 회로도이다. 도시한 온도 검출부(40)는 전류원(42), 전류원(42) 구동전류의 안정적인 유출경로를 형성하는 구동 모듈(44); 온도의 크기에 따라 감소되는 전압 출력을 생성하기 위한 온도감지 모듈(46)로 이루어질 수 있다. 구동 모듈(44)은 2개이 바이폴라 트랜지스터(Q1, Q2)로 이루어진 위들러 전류원을 사용할 수 있으며, 온도감지 모듈(46)은 달링턴 연결된 한 쌍의 바이폴라 트랜지스터(Q4, Q5) 및 하나의 바이폴라 트랜지스터(Q3)로 구현할 수 있다.
온도감지 모듈을 구성하는 3개의 바이폴라 트랜지스터(Q3, Q4, Q5)의 베이스-에미터간 전압(Vbe1, Vbe2, Vbe3)의 레벨은, 온도가 내려감에 따라 커진다. 따라서, 온도감지 전압(Vtemp)은 온도의 크기에 반비례하는 레벨을 가지게 된다.
온도가 낮아져서 한계온도 이하가 되면, 온도검출부(40)의 온도감지 전압(Vtemp)이 기준전압보다 높아지게 되고, 이에 따라 비교기(30)는 한계온도 도달 신호(Vbnd)를 출력하게 된다.
비교기(30)가 출력하는 한계온도 도달 신호(Vbnd)는 온도감응 발진부(200)에는 락킹 신호로서 공급되고, 고정 발진부(300)에는 인에이블 신호로 공급된다.
통상의 경우에는 온도감응 발진부(200)가 활성화되어 온도의 증가에 따라 주기가 짧아지는 발진펄스가 출력되다가, 한계온도 이하로 되면, 비교기(30)의 한계온도 도달 신호(Tbnd)에 의해 온도감응 발진부(200)는 비활성화되고, 고정발진부(300)가 활성화되어, 고정된 주기의 발진펄스가 출력된다.
발진펄스는 미도시한 펄스 증배기에 의해 소정 배수 주기를 증배한 후 리프레시 펄스로서 공급된다.
(실시예 2)
본 실시예의 온도보상 발진회로는 한계온도에 도달시 고정된 주기의 발진펄스를 생성하는 겸용 발진기를 사용하여 본 발명의 사상을 구현한 것이며, 상기 겸용 발진기는 통상시에는 내부 발진 커패시터의 방전속도를 온도에 따라 조정하며, 한계온도 이하인 경우에는 방전속도를 일정하게 유지시킨다.
도 4는 본 실시예의 온도보상 발진회로의 전체 구성에 대한 블록도이고, 도 5는 본 실시예의 겸용 발진기 부분의 세부 블록도이며, 도시한 본 실시예의 온도보상 발진회로는,
전기적 신호의 발진을 일으키는 하나 이상의 인버터부(16) 및 차동증폭부(14)로 이루어진 발진 모듈; 발진 펄스의 주기를 유지하기 위한 발진 커패시터부(12); 출력되는 발진 펄스로 상기 발진 커패시터(12)의 충/방전을 제어하는 발진 스위치(18); 상기 발진 커패시터부에 충전된 전하를 방전시키며, 온도에 따라 방전 속도가 변하는 온도감지 방전부(22); 상기 발진 커패시터부에 충전된 전하를 방전시키며, 방전 속도가 일정한 등속 방전부(24); 소정의 한계 온도를 감지하여 한계 온도 도달 신호를 출력하는 한계온도 신호 발생부(40, 30); 및 상기 한계 온도 도달 신호에 따라 상기 발진 커패시터부의 방전 경로를 상기 온도보상 방전부 또는 등속 방전부로 결정하기 위한 방전경로 스위칭부(26)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
차동증폭부(14)는 기준전압과 발진 커패시터(12)의 전압을 비교하여, 그 차이를 증폭한 값을 출력하며, 차동증폭부(14)의 출력값은 인버터부(16)를 거쳐 논리신호로 변환된다. 이에 따라 전원전압단에 연결되여 충전된 발진 커패시터(12)의 전압이 기준전압보다 높으면 인버터부(16)는 하이값을 출력하며, 인버터부(16)의 하이값 출력은 발진 스위치(18)를 구동시켜 발진 커패시터(12)를 방전부(18, 22)로 연결시킨다. 방전부에 의해 방전되는 발진 커패시터(12)의 전압이 기준전압보다 낮아지면, 인버터부(16)의 출력은 로우로 천이된다.
방전경로 스위칭부(26)는 통상의 경우에는 발진 커패서터(12)의 방전경로를 온도감지 방전부(22)로 형성하다가, 한계온도 도달 신호를 입력받으면, 즉, 소정의 한계온도 이하인 경우에는, 방전경로를 동속 방전부(24)로 형성한다. 보다 안정적인 발진펄스 특성을 얻기 위해서는 방전경로 스위칭부(26)의 스위칭 동작은, 발진 스위치(18)가 전원전압단(VDD)에 연결되어 있을 때 수행되도록 구현하는 것이 바람직하다.
발진클럭의 주기는 발진 커페시터(12)의 방전 속도에 의해 결정되는데, 통상의 경우에는 온도감지 방전부(22)에 의해, 온도의 증가에 따라 빨라지는 방전속도를 가지게 되여, 온도 증가에 따라 비례적으로 발진클럭의 주기가 짧아지게 된다. 반면, 한계온도 이하인 경우에는 등속 방전부(24)에 의한 고정된 방전속도를 가지게 되어, 고정된 주기의 발진클럭이 얻어진다.
한계온도 신호 발생부는 현재 온도의 크기에 비례하는 온도감지 전압을 출력하는 온도 검출부(40)와; 기준전압과 상기 온도감지 전압을 비교하여, 온도 감지 전압이 기준전압보다 높게 되면, 한계온도 도달 신호를 출력하는 비교기(30)로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 사용되는 온도 검출부(40)는 상기 제1 실시예의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 6은 본 실시예에 사용되는 발진 커패시터(12), 차동증폭부(14), 인버터부(16), 온도보상 방전부(22) 및 발진 스위칭부(18)로 이루어진 발진회로의 일실시예를 나타낸 세부 회로도이다. 도시된 구조에서는 다이오드 연결된 2개의 엔모스 트 랜지스터가 온도보상 방전부의 역할을 수행한다. 방전경로 스위칭부(26)는 한계온도 도달 신호에 딸 등속 방전부(24)를 스위칭하는 하나의 스위치로만 구현하였는데, 한계온도 도달시에는 등속 방전부(24)에 의한 방전이 온도보상 방전부(26)에 의한 방전보다 우세하므로, 별도로 온도보상 방전부(26)를 스위칭하지 않은 것이다.
본 발명에 의한 온도보상 발진회로는 온도가 특정점 이하로 낮아지면, 고정된 주기의 발진펄스를 생성한다. 따라서, 본 발명의 온도보상 발진회로를 디램의 셀프 리프레시 주기 조절용으로 사용하면 디램의 안정적인 동작을 보장할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 감지한 온도에 따라 다른 레벨을 가지는 온도감지전압을 출력하기 위한 온도 검출부;
    온도 기준전압과 온도감지전압의 레벨을 비교하여, 온도감지전압의 레벨이 더 높으면 한계온도 도달 신호를 출력하는 비교기;
    상기 한계온도 도달 신호에 의해 비활성화되며, 온도의 증가에 따라 주기가 짧아지는 발진펄스를 생성하기 위한 온도감응 발진부; 및
    상기 한계온도 도달 신호에 의해 활성화되며, 고정된 주기의 발진펄스를 생성하기 위한 고정 발진부를 포함하는 온도보상 발진회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도 검출부는,
    고정된 크기를 가지는 구동전류를 발생시키기 위한 전류원;
    상기 구동전류의 유출경로를 형성하는 구동 블록;
    온도의 크기에 따라 감소되는 레벨을 가지는 온도감지전압을 생성하기 위한 온도감지 블록을 포함하는 온도보상 발진회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도감지 블록은,
    온도에 따라 베이스-에미터간 전압이 변하며, 베이스-에미터간 전압이 상기 온도감지전압에 반영되도록 배치된 하나 이상의 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하는 온도보상 발진회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 온도감응 발진부는,
    전기적 신호의 발진을 일으키는 하나 이상의 인버터로 이루어진 발진 블록;
    상기 발진펄스의 주기를 유지하기 위한 발진 커패시터부;
    상기 발진펄스로 상기 발진 커패시터부의 충전 및 방전을 제어하기 위한 발진 스위치; 및
    상기 발진 커패시터부에 충전된 전하를 방전시키며, 온도에 따라 방전 속도가 변하는 온도감지 방전부를 포함하는 온도보상 발진회로.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발진펄스는 디램의 셀프 리프레시 주기 조절용 펄스로 사용되는 온도보상 발진회로.
  6. 발진펄스를 생성하는 발진회로에 있어서,
    전기적 신호의 발진을 일으키는 하나 이상의 인버터로 이루어진 발진 블록;
    상기 발진펄스의 주기를 유지하기 위한 발진 커패시터부;
    상기 발진펄스로 상기 발진 커패시터부의 충전 및 방전을 제어하기 위한 발진 스위치;
    상기 발진 커패시터부에 충전된 전하를 방전시키며, 온도에 따라 방전 속도가 변하는 온도감지 방전부;
    상기 발진 커패시터부에 충전된 전하를 방전시키며, 방전 속도가 일정한 등속 방전부;
    소정의 한계 온도를 감지하여 한계 온도 도달 신호를 출력하는 한계온도검출부; 및
    상기 한계 온도 도달 신호에 따라 상기 발진 커패시터부의 방전 경로를 상기 온도감지 방전부 또는 등속 방전부로 결정하기 위한 발진 제어부
    를 포함하는 온도보상 발진회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 한계온도 검출부는,
    감지한 온도에 따라 다른 레벨을 가지는 온도감지전압을 출력하기 위한 온도 검출부;
    온도 기준전압과 온도감지전압의 레벨을 비교하여, 온도감지전압의 레벨이 더 높으면 한계온도 도달 신호를 출력하는 비교기
    를 포함하는 온도보상 발진회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 온도 검출부는,
    고정된 크기를 가지는 구동전류를 발생시키기 위한 전류원;
    상기 구동전류의 유출경로를 형성하는 구동 블록;
    온도의 크기에 따라 감소되는 레벨을 가지는 온도감지전압을 생성하기 위한 온도감지 블록을 포함하는 온도보상 발진회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도감지 블록은,
    온도에 따라 베이스-에미터간 전압이 변하며, 베이스-에미터간 전압이 상기 온도감지전압에 반영되도록 배치된 하나 이상의 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하는 온도보상 발진회로.
  10. 제6항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발진펄스는 디램의 셀프 리프레시 주기 조절용 펄스로 사용되는 온도보상 발진회로.
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