KR20080048609A - Voltage generator and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a voltage generator according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 1 according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 래치부에 포함된 클럭 인버터를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a clock inverter included in the latch unit of FIG. 3 according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a voltage generator according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 펄스폭 확장기를 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a pulse width expander included in the voltage generator of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 5, according to an exemplary embodiment.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 5, according to another exemplary embodiment.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기의 동작을 나타내는 타이밍도이다.9 is a timing diagram illustrating an operation of the voltage generator of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 전압 발생기10: voltage generator
11 : 전압 검출부11: voltage detector
12 : 래치부12: latch portion
13 : 링 오실레이터13: ring oscillator
14 : 차지 펌프 14: charge pump
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압 발생기(Voltage Generator) 및 전압 발생 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to a voltage generator and a voltage generating method.
일반적으로 반도체 장치는 외부에서 인가된 전압을 이용하여 내부 상황에 따라 다양한 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하여 사용한다. 이때 외부 인가 전압보다 낮은 전압은 단순히 저항을 이용한 전압 분배기를 사용하여 생성되지만, 외부 인가 전압보다 높은 전압이나 반대의 위상을 가지는 전압을 생성하기 위해서는 차지 펌프를 이용한 전압 발생기를 사용하게 된다. 전압 발생기는 전압 검출부(Voltage Detector), 링 오실레이터(Ring Oscillator), 차지 펌프(Charge Pump) 등으로 간단 히 구성되는데, 차지 펌프가 1 주기 동작을 마치기 위해서는 최소한의 시간이 필요하게 된다. In general, a semiconductor device generates and uses an internal voltage having various levels according to an internal situation using a voltage applied from the outside. In this case, a voltage lower than the externally applied voltage is simply generated using a voltage divider using a resistor, but a voltage generator using a charge pump is used to generate a voltage having a voltage higher than the externally applied voltage or a reverse phase. The voltage generator consists of a voltage detector, a ring oscillator, and a charge pump. The voltage generator requires a minimum time to complete one cycle of operation.
종래의 전압 발생기는 링 오실레이터의 출력 신호가 "하이"인 구간에서 전압 검출부의 출력 신호가 "로우"로 변할 경우에, 그 즉시 차지 펌프의 동작도 멈추게 되는 문제가 발생할 수 있다. 전압 검출부의 출력 신호가 언제 "로우"로 변할지 예측할 수 없기 때문에 링 오실레이터의 출력 신호의 마지막 펄스폭이 얼마나 될지를 예측할 수 없다. In the conventional voltage generator, when the output signal of the voltage detector is changed to “low” in a section in which the output signal of the ring oscillator is “high”, a problem may occur in that the charge pump may stop immediately. Because it is impossible to predict when the output signal of the voltage detector will turn "low", it is impossible to predict how long the last pulse width of the output signal of the ring oscillator will be.
3단 펌핑(pumping)하는 차지 펌프의 경우를 예로 들어 설명하면, 링 오실레이터의 출력 신호의 펄스폭이 충분히 넓은 경우에 차지 펌프가 3단 펌핑까지 모두 동작하여 전하를 충분히 공급하므로 출력 전압이 목표치에 도달할 수 있다. 그러나, 링 오실레이터의 출력 신호의 펄스폭이 좁은 경우에는 차지 펌프가 2단 펌핑까지만 동작하여 전하가 전혀 공급되지 않을 수 있다. 또한, 차지 펌프가 동작하지 않는 동안 내부 노드들의 전압 레벨을 예측하기 어려우므로, 다음 동작 시 차지 펌프에서 오류가 발생할 수 있다. 만약, 차지 펌프가 동작하지 않는 동안 내부 노드들의 전압 레벨을 초기 상태로 프리차지하는 경로를 추가하는 경우에는 다음 동작 시 차지 펌프에서 오류는 발생하지 않을 수 있지만, 2단 펌핑까지 소모된 전력이 출력 전압의 레벨을 높이는 데 기여하지 못하게 된다. For example, in the case of a three-stage pumping charge pump, if the pulse width of the output signal of the ring oscillator is wide enough, the charge pump operates up to three stages of pumping to supply sufficient charge, so that the output voltage reaches the target value. Can be reached. However, when the pulse width of the output signal of the ring oscillator is narrow, the charge pump may operate up to two stage pumping so that no charge is supplied. In addition, since it is difficult to predict the voltage level of internal nodes while the charge pump is not operating, an error may occur in the charge pump during the next operation. If you add a path that precharges the internal node's voltage level to the initial state while the charge pump is not operating, the error may not occur in the charge pump during the next operation. It will not contribute to raising the level.
따라서 차지 펌프의 1 싸이클 주기를 보장하여 차지 펌프의 동작 오류를 방지하고, 전력 소모를 줄일 수 있는 전압 발생기가 필요하다.Therefore, there is a need for a voltage generator that guarantees one cycle of the charge pump, thereby preventing operation of the charge pump and reducing power consumption.
본 발명의 목적은 차지 펌프의 동작 오류를 방지하고, 전력 소모를 줄일 수 있는 전압 발생기(Voltage Generator)를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a voltage generator (Voltage Generator) that can prevent the operation error of the charge pump, and can reduce the power consumption.
본 발명의 다른 목적은 차지 펌프의 동작 오류를 방지하고, 전력 소모를 줄일 수 있는 전압 발생기를 포함하는 반도체 장치(Semiconductor Device)를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor device including a voltage generator capable of preventing an operation error of a charge pump and reducing power consumption.
본 발명의 또 다른 목적은 차지 펌프의 동작 오류를 방지하고, 전력 소모를 줄일 수 있는 전압 발생 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a voltage generation method which can prevent an operation error of the charge pump and reduce power consumption.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기(Voltage Generator)는 차지 펌프, 전압 검출부, 래치부 및 오실레이터를 포함한다. 상기 차지 펌프는 제1 발진 신호를 수신하고, 상기 제1 발진 신호가 활성화되는 구간동안 차지 펌핑을 수행하여, 내부 전압의 레벨을 조절한다. 상기 전압 검출부는 상기 내부 전압의 레벨을 검출하고, 상기 내부 전압이 기준 레벨을 벗어나는 경우에는 제1 검출 신호를 활성화하여 출력한다. 상기 래치부는 상기 제1 발진 신호에 기초한 제2 발진 신호가 비활성화된 경우에는 상기 제1 검출 신호를 버퍼링하여 제2 검출 신호로 출력하고, 상기 제2 발진 신호가 활성화된 경우에는 상기 제2 발진 신호가 활성화된 때에 래치된 상기 제1 검출 신호를 상기 제2 검출 신호로 출력한다. 상기 오실레이터는 상기 제2 검출 신호를 기초로 구동되어, 상기 제1 발진 신호를 출력한다.A voltage generator according to an embodiment of the present invention includes a charge pump, a voltage detector, a latch unit, and an oscillator. The charge pump receives the first oscillation signal and performs charge pumping during the period in which the first oscillation signal is activated to adjust the level of the internal voltage. The voltage detector detects a level of the internal voltage, and activates and outputs a first detection signal when the internal voltage is out of a reference level. The latch unit buffers the first detection signal and outputs the second detection signal when the second oscillation signal based on the first oscillation signal is inactivated, and when the second oscillation signal is activated, the second oscillation signal. Outputs the latched first detection signal as the second detection signal when is activated. The oscillator is driven based on the second detection signal to output the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 제2 발진 신호는 상기 제1 발진 신호와 동일할 수 있다.In some embodiments, the second oscillation signal may be the same as the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 전압 발생기는 상기 오실레이터의 출력단과 상기 래치부의 입력단 사이에 연결되어, 상기 제1 발진 신호를 입력받아 상기 제1 발진 신호의 활성화 구간을 확장시킨 상기 제2 발진 신호를 출력하는 펄스폭 확장기를 더 포함할 수 있다. 상기 펄스폭 확장기는 상기 제1 발진 신호를 N번(N은 2이상의 짝수) 반전시킨 신호 및 상기 제1 발진 신호를 논리합 연산하여 상기 제2 발진 신호를 출력할 수 있다.In an embodiment, the voltage generator is connected between an output terminal of the oscillator and an input terminal of the latch unit, and receives the first oscillation signal to output the second oscillation signal extending the activation period of the first oscillation signal. It may further comprise a pulse width expander. The pulse width expander may output the second oscillation signal by performing an OR operation on the signal obtained by inverting the first oscillation signal N times (N is an even number of 2 or more) and the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 래치부는 상기 제2 발진 신호를 수신하여 반전시키는 제1 인버터; 상기 제1 인버터의 출력과 상기 제2 발진 신호에 응답하여 상기 제1 검출 신호를 전달하는 전달 게이트; 상기 전달 게이트를 통과한 상기 제1 검출 신호를 수신하여 반전시키는 제2 인버터; 상기 제2 인버터의 출력을 수신하여 반전시켜서 이를 상기 제2 인버터의 입력단에 제공하는 제3 인버터; 및 상기 제2 인버터의 출력을 수신하여 반전시켜서 상기 제2 검출 신호로 출력하는 제4 인버터를 포함할 수 있다.In an embodiment, the latch unit may include a first inverter configured to receive and invert the second oscillation signal; A transfer gate configured to transfer the first detection signal in response to an output of the first inverter and the second oscillation signal; A second inverter configured to receive and invert the first detection signal passing through the transfer gate; A third inverter configured to receive the output of the second inverter, invert it, and provide it to an input terminal of the second inverter; And a fourth inverter that receives the output of the second inverter, inverts the output of the second inverter, and outputs the second detection signal.
실시예에 따라, 상기 래치부는 상기 제2 발진 신호를 수신하여 반전시키는 제1 인버터; 상기 제1 인버터의 출력과 상기 제2 발진 신호에 응답하여 상기 제1 검출 신호를 전달하는 전달 게이트; 상기 전달 게이트를 통과한 상기 제1 검출 신호를 수신하여 반전시키는 제2 인버터; 상기 제1 인버터의 출력과 상기 제2 발진 신호에 의해 제어되고, 상기 제2 인버터의 출력을 수신하여 반전시켜서 이를 상기 제2 인버터의 입력단에 제공하는 클럭 인버터; 및 상기 제2 인버터의 출력을 수신하여 반전시켜서 상기 제2 검출 신호로 출력하는 제3 인버터를 포함할 수 있다.In an embodiment, the latch unit may include a first inverter configured to receive and invert the second oscillation signal; A transfer gate configured to transfer the first detection signal in response to an output of the first inverter and the second oscillation signal; A second inverter configured to receive and invert the first detection signal passing through the transfer gate; A clock inverter controlled by the output of the first inverter and the second oscillation signal, receiving and inverting the output of the second inverter and providing it to an input terminal of the second inverter; And a third inverter configured to receive the output of the second inverter, invert it, and output the inverted signal as the second detection signal.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치(Semiconductor device)는 차지 펌프, 전압 검출부, 래치부 및 오실레이터를 포함하는 전압 발생기를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는 제1 발진 신호를 수신하고, 상기 제1 발진 신호가 활성화되는 구간동안 차지 펌핑을 수행하여, 내부 전압의 레벨을 조절한다. 상기 전압 검출부는 상기 내부 전압의 레벨을 검출하고, 상기 내부 전압이 기준 레벨을 벗어나는 경우에는 제1 검출 신호를 활성화하여 출력한다. 상기 래치부는 상기 제1 발진 신호에 기초한 제2 발진 신호가 비활성화된 경우에는 상기 제1 검출 신호를 버퍼링하여 제2 검출 신호로 출력하고, 상기 제2 발진 신호가 활성화된 경우에는 상기 제2 발진 신호가 활성화된 때에 래치된 상기 제1 검출 신호를 상기 제2 검출 신호로 출력한다. 상기 오실레이터는 상기 제2 검출 신호를 기초로 구동되어, 상기 제1 발진 신호를 출력한다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include a voltage generator including a charge pump, a voltage detector, a latch unit, and an oscillator. The charge pump receives the first oscillation signal and performs charge pumping during the period in which the first oscillation signal is activated to adjust the level of the internal voltage. The voltage detector detects a level of the internal voltage, and activates and outputs a first detection signal when the internal voltage is out of a reference level. The latch unit buffers the first detection signal and outputs the second detection signal when the second oscillation signal based on the first oscillation signal is inactivated, and when the second oscillation signal is activated, the second oscillation signal. Outputs the latched first detection signal as the second detection signal when is activated. The oscillator is driven based on the second detection signal to output the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 제2 발진 신호는 상기 제1 발진 신호와 동일할 수 있다.In some embodiments, the second oscillation signal may be the same as the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 전압 발생기는 상기 오실레이터의 출력단과 상기 래치부의 입력단 사이에 연결되어, 상기 제1 발진 신호를 입력받아 상기 제1 발진 신호의 활성화 구간을 확장시킨 상기 제2 발진 신호를 출력하는 펄스폭 확장기를 더 포함할 수 있다. 상기 펄스폭 확장기는 상기 제1 발진 신호를 N번(N은 2이상의 짝수) 반전시킨 신호 및 상기 제1 발진 신호를 논리합 연산하여 상기 제2 발진 신호를 출력할 수 있다.In an embodiment, the voltage generator is connected between an output terminal of the oscillator and an input terminal of the latch unit, and receives the first oscillation signal to output the second oscillation signal extending the activation period of the first oscillation signal. It may further comprise a pulse width expander. The pulse width expander may output the second oscillation signal by performing an OR operation on the signal obtained by inverting the first oscillation signal N times (N is an even number of 2 or more) and the first oscillation signal.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생 방법은 제1 발진 신호를 수신하고, 상기 제1 발진 신호가 활성화되는 구간동안 차지 펌핑을 수행하여, 상기 내부 전압의 레벨을 조절하는 단계; 상기 내부 전압의 레벨을 검출하고, 상기 내부 전압이 기준 레벨을 벗어나는 경우에는 제1 검출 신호를 활성화하여 출력하는 단계; 상기 제1 발진 신호에 기초한 제2 발진 신호가 비활성화된 경우에는 상기 제1 검출 신호를 버퍼링하여 제2 검출 신호로 출력하고, 상기 제2 발진 신호가 활성화된 경우에는 상기 제2 발진 신호가 활성화된 때에 래치된 상기 제1 검출 신호를 상기 제2 검출 신호로 출력하는 단계; 및 상기 제2 검출 신호를 기초로 구동하여, 상기 제1 발진 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a voltage generation method includes: receiving a first oscillation signal and performing charge pumping during a period in which the first oscillation signal is activated, adjusting the level of the internal voltage; Detecting a level of the internal voltage and activating and outputting a first detection signal when the internal voltage is out of a reference level; When the second oscillation signal based on the first oscillation signal is inactivated, the first detection signal is buffered and output as a second detection signal. When the second oscillation signal is activated, the second oscillation signal is activated. Outputting the latched first detection signal as the second detection signal; And driving based on the second detection signal to output the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 제2 발진 신호는 상기 제1 발진 신호와 동일할 수 있다.In some embodiments, the second oscillation signal may be the same as the first oscillation signal.
실시예에 따라, 상기 전압 발생 방법은 상기 제1 발진 신호를 입력받아 상기 제1 발진 신호의 활성화 구간을 확장시킨 상기 제2 발진 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 발진 신호를 출력하는 단계는 상기 제1 발진 신호를 N번(N은 2이상의 짝수) 반전시킨 신호 및 상기 제1 발진 신호를 논리합 연산하여 상기 제2 발진 신호를 출력할 수 있다.According to an embodiment, the voltage generation method may further include receiving the first oscillation signal and outputting the second oscillation signal extending the activation period of the first oscillation signal. The outputting of the second oscillation signal may output the second oscillation signal by performing an OR operation on the signal obtained by inverting the first oscillation signal N times (N is an even number of two or more) and the first oscillation signal.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for the components.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지 다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same elements in the drawings, and duplicate descriptions of the same elements are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a voltage generator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전압 발생기(10)는 전압 검출부(11), 래치부(12), 링 오실레이터(13) 및 차지펌프(14)를 포함하여 출력 전압(V14)을 생성한다.Referring to FIG. 1, the
실시예에 따라, 상기 전압 발생기(10)는 외부 인가 전압보다 높은 전압을 생성하는 고전압 발생기(high voltage generator)일 수도 있고, 음의 전압을 생성하는 음전압 발생기(negative voltage generator)일 수도 있다. 이하에서는 설명의 편이 상 고전압 발생기의 동작에 대하여 설명하기로 한다. According to an embodiment, the
상기 전압 검출부(11)는 상기 출력 전압(V14)을 감지하여, 상기 출력 전압(V14)이 목표치(target level)의 기준 전압 이하로 내려갈 때, 활성화되는 제1 검출 신호(V11)를 출력한다. 상기 전압 검출부(11)는 차동 증폭기형, 인버터형 등으로 다양하게 구현할 수 있음은 당업자에게 자명하다.The
상기 래치부(12)는 상기 제1 검출 신호(V11)를 수신하고, 그에 따라 래치 동작을 수행하여 제2 검출 신호(V12)를 출력한다. The
상기 링 오실레이터(13)는 상기 제2 검출 신호(V12)를 수신하고, 상기 제2 검출 신호(V12)가 활성화된 경우에 구동하여, 발진 신호(V13)를 생성한다.The
상기 차지 펌프(14)는 상기 발진 신호(V13)를 수신하고, 상기 발진 신호(V13)가 활성화되는 구간동안 차지 펌핑을 수행하여, 상기 출력 전압(V14)을 생성한다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 래치부(12A)는 전달 게이트(111) 및 제1 내지 제4 인버터(112, 113, 114, 115)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
상기 제1 인버터(112)는 상기 발진 신호(V13)를 수신하여 반전시켜, 상기 전달 게이트(111)에 제공한다. The
상기 전달 게이트(111)는 상기 발진 신호(V13) 및 그 반전 신호, 즉, 상기 제1 인버터(112)의 출력을 수신한다. 상기 발진 신호(V13)가 논리 '로우'일 때, 상기 전달 게이트(111)는 턴 온(turn on)되어, 상기 제1 검출 신호(V11)는 상기 제2 인버터(113)에 전달된다. 상기 발진 신호(V13)가 논리 '하이'일 때, 상기 전달 게이트(111)는 턴 오프(turn off)되어, 상기 제1 검출 신호(V11)는 상기 제2 인버터(113)에 전달되지 않는다.The
상기 전달 게이트(111)가 턴 온될 때, 상기 제2 인버터(113)는 상기 제1 검출 신호(V11)를 수신하여 반전시킨다. 상기 제3 인버터(114)는 상기 제2 인버터(113)의 출력을 수신하여 반전시킨다. 상기 제3 인버터(114)의 출력단은 상기 제2 인버터(113)의 입력단과 연결되어, 래치 구조를 이룬다.When the
상기 전달 게이트(111)가 턴 오프될 때, 상기 제2 인버터(113)는 상기 제1 검출 신호(V11)를 수신하지 않고, 상기 제3 인버터(114)의 출력을 수신하여 이전 레벨의 신호를 출력한다.When the
상기 제4 인버터(115)는 상기 제2 인버터(113)의 출력을 수신하여 반전시킨다. 상기 제4 인버터(115)의 출력이 상기 제2 검출 신호(V12)가 된다.The
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다. 3 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 1 according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 래치부(12B)는 전달 게이트(121), 제1 내지 제3 인버터(122, 123, 125) 및 클럭 인버터(clocked inverter, 124)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
상기 제1 인버터(122)는 상기 발진 신호(V13)를 수신하고, 이를 반전시킨 출력 신호(V15)를 상기 전달 게이트(121)에 제공한다. The
상기 전달 게이트(121)는 상기 발진 신호(V13) 및 그 반전 신호, 즉, 상기 제1 인버터(122)의 출력 신호(V15)를 수신한다. 상기 발진 신호(V13)가 논리 '로 우'일 때, 상기 전달 게이트(121)는 턴 온(turn on)되어, 상기 제1 검출 신호(V11)는 상기 제2 인버터(123)에 전달된다. 상기 발진 신호(V13)가 논리 '하이'일 때, 상기 전달 게이트(121)는 턴 오프(turn off)되어, 상기 제1 검출 신호(V11)는 상기 제2 인버터(123)에 전달되지 않는다.The
상기 전달 게이트(121)가 턴 온될 때, 상기 제2 인버터(123)는 상기 제1 검출 신호(V11)를 수신하고, 이를 반전시킨 출력 신호(V16)를 생성한다. 상기 클럭 인버터(124)는 상기 발진 신호(V13) 및 그 반전 신호(V15)에 응답하여, 상기 제2 인버터(123)의 출력 신호(V16)를 수신하고, 이를 반전시켜 출력 신호(V17)를 생성한다. 상기 클럭 인버터(124)의 내부 구조 및 동작에 대하여는 이하에서 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 상기 클럭 인버터(124)의 출력단은 상기 제2 인버터(123)의 입력단과 연결되어, 래치 구조를 이룬다.When the
상기 전달 게이트(121)가 턴 오프될 때, 상기 제2 인버터(123)는 상기 제1 검출 신호(V11)를 수신하지 않고, 상기 클럭 인버터(124)의 출력 신호(V17)를 수신하여 이전 레벨의 신호를 출력한다.When the
상기 제3 인버터(125)는 상기 제2 인버터(123)의 출력 신호(V16)를 수신하여 반전시킨다. 상기 제4 인버터(125)의 출력이 상기 제2 검출 신호(V12)가 된다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 래치부에 포함된 클럭 인버터를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a clock inverter included in the latch unit of FIG. 3 according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 클럭 인버터(124)는 전원 전압과 접지 전압 사이에 직렬 연결된 제1 및 제2 피모스 트랜지스터(MP1, MP2), 제1 및 제2 엔모스 트랜지 스터(MN1, MN2)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the
상기 제1 피모스 트랜지스터(MP1)의 게이트는 상기 발진 신호(V13)의 반전 신호, 즉, 상기 제1 인버터(122)의 출력 신호(V15)를 수신하고, 상기 제2 엔모스 트랜지스터(MN2)의 게이트는 상기 발진 신호(V13)를 수신한다. The gate of the first PMOS transistor MP1 receives the inverted signal of the oscillation signal V13, that is, the output signal V15 of the
상기 발진 신호(V13)가 논리 '하이'일 때, 상기 제1 피모스 트랜지스터(MP1) 및 상기 제2 엔모스 트랜지스터(MN2)는 턴 온되어, 상기 클럭 인버터(124)는 반전 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 피모스 트랜지스터(MP2) 및 상기 제1 엔모스 트랜지스터(MN1)의 게이트는 상기 제2 인버터(123)의 출력 신호(V16)를 수신한다. 상기 제2 인버터(123)의 출력 신호(V16)가 논리 '하이'일 때, 상기 클럭 인버터(124)의 출력 신호(V17)는 논리 '로우'이고, 상기 제2 인버터(123)의 출력 신호(V16)가 논리 '로우'일 때, 상기 클럭 인버터(124)의 출력 신호(V17)는 논리 '하이'가 된다. When the oscillation signal V13 is logic 'high', the first PMOS transistor MP1 and the second NMOS transistor MN2 are turned on so that the
상기 발진 신호(V13)가 논리 '로우'일 때, 상기 제1 피모스 트랜지스터(MP1) 및 상기 제2 엔모스 트랜지스터(MN2)는 턴 오프되어, 상기 클럭 인버터(124)는 반전 동작을 수행할 수 없다.When the oscillation signal V13 is logic 'low', the first PMOS transistor MP1 and the second NMOS transistor MN2 are turned off so that the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a voltage generator according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 전압 발생기(20)는 전압 검출부(21), 래치부(22), 링 오실레이터(23), 차지 펌프(24) 및 펄스폭 확장기(25)를 포함하여, 출력 전압(V24)을 생성한다. 상기 전압 발생기(20)는 도 1의 전압 발생기(10)와 달리 상기 펄스폭 확장기(25)를 더 포함하여, 상기 링 오실레이터(23)의 출력 신호(V23)의 펄스폭을 확 장하여 상기 래치부(22)에 제공한다.Referring to FIG. 5, the voltage generator 20 includes a
실시예에 따라, 상기 전압 발생기(20)는 고전압 발생기 또는 음전압 발생기일 수도 있으나, 이하에서는 설명의 편이 상, 고전압 발생기의 동작에 대하여 설명하기로 한다. According to an embodiment, the voltage generator 20 may be a high voltage generator or a negative voltage generator. Hereinafter, for convenience of description, the operation of the high voltage generator will be described.
상기 전압 검출부(21)는 상기 출력 전압(V24)을 감지하여, 상기 출력 전압(V24)이 목표치(target level)의 기준 전압 이하로 내려갈 때, 활성화되는 제1 검출 신호(V21)를 출력한다.The
상기 래치부(22)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 수신하고, 그에 따라 래치 동작을 수행하여 제2 검출 신호(V22)를 출력한다. The
상기 링 오실레이터(23)는 상기 제2 검출 신호(V22)를 기초로 구동되어, 제1 발진 신호(V23)를 출력한다.The
상기 차지 펌프(24)는 상기 제1 발진 신호(V23)를 수신하고, 상기 제1 발진 신호(V23)가 활성화되는 구간동안 차지 펌핑을 수행하여, 상기 출력 전압(V24)을 생성한다.The
상기 펄스폭 확장기(25)는 상기 링 오실레이터(23)의 출력단과 상기 래치부(22)의 입력단 사이에 연결되어, 상기 제1 발진 신호(V23)를 입력받아 상기 제1 발진 신호(V23)의 활성화 구간을 확장시킨 제2 발진 신호(V25)를 출력한다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 펄스폭 확장기를 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a pulse width expander included in the voltage generator of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 펄스폭 확장기(25)는 출력 인버터(251), NOR 게이 트(252) 및 짝수개의 인버터(253, 254, 255, 256)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the
상기 짝수개의 인버터(253, 254, 255, 256)는 상기 제1 발진 신호(V23)를 수신하여 짝수 번 반전시켜서 지연된 제1 발진 신호를 출력한다. 상기 NOR 게이트(252)는 상기 제1 발진 신호(V23) 및 상기 지연된 제1 발진 신호를 수신하고, NOR 연산을 수행한다. 상기 출력 인버터(251)는 상기 NOR 게이트(252)의 출력을 수신하여 반전시킨다. 상기 출력 인버터(251)의 출력은 상기 제2 발진 신호(V25)가 된다. The even-numbered
상기 펄스폭 확장기(25)는 상기 NOR 게이트(252)와 상기 출력 인버터(251)를 포함하여 OR 연산을 수행하나, 실시예에 따라 그 구성을 달리하여 OR 연산을 수행할 수 있음은 당업자에게 자명하다.The
상기 짝수개의 인버터의 수가 증가할수록, 상기 제1 발진 신호(V23)의 지연 량이 증가한다. 상기 펄스폭 확장기(25)는 상기 제1 발진 신호(V23)와 상기 지연된 제1 발진 신호에 대하여 OR 연산을 수행하므로, 상기 짝수개의 인버터의 수가 증가할수록, 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '하이'인 구간, 즉, 펄스폭이 증가하게 된다. 따라서 상기 제1 검출 신호(V21)의 하강 에지 이후, 상기 제1 발진 신호V23)의 하강 에지까지의 마진(margin)을 적절히 확보하도록 상기 짝수개의 인버터의 수를 조절할 수 있다.As the number of even-numbered inverters increases, the delay amount of the first oscillation signal V23 increases. Since the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 5, according to an exemplary embodiment.
도 7을 참조하면, 상기 래치부(22A)는 전달 게이트(211) 및 제1 내지 제4 인 버터(212, 213, 214, 215)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the
상기 제1 인버터(212)는 상기 제2 발진 신호(V25)를 수신하여 반전시켜, 상기 전달 게이트(211)에 제공한다. The
상기 전달 게이트(211)는 상기 제2 발진 신호(V25) 및 그 반전 신호, 즉, 상기 제1 인버터(212)의 출력을 수신한다. 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '로우'일 때, 상기 전달 게이트(211)는 턴 온(turn on)되어, 상기 제1 검출 신호(V21)는 상기 제2 인버터(213)에 전달된다. 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '하이'일 때, 상기 전달 게이트(211)는 턴 오프(turn off)되어, 상기 제1 검출 신호(V21)는 상기 제2 인버터(213)에 전달되지 않는다.The
상기 전달 게이트(211)가 턴 온될 때, 상기 제2 인버터(213)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 수신하여 반전시킨다. 상기 제3 인버터(214)는 상기 제2 인버터(213)의 출력을 수신하여 반전시킨다. 상기 제3 인버터(214)의 출력단은 상기 제2 인버터(213)의 입력단과 연결되어, 래치 구조를 이룬다.When the
상기 전달 게이트(211)가 턴 오프될 때, 상기 제2 인버터(213)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 수신하지 않고, 상기 제3 인버터(214)의 출력을 수신하여 이전 레벨의 신호를 출력한다.When the
상기 제4 인버터(215)는 상기 제2 인버터(213)의 출력을 수신하여 반전시킨다. 상기 제4 인버터(215)의 출력이 상기 제2 검출 신호(V22)가 된다.The
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기에 포함된 래치부를 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a latch unit included in the voltage generator of FIG. 5, according to another exemplary embodiment.
도 8을 참조하면, 상기 래치부(22B)는 전달 게이트(221), 제1 내지 제3 인버터(222, 223, 225) 및 클럭 인버터(224)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the
상기 제1 인버터(222)는 상기 제2 발진 신호(V25)를 수신하고, 이를 반전시킨 출력 신호(V26)를 상기 전달 게이트(221)에 제공한다. The
상기 전달 게이트(221)는 상기 제2 발진 신호(V25) 및 그 반전 신호, 즉, 상기 제1 인버터(222)의 출력 신호(V26)를 수신한다. 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '로우'일 때, 상기 전달 게이트(221)는 턴 온(turn on)되어, 상기 제1 검출 신호(V21)는 상기 제2 인버터(223)에 전달된다. 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '하이'일 때, 상기 전달 게이트(221)는 턴 오프(turn off)되어, 상기 제1 검출 신호(V21)는 상기 제2 인버터(223)에 전달되지 않는다.The
상기 전달 게이트(221)가 턴 온될 때, 상기 제2 인버터(223)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 수신하고, 이를 반전시킨 출력 신호(V27)를 생성한다. 상기 클럭 인버터(224)는 상기 제2 발진 신호(V25) 및 그 반전 신호(V26)에 응답하여, 상기 제2 인버터(223)의 출력 신호(V27)를 수신하고, 이를 반전시켜 출력 신호(V28)를 생성한다. 상기 클럭 인버터(224)의 내부 구조 및 동작은 도 4와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 클럭 인버터(224)의 출력단은 상기 제2 인버터(223)의 입력단과 연결되어, 래치 구조를 이룬다.When the
상기 전달 게이트(221)가 턴 오프될 때, 상기 제2 인버터(223)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 수신하지 않고, 상기 클럭 인버터(224)의 출력 신호(V28)를 수신하여 이전 레벨의 신호를 출력한다.When the
상기 제3 인버터(225)는 상기 제2 인버터(223)의 출력 신호(V27)를 수신하여 반전시킨다. 상기 제4 인버터(225)의 출력이 상기 제2 검출 신호(V22)가 된다.The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 전압 발생기의 동작을 나타내는 타이밍도이다. 9 is a timing diagram illustrating an operation of the voltage generator of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
도 5의 전압 발생기(20)는 도 7의 래치부(22A) 또는 도 8의 래치부(22B)를 포함할 수 있으나, 이하에서는 도 8의 래치부(22B)가 도 5의 전압 발생기(20)에 포함된 경우를 설명하기로 한다.The voltage generator 20 of FIG. 5 may include the
도 9를 참조하면, 상기 출력 전압(V24), 상기 전압 검출부(21)의 제1 검출 신호(V21), 상기 래치부(22)의 제2 검출 신호(V22), 상기 링 오실레이터(23)의 제1 발진 신호(V23), 상기 펄스폭 확장기(25)의 제2 발진 신호(V25)가 순서대로 나타난다.Referring to FIG. 9, the output voltage V24, the first detection signal V21 of the
상기 차지 펌프(24)의 출력 전압(V24)이 목표치(target level) 이하로 내려가면, 상기 전압 검출부(21)는 이를 감지하여 상기 제1 검출 신호(V21)를 논리 '하이'로 출력한다. 이 경우, 상기 링 오실레이터(23)는 동작하기 전이므로, 상기 제1 발진 신호(V23)는 논리 '로우'이고, 상기 펄스폭 확장기(25)의 상기 제2 발진 신호(V25)도 논리 '로우'이다. 상기 제2 발진 신호(V25)에 응답하여, 상기 래치부(22B)의 상기 전달 게이트(221)는 턴 온되므로, '하이' 상태인 상기 제1 검출 신호(V21)가 전달되어 상기 래치부(22B)는 논리 '하이'인 제2 검출 신호(V22)를 출력한다. When the output voltage V24 of the
상기 제2 검출 신호(22)가 논리 '하이'일 때, 상기 링 오실레이터(23)는 동 작하여 일정한 펄스 신호, 즉, 상기 제1 발진 신호(V23)를 출력한다. 상기 차지 펌프(24)는 상기 제1 발진 신호(V23)에 응답하여 펌핑 동작을 수행하여 출력 노드에 전하를 공급하고, 이로써 상기 출력 전압(V24)은 상승된다.When the
상기 제2 검출 신호(V12)에 응답하여 상기 링 오실레이터(23)의 동작이 시작되면, 상기 링 오실레이터(23)는 일정한 펄스폭을 가진 상기 제1 발진 신호(V23)를 계속 생성한다. 상기 펄스폭 확장기(25)는 상기 제1 발진 신호(V23)를 수신하여, 펄스폭이 증가된 상기 제2 발진 신호(V25)를 생성한다. 상기 제2 발진 신호(V25)가 논리 '1'인 동안에 상기 래치부(22B)의 상기 전달 게이트(221)는 상기 제1 검출 신호(V21)를 전달하지 않는다. When the operation of the
따라서 상기 출력 전압(V24)이 상기 목표치(target level) 이상으로 상승하여 상기 제1 검출 신호(V21)가 논리 '로우'로 바뀌더라도, 상기 제1 발진 신호(V23)가 논리 '하이'인 동안에는 상기 제2 발진 신호(V24)도 논리 '하이'이다. 이 경우, 상기 래치부(22)의 상기 전달 게이트(221)는 논리 '로우'인 상기 제1 검출 신호(V21)를 전달하지 않고, 래치된 논리 '하이' 신호를 상기 제2 검출 신호(V22)로 출력한다. 즉, 상기 출력 전압이 상기 목표치 이상으로 상승하더라도 상기 제2 검출 신호(V22)는 논리 '하이'를 유지하여, 상기 차지 펌프(24)의 펌핑 동작의 1 주기를 보장한다. Therefore, even if the output voltage V24 rises above the target level and the first detection signal V21 turns to logic 'low', while the first oscillation signal V23 is logic 'high', The second oscillation signal V24 is also logic 'high'. In this case, the
일단 동작이 시작된 상기 차지 펌프(24)의 1 주기가 종료된 후에, 상기 제2 검출 신호(V22)가 논리 '로우'로 변하여 상기 링 오실레이터(23)의 동작이 멈추고, 상기 제1 발진 신호(V23)가 논리 '로우'로 변한다. 상기 차지 펌프(24)의 펌핑 동 작의 1 주기가 보장되므로, 상기 차지 펌프(24)의 동작 오류를 방지할 수 있고, 전력 소모도 감소시킬 수 있다.After one cycle of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 발생기 및 전압 발생 방법은 차지 펌프의 펌핑 동작의 1 주기를 보장하여 차지 펌프의 동작 오류를 방지하고, 전력 소모를 감소시킬 수 있다. As described above, the voltage generator and the voltage generating method according to the embodiment of the present invention can guarantee one cycle of the pumping operation of the charge pump, thereby preventing an operation error of the charge pump and reducing power consumption.
실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the examples, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. There will be.
Claims (14)
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2006
- 2006-11-29 KR KR1020060118777A patent/KR20080048609A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |