KR960010572B1 - Data output buffer using level converter circuit - Google Patents

Data output buffer using level converter circuit

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KR960010572B1 KR1019920006954A KR920006954A KR960010572B1 KR 960010572 B1 KR960010572 B1 KR 960010572B1 KR 1019920006954 A KR1019920006954 A KR 1019920006954A KR 920006954 A KR920006954 A KR 920006954A KR 960010572 B1 KR960010572 B1 KR 960010572B1
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김광호
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Abstract

The circuit improves a semiconductor memory device using an inner voltage source by increasing the operation speed under a low voltage condition, and includes pull-up/down inputs controlled by an enable signal to receive a couple of data signals according to the inner voltage source, an output pull-up transistor consisting of a PMOS using an external voltage source as a power, an output pull-down transistor consisting of an NMOS whose drain is connected to the ground, an inverter connected between the pull-down input and the gate of the pull-down transistor, a level converter connected between the pull-up input and the gate of the pull-up transistor to increase the "high" level biased from the pull-up input to the external source and biase the "low" level biased from the pull-up input as the ground level.

Description

레벨변환회로를 사용한 데이타 출력버퍼Data output buffer using level conversion circuit

제1도는 종래 기술에 의한 데이타 출력 버퍼회로도.1 is a data output buffer circuit diagram according to the prior art.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 데이타 출력 버퍼회로도.2 is a data output buffer circuit diagram according to an embodiment of the present invention.

제3도는 종래기술과 대비한 본 발명의 실시예에 따른 데이타 출력버퍼의 전압파형도.3 is a voltage waveform diagram of a data output buffer according to an embodiment of the present invention compared with the prior art.

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 메모리 쎌로부터 독출된 데이타를 칩 외부로 출력시키는 데이타 출력버퍼에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a data output buffer for outputting data read from a memory chip to an outside of a chip.

반도체 메모리 장치가 고집적화 및 대용량화함에 따라 칩 동작속도의 고속화를 요구하고 있다. 이에따라 칩 동작속도의 고속화를 위해 칩내에는 전압펌핑회로인 전압승압회로나, 이퀄라이즈(equalize) 또는 프리차아지(precharge) 회로등이 구비되어 동작속도 고속화의 요구를 충족시켜 왔었다. 상기 전압승압회로는 칩의 동작정원전압이 점점 저전압화됨에 따라 필요한 회로로서 전원전압(Vcc) 보다 높은 전압레벨을 가지는 승압전압(Vpp)을 출력하는 회로이다. 그리고 상기 이퀄라이즈 또는 프리차아지회로는 신호의 인에이블 시점을 고속으로 가져가기 위한 회로이다.As semiconductor memory devices are highly integrated and large in capacity, there is a demand for higher chip operating speeds. Accordingly, in order to speed up the operation speed of the chip, a voltage boosting circuit, an equalization or precharge circuit, which is a voltage pumping circuit, is provided in the chip to satisfy the demand of the operation speed. The voltage boosting circuit is a circuit that outputs a boosted voltage Vpp having a voltage level higher than the power supply voltage Vcc as the operating constant voltage of the chip is gradually lowered. The equalization or precharge circuit is a circuit for bringing an enable timing of a signal at a high speed.

특히 이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 메모리 쎌로부터 독출된 데이타를 칩 외부로 출력시키는 데이타 출력 버퍼의 전송동작은 데이타의 고속 액세스를 위한 하나의 중요한 관건이 된다. 더우기 데이타 출력 버퍼의 경우에는 메모리 쎌로부터 독출된 데이타를 하이 임피이던스(high impedance) 상태의 칩 외부, 곧 시스템(system)으로 출력한다. 그러므로 데이타 출력 버퍼는 고속의 출력동작 뿐만아니라 보다 높은 전압레벨화되는 데이타를 출력하는 것이 중요하다. 따라서 데이타 출력 버퍼의 출력 단, 곧 데이타 출력 드라이버(driver)의 경우는 통상적으로 회로를 구성하고 있는 트랜지스터의 채널 사이즈를 다른 회로의 경우보다 크게 한다.In particular, as is well known in the art, the transfer operation of the data output buffer which outputs data read from the memory module to the outside of the chip is an important factor for high-speed data access. Furthermore, in the case of the data output buffer, the data read out from the memory module is output to the outside of the chip of the high impedance state, that is, the system. Therefore, it is important that the data output buffer not only outputs the high speed output but also outputs data of higher voltage level. Therefore, in the case of the output stage of the data output buffer, that is, the data output driver, the channel size of the transistor constituting the circuit is usually made larger than that of other circuits.

이와 같은 함으로써 칩의 데이타 출력단자, 곧 DOUT 핀(pin)의 커다란 로딩(loading)을 대비하고 데이타를 고전압레벨화하여 출력하게 된다. 그러나 데이타 출력 드라이버의 게이트를 제어하는 신호를, 데이타 출력 드라이버의 큰 채널을 가지는 트랜지스터를 충분히 구동시킬 수 있을 정도의 신호레벨로 인가해 주어야 함에 따른 설계 및 레이아웃상의 문제가 발생된다.By doing so, it prepares for the large loading of the data output terminal of the chip, that is, the DOUT pin, and outputs the data at a high voltage level. However, a design and layout problem arises as a signal for controlling the gate of the data output driver must be applied at a signal level sufficient to drive a transistor having a large channel of the data output driver.

이를 해결하기 위한 종래의 데이타 출력 버퍼의 회로도를 제1도에 도시하였다. 상기 제1도의 데이타 출력 버퍼는 각각 엔모오스(NMOS) 트랜지스터가 사용되는 출력용 풀업(pull up) 트랜지스터(M1)와 풀다운(pull down) 트랜지스터(M2)로 이루어 지는 출력단과, 소정의 메모리 쎌에서 독출되어 나온 데이타신호인 DB, DBB가 각각 입력되어 출력용 풀업 트랜지스터(M1)를 제어하기 위한 풀업 제어회로와, 출력용 풀다운 트랜지스터(M2)를 제어하기 위한 풀다운 제어회로로 이루어진다. 상기 풀업 제어회로는 제1, 제2낸드게이트(1,17)와 제1, 제2, 제3캐패시터(2,11,15)와 트랜지스터(3,4,5,6,7,8,12,13,16,18)와 인버터(9,10,14)로 이루어진다. 상기 풀다운 제어회로는 제3낸드게이트(19)와 인버터(20)로 이루어진다.A circuit diagram of a conventional data output buffer to solve this problem is shown in FIG. The data output buffer shown in FIG. 1 is an output terminal consisting of an output pull up transistor M1 and a pull down transistor M2 in which an NMOS transistor is used, and read out from a predetermined memory 쎌. The data signals DB and DBB, which have been output, are respectively input and are composed of a pull-up control circuit for controlling the output pull-up transistor M1 and a pull-down control circuit for controlling the output pull-down transistor M2. The pull-up control circuit includes first and second NAND gates 1 and 17, first and second capacitors 2, 11 and 15, and transistors 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 12. And 13, 16 and 18 and inverters 9, 10 and 14. The pull down control circuit includes a third NAND gate 19 and an inverter 20.

그리고 상기 풀업 제어회로와 풀다운 제어회로는 데이타 출력 버퍼의 출력동작을 인에블시키는 PITRST 신호에 의해 제어된다. 또한 상기 풀업 제어회로에는 초기값을 설정해주기 위한 PIS 신호가 입력되는, PIS 신호는 로우 어드레스 스트로브신호(/RAS)에 의해 인에이블된다. 상기 풀업 제어회로의 구성에서 제1낸드게이트(1)의 출력단에 전극의 일단이 접속된 제1캐패시터(2)는 칩의 인에이블시에 Vcc-Vth 레벨로 프리차아지 되는 n1 노드의 전압레벨을 상기 프리차아지 전압레벨보다 더 높은 전압레벨로 펌핑(pumping) 시켜주기 위한 것이다. PIS 신호에 인버터(9,10)를 통해 전극의 일단이 접속된 제2캐패시터(11)는 상기 n1 노드의 전압레벨을 프리차아지시키기 위한 것이다. 상기 제1낸드게이트(1)의 출력단에 인버터(14)를 통해 전극의 일단이 접속된 제3캐패시터(15)는 칩이 인에에블될때 Vcc-Vth 레벨로 프리차아지되는 n2노드의 전압레벨을 상기 프리차아지 전압레벨보다 더 높은 전압레벨로 펌핑시켜주기 위한 것이다. 그러므로 상기 풀업제어회로에서 제1낸드게이트(17)와 트랜지스터(18)를 제외한 나머지 부분은 부우스트랩(boostrap) 회로가 된다.The pull-up control circuit and the pull-down control circuit are controlled by a PITRST signal that enables the output operation of the data output buffer. The PIS signal, to which the PIS signal for setting an initial value is input, is enabled by the row address strobe signal (/ RAS). In the configuration of the pull-up control circuit, the first capacitor 2 having one end of the electrode connected to the output terminal of the first NAND gate 1 has the voltage level of the n1 node which is precharged to the Vcc-Vth level when the chip is enabled. To pump to a voltage level higher than the precharge voltage level. The second capacitor 11 having one end of the electrode connected to the PIS signal through the inverters 9 and 10 is for precharging the voltage level of the n1 node. The third capacitor 15 having one end of the electrode connected to the output terminal of the first NAND gate 1 through the inverter 14 has a voltage of the n2 node precharged to the Vcc-Vth level when the chip is enabled. To pump the level to a higher voltage level than the precharge voltage level. Therefore, the rest of the pull-up control circuit except for the first NAND gate 17 and the transistor 18 becomes a boost trap circuit.

이제 상기한 바와 같은 종래의 제1도 회로의 동작특성을 설명한다. 상기 제1도에서 출력을 풀업 및 풀다운 트랜지스터(M1, M2)의 소오스 전원으로는 외부전원전압(ext. Vcc)이 인가되고 나머지 구성요소들에는 내부전원전압(int. Vcc)이 인가된다. 또한 칩의 출력 데이타(DOUT) 핀 또는 패드(pad)에는 자체의 로딩(loading)이 심하기 때문에 데이타 출력 드라이버용인 출력용 풀업 및 풀다운 트랜지스터(M1, M2)의 사이즈를 다른 트랜지스터에 비해 상당히 크게한다. 이에따라 사이즈가 큰 출력용 풀업 트랜지스터(M1)를 충분히 구동하기 위하여 풀업제어회로에는 도시된 바와 같이 모오스 트랜지스터로 이루어진 펌핑을 제1, 제2, 제3캐패시터(2,11,15)를 구비하게 된다. 그리고 상기에서 n1노드는 칩의 파워-업(power-up)과 동시에 엔모오스 트랜지스터(3,12)에 의해 Vcc-Vth 레벨로 프리차아지되고, 칩이 인에이블(enable) 됨과 동시 Vcc+2Vth 전압레벨정도로 된다. 그리고 n2 노드는 칩의 파워-업시에 엔모오스 트랜지스터(8)에 의해서 Vcc-Vth 전압레벨로 프리차아지되었다가, 칩의 인에이블과 동시에 엔모오스 트랜지스터(7)에 의해서 전원전압(int. Vcc) 레벨로 프리차아지된다. 또한 서로 채널이 직렬연결된 2개의 엔모오스 트랜지스터(5,6)은 상기 n1 노드의 전압레벨이 Vcc+2Vth 레벨이상으로 되지 못하도록 설계된 클램퍼(clamper)용 소자이다.The operation characteristic of the conventional first circuit as described above will now be described. In FIG. 1, the external power supply voltage (ext. Vcc) is applied to the source power supply of the pull-up and pull-down transistors M1 and M2 and the internal power supply voltage (int. Vcc) is applied to the remaining components. In addition, since the chip's output data (DOUT) pin or pad has a heavy loading, the size of the output pull-up and pull-down transistors M1 and M2 for the data output driver is significantly larger than other transistors. Accordingly, in order to sufficiently drive the large output pull-up transistor M1, the pull-up control circuit includes first, second, and third capacitors 2, 11, and 15 for pumping the MOS transistor as shown in the drawing. In this case, the n1 node is precharged to the Vcc-Vth level by the EnMOS transistors 3 and 12 simultaneously with the power-up of the chip, and the Vcc + 2Vth simultaneously with the chip being enabled. The voltage level is about. The n2 node is precharged to the Vcc-Vth voltage level by the NMOS transistor 8 during power-up of the chip, and at the same time as the enable of the chip, the power supply voltage (int. Vcc) is increased by the NMOS transistor 7. ) Precharged to level. In addition, the two NMOS transistors 5 and 6 in which the channels are connected in series with each other are clampers designed to prevent the voltage level of the n1 node from being higher than the level of Vcc + 2Vth.

그러므로 예를 들면 상기 DB신호가 하이 레벨의 신호로 입력되고 상기 PITRST 신호가 하이 상태로 인에이블될때, 상기 제1낸드게이트(1)의 출력신호는 로우 레벨로 된다. 이때 상기 순서는 서로 바뀌어 질 수도 있다. 그리고 이에따라 상기 제1캐패시터(2)의 커플링(coupling) 효과에 의해 상기 n1 노드의 전압레벨은 상기 엔모오스 트랜지스터(7)를 턴오프 시키는 전압레벨로 된다. 그리고 상기 n2 노드의 전압레벨을 제3캐패시터(15)의 커플링효과에 의해 이전의 내부전원전압(int. Vcc) 레벨의 2배 정도의 전압레벨로 펌핑된다. 그리고 상기 제1낸드게이트(1)의 로우 레벨의 출력신호에 의하여 스위칭 트랜지스터인 피모오스(PMOS) 트랜지스터(16)가 턴온되고 이로부터 출력용 풀업 트랜지스터(M1)가 풀턴온되어 하이 레벨의 데이타가 칩 외부로 출력하게 된다. 이와 같이 상기 제1도와 같은 종래의 데이타 출력버퍼는 하이 레벨의 데이타가 출력될때의 동작 속도 및 그 특성을 좋게 한다. 또한 상기 DB 신호가 로우 레벨의 신호로 입력될때에는 상기 출력용 풀업 트랜지스터(M1)가 턴오프되고 상기 출력용 풀다운 트랜지스터(M2)가 턴온 되어 로우 레벨의 데이타가 칩 외부로 출력하게 된다.Therefore, for example, when the DB signal is input as a high level signal and the PITRST signal is enabled in a high state, the output signal of the first NAND gate 1 becomes a low level. At this time, the order may be interchanged. Accordingly, due to the coupling effect of the first capacitor 2, the voltage level of the n1 node becomes a voltage level for turning off the NMOS transistor 7. The voltage level of the n2 node is pumped to a voltage level approximately twice that of the previous internal power supply voltage (int. Vcc) level by the coupling effect of the third capacitor 15. The PMOS transistor 16, which is a switching transistor, is turned on by the low level output signal of the first NAND gate 1, and the pull-up transistor M1 is turned on from the high level data. Output to the outside. As described above, the conventional data output buffer as shown in FIG. 1 improves the operation speed and characteristics when high level data is output. When the DB signal is input as a low level signal, the output pull-up transistor M1 is turned off and the output pull-down transistor M2 is turned on to output low-level data to the outside of the chip.

상기한 제1도의 회로는 풀업 트랜지스터(M1)를 엔모오스 트랜지스터를 사용함에 따라 다음과 같은 문제를 가진다. 먼저 모오스 트랜지스터로 이루어진 캐패시터를 이용하여 펌핑하므로 이에 따른 전압의 급격한 상승으로 인하여 결합(junction)이 파괴될 우려가 있다. 또한 회로구성이 복잡할 뿐만 아니라, 캐패시터가 차지하는 레이아웃면적은 다른 소자들에 비해 훨씬 크게 되어 고집적화에 불리하게 된다. 실제 공정상에서 하나의 모오스 트랜지스터를 실현할 시에는 많은 면적이 소요되는데, 이는 이 기술분야에 잘 알려진 사항이다. 또한 상기 제1도 회로의 공급전원전압(Vcc)이 저전원전압(low Vcc) 상태에서는 부우스트랩회로의 부우스팅효율이 떨어져 동작속도가 급격히 떨어지는 악현상이 유발된다.The circuit of FIG. 1 has the following problems as the pull-up transistor M1 uses an EnMOS transistor. Since pumping is performed using a capacitor made of a MOS transistor, the junction may be broken due to a sudden increase in voltage. In addition, the circuit configuration is not only complicated, but the layout area occupied by the capacitor is much larger than that of other devices, which is disadvantageous for high integration. In a real process, the realization of one MOS transistor takes a lot of area, which is well known in the art. In addition, when the supply power supply voltage Vcc of the circuit of FIG. 1 is low Vcc, the boosting efficiency of the boosting circuit decreases, and the operation speed drops sharply.

따라서 본 발명의 목적은 회로구성이 콤팩트하여 고집적화에 유리한 데이타 출력버퍼를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a data output buffer which is advantageous in high integration due to its compact circuit configuration.

본 발명의 다른 목적은 출력동작이 안정화되는 데이타 출력버터를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a data output butter in which the output operation is stabilized.

본 발명의 또 다른 목적은 저전원전압 상태하에서도 동작속도의 고속화가 이루어지는 데이타 출력버퍼를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a data output buffer in which the operation speed is increased even under a low power supply voltage.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이타 출력버퍼는 출력용 풀업 트랜지스터를 피모오스 트랜지스터로 구성하고, 풀업 입력단과 출력용 풀업 트랜지스터의 사이에 출력용 풀업 트랜지스터를 제어하기 위한 레벨변화회로(level shifter)를 구비함을 특징으로 한다. 또한 상기 레벨변환회로는 공급전압으로 외부전원전압(ext. Vcc)을 사용하며, 상기 출력용 풀업 트랜지스터의 게이트에 인가되는 하이 레벨을 상기 외부전원전압(ext. Vcc)으로 상승시킨다.The data output buffer of the present invention for achieving the object of the present invention comprises a level shifter for controlling the output pull-up transistor between the pull-up input stage and the output pull-up transistor, the output pull-up transistor as a PMOS transistor; Characterized in having a. In addition, the level conversion circuit uses an external power supply voltage (ext. Vcc) as a supply voltage, and raises the high level applied to the gate of the output pull-up transistor to the external power supply voltage (ext. Vcc).

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 데이타 출력 버퍼의 회로를 제2도에 도시하였다. 그리고 종래기술과 대비한 본 발명에 따른 제2도의 데이타 출력버퍼의 전압파형을 제3도에 도시하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A circuit of a data output buffer according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 shows a voltage waveform of the data output buffer of FIG. 2 according to the present invention as compared with the prior art.

우선 본 발명에 따른 제2도의 데이타 출력버퍼는 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)를 종래와 달리 피모오스 트랜지스터를 사용한다. 이와 같은 피모오스 트랜지스터를 사용함에 따라 종래와 달리 캐패시터를 이용한 펌핑회로를 사용할 필요가 없게 된다. 이에따라 회로구성이 콤팩트하여 고집적화에 유리하게 된다.First, the data output buffer of FIG. 2 according to the present invention uses an output pull-up transistor (MPU), unlike the prior art, using a PMOS transistor. By using such a PMOS transistor, there is no need to use a pumping circuit using a capacitor unlike in the related art. Accordingly, the circuit configuration is compact, which is advantageous for high integration.

한편 고집적 반도체 메모리 장치에서는 저전원전압을 사용함에 따라 내부전원전압(int. Vcc)이 외부전원전압(ext. Vcc) 보다 낮게 된다. 그러므로 출력용 풀업 트랜지스터에는 내부전원전압(int. Vcc)에 따른 신호가 인가되므로 상기한 바와 같이 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)를 피모오스 트랜지스터로 사용하는 경우, 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)가 완전히 턴오프 동작을 하지 못하게 된다. 즉, 내부전원전압(int. Vcc)가 외부전원전압(ext. Vcc) 간의 차이로 인하여 피모오스 트랜지스터인 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)가 완전히 턴오프 되지 않게 되어 접지전압단(Vss)으로 직류전류가 흐르게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해 본 발명은 제2도와 같이 레벨변환회로(100)를 부가적으로 사용함으로써 외부전원전압(ext. Vcc)으로 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)를 제어한다.Meanwhile, in the highly integrated semiconductor memory device, as the low power supply voltage is used, the internal power supply voltage int. Vcc is lower than the external power supply voltage ext. Vcc. Therefore, since the signal according to the internal power supply voltage (int. Vcc) is applied to the output pull-up transistor, when the output pull-up transistor (MPU) is used as the PMOS transistor as described above, the output pull-up transistor (MPU) is completely turned off. You won't be able to. That is, due to the difference between the internal power supply voltage (int. Vcc) and the external power supply voltage (ext. Vcc), the output pull-up transistor (MPU), which is a PMOS transistor, is not completely turned off, so that the DC current flows to the ground voltage terminal (Vss). Will flow. In order to prevent such a phenomenon, the present invention controls the output pull-up transistor (MPU) with an external power supply voltage (ext. Vcc) by additionally using the level converting circuit 100 as shown in FIG.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼의 실시예를 보인 상기 제2도의 회로의 구성을 설명한다. 제1,제2낸드게이트(51,57)는 각각 폴업 입력단 및 풀다운 입력단으로서 PITRST 신호에 의해 제어되며 소정의 메모리 쎌로부터 독출되어 나온 한쌍의 데이타 신호 DB, DBB가 각각 입력한다. 이때 데이타 신호 DB, DBB는 상술한 바와 같이 내부전원전압(int. Vcc)에 따른 신호이다. 피모오스 트랜지스터로 이루어지는 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)는 외부전원전압(ext. Vcc)을 소오스전압으로 사용한다. 엔모오스 트랜지스터로 이루어지는 출력용 풀다운 트랜지스터(MPD)는 제2낸드게이트(57)의 출력단자에 인버터(58)를 통해 게이트가 결합되고, 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 드레인과 접지 사이에 접속된다. 그리고 제1낸드게이트(51)의 출력단자와 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 게이트 사이에 레벨변환회로(100)가 접속된다. 레벨변환회로(100)는 엔모오스 트랜지스터(52,54)과 인버터(53)와 피모오스 트랜지스터(55,56)로 구성되는데, 이러한 구성을 가지는 레벨변환회로(100)는 본 발명의 기술분야에 공지되어 있는 구성이므로, 상세한 설명은 생략한다.The configuration of the circuit of FIG. 2 showing an embodiment of the data output buffer according to the present invention as described above will be described. The first and second NAND gates 51 and 57 are controlled by a PITRST signal as a fall-up input terminal and a pull-down input terminal, respectively, and are input by a pair of data signals DB and DBB read out from a predetermined memory V, respectively. In this case, the data signals DB and DBB are signals according to the internal power supply voltage int. Vcc as described above. The output pull-up transistor (MPU) consisting of a PMOS transistor uses an external power supply voltage (ext. Vcc) as the source voltage. An output pull-down transistor MPD including an NMOS transistor is coupled to the output terminal of the second NAND gate 57 through an inverter 58 and is connected between the drain and the ground of the output pull-up transistor MPU. The level conversion circuit 100 is connected between the output terminal of the first NAND gate 51 and the gate of the output pull-up transistor (MPU). The level converting circuit 100 is composed of the NMOS transistors 52 and 54, the inverter 53, and the PMOS transistors 55 and 56. The level converting circuit 100 having such a configuration is known in the art. Since it is a well-known structure, detailed description is abbreviate | omitted.

이제 본 발명에 따른 상기 제2도의 데이타 출력버퍼의 동작특성을 설명한다.The operation characteristic of the data output buffer of FIG. 2 according to the present invention will now be described.

먼저 소정의 메로리 쎌에서 독출된 데이타가 하이 레벨일 경우에는 DB신호는 하이, DBB 신호는 로우 레벨로 된다. 이때 PITRST 신호가 하이 레벨의 신호로 입력될때, 제1낸드게이트(51)는 로우 신호를 출력한다. 이와 같이 제1낸드게이트(51)로부터 출력되는 로우 신호는 레벨변환회로(100)내의 엔모오스 트랜지스터(54)를 턴온 시킴으로써 NO1노드, 즉 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 게이트 전압레벨을 접지전압(Vss) 레벨인 OV로 강하시킨다. 이에따라 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)는 턴온되어 출력 데이(DOUT)는 외부전원전압(ext. Vcc) 레벨로 출력된다. 그리고 제2낸드게이트(57)의 출력은 하이가 되고 인버너(58)에 의해 반전된다. 이에따라 NO2노드, 즉 출력용 풀다운 트랜지스터(MPD)의 게이트의 전압레벨은 OV로 되어 출력용 풀다운 트랜지스터(MPD)는 턴오프 된다.First, when the data read out from the predetermined memory is at the high level, the DB signal is high and the DBB signal is low level. At this time, when the PITRST signal is input as a high level signal, the first NAND gate 51 outputs a low signal. As such, the low signal output from the first NAND gate 51 turns on the NMOS transistor 54 in the level converting circuit 100 so that the gate voltage level of the NO1 node, that is, the output pull-up transistor (MPU), is set to ground voltage (Vss). ) Descend to the level of OV. Accordingly, the output pull-up transistor (MPU) is turned on so that the output day (DOUT) is output at the external power supply voltage (ext. Vcc) level. The output of the second NAND gate 57 becomes high and is inverted by the inverter 58. Accordingly, the voltage level of the NO2 node, that is, the gate of the output pull-down transistor MPD becomes OV, and the output pull-down transistor MPD is turned off.

이때 내부 전원전압(int. Vcc)과 외부전원전압(ext.Vcc) 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)가 피모오스 트랜지스터이므로 출력 데이타(DOUT)가 외부전원전압(ext. Vcc) 레벨로 상승하더라도 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 VGS(게이트-소오스간 전압)는 항상 외부전원전압(ext. Vcc)을 유지하기 때문에 포화영역(saturation region)에서 동작하므로 전류가 항상 포화 전류를 유지하게 된다.At this time, since the pull-up transistor (MPU) for outputting the internal power supply voltage (int. Vcc) and the external power supply voltage (ext.Vcc) is a PMOS transistor, the output pullup transistor even if the output data DOUT rises to the external power supply voltage (ext. Vcc) level. Since the V GS (gate-to-source voltage) of the (MPU) always maintains the external power supply voltage (ext. Vcc), the current always maintains the saturation current because it operates in a saturation region.

상기한 바와 달리 소정의 메모리 셀에서 독출된 데이타가 로우일 경우에는 DB신호는 로우, DBB 신호는 하이 레벨로 된다. 이때 PITRST 신호가 하이 레벨의 신호로 입력될때, 제1낸드게이트(51)는 하이 신호를 출력한다. 이와 같이 제1낸드게이트(51)로부터 출력되는 하이 신호는 레벨변환회로(100)내의 엔모오스 트랜지스터(52)를 턴온시켜 NO1 노드의 외부전원전압(ext. Vcc) 레벨로 상승시킴으로써 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)를 턴오프시킨다. 제2낸드게이트(57)의 출력신호는 로우로 출력되고 NO2 노드는 하이 레벨로 됨으로써 출력용 풀다운 트랜지스터(MPD)가 턴온되고 출력 데이타(DOUT)는 접지전압(Vss) 레벨인 OV로 출력된다.Unlike the above, when the data read out from the predetermined memory cell is low, the DB signal is low and the DBB signal is high. At this time, when the PITRST signal is input as a high level signal, the first NAND gate 51 outputs a high signal. As such, the high signal output from the first NAND gate 51 turns on the NMOS transistor 52 in the level converting circuit 100 and raises it to the external power supply voltage (ext. Vcc) level of the NO1 node. Turn off the MPU). The output signal of the second NAND gate 57 is output low and the NO2 node is turned high, so the output pull-down transistor MPD is turned on and the output data DOUT is output at OV which is the ground voltage Vss level.

이때 간에 전압차가 있다해도 레벨변환회로 (100)에 의해 피모오스 트랜지스터인 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)가 완전히 턴오프 될 수 있게 된다. 이에따라 접지전압단(Vss)으로 직류전류가 흐르는 것을 방지한다.At this time, even if there is a voltage difference, the output pull-up transistor (MPU), which is a PMOS transistor, can be completely turned off by the level conversion circuit 100. Accordingly, DC current is prevented from flowing to the ground voltage terminal Vss.

따라서 본 발명에 따른 데이타 출력버퍼는 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)를 피모오스 트랜지스터로 사용함으로써 회로구성이 간단하게 되며, 레벨변환회로 (100)를 사용함으로써 저전원전압 상태하에서도 동작속도의 고속화가 이루어진다.Therefore, the data output buffer according to the present invention has a simple circuit configuration by using an output pull-up transistor (MPU) as a PMOS transistor, and speeds up the operation speed even under a low power supply voltage by using the level conversion circuit 100. .

이러한 점은 전술한 제1도와 같은 종래기술과 대비한 본 발명에 따른 제2도의 데이타 출력버퍼의 전압파형도인 제3도를 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 상기 제3도에서 참조부호 DB, DBB는 메모리 쎌로부터 독출되어 나온 데이타신호이고, DOUT1은 본 발명에 따른 제2도의 데이타 출력버퍼로부터 출력되는 출력 데이타(DOUT)의 전압 파형이며, DOUT2는 종래기술의 데이타 출력버퍼로 부터 출력되는 출력 데이타(DOUT)의 전압 파형이다. 상기 제3도의 파령도상에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 데이타 출력 버퍼는 외부전원전압(ext. Vcc) 보다 전압레벨이 낮은 내부전원전압(int. Vcc) 상태하에서도 출력 데이타(DOUT)의 전압레벨이 높게 출력될 뿐만아니라 동작속도가 고속화된다.This can be easily understood with reference to FIG. 3, which is a voltage waveform diagram of the data output buffer of FIG. 2 according to the present invention as compared with the prior art as shown in FIG. In FIG. 3, reference numerals DB and DBB denote data signals read out from the memory V, DOUT1 denotes a voltage waveform of the output data DOUT output from the data output buffer of FIG. 2 according to the present invention, and DOUT2 denotes the prior art. Voltage waveform of the output data (DOUT) output from the data output buffer. As shown in FIG. 3, the data output buffer according to the present invention has a voltage level of the output data DOUT even under an internal power supply voltage (int. Vcc) in which the voltage level is lower than the external power supply voltage (ext. Vcc). Not only is this output high, but also the operation speed is increased.

상술한 바와 같이, 본 발명은 회로구성이 콤팩트하여 고집적화에 유리할 뿐만아니라, 출력동작이 안정화되며, 또한 저전원전압 상태하에서도 동작속도의 고속화가 이루어짐으로써, 특히 내부전원전압을 사용하는 반도체 메모리 장치의 성능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention is not only advantageous for high integration due to its compact circuit configuration, but also for stable output operation and high speed of operation even under a low power supply voltage, and therefore, a semiconductor memory device using an internal power supply voltage in particular. Has the effect of improving performance.

Claims (1)

칩의 외부전원전압보다 낮은 저전원전압을 내부전원전압으로 사용하는 반도체 메모리장치의 데이타 출력 버퍼에 있어서, 상기 데이타 출력버퍼의 출력동작을 인에이블시키는 신호에 의해 제어되며 상기 반도체 메모리 장치내의 소정의 메모리 쎌로부터 독출되어 나온 상기 내부전원전압에 따른 한쌍의 데이타 신호를 각각 입력하는 풀업 입력단(51) 및 풀다운 입력단(57)과, 상기 외부전원전압을 소오스전압으로 사용하는 피모오스 트랜지스터로 이루어지는 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)와, 상기 풀다운 입력단(57)에 게이트가 결합되고, 상기 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 드레인과 접지 사이에 접속되는 엔모오스 트랜지스터로 이루어지는 출력용 풀다운 트랜지스터(MPD)와, 상기 풀다운 입력단(57)과 상기 풀다운 트랜지스터(MPD)의 게이트 사이에 접속되는 인버터(58)와, 상기 풀업 입력단(51)과 상기 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 게이트 사이에 접속되고 상기 풀업 입력단(51)으로부터 상기 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 게이트에 인가되는 하이레벨을 상기 외부전원전압으로 상승시키며, 상기 풀업 입력단(51)으로부터 상기 출력용 풀업 트랜지스터(MPU)의 게이트에 인가되는 로우 레벨은 접지레벨로 인가하는 레벨변환회로(100)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레벨변환회로를 사용한 데이타 출력버퍼.A data output buffer of a semiconductor memory device using a low power supply voltage lower than an external power supply voltage of a chip as an internal power supply voltage, the data output buffer being controlled by a signal that enables the output operation of the data output buffer and is controlled by a predetermined signal in the semiconductor memory device. An output pull-up comprising a pull-up input terminal 51 and a pull-down input terminal 57 for respectively inputting a pair of data signals corresponding to the internal power supply voltage read out from the memory V, and a PMOS transistor using the external power supply voltage as a source voltage; An output pull-down transistor (MPD) comprising a transistor (MPU), an gate coupled to the pull-down input terminal (57), and connected between a drain and the ground of the output pull-up transistor (MPU); and the pull-down input terminal ( 57 and a gate of the pull-down transistor MPD. A high level connected between the inverter 58 and the gate of the pull-up input terminal 51 and the output pull-up transistor (MPU) and applied to the gate of the output pull-up transistor (MPU) from the pull-up input terminal 51; And a level converting circuit (100) for raising the power supply voltage and applying a low level applied from the pull-up input terminal (51) to the gate of the output pull-up transistor (MPU) to a ground level. Used data output buffer.
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