TW200826494A - Output signal driving circuit and method of driving output signal - Google Patents

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TW200826494A TW095147102A TW95147102A TW200826494A TW 200826494 A TW200826494 A TW 200826494A TW 095147102 A TW095147102 A TW 095147102A TW 95147102 A TW95147102 A TW 95147102A TW 200826494 A TW200826494 A TW 200826494A
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Description

200826494 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一種輸出訊號的電路及其相關方法，尤指一種 應用於記憶體(例如DDR記憶體)存取的輸出訊號驅動電路及其方 法。 【先前技術】 隨著處理器性能不斷的攀升，記憶體頻寬已經成為目前影響 電腦系統之效㈣-大瓶頸，所以各大半導體廠與晶片廠均不斷 地開發新的記憶體規格與匯流排技術來作為記憶體頻寬的解決方 案，現在的雙重資料傳輸率(Doubledatarate,DDR)的記憶體發展 技術亦不餐，從DDRI，DDRII到最_ DD趣記憶體 傳輸規格n在大幅提昇記料存取量_時，一般的 特疋應用積體電路(applicati〇n speciflc integrated也喊asic)製造 廠郃無法即時提供最先進的技術製程供客戶使用。根據世界半導 體枯準協會（JDEC)所訂的DDR規格，DDRI記憶體必需遵循 SSTL-25規格’即其記憶體之輸入/輸出（1〇)埠的電壓必需為 2.5V ; DDRII記憶體必需遵循SSTL_18規格，即其記憶體之輸入/ 輸出埠的電壓必需為UV;而DD麵記憶體則必需遵循 SSTL-15 規格，即其纪憶體之輸入/輸出埠的電壓必需為L但是一般 ASIC晶片製造廠只提供兩種製程元件（亦即低壓元件和高壓元 件）以供客戶使用，因此，在設計記憶體控制器(_㈣⑽加㈣ 的輸入/輸出連接墊(I〇pad)時，一般是將原本運作於3·3ν的高壓 5 200826494 電晶體元件操作在2.5V電壓下(DDRI)，或是將原本運作於3.3V 的高壓電晶體元件操作在l8vt(ddrii)。請參考第1圖，第1 圖為係3.3V電晶體的電流-電壓特性曲線圖。根據第1圖可以得 知’當3.3V的電晶體操作在DDRII所規範的18V時，其操作電 流I2均會比原本操作在正常3·3ν時的操作電流1小，然而輸入/ 輸出連接墊為了要在DDRII所規定的時間内充電至合理的電壓準 位，則於1.8V下的驅動電流可能會不夠大，因此在這情況下，為 了提高驅動電流制必需要增加電晶體的寬度大小㈣她)以及輸 入/輸出連接墊的面積，如此就會增加電路面積而造成成本增加。 同4以也’ § 3.3V的電晶體操作在DDRIn所規範的15V時，其操 作電流is會比原本操作在正常αν時的操作電流l3小，且會比上 述應用於DDRII的情況下以、，因此所㈣電路面航會更大了。 【發明内容】 其可節省輸 如月的主要目的之一在於提供一種應用於記憶體(例 DR圮憶體)存取的輸出訊號驅動電路及其方法， 入/輪出連接墊面積轉決習知技術的問題。 奸Γ據ί發明之—貫施例，其係揭露—種輸出訊號驅動電路。 =出德_電路包含有：—第__，—第二 壓 開關=及^四開關，第_開關之—端輪於—第—電二 ，、另 ^輕接於一第一端點，盆士、 據/ /、㈣弟―_導通與否係依 號以携性地將該第-電源電顯該第-端點導 200826494 通。該第二開關之—蠕轉接於 -第二端點’其中該第二_導通與否係依據—接於 選擇性地將該第二電源電、 二工制訊號以 端雛於該第m另广叫通。柄三開關之- 關導通與否係依據输於—輸_，射該第三開 輸出端導通。該第四開;; 擇性地將該第1點與該 4關之—端耦接於該輸出端，其另一端耦接 1：；：^ =:»亥輸出端與該第二端點導通；其中該第三參考電壓 辦電壓之電鲜齡_第-電源賴之電壓準位 一"亥弟一迅源電壓之電壓準位之間。 依據本發明之-實施例，其係揭露一種輸出訊號之驅動方 法。該轉方法包含有：域-第-控制訊號 以選擇性地將一第 一電，電壓與—第—端點導通；依據-第二控制訊號以選擇性地 將第一私源私壓與—第二端點導通；依據一第三參考電壓以選 擇性地將该第—端點與—輸出端導通；以及依據—第四參考電壓 以選擇性地將該輸出端與該第二端點導通；其中該第三、第四參 考電£之Α壓準位係介於該第—電源電壓之電壓準位與該第二電 源電壓之電壓準位之間。 【實施方式】 租餐考第2圖，第2圖係為依據本發明輸出訊號驅動電路2〇〇 之具鈀例的不意圖。輸出訊號驅動電路2〇〇包含有一第一開關 200826494 f2、第—開關204、-第三開關2〇6、四 、一从 前置驅動電路210以及一第二义 汗 、一弟一 f ? * 於-第-端點Nl，該第—開關2〇” 4 %’其另-端係耦接 號vcl以選擇性地將第_電源 1 與否係依據-第一控制訊 開_其—端係耦接於=第一端點叫導通；第二 於一第二端點N2，該第二開，其另一端係顧 號Vc2以選擇性地將第二電源電壓V ^否係依據-弟-控制訊 . 鲕”，、占Nl，其另一端係耦接於輸出訊 2〇6 、雨·々/电壓^以選擇性地將第一端點N1與輸出端1導 四開關208其-端係減於第二端點n2，其另一端係減 於輸出訊號驅動電路200之一輸出端I，該第四開關施導通與 山系依據第四爹考電壓以選擇性地將第二端點Μ:與輸出 端Nout _ ;第一前置驅動電路21〇係搞接於第一開關搬，接收 亚依據第-輸人訊號Vl以自第—電源電壓％與—第五參考電壓 :祕中擇一作為第一控制訊號V。，亦即，第-前置驅動電路210 仔以是-賴轉換電路（level shiftei〇，依_ —輸人峨％將第 :控制訊號vcl的電壓準位設定為第一電源電壓Vdd<者第五參考 電壓vref5;以及第二前置驅動電路212耦接於第二開關2〇4，接收 並依據第二輸人訊號v2以自第二電源電鮮咖與一第六參考電壓 vref6中擇一作為第二控制訊號να，同樣地，第二前置驅動電路212 得以是一電壓轉換電路，依據第二輸入訊號％將第二控制訊號 200826494 vc2的電壓準位設定為第二電源雷厭 。一， 電壓V_或者第六參考_ V f6。 〇m更_接至一輸入/ 具有一等效電容Cr 另一方面，輸出訊號驅動電路200之輸出端N re
輸出連接塾(10 pad)220而使得輸出端N /out 々清注意，根據本發明之—實施例，第一開關202係由一且有 ===的P型場效電晶體Mpi來加以實現、第二開關綱 純/、有見長比為(w/l)2_型場效電晶體Mni來 Z請係由-磁㈣(狐)3物場效電晶體 現、第四開關208係、由一具有寬長比為(狐)4賴型場 效电B日體〜來加以實現、第—前置驅動電路加係由—反向器 (包含P料效電晶體Mp3與N型場效電晶體Mn3)來加以實現 以及第二前置驅動電路212係由—反向器（包含 晶 MP4與N型場蝴料4>來加_。細，於此技^域體且 有通常知識者可了解到，本實施例所述之第一開關搬、第二開關 綱、—弟三開關施、第四開關綱、第一前置驅動電路训以及 弟一所置驅動電路212等元件，均可由等功效之其他電子元件所 代換’其可置換元狀路結構變更於此便不再多加贊述。 。再者’於本實施例中，p型場效電晶體Mpi、Mp2與N型場效 電晶體>、Mn2是低壓元件，而由於p型場效電晶體Mpi、Mp2 與N型場效電晶體Mnl、Mn2是細低壓元件，所以為了使p型場 效電^體MP1、Mp2與N型場效電晶體Mni、Mn2可正常地運作， 上述第三、第四、第五、第六參考電壓Vref3〜Vref6之電壓準位係設 9 200826494 定介於第-電源領vdd之電壓準倾第二電源電壓v咖之電壓 準位之間。隨著製程的進步，當第一電源電壓％之電壓準位也逐 漸降低時，所低鲜位也概之降低，於麵例所指之 低壓元件如操作於L3V之元件時，健以uv為例，而並_ 以限制本發明。 此外為了更，月楚描述輸出訊號驅動電路·的運作，在本 :¼例中可从第二、第四、第五、第六參考電壓均對應同一電 壓準位Vref，其中Vref為Vdd/2，而％可以是2 5v(如當輸出端^ 輕接至DDRI記憶體時)或UV(如當輸出端I耦接至DDRn記 憶體時)或UV(如當輸出端细雛至如咖記憶體時），v㈣ 為〇v。本發明並不限於上述電壓設定，而僅是以2 5V、撕及 1.5V為例’於此技術倾具有通常知識者射理解，凡可達到同 樣功效之電壓值仍應屬本發明之權利保護範圍。 假設輸出訊號驅動電路2〇〇係應用於DDRin記憶體之存 ^因此在預設的狀態下，VddK5V(即H〇 75V)，而輸出 而Nout之輸出包壓v〇ut為〇v，此時第一輸入訊號％為卿，第二 輸入afl號V2為GV。當第—輸人訊號Vi和第二輸人訊號％同時 切換為高電壓準位如Uv時，第一前置驅動電路2iG中的反向器 及第二前置驅動電路212中的反向ϋ所分別輸出0.75V之第-控° 制而虎Vcl及0V之第二控制訊號V。2。由於ρ型場效電晶體Μρΐ 之閘極4原極跨壓為0·75ν(超過臨界電壓Vth)，因此p型場效電晶 200826494 體Mpl會導通而造成P型場效電晶體Mp2隨之導通，所以第—電 源電壓Vdd會對輸出端N〇ut@等效電容Q進行充電；另一方面， 第二控制訊號Ve2會關閉N型場效電晶體Mni而使其斷開，所以 於此狀態下，輸出電壓vQUt會-直被充電至高電壓準位lw為止。 請參考第3 ®，第3圖為第2圖所示之？型場效電晶體〜、 MP2的電流-電壓特性曲線圖。當輸出電壓κ足〇v上升至w 的過程中，根據第3圖中之曲線3〇2可以得知，低壓ρ型場效電 晶體Μρ1、Μρ2的電流會比利用習知將高壓ρ型電晶體操作於 下的電流(曲線304)來得大，這意味著，本實施例之ρ型場效電晶 體Μρ1、ΜΡ2的電流充電效率是是比較好的。 接下來’若輸出端Nout之輸出電壓v〇ut必需切換為〇ν時， 意味著Ρ型場效電晶體Μρ1、叫2必需斷開’ _型場效電晶體 Mnl、必須導通以對輸出電容‘進行放電以降低輸出^壓 vout。因此，第一輸入訊號乂和第二輸入訊號％同時切換為低電 鮮位0V’而第-前置驅動電路210中的反向器及第二前置驅: 電路212中的反向器2122所分別輪出之第一控制訊號久11及第二 控制訊號vC2均變成是高電墨準位’即第一控制訊號Vc〗是l 5v， 第二控制!總Vc2是〇.75V。由於N型場效電晶體Μ"之閑極-源 極跨壓為0.75V(超過臨界電壓Vth)，因此N型場效電晶體Μ。!會 導通的而使得N型場效電晶體隨之導通，所以輸出端二 等效電容Cout會對第二電源電壓進行放電，另一方面，:一 200826494 控制訊號Vel會_ p型場效電晶體Mpl而使其斷開，所以根據 本I明之實％例’輪出電壓v〇ut會一直被放電至低電壓準位0V為 請參考第4目，第4圖為第2圖所示型場效電晶體⑷ Mn2的電流-電壓特性曲線圖。#輸出電壓^從…下降至卿 的過程中，根據第4圖中之曲線402可以得知，低壓㈣場效電 晶體Mnl、Mn2的電流會比利用習知將高壓N型電晶體操作於匕^ 下的電流(曲線4〇4)來得大，這意味著，本實施例之N型場效電晶 體Mnl、Mm的電流充電效率是比較好的。 睛注意’在本實施例中，輸出訊號驅動電路200中所利用的 所有電晶體均得以是ASIC晶片製造廠所提供之低電壓製程的場 效電晶體，因此本發明可以使用單一種製程（亦即低電壓製程） 就達到符合非低電壓規格的要求，如DDRI、DDRn和DDRm記 憶體傳輸規格的要求。 上述實施例係以輸出訊號驅動電路200應用於DDRIII記憶 體之存取來說明，然而，本發明並不以此為限，對於其他之應用， 僅需將vdd改變，以及對第三、第四、第五、第六參考電壓Vref3〜Vref6 作相對應的設定即可，由於熟習此項技藝者可輕易地經由第2圖 所揭露的電路結構而瞭解如何設定適當的電壓準位，因此將不再 多加描述。 12 200826494 另―方面’當輸出訊號驅動電路之輪 路接㈣輸日^錄崎⑹:^自電-日日_ n2亦不會產生崩潰(breakd〇wn)的現象。例如，以％ 為例’此時Vref為0.75V，而當輸出端N⑽之外部電壓為π. 場_叫^ Ν賴編^閘__ 心在^過UV ’因此’依據以上所述的操作方式可以得知， 的充電、放電或接收外部訊號的過程(比如輕接
、原榀一、DDRI1或DD趟記憶體），任何一顆場效電晶體之閘極 :跨壓均不會超過uv，因此本實施例之可操作於UV下的P ,、N型場效電晶體均不會因跨壓過大而崩潰。 驅動方法的流 請參考第5圖，第5圖係為本發明輸出訊號之」 程圖’其包含有下步驟： 步驟502:開始； 步驟504 :接收一第一輸入訊號％與一第二輸入訊號％ ; 步驟506 :緩衝第—輸人訊號％以產生__第—控制訊號^， 緩衝第二輸入訊號V2以產生一第二控制訊號％ ; 步驟508:觸第一控制訊號Vcl和第二控制訊號％，若第一 控制訊號Vcl為高電壓準位，而第二控制訊號Vc2 為低電壓準位，則跳至步驟510 ;若第一控制訊號 Vcl為高電壓準位，而第二控制訊號Ve2為高電壓準 13 200826494 位，則跳至步驟512 ;若第一控制訊號Vcl為低電壓 準位’而第^一控制訊號V。2為低電壓準位’則桃至 步驟514; 步驟510 :輪出端>^^需要自一下級電路接收一外部電壓； 步驟512 :將第二電源電壓Vgnd與輸出端導通以對輪出 進行放電； 步驟514 :將第一電源電壓Vdd與輸出端”·⑽導通以對輸出端 N〇ut充電。 本發明之實施例輸出訊號之驅動方法首先會在步驟504同時 接收第一輸入汛號以及第二輸入訊號V2。步驟5〇6會緩衝第一 輸入訊號V!以產生一第一控制訊號％，緩衝第二輸入訊號％以 產生一第二控制訊號Vo ;步驟508會依據第一控制訊號Κι和第 二控制訊號Vc2為高電壓準位或低電壓準位來決定輸出訊號。其 中，若以本發明輸出訊號驅動電路200為例，高電壓準位為Vdd， 而低電壓準位為Vdd/2。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均專變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知3.3V電晶體的電流電壓特性曲線圖。 第2圖為依據本發明輸出訊號驅動電路之—實施例的示意圖。 14 200826494 第3圖為第二圖所示之P型場效電晶體的電流-電壓特性曲線圖。 第4圖為第二圖所不之N型場效電晶體的電流-電壓特性曲線圖。 第5圖為本發明輸出訊號之驅動方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 200 輸出訊號驅動電路 202、204、206、208 開關 210 、 212 緩衝電路 220 輸入/輸出連接墊 302、304、402、404 曲線 15

Claims (1)

  1. 200826494 申請專利範圍· 一種輸出訊號驅動電路，其包含有： 一第一開關，其—端減於1 —電源電壓，其另-端耗接於 -第-端點，其中該第1關導通與否係依據—第一控制 訊號以選擇性地將該第-電源電壓與該第一端點導通； -第二Μ ”耦接於1二電源電壓，其另一端輕接於 一第二端點’其找第二_導通與否係依據-第二控制 訊號以選擇性地將鄉二麵錢_第二端點導通； 一弟三開關，其-端耦接於該第—端點，其另—端祕於一輸 出端，其中該第三開關導通與否係依據一第三參考電壓以 —選擇性地將該第-端點與該輪出端導通；以及 -第四開關，其-_接於該輸出端，其另—端输於該第二 端點’其中該第四開關導通與否係依據一第四參考電壓以 且選撕生地將該輸出端與該第二端點導通； 二*考電如及該第四參考電壓之電壓準位介於該第 —電源電壓之·準位與該第二電源電壓之電壓準位之間。 .^申請1利範圍第1顿述之輸出訊號鶴電路，更包含有： 第。月|j置驅動電路，耗接於該第一開關並接收一第一輸入訊 唬，且依據該第—輸入訊號以自該第-電源電壓與-第五 ★參考電壓中擇一作為該第一控制訊號；以及 —第，前置鷄電路，雛於該第二開關並接收—第二輸入訊 遽且依據該第二輸入訊號以自該第二電源電壓與一第六 16 200826494 >考％壓中擇-作為該第二控制訊號； 2中^五參考輕以及料六參考輕之軸係介 弟1源電壓之電壓準位與該第二電源電壓之電壓準位之間。 利卿2項所述之輪出訊號驅動電路，其中該第： 參考電壓以及該第四參考均對應同—賴準位。弟― H明專利域第2項所述之輪出訊號驅動電路，其中該第五 參考電壓以及該第六參考電壓均對應同-電壓準位 申π專利賴第2項所述之輪出訊號驅 珂置驅動電路係為_反向器。 ^申明專觀U第2項所述之輪出訊號驅動電路，其中該第二 月1J置驅動電路係為—反向器。 一 門乾圍第1項所述之輪出訊號驅動電路，其中該第一 Γ =—開關、該第三開關以及該第四開關均為場效電晶 :=_之_係分別接收該第一控制 制城、该弟三參考電壓以及該第四參考電壓。 第四開關均為Ν型場效電晶^磁电曰曰體，該弟二開關以及該 200826494 9 ·如申請專利範圍第丨項所述之細訊號驅動電路，其係設置於 一記憶體中。 10.如申請專利範圍第9項所述之輪出訊號驅動電路，其中該記憶 體係為一雙重資料傳輸率記憶體。 11· 一種輸出訊號驅動方法，其包含有： 依據一第一控制訊號以選擇性地將一第一電源電壓與一第一 端點導通； 依據一第二控制訊號以選擇性地將一第二電源電壓與一第二 端點導通； 依據一第三參考電壓以選擇性地將該第一端點與一輸出端導 通；以及 依據一第四參考電壓以選擇性地將該輸出端與該第二端點導 通； 其中該第三參考電壓以及該第四參考電壓之電壓準位係介於該 第一電源電壓之電壓準位與該第二電源電壓之電壓準位之間。 12·如申請專利範圍第11項所述之方法，更包含有： 依據一第一輸入訊號以自該第一電源電壓與一第五參考電壓中 擇一作為該第一控制訊號；以及 依據一第二輪入訊號以自該第二電源電壓與一第六參考電壓中 18 200826494 擇一作為該第二控制訊號， · ’、中4第轉考賴以及該第六參考麵之電壓雜係介於該 第-電源電麼之電壓準位與該第二電源電壓之電壓準位之間。 η.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第三 及該第四參考電壓均對應同一電壓準位。 电i以 14·如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該# 及該第六參考電壓均對應同一電壓準位^ μ弟五♦考電壓以 15 16 其係應用於—記憶體。 其中该記憶體係為一雙 •如申請專利範圍第11項所述之方法 •如申請專利範圍第15項所述之方法， 重資料傳輸率記憶體。 十一、圖式： 19
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