TWI822323B - Voltage gateration circuit and semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係有關於電壓生成電路以及半導體記憶裝置。The present invention relates to a voltage generating circuit and a semiconductor memory device.
為了提供電源電壓給半導體記憶裝置(例如動態隨機存取記憶體(DRAM)等)內的記憶體元件或電路等,已知(例如日本特開平5-74140號公報)基於從外部提供的電壓生成內部電壓的穩壓電路(電壓生成部)。In order to provide a power supply voltage to memory elements or circuits in a semiconductor memory device (such as a dynamic random access memory (DRAM), etc.), it is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-74140) to generate a voltage based on an externally supplied voltage. Internal voltage stabilizing circuit (voltage generating section).
半導體記憶裝置內所有的記憶體元件或電路等,是由複數種類之電源電壓驅動,而非由單一種類之電壓電源驅動。因此,為了驅動所有的記憶體元件或電路,需要在半導體記憶裝置中分別設置生成不同電源電壓的複數電壓生成部。此時,由於不同之電源電壓的數量越多,半導體記憶裝置中設置的電壓生成部的數量越多,因此半導體記憶裝置中各電壓生成部佔據的布局尺寸增大的同時,因應電壓生成部之數量增加,半導體記憶裝置的電流消耗恐怕會增加。All memory elements or circuits in a semiconductor memory device are driven by multiple types of power supply voltages, rather than by a single type of voltage power supply. Therefore, in order to drive all the memory elements or circuits, it is necessary to provide a plurality of voltage generating units that generate different power supply voltages in the semiconductor memory device. At this time, since the number of different power supply voltages increases, the number of voltage generating parts provided in the semiconductor memory device increases. Therefore, the layout size occupied by each voltage generating part in the semiconductor memory device increases, and at the same time, in response to the number of voltage generating parts As the number increases, the current consumption of semiconductor memory devices may increase.
有鑑於上述課題,本發明的目的為提供可以減少布局尺寸以及電流消耗的電壓生成電路以及半導體記憶裝置。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a voltage generating circuit and a semiconductor memory device that can reduce layout size and current consumption.
本發明提供一種電壓生成電路,包括:複數電壓生成部,基於輸入電壓生成不同的輸出電壓;其中,該等電壓生成部之每一者,具有串聯的複數電阻,用以偵測該輸出電壓;該等電阻中的至少1電阻被共有地設置於該等電壓生成部之間。The present invention provides a voltage generation circuit, including: a plurality of voltage generation parts that generate different output voltages based on an input voltage; wherein each of the voltage generation parts has a series of complex resistors for detecting the output voltage; At least one resistor among the resistors is provided in common between the voltage generating parts.
另外,本發明提供一種半導體記憶裝置,包括上述發明之電壓生成電路。In addition, the present invention provides a semiconductor memory device including the voltage generating circuit of the above invention.
根據所述發明,可以減少各電壓生成部佔據的布局尺寸,同時減少半導體記憶裝置的電力消耗。According to the invention, it is possible to reduce the layout size occupied by each voltage generating section and at the same time reduce the power consumption of the semiconductor memory device.
根據本發明之電壓生成電路以及半導體記憶裝置,可以減少布局尺寸以及電流消耗。According to the voltage generation circuit and the semiconductor memory device of the present invention, layout size and current consumption can be reduced.
以下,參照隨附圖式詳細說明根據本發明之實施例的電壓生成電路以及半導體記憶裝置。但此實施例僅為例示,本發明不限於此。Hereinafter, the voltage generation circuit and the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this embodiment is only an example, and the present invention is not limited thereto.
第1圖為顯示根據本發明第1實施例的半導體記憶裝置的電壓生成電路10的構成例方塊圖。電壓生成電路10被設置於半導體記憶裝置(例如DRAM等)中,被配置為生成用以驅動半導體記憶裝置內之記憶體元件或電路等的電源電壓。在本實施例中,電壓生成電路10包括第1電壓生成部11、第2電壓生成部12、第3電壓生成部13以及控制部14(顯示於第2圖)。此處為了簡化說明,未顯示半導體記憶裝置的其他習知構成(例如記憶胞陣列或指令解碼器等)。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the voltage generating
在本實施例中,第1電壓生成部11、第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13之每一者被配置為將外部電壓電源VDD作為輸入電壓,基於該輸入電壓生成不同的輸出電壓V1、V2、V3(例如:VDD>V1>V2>V3)。具體而言,第1電壓生成部11生成輸出電壓V1、第2電壓生成部12生成輸出電壓V2、第3電壓生成部13生成輸出電壓V3。此處雖然以外部電壓電源VDD為輸入電壓的情況為例,但輸入電壓也可以是外部電壓電源VDD以外的其他電壓(例如基於外部電壓電源VDD生成的其他電壓)。In this embodiment, each of the first
第1電壓生成部11為線性穩壓器(regulator),包括:P通道型金氧半場效電晶體(MOSFET)11a、11b、11c;誤差放大器11d;以及用以偵測輸出電壓V1之串聯的複數(在本實施例中為4個)電阻R1、R2、R3、R4。The first
MOSFET 11a被設置於第1電壓生成部11之輸入端子(施加外部電壓電源VDD作為輸入電壓的端子)與MOSFET11b的輸入端子(此處為源極)之間,被配置為由後述之第2控制訊號EN1O啟動。另外,MOSFET 11a為本發明之「第2開關部」之一例。The
MOSFET 11b連接於第1電壓生成部11之輸入端子(透過MOSFET 11a)與用以輸出輸出電壓V1的輸出端子之間,被配置為由誤差放大器11d控制。另外,MOSFET 11b為本發明之「輸出驅動器」之一例。The
MOSFET 11c被設置於MOSFET 11b之輸出端子(此處為汲極)與複數電阻R1、R2、R3、R4之間,被配置為由後述之第1控制訊號EN1I控制。另外,MOSFET 11c為本發明之「第1開關部」之一例。
誤差放大器11d被配置為比較特定之基準電壓VREF,以及將輸出電壓V1在複數電阻R1、R2、R3、R4中的至少1電阻(此處為電阻R4)與其他電阻(此處為電阻R1、R2、R3)之間分壓的電壓VDET,並基於比較結果控制MOSFET 11b。另外,誤差放大器11d為本發明之「比較部」的一例。The
複數電阻R1、R2、R3、R4連接於MOSFET 11b的輸出端子(此處為汲極)(透過MOSFET 11c)以及比外部電壓電源VDD更低的低電壓電源之間。此處,複數電阻R1、R2、R3、R4中的至少1電阻(此處為電阻R4)連接於其他電阻(此處為電阻R1、R2、R3)與低電壓電源之間,其他電阻(電阻R1、R2、R3)連接於MOSFET 11b的輸出端子(此處為汲極) (透過MOSFET 11c)與至少1電阻(電阻R4)之間。A plurality of resistors R1, R2, R3, R4 are connected between the output terminal (here the drain) of the
MOSFET 11a之源極連接外部電壓電源VDD,MOSFET 11a之汲極連接MOSFET 11b之源極。另外,在MOSFET 11a的閘極施加第2控制訊號EN1O。再者,MOSFET 11b的汲極連接MOSFET 11c的源極,MOSFET 11b的閘極連接誤差放大器11d的輸出端子。還有,MOSFET 11c的汲極連接電阻R1的一端,並在MOSFET 11c的閘極施加第1控制訊號EN1I。複數電阻R1、R2、R3、R4依序串聯在MOSFET 11c的汲極與低電源電壓之間。另外,電阻R3與電阻R4之間的節點連接誤差放大器11d的輸入端子之一者,並在誤差放大器11d的輸入端子之另一者施加基準電壓VREF。The source of
誤差放大器11d比較輸入到輸入端子之一者的電壓VDET與基準電壓VREF,將比較結果作為訊號PGON輸出到MOSFET 11b。此處,在電壓VDET<基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 11b,訊號PGON使MOSFET 11b的啟動電阻下降(意即輸出電壓V1上升)。另外,在電壓VDET>基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 11b,該訊號PGON使MOSFET 11b的啟動電阻上升(意即輸出電壓V1下降)。The
第2電壓生成部12為線性穩壓器,包括:P型 MOSFET 12a、12b、12c;誤差放大器11d;以及用以偵測輸出電壓V2之串聯的複數(在本實施例中為3個)電阻R2、R3、R4。意即,第2電壓生成部12與第1電壓生成部11共用誤差放大器11d以及複數電阻R2、R3、R4。The second
MOSFET 12a設置於第2電壓生成部12之輸入端子(施加外部電壓電源VDD作為輸入電壓的輸入端子)以及MOSFET 12b之輸入端子(此處為源極)之間,且被配置為由第2控制訊號EN2O開啟。另外,MOSFET 12a為本發明之「第2開關部」的一例。
MOSFET 12b連接於第2電壓生成部12的輸入端子(透過MOSFET 12a)與用以輸出輸出電壓V2的輸出端子之間,並被配置為由誤差放大器11d控制。另外,MOSFET 12b為本發明之「輸出驅動器」之一例。The
MOSFET 12c被設置於MOSFET 12b之輸出端子(此處為汲極)與複數電阻R2、R3、R4之間,被配置為由第1控制訊號EN2I控制。另外,MOSFET 12c為本發明之「第1開關部」之一例。
誤差放大器11d被配置為比較特定之基準電壓VREF,以及將輸出電壓V2在複數電阻R2、R3、R4中的至少1電阻(此處為電阻R4)與其他電阻(此處為電阻R2、R3)之間分壓的電壓VDET,並基於比較結果控制MOSFET 12b。The
關於複數電阻R2、R3、R4的部分如前所述。The part about the complex resistors R2, R3, and R4 is as described above.
MOSFET 12a之源極連接外部電壓電源VDD,MOSFET 12a之汲極連接MOSFET 12b之源極。另外,在MOSFET 12a的閘極施加第2控制訊號EN2O。再者,MOSFET 12b的汲極連接MOSFET 12c的源極,MOSFET 12b的閘極連接誤差放大器11d的輸出端子。還有,MOSFET 12c的汲極連接電阻R2的一端,並在MOSFET 12c的閘極施加第1控制訊號EN2I。複數電阻R2、R3、R4依序串聯在MOSFET 12c的汲極與低電源電壓之間。The source of
誤差放大器11d比較輸入到輸入端子之一者的電壓VDET與基準電壓VREF,將比較結果作為訊號PGON輸出到MOSFET 12b。此處,在電壓VDET<基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 12b,該訊號PGON使MOSFET 12b的啟動電阻下降(意即輸出電壓V2上升)。另外,在電壓VDET>基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 12b,該訊號PGON使MOSFET 12b的啟動電阻上升(意即輸出電壓V2下降)。The
第3電壓生成部13為線性穩壓器,包括:P型 MOSFET 13a、13b、13c;誤差放大器11d;以及用以偵測輸出電壓V3之串聯的複數(在本實施例中為2個)電阻R3、R4。意即,第3電壓生成部13與第1電壓生成部11以及第2電壓生成部12共用誤差放大器11d以及複數電阻R3、R4。The third
MOSFET 13a設置於第3電壓生成部13之輸入端子(施加外部電壓電源VDD作為輸入電壓的輸入端子)以及MOSFET 13b之輸入端子(此處為源極)之間,且被配置為由第2控制訊號EN3O開啟。另外,MOSFET 13a為本發明之「第2開關部」的一例。
MOSFET 13b連接於第3電壓生成部13的輸入端子(透過MOSFET 13a)與用以輸出輸出電壓V3的輸出端子之間,並被配置為由誤差放大器11d控制。另外,MOSFET 13b為本發明之「輸出驅動器」之一例。The
MOSFET 13c被設置於MOSFET 13b之輸出端子(此處為汲極)與複數電阻R3、R4之間,被配置為由第1控制訊號EN3I控制。另外,MOSFET 13c為本發明之「第1開關部」之一例。
誤差放大器11d被配置為比較特定之基準電壓VREF,以及將輸出電壓V3在複數電阻R3、R4中的至少1電阻(此處為電阻R4)與其他電阻(此處為電阻R3)之間分壓的電壓VDET,並基於比較結果控制MOSFET 13b。The
關於複數電阻R3~R4的部分如前所述。The part about the complex resistors R3~R4 is as mentioned above.
MOSFET 13a之源極連接外部電壓電源VDD,MOSFET 13a之汲極連接MOSFET 13b之源極。另外,在MOSFET 13a的閘極施加第2控制訊號EN3O。再者,MOSFET 13b的汲極連接MOSFET 13c的源極,MOSFET 13b的閘極連接誤差放大器11d的輸出端子。還有,MOSFET 13c的汲極連接電阻R3的一端,並在MOSFET 13c的閘極施加第1控制訊號EN3I。複數電阻R3~R4依序串聯在MOSFET 13c的汲極與低電源電壓之間。The source of
誤差放大器11d比較輸入到輸入端子之一者的電壓VDET與基準電壓VREF,將比較結果作為訊號PGON輸出到MOSFET 13b。此處,在電壓VDET<基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 13b,該訊號PGON使MOSFET 13b的啟動電阻下降(意即輸出電壓V3上升)。另外,在電壓VDET>基準電壓VREF的情況下,誤差放大器11d生成訊號PGON並輸出到MOSFET 13b,該訊號PGON使MOSFET 13b的啟動電阻上升(意即輸出電壓V3下降)。The
接下來,參照第2圖說明控制部14的構成。控制部14包括:振盪器14a、計數器14b以及解碼器14c。Next, the structure of the
振盪器14a以特定間隔生成振盪訊號OSC輸出到計數器14b。The
計數器14b計數從振盪器14a輸出的振盪訊號OSC的脈衝,將顯示脈衝之計數值的訊號CNTV輸出到解碼器14c。此處,每次脈衝的計數值達到特定值(例如5)時,可以重設為初始值(例如0)。另外,計數器14b計數從振盪器14a輸出的振盪訊號OSC的脈衝,將顯示脈衝之計數值的訊號CNTS輸出到更新控制部15。The
解碼器14c基於由訊號CNTV顯示的計數值分別生成第1控制訊號EN1I、EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O,將生成的第1控制訊號EN1I、EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O輸出到第1電壓生成部11、第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13。The
更新控制部15被配置為在每次由訊號CNTS顯示的計數值達到特定值時,進行半導體記憶裝置內的記憶胞(在圖示中省略)的更新動作。The
此處,控制部14可以控制驅動複數電壓生成部11、12、13中的任1電壓生成部(例如第1電壓生成部11)。因此,藉由控制部14,可以只讓複數電壓生成部11、12、13中的任1電壓生成部(例如第1電壓生成部11)生成輸出電壓(例如輸出電壓V1)。Here, the
例如,控制部14的解碼器14c也可以藉由將低位準之第1控制訊號EN1I輸出到第1電壓生成部11的MOSFET 11c啟動MOSFET 11c,並將低位準之第2控制訊號EN1O輸出到第1電壓生成部11的MOSFET 11a啟動MOSFET 11a,以驅動第1電壓生成部11。此時,控制部14也可以藉由將高位準之第1控制訊號EN2I、EN3I輸出到第2電壓生成部12的MOSFET 12c以及第3電壓生成部13的MOSFET 13c關閉MOSFET 12c、13c,並將高位準之第2控制訊號EN2O、EN3O輸出到第2電壓生成部12的MOSFET 12a以及第3電壓生成部13的MOSFET 13a關閉MOSFET 12a、13a,以停止驅動第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13。For example, the
另外,控制部14也可以在每個特定時序切換在複數電壓生成部11、12、13中驅動的電壓生成部。因此,可以在每個特定時序變更驅動的電壓生成部。In addition, the
再者,在特定之時脈訊號的脈衝數到達特定值時,控制部14可以在複數電壓生成部11、12、13中切換驅動的電壓生成部。因此,可以在每次特定之時脈訊號的脈衝數達到特定值時,變更驅動的電壓生成部。Furthermore, when the number of pulses of the clock signal reaches a specific value at a specific time, the
例如,控制部14的解碼器14c可以在每次由訊號CNTV顯示的計數值增加特定值(例如2)時,切換驅動的電壓生成部。例如在驅動的電壓生成部從第1電壓生成部11切換為第2電壓生成部12時,解碼器14c可以藉由將從低位準變更為高位準的第1控制訊號EN1I輸出到第1電壓生成部11的MOSFET 11c以關閉MOSFET 11c,並將從低位準變更為高位準的第2控制訊號EN1O輸出到第1電壓生成部11的MOSFET 11a以關閉MOSFET11a,以停止驅動第1電壓生成部11。另外,控制部14也可以藉由將從高位準變更為低位準之第1控制訊號EN2I輸出到第2電壓生成部12之MOSFET 12c以啟動MOSFET 12c,並將從高位準變更為低位準之第2控制訊號EN2O輸出到第2電壓生成部12之MOSFET 12a以啟動MOSFET 12a,以驅動第2電壓生成部12。另外,例如在驅動的電壓生成部從第2電壓生成部12切換為第3電壓生成部13或第1電壓生成部11時,控制部14也可以控制關閉第2電壓生成部12的MOSFET 12a、12c,並啟動驅動的電壓生成部的MOSFET(MOSFET 13a、13c或MOSFET 11a、11c)。For example, the
還有,控制部14也可以以特定順序切換在複數電壓生成部11、12、13中驅動的電壓生成部。因此,可以依照特定順序變更驅動的電壓生成部。Furthermore, the
例如,控制部14之解碼器14c可以依照特定的驅動順序(例如重複第1電壓生成部11、第2電壓生成部12、第3電壓生成部13的順序)切換驅動的電壓生成部。此處,關於驅動順序的資訊可以儲存在例如半導體記憶裝置內的模式暫存器(在圖式中省略)或設置於解碼器14c內的儲存電路等。另外,關於驅動順序的資訊也可以在任意的時序變更。For example, the
第3圖為顯示根據本實施例之電壓生成電路10的動作的一例的時序圖。首先,在時刻t1中,控制部14的解碼器14c在從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為0)時,生成低位準之第1控制訊號EN1I,並生成高位準之第1控制訊號EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。因此,第1電壓生成部11的MOSFET 11c啟動,其以外的MOSFET 11a、12a、12c、13a、13c關閉。接下來,在時刻t2中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為1)時,生成低位準之第1控制訊號EN1I以及第2控制訊號EN1O,並生成高位準之第1控制訊號EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN2O、EN3O。因此,第1電壓生成部11的MOSFET 11a、11c啟動,驅動第1電壓生成部11。此時,誤差放大器11d基於基準電壓VREF與電壓VDET的比較結果(此處為VREF>VDET),藉由生成訊號PGON降低MOSFET 11b的啟動電阻,使輸出電壓V1上升到目標電壓為止。FIG. 3 is a timing chart showing an example of the operation of the
接下來,在時刻t3中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為2)時,生成低位準之第1控制訊號EN2I,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。因此,第2電壓生成部12的MOSFET 12c啟動,其以外的MOSFET 11a、11 c、12a、13a、13c關閉。接下來,在時刻t4中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為3)時,生成低位準之第1控制訊號EN2I以及第2控制訊號EN2O,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN3O。因此,第2電壓生成部12的MOSFET 12a、12c啟動,驅動第2電壓生成部12。此時,誤差放大器11d基於基準電壓VREF與電壓VDET的比較結果(此處為VREF>VDET),藉由生成訊號PGON降低MOSFET 12b的啟動電阻,使輸出電壓V2上升到目標電壓為止。Next, at time t3, when the
接下來,在時刻t5中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為4)時,生成低位準之第1控制訊號EN3I,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN2I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。因此,第3電壓生成部13的MOSFET 13c啟動,其以外的MOSFET 11a、11 c、12a、12c、13a關閉。接下來,在時刻t6中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為5)時,生成低位準之第1控制訊號EN3I以及第2控制訊號EN3O,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN2I以及第2控制訊號EN1O、EN2O。因此,第3電壓生成部13的MOSFET 13a、13c啟動,驅動第3電壓生成部13。此時,誤差放大器11d基於基準電壓VREF與電壓VDET的比較結果(此處為VREF>VDET),藉由生成訊號PGON降低MOSFET 13b的啟動電阻,使輸出電壓V3上升到目標電壓為止。
Next, at time t5, when the
另外,在時刻t7以後,重複時刻t1~t6的動作。 In addition, after time t7, the operations from time t1 to time t6 are repeated.
如此一來,可以在每個特定時序(此處為每次時脈訊號的脈衝數到達特定值時)切換在複數電壓生成部11、12、13中驅動的電壓生成部。
In this way, the voltage generating units driven in the complex
此處,針對根據本實施例之電壓生成電路10的電流消耗降低的效果進行說明。例如,基準電壓VREF為0.8V、電阻R1的電阻為200kΩ、電阻R2的電阻為100kΩ、電阻R3的電阻為200kΩ、電阻R4的電阻為800kΩ時,算出各輸出電壓V1、V2、V3如下。
Here, the effect of reducing current consumption of the
V1=VREF×(R1+R2+R3+R4)/R4=1.3V V1=VREF×(R1+R2+R3+R4)/R4=1.3V
V2=VREF×(R2+R3+R4)/R4=1.1V V2=VREF×(R2+R3+R4)/R4=1.1V
V3=VREF×(R3+R4)/R4=1.0V V3=VREF×(R3+R4)/R4=1.0V
另外,誤差放大器11d的電流消耗為1μA,在各輸出電壓V1、V2、V3中只生成輸出電壓V1時,電壓生成電路10的電流消耗(不包括供給電流)I可以如下般算出。
In addition, when the current consumption of the
I=誤差放大器11d之電流消耗+第1電壓生成部11之電阻的電流消耗=1μA+1.3/1300kΩ=2μA
I=current consumption of the
另一方面,例如複數電壓生成部11、12、13之每一者互相獨立設置誤差放大器11d以及複數電阻R1、R2、R3、R4而非共用時,各電壓生成部11、12、13之每一者生成輸出電壓V1、
V2、V3時,各電壓生成部11、12、13的總電流消耗I′可以如下般算出。
On the other hand, for example, when the
I′=各電壓生成部11、12、13之誤差放大器11d的電流消耗+各電壓生成部11、12、13之電阻的電流消耗=1μA×3+1.3V/1300kΩ+1.1V/1100kΩ+1.0V/1000kΩ=6μA
I′=current consumption of the
因此,在與複數電壓生成部11、12、13之每一者互相獨立設置誤差放大器11d以及複數電阻R1、R2、R3、R4而非共用的情況相較之下,根據本實施例的電壓生成電路10可以將電流消耗降低為1/3。
Therefore, compared with the case where each of the complex
另外,可以因應例如電壓生成部之負載電流或電容量設定各電壓生成部11、12、13的驅動停止期間。例如,在負載電流IOUT為20μA,電容量COUT為2nF,驅動停止中的電壓下降之目標值dV為50mV時,驅動停止期間dT_max可以被算出如下。
In addition, the driving stop period of each
dT_max=COUT×dV/IOUT=2nF×50mV/20μA=5μs dT_max=C OUT ×dV/I OUT =2nF×50mV/20μA=5μs
這代表驅動停止期間比5μs更短時,可以將驅動停止中的電壓下降設為未滿50mV。 This means that when the drive stop period is shorter than 5 μs, the voltage drop during drive stop can be set to less than 50 mV.
另外,為了最小化起因於切換驅動的電壓生成部的雜訊(交換(switching)雜訊),優選的將各電壓生成部11、12、13的MOSFET 11b、12b、13b之啟動電阻調整為相等。此處,由於各電壓生成部11、12、13的負載電流因應輸出電壓之高低而互不相同,例如在MOSFET 11b、12b、13b之閘極寬度因應負載電流被決定為線形時,藉由因應負載電流調整MOSFET 11b、12b、13b
的大小,可以設定使啟動電阻相等。例如,第1電壓生成部11之負載電流為第2電壓生成部12的負載電流的4倍時,第1電壓生成部11的MOSFET 11b的閘極寬度的大小可以被調整為第2電壓生成部12的MOSFET 12b的閘極寬度的4倍。因此,可以最小化起因於驅動的電壓生成部之切換的雜訊(交換雜訊)。
In addition, in order to minimize noise (switching noise) caused by the voltage generating part of the switching drive, it is preferable to adjust the starting resistance of the
如上述說明,在本實施例中,複數電阻R1、R2、R3、R4中的至少一個電阻被共有地設置於複數電壓生成部11、12、13之間。另外,複數電阻R2、R3、R4被共有地設置於複數電壓生成部11、12之間。因此,由於可以在複數電壓生成部11、12、13之間共用複數電壓生成部11、12、13之每一者中包含的複數電阻中的至少一個電阻,和例如複數電壓生成部11、12、13設置互相獨立的電阻而非共用任一電阻相較之下,可以減少各電壓生成部11、12、13佔據的布局尺寸,同時可以減少半導體記憶裝置的電流消耗。
As described above, in this embodiment, at least one resistor among the plurality of resistors R1, R2, R3, and R4 is provided in common between the plurality of
另外,在本實施例中,誤差放大器11d被共有地設置於複數電壓生成部11、12、13之間。因此,舉例而言,由於複數電壓生成部11、12、13可以共用單一誤差放大器11d,可以減少各電壓生成部11、12、13佔據的布局尺寸,同時可以減少半導體記憶裝置的電流消耗。
In addition, in this embodiment, the
以下說明本發明的第2實施例。電壓生成電路10的複數電壓生成部11、12、13中的至少1電壓生成部11,在包括升壓輸入電壓(外部電壓電源VDD)並生成輸出電壓V1的升壓電路11e這點上與第1
實施例不同。以下針對與第1實施例不同的構成進行說明。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. At least one
第4圖顯示根據本實施例之半導體記憶裝置的電壓生成電路10的構成例。在本實施例中,在第1電壓生成部11中設置升壓電路11e代替MOSFET 11a。
FIG. 4 shows a structural example of the
升壓電路11e被配置為回應從控制部14之振盪器14a輸出的振盪訊號OSC升壓輸入電壓(外部電壓電源VDD),生成輸出電壓V1。在本實施例中,升壓電路11e被配置為在基準電壓VREF>電壓VDET的情況下,在第2控制訊號EN1O為低位準時,升壓輸入電壓。另外,升壓電路11e也可以利用習知的電荷幫浦(charge pump)構成。
The boosting
第5圖為根據本實施例的電壓生成電路10之動作的一例的時序圖。首先,在時刻t11中,控制部14的解碼器14c在從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為00)時,生成低位準之第1控制訊號EN1I,並生成高位準之第1控制訊號EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。因此,第1電壓生成部11的MOSFET 11c啟動,其以外的MOSFET 12a、12c、13a、13c關閉。接下來,在時刻t12中,控制部14的解碼器14c從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為02)時,生成低位準之第1控制訊號EN1I以及第2控制訊號EN1O,並生成高位準之第1控制訊號EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN2O、EN3O。因此,驅動第1電壓生成部11的升壓電路11e的同時,MOSFET 11c開啟,驅動第1電壓生成部11。此時,藉由升壓電路11e在時刻t13以及時刻t14
中回應振盪訊號OSC之觸發(toggle)升壓輸入電壓(外部電壓電源VDD),輸出電壓V1上升到目標電壓。另外,升壓電路11e在時刻t14中基準電壓VREF<電壓VDET時,停止升壓動作。之後,在時刻t15中基準電壓VREF>電壓VDET時,升壓電路11e回應振盪訊號OSC之觸發(toggle)重新開始升壓動作。
FIG. 5 is a timing chart of an example of the operation of the
接下來,在時刻t16中,控制部14的解碼器14c在從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為08)時,生成低位準之第1控制訊號EN2I,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN2I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。另外,時刻t16~時刻t17的動作與第3圖所示之時刻t3~時刻t5的動作相同。
Next, at time t16, when the
接下來,在時刻t17中,控制部14的解碼器14c在從計數器14b接收由訊號CNTV顯示的計數值(此處為0C)時,生成低位準之第1控制訊號EN3I,並生成高位準之第1控制訊號EN1I、EN2I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O。另外,時刻t17~時刻t18的動作與第3圖所示之時刻t5~時刻t7的動作相同。
Next, at time t17, when the
另外,在時刻t18以後,重複時刻t11~t17的動作。 In addition, after time t18, the operations from time t11 to t17 are repeated.
如上所述,根據本實施例的電壓生成電路10以及半導體記憶裝置,在複數電壓生成部11、12、13中的至少1電壓生成部(第1電壓生成部11)中,可以生成比輸入電壓(外部電壓電源VDD)高的輸出電壓V1。
As described above, according to the
在本實施例中,雖然以第1電壓生成部11包含升壓電路11e的情況為例,但不以此為限。第2電壓生成部12或第3電壓生
成部13也可以代替第1電壓生成部11包括升壓電路,第1電壓生成部11、第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13也可以都包括升壓電路。
In this embodiment, the case where the first
以上說明之各實施例,是為了使本發明容易理解而記載,上述記載並非用以限制本發明。因此,上述各實施例所揭露之各元件,目的為包含屬於本發明之技術範圍內之所有設計變更或均等物。 Each of the embodiments described above is described in order to make the present invention easier to understand, and the above description is not intended to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiments is intended to include all design changes or equivalents that fall within the technical scope of the present invention.
例如,在第1實施例中,雖然以每次振盪訊號OSC的時脈數到達特定值(例如2)時切換驅動的電壓生成部的情況為例,本發明不限於此。例如,欲將複數電壓生成部11、12、13中的任一電壓生成部的驅動間隔(電壓生成間隔)設定得比其他電壓生成部更長時,如第6圖所示,藉由將第1控制訊號EN1I、EN2I、EN3I以及第2控制訊號EN1O、EN2O、EN3O變化為低位準的情況遮蔽(mask),也可以維持高位準(意即:維持對應的電壓生成部的驅動停止狀態)。因此,由於可以簡單地延長電壓生成部之驅動停止的狀態,可以降低電壓生成電路10的電流消耗。
For example, in the first embodiment, the case where the driven voltage generating unit is switched every time the clock number of the oscillation signal OSC reaches a specific value (for example, 2) is taken as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when it is desired to set the driving interval (voltage generation interval) of any one of the plurality of
另外,在上述各實施例中,雖然以本發明的「輸出驅動器」、「第1開關部」以及「第2開關部」由P通道型MOSFET構成的情況為例,但本發明不限於此。例如,「輸出驅動器」、「第1開關部」以及「第2開關部」可以由N通道型MOSFET構成,也可以由其他電晶體或開關元件等構成。 In addition, in each of the above embodiments, the case where the "output driver", "first switching part" and "second switching part" of the present invention are composed of P-channel MOSFETs is taken as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the "output driver", "first switching part" and "second switching part" may be composed of N-channel MOSFETs, or may be composed of other transistors or switching elements.
再者,在上述各實施例中,雖然以第1電壓生成部
11、第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13為線性穩壓器的情況為例,但本發明不限於此。例如,第1電壓生成部11、第2電壓生成部12以及第3電壓生成部13也可以是切換是調整器(switching regulator)等其他調整器。
Furthermore, in each of the above embodiments, although the first
另外,第1圖、第2圖以及第4圖所示之電壓生成電路10以及各部11~14之構成僅為一例,可以適當地變更,也可以採用習知的構成或其他各種構成。
In addition, the configurations of the
10:電壓生成電路 10: Voltage generation circuit
11:第1電壓生成部 11: 1st voltage generating section
11a、11b、11c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 11a, 11b, 11c: Metal Oxygen Semi-field Effect Transistor (MOSFET)
11d:誤差放大器 11d: Error amplifier
11e:升壓電路 11e: Boost circuit
12:第2電壓生成部 12: Second voltage generating section
12a、12b、12c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 12a, 12b, 12c: Metal-oxide semi-field effect transistor (MOSFET)
13:第3電壓生成部 13: 3rd voltage generation section
13a、13b、13c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 13a, 13b, 13c: Metal-oxide semi-field effect transistor (MOSFET)
14:控制部 14:Control Department
14a:振盪器 14a:Oscillator
14b:計數器 14b: Counter
14c:解碼器 14c: decoder
15:更新控制部 15:Update Control Department
CNTS、CNTV:訊號 CNTS, CNTV: signal
EN1I、EN2I、EN3I:第1控制訊號 EN1I, EN2I, EN3I: 1st control signal
EN1O、EN2O、EN3O:第2控制訊號 EN1O, EN2O, EN3O: second control signal
OSC:振盪訊號 OSC: oscillation signal
PGON:訊號 PGON: signal
R1、R2、R3、R4:電阻 R1, R2, R3, R4: Resistors
V1、V2、V3:輸出電壓 V1, V2, V3: output voltage
VDD:外部電壓電源 VDD: external voltage power supply
VDET:電壓 VDET: voltage
VREF:基準電壓 VREF: reference voltage
第1圖為根據本發明之第1實施例的電壓生成電路的構成例的圖。 第2圖為控制部之構成例的方塊圖。 第3圖為電壓生成電路內之訊號的時間推移的時序圖。 第4圖為根據本發明之第2實施例的電壓生成電路的構成例的圖。 第5圖為電壓生成電路內之訊號的時間推移的時序圖。 第6圖為根據變形例之電壓生成電路內之訊號的時間推移的時序圖。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a voltage generating circuit according to the first embodiment of the present invention. Figure 2 is a block diagram showing an example of the structure of the control unit. Figure 3 is a timing diagram of the time transition of signals in the voltage generating circuit. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a voltage generating circuit according to the second embodiment of the present invention. Figure 5 is a timing diagram of the time transition of signals in the voltage generating circuit. FIG. 6 is a timing chart showing the time transition of signals in the voltage generating circuit according to the modified example.
10:電壓生成電路 10: Voltage generation circuit
11:第1電壓生成部 11: 1st voltage generating section
11a、11b、11c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 11a, 11b, 11c: Metal Oxygen Semi-field Effect Transistor (MOSFET)
11d:誤差放大器 11d: Error amplifier
12:第2電壓生成部 12: Second voltage generating section
12a、12b、12c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 12a, 12b, 12c: Metal-oxide semi-field effect transistor (MOSFET)
13:第3電壓生成部 13: 3rd voltage generating section
13a、13b、13c:金氧半場效電晶體(MOSFET) 13a, 13b, 13c: Metal-oxide semi-field effect transistor (MOSFET)
EN1I、EN2I、EN3I:第1控制訊號 EN1I, EN2I, EN3I: 1st control signal
EN1O、EN2O、EN3O:第2控制訊號 EN1O, EN2O, EN3O: second control signal
PGON:訊號 PGON: signal
R1、R2、R3、R4:電阻 R1, R2, R3, R4: Resistors
V1、V2、V3:輸出電壓 V1, V2, V3: output voltage
VDD:外部電壓電源 VDD: external voltage power supply
VREF:基準電壓 VREF: reference voltage
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