(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部給電電圧（ＶＩＮＴ）を備えた回路装置において、
前記回路装置は、
外部給電電圧（ＶＥＸＴ）を印加するための端子（３３）と、
前記外部給電電圧とは異なる内部電圧（ＶＩＮＴ）をピックアップするための端子（３１）を有する前記外部給電電圧（ＶＥＸＴ）により給電される電圧発生器（３）と、
基準電位端子（３２，ＶＳＳ）と、
切換段（１）と、
プリチャージ信号（ＥＮＢ｀）を発生させる制御回路（２）とを有しており、
前記切換段（１）は、前記内部給電電圧により給電され、該切換段（１）の被制御電流路と直列に接続された同じ伝導型の少なくとも２つのトランジスタを有しており、
前記２つのトランジスタの一方は論理制御信号（Ｑ）によって、他方は前記プリチャージ信号（ＥＮＢ｀）によって制御可能であり、
前記制御回路（２）は、
第１のインバータ（２１）と第２のインバータ（２５）とを有しており、
前記第１のインバータ（２１）の信号側は、別のプリチャージ信号（ＥＮＢ）により制御可能であり、前記第１のインバータ（２１）の給電電圧側は、相補的な伝導型の第１および第２のトランジスタ（２２，２３）を介して内部給電電圧（３１，ＶＩＮＴ）のための端子と基準電位端子（３２，ＶＳＳ）とに接続されており、この場合、前記第１および第２のトランジスタ（２２，２３）は、前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）が十分な状態であることを知らせる制御信号（ＶＩＮＴＯＮ）により相補的に制御可能であり、
前記第２のインバータ（２５）の入力側は、前記第１のインバータ（２１）の出力側と接続されており、前記第２のインバータ（２５）の出力側は、プリチャージ信号（ＥＮＢ｀）を供給するための端子を有している、ことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
第３のトランジスタ（２６）を有しており、該トランジスタの被制御区間は、前記第２のインバータ（２５）の入力側と前記外部給電電圧（３３，ＶＥＸＴ）のための端子に接続されており、前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）が十分な状態であることを知らせる制御信号（ＶＩＮＴＯＮ）により制御可能である、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記第２のインバータ（２５）は、前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）のための端子（３１）に接続されている、請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）が十分な状態であることを知らせる制御信号（ＶＩＮＴＯＮ）は、前記第１および第２のトランジスタのうちの一方のトランジスタ（２３）の制御端子には非反転状態で印加され、前記第１および第２のトランジスタのうちの他方のトランジスタ（２２）の制御端子には第３のインバータ（２４）を介して反転状態で印加されることができ、
前記第２のインバータ（２４）は、前記外部給電電圧（ＶＥＸＴ）のための端子（３３）に接続されている、請求項１から３のいずれか１項記載の回路装置。
【請求項５】
前記切換段（１）は、集積回路の出力励振部を形成しており、該切換段の出力側は接続面（１３）と接続されており、該接続面において、前記集積回路の信号を外部からピックアップすることができる、請求項１から４のいずれか１項記載の回路装置。
【請求項６】
さらなるトランジスタ（１５）を有しており、該トランジスタの被制御区間を介して、前記切換段（１）のトランジスタ（１０，１１）の結合点（１６）は前記接続面（１３）と接続されており、さらなる制御信号（ＥＮＶＧ）により制御可能である、請求項５記載の回路装置。
【請求項７】
基準電位（ＶＳＳ）に関連した前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）の絶対値は、前記外部給電電圧（ＶＥＸＴ）よりも小さい、請求項１から６のいずれか１項記載の回路装置。
【請求項８】
前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）が十分な状態であることを知らせる前記制御信号（ＶＩＮＴＯＮ）は、レベル変換器（４）の出力側でピックアップすることができ、
前記レベル変換器（４）は、前記外部給電電圧（ＶＥＸＴ）のための端子（３３）と接続されており、該レベル変換器（４）の信号入力側は、前記内部給電電圧（ＶＩＮＴ）により制御可能である、請求項１から７のいずれか１項記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給電電圧が内部で生成される回路装置に関するものであり、前記給電電圧は、外部から印加される給電電圧から導出され、電流路を制御する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の集積回路では、切換段の内部には、外部から印加された給電電圧よりも低い給電電圧が供給される。これにより、トランジスタを比較的低い給電電圧用に設計することができ、ひいてはトランジスタの寸法をより小さくすることができる。内部給電電圧は集積回路チップ上の電圧発生器により生成され、この電圧発生器は外部給電電圧により給電されている。このような給電電圧の構想はとりわけＤＲＡＭで使用されている。現在のところＤＲＡＭでは、外部給電電圧は例えば２．５Ｖであり、内部給電電圧は２．０Ｖである。
【０００３】
内部給電電圧により給電される集積回路内の切換段は、いわゆるダイナミックロジックとして実現することができる。このような切換段は、同じチャネルタイプの２つのトランジスタ、例えばｎチャネルＭＯＳトランジスタからなる電流路を有しており、これらｎチャネルＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース区間は、内部給電電圧のための端子と基準電位（アース）のための端子との間に直列に接続されている。２つのトランジスタのうちの一方はプリチャージ信号により制御され、このプリチャージ信号は切換段の出力側を給電電位まで充電する。後続の動作周期では、伝送すべき論理状態を指定する論理信号が電流路の他方のトランジスタに印加され、次いでプリチャージ論理信号は給電電圧で出力側に残留するか、またはアースに導かれる。
【０００４】
プリチャージ信号および論理信号を発生させる回路も同様に内部給電電圧により給電される。内部給電電圧を生成する電圧発生器の高速作動時には、プリチャージ信号および論理信号の論理レベルが決定されず、ランダムに設定されてしまうという問題が生じる。それゆえ、ダイナミック切換段の電流路の両方のトランジスタが完全に導通制御されるか、または部分的に導通制御されるというケースが生じ得る。そして内部給電電圧のための端子と基準電位のための端子との間に導通電流路が形成される。これにより、内部給電電圧のための電圧発生器は過負荷状態となり、故障することもあるので、内部給電電圧が動作レベルに達しない。場合によっては、電圧発生器が破損することもある。それゆえ、電圧発生器は、大きな動作電流にも、すなわち本来の通常動作時に必要な動作電流よりも大きな動作電流に対しても十分に耐えられるように選定されなければならない。その結果、集積回路において過度に大きな占有面積が必要となる。
【０００５】
ＤＥ  １９８  ２９  ２８７号明細書では、シンクロナスダイナミック半導体メモリが示されており、このシンクロナスダイナミック半導体メモリは、ターンオンプロセスを制御する初期化回路を有している。給電電圧の安定化および初期化フローの処理が無事行われると、ＳＤＲＡＭは規則的な動作に対する準備が整う。ターンオンプロセスの間、規則的な動作のために設けられた内部制御回路が決められた目標状態に確実に保持されるように配慮される。これにより、データ線路にショートを引き起こしたり、内部電流負荷の制御不能な活性化を引き起こす出力トランジスタの不所望の活性化を防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、集積時の面積占有率が少なく、より安全に動作することのできる、内部で生成される給電電圧を備えた回路装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、内部給電電圧を備えた回路装置において、外部給電電圧を印加するための端子と、前記外部給電電圧とは異なる内部電圧をピックアップするための端子を有する前記外部給電電圧により給電される電圧発生器と、基準電位端子と、切換段と、プリチャージ信号を発生させる制御回路とを有しており、前記切換段は、前記内部給電電圧により給電され、該切換段の被制御電流路と直列に接続された同じ伝導型の少なくとも２つのトランジスタを有しており、前記２つのトランジスタの一方は論理制御信号によって、他方は前記プリチャージ信号によって制御可能であり、前記制御回路は、第１のインバータと第２のインバータとを有しており、前記第１のインバータの信号側は、さらなるプリチャージ信号により制御可能であり、前記第１のインバータの給電電圧側は、相補的な伝導型の第１および第２のトランジスタを介して内部給電電圧のための端子と基準電位端子とに接続されており、この場合、前記第１および第２のトランジスタは、前記内部給電電圧が十分な状態であることを知らせる制御信号により相補的に制御可能であり、前記第２のインバータの入力側は、前記第１のインバータの出力側と接続されており、前記第２のインバータの出力側は、プリチャージ信号を供給するための端子を有しているように回路装置を構成することにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による回路装置では、内部給電電圧により給電される切換段の回路接合部が初期化される。これは、内部給電電圧が正しい動作にはまだ十分な高さでない時に、内部給電電圧と基準電位との間にある電流路の導通を確実に防ぐことができるように、クリティカルな回路接合部が制御されるということを意味する。制御回路は、この初期化フェーズの間、プリチャージトランジスタが確実に遮断されるような論理レベルをプリチャージ信号がつねに有するように配慮する。ｎチャネルＭＯＳプリチャージトランジスタでは、プリチャージ信号は初期化フェーズの間つねにローレベルを有する。十分に高い内部給電電圧が準備されてはじめて、プリチャージ信号は送出され、所望の信号処理に応じてクロック制御可能である。
【０００９】
制御回路の出力側インバータは、有利には、初期化フェーズの間、第３のトランジスタにより外部給電電圧に固定することができる。これにより、インバータの出力側が、切換段のプリチャージトランジスタが遮断されるようなレベルを確実にとることが保証される。このインバータが適切に制御されることにより、可能な限り少ない機能素子だけが外部給電電圧により給電される。
【００１０】
供給された入力側のプリチャージ信号は、十分に高い給電電圧が準備されるまで、第１のインバータ、およびこのインバータの給電電圧側に内部給電電圧または基準電位で接続された第１および第２のトランジスタによりブロックされる。この状態は相応の制御信号によって示される。この制御信号は、第１のインバータに内部給電電圧または基準電位で接続されたトランジスタにより相補的に印加される。この制御信号は、これらのトランジスタのうちの一方には非反転状態で直接供給され、他方のトランジスタにはこの制御信号はインバータを介して反転して供給される。このインバータには外部給電電圧により適切に動作電圧が供給される。
【００１１】
本発明は、特に初期化すべき切換段が回路の出力励振部内に配置されている場合に有利である。この出力励振部の出力端子は、接続面、いわゆるパッドと接続されている。これは、比較的大きな金属被覆面であり、この金属被覆面上にはボンディングワイヤがスタンピングされ、ケーシングの接続ピンと接続されている。出力励振部は、電流励振性能を有する比較的大きな寸法のトランジスタを有しており、このためケーシングの接続ピンに接続された外部線路、例えば回路基板上を走る線路を励振することができる。このような電流路が、内部給電電圧を供給する電圧発生器の起動時に、許容できない形で内部給電電圧と基準電位との間に導通接続を形成した場合、比較的大きな分流が流れることがある。本発明によれば、出力励振部において、このような許容不可能な状態は上記初期化によって防ぐことができる。
【００１２】
給電電圧が十分に高いことを示す制御信号は、内部で生成される給電電圧を閾値と比較する論理信号であってもよい。代替的に、この制御信号を内部で生成される給電電圧からレベル変換によって直接導出してもよい。レベル変換器は、外部給電電圧によって給電され、内部給電電圧のその時点でのレベルを外部給電電圧を基準とした論理レベルに変換する。
【００１３】
【実施例】
以下の明細書では、本発明を実施例を図示する図面を用いてより詳細に説明する。
【００１４】
図１では、ダイナミック回路が１で表示されている。切換段は、ドレイン−ソース区間が直列に接続された２つのｎチャネルＭＯＳトランジスタ１０，１１を有している。この直列回路は、電圧発生器により生成される内部給電電圧のための端子３１，３２の間に接続されている。基準電位ＶＳＳは、端子３２において内部給電電圧のマイナス極を形成している。内部給電電圧のプラス極は、給電電位ＶＩＮＴによって端子３１に形成されている。給電電圧発生器３は、外部から供給される給電電圧ＶＥＸＴによって給電され、公知の適切な閉ループ制御回路によってチップ内部の給電電位ＶＩＮＴ、または基準電位ＶＳＳに対して形成される相応の内部給電電圧ＶＩＮＴを生成する。内部給電電圧ＶＩＮＴは実施例では２．０Ｖである。ダイナミック出力励振部１のトランジスタ１１は、プリチャージ信号ＥＮＢ｀により制御される。信号ＥＮＢ｀のハイレベルがトランジスタ１１を導通制御し、その結果、ダイナミック切換段１の出力側１２が内部給電電位ＶＩＮＴ−Ｖｔｈｎにプリチャージされる。ここで、Ｖｔｈｎはｎチャネルトランジスタ１１のスレショルド電圧である。次の動作周期では、プリチャージ信号ＥＮＢ｀が再び遮断され、これにより、端子１２における出力信号ＯＵＴのレベルが、トランジスタ１０を制御する論理信号Ｑによって設定される。信号Ｑのローレベルはトランジスタ１０を遮断し、その結果、出力信号ＯＵＴにさらにハイレベルが印加される。信号Ｑのハイレベルはトランジスタ１０を導通接続し、その結果、出力側１２は基準電位ＶＳＳに移る。
【００１５】
内部給電電圧ＶＩＮＴが安全動作に十分なほど高い持続動作レベルにまだ達していない間は、本発明による回路装置なしでトランジスタ１１，１０の両方を同時に導通制御することもできる。そして内部給電電圧のための端子３１，３１の間に、電圧発生器３に過度の負荷をかける導通電流路が形成される。内部給電電圧のための電源投入フェーズの間このような回路状態を避けるために、制御回路２が使用される。制御回路２の入力側には、前置接続された切換段によって発生されたプリチャージ信号ＥＮＢが供給され、その上、電圧発生器３が始動準備完了した出力電圧を有していることを示す制御信号ＶＩＮＴＯＮが供給される。図２に示されているように、外部給電電圧ＶＥＸＴは２．５Ｖのレベルを有している。内部給電電圧ＶＩＮＴは、十分に高い外部給電電圧ＶＥＸＴが準備されてはじめて、電圧発生器３により生成される。内部給電電圧は比較的緩慢に上昇する。十分に高い内部給電電圧ＶＩＮＴ、例えば図２の１．５Ｖに達すると、信号ＶＩＮＴＯＮが活性化される。
【００１６】
制御回路２はインバータ２１を有しており、このインバータ２１の信号入力側、すなわちトランジスタ２１１，２１２の互いに接続されたゲート端子は、入力側のプリチャージ信号ＥＮＢにより制御される。インバータ２１の給電電圧端子は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ２２を介して内部給電電圧ＶＩＮＴに接続されており、さらにｎチャネルＭＯＳトランジスタ２３を介して基準電位ＶＳＳのための端子と接続されている。したがって、トランジスタ２２，２１１，２１２，２３から形成されている電流路は、内部給電電圧ＶＩＮＴに接続されている。トランジスタ２３は制御信号ＶＩＮＴＯＮにより直接制御される。トランジスタ２２はこれに関して相補的に制御される。インバータ２４は、信号ＶＩＮＴＯＮを反転し、その出力側はトランジスタ２２のゲート端子と接続されている。インバータ２４は外部給電電圧により給電される。
【００１７】
時点Ｔ１以前の初期化フェーズの間、信号ＶＩＮＴＯＮはローレベルを有する。したがって、トランジスタ２３，２２は遮断されている。インバータ２４は外部給電電圧により給電されるので、初期化フェーズの間、インバータ２４の出力レベルは外部給電電圧ＶＥＸＴの高さにある。これによりｐチャネルＭＯＳトランジスタ２２２が確実に遮断される。それゆえ初期化フェーズの間、インバータ２１には給電電圧が供給されず、したがって信号ＥＮＢのいずれのレベルの転送を防ぐことができる。インバータ２１の出力側はインバータ２５の入力側と接続されており、インバータ２５の出力側には初期化されたプリチャージ信号ＥＮＢ｀が供給される。インバータ２５は給電電圧側で内部給電電圧ＶＩＮＴにより給電される。時点Ｔ１以前の初期化フェーズの間、出力側のプリチャージ信号ＥＮＢ｀がローレベルを有することを保証するために、インバータ２５の入力側はｐチャネルＭＯＳトランジスタ２６を介して外部給電電圧ＶＥＸＴのための端子３３に固定されている。トランジスタ２６のゲート端子は直接信号ＶＩＮＴＯＮにより制御され、そのためトランジスタ２６は、初期化フェーズの間、導通状態にあり、インバータ２５の入力側を外部給電電圧ＶＥＸＴにより形成されるハイレベルに保持する。
【００１８】
内部給電電圧ＶＩＮＴが１．５Ｖのレベル値に達すると、信号ＶＩＮＴＯＮはローレベルからハイレベルに切り替わる（図２）。これによりトランジスタ２２２，２３は導通状態となる。トランジスタ２１の給電電圧端子は、内部給電電圧ＶＩＮＴまたはアースＶＳＳに接続される。その上、トランジスタ２６も遮断される。それゆえ、入力側に印加されるプリチャージ信号ＥＮＢのレベル変化は、インバータ２５の出力側に信号ＥＮＢ｀として転送される。そのとき制御回路２は透過的である。
【００１９】
信号ＶＩＮＴＯＮは、発生器３により生成された電圧ＶＩＮＴを１．５Ｖの閾値と比較することによって生成される。代替的にレベル変換器４を設け、このレベル変換器４に直接内部給電電圧ＶＩＮＴが供給され、外部給電電圧ＶＥＸＴにより給電されるようにすることもできる。レベル変換器４は、１．５Ｖの閾値が超過されると、内部給電電圧ＶＩＮＴによって、制御信号ＶＩＮＴＯＮが外部給電電圧ＶＥＸＴの高さの論理レベルで出力側に生成されるという回路特性を有している。
【００２０】
図示されたｎチャネルＭＯＳトランジスタおよびｐチャネルＭＯＳトランジスタは、ｎ伝導型またはｐ伝導型を有している。これらトランジスタの被制御区間は、それぞれこれらトランジスタのドレイン−ソース経路である。これらトランジスタの制御端子はそのゲート端子である。
【００２１】
図４では、出力側１２は接続面１３、いわゆるパッドと直接接続されている。接続パッド１３にはボンディングワイヤ１４がスタンピングされており、回路出力側をケーシングピンにつないでいる。ケーシングピンは線路により回路基板に接続されている。出力励振部として使用される切換段１のエッジ急峻度を所定の値に設定できるように、付加的にｎチャネルＭＯＳトランジスタ１５が設けられている。トランジスタ１５のドレイン−ソース区間の一方の側は、トランジスタ１０，１１の結合点１６に接続されており、他方の側は接続パッド１３に接続されている。パッド１３はプルアップ抵抗１７を介して給電電位ＶＴに接続されている。トランジスタ１１は結合点１６をＶＩＮＴ−Ｖｔｈｎにプリチャージするために使用される。これにより、ハイレベルを出力する際にパッド１３を介して容量性の過渡電流が結合点１６に流れ込むことがない。トランジスタ１５は制御信号ＥＮＶＧにより制御される。トランジスタ１５によって、信号Ｑにより決定される出力すべき信号レベルの切換エッジのエッジ急峻度が設定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路装置を示す。
【図２】図１による回路に生じる電圧および信号の信号ダイヤグラムを示す。
【図３】図１による回路に発生する信号の論理信号ダイヤグラムを示す。
【図４】特に集積回路の出力励振部のための本発明による回路装置を示す。
【図５】図４の回路の論理信号ダイヤグラムを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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