JP3071312B2 - データアウトバッファ回路 - Google Patents

データアウトバッファ回路

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JP3071312B2
JP3071312B2 JP4194335A JP19433592A JP3071312B2 JP 3071312 B2 JP3071312 B2 JP 3071312B2 JP 4194335 A JP4194335 A JP 4194335A JP 19433592 A JP19433592 A JP 19433592A JP 3071312 B2 JP3071312 B2 JP 3071312B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ等の半導
体集積回路装置において、ブートストラップ回路を備え
たデータアウトバッファ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば半導体メモリのデータアウ
トバッファ回路には、高速化及び出力駆動能力強化のた
めにブートストラップ回路が用いられている。その一構
成例を図2に示す。図2は、従来のブートストラップ回
路を備えたデータアウトバッファ回路の回路図である。
このデータアウトバッファ回路は、入力信号DOH
N (但し、Nは反転を意味する)に基づき電源電位VC
C以上のレベルの電位を出力ノードNb から出力するブ
ートストラップ回路10と、前記出力ノードNb の電位
及び入力信号DOLN によってゲート制御される出力バ
ッファとを備え、その出力バッファに出力端子DOUT
が接続されている。出力バッファは、出力ノードNb
ゲート制御されるエンハンスメント型のMOSトランジ
スタ(例えば、Nチャネル型MOSトランジスタ、以下
NMOSという)32と、入力信号DOLN がインバー
タ31で反転された信号によってゲート制御されるNM
OS33とを備え、その出力段のNMOS32,33が
電源電位VCCと接地電位VSSとの間に直列接続され
ている。NMOS32と33の接続点には、出力端子D
OUTが接続されている。この出力端子DOUTには、
抵抗を介して基準電位VRが印加される。
【0003】ブートストラップ回路10は、入力信号D
OHN を反転するインバータ11と、NMOS12,1
3,15及びPチャネル型MOSトランジスタ(以下、
PMOSという)14からなる遅延手段と、転送用のN
MOS16(第2のMOSトランジスタ)と、NMOS
17,18からなる充放電手段と、出力側のNMOS1
9(第1のMOSトランジスタ)及びNMOS20と、
ブートストラップ容量21とで、構成されている。な
お、図2中のNa ,Nc ,Nd ,Ne ,Nf は、各トラ
ンジスタのノード(接続点)である。
【0004】図3は図2に示すデータアウトバッファ回
路のタイミングチャートであり、この図を参照しつつ、
図2の動作を説明する。なお、図3中のT0 は非動作期
間、T1 は動作期間、T2 はリセット期間である。入力
信号DOHN とDOLN は、互いに逆相の信号である
が、図2の回路の非動作期間T0 では両信号とも“H”
レベルである。よってNMOS20がオン状態となり、
ノードNb が“L”レベルに引き下げられてNMOS3
2がオフ状態となり、さらにインバータ31の“L”レ
ベルの出力によってNMOS33がオフ状態となり、出
力端子DOUTがフローティング状態となる。このと
き、インバータ11の“L”レベルの出力によってPM
OS14がオン状態になると共に、NMOS16がオン
状態となるため、PMOS14及びNMOS15のドレ
イン側のノードNd が“H”レベルとなり、NMOS1
6のドレイン側のノードNe が、該NMOS16の閾値
電圧VTの1段落ちのVCC−VTとなる。
【0005】動作期間T1 になって“H”レベルの入力
信号DOHN と“L”レベルの入力信号DOLN が入力
されると、NMOS20がオン状態となってノードNe
が“L”レベルに引き下げられ、出力段のNMOS32
がオフ状態になり、さらにインバータ31の“H”レベ
ル出力によって出力段のNMOS33がオン状態とな
り、出力端子DOUTには“L”レベルが出力される。
一方、動作期間T1 になって“L”レベルの入力信号D
OLN と“H”レベルの入力信号DOHN が入力される
と、インバータ11の出力側ノードNa が“L”レベル
から“H”レベルとなる。このとき、NMOS15がま
だオフ状態にあるため、該NMOS15のドレイン側の
ノードNd が“H”レベルである。よってNMOS16
のドレイン側ノードNe の電位はVCC−VTのままで
あり、NMOS19がオン状態である。インバータ11
の出力側ノードNa が“L”レベルから“H”レベルに
なると、NMOS19のゲート容量により、該NMOS
19のゲート側ノードNe の電位が押し上げられる。そ
のため、NMOS19のソース側ノードNb が該NMO
S19を通してノードNa の電位まで上がる。
【0006】その後、NMOS15がオン状態になるの
で、該NMOS15のドレイン側ノードNd が“L”レ
ベルとなり、さらにNMOS16を介してそのドレイン
側ノードNe が“L”レベルとなり、NMOS18,1
9がオフ状態になる。そして、NMOS19のソース側
ノードNb が“H”レベルとなるので、NMOS17が
オン状態になり、そのソース側ノードNf の電位が上昇
する。ノードNf の電位が上昇すると、ブートストラッ
プ容量21により、該ノードNb の電位が押し上げられ
る。よって出力端子DOUTには、十分な“H”レベル
の信号が出力される。出力端子DOUTからの出力後、
リセット期間T2 になると、入力信号DOHN ,DOL
N が共に“H”レベルとなり、出力段のNMOS32,
33がオフ状態となって出力端子DOUTがフローティ
ング状態になる。その後、新しいデータが入力信号DO
N ,DOLN として入力され、再び出力を始める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
データアウトバッファ回路では、出力端子DOUTから
“H”レベルを出力後、再び“H”レベルを出力すると
きに、リセット期間T2が短いと、図3のAに示すよう
に、NMOS19のゲート側ノードNe の電位が十分な
レベルに達しないうちに、インバータ11の出力側ノー
ドNa が“L”レベルから“H”レベルになってしまう
ため、NMOS19のゲート容量によるノードNe のブ
ートストラップ電位が低くなり、ノードNb の立上りが
鈍くなる。すると、ブートストラップ容量21によるノ
ードNb のブートストラップ電位が低くなり(即ち、出
力段のNMOS32のゲート電位が低くなり)、出力端
子DOUTに十分な“H”レベルの信号が出力できなく
なってしまう。そのため、リセット期間T2 を充分長く
とらなければならず、動作速度が低下するという問題が
あり、それらを比較的簡単な回路構成で解決することが
困難であった。本発明は、前記従来技術が持っていた課
題として、リセット期間T2 を長くとらなければなら
ず、動作速度が低下するという点について解決したデー
タアウトバッファ回路を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、入力信号に基づき電源電位以上のレベル
の電位を出力ノードから出力するブートストラップ回路
と、前記出力ノードの電位によってゲート制御される出
力段のMOSトランジスタとを備えたデータアウトバッ
ファ回路において、次のような手段を設けている。即
ち、従来のブートストラップ回路は、前記入力信号の反
転信号を遅らせる遅延手段と、ソース・ドレインが前記
出力ノード及び反転信号にそれぞれ接続された出力用の
第1のMOSトランジスタと、ゲートが前記電源電位
に、ソース・ドレインが前記遅延手段の出力及び第1の
MOSトランジスタのゲートにそれぞれ接続された転送
用の第2のMOSトランジスタと、前記出力ノードに接
続されたブートストラップ容量と、前記遅延手段の出力
及び出力ノードの電位に基づいて前記ブートストラップ
容量を充放電する充放電手段とを、備えている。そこで
本発明では、前記第2のMOSトランジスタに並列接続
された第3のMOSトランジスタと、ゲートが前記電源
電位に、ソース・ドレインが前記入力信号及び第3のM
OSトランジスタのゲートにそれぞれ接続された第4の
MOSトランジスタとを、設けている。
【0009】
【作用】本発明によれば、以上のようにデータアウトバ
ッファ回路を構成したので、第3及び第4のMOSトラ
ンジスタは、ブートストラップ前においてブートストラ
ップ回路の出力ノードの電位を十分なレベルに設定する
働きがあり、それによって短いリセット期間で、出力段
のMOSトランジスタのゲート電位を十分ブーストでき
る。従って、前記課題を解決できるのである。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示す半導体メモリ
等に設けられるデータアウトバッファ回路の回路図であ
り、従来の図2中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。このデータアウトバッファ回路は、従来
の図2の回路と異なる回路構成のブートストラップ回路
40と、従来の図2の回路と同一のインバータ31と、
出力段のNMOS32,33からなる出力バッファと
を、備えている。
【0011】ブートストラップ回路40は、従来と同様
に、入力信号DOHN を反転するインバータ41とエン
ハンスメント型のMOSトランジスタ(例えば、NMO
S)42,43,45及びPMOS44からなる遅延手
段と、第2のMOSトランジスタであるNMOS46
と、NMOS47,48からなる充放電手段と、第1の
MOSトランジスタである出力側のNMOS49及びN
MOS50と、ブートストラップ容量51とを、備えて
いる。そして、新たに第3のMOSトランジスタである
NMOS61と、第4のMOSトランジスタであるNM
OS62とが、付加されている。
【0012】即ち、インバータ41の出力側ノードNa
には、NMOS42のゲートが接続され、そのドレイン
が電源電位VCCに接続されている。NMOS42のソ
ース側ノードNc は、NMOS43のドレイン及びNM
OS45のゲートに接続されている。NMOS43のゲ
ートは入力信号DOHN に接続されると共に、そのソー
スが接地電位VSSに接続されている。さらに、インバ
ータ41の出力側ノードNa がPMOS44のゲートに
接続され、そのソースが電源電位VCCに接続されてい
る。NMOS44のドレイン側ノードNd は、NMOS
45のドレインに接続され、該NMOS45のソースが
接地電位VSSに接続されている。
【0013】また、ノードNd は、NMOS46,61
のソースに共通接続され、そのドレインがノードNe
共通接続されている。NMOS46のゲートは電源電位
VCCに接続されると共に、NMOS61のゲート側ノ
ードNg がNMOS62のドレインに接続され、該NM
OS62のゲートが電源電位VCCに、ソースが入力信
号DOHN にそれぞれ接続されている。また、PMOS
44及びNMOS45のドレイン側ノードNd は、NM
OS48のゲートに接続され、該NMOS48のソース
が接地電位VSSに接続されている。NMOS48のド
レイン側ノードNf は、NMOS47のソース及びブー
トストラップ容量51の一端に接続されている。
【0014】NMOS47のドレインは電源電位VCC
に接続され、そのゲート側ノードNb がNMOS49の
ソース、ブートストラップ容量51の他端、及びNMO
S50のドレインにそれぞれ接続されている。NMOS
49のゲートはNMOS46,61のドレイン側ノード
e に接続され、さらに該NMOS49のドレインがイ
ンバータ41の出力側ノードNa に接続されている。N
MOS50のソースは接地電位VSSに接続され、さら
にそのゲートが入力信号DOHN に接続されている。ノ
ードNb には、出力段のNMOS32のゲートが接続さ
れている。
【0015】図4は図1に示すデータアウトバッファ回
路のタイミングチャートであり、この図を参照しつつ、
図1の動作を説明する。入力信号DOHN とDOL
N は、互いに逆相の信号であるが、図1の回路の非動作
期間T0 においては両信号とも“H”レベルである。よ
ってNMOS50がオン状態となってノードNb
“L”レベルに引き下げられ、NMOS32がオフ状態
となり、さらにインバータ31の“L”レベル出力によ
ってNMOS33がオフ状態となる。これにより、出力
端子DOUTがフローティング状態となる。このとき、
インバータ41の出力側ノードNa が“L”レベルのた
めにPMOS44がオン状態、さらにNMOS46がオ
ン状態となるため、PMOS44及びNMOS45のド
レイン側ノードNd が“H”レベル、さらにNMOS4
6,61のドレイン側ノードNe が、該NMOS46の
閾値電圧VTの1段落ちのVCC−VTとなる。
【0016】動作期間T1 になって“H”レベルの入力
信号DOHN と“L”レベルの入力信号DOLN が入力
されると、NMOS50がオン状態となって該ドレイン
側ノードNb が“L”レベルへ引き下げられ、NMOS
32がオフ状態となり、さらにインバータ31の“H”
レベル出力によってNMOS33がオン状態となる。こ
れにより、出力端子DOUTから“L”レベルの信号が
出力される。一方、動作期間T1 において、“H”レベ
ルの入力信号DOHN と“L”レベルの入力信号DOL
N が入力されると、インバータ41の出力側ノードNa
が“L”レベルから“H”レベルとなる。このとき、N
MOS45がまだオフ状態にあるため、そのドレイン側
ノードNd が“H”レベルである。よってNMOS4
6,61のドレイン側ノードNe の電位がVCC−VT
のままであり、NMOS49がオン状態である。
【0017】インバータ41の出力側ノードNa
“L”レベルから“H”レベルになると、NMOS49
のゲート容量により、該NMOS49のゲート側ノード
e の電位が押し上げられる。そのため、NMOS49
のソース側ノードNb は、該NMOS49を通してイン
バータ41の出力側ノードNa の電位まで上昇する。そ
の後、NMOS45がオン状態になるので、そのドレイ
ン側ノードNd が“L”レベルになると共に、NMOS
46,61のドレイン側ノードNe も“L”レベルとな
り、NMOS48,49がオフ状態になる。そして、N
MOS49のソース側ノードNb が“H”レベルとなる
ので、NMOS47がオン状態になり、そのソース側ノ
ードNf の電位が上昇する。このノードNf の電位の上
昇に伴い、ブートストラップ容量51により、NMOS
49のソース側ノードNb の電位が押し上げられる。よ
って出力端子DOUTには、十分な“H”レベルの信号
が出力される。
【0018】最初の出力が終わって動作期間T1 の経過
後、リセット期間T2 になると、入力信号DOHN
“H”レベルになるため、NMOS62を介してそのド
レイン側ノードNg が該NMOS62の閾値電圧VTの
1段落ちのVCC−VTとなる。その後、インバータ4
1の出力側ノードNa の電位によってPMOS44がオ
ン状態になり、そのドレイン側ノードNd が“L”レベ
ルから“H”レベルへ引き上げられる。ノードNd
“L”レベルから“H”レベルになると、NMOS61
のゲート容量により、該NMOS61のゲート側ノード
g の電位がブートストラップされる。これにより、N
MOS61はNMOS46より大きな相互伝達コンダク
タンスgm を持つことになるため、該NMOS61のド
レイン側ノードNe がそのソース側ノードNd の立上り
に追随して所定の電位に達する。よってNMOS49の
ゲート容量によるノードNe のブートストラップ電位が
高くなり、ノードNb の立上りも早くなり、ブートスト
ラップ容量51によるノードNb のブートストラップ電
位も高くなる。従って、出力端子DOUTに十分な
“H”レベルの信号が出力されることになり、従来のよ
うにリセット期間T2 を長くとる必要がない。
【0019】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えばブートストラップ回路40における電源の極性を
変えることによってNMOSをPMOSに変えたり、あ
るいは充放電速度等を速くするために他の素子を付加し
たり、さらに出力バッファを構成する出力段のNMOS
32,33を他のトランジスタ構成にする等、種々の変
形が可能である。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第3及び第4のMOSトランジスタを設けたの
で、ブートストラップ回路の出力ノードにおけるブート
ストラップ前の電位を十分なレベルに設定できる。その
ため、リセット期間が短くても、出力段のMOSトラン
ジスタのゲート電位をブートストラップ回路の出力によ
って十分ブーストでき、高速動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すデータアウトバッファ回
路の回路図である。
【図2】従来のデータアウトバッファ回路の回路図であ
る。
【図3】図2の動作を示すタイミングチャートである。
【図4】図1の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
31,41 インバータ 32,33 出力段のNMOS 40 ブートストラップ回路 42,43,45 NMOS(遅延手段) 44 PMOS(遅延手段) 46 NMOS(第2のMOSトラ
ンジスタ) 47,48 NMOS(充放電手段) 49 NMOS(第1のMOSトラ
ンジスタ) 51 ブートストラップ容量 61 NMOS(第3のMOSトラ
ンジスタ) 62 NMOS(第4のMOSトラ
ンジスタ) DOHN ,DOLN 入力信号 DOUT 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/094

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に基づき電源電位以上のレベル
    の電位を出力ノードから出力するブートストラップ回路
    と、前記出力ノードの電位によってゲート制御される出
    力段のMOSトランジスタとを備え、 前記ブートストラップ回路は、前記入力信号の反転信号
    を遅らせる遅延手段と、ソース・ドレインが前記出力ノ
    ード及び反転信号にそれぞれ接続された出力用の第1の
    MOSトランジスタと、ゲートが前記電源電位に、ソー
    ス・ドレインが前記遅延手段の出力及び第1のMOSト
    ランジスタのゲートにそれぞれ接続された転送用の第2
    のMOSトランジスタと、前記出力ノードに接続された
    ブートストラップ容量と、前記遅延手段の出力及び出力
    ノードの電位に基づいて前記ブートストラップ容量を充
    放電する充放電手段とを、有するデータアウトバッファ
    回路において、 前記第2のMOSトランジスタに並列接続された第3の
    MOSトランジスタと、ゲートが前記電源電位に、ソー
    ス・ドレインが前記入力信号及び第3のMOSトランジ
    スタのゲートにそれぞれ接続された第4のMOSトラン
    ジスタとを、設けたことを特徴とするデータアウトバッ
    ファ回路。
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