KR100336570B1 - CMOS output buffer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치의 씨모스 출력 버퍼 회로에 관한 것으로, 전원 전압과 출력 신호에 따라서 출력단의 풀업 및 풀다운 드라이버의 동작을 각각 제어하도록 하므로써, 피크 전류를 감소시킨 CMOS 출력 버퍼 회로에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 씨모스 출력 버퍼 회로는 풀업 및 풀다운 드라이버로 구성된 출력부와, 인에이블 신호와 데이터 신호를 입력받아 상기 풀업 및 풀다운 드라이버의 동작을 각각 제어하는 제 1 및 제 2 제어 신호를 발생하는 입력부와, 전원 전압의 크기에 따라 각각 다른 제 1 및 제 2 기준 신호를 발생하는 전원 전압 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 기준 신호와 상기 출력부의 출력 신호를 수신하여, 상기 전원 전압의 크기와 상기 출력 신호의 기울기에 의해 상기 제 1 및 제 2 제어 신호의 레벨을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS output buffer circuit of a semiconductor memory device, and more particularly to a CMOS output buffer circuit which reduces peak current by controlling pull-up and pull-down operation of an output stage in accordance with a power supply voltage and an output signal. The CMOS output buffer circuit according to the present invention generates an output unit including a pull-up and pull-down driver and a first and second control signal for receiving an enable signal and a data signal to control the operation of the pull-up and pull-down driver, respectively. A power supply voltage detector configured to generate an input unit, a power supply voltage detector configured to generate first and second reference signals different according to the power supply voltage, and output signals of the first and second reference signals and the output unit; And a controller for controlling the levels of the first and second control signals by the slope of the output signal.
Description
본 발명은 반도체 장치의 출력 버퍼(Output Buffer) 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전원 전압 및 출력 신호에 따라 출력단의 풀업 드라이버와 풀다운 드라이버의 동작을 제어함으로써, 피크 전류(Peak Current)를 감소시킨 CMOS 출력 버퍼 회로에 관한 것이다.일반적으로, CMOS 출력 버퍼 회로는 PMOS 트랜지스터(P-channel Metal Oxide Semiconductor Transistor)와 NMOS 트랜지스터(N-channel Metal Oxide Semiconductor Transistor)로 이루어진 다수의 CMOS 트랜지스터가 병렬로 연결되어 있다. 이와 같은 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서, 전원 전압이 높은 고전압 조건일 때, 출력단의 CMOS 트랜지스터의 구동 전류가 커지게 되어 이로 인해 회로에 오동작을 일으키기도 한다.도 1은 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로는 인에이블 신호(poe)와 인버터(NOT1)를 통해 데이터 신호(sj)를 입력으로 받는 NAND 게이트(NA)와, 상기 인에이블 신호(poe)와 데이터 신호(sj)를 각각 인버터(NOT1, NOT2)를 통해 입력받는 NOR 게이트(NOR)와, 상기 NAND 게이트(NA) 및 NOR 게이트(NOR)의 출력 신호를 인버터(NOT3, NOT4)를 통해 각각 제공받아 출력 신호(dout1)를 발생하기 위한 PMOS 트랜지스터(P1) 및 NMOS 트랜지스터(N1)로 구성된 CMOS 트랜지스터로 이루어진다.상기한 바와 같은 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로는 인에이블 신호(poe)가 로우 상태로 인가되는 경우에는 PMOS 트랜지스터(P1)와 NMOS 트랜지스터(N1)가 모두 턴-오프(Turn-Off)되어 출력 버퍼 회로의 동작을 수행하지 않고, 상기 인에이블 신호(poe)가 하이 상태로 인가되는 경우에 버퍼 동작을 수행한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output buffer circuit of a semiconductor device, and more particularly, by controlling the operation of a pull-up driver and a pull-down driver of an output terminal according to a power supply voltage and an output signal, thereby reducing peak current. In general, a CMOS output buffer circuit includes a plurality of CMOS transistors including a P-channel metal oxide semiconductor transistor (PMOS transistor) and an N-channel metal oxide semiconductor transistor (NMOS transistor) connected in parallel. have. In such a CMOS output buffer circuit, when the power supply voltage is at a high voltage condition, the driving current of the CMOS transistor at the output stage becomes large, thereby causing a malfunction in the circuit. Fig. 1 shows a conventional CMOS output buffer circuit. It is. Referring to FIG. 1, a conventional CMOS output buffer circuit includes a NAND gate NA that receives a data signal sj through an enable signal poe and an inverter NOT1, and the enable signal poe. The NOR gate NOR receiving the data signal sj through the inverters NOT1 and NOT2 and the output signals of the NAND gate NA and the NOR gate NOR are provided through the inverters NOT3 and NOT4, respectively. And a CMOS transistor composed of a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1 for generating an output signal dout1. [0005] In the conventional CMOS output buffer circuit as described above, the enable signal poe is applied in a low state. When the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are both turned off and do not operate an output buffer circuit, and the enable signal poe is applied in a high state. Perform a buffer operation.
인에이블 신호(poe)가 하이 상태로 인가되는 경우에 상기 NAND 게이트(NA)와 NOR 게이트(NOR)는 데이터 신호(sj)와 동일한 레벨의 신호를 출력한다. 즉, 데이터 신호(sj)가 하이 상태로 인가되는 경우에는 상기 NAND 게이트(NA)와 NOR 게이트(NOR)는 모두 하이 상태의 신호를 출력하고, 데이터 신호(sj)가 로우 상태로 인가되는 경우에는 상기 NAND 게이트(NA)와 NOR 게이트(NOR)는 모두 로우 상태의 신호를 출력한다. 상기 NAND 게이트(NA)와 NOR 게이트(NOR)의 출력 신호는 인버터(NOT3, NOT4)에 의해 반전되어(aa, bb) 각각 PMOS 트랜지스터(P1)와 NMOS 트랜지스터(N1)의 게이트 단자에 인가된다.When the enable signal poe is applied in a high state, the NAND gate NA and the NOR gate NOR output a signal having the same level as the data signal sj. That is, when the data signal sj is applied in a high state, both the NAND gate NA and the NOR gate NOR output a high state signal, and when the data signal sj is applied in a low state. Both the NAND gate NA and the NOR gate NOR output a low state signal. The output signals of the NAND gate NA and the NOR gate NOR are inverted (aa, bb) by the inverters NOT3 and NOT4 and applied to the gate terminals of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1, respectively.
결국, 인에이블 신호(poe)가 하이 상태인 경우에, NOR 게이트(NOR)와 NAND 게이트(NA), 그리고 다수의 인버터(NOT1, NOT2, NOT3, NOT4)에 의해 데이터 신호(sj)의 반전된 신호(aa, bb)가 PMOS 트랜지스터(P1)와 NMOS 트랜지스터(N1)의 게이트 단자에 인가되어 상기 PMOS 트랜지스터(P1) 또는 NMOS 트랜지스터(N1)를 구동시켜서 출력 신호(dout1)를 발생한다. 이 때, 상기 PMOS 트랜지스터(P1)의 입력 신호(aa)가 로우 상태일 때는 하이 상태의 출력 신호(dout1)가 발생하고, NMOS 트랜지스터(N1)의 입력 신호(bb)가 하이 상태일 때는 로우 상태의 출력 신호(dout1)가 발생하기 때문에 결과적으로, 입력되는 데이터 신호(sj)와 동일한 레벨(Level)의 신호가 출력 신호(dout1)로서 발생된다.After all, when the enable signal poe is in a high state, the inversion of the data signal sj by the NOR gate NOR, the NAND gate NA, and the plurality of inverters NOT1, NOT2, NOT3, NOT4. The signals aa and bb are applied to the gate terminals of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 to drive the PMOS transistor P1 or the NMOS transistor N1 to generate an output signal dout1. At this time, a high output signal dout1 is generated when the input signal aa of the PMOS transistor P1 is low, and a low state when the input signal bb of the NMOS transistor N1 is high. Since the output signal dout1 is generated, as a result, a signal having the same level as the input data signal sj is generated as the output signal dout1.
그러나, 상기와 같은 CMOS 출력 버퍼 회로는 일반적으로 구동 능력이 큰 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터를 출력단에 사용하기 때문에, 전원 전압이 높은 고전압 상태에서 상기 PMOS 트랜지스터 또는 NMOS 트랜지스터가 턴-온되어 출력 신호를 발생시키는 경우에는 큰 피크 값을 갖는 구동 전류가 흐르게 되는데, 이러한 높은 피크 전류는 노이즈를 발생하게 되고, 회로의 오동작을 야기시키는 원인이 되는 것이다.However, such a CMOS output buffer circuit generally uses PMOS transistors and NMOS transistors with high driving capability at the output stage, so that the PMOS transistor or the NMOS transistor is turned on in a high voltage state with a high power supply voltage to generate an output signal. In this case, a driving current having a large peak value flows, and such a high peak current causes noise and causes a malfunction of the circuit.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 전원 전압이 높거나 또는 출력 신호의 전이시 풀업 및 풀다운 드라이버가 서서히 동작하도록 제어함으로써 피크 전류를 줄인 CMOS 출력 버퍼 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a CMOS output buffer circuit which reduces peak current by controlling the pull-up and pull-down drivers to operate slowly when the power supply voltage is high or the output signal transitions. There is a purpose.
도 1은 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로도,1 is a conventional CMOS output buffer circuit diagram;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피크 전류를 감소시키는 CMOS 출력 버퍼 회로도,2 is a CMOS output buffer circuit diagram for reducing peak current according to an embodiment of the present invention;
도 3은 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로와 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서, 입력 신호의 변화에 따른 전압의 변화를 시뮬레이션한 도면,3 is a view illustrating a change in voltage according to a change in an input signal in a conventional CMOS output buffer circuit and a CMOS output buffer circuit according to an embodiment of the present invention;
도 4는 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로와 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서, 입력 신호의 변화에 따른 구동 전류의 변화를 시뮬레이션한 도면.4 is a diagram illustrating a change in driving current according to a change in an input signal in a conventional CMOS output buffer circuit and a CMOS output buffer circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭)(Name of the code for the main part of the drawing)
10: 입력부 20: 출력부10: input unit 20: output unit
30: 전원 전압 검출부 40: 제어부30: power supply voltage detector 40: control unit
41, 42: 제어 수단 NOT1, ... , NOT7: 인버터41, 42: control means NOT1, ..., NOT7: inverter
P1, ... , P7: PMOS 트랜지스터 N1, ... , N6: NMOS 트랜지스터P1, ..., P7: PMOS transistor N1, ..., N6: NMOS transistor
T1, T2, T3: 전달 게이트 NOR: NOR 게이트T1, T2, T3: transfer gate NOR: NOR gate
NA: NAND 게이트 R: 저항NA: NAND gate R: resistor
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMOS 출력 버퍼 회로는 풀업 및 풀다운 드라이버로 구성된 출력부와, 인에이블 신호와 데이터 신호를 입력받아 상기 풀업 및 풀다운 드라이버의 동작을 각각 제어하는 제 1 및 제 2 제어 신호를 발생하는 입력부와, 전원 전압의 크기에 따라 각각 다른 제 1 및 제 2 기준 신호를 발생하는 전원 전압 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 기준 신호와 상기 출력부의 출력 신호를 수신하여, 상기 전원 전압의 크기와 상기 출력 신호의 기울기에 의해 상기 제 1 및 제 2 제어 신호의 레벨을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.상기 전원 전압 검출부는 전원 전압이 낮은 저전압 조건일 때 제어부의 동작을 차단하고, 전원 전압이 높은 고전압 조건일 때 상기 제어부가 동작되도록 하여 출력부의 CMOS 트랜지스터의 구동 신호를 제어하는 것을 특징으로 한다.상기 제어부는 전원 전압이 높은 고전압 조건일 때, 출력단의 CMOS 트랜지스터의 입력 신호와 출력 신호를 상기 CMOS 트랜지스터의 입력단에 피드 백(Feed Back)시켜서 상기 CMOS 트랜지스터를 제어하는 것을 특징으로 한다.이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피크 전류를 감소시키는 CMOS 출력 버퍼 회로를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 인에이블 신호(poe)와 데이터 신호(sj)를 입력받아 출력부(20)를 구동하기 위한 신호(cc, dd)를 발생하는 입력부(10); 상기 입력부(10)에서 제공되는 신호(cc, dd)에 따라 출력 신호(dout2)를 발생하는 출력부(20); 전원 전압의 변화를 검출하여 레퍼런스 신호(Vref, Vrefb)를 발생하는 전원 전압 검출부(30); 및, 상기 전원 전압 검출부(30)의 레퍼런스 신호(Vref, Vrefb)에 따라 출력부(20)의 입력 전압(cc, dd)을 조절하는 제어부(40)로 이루어진다.The CMOS output buffer circuit of the present invention for achieving the above object of the present invention is a first output unit consisting of a pull-up and pull-down driver, and receives an enable signal and a data signal to control the operation of the pull-up and pull-down driver, respectively And an input unit for generating a second control signal, a power supply voltage detector for generating first and second reference signals different according to the magnitude of the power supply voltage, and output signals of the first and second reference signals and the output unit. And a controller for controlling the levels of the first and second control signals based on the magnitude of the power voltage and the slope of the output signal. The operation of the control unit is cut off, and the control unit is operated when the power supply voltage is a high voltage condition. The control unit is characterized in that the control unit feeds back the input signal and the output signal of the CMOS transistor of the output terminal to the input terminal of the CMOS transistor when the power supply voltage is a high voltage condition to provide the CMOS transistor. The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 illustrates a CMOS output buffer circuit for reducing peak current according to an embodiment of the present invention. . Referring to FIG. 2, the present invention includes an input unit 10 that receives an enable signal poe and a data signal sj and generates signals cc and dd for driving the output unit 20; An output unit 20 for generating an output signal dout2 according to the signals cc and dd provided from the input unit 10; A power supply voltage detector 30 which detects a change in the power supply voltage and generates reference signals Vref and Vrefb; And a controller 40 that adjusts the input voltages cc and dd of the output unit 20 according to the reference signals Vref and Vrefb of the power supply voltage detector 30.
상기 입력부(10)와 출력부(20)의 구성 및 동작은 도 1에 도시된 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로의 구성 및 동작과 동일하다.The configuration and operation of the input unit 10 and the output unit 20 are the same as the configuration and operation of the conventional CMOS output buffer circuit shown in FIG.
상기 전원 전압 검출부(30)는 소오스(Source)에 전원 전압(Vcc)이 인가되고 게이트(Gate)로 칩 선택 신호(Chip Select Signal: csbb)를 입력받는 제 6 PMOS 트랜지스터(P6)와 상기 제 6 PMOS 트랜지스터(P6)의 드레인(Drain)에 직렬로 연결된 제 7 PMOS 트랜지스터(P7)와 상기 제 7 PMOS 트랜지스터(P7)의 드레인에 직렬로 연결된 저항(R)으로 이루어지는데, 상기 제 7 PMOS 트랜지스터(P7)의 출력 노드(n1)에 다수의 인버터(NOT5, NOT6, NOT7)가 직렬로 연결되어 있다. 이 때, 상기 제 7 PMOS 트랜지스터(P7)의 게이트는 드레인과 연결되고, 기판(Substrate)은 소오스와 연결되어 저항으로서의 역할을 한다.The power supply voltage detector 30 receives a power supply voltage Vcc to a source and receives a chip select signal csbb through a gate, and the sixth PMOS transistor P6 and the sixth. The seventh PMOS transistor P7 connected in series with the drain of the PMOS transistor P6 and the resistor R connected in series with the drain of the seventh PMOS transistor P7 include the seventh PMOS transistor ( A plurality of inverters NOT5, NOT6, NOT7 are connected in series to the output node n1 of P7. In this case, the gate of the seventh PMOS transistor P7 is connected to the drain, and the substrate is connected to the source to serve as a resistor.
전원 전압(Vcc)이 상승하면 제 1 노드(n1)의 전압도 따라서 상승하는데 레퍼런스 신호(Vref)는 상기 제 1 노드(n1)의 반전 신호를 사용하기 위하여 홀수 번째 인버터(NOT7)를 통해서 선택하고, 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)는 짝수 번째 인버터(NOT6)를 통해서 선택된다.When the power supply voltage Vcc increases, the voltage of the first node n1 also increases accordingly. The reference signal Vref is selected through the odd-numbered inverter NOT7 to use the inverted signal of the first node n1. , The inverted reference signal Vrefb is selected through the even-numbered inverter NOT6.
상기 전원 전압 검출부(30)는 칩 선택 신호(csbb)가 로우 상태로 인가될 때, 동작을 수행하여 레퍼런스 신호(Vref, Vrefb)를 발생하고, 상기 칩 선택 신호(csbb)가 하이 상태로 인가되는 경우에는 동작을 수행하지 않는다.When the chip select signal csbb is applied in the low state, the power supply voltage detector 30 generates the reference signals Vref and Vrefb by performing an operation, and the chip select signal csbb is applied in the high state. If no action is taken.
상기 제어부(40)는 출력부(20)의 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)를 제어하기 위한 제 1 제어 수단(41)과, 출력부(20)의 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 제어하기 위한 제 2 제어 수단(42)과, 상기 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)를 상기 제 1 제어 수단(41)으로 피드 백 시키기 위한 제 1 전달 게이트(T1)와, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)를 상기 제 2 제어 수단(42)으로 피드 백 시키기 위한 제 2 전달 게이트(T2)와, 출력부(20)의 출력 신호(dout2)를 상기 제 1 및 제 2 제어 수단(41, 42)으로 피드 백 시키기 위한 제 3 전달 게이트(T3)로 이루어진다.The control unit 40 includes first control means 41 for controlling the first PMOS transistor P1 of the output unit 20 and a first control unit for controlling the first NMOS transistor N1 of the output unit 20. Second control means 42, a first transfer gate T1 for feeding back the drive signal cc of the first PMOS transistor P1 to the first control means 41, and the first NMOS transistor; A second transfer gate T2 for feeding back the driving signal dd of N1 to the second control means 42 and an output signal dout2 of the output unit 20 for the first and second; A third transfer gate T3 for feeding back to the control means 41, 42.
상기 제 1 내지 제 3 전달 게이트(T1, T2, T3)는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터가 각각 병렬로 연결되어 있는데, PMOS 트랜지스터의 게이트에는 전원 전압 검출부(30)의 레퍼런스 신호(Vref)가 인가되고, NMOS 트랜지스터의 게이트에는 전원 전압 검출부(30)의 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)가 인가된다.In the first to third transfer gates T1, T2, and T3, a PMOS transistor and an NMOS transistor are connected in parallel, respectively, and a reference signal Vref of the power supply voltage detector 30 is applied to the gate of the PMOS transistor. The inverted reference signal Vrefb of the power supply voltage detector 30 is applied to the gate of the NMOS transistor.
상기 제 1 제어 수단(41)은 소오스가 전원 전압에 연결된 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)와 드레인이 출력부(20)의 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 입력 단자에 연결된 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)가 직렬로 연결되는데, 상기 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 게이트 단자에는 출력부(20)의 출력 신호(dout2)가 제 3 전달 게이트(T3)를 통하여 제공되고, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 게이트 단자에는 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)가 제 1 전달 게이트(T1)를 통하여 제공된다.The first control means 41 includes a second PMOS transistor P2 whose source is connected to a power supply voltage and a third PMOS transistor P3 whose drain is connected to an input terminal of the first PMOS transistor P1 of the output unit 20. Are connected in series, and the output signal dout2 of the output unit 20 is provided to the gate terminal of the second PMOS transistor P2 through the third transfer gate T3, and the third PMOS transistor P3 The driving signal cc of the first PMOS transistor P1 is provided to the gate terminal through the first transfer gate T1.
이 때, 상기 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)의 온/오프를 제어하기 위하여 전원 전압이 소오스에 연결되고, 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)가 게이트에 인가되는 제 4 및 제 5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 출력 단자가 상기 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)의 게이트 단자에 연결된다.In this case, fourth and fifth PMOS transistors in which a power supply voltage is connected to a source and an inverted reference signal Vrefb is applied to a gate to control on / off of the second and third PMOS transistors P2 and P3. Output terminals of (P4, P5) are connected to the gate terminals of the second and third PMOS transistors (P2, P3).
상기 제 2 제어 수단(42)은 드레인이 출력부(20)의 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 입력 단자에 연결된 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)와 소오스가 접지 전원에 연결된 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)가 직렬로 연결되는데, 상기 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 게이트 단자에는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)가 제 2 전달 게이트(T2)를 통하여 제공되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 게이트 단자에는 출력부(20)의 출력 신호(dout2)가 제 3 전달 게이트(T3)를 통하여 제공된다.The second control means 42 includes a second NMOS transistor N2 having a drain connected to an input terminal of the first NMOS transistor N1 of the output unit 20 and a third NMOS transistor N3 having a source connected to a ground power source. Are connected in series, a driving signal dd of the first NMOS transistor N1 is provided through a second transfer gate T2 to a gate terminal of the second NMOS transistor N2, and a third NMOS transistor N3. ), An output signal dout2 of the output unit 20 is provided through the third transfer gate T3.
이 때, 상기 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)의 온/오프를 제어하기 위하여 접지 전원이 소오스에 연결되고, 레퍼런스 신호(Vref)가 게이트에 인가되는제 4 및 제 5 NMOS 트랜지스터(N4, N5)의 드레인이 상기 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)의 게이트에 연결된다.In this case, in order to control the on / off of the second and third NMOS transistors N2 and N3, a ground power source is connected to a source, and a fourth and fifth NMOS transistors having a reference signal Vref applied to a gate. Drains of N4 and N5 are connected to gates of the second and third NMOS transistors N2 and N3.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 CMOS 출력 버퍼 회로는 데이터 신호(sj)에 의해 입력부(10)의 출력 신호(cc, dd)가 로우 상태로 천이하여 출력부(20) 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)가 턴-온되는 경우에는 제 1 제어 수단(41)의 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)를 턴-온시켜서 상기 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)를 서서히 로우 상태로 천이시킴으로써 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)를 통하여 흐르는 구동 전류를 감소시킨다.In the CMOS output buffer circuit of the present invention having the structure as described above, the output signal (cc, dd) of the input unit 10 transitions to the low state by the data signal sj, so that the first PMOS transistor P1 of the output unit 20 is output. Is turned on, the second and third PMOS transistors P2 and P3 of the first control means 41 are turned on to gradually lower the drive signal cc of the first PMOS transistor P1. The transition to the state reduces the drive current flowing through the first PMOS transistor P1.
반대로, 입력부(10)의 출력 신호(cc, dd)가 하이 상태로 천이하여 출력부(20)의 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)가 턴-온되는 경우에는 제 2 제어 수단(42)의 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)를 턴-온시켜서 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)를 서서히 하이 상태로 천이시킴으로써 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 통하여 흐르는 구동 전류를 감소시키는 것이다.On the contrary, when the output signals cc and dd of the input unit 10 are transitioned to the high state and the first NMOS transistor N1 of the output unit 20 is turned on, the second of the second control means 42 is turned on. And turning on the third NMOS transistors N2 and N3 to gradually shift the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 to a high state to reduce the driving current flowing through the first NMOS transistor N1. It is to let.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로의 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the CMOS output buffer circuit according to the embodiment of the present invention as described above in detail as follows.
칩 선택 신호(csbb)가 로우 상태로 인가되어 전원 전압 검출부(30)가 동작하는 경우에, 전원 전압(Vcc)이 낮은 저전압 상태일 때는 제 1 노드(n1)에서 로우 상태의 신호가 출력되고, 레퍼런스 신호(Vref)와 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)는 각각 하이 상태와 로우 상태가 되어 제어부(40)의 제 1 내지 제 3 전달 게이트(T1, T2, T3)가 모두 턴-오프된다.When the chip select signal csbb is applied in a low state to operate the power supply voltage detector 30, when the power supply voltage Vcc is in a low voltage state, a low state signal is output from the first node n1. The reference signal Vref and the inverted reference signal Vrefb are in a high state and a low state, respectively, so that all of the first to third transfer gates T1, T2, and T3 of the controller 40 are turned off.
이 때, 제 1 제어 수단(41)에서 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)를 입력으로 하는 제 4 및 제 5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)가 턴-온되어 하이 상태의 신호를 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)의 게이트로 인가하기 때문에 상기 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)는 턴-오프된다.At this time, the fourth and fifth PMOS transistors P4 and P5, which input the inverted reference signal Vrefb as input from the first control means 41, are turned on to supply the high state signal to the second and third PMOS transistors. The second and third PMOS transistors P2 and P3 are turned off because they are applied to the gates of P2 and P3.
제 2 제어 수단(42)에서는 레퍼런스 신호(Vref)를 입력으로 하는 제 4 및 제 5 NMOS 트랜지스터(N4, N5)가 턴-온되어 로우 상태의 신호를 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)의 게이트 단자로 인가하기 때문에 상기 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)는 턴-오프된다.In the second control means 42, the fourth and fifth NMOS transistors N4 and N5, which input the reference signal Vref, are turned on to supply the low-state signals to the second and third NMOS transistors N2 and N3. The second and third NMOS transistors N2 and N3 are turned off because they are applied to the gate terminal.
따라서, 본 발명에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로는 전원 전압(Vcc)이 낮은 저전압 상태에서는 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로와 동일한 동작을 수행한다.Therefore, the CMOS output buffer circuit according to the present invention performs the same operation as the conventional CMOS output buffer circuit in the low voltage state where the power supply voltage Vcc is low.
반대로 전원 전압(Vcc)이 높은 고전압 상태일 때는 제 1 노드(n1)의 전압도 전원 전압(Vcc)에 따라 증가하는데, 인버터(NOT5, NOT6, NOT7)를 통과한 레퍼런스 신호(Vref)는 로우 상태로 되고 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)는 하이 상태가 되어서 제 1 내지 제 3 전달 게이트(T1, T2, T3)는 턴-온된다.In contrast, when the power supply voltage Vcc is in a high voltage state, the voltage of the first node n1 also increases with the power supply voltage Vcc, and the reference signal Vref passing through the inverters NOT5, NOT6, and NOT7 is low. And the inverted reference signal Vrefb is in a high state so that the first to third transfer gates T1, T2, and T3 are turned on.
이 때, 제 1 제어 수단(41)에서 하이 상태의 반전 레퍼런스 신호(Vrefb)를 입력으로 하는 제 4 및 제 5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)와 제 2 제어 수단(42)에서 로우 상태의 레퍼런스 신호(Vref)를 입력으로 하는 제 4 및 제 5 NMOS 트랜지스터(N4, N5)가 모두 턴-오프되어 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)와 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)는 출력부(20)의 구동 신호(cc, dd)와 출력 신호(dout2)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다.At this time, the fourth and fifth PMOS transistors P4 and P5 having the high state inverted reference signal Vrefb as the input to the first control means 41 and the reference signal in the low state to the second control means 42. The fourth and fifth NMOS transistors N4 and N5 which take Vref as input are turned off so that the second and third PMOS transistors P2 and P3 and the second and third NMOS transistors N2 and N3 are turned off. Is turned on or turned off by the driving signals cc and dd and the output signal dout2 of the output unit 20.
먼저, 데이터 신호(sj)가 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 경우를 살펴보면, 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)는 하이 상태에서 로우 상태로 천이하고 출력 신호(dout2)는 로우 상태에서 하이 상태로 천이하게 된다. 상기에서, 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)가 로우 상태로 천이하기 이전에 하이 상태로 있고, 출력 신호(dout2)가 로우 상태로 있는 경우에, 상기 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)는 제 1 전달 게이트(T1)를 통하여 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)를 턴-오프 시키고, 출력 신호(dout2)는 제 3 전달 게이트(T3)를 통하여 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)를 턴-온시키게 된다.First, when the data signal sj transitions from the low state to the high state, the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 transitions from the high state to the low state and the output signal dout2 is low. Transitions to a high state at. In the above, when the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 is in the high state before the transition to the low state and the output signal dout2 is in the low state, the first PMOS transistor P1 is The driving signal cc of turns off the third PMOS transistor P3 through the first transfer gate T1, and the output signal dout2 turns the second PMOS transistor P2 through the third transfer gate T3. ) Will turn on.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)가 하이 상태에서 로우 상태로 천이하고 아직 출력 신호(dout2)가 로우 상태로 있는 경우에, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)는 제 1 전달 게이트(T1)를 통해 전달된 로우 상태의 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)에 의해 턴-온되어 상기 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)는 모두 턴-온된다. 따라서, 상기 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)는 턴-온된 제 2 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P2, P3)에 의해 느리게 로우 상태로 천이된다. 그 후에, 출력 신호(dout2)가 하이 상태로 천이되면, 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)가 턴-오프되어 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)는 완전하게 로우 상태로 천이된다.When the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 transitions from a high state to a low state and the output signal dout2 is still in a low state, the third PMOS transistor P3 is connected to the first transfer gate T1. In this case, the second and third PMOS transistors P2 and P3 are turned on by the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 in the low state. Accordingly, the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 is slowly transitioned to the low state by the turned-on second and third PMOS transistors P2 and P3. Thereafter, when the output signal dout2 transitions to the high state, the second PMOS transistor P2 is turned off so that the drive signal cc of the first PMOS transistor P1 transitions to a completely low state.
따라서, 데이터 신호(sj)가 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 경우에 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(cc)는 하이 상태에서 서서히 로우 상태로 천이함으로써 피크 전류를 감소시키게 된다.Therefore, when the data signal sj transitions from the low state to the high state, the driving signal cc of the first PMOS transistor P1 gradually transitions from the high state to the low state, thereby reducing the peak current.
반대로, 데이터 신호(sj)가 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 경우를 살펴보면, 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)는 로우 상태에서 하이 상태로 천이하고 출력 신호(dout2)는 하이 상태에서 로우 상태로 천이하게 된다. 상기에서, 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)가 하이 상태로 천이하기 이전에 로우 상태로 있고, 출력 신호(dout2)가 하이 상태로 있는 경우에, 로우 상태의 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)는 제 2 전달 게이트(T2)를 통하여 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 턴-오프 시키고, 하이 상태의 출력 신호(dout2)는 제 3 전달 게이트(T3)를 통하여 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 턴-온시키게 된다.On the contrary, referring to the case where the data signal sj transitions from the high state to the low state, the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 transitions from the low state to the high state and the output signal dout2 is in the high state. Transitions to a low state. In the above, when the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 is in the low state before the transition to the high state, and the output signal dout2 is in the high state, the first NMOS transistor in the low state ( The driving signal dd of N1 turns off the second NMOS transistor N2 through the second transfer gate T2, and the output signal dout2 in the high state is formed through the third transfer gate T3. 3 turns on the NMOS transistor N3.
제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)가 로우 상태에서 하이 상태로 천이하고 아직 출력 신호(dout2)가 하이 상태로 있는 경우에, 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 제 2 전달 게이트(T2)를 통해 전달된 로우 상태의 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)에 의해 턴-온됨으로써 상기 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)는 모두 턴-온된다. 따라서, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)는 모두 턴-온된 제 2 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N2, N3)에 의해 느리게 하이 상태로 천이된다. 그 후에, 출력 신호(dout2)가 로우 상태로 천이되면, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴-오프되어 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)는 완전하게 하이 상태로 천이된다.When the drive signal dd of the first NMOS transistor N1 transitions from a low state to a high state and the output signal dout2 is still in a high state, the second NMOS transistor N2 is the second transfer gate T2. The second and third NMOS transistors N2 and N3 are both turned on by being turned on by the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 in the low state transmitted through the N-th transistor. Accordingly, the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 is slowly transitioned to the high state by the turned-on second and third NMOS transistors N2 and N3. Thereafter, when the output signal dout2 transitions to the low state, the third NMOS transistor N3 is turned off so that the drive signal dd of the first NMOS transistor N1 transitions to a completely high state.
따라서, 데이터 신호(sj)가 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 경우에 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(dd)는 로우 상태에서 서서히 하이 상태로 천이함으로써 피크 전류를 감소시키게 된다.Therefore, when the data signal sj transitions from the high state to the low state, the driving signal dd of the first NMOS transistor N1 gradually transitions from the low state to the high state, thereby reducing the peak current.
도 3은 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로와 본 발명에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서, 데이터 신호(sj)와 인에이블 신호(poe)에 따른 출력부(20) 구동 신호(aa, bb, cc, dd)의 변화를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호(aa)와 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호(bb)가 모두 급격하게 천이하지만, 본 발명에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로는 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로에 비해서 서서히 천이하는 것을 볼 수 있다.FIG. 3 shows a conventional CMOS output buffer circuit and a CMOS output buffer circuit according to the present invention, wherein the driving unit (aa, bb, cc, dd) of the output unit 20 according to the data signal sj and the enable signal poe is shown. ) Is shown. Referring to FIG. 3, in the conventional CMOS output buffer circuit, both the driving signal aa of the first PMOS transistor P1 and the driving signal bb of the first NMOS transistor N1 abruptly transition, but the present invention. It can be seen that the CMOS output buffer circuit transitions slowly compared to the conventional CMOS output buffer circuit.
도 4는 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로와 본 발명에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로에 있어서, 데이터 신호(sj)와 인에이블 신호(poe)에 따른 구동 전류의 변화를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 구동 신호가 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 경우와 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 구동 신호가 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 경우에 있어서, 종래의 CMOS 출력 버퍼 회로에 흐르는 구동 전류(51, 52)에 비해서 본 발명에 따른 CMOS 출력 버퍼 회로에 흐르는 구동 전류(53, 54)가 상당히 감소함을 볼 수 있다.4 illustrates a change in driving current according to a data signal sj and an enable signal poe in a conventional CMOS output buffer circuit and a CMOS output buffer circuit according to the present invention. Referring to FIG. 4, when the driving signal of the first PMOS transistor P1 transitions from a high state to a low state and when the driving signal of the first NMOS transistor N1 transitions from a low state to a high state, It can be seen that the drive currents 53, 54 flowing in the CMOS output buffer circuit according to the present invention are significantly reduced compared to the drive currents 51, 52 flowing in the conventional CMOS output buffer circuit.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명의 CMOS 출력 버퍼 회로에 따르면, 전원 전압이 높은 고전압 상태에서 데이터 신호가 천이하는 경우에 흐르는 피크 전류를 감소시킴으로써, 그에 따른 노이즈를 줄이고 회로의 안정적인 동작을 확보할 수 있다는 장점이 있다.As described in detail above, according to the CMOS output buffer circuit of the present invention, by reducing the peak current flowing when the data signal transitions in the high voltage state of the power supply voltage, thereby reducing the noise and ensure the stable operation of the circuit The advantage is that you can.
이하, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.Hereinafter, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.
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