KR20120138202A - 내부 전압 생성 회로 및 스마트 카드 - Google Patents

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Abstract

내부 전압 생성 회로가 개시된다. 상기 내부 전압 생성 회로는 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하고 접촉 모드에서 제 2 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 상기 내부 전압 생성 회로는 제 1 전압 전달부, 제 2 전압 전달부, 제어부, 제 1 레귤레이터 및 제 2 레귤레이터를 구비할 수 있다. 상기 제 1 전압 전달부는 상기 접촉 모드보다 상기 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압을 전달하고, 상기 제 2 전압 전달부는 상기 비접촉 모드보다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압을 공급할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 이용하여 벌크 전압, 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 상기 제 1 레귤레이터는 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 1 전압 및 제 1 기준 전압을 이용하여 제 1 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 상기 제 2 레귤레이터는 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 2 전압 및 제 2 기준 전압을 이용하여 제 2 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다.

Description

내부 전압 생성 회로 및 스마트 카드{Internal voltage generating circuit and smart card}
본 발명은 내부 전압 생성 회로 및 스마트 카드에 관한 것으로, 특히 스마트 카드(smart card) 등에 장착될 수 있는 내부 전압 생성 회로 및 상기 내부 전압 생성 회로가 장착된 스마트 카드에 관한 것이다.
스마트 카드(smart card)는 칩 카드(chip card), IC 카드 등으로 불리며, 사용 방법에 따라 접촉식 모드 카드(contact mode card), 비접촉식 모드 카드(contactless mode card) 및 콤비 카드(combi card)로 구분될 수 있다. 상기 접촉식 카드는 외부 전원이 인가되는 접촉 단자를 카드 표면상에 구비하여 접촉에 의하여 상기 외부 전원이 인가된다. 상기 비접촉 모드식 카드는 안테나와 같은 비접촉식 단자를 통해 수신되는 무선 주파수 신호로부터 전원 전압을 생성할 수 있다. 상기 콤비 카드는 접촉 모드인 경우에는 상기 접촉식 모드 카드와 같이 동작하고 상기 비접촉식 모드인 경우는 상기 비접촉식 모드 카드와 같이 동작할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 접촉 모드(contact mode), 비접촉 모드(contactless mode) 및 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 동작하는 구간에서 누설 전류를 최소화하고 내부 전압을 정확하게 생성할 수 있는 내부 전압 생성 회로를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 접촉 모드(contact mode), 비접촉 모드(contactless mode) 및 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 동작하는 구간에서에서 누설 전류를 최소화하고 정확하게 생성된 내부 전압을 이용하여 동작하는 스마트 카드를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하고 접촉 모드에서 제 2 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 상기 내부 전압 생성 회로는 제 1 전압 전달부, 제 2 전압 전달부, 제어부, 제 1 레귤레이터 및 제 2 레귤레이터를 구비할 수 있다. 상기 제 1 전압 전달부는 상기 접촉 모드보다 상기 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압을 전달할 수 있다. 상기 제 2 전압 전달부는 상기 비접촉 모드보다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압을 공급할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 이용하여 벌크 전압, 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 상기 제 1 레귤레이터는 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 1 전압 및 제 1 기준 전압을 이용하여 제 1 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 상기 제 2 레귤레이터는 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 2 전압 및 제 2 기준 전압을 이용하여 제 2 내부 전압을 생성하여 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 차동 증폭하여 상기 제 2 제어 신호로 출력하는 차동 증폭기, 상기 제 2 제어 신호를 반전하여 상기 제 1 제어 신호로써 출력하는 반전부 및 상기 비접촉 모드에서 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 접촉 모드에서 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하는 벌크 전압 생성부를 구비할 수 있다.
상기 제 1 레귤레이터는 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단과 접지 전압원 사이에 연결되어 상기 제 1 내부 전압을 전압 분배하는 제 1 저항부, 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 1 내부 전압이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제 1 차동 증폭기, 상기 제 1 차동 증폭기의 출력 신호 또는 상기 벌크 전압에 응답하여 상기 제 1 전압 전달부와 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 1 전압 제어부 및 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 차동 증폭기 및 상기 제 1 전압 제어부를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 1 스위칭부를 구비할 수 있다.
상기 제 2 레귤레이터는 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단과 접지 전압원 사이에 연결되어 상기 제 2 내부 전압을 전압 분배하는 제 2 저항부, 상기 제 2 기준 전압 및 상기 제 2 내부 전압이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제 2 차동 증폭기, 상기 제 2 차동 증폭기의 출력 신호 또는 상기 벌크 전압에 응답하여 상기 제 2 전압 전달부와 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 2 전압 제어부 및 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 차동 증폭기 및 상기 제 2 전압 제어부를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 2 스위칭부를 구비할 수 있다.
상기 제어부는 상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드 중 어떤 모드가 우선 순위인지에 대한 우선 순위 정보를 저장하는 레지스터 및 상기 우선 순위 정보에 따라 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압 중 하나를 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압 및 상기 우선 순위 정보를 이용하여 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부를 구비할 수 있다.
상기 신호 생성부는 상기 비접촉 모드가 우선 순위이고 상기 비접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고 상기 제 1 레귤레이터를 인에이블시키는 제 1 제어 신호를 출력하며 상기 제 2 레귤레이터를 디스에이블시키는 제 2 제어 신호를 출력하고, 상기 접촉 모드가 우선 순위이고 상기 접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고 상기 제 1 레귤레이터를 디스에이블시키는 제 1 제어 신호를 출력하며 상기 제 2 레귤레이터를 인에이블시키는 제 2 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 신호 생성부는 상기 우선 순위 정보, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압를 이용하여 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성부, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 차동 증폭하여 출력하는 차동 증폭기, 상기 선택 신호에 응답하여 상기 우선 순위 정보에 대응하는 제 1 입력 신호 및 상기 차동 증폭기의 출력 신호에 대응하는 제 2 입력 신호 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 신호를 상기 제 2 제어 신호로 출력하며, 상기 선택된 신호를 반전한 신호를 상기 제 1 제어 신호로 출력하는 제어 신호 생성부 및 상기 비접촉 모드가 우선 순위이고 상기 비접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 접촉 모드가 우선 순위이고 상기 접촉 모드가 수행되고 있는 경우 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하는 벌크 전압 생성부를 구비할 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 비접촉 모드 및 접촉 모드에서 동작하는 스마트 카드는 상기 접촉 모드보다 상기 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압을 전달하는 제 1 전압 전달부, 상기 비접촉 모드보다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압을 공급하는 제 2 전압 전달부, 상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압을 이용하여, 상기 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하고 상기 접촉 모드에서 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 내부 전압 생성 회로 및 상기 제 1 내부 전압 또는 상기 제 2 내부 전압을 이용하여 동작하는 메모리 장치를 구비할 수 있다. 상기 내부 전압 생성 회로는 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 이용하여 벌크 전압, 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 1 전압 및 제 1 기준 전압을 이용하여 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 1 레귤레이터 및 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 2 전압 및 제 2 기준 전압을 이용하여 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 2 레귤레이터를 구비할 수 있다.
본 발명에 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 비접촉 단자에서 인가되는 전압 및 접촉 단자에서 인가되는 전압을 레귤레이터로 전달할 것인지를 제어하는 별도의 스위치를 구비하지 않고 접촉 모드용 레귤레이터와 비접촉 모드용 레귤레이터를 별도로 구비하고 있다. 그러므로, 상기 내부 전압 생성 회로는 접촉 모드 또는 비접촉 모드로 동작하는 경우 사용하지 않는 레귤레이터를 완벽하게 디스에이블시킴으로써 누설 전류를 최소화하고 내부 전압을 정확하게 생성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 수행되는 구간에서도 하나의 모드를 선택하여 사용하지 않는 레귤레이터를 완벽하게 디스에이블시킴으로써 누설 전류를 최소화하고 내부 전압을 정확하게 생성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로의 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 일 실시예에 대한 회로도이다.
도 3은 도 2의 제어부의 동작을 설명하기 위한 테이블이다.
도 4는 도 1의 제 1 레귤레이터 및 제 2 레귤레이터의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 1 또는 도 4의 제 1 레귤레이터의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 6은 도 1 또는 도 4의 제 2 레귤레이터의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 7은 도 1의 제어부의 다른 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8은 도 7의 신호 생성부의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 9a는 도 8의 선택 신호 생성부 및 제어 신호 생성부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는 도 8의 선택 신호 생성부 및 제어 신호 생성부의 다른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 스마트 카드의 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로(100)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 내부 전압 생성 회로(100)는 제 1 전압 전달부(110), 제 2 전압 전달부(120), 제 1 레귤레이터(130), 제 2 레귤레이터(140) 및 제어부(150)를 구비할 수 있다.
제 1 전압 전달부(110)는 접촉 모드(contact mode)모다 비접촉 모드(contactless mode)에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압(VDDBR)을 전달할 수 있다. 즉, 제 1 전압 전달부(110)는 상기 비접촉 모드에서 고전압인 제 1 전압 레벨을 가지는 제 1 전압(VDDBR)을 전달하고, 상기 접촉 모드에서 상기 제 1 전압 레벨보다 낮은 제 2 전압 레벨을 가지는 제 1 전압(VDDBR)을 전달할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 전달부(110)는 안테나와 같은 비접촉식 단자를 통해 수신되는 비접촉 신호(예를 들어, 무선 주파수 신호)로부터 제 1 전압(VDDBR)을 생성하여 출력하는 무선 주파수 인터페이스(Radio Frequency Interface)일 수 있다.
제 2 전압 전달부(120)는 상기 비접촉 모드모다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압(VDDext)을 전달할 수 있다. 즉, 제 2 전압 전달부(120)는 상기 접촉 모드에서 고전압인 제 3 전압 레벨을 가지는 제 2 전압(VDDext)을 전달하고, 상기 비접촉 모드에서 상기 제 3 전압 레벨보다 낮은 제 4 전압 레벨을 가지는 제 2 전압(VDDext)을 전달할 수 있다. 상기 제 3 전압 레벨은 상기 제 2 전압 레벨보다 큰 전압 레벨이고, 상기 제 4 전압 레벨은 상기 제 1 전압 레벨보다 작은 전압 레벨일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전압 전달부(120)는 접촉 신호(예를 들어, 외부 전원에서 인가되는 신호)로부터 제 2 전압(VDDext)을 생성하여 출력하는 외부 접촉 단자일 수 있다.
제어부(150)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)을 이용하여 벌크 전압(VBULK), 제 1 제어 신호(CON_1) 및 제 2 제어 신호(CON_2)를 생성할 수 있다. 상기 접촉 모드 또는 상기 비접촉 모드인 경우, 제어부(150)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext) 중 전압 레벨이 큰 전압을 벌크 전압(VBULK)으로 출력할 수 있다. 그리고, 상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드가 동시에 수행되는 구간에서는 우선 순위에 따라 선택된 모드에 대응하는 전압이 벌크 전압(VBULK)으로 출력될 수 있다. 제 1 제어 신호(CON_1)는 제 1 레귤레이터(130)를 인에이블 또는 디스에이블 시킬 수 있는 신호이고, 제 2 제어 신호(CON_2)는 제 2 레귤레이터(140)를 인에이블 또는 디스에이블 시킬 수 있는 신호이다. 제어부(150)의 구성 및 동작에 관한 실시예들에 관하여는 도 2, 도 3, 도 7 내지 도 9d를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제 1 레귤레이터(130)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 벌크 전압(VBULK), 제 1 전압(VDDBR) 및 제 1 기준 전압(VREF_1)을 이용하여 제 1 내부 전압(VINT_1)을 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 비접촉 모드인 경우, 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 인에이블되고, 벌크 전압(VBULK), 제 1 전압(VDDBR) 및 제 1 기준 전압(VREF_1)을 이용하여 제 1 내부 전압(VINT_1)을 생성하여 출력할 수 있다. 그리고, 상기 접촉 모드인 경우, 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 디스에이블될 수 있다.
제 2 레귤레이터(140)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 벌크 전압(VBULK), 제 2 전압(VDDext) 및 제 2 기준 전압(VREF_2)을 이용하여 제 2 내부 전압(VINT_2)을 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 접촉 모드인 경우, 제 2 레귤레이터(140)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 인에이블되고, 벌크 전압(VBULK), 제 2 전압(VDDext) 및 제 2 기준 전압(VREF_2)을 이용하여 제 2 내부 전압(VINT_2)을 생성하여 출력할 수 있다. 그리고, 상기 비접촉 모드인 경우, 제 2 레귤레이터(140)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 디스에이블될 수 있다.
제 1 레귤레이터(130) 및 제 2 레귤레이터(140)의 구성 및 동작에 관한 실시예들에 대하여는 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 제어부(150)의 일 실시예에 대한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(150)는 벌크 전압 생성부(210), 차동 증폭기(220) 및 반전부(230)를 구비할 수 있다.
차동 증폭기(220)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)을 차동 증폭하여 제 2 제어 신호(CON_2)로 출력할 수 있다. 제 1 전압(VDDBR)은 차동 증폭기(220)의 '-' 입력 단자에 인가되고 제 2 전압(VDDext)은 차동 증폭기(220)의 '+' 입력 단자에 인가될 수 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 제 1 전압(VDDBR)이 차동 증폭기(220)의 '+' 입력 단자에 인가되고 제 2 전압(VDDext)이 차동 증폭기(220)의 '-' 입력 단자에 인가되는 경우에도 간단한 회로 변경을 통하여 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 차동 증폭기(220)는 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨 또는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 제 2 제어 신호(CON_2)를 출력할 수 있다.
반전부(230)는 차동 증폭기(220)에서 출력하는 제 2 제어 신호(CON_2)를 반전하여 제 1 제어 신호(CON_1)로 출력할 수 있다. 반전부(230)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨을 가지는 경우 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 제 1 제어 신호(CON_1)를 출력하고, 제 2 제어 신호(CON_2)가 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 경우 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨을 가지는 제 1 제어 신호(CON_1)를 출력할 수 있다.
벌크 전압 생성부(210)는 반전부(230)에서 출력하는 제 1 제어 신호(CON_1) 및 차동 증폭기(220)에서 출력하는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext) 중 하나의 전압을 벌크 전압(VBULK)으로 출력할 수 있다. 벌크 전압 생성부(210)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 2 스위치(SW2)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 비접촉 모드인 경우 제 1 스위치(SW1)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단을 연결하고 제 2 스위치(SW2)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결을 차단한다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(210)는 제 1 전압(VDDBR)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력한다. 다른 예로, 상기 접촉 모드인 경우 제 1 스위치(SW1)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결을 차단하고 제 2 스위치(SW2)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단을 연결한다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(210)는 제 2 전압(VDDext)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력한다.
도 3은 도 2의 제어부(150)의 동작을 설명하기 위한 테이블이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 비접촉 모드인 경우 제어부(150)의 동작 및 상기 접촉 모드인 경우 제어부(150)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 상기 비접촉 모드인 경우, 제 1 전압(VDDBR)은 상기 제 1 전압 레벨을 가지고 제 2 전압(VDDext)은 상기 제 1 전압 레벨보다 낮은 제 4 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 차동 증폭기(220)에서 출력하는 제 2 제어 신호(CON_2)는 로우 레벨(L)이 되고, 반전부(230)에서 출력하는 제 1 제어 신호(CON_1)는 하이 레벨(H)이 된다. 제 1 스위치(SW_1)는 하이 레벨(H)의 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 온 상태가 되므로 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단이 연결된다. 그리고, 제 2 스위치(SW_2)는 로우 레벨(L)의 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 오프 상태가 되므로, 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결이 차단된다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(210)는 제 1 전압(VDDBR)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)을 출력할 수 있다.
다음으로 상기 접촉 모드인 경우, 제 1 전압(VDDBR)은 상기 제 2 전압 레벨을 가지고 제 2 전압(VDDext)은 상기 제 2 전압 레벨보다 높은 제 3 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 차동 증폭기(220)에서 출력하는 제 2 제어 신호(CON_2)는 하이 레벨(H)이 되고, 반전부(230)에서 출력하는 제 1 제어 신호(CON_1)는 로우 레벨(L)이 된다. 제 1 스위치(SW_1)는 로우 레벨(L)의 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 오프 상태가 되므로 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단의 연결이 차단된다. 그리고, 제 2 스위치(SW_2)는 하이 레벨(H)의 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 온 상태가 되므로, 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(210)의 출력단이 연결된다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(210)는 제 2 전압(VDDext)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)을 출력할 수 있다.
이상에서 제 1 제어 신호(CON_1) 또는 제 2 제어 신호(CON_2)의 하이 레벨(H)은 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨과 동일하고, 제 1 제어 신호(CON_1) 또는 제 2 제어 신호(CON_2)의 로우 레벨(L)은 접지 전압(VSS)의 전압 레벨과 동일할 수 있다.
도 4는 도 1의 제 1 레귤레이터(130) 및 제 2 레귤레이터(140)의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 저항부(410), 제 1 차동 증폭기(420), 제 1 전압 제어부(430) 및 제 1 스위칭부(440)를 구비할 수 있다.
제 1 저항부(410)는 제 1 레귤레이터(130)에서 출력하는 제 1 내부 전압(VINT_1)을 전압 분배하기 위하여 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 접지 전압원(VSS) 사이에 연결될 수 있다. 도 4에는 제 1 저항부(410)가 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 제 1 스위칭부(440) 사이에 연결되어 있는 것과 같이 도시되어 있으나, 제 1 스위칭부(440) 중 제 3 스위치(445)는 제 1 저항부(410)와 접지 전압원(VSS) 사이의 연결을 제어하는 부분이므로 편의상 제 1 저항부(410)는 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 접지 전압원(VSS) 사이에 연결될 수 있다고 설명한다. 제 1 저항부(410)는 직렬로 연결되는 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)을 구비할 수 있고, 제 1 저항(R1)의 저항값과 제 2 저항(R2)의 저항값의 비율에 따라 제 1 내부 전압(VINT_1)을 전압 분배하여 출력한다.
제 1 차동 증폭기(420)는 제 1 기준 전압(VREF_1) 및 제 1 저항부(410)에서 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 제 1 기준 전압(VREF_1)은 차동 증폭기(420)의 '-' 입력 단자에 인가되고 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압은 차동 증폭기(420)의 '+' 입력 단자에 인가될 수 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 제 1 기준 전압(VREF_1)이 차동 증폭기(420)의 '+' 입력 단자에 인가되고 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압이 차동 증폭기(420)의 '-' 입력 단자에 인가되는 경우에도 간단한 회로 변경을 통하여 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 제 1 차동 증폭기(420)는 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨 또는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력할 수 있다.
제 1 스위칭부(440)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 차동 증폭기(420) 및 제 1 전압 제어부(430)를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 저항부(410)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다.
제 1 스위칭부(440)는 제 1 스위치(441), 제 2 스위치(443), 제 3 스위치(445) 및 제 4 스위치(447)를 포함할 수 있다. 제 1 스위치(441)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 차동 증폭기(420)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다. 제 2 스위치(443)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 제어부(430)에 벌크 전압(VBULK)의 인가 여부를 제어할 수 있다. 제 3 스위치(445)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 저항부(410)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다. 제 4 스위치(447)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 차동 증폭기(420)를 인에이블 또는 디스에이블 시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 비접촉 모드인 경우, 제 1 스위치(441) 및 제 3 스위치(445)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 온 상태가 되고, 제 2 스위치(443) 및 제 4 스위치(447)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 오프 상태가 될 수 있다. 다른 예로, 상기 접촉 모드인 경우, 제 1 스위치(441) 및 제 3 스위치(445)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 오프 상태가 되고, 제 2 스위치(443) 및 제 4 스위치(447)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 온 상태가 될 수 있다. 제 1 스위칭부(440)의 구체적인 동작에 관하여는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제 1 전압 제어부(430)는 제 1 차동 증폭기(420)의 출력 신호 또는 벌크 전압(VBULK)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단의 연결 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 비접촉 모드인 경우 제 1 전압 제어부(430)는 제 1 차동 증폭기(420)의 출력 신호에 응답하여 온 또는 오프될 수 있다. 즉, 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압이 제 1 기준 전압(VREF_1)보다 큰 경우 제 1 차동 증폭기(420)는 제 1 전압(VDDBR)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력하여 제 1 전압 제어부(430)는 오프 상태가 되고 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압이 제 1 기준 전압(VREF_1)보다 작은 경우 제 1 차동 증폭기(420)는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력하여 제 1 전압 제어부(430)는 온 상태가 된다. 이상과 같은 동작을 반복하여 제 1 내부 전압(VINT_1)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 다른 예로, 상기 접촉 모드인 경우 제 1 전압 제어부(430)는 온 상태의 제 2 스위치(443)를 통하여 인가된 벌크 전압(VBULK)에 응답하여 오프 상태가 될 수 있다. 제 1 전압 제어부(430)의 구체적인 동작에 관하여는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제 2 레귤레이터(140)는 제 2 저항부(450), 제 2 차동 증폭기(460), 제 2 전압 제어부(470) 및 제 2 스위칭부(480)를 구비할 수 있다. 제 2 레귤레이터(140)는 각각의 구성 요소에 입력되는 신호를 제외하고는 구성적인 측면에서 제 1 레귤레이터(140)와 거의 유사하다.
제 2 저항부(450)는 제 2 레귤레이터(140)에서 출력하는 제 2 내부 전압(VINT_2)을 전압 분배하기 위하여 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 접지 전압원(VSS) 사이에 연결될 수 있다. 제 1 저항부(410)와 관련하여 설명한 것과 같이 도 4에는 제 2 저항부(450)가 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 제 2 스위칭부(480) 사이에 연결되어 있는 것과 같이 도시되어 있으나, 제 2 스위칭부(480) 중 제 7 스위치(485)는 제 2 저항부(450)와 접지 전압원(VSS) 사이의 연결을 제어하는 부분이므로 편의상 제 2 저항부(450)는 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단과 접지 전압원(VSS) 사이에 연결될 수 있다고 설명한다. 제 2 저항부(450)는 직렬로 연결되는 제 3 저항(R3) 및 제 4 저항(R4)을 구비할 수 있고, 제 3 저항(R3)의 저항값과 제 4 저항(R4)의 저항값의 비율에 따라 제 2 내부 전압(VINT_2)을 전압 분배하여 출력한다.
제 2 차동 증폭기(460)는 제 2 기준 전압(VREF_2) 및 제 2 저항부(450)에서 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 제 2 기준 전압(VREF_2)은 차동 증폭기(460)의 '-' 입력 단자에 인가되고 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압은 차동 증폭기(460)의 '+' 입력 단자에 인가될 수 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 제 2 기준 전압(VREF_2)이 차동 증폭기(460)의 '+' 입력 단자에 인가되고 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압이 차동 증폭기(460)의 '-' 입력 단자에 인가되는 경우에도 간단한 회로 변경을 통하여 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 제 2 차동 증폭기(460)는 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨 또는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력할 수 있다.
제 2 스위칭부(480)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 차동 증폭기(460) 및 제 2 전압 제어부(470)를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 저항부(450)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다.
제 2 스위칭부(480)는 제 5 스위치(481), 제 6 스위치(483), 제 7 스위치(485) 및 제 8 스위치(487)를 포함할 수 있다. 제 5 스위치(481)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 차동 증폭기(460)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다. 제 6 스위치(483)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 제어부(470)에 벌크 전압(VBULK)의 인가 여부를 제어할 수 있다. 제 7 스위치(485)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 저항부(450)와 접지 전압원(VSS)의 연결 여부를 제어할 수 있다. 제 8 스위치(487)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 차동 증폭기(460)를 인에이블 또는 디스에이블 시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 접촉 모드인 경우, 제 5 스위치(481) 및 제 7 스위치(485)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 온 상태가 되고, 제 6 스위치(483) 및 제 8 스위치(487)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 오프 상태가 될 수 있다. 다른 예로, 상기 비접촉 모드인 경우, 제 5 스위치(481) 및 제 7 스위치(485)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 오프 상태가 되고, 제 6 스위치(483) 및 제 8 스위치(487)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 온 상태가 될 수 있다. 제 2 스위칭부(480)의 구체적인 동작에 관하여는 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제 2 전압 제어부(470)는 제 2 차동 증폭기(460)의 출력 신호 또는 벌크 전압(VBULK)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단의 연결 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 접촉 모드인 경우 제 2 전압 제어부(470)는 제 2 차동 증폭기(460)의 출력 신호에 응답하여 온 또는 오프될 수 있다. 즉, 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압이 제 2 기준 전압(VREF_2)보다 큰 경우 제 2 차동 증폭기(460)는 제 2 전압(VDDext)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력하여 제 2 전압 제어부(470)는 오프 상태가 되고, 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압이 제 2 기준 전압(VREF_2)보다 작은 경우 제 2 차동 증폭기(460)는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 신호를 출력하여 제 2 전압 제어부(470)는 온 상태가 된다. 이상과 같은 동작을 반복하여 제 2 내부 전압(VINT_2)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 다른 예로, 상기 비접촉 모드인 경우 제 2 전압 제어부(470)는 온 상태의 제 6 스위치(483)를 통하여 인가된 벌크 전압(VBULK)에 응답하여 오프 상태가 될 수 있다. 제 2 전압 제어부(470)의 구체적인 동작에 관하여는 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 도 1 또는 도 4의 제 1 레귤레이터(130)의 일 실시예를 도시한 회로도이다. 즉, 도 5는 도 1의 제어부(150)가 도 2와 같은 구성을 가지고 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 것과 같이 제 1 및 제 2 제어 신호(CON_1, CON_2)를 출력하는 경우, 제 1 레귤레이터(130)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 저항부(410), 제 1 차동 증폭기(420), 제 1 전압 제어부(430) 및 제 1 스위칭부(440)를 구비할 수 있다. 제 1 저항부(410), 제 1 차동 증폭기(420), 제 1 전압 제어부(430) 및 제 1 스위칭부(440)와 관련하여 도 4와 관련하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 이하에서 생략한다.
제 1 차동 증폭기(420)는 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터들(P1, P2) 및 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터들(N1, N2)을 구비할 수 있다. 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)는 제 1 단에 제 1 전압(VDDBR)이 인가되고 제 2 단과 게이트가 연결되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가될 수 있다. 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)는 제 1 단에 제 1 전압(VDDBR)이 인가되고 제 2 단과 제 1 차동 증폭기(420)의 출력단과 연결되고 게이트와 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 게이트가 연결되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가될 수 있다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 제 1 단과 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 제 2 단이 연결되고 제 2 단과 제 1 스위치(441)가 연결되며 게이트에 제 1 내부 전압(VINT_1)이 전압 분배된 전압이 인가될 수 있다. 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 제 1 단과 제 1 차동 증폭기(420)의 출력단이 연결되고 제 2 단과 제 1 스위치(441)가 연결되며 게이트에 제 1 기준 전압(VREF_1)이 인가될 수 있다.
제 1 전압 제어부(430)는 제 1 단과 제 1 전압 전달부(110)가 연결되고 제 2 단과 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단이 연결되고 게이트에 제 1 차동 증폭기(420)의 출력 신호 또는 벌크 전압(VBULK)이 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)를 구비할 수 있다.
제 1 스위치(441)는 제 1 단에 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 제 2 단들이 연결되고 제 2 단에 접지 전압(VSS)이 인가되며 게이트에 제 1 제어 신호(CON_1)가 인가되는 제 2 MOS 트랜지스터(TR2)를 구비할 수 있다. 제 2 스위치(443)는 제 1 단과 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 게이트 및 제 1 차동 증폭기(420)의 출력단이 연결되고 제 2 단에 벌크 전압(VBULK)이 인가되고 게이트에 제 1 제어 신호(CON_1)가 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 3 MOS 트랜지스터(TR3)를 구비할 수 있다. 제 3 스위치(445)는 제 1 단에 제 1 저항부(410)의 제 2 저항(R2)과 연결되고 제 2 단에 접지 전압(VSS)이 인가되며 게이트에 제 1 제어 신호(CON_1)가 인가되는 제 4 MOS 트랜지스터(TR4)를 구비할 수 있다. 제 4 스위치(447)는 제 1 단과 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 게이트가 연결되고 제 2 단에 벌크 전압(VBULK)이 인가되고 게이트에 제 1 제어 신호(CON_1)가 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 5 MOS 트랜지스터(TR5)를 구비할 수 있다.
이하에서는 도 3의 테이블에 기재된 것과 같이 제 1 제어 신호(CON_1) 및 벌크 전압(VBULK)이 생성된 경우 제 1 레귤레이터(130)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 상기 비접촉 모드인 경우, 제 1 제어 신호(CON_1)는 하이 레벨(H), 즉 제 1 전압(VDDBR)의 전압 레벨과 동일한 전압 레벨의 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 제 2 MOS 트랜지스터(TR2) 및 제 4 MOS 트랜지스터(TR4)는 온 상태가 되고 제 3 MOS 트랜지스터(TR3) 및 제 5 MOS 트랜지스터(TR5)는 오프 상태가 된다. 제 1 차동 증폭기(420)는 인에이블되어 정상적으로 동작을 하게 되고 제 1 내부 전압(VINT_1)이 제 1 기준 전압(VREF_1)보다 큰 경우에는 제 1 전압(VDDBR)을 출력하고 제 1 내부 전압(VINT_1)이 제 1 기준 전압(VREF_1)보다 작은 경우에는 접지 전압(VSS)을 출력한다. 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)는 제 1 차동 증폭기(420)에서 제 1 전압(VDDBR)을 출력하는 경우 온 상태가 되어 제 1 내부 전압(VINT_1)의 전압 레벨을 상승시키고 제 1 차동 증폭기(420)에서 접지 전압(VSS)을 출력하는 경우 오프 상태가 되어 제 1 내부 전압(VINT_1)의 전압 레벨을 고정시킨다. 예를 들어, 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)는 제 1 차동 증폭기(420)의 출력 신호의 전압 레벨에 응답하여 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 채널을 조절함으로써 제 1 내부 전압(VINT_1)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 이상과 같은 동작을 통하여 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 내부 전압(VINT_1)의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
다음으로 상기 접촉 모드인 경우, 제 1 제어 신호(CON_1)는 로우 레벨(L), 즉 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 제 2 MOS 트랜지스터(TR2) 및 제 4 MOS 트랜지스터(TR4)는 오프 상태가 되고 제 3 MOS 트랜지스터(TR3) 및 제 5 MOS 트랜지스터(TR5)는 온 상태가 된다. 제 2 MOS 트랜지스터(TR2)가 오프 상태가 되어 제 1 차동 증폭기(420)는 디스에이블되고, 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 게이트에 제 2 전압(VDDext)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)을 인가하여 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)를 오프 상태로 유지하게 함으로써, 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)를 통하여 제 1 전압(VDDBR)이 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 게이트에 인가되지 않도록 한다. 또한, 제 3 MOS 트랜지스터(TR3)가 온 상태가 되도록 하여 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 게이트에 제 2 전압(VDDext)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)이 인가됨으로써, 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)가 오프 상태가 되도록 한다. 이상과 같은 동작을 통하여 제 1 레귤레이터(130)는 제 1 내부 전압(VINT_1)을 생성하지 않는다.
도 5에 도시된 것과 같이 제 1, 제 3 및 제 5 MOS 트랜지스터(TR1, TR3, TR5)는 PMOS 트랜지스터이고, 제 2 및 제 4 트랜지스터(TR2, TR4)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그리고, 제 1, 제 3 및 제 5 MOS 트랜지스터(TR1, TR3, TR5)의 벌크 영역들에 벌크 전압(VBULK)을 인가함으로써 제 1, 제 3 및 제 5 MOS 트랜지스터(TR1, TR3, TR5)에서 발생하는 누설 전류를 방지할 수 있다. 또한, 상기 접촉 모드에서 제 1 레귤레이터(130)가 오프 상태이고 제 2 레귤레이터(140)가 동작하여 제 2 내부 전압(VINT_2)을 출력하는 경우, 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)을 인가함으로써 제 1 레귤레이터(130)의 출력단을 통하여 제 1 MOS 트랜지스터(TR1)의 벌크 영역으로 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.
도 6은 도 1 또는 도 4의 제 2 레귤레이터(140)의 일 실시예를 도시한 회로도이다. 즉, 도 6은 도 1의 제어부(150)가 도 2와 같은 구성을 가지고 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 것과 같이 제 1 및 제 2 제어 신호(CON_1, CON_2)를 출력하는 경우, 제 2 레귤레이터(140)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 제 2 레귤레이터(140)는 제 2 저항부(450), 제 2 차동 증폭기(460), 제 2 전압 제어부(470) 및 제 2 스위칭부(480)를 구비할 수 있다. 제 2 저항부(450), 제 2 차동 증폭기(460), 제 2 전압 제어부(470) 및 제 2 스위칭부(480)와 관련하여 도 4와 관련하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 이하에서 생략한다.
제 2 차동 증폭기(460)는 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터들(P3, P4) 및 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터들(N3, N4)을 구비할 수 있다. 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)는 제 1 단에 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 제 2 단과 게이트가 연결되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가될 수 있다. 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)는 제 1 단에 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 제 2 단과 제 2 차동 증폭기(460)의 출력단과 연결되고 게이트와 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 게이트가 연결되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가될 수 있다. 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 제 1 단과 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 제 2 단이 연결되고 제 2 단과 제 5 스위치(481)가 연결되며 게이트에 제 2 내부 전압(VINT_2)이 전압 분배된 전압이 인가될 수 있다. 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)는 제 1 단과 제 2 차동 증폭기(460)의 출력단이 연결되고 제 2 단과 제 5 스위치(481)가 연결되며 게이트에 제 2 기준 전압(VREF_2)이 인가될 수 있다.
제 2 전압 제어부(470)는 제 1 단과 제 2 전압 전달부(120)가 연결되고 제 2 단과 내부 전압 생성 회로(100)의 출력단이 연결되고 게이트에 제 2 차동 증폭기(460)의 출력 신호 또는 벌크 전압(VBULK)이 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)를 구비할 수 있다.
제 5 스위치(481)는 제 1 단에 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N3, N4)의 제 2 단들이 연결되고 제 2 단에 접지 전압(VSS)이 인가되며 게이트에 제 2 제어 신호(CON_2)가 인가되는 제 7 MOS 트랜지스터(TR7)를 구비할 수 있다. 제 6 스위치(483)는 제 1 단과 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 게이트 및 제 2 차동 증폭기(460)의 출력단이 연결되고 제 2 단에 벌크 전압(VBULK)이 인가되고 게이트에 제 2 제어 신호(CON_2)가 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 8 MOS 트랜지스터(TR8)를 구비할 수 있다. 제 7 스위치(485)는 제 1 단에 제 2 저항부(420)의 제 4 저항(R4)과 연결되고 제 2 단에 접지 전압(VSS)이 인가되며 게이트에 제 2 제어 신호(CON_2)가 인가되는 제 9 MOS 트랜지스터(TR9)를 구비할 수 있다. 제 8 스위치(487)는 제 1 단과 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)의 게이트가 연결되고 제 2 단에 벌크 전압(VBULK)이 인가되고 게이트에 제 2 제어 신호(CON_2)가 인가되며 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)이 인가되는 제 10 MOS 트랜지스터(TR10)를 구비할 수 있다.
이하에서는 도 3의 테이블에 기재된 것과 같이 제 2 제어 신호(CON_2) 및 벌크 전압(VBULK)이 생성된 경우 제 2 레귤레이터(140)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 상기 접촉 모드인 경우, 제 2 제어 신호(CON_2)는 하이 레벨(H), 즉 제 2 전압(VDDext)의 전압 레벨과 동일한 전압 레벨인 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 제 7 MOS 트랜지스터(TR7) 및 제 9 MOS 트랜지스터(TR9)는 온 상태가 되고 제 8 MOS 트랜지스터(TR8) 및 제 10 MOS 트랜지스터(TR10)는 오프 상태가 된다. 제 2 차동 증폭기(460)는 정상적으로 동작을 하게 되고 제 2 내부 전압(VINT_2)이 제 2 기준 전압(VREF_2)보다 큰 경우에는 제 2 전압(VDDext)을 출력하고 제 2 내부 전압(VINT_2)이 제 2 기준 전압(VREF_2)보다 작은 경우에는 접지 전압(VSS)을 출력한다. 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)는 제 2 차동 증폭기(460)에서 제 2 전압(VDDext)을 출력하는 경우 온 상태가 되어 제 2 내부 전압(VINT_2)의 전압 레벨을 상승시키고 제 2 차동 증폭기(460)에서 접지 전압(VSS)을 출력하는 경우 오프 상태가 되어 제 2 내부 전압(VINT_2)의 전압 레벨을 고정시킨다. 예를 들어, 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)는 제 2 차동 증폭기(460)의 출력 신호의 전압 레벨에 응답하여 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 채널을 조절함으로써 제 2 내부 전압(VINT_2)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 이상과 같은 동작을 통하여 제 2 내부 전압(VINT_2)의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
다음으로 상기 비접촉 모드인 경우, 제 2 제어 신호(CON_2)는 로우 레벨(L), 즉 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가진다. 그러므로, 제 7 MOS 트랜지스터(TR7) 및 제 9 MOS 트랜지스터(TR9)는 오프 상태가 되고 제 8 MOS 트랜지스터(TR8) 및 제 10 MOS 트랜지스터(TR10)는 온 상태가 된다. 제 7 MOS 트랜지스터(TR7)가 오프 상태가 되어 제 2 차동 증폭기(460)는 디스에이블되고, 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)의 게이트에 제 1 전압(VDDBR)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)을 인가하여 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)를 오프 상태로 유지하게 함으로써, 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)를 통하여 제 2 전압(VDDext)이 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 게이트에 인가되지 않도록 한다. 또한, 제 8 MOS 트랜지스터(TR8)가 온 상태가 되도록 하여 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 게이트에 제 1 전압(VDDBR)의 전압 레벨을 가지는 벌크 전압(VBULK)이 인가됨으로써, 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)가 오프 상태가 되도록 한다. 이상과 같은 동작을 통하여 제 2 레귤레이터(140)는 제 2 내부 전압(VINT_2)을 생성하지 않는다.
도 6에 도시된 것과 같이 제 6, 제 8 및 제 10 MOS 트랜지스터(TR6, TR8, TR10)는 PMOS 트랜지스터이고, 제 7 및 제 9 트랜지스터(TR7, TR9)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그리고, 제 6, 제 8 및 제 10 MOS 트랜지스터(TR6, TR8, TR10)의 벌크 영역들에 벌크 전압(VBULK)을 인가함으로써 제 6, 제 8 및 제 10 MOS 트랜지스터(TR6, TR8, TR10)에서 발생하는 누설 전류를 방지할 수 있다. 또한, 상기 비접촉 모드에서 제 2 레귤레이터(140)가 오프 상태이고 제 1 레귤레이터(130)가 동작하여 제 1 내부 전압(VINT_1)을 출력하는 경우, 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 벌크 영역에 벌크 전압(VBULK)을 인가함으로써 제 2 레귤레이터(140)의 출력단을 통하여 제 6 MOS 트랜지스터(TR6)의 벌크 영역으로 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.
도 7은 도 1의 제어부(150)의 다른 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 4 내지 도 7을 참조하면, 제어부(150)는 레지스터(710) 및 신호 생성부(750)를 구비할 수 있다.
레지스터(710)에는 상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드 중 어떤 모드가 우선 순위인지에 대한 우선 순위 정보(PR)가 저장되어 있다. 예를 들어, 우선 순위 정보(PR)는 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 수행되는 구간에서 상기 접촉 모드를 수행한다는 정보이거나 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 수행되는 구간에서 상기 비접촉 모드를 수행한다는 정보일 수 있다.
신호 생성부(750)는 우선 순위 정보(PR)에 따라 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext) 중 하나를 벌크 전압(VBULK)으로 출력할 수 있다. 그리고, 신호 생성부(750)는 제 1 전압(VDDBR), 제 2 전압(VDDext) 및 우선 순위 정보(PR)를 이용하여 제 1 제어 신호(CON_1) 및 제 2 제어 신호(CON_2)를 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성부(750)는 상기 비접촉 모드가 우선 순위이고 상기 비접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 제 1 전압(VDDBR)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력하고 제 1 레귤레이터(130)를 인에이블 시킬 수 있는 제 1 제어 신호(CON_1)를 생성하여 출력하며 제 2 레귤레이터(140)를 디스에이블 시킬 수 있는 제 2 제어 신호(CON_2)를 생성하여 출력할 수 있다. 다른 예로, 신호 생성부(750)는 상기 접촉 모드가 우선 순위이고 상기 접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 제 2 전압(VDDext)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력하고 제 1 레귤레이터(130)를 디스에이블 시킬 수 있는 제 1 제어 신호(CON_1)를 생성하여 출력하며 제 2 레귤레이터(140)를 인에이블 시킬 수 있는 제 2 제어 신호(CON_2)를 생성하여 출력할 수 있다.
신호 생성부(750)의 구성 및 동작에 관한 실시예에 대하여는 도 8 내지 도 9b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 8은 도 7의 신호 생성부(750)의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 1 및 도 4 내지 도 8을 참조하면, 신호 생성부(750)는 차동 증폭기(810), 선택 신호 생성부(830), 제어 신호 생성부(850) 및 벌크 전압 생성부(870)를 구비할 수 있다.
차동 증폭기(810)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)을 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 제 1 전압(VDDBR)은 차동 증폭기(810)의 '-' 입력 단자에 인가되고 제 2 전압(VDDext)은 차동 증폭기(810)의 '+' 입력 단자에 인가될 수 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 제 1 전압(VDDBR)이 차동 증폭기(810)의 '+' 입력 단자에 인가되고 제 2 전압(VDDext)이 차동 증폭기(810)의 '-' 입력 단자에 인가되는 경우에도 간단한 회로 변경을 통하여 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 차동 증폭기(810)는 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨 또는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가지는 출력 신호(DA_OUT)를 출력할 수 있다.
선택 신호 생성부(830)는 레지스터(710)에 저장되어 있는 우선 순위 정보(PR), 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)를 이용하여 선택 신호(SEL)를 생성하여 출력할 수 있다. 선택 신호 생성부(830)는 상기 비접촉 모드 및 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간에서 제어 신호 생성부(850)가 우선 순위 정보(PR)에 대응하는 제 1 입력 신호를 선택하기 위한 선택 신호(SEL)를 생성하여 출력할 수 있다. 선택 신호 생성부(830)의 동작에 관하여는 도 9a 및 도 9b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제어 신호 생성부(850)는 선택 신호(SEL)에 응답하여 우선 순위 정보(PR)에 대응하는 제 1 입력 신호 및 차동 증폭기(810)의 출력 신호(DA_OUT) 중 하나를 선택하여 출력하고 상기 선택한 신호를 반전하여 출력할 수 있다. 제어 신호 생성부(850)에서 상기 선택하여 출력한 신호는 제 2 제어 신호(CON_2)가 되고 상기 선택한 신호를 반전하여 출력한 신호는 제 1 제어 신호(CON_1)가 된다.
제어 신호 생성부(850)는 먹스(853) 및 반전부(855)를 구비할 수 있다. 먹스(853)는 선택 신호(SEL)에 응답하여 상기 제 1 입력 신호 및 상기 제 2 입력 신호 중 하나의 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력할 수 있다. 반전부(855)는 제 2 제어 신호(CON_2)를 반전하여 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력할 수 있다. 제 1 제어 신호(CON_1) 및 제 2 제어 신호(CON_2) 각각은 도 3 및 도 4와 관련하여 설명한 것과 같이 벌크 전압(VBULK)의 전압 레벨 또는 접지 전압(VSS)의 전압 레벨을 가질 수 있다.
제어 신호 생성부(850)의 동작에 관하여는 도 9a 및 도 9b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
벌크 전압 생성부(870)는 제어 신호 생성부(850)의 먹스(853)에서 출력하는 제 1 제어 신호(CON_1) 및 제어 신호 생성부(850)의 반전부(855)에서 출력하는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext) 중 하나의 전압을 벌크 전압(VBULK)으로 출력할 수 있다. 벌크 전압 생성부(870)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 2 스위치(SW2)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 비접촉 모드인 경우 제 1 스위치(SW1)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단을 연결하고 제 2 스위치(SW2)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단의 연결을 차단한다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(870)는 제 1 전압(VDDBR)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력한다. 다른 예로, 상기 접촉 모드인 경우 제 1 스위치(SW1)는 제 1 제어 신호(CON_1)에 응답하여 제 1 전압 전달부(110)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단의 연결을 차단하고 제 2 스위치(SW2)는 제 2 제어 신호(CON_2)에 응답하여 제 2 전압 전달부(120)와 벌크 전압 생성부(870)의 출력단을 연결한다. 그러므로, 벌크 전압 생성부(870)는 제 2 전압(VDDext)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력한다. 또 다른 예로, 상기 비접촉 모드에 우선 순위가 있고 상기 비접촉 모드만 수행되거나 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되는 경우는 상기 비접촉 모드인 경우와 동일하게 벌크 전압 생성부(870)는 제 1 전압(VDDBR)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력하고, 상기 접촉 모드에 우선 순위가 있고 상기 접촉 모드만 수행되거나 상기 접촉 모드와 상기 비접촉 모드가 동시에 수행되는 경우는 상기 접촉 모드인 경우와 동일하게 벌크 전압 생성부(870)는 제 2 전압(VDDext)을 벌크 전압(VBULK)으로 출력한다.
도 9a는 도 8의 선택 신호 생성부(830) 및 제어 신호 생성부(850)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 4 내지 도 9a를 참조하면, t1 시점부터 t2 시점까지는 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 있으므로 상기 접촉 모드이고, t2 시점부터 t3 시점까지는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 있으므로 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이며, t3 시점부터 t4 시점까지는 제 1 전압(VDDBR)이 인가되고 있으므로 상기 비접촉 모드이다. t1 시점 이전에는 상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드로 동작하고 있지 않는 상태라고 가정한다. 또한, 먹스(853)는 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)에 응답하여 차동 증폭기(810)의 출력 신호(DA_OUT)에 대응하는 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)에 응답하여 우선 순위 정보(PR)에 대응하는 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력한다고 가정한다. 상기 비접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우 상기 제 1 입력 신호는 상기 비접촉 모드에서 차동 증폭기(810)의 출력 신호에 대응하는 신호와 동일한 신호이고, 상기 접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우 상기 제 2 입력 신호는 상기 접촉 모드에서 차동 증폭기(810)의 출력 신호에 대응하는 신호와 동일한 신호일 수 있다.
먼저 상기 비접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우에 대하여 설명한다. t1 시점에서 제 2 전압(VDDext)이 인가되어 상기 접촉 모드가 시작되었으나 상기 접촉 모드는 우선 순위가 없으므로 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t2 시점에서 제 2 전압(VDDext)이 계속 인가되고 있으나 제 1 전압(VDDBR)도 인가되기 시작하여 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이 시작되었고 상기 비접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, t2 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t3 시점 이후에는 상기 접촉 모드가 종료되고 상기 비접촉 모드가 계속 수행되고 있으며 상기 비접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태 또는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 동일한 전압 레벨을 가지는 신호이므로, 제어 신호 생성부(850)는 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여도 동일한 결과가 발생한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
다음으로 상기 접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우에 대하여 설명한다. t1 시점에서 제 2 전압(VDDext)이 인가되어 상기 접촉 모드가 시작되었고 상기 접촉 모드는 우선 순위가 있으므로 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태 또는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 동일한 전압 레벨을 가지는 신호이므로, 제어 신호 생성부(850)는 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여도 동일한 결과가 발생한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t2 시점에서 제 2 전압(VDDext)이 계속 인가되고 있으나 제 1 전압(VDDBR)도 인가되기 시작하여 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이 시작되었고 상기 접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, t2 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t3 시점 이후에는 상기 접촉 모드가 종료되고 상기 비접촉 모드가 계속 수행되고 있으며 상기 비접촉 모드가 우선 순위가 없으므로, 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
도 9b는 도 8의 선택 신호 생성부(830) 및 제어 신호 생성부(850)의 다른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 4 내지 도 8 및도 9a를 참조하면, t1 시점부터 t2 시점까지는 제 1 전압(VDDBR)이 인가되고 있으므로 상기 비접촉 모드이고, t2 시점부터 t3 시점까지는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 있으므로 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이며, t3 시점부터 t4 시점까지는 제 2 전압(VDDext)이 인가되고 있으므로 상기 비접촉 모드이다. t1 시점 이전에는 상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드로 동작하고 있지 않는 상태라고 가정한다. 또한, 먹스(853)는 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)에 응답하여 차동 증폭기(810)의 출력 신호(DA_OUT)에 대응하는 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)에 응답하여 우선 순위 정보(PR)에 대응하는 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력한다고 가정한다. 상기 비접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우 상기 제 1 입력 신호는 상기 비접촉 모드에서 차동 증폭기(810)의 출력 신호에 대응하는 신호와 동일한 신호이고, 상기 접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우 상기 제 2 입력 신호는 상기 접촉 모드에서 차동 증폭기(810)의 출력 신호에 대응하는 신호와 동일한 신호일 수 있다.
먼저 상기 비접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우에 대하여 설명한다. t1 시점에서 제 1 전압(VDDBR)이 인가되어 상기 비접촉 모드가 시작되었고 상기 비접촉 모드는 우선 순위가 있으므로 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태 또는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 동일한 전압 레벨을 가지는 신호이므로, 제어 신호 생성부(850)는 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여도 동일한 결과가 발생한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t2 시점에서 제 1 전압(VDDBR)이 계속 인가되고 있으나 제 2 전압(VDDext)도 인가되기 시작하여 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이 시작되었고 상기 비접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, t2 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t3 시점 이후에는 상기 비접촉 모드가 종료되고 상기 접촉 모드가 계속 수행되고 있으며 상기 접촉 모드가 우선 순위가 없으므로, 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
다음으로 상기 접촉 모드에 우선 순위가 있는 경우에 대하여 설명한다. t1 시점에서 제 1 전압(VDDBR)이 인가되어 상기 비접촉 모드가 시작되었으나 상기 비접촉 모드는 우선 순위가 없으므로 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t2 시점에서 제 1 전압(VDDBR)이 계속 인가되고 있으나 제 2 전압(VDDext)도 인가되기 시작하여 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간이 시작되었고 상기 접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, t2 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하고, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
t3 시점 이후에는 상기 비접촉 모드가 종료되고 상기 접촉 모드가 계속 수행되고 있으며 상기 접촉 모드가 우선 순위가 있으므로, 선택 신호 생성부(830)는 상기 제 1 논리 상태 또는 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 동일한 전압 레벨을 가지는 신호이므로, 제어 신호 생성부(850)는 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여도 동일한 결과가 발생한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 1 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 2 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다. 선택 신호 생성부(830)가 상기 제 2 논리 상태의 선택 신호(SEL)를 출력하는 경우, 먹스(853)는 상기 제 1 입력 신호를 선택하여 제 2 제어 신호(CON_2)로서 출력하고 반전부(850)는 제 2 제어 신호(CON_2)가 반전된 신호를 제 1 제어 신호(CON_1)로서 출력한다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 스마트 카드(1000)의 블록도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 스마트 카드(1000)는 제 1 전압 전달부(1010), 제 2 전압 전달부(1020), 내부 전압 생성 회로(1030) 및 메모리 장치(140)를 구비할 수 있다.
제 1 전압 전달부(1010)는 접촉 모드모다 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압(VDDBR)을 전달할 수 있다. 제 1 전압 전달부(1010)는 도 1의 내부 전압 생성 회로(100)의 제 1 전압 전달부(110)와 유사하므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
제 2 전압 전달부(1020)는 상기 비접촉 모드모다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압(VDDext)을 전달할 수 있다. 제 2 전압 전달부(1020)는 도 1의 내부 전압 생성 회로(100)의 제 2 전압 전달부(120)와 유사하므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
내부 전압 생성 회로(1030)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)을 이용하여 상기 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압(VINT_1)을 생성하여 메모리 장치(1040)로 출력할 수 있다. 또한, 내부 전압 생성 회로(1030)는 제 1 전압(VDDBR) 및 제 2 전압(VDDext)을 이용하여 상기 접촉 모드에서 제 2 내부 전압(VINT_2)을 생성하여 메모리 장치(1040)로 출력할 수 있다. 내부 전압 생성 회로(1030)는 도 1의 제 1 레귤레이터(130), 제 2 레귤레이터(140) 및 제어부(150)를 구비할 수 있고, 도 1 내지 도 9d와 관련하여 설명한 것과 같은 동작에 의하여 제 1 내부 전압(VINT_1) 및 제 2 내부 전압(VINT_2)을 생성할 수 있으므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
메모리 장치(1040)는 제 1 내부 전압(VINT_1) 또는 제 2 내부 전압(VINT_2)에 응답하여 동작할 수 있다. 즉, 상기 비접촉 모드인 경우 메모리 장치(1040)는 제 1 내부 전압(VINT_1)에 응답하여 동작하고, 상기 접촉 모드인 경우 메모리 장치(1040)는 제 2 내부 전압(VINT_2)에 응답하여 동작할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하고 접촉 모드에서 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 내부 전압 생성 회로에 있어서,
    상기 접촉 모드보다 상기 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압을 전달하는 제 1 전압 전달부;
    상기 비접촉 모드보다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압을 공급하는 제 2 전압 전달부;
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 이용하여 벌크 전압, 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부;
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 1 전압 및 제 1 기준 전압을 이용하여 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 1 레귤레이터; 및
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 2 전압 및 제 2 기준 전압을 이용하여 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 2 레귤레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 차동 증폭하여 상기 제 2 제어 신호로 출력하는 차동 증폭기;
    상기 제 2 제어 신호를 반전하여 상기 제 1 제어 신호로써 출력하는 반전부; 및
    상기 비접촉 모드에서 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 접촉 모드에서 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하는 벌크 전압 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 레귤레이터는,
    상기 내부 전압 생성 회로의 출력단과 접지 전압원 사이에 연결되어 상기 제 1 내부 전압을 전압 분배하는 제 1 저항부;
    상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 1 내부 전압이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제 1 차동 증폭기;
    상기 제 1 차동 증폭기의 출력 신호 또는 상기 벌크 전압에 응답하여 상기 제 1 전압 전달부와 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 1 전압 제어부; 및
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 차동 증폭기 및 상기 제 1 전압 제어부를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 1 스위칭부를 구비하고,
    제1항에 있어서, 상기 제 2 레귤레이터는,
    상기 제 2 내부 전압을 전압 분배하기 위하여 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단과 접지 전압원 사이에 연결되는 제 2 저항부;
    상기 제 2 기준 전압 및 상기 제 2 내부 전압이 전압 분배된 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제 2 차동 증폭기;
    상기 제 2 차동 증폭기의 출력 신호 또는 상기 벌크 전압에 응답하여 상기 제 2 전압 전달부와 상기 내부 전압 생성 회로의 출력단의 연결 여부를 제어하는 제 2 전압 제어부; 및
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 차동 증폭기 및 상기 제 2 전압 제어부를 인에이블 또는 디스에이블시키고, 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 2 스위칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 1 스위칭부는,
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 차동 증폭기와 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 1 스위치;
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압 제어부에 상기 벌크 전압의 인가 여부를 제어하는 제 2 스위치; 및
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 3 스위치를 구비하고,
    상기 제 2 스위칭부는,
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 차동 증폭기와 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 5 스위치;
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압 제어부에 상기 벌크 전압의 인가 여부를 제어하는 제 6 스위치; 및
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 저항부와 상기 접지 전압원의 연결 여부를 제어하는 제 7 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 1 차동 증폭기는,
    제 1 단에 상기 제 1 전압이 인가되고 제 2 단과 게이트가 연결되는 제 1 PMOS 트랜지스터;
    제 1 단에 상기 제 1 전압이 인가되고 제 2 단과 상기 제 1 차동 증폭기의 출력단과 연결되며 게이트와 상기 제 1 PMOS 트랜지스터의 게이트가 연결되는 제 2 PMOS 트랜지스터;
    제 1 단과 상기 제 1 PMOS 트랜지스터의 제 2 단이 연결되고 제 2 단과 상기 제 1 스위치가 연결되며 게이트에 상기 제 1 내부 전압이 전압 분배된 전압이 인가되는 제 1 NMOS 트랜지스터;
    제 1 단과 상기 제 1 차동 증폭기의 출력단이 연결되고 제 2 단과 상기 제 1 스위치가 연결되며 게이트에 상기 제 1 기준 전압이 인가되는 제 2 NMOS 트랜지스터를 구비하고,
    상기 제 1 스위칭부는,
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터의 게이트들에 상기 벌크 전압의 인가 여부를 제어하는 제 4 스위치를 더 구비하고,
    상기 제 2 차동 증폭기는,
    제 1 단에 상기 제 2 전압이 인가되고 제 2 단과 게이트가 연결되는 제 3 PMOS 트랜지스터;
    제 1 단에 상기 제 2 전압이 인가되고 제 2 단과 상기 제 2 차동 증폭기의 출력단이 연결되며 게이트와 상기 제 3 PMOS 트랜지스터의 게이트가 연결되는 제 4 PMOS 트랜지스터;
    제 1 단과 상기 제 3 PMOS 트랜지스터의 제 2 단이 연결되고 제 2 단과 상기 제 5 스위치가 연결되며 게이트에 상기 제 2 내부 전압이 전압 분배된 전압이 인가되는 제 3 NMOS 트랜지스터;
    제 1 단과 상기 제 2 차동 증폭기의 출력단이 연결되고 제 2 단과 상기 제 5 스위치가 연결되며 게이트에 상기 제 2 기준 전압이 인가되는 제 4 NMOS 트랜지스터를 구비하고,
    상기 제 2 스위칭부는,
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터의 게이트에 상기 벌크 전압의 인가 여부를 제어하는 제 8 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 접촉 모드 및 상기 비접촉 모드 중 어떤 모드가 우선 순위인지에 대한 우선 순위 정보를 저장하는 레지스터; 및
    상기 우선 순위 정보에 따라 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압 중 하나를 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압 및 상기 우선 순위 정보를 이용하여 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 신호 생성부는,
    상기 비접촉 모드가 우선 순위이고 상기 비접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고 상기 제 1 레귤레이터를 인에이블시키는 제 1 제어 신호를 출력하며 상기 제 2 레귤레이터를 디스에이블시키는 제 2 제어 신호를 출력하고,
    상기 접촉 모드가 우선 순위이고 상기 접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고 상기 제 1 레귤레이터를 디스에이블시키는 제 1 제어 신호를 출력하며 상기 제 2 레귤레이터를 인에이블시키는 제 2 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  8. 제6항에 있어서, 상기 신호 생성부는,
    상기 우선 순위 정보, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압를 이용하여 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성부;
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 차동 증폭하여 출력하는 차동 증폭기;
    상기 선택 신호에 응답하여 상기 우선 순위 정보에 대응하는 제 1 입력 신호 및 상기 차동 증폭기의 출력 신호에 대응하는 제 2 입력 신호 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 신호를 상기 제 2 제어 신호로 출력하며, 상기 선택된 신호를 반전한 신호를 상기 제 1 제어 신호로 출력하는 제어 신호 생성부; 및
    상기 비접촉 모드가 우선 순위이고 상기 비접촉 모드가 수행되고 있는 경우, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하고, 상기 접촉 모드가 우선 순위이고 상기 접촉 모드가 수행되고 있는 경우 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 전압을 상기 벌크 전압으로 출력하는 벌크 전압 생성부를 구비하고,
    상기 선택 신호 생성부는,
    상기 비접촉 모드 및 상기 접촉 모드가 동시에 수행되고 있는 구간에서 상기 제어 신호 생성부가 상기 제 1 입력 신호를 선택하기 위한 상기 선택 신호를 생성하여 출력하며,
    상기 제어 신호 생성부는,
    상기 선택 신호에 응답하여 상기 제 1 입력 신호 및 상기 제 2 입력 신호 중 하나를 선택하여 상기 제 2 제어 신호로 출력하는 먹스; 및
    상기 먹스에서 출력되는 상기 제 2 제어 신호를 반전하여 상기 제 1 제어 신호로 출력하는 반전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제 1 전압 전달부는,
    상기 비접촉 모드에서 제 1 전압 레벨을 가지고 상기 접촉 모드에서 상기 제 1 전압 레벨보다 작은 제 2 전압 레벨을 가지는 상기 제 1 전압을 전달하고,
    상기 제 2 전압 전달부는,
    상기 접촉 모드에서 상기 제 2 전압 레벨보다 큰 제 3 전압 레벨을 가지고, 상기 비접촉 모드에서 상기 제 1 전압 레벨 및 상기 제 3 전압 레벨보다 작은 제 4 전압 레벨을 가지는 상기 제 2 전압을 전달하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  10. 비접촉 모드 및 접촉 모드에서 동작하는 스마트 카드에 있어서,
    상기 접촉 모드보다 상기 비접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 1 전압을 전달하는 제 1 전압 전달부;
    상기 비접촉 모드보다 상기 접촉 모드에서 높은 전압 레벨을 가지는 제 2 전압을 공급하는 제 2 전압 전달부;
    상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압을 이용하여, 상기 비접촉 모드에서 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하고 상기 접촉 모드에서 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 내부 전압 생성 회로; 및
    상기 제 1 내부 전압 또는 상기 제 2 내부 전압을 이용하여 동작하는 메모리 장치를 구비하고,
    상기 내부 전압 생성 회로는,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 이용하여 벌크 전압, 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부;
    상기 제 1 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 1 전압 및 제 1 기준 전압을 이용하여 제 1 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 1 레귤레이터; 및
    상기 제 2 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 상기 벌크 전압, 상기 제 2 전압 및 제 2 기준 전압을 이용하여 제 2 내부 전압을 생성하여 출력하는 제 2 레귤레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
KR1020110057603A 2011-06-14 2011-06-14 내부 전압 생성 회로 및 스마트 카드 KR101939237B1 (ko)

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