(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6472871
(24)【登録日】2019年2月1日
(45)【発行日】2019年2月20日
(54)【発明の名称】温度独立型電流生成用装置
(51)【国際特許分類】
G05F 1/567 20060101AFI20190207BHJP
G05F 3/24 20060101ALI20190207BHJP
G05F 1/56 20060101ALI20190207BHJP
【FI】
G05F1/567
G05F3/24 A
G05F1/56 310S
【請求項の数】19
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2017-510664(P2017-510664)
(86)(22)【出願日】2014年8月25日
(65)【公表番号】特表2017-526077(P2017-526077A)
(43)【公表日】2017年9月7日
(86)【国際出願番号】CN2014085092
(87)【国際公開番号】WO2016029340
(87)【国際公開日】20160303
【審査請求日】2017年4月14日
(73)【特許権者】
【識別番号】595168543
【氏名又は名称】マイクロン テクノロジー,インク.
(74)【代理人】
【識別番号】100074099
【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
(74)【代理人】
【識別番号】100106851
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 泰久
(72)【発明者】
【氏名】チュ,ウェイルー
【審査官】
小林 秀和
(56)【参考文献】
【文献】
特開2006−309756(JP,A)
【文献】
中国特許出願公開第103163935(CN,A)
【文献】
特開2009−070132(JP,A)
【文献】
特開平09−034566(JP,A)
【文献】
特開2004−206633(JP,A)
【文献】
特開平03−228365(JP,A)
【文献】
特開2006−196078(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G05F 1/567
G05F 1/56
G05F 3/24
G05F 3/28
G05F 3/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電圧を提供するように構成された電圧生成器であって、
演算増幅器の反転入力で前記電圧を受信するように構成された前記演算増幅器と、
前記演算増幅器の非反転入力に結合された電圧生成器抵抗と、
前記演算増幅器の前記非反転入力と前記電圧生成器抵抗とに結合された第一のダイオードと、
を含む電圧生成器と、
前記電圧生成器に結合され、前記電圧生成器からの前記電圧に基づいて電流を提供するように構成された電流生成器であって、温度が上昇するにつれて抵抗が増加する第一の特性を有する第一のコンポーネントと、温度が上昇するにつれて抵抗が減少する第二の特性を有する第二のコンポーネントとを含み、前記第一のコンポーネントを通る第一の電流と前記第二のコンポーネントを通る第二の電流は、前記電圧生成器によって提供される前記電圧に応じた電流値を有する、電流生成器と、
を含む装置であって、
前記第一のコンポーネントの前記第一の特性における、温度が上昇するにつれて抵抗が増加する割合は、前記第二のコンポーネントの前記第二の特性における、温度が上昇するにつれて抵抗が減少する割合と等しく、前記第二のコンポーネントの抵抗の電気的特性は、前記電圧生成器抵抗の電気的特性と整合し、前記第二のコンポーネントは、前記第一のダイオードの電気的特性と整合する電気的特性を有する第二のダイオードに結合されている、装置。
【請求項2】
前記第一および第二のコンポーネントは抵抗器である、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記第二のダイオードは基準電圧に結合される、請求項2に記載の装置。
【請求項4】
前記第一のコンポーネントは前記第二のコンポーネントとは異なる材料を含む、請求項2に記載の装置。
【請求項5】
前記第一のコンポーネントは前記第二のコンポーネントと並列に結合される、請求項2に記載の装置。
【請求項6】
メモリに関連付けられた入力バッファをさらに含み、前記入力バッファは、前記電流生成器から前記電流を受信するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項7】
電圧を提供するように構成された電圧生成器であって、
第一の演算増幅器の反転入力で前記電圧を受信するように構成された前記第一の演算増幅器と、
前記第一の演算増幅器の非反転入力に結合された電圧生成器抵抗と、
前記第一の演算増幅器の前記非反転入力と前記電圧生成器抵抗とに結合された第一のダイオードと、
を含む電圧生成器と、
前記電圧生成器に結合され、前記電圧生成器から提供される前記電圧に基づいて電流を提供するように構成された電流生成器であって、
第二の演算増幅器の反転入力で前記電圧を受信するように構成された前記第二の演算増幅器と、
第一のトランジスタであって、前記第一のトランジスタのゲートが前記第二の演算増幅器の出力に結合される、第一のトランジスタと、
第二のトランジスタであって、前記第二のトランジスタのゲートが前記第二の演算増幅器の前記出力に結合される、第二のトランジスタと、
前記第一のトランジスタのドレインに結合された第一の抵抗と、
前記第一のトランジスタの前記ドレインに結合された第二の抵抗であって、前記第二の抵抗、前記第一の抵抗および前記第一のトランジスタの前記ドレインが前記第二の演算増幅器の非反転入力にさらに結合される、第二の抵抗と、
前記第二の抵抗に直列に結合された第二のダイオードであって、前記第二の抵抗および前記第二のダイオードの電気的特性が前記電圧生成器抵抗および前記第一のダイオードの電気的特性に夫々整合される、第二のダイオードと、
を含む電流生成器と、
を含む、装置。
【請求項8】
前記電流生成器の出力電流は、前記第二のトランジスタによって提供される、請求項7に記載の装置。
【請求項9】
前記第一の抵抗および前記第二の抵抗は、前記第二のトランジスタによって提供される前記出力電流を、ある温度範囲にわたって一定に維持するように構成される、請求項8に記載の装置。
【請求項10】
前記第一の抵抗を通る第一の電流は、温度が上昇するにつれて減少し、前記第二の抵抗を通る第二の電流は、温度が上昇するにつれて増加する、請求項7に記載の装置。
【請求項11】
前記電圧生成器は、
前記第一の演算増幅器の前記反転入力に結合され、かつ、前記第一の演算増幅器の出力にさらに結合される第三の抵抗と、
前記第一の演算増幅器の前記反転入力に結合された第四の抵抗と、
前記第四の抵抗および接地電圧に結合された第三のダイオードと、
をさらに含む、請求項7に記載の装置。
【請求項12】
前記第一および第二のトランジスタはpチャネルトランジスタを含む、請求項11に記載の装置。
【請求項13】
前記第一の抵抗はNaa抵抗器である、請求項7に記載の装置。
【請求項14】
前記第一の抵抗はトリマブルである、請求項7に記載の装置。
【請求項15】
演算増幅器と、前記演算増幅器の非反転入力に結合された電圧生成器ダイオードおよび電圧生成器抵抗を含む電圧生成器抵抗コンポーネントとを含み、電圧を提供するように構成された電圧生成器と、
前記電圧生成器に結合された電流生成器であって、前記電圧に基づいて出力電流を提供するように構成され、
ノードに結合された、温度が上昇するにつれて増加する第一の抵抗と、
前記第一の抵抗と同じ電圧を受信するように前記ノードに結合された第二の抵抗であって、温度が上昇するにつれて減少する第二の抵抗と、
を含む電流生成器と、
を含む装置であって、
前記第二の抵抗は、温度が上昇するにつれて前記第一の抵抗が増加する割合と等しい割合で減少するように構成され、前記第二の抵抗の電気的特性は、前記電圧生成器抵抗の電気的特性と整合し、前記第一の抵抗を通る第一の電流および前記第二の抵抗を通る第二の電流は、前記電圧生成器により提供される前記電圧に応じた電流値を有する、装置。
【請求項16】
前記電流生成器は、前記第二の抵抗に結合されたダイオードを含み、前記ダイオードの電気的特性は、前記電圧生成器ダイオードの電気的特性と整合するように構成される、請求項15に記載の装置。
【請求項17】
前記第一の抵抗は450kΩであり、前記第二の抵抗は100kΩであり、前記電圧生成器抵抗は100kΩである、請求項15に記載の装置。
【請求項18】
前記電流生成器の前記出力電流は、温度に依存しない、請求項15に記載の装置。
【請求項19】
前記電圧生成器は、前記電流生成器にバンドギャップ電圧を提供するように構成されたバンドギャップ電圧生成器を含む、請求項15に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
電流生成器は、他の回路に提供され得る
低変動の電流
を生成するために用いられる電気回路である。電流生成器によって提供される電
流は、プロセス、電圧または温度(PVT)の変動に対して敏感
でないことが望まし
い。電気素子の物理特性は、温度変化によって変化し得る。例えば、抵抗器の抵抗は、温度の増加によって増加し得る。抵抗器が電流生成器回路内に含まれる場合、温度が変化するにつれて出力電流における変動を引き起こすことがある。演算増幅器およびトランジスタは、温度変動を補償するために用いられることができる。しばしば、PVT補償のためには、多くの追加の素子が必要である。これは、コンポーネントのコストを増加させ、電流生成器のためのレイアウト面積の増加につながることがある。それは、また、電流生成器の電力消費も増加させることがある。
【発明の概要】
【0002】
本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合されることができ、また電圧生成器からの電圧に基づ
く電流を提供するように構成されることが出来る電流生成器と、を含むことが出来、電流生成器は、温度が上昇するにつれて増加し得る特性を有する第一のコンポーネントと、温度が上昇するにつれて減少し得る特性を有する第二のコンポーネントと、を含むことが出来、第二のコンポーネントは、第一のコンポーネントが特性を増加させる
割合と等しい
割合でその特性を減少させるように構成されることが出来、第二のコンポーネントは、電圧生成器の抵抗と整合することができる。
【0003】
本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合されることができ、反転入力で電圧を受信するように構成されることができる演算増幅器と、第一のトランジスタと、第二のトランジスタと、を含むことが出来、第一のトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力に結合されることが出来、第二のトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力に結合されることが出来、第一の抵抗は、第一のトランジスタのドレインに結合されることが出来、第二の抵抗は、第一のトランジスタのドレインに結合されることが出来、第二の抵抗、第一の抵抗および第一のトランジスタのドレインは、演算増幅器の非反転入力にさらに結合されることが出来、ダイオードは、第二の抵抗と直列に結合されることが出来、第二の抵抗およびダイオードは、電圧生成器に含まれ得る電圧生成器のダイオードおよび電圧生成器の抵抗と整合されることができる。
【0004】
本開示の少なくとも一実施形態による例示的装置は、演算増幅器と、演算増幅器に結合された電圧生成器の抵抗と、電圧生成器のダイオードと、を含むことができ、電圧を提供するように構成されることができる電圧生成器と、電圧生成器に結合された電流生成器と、を含むことが出来、電流生成器は、電圧に基づいてバイアス電流を提供するように構成されることが出来、電流生成器は、温度が上昇するにつれて増加し得る第一の抵抗を含む第一のコンポーネントと、温度が上昇するにつれて減少し得る第二の抵抗を含む第二のコンポーネントと、を含むことが出来、第二のコンポーネントは、第一のコンポーネントが第一の抵抗を増加させる速度と等しい速度で第二の抵抗を減少させるように構成されることが出来、第二のコンポーネントは、電圧生成器の抵抗と整合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【
図1】本発明の一実施形態による装置のブロック図である。
【
図2】本発明の一実施形態による電流生成器の回路図である。
【
図3】本発明の一実施形態による温度の範囲にわたる、回路における電流のプロットである。
【
図4】本発明の一実施形態によるメモリの一部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
本開示の実施形態の十分な理解を提供するために、以下にある詳細事項が説明される。しかしながら、本開示の実施形態は、これらの詳細事項がなくても実施されることができることは、当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に記述される本開示の特定の実施形態は、例示として提供されるものであって、これらの特定の実施形態に本開示の範囲を限定するために用いられるべきではない。他の例においては、既知の回路、制御信号、タイミングプロトコルおよびソフトウェア動作は、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために詳細には示されていない。本明細書で用いられるように、装置とは、例えば、集積回路、メモリデバイス、メモリシステム、電子デバイスまたはシステム、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、サーバなどを指すことができる。
【0007】
図1は、本開示の一実施形態による電圧生成器105と電流生成器110とを含む装置100のブロック図である。本明細書で用いられるように、装置とは、例えば、集積回路、メモリデバイス、メモリシステム、電子デバイスまたはシステム、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、サーバなどを指すことができる。電圧生成器
105は、電流生成器110に電圧Vinを提供することが出来る。電流生成器110は、電圧Vinに少なくとも部分的に基づいて、出力電流Ioutを提供することができる。幾つかの実施形態においては、バイアス電流または電流Ioutが、入力として電流を用いることができる別の回路に提供されることが出来るとき、電流Ioutは、メモリデバイスの入力バッファ(
図1には図示せず)に
バイアス電流として提供されることができる
か、又は、入力として電流を用いることのできる別の回路に提供されることができる。
【0008】
電流生成器110は、温度変化に対して等し
い大きさで応答するが、逆
方向に応答するコンポーネント115a、115bを含むことができる。これらのコンポーネントの等しい
大きさだが逆方向の応答は、電流Ioutが温度から独立している
(温度に依存しない)ことを可能とすることができる。応答は、例えば、抵抗、容量および/またはインピーダンスなどのコンポーネントの特性の変化を含むことができる。他のコンポーネントの特性は、また、温度変化に応答するように設計されることもできる。
【0009】
図2は、本開示の例示的一実施形態による回路200を示す。回路200は、電流生成器210と電圧生成器205とを含み、それらは、
図1に示され、前述された電流生成器110および電圧生成器105に対して用いられてもよい。回路200は、温度とは独立して出力電流Ioutを提供することが出来る。電流生成器210は、電圧生成器205から電圧Vinを受信することができる。電圧Vinは、演算増幅器(opアンプ)235の反転入力によって受信されることが出来る。opアンプ235の出力は、トランジスタ240のゲートに提供されることができる。トランジスタ240は、pチャネルトランジスタまたは他のトランジスタ型であってもよい。トランジスタ240のドレインは、抵抗260に結合されることができる。抵抗260は、レッグ280に並列に結合されることができる。レッグ280は、第二の抵抗250を含み、第二の抵抗250は、ダイオード255と直列に結合される。ダイオード255は、電圧基準、例えば、接地に結合される。トランジスタ240のドレインは、opアンプ235の非反転入力にさらに結合されることができる。電圧Vfbは、opアンプ235の非反転入力において測定されることができる。第二のトランジスタ245は、トランジスタ240のゲートに結合されることができる。第二のトランジスタ245は、pチャネルトランジスタまたは他のトランジスタ型であってもよい。トランジスタ240、245のソースは、電圧
源に結合されることができる。出力電流Ioutは、トランジスタ245によって提供されることができる。出力電流Ioutは、以下に記述されるように、温度に対して独立している
(温度に依存しない)ことができる。
【0010】
さらに
図2を参照すると、電圧生成器205は、本技術分野で既知の温度独立型電圧生成器か、または新規の電圧生成器とすることができる。
図2に示された電圧生成器205の例示的実施形態においては、電圧生成器205は、バンドギャップ電圧生成器である。抵抗204は、抵抗212および演算増幅器230の反転入力に結合される。抵抗204は、opアンプ230の出力およびレッグ270にさらに結合され、レッグ270は抵抗220およびダイオード225を含む。抵抗212は、opアンプ230の反転入力に結合され、ダイオード215にさらに結合される。抵抗220は、opアンプ230の非反転入力およびダイオード225に結合される。抵抗204、212、220に
おける抵抗の大きさは、所望の値の電圧Vinを提供するように選択されることができる。例えば、所望の電圧Vin=1.25Vである場合、抵抗212は、10KΩに選択されることが出来、抵抗204、220は、100KΩに選択されることができる。電流生成器210のレッグ280内の抵抗250およびダイオード
255は、電圧生成器205のレッグ270内の抵抗220およびダイオード225と整合するように選択されることができる。即ち、抵抗250の電気的特性は、抵抗220の電気的特性に類似し、ダイオード225の電気的特性は、ダイオード255の電気的特性に類似する。これは、Vfbがvinと等しくなることを可能とすることができる。幾つかの実施形態においては、レッグ280内の抵抗250およびダイオード255と、レッグ270内の抵抗220およびダイオード225は、同一の電気的特性を有することができる。
【0011】
抵抗250、260は、電流生成器210のコンポーネントを表すことができる。抵抗250、260は、
図1の電流生成器110に含まれるコンポーネント115a、115bに対応することができる。抵抗250の抵抗は、温度が増加する
につれて減少し得る。これによって、温度が上昇するにつれて、抵抗250を通る抵抗電流Iptatの増加を引き起こすことがある。しかしながら、抵抗260による抵抗電流Iptatの変化に応じて、出力電流Ioutが変化することを防ぐことができる。抵抗250とは対照的に、抵抗260の抵抗は、温度が上昇するにつれて増加し得る。これは、温度が上昇するにつれて、抵抗260を通る抵抗電流Ictatの減少を引き起こすことがある。
【0012】
幾つかの実施形態においては、抵抗250およびダイオード255は、コンポーネント115aに対応する。抵抗250、260は、温度変化に対して同様に応答することができる。ダイオード255にわたる電圧降下は、温度が変化すると変化し得る。例えば、ダイオード255にわたる電圧降下は、温度が上昇すると減少することがあり、抵抗250、260の抵抗は、温度が上昇すると双方とも増加することがある。温度上昇に応じたダイオード255にわたる電圧降下の速度は、温度が上昇するにつれて抵抗電流Iptatが増加し得るようにすることができる。抵抗電流I
ctatは、前段落で記述されたように温度が上昇すると減少し得る。これは、温度変化に応じて出力電流Ioutが変化することを防ぐことが出来る。
【0013】
抵抗電流Iptatが変化するのと同一の速度であるが、
それとは逆方向に抵抗電流Ictatが変化すると、出力電流Ioutは、ある温度範囲にわたって一定とすることができる。この原理は、
図3に示される。抵抗電流IctatおよびIptatは、ある温度範囲にわたって示される。双方の抵抗電流IctatおよびIptatは、温度範囲にわたって変化するが、電流IctatおよびIptatの合計は、一定のままであり、その結果、温度から独立した出力電流Ioutを生じる。
【0014】
抵抗260の抵抗は、
その温度による抵抗変化が抵抗250の温度による抵抗変化
を直接反映するように選択されることができる。抵抗250および260は、温度変化に対して異なるように応答する異なる材料を含むことができる。抵抗260に対して選択された抵抗値は、抵抗250、260の材料特性に依存することがある。例えば、抵抗250は、100kΩとすることが出来、0.35uA/100℃の抵抗電流Iptatの増加を引き起こすことがある。抵抗260は、p基板におけるN+ドーピングのロングパスとすることが出来、しばしば、これは“Naa”抵抗と呼ばれる。抵抗260は、−1.6uA/100℃の、抵抗電流Ictatの減少を引き起こすことがある。抵抗電流Ictatは、抵抗260の抵抗が450KΩであるとき、抵抗電流Iptatと反対に作用することができる。幾つかの実施形態においては、電流生成器210は、トリマブル抵抗260
を用いて製造されることができる。これによって、電流生成器210の製造後、抵抗250の特性に対して抵抗260の抵抗が調整されることを可能とすることができる。抵抗260は、製品の製造プロセスの一部としてトリムされることができるか、またはその後、ユーザが抵抗260を調整することを可能とするために、トリムされないまま残されることができる。
【0015】
回路200は、他の温度独立電流生成器より低い電力および小さいレイアウト面積を消費することがある。回路200は、また、他の電流生成器よりも低い変動性で出力電流を提供することもできる。例えば、
図2を参照して前述された例の抵抗値に対して、回路200は、約20uAの電流と、200um×100umのレイアウト面積とを消費することがある。異なる電流消費およびレイアウト面積は、電圧および電流生成器に対して選択されたコンポーネントに少なくとも部分的に依存して、可能であり得る。
【0016】
図4は、本発明の一実施形態による回路200を含むことができるメモリの一部のブロック図である。メモリ400は、メモリセルのアレイ402を含み、メモリセルのアレイ402は、例えば、揮発性メモリセル(例えば、DRAMメモリセル、SRAMメモリセルなど)、不揮発性メモリセル(例えば、フラッシュメモリセル、PCMセルなど)または幾つかの他の種類のメモリセルとすることができる。
【0017】
メモリ400は
、コマンドバス408を介して
、様々なメモリ動作を実行するためのメモリコマンドを受信し、メモリ400内の対応する制御信号を生成するコマンドデコーダ406を含む。コマンドデコーダ406は、メモリアレイ402における様々な動作を実施するために、コマンドバス408に適用されたメモリコマンドに応答する。例えば、コマンドデコーダ406は、メモリアレイ402からデータを読み出し、メモリアレイ402にデータを書き込むため
の内部制御信号を生成するために用いられる。行および列アドレス信号は、アドレスバス420を通じてメモリ400に適用され、アドレスラッチ410に提供される。アドレスラッチは、その後、別個の列アドレスと別個の行アドレスとを出力する。
【0018】
行および列アドレスは、行アドレスデコーダ422および列アドレスデコーダ428にアドレスラッチ410によって其々提供される。列アドレスデコーダ428は、其々の列アドレスに対応するアレイ402を通って延びるビット線を選択する。行アドレスデコーダ422は、受信された行アドレスに対応するアレイ402内のメモリセルの其々の行をアクティブ化するワード線ドライバ424に接続される。受信された列アドレスに対応する選択されたデータ線(例えば、一つ以上のビット線)は、読み出し/書き込み回路430に結合され、入力−出力データバス440を介してデータ出力バッファ434に読み出しデータを提供する。書き込みデータは、データ入力バッファ444およびメモリアレイ読み出し/書き込み回路430を通じて、メモリアレイ402に適用される。メモリは、入力バッファ444などのメモリ400の入力バッファ用のバイアス電流を提供する回路442を含むことができる。例えば、回路442は、
図2の回路200を含むことができるか、または開示された本発明の一実施形態による如何なる回路を含んでもよい。
【0019】
本明細書に開示された実施形態に関連して記述された様々な例示的論理ブロック、構成、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、プロセッサによって実行されるコンピュータソフトウェアまたはその組み合わせとして実装されることができることを当業者はさらに理解するだろう。様々な例示的コンポーネント、ブロック、構成、モジュール、回路およびステップは、その機能について一般的に記述されてきた。このような機能が、ハードウェアとして実装されるか、またはプロセッサで実行可能な命令として実装されるかは、システム全体に課される特定の用途および設計上の制約に依存する。当業者は、特定の各用途に対して様々な方法で所望の機能を実装することができるが、このような実装の決定は、本開示の範囲から逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。
【0020】
開示された実施形態の前記の記述は、開示された実施形態を当業者が製造または利用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な改変は、当業者に容易に明らかであって、本明細書に定義された原則は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されることができる。したがって、本開示は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図されるものではなく、以下の請求項によって定義されるように、原則と新規の特徴と一致する可能な最も広い範囲を許容されるべきである。