KR101064489B1

KR101064489B1 - 넓은 입출력 범위를 갖는 버스 홀더 및 톨러런트 입출력 버퍼

Info

Publication number: KR101064489B1
Application number: KR1020050011705A
Authority: KR
Inventors: 최재범; 김언국
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-02-12
Filing date: 2005-02-12
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: KR20060091077A; TW200633387A; US7504867B2; US20060181315A1

Abstract

제 1 인버터는 입력 신호를 입력 단자로 수신하여 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력한다. 제 2 인버터는 제 1 출력 신호를 수신하여 출력 단자로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력한다. 패스 스위치는 입력 단자와 출력 단자를 연결하여 문턱 전압이 실질적으로 0 볼트이며 게이트가 제어 전압에 연결된 공핍형 엔모스 트랜지스터로 구현된다. 문턱 전압이 실질적으로 0 볼트임에 따라 제 2 출력 신호는 신호 레벨의 감소 없이 최대 제어 전압 레벨을 가지는 신호를 상기 입력 단자로 출력할 수 있다. 따라서, 톨러런트 입출력 버퍼는 패드가 플로팅 되었을 때 안정적으로 이전 로직 상태를 유지 할 수 있다.

버스 홀더, 톨러런트 입출력 버퍼,

Description

넓은 입출력 범위를 갖는 버스 홀더 및 톨러런트 입출력 버퍼 {BUS HOLDER WITH WIDE RANGE INPUT AND WIDE RANGE OUTPUT AND TOLERANT INPUT/OUTPUT BUFFFER HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 톨러런트 입출력 버퍼 회로도이다.

도 2는 다른 종래의 톨러런트 입출력 버퍼 회로도이다 .

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 톨러런트 입출력 버퍼 회로도이다.

도 4는 톨러런트 입출력 버퍼의 테스트 회로도이다.

도 5는 도 4의 각 단자에서의 신호에 대한 파형도이다.

도 6은 도 4의 테스트 결과를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310 : 정전기 보호 회로 320 : 버스 홀더

330 : 제 1 인버터 340 : 제 2 인버터

350 : 패스 스위치 360 : 버퍼

본 발명은 넓은 전압 범위의 입출력 특성을 갖는 디바이스에 적합한 버스 홀더에 관한 것으로, 구체적으로는 패드(PAD)가 플로팅 되었을 때 안정적으로 새로운 입력 신호가 입력되기 전까지 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 유지할 수 있는 버스 홀더 및 이를 이용한 톨러런트 입출력 버퍼에 관한 것이다.

입출력 회로에서 버스 홀더는 패드가 플로팅 되었을 때 새로운 입력 신호가 입력되기 전까지 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 유지하기 위해서 사용되고 있으며, 가장 일반적으로는 인버터 2개가 루프 형태로 연결되어 구성된다. 응용 제품이 다양해 지면서 입출력 신호의 전압 레벨도 다양해지고, 이에 따라서 입출력 회로도 다양한 전압 레벨을 처리 할 수 있도록 설계되어져야 한다. 이에 입출력 회로는 패스 트랜지스터와 버스 홀더 등을 사용하여 톨러런트 입출력 버퍼를 구현하여 넓은 범위의 입출력 전압 레벨을 가지는 응용 제품에 사용된다.

도 1은 종래의 톨러런트 입출력 버퍼를 도시한 회로도이고, 도 2는 다른 종래의 톨러런트 입출력 버퍼를 도시한 회로도이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 톨러런트 입출력 버퍼와 톨러런트 입출력 회로에 사용된 버스 홀더의 동작을 설명한다.

도 1에 의하면, 톨러런트 입출력 버퍼(100)는 외부의 신호를 받는 패드(PAD), 정전기 보호 회로(110), 패스 트랜지스터(120), 제 1 인버터(130), 제 2 인버터(140), 패스 스위치(150) 및 버퍼(160)으로 구성되어 있다.

패드는 외부의 신호를 받거나 외부로 신호를 출력하는 부분으로 외부와 연결하는 통로 역할을 한다. 정전기 보호 회로(110)은 패드(PAD)를 통하여 신호를 수신 할 때, 정전기에 의하여 과도한 전압이 코아 로직쪽으로 인가되면 정전기 보호 회로(110)가 추가 통로를 제공하여 과도한 전압의 전달을 막아 코아 로직(미도시)을 보호한다. 패스 트랜지스터(120)은 패드(PAD)을 통하여 수신한 입력 신호의 전압 레벨이 제 1 인버터(130)나 버퍼(160)의 동작 전압 범위보다 클 경우 입력 전압 레벨을 강하시켜 제 1 인버터(130)나 버퍼(160)에 낮아진 전압 레벨의 입력 신호를 제공하는 완충 작용을 한다. 제 1 인버터(130), 제 2 인버터(140) 및 패스 스위치(150)은 버스 홀더를 구성하여 노드 B1의 전압을 유지시킨다. 버퍼(160)은 패드(PAD)와 패스 트랜지스터(120)을 통하여 수신된 입력 신호를 코아 로직으로 전송한다. 여기서, 정전기 보호 회로(110), 패스 트랜지스터(120), 제 1 인버터(130), 제 2 인버터(140) 및 버퍼(160) 등의 모든 디바이스들의 제1 전원 전압은 예를 들어 1.8 볼트이다.

패드(PAD)에 3.3볼트의 입력 신호와 1.8볼트의 입력 신호가 인가된 경우에 대하여 각각 톨러런트 입력 버퍼(100)가 어떻게 동작하는지 살펴본다.

먼저 3.3볼트의 입력 신호가 인가된 경우에 대하여 살펴본다. 패드를 통하여 3.3볼트의 입력신호가 수신되면 패드(PAD)와 패스 트랜지스터(120)의 연결 노드인 노드 A1은 3.3 볼트가 되고, 패스 트랜지스터(120)와 제 1 인버터(130)의 연결 노드인 노드 B1은 1.0 볼트가 된다.

패스 트랜지스터(120)가 엔모스 트랜지스터(N type MOS transitor)이기 때문에 노드 B1의 전압은 패스 트랜지스터(120)의 게이트에 연결된 전원 전압(1.8 볼트)보다 문턱 전압(Vth)만큼 강하된 전압이 출력된다. 즉 패드(PAD)를 통하여 수신 된 전압이 전원 전압 1.8 볼트 보다 높기만 하면, 전압 레벨에 관계없이 전원 전압 1.8 볼트에서 문턱전압만큼 낮아진 전압이 출력된다.

따라서 입력 신호의 전압이 매우 크더라도 패스 트랜지스터(120)가 완충작용을 하여 낮아진 입력 신호를 제 1 인버터(130)와 버퍼(160)에 제공한다.

노드 B1의 전압이 1.0볼트이고, 상기 1.0 볼트의 노드 B1의 전압은 그대로 버퍼(160)의 입력이 된다. 그 후 버퍼(160)에 의하여 입력 신호는 코아 로직으로 전달된다. 이 때 입력 단자가 노드 B1에 연결된 제 1 인버터(130)은 0 볼트의 출력 신호를 발생하고, 제 2 인버터(140)은 1.8 볼트의 출력 신호를 발생한다.

이와 동시에 노드 B1에 연결된 패스 스위치(150)의 엔모스 트랜지스터(MN3)에 의하여 1.0 볼트가 노드 C1에 출력된다. 그러나 노드 C1은 제 2 인버터(140)의 출력 신호와도 연결되어 있기 때문에 바로 1.8 볼트로 상승한다.

그 후 패스 스위치(150)의 피모스 트랜지스터(MP3)에 의하여 노드 C1의 1.8볼트가 노드 B1으로 전달되어 노드 B1의 전압이 1.8 볼트로 상승한다. 이런 상태에서 패드(PAD)의 입력 신호가 제거 되면 패드(PAD)는 플로팅 상태가 되고 이에 따라 코아 로직으로 플로팅 상태의 전압 레벨을 가진 신호가 인가 될 수 도 있다.

하지만 도 1과 같이 버스 홀더가 구비된 경우, 제 2 인버터(140)에 의하여 노드 C1이 1.8볼트로 유지되고, 패스 스위치(150)가 노드 B1을 1.8볼트로 유지하여 버퍼(160)의 입력 상태를 이전 상태인 1.8 볼트로 유지 시켜 준다. 입력 신호가 1.8 볼트인 경우에 노드 A1의 전압만 차이가 있고, 패스 트랜지스터(120)을 통과하고 난 후는 1.0 볼트로 입력 신호가 3.3 볼트인 경우와 동일한 동작을 한다.

위와 같이 구성된 톨러런트 입출력 버퍼(100)는 입력 전압 범위에 상관없이 동작할 수 있으며 패드(PAD)가 플로팅시에 버스 홀더가 안정적으로 이전 논리(logic) 상태를 유지할 수 있는 장점이 있는 반면, 노드 B1의 초기 전압이 1.0 볼트로 전원 전압 1.8 볼트 보다 낮고 버퍼(160)의 문턱 전압인 전원전압/2(즉, 0.9 볼트)와 가까워져서 톨러런트 입력 셀의 특성을 저하 시킨다.

특히 버퍼가 슈미트 트리거인 경우 슈미트 트리거 입력 셀의 설계 마진을 얻기 어렵다. 슈미트 트리거는 히스테리시스 특성을 갖고 있기 때문에 입력 전압이 슈미트 트리거의 문턱전압인 전원전압/2 보다 확연히 커야 안정적으로 동작을 할 수 있다. 도 1의 종래의 톨러런트 입출력 버퍼에서는 슈미트 트리거인 버퍼(160)의 입력 전압이 1.0 볼트로 슈미트 트리거 문턱 전압인 0.9 볼트와 차이가 많이 발생하지 않는다. 다시 말해 오동작을 할 가능성이 매우 많다.

따라서 버퍼(160)의 입력 전압 레벨을 전원전압/2 보다 더 높일 수 있는 방법이 요구되고 있으며, 이에 대한 방안으로 사용되는 종래의 기술이 도 2에 나타나 있다.

도 2는 도 1과 다른 종래의 톨러런트 입출력 버퍼의 회로도이다. 패드(PAD), 정전기 보호회로(210), 제 1 인버터(230), 제 2 인버터(240), 패스 스위치(250) 및 버퍼(260)으로 구성되어 있다. 도 1과의 차이점은 입력 신호의 전압 레벨을 낮추는 완충 작용을 하던 패스 트랜지스터(120)이 사용되지 않으며, 패스 스위치(250)는 엔모스 트랜지스터(MN3)으로만 이루어져 있다는 점이다.

버퍼(260)의 입력 전압 레벨을 높게 유지 하기 위해서 패스 트랜지스터를 사 용하지 않기 때문에 패드(PAD)를 통한 입력 신호는 전압의 강하 없이 그대로 노드 A2에 전달된다.

따라서, 버퍼(260)의 입력 전압은 슈미트 트리거의 문턱전압보다 높게 되어 버퍼(260)의 오동작 가능성이 줄어 든다.

만약 입력 신호가 1.8 볼트이고 패스 스위치(250)이 엔모스 트랜지스터와(MN3)과 피모스 트랜지스터(MP3)으로 구성되어 있는 경우, 노드 A2는 초기에 1.8 볼트를 유지하고 제 1 인버터(230)과 제 2 인버터(240)에 의해서 노드 C2 또한 1.8 볼트를 유지한다.

그리고, 패드(PAD)가 플로팅 된 경우 제 2 인버터(240)의 출력에 의해서 노드 C2는 1.8 볼트를 유지하고, 패스 스위치(250)의 피모스 트랜지스터(MP3)를 통하여 노드 A2의 전압을 1.8 볼트로 유지할 수 있다.

하지만, 입력 신호가 3.3 볼트인 경우, 노드 A2는 초기에 3.3 볼트가 인가 되고 이 전압은 패스 트랜지스터(250)의 피모스 트랜지스터(MP3)에 의하서 노드 C2의 전압을 3.3 볼트로 유지 시킨다. 이런 경우 제 2 인버터의 피모스 트랜지스터가 턴온 되어 역전류가 흐르는 문제점이 있다.

따라서 이런 문제점을 방지하기 위해서 패스 스위치(250)은 피모스 트랜지스터(MP3)을 사용하지 않고 엔모스 트랜지스터(MN3)만 포함한다. 하지만 패스 트랜지스터는 없고 패스 스위치는 엔모스 트랜지스터로만 구성된 도 2의 경우, 패드(PAD)가 플로팅이 되고 시간이 지나게 되면 노드 A2의 전압이 낮아지는 문제점이 있다.

버스 홀더를 포함하고 있기 때문에 입력 전압의 레벨을 유지해야 하나 패스 스위치(250)이 엔모스 트랜지스터(MN3)로만 구성됨에 따라 노드 C2의 1.8 볼트 전원 전압이 엔모스 트랜지스터(MN3)의 문턱 전압만큼 낮아진 1.0 볼트 전압을 출력하기 때문에 노드 C2의 전압은 입력 전압 레벨을 유지 못하고 낮아진다.

따라서, 입력 신호가 3.3 볼트이던지 1.8 볼트 인지 여부에 상관없이 안정적으로 버퍼에 입력 신호를 인가하고 패드가 플로팅 되었을 때 버퍼의 입력 신호의 논리 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 톨러런트 입출력 버퍼가 요구된다.

본 발명의 제 1 목적은 입력 신호의 레벨을 제어 전압 레벨로 안정적으로 유지할 수 있는 버스 홀더를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 패드가 플로팅 되었을 경우 입력 신호의 레벨을 안정적으로 유지할 수 있는 톨러런트 입출력 버퍼를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 홀더는 제 1 인버터, 제 2 인버터 및 패스 스위치를 포함한다. 상기 제 1 인버터는 제1 전원 전압과 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 입력 신호를 입력 단자로 수신하여 상기 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력한다. 상기 제 2 인버터는 상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 제 1 출력 신호를 수신하여 출력 단자로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력한다. 상기 패스 스위치는 상기 입력 단자와 상기 출 력 단자 사이에 결합되어 제어 전압에 기초하여 상기 제어 전압 레벨을 가진 신호를 상기 입력 단자로 출력한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 톨러런트 입출력 버퍼는 버스 홀더 및 버퍼를 포함한다. 상기 버스 홀더는 1 인버터, 제 2 인버터 및 패스 스위치를 포함한다. 상기 제 1 인버터는 제1 전원 전압과 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 입력 신호를 입력 단자로 수신하여 상기 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력한다. 상기 제 2 인버터는 상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 제 1 출력 신호를 수신하여 출력 단자로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력한다. 상기 패스 스위치는 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되어 제어 전압에 기초하여 상기 제어 전압의 레벨을 가진 신호를 상기 입력 단자로 출력하여 상기 입력 신호를 상기 제어 전압 레벨로 유지한다. 상기 버퍼는 상기 입력 신호를 받아 코아 로직으로 전송한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 버스 홀더는 제 1 피모스 트랜지스터, 제 엔모스 트랜지스터, 제 2 피모스 트랜지스터, 제 2 엔모스 트랜지스터 및 공핍형 엔모스 트랜지스터를 포함한다. 상기 제 1 피모스 트랜지스터는 제1 전류 전극이 제1 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 입력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 제 1 출력 단자에 연결된다. 상기 제 1 엔모스 트랜지스터는 제1 전류 전극이 제2 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 입력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결된다. 상기 제 2 피모스 트랜지스터는 제1 전류 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 제 2 출력 단자에 연결된다. 상기 제 2 엔모스 트랜지스터는 제1 전류 전극이 상기 제2 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 2 출력 단자에 연결된다. 상기 제 3 엔모스 트랜지스터는 제1 전류 전극이 상기 입력 단자에 연결되고 제어 전극이 제어 전압에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 2 출력 단자에 연결되고 문턱 전압이 실질적으로 0볼트이다.

본 발명에 따른 버스 홀더는 입력 단자를 제어 전압 레벨로 유지하는 패스 스위치를 통하여 버스 홀더의 입력 신호를 안정적으로 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 톨러런트 입출력 버퍼는 입력 단자를 제어 전압 레벨로 유지하는 버스 홀더를 통하여 안정적으로 입력 신호를 코아 로직에 전송할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 버스 홀더 및 톨러런트 입출력 버퍼의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 톨러런트 입출력 버퍼(300)은 패드(PAD), 정전기 보호회로(310), 버스 홀더(320) 및 버퍼(360)를 포함한다.

상세하게는 상기 패드(PAD)는 입력 신호를 수신하고 상기 버스 홀더(320)는 상기 입력 신호를 제어 전압 Vc의 전압 레벨로 유지하며 상기 버퍼(360)은 상기 입력 신호를 수신하여 코아 로직(미도시)으로 전송한다.

정전기 보호 회로(310)은 정전기에 의하여 과도한 전압이 패드(PAD)를 통하여 입력 신호로 인가될 경우 과도한 전압이 코아 로직쪽으로 전달되는 것을 차단하여 코아 로직(미도시)을 보호한다.

상기 버스 홀더(320)는 제 1 인버터(330), 제 2 인버터(340) 및 패스 스위치(350)을 포함한다. 상기 제 1 인버터(330)은 상기 입력 신호를 제 1 입력 단자(A3)로 수신하여 제 1 출력 단자로 상기 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력한다. 상기 제 2 인버터(340)은 상기 제 1 출력 신호를 제 2 입력 단자(B3)로 수신하여 제 2 출력 단자(C3)로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력한다. 상기 패스 스위치(350)은 상기 제 1 입력 단자(A3)와 상기 제 2 출력 단자(C3) 사이를 연결하여 상기 제어 전압 Vc의 전압 레벨로 출력한다. 특히 패스 스위치(350)은 문턱 전압이 0 볼트이고 게이트는 상기 제어 전압 Vc에 연결된 공핍형(depletion type) 엔모스 트랜지스터 NM4로 구현될 수 있다.

상기 패드(PAD)를 통하여 3.3 볼트의 입력 신호가 수신되면 상기 제 1 입력 단자(A3)의 초기 전압 레벨은 3.3 볼트이고 상기 3.3 볼트 입력 신호는 그대로 상기 버퍼(360)로 입력된다. 상기 버퍼(360)이 슈미트 트리거 특성을 갖는 디바이스더라도 입력 신호가 3.3볼트로 상기 슈미트 트리거 디바이스의 문턱전압인 전원 전압/2 레벨(0.9볼트)보다 상당히 높기 때문에 오동작의 가능성이 없다. 동시에 제 2 출력 단자(C3)의 제 2 출력 신호는 전원 전압 레벨인 1.8볼트로 유지된다. 그리고 상기 패드(PAD)가 플로팅이 되면, 상기 버퍼(360)에 입력 신호를 제공하는 상기 제 1 입력 단자(A3)의 전압 레벨이 점점 낮아지다가 상기 버스 홀더(320)에 의하여 상기 전원 전압 레벨 1.8 볼트로 유지 된다. 더욱 상세히 설명하면, 상기 제 1 입력 단자(A3)는 플로팅 상태이기 때문에 매우 불안정한 상태이며, 누설 전류 등의 영향으 로 감소한다. 이 때 상기 제 1 인버터(330)와 상기 제 2 인버터(340)에 의하여 상기 제 2 출력 신호는 전원 전압 레벨 1.8 볼트로 유지하고 있으며 상기 패스 스위치(350)은 상기 제 2 출력 신호를 수신하여 상기 제 1 입력 단자(A3)로 출력한다. 이 때 상기 패스 스위치(350)은 엔모스 트랜지스터로 구현되기 때문에 상기 패스 스위치(350)의 출력 신호는 상기 제 2 출력 신호를 그대로 전송하여 최대로 상기 제어 전압 Vc에서 문턱 전압만큼 낮은 전압 레벨까지 전송할 수 있다. 상기 패스 스위치(350)의 문턱 전압이 0볼트 이므로 상기 패스 스위치(350)은 최대 제어 전압인 1.8볼트 까지 상기 제 1 입력 단자(A3)로 출력한다. 따라서 상기 패드(PAD)가 플로팅 되어 있어도 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 상기 제 1 입력 단자(A3)는 안정적으로 상기 입력 신호의 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 유지할 수 있어 상기 톨러런트 입출력 버퍼(300)의 정상 동작을 유지한다.

상기 패드(PAD)를 통하여 1.8볼트의 입력 신호가 수신되면 상기 제 1 입력 단자(A3) 의 초기 전압 레벨은 1.8볼트 이고 상기 입력 신호는 그대로 상기 버퍼(360)로 입력된다. 상기 버퍼(360)이 슈미트 트리거 특성을 갖는 디바이스더라도 입력 신호가 1.8볼트로 상기 슈미트 트리거 디바이스의 문턱전압인 전원 전압/2 레벨(0.9볼트)보다 상당히 높기 때문에 오동작의 가능성이 없다. 동시에 제 2 출력 단자(C3)의 제 2 출력 신호는 전원 전압 레벨인 1.8볼트로 유지된다. 그리고 상기 패드(PAD)가 플로팅이 되면, 상기 제 1 입력 단자(A3)는 매우 불안정한 상태로 된다. 이 때 상기 제 1 인버터(330)와 상기 제 2 인버터(340)에 의하여 상기 제 2 출력 신호는 전원 전압 레벨 1.8볼트로 유지하고 있으며 상기 패스 스위치(350)은 상 기 제 2 출력 신호를 수신하여 상기 제 1 입력 단자(A3)로 출력한다. 이 때 상기 패스 스위치(350)은 문턱 전압이 0볼트이고 게이트에 연결된 제어 전압 Vc이 전원 전압과 동일한 레벨인 엔모스 트랜지스터로 구현되기 때문에 전원 전압 레벨인 1.8볼트를 상기 제 1 입력 단자(A3)로 출력한다. 따라서 상기 패드(PAD)가 플로팅 되어 있어도 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 상기 제 1 입력 단자(A3)는 안정적으로 상기 입력 신호의 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 유지할 수 있어 상기 톨러런트 입출력 버퍼(300)은 정상 동작을 유지한다.

도 4는 톨러런트 입출력 버퍼의 테스트 회로도이고, 도 5는 도 4의 각 단자에서의 신호에 대한 파형도이며, 도 6은 도 4의 테스트 결과를 도시한 도면이다.

도 4,5 및 6을 참조하여 도 3의 톨러런트 입출력 버퍼 동작을 설명한다.

상기 톨러런트 입출력 버퍼의 테스트 회로(400)은 패드(PAD)에 입력 신호를인가할 수 있는 제어기(420)을 추가로 삽입하여 구성한다. 상기 제어기(420)는 제어 신호(TN)가 하이 상태이면 테스트 입력 신호(TA)를 수신하여 패스(PAD)에 입력 신호(1.85볼트)를 인가하고 제어 신호(TN)가 로우 상태이면 상기 패드에 입력 신호를 인가하지 않는다. 즉 상기 제어 신호(TN)에 따라 상기 패드는 입력 신호를 인가하거나 플로팅 상태가 된다. 상기 테스트 회로(400)을 도 5의 파형도를 참조하며 설명하면 다음과 같다. 상기 제어 신호(TN)이 하이인 경우(0 < t < 2us), 상기 제어기(420)은 하이 상태인 상기 테스트 입력 신호(TA)를 수신하여 상기 패드에 입력 신호로 1.85볼트 를 제공한다. 그리고 나서 상기 제어 신호(TN)이 로우로 바뀌면(t = 2us) 상기 제어기(420)은 상기 패드(PAD)로 신호를 출력하지 않아 상기 패드 (PAD)는 플로팅 상태가 된다. 하지만 버스 홀더(320)에 의하여 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 상기 패드(PAD)의 입력 신호는 이전 상태인 1.85볼트를 유지하고 있다(B period). 다시 상기 제어 신호(TN)이 하이 상태가 되면(4us < t < 6us) 상기 패드(PAD)의 입력 신호는 상기 테스트 입력 신호(TA)의 상태를 전송하여 상기 입력 신호는 하이 상태인 1.85볼트에서 0볼트로 바뀌어 출력된다. 그 후 다시 상기 제어 신호(TN)이 로우 상태가 되면(t = 6us) 상기 패드(PAD)는 다시 플로팅 상태가 되지만 상기 버스 홀더(320)에 의하여 안정적으로 0볼트를 유지한다(C period). 상기 톨러런트 입출력 버퍼는 패드가 플로팅 되었을 때 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 상기 버스 홀더(320)에 의하여 안정적으로 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 유지 할 수 있다.

도 6은 도 5에서 상기 제어 신호(TN)이 로우 상태이고 이전 입력 신호가 하이 상태(1.85볼트) 일 때 패드에서 전압 변화를 상세히 관찰한 결과이다. 종래의 도2의 톨러런트 입출력 버퍼를 사용한 경우 버스 홀더(320)에 의하여 전원 전압 보다 문턱 전압 만큼 낮을 전압까지만 상기 입력 신호로 출력 할 수 있기 때문에 상기 패드(PAD)의 전압이 1.85볼트에서 점차 감소한다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 도 3의 톨러런트 입출력 버퍼의 경우 문턱 전압이 실질적으로 0볼트 이기 때문에 상기 패드(PAD)로 전원 전압 레벨까지 출력 할 수 있어, 상기 패드는 전원 전압인 1.85볼트를 계속 유지 할 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양 한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 버스 홀더는 실질적으로 0볼트의 문턱 전압을 가지는 공핍형 엔모스 트랜지스터를 패스 스위치로 사용하여 입력 단자가 플로팅 되었을 때 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 안정적으로 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 톨러런트 입출력 회로는 패드가 플로팅 되었을 때 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 이전 전압 상태(또는 논리 상태)를 안정적으로 유지시키는 버스 홀더를 사용함으로써 입력 신호의 전압 레벨의 감소 요인이 되던 패스 트랜지스터를 사용하지 않아 톨러런트 입출력 버퍼의 오동작 가능성을 감소할 수 있는 장점이 있다.

Claims

제1 전원 전압과 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 입력 신호를 입력 단자로 수신하여 상기 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력하는 제 1 인버터;

상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 제 1 출력 신호를 수신하여 출력 단자로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 인버터; 및

상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되어 제어 전압에 기초하여 상기 제어 전압 레벨을 가진 신호를 상기 입력 단자로 출력하는 패스 스위치를 포함하고, 상기 패스 스위치는

제1 전류 전극은 상기 입력 단자에 연결되고, 제2 전류 전극은 상기 출력 단자에 연결되고, 제어 전극은 상기 제어 전압에 연결되며, 문턱 전압이 실질적으로 0 볼트인 공핍형 엔모스 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 버스 홀더.
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제 1 항에 있어서,

상기 제어 전압은 상기 제 1 전원 전압과 실질적으로 동일한 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 버스 홀더.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터는 씨모스(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)로 구현되는 것을 특징으로 하는 버스 홀더.
입력 신호를 제어 전압 레벨로 유지하는 버스 홀더; 및

상기 입력 신호를 받아 코아 로직으로 전송하는 버퍼를 포함하고, 상기 버스 홀더는,

제1 전원 전압과 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 입력 신호를 입력 단자로 수신하여 상기 입력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 1 출력 신호를 출력하는 제 1 인버터;

상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전원 전압 사이에 결합되고, 상기 제 1 출력 신호를 수신하여 출력 단자로 상기 제 1 출력 신호의 반전된 위상을 가지는 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 인버터; 및

상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되어 제어 전압에 기초하여 상기 제어 전압의 레벨을 가진 신호를 상기 입력 단자로 출력하여 상기 입력 신호를 상기 제어 전압 레벨로 유지하는 패스 스위치를 포함하고, 상기 패스 스위치는

제1 전류 전극은 상기 입력 단자에 연결되고, 제2 전류 전극은 상기 출력 단자에 연결되고, 제어 전극은 상기 제어 전압에 연결되며, 문턱 전압이 실질적으로 0 볼트인 공핍형 엔모스 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 톨러런트 입출력 버퍼.
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제 5 항에 있어서, 상기 제어 전압은 상기 제1 전원 전압과 실질적으로 동일한 레벨인 것을 특징으로 하는 톨러런트 입출력 버퍼.
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 8 항에 있어서, 상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터는 씨모스(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)로 구현되는 것을 특징으로 하는 톨러런트 입출력 버퍼.
제 8 항에 있어서, 상기 버퍼는 슈미트 트리거인 것을 특징으로 하는 톨러런트 입출력 버퍼.
제 5 항에 있어서,

과도한 전압이 상기 톨러런트 입출력 버퍼로 전달되는 것을 차단하는 정전기 보호 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 톨러런트 입출력 버퍼.
제1 전류 전극이 제1 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 입력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 제 1 출력 단자에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터;

제1 전류 전극이 제2 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 입력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결된 제 1 엔모스 트랜지스터;

제1 전류 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 제 2 출력 단자에 연결된 제 2 피모스 트랜지스터;

제1 전류 전극이 상기 제2 전원 전압에 연결되고 제어 전극이 상기 제 1 출력 단자에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 2 출력 단자에 연결된 제 2 엔모스 트랜지스터; 및

제1 전류 전극이 상기 입력 단자에 연결되고 제어 전극이 제어 전압에 연결되며 제2 전류 전극이 상기 제 2 출력 단자에 연결되고 문턱 전압이 실질적으로 0볼트인 공핍형 엔모스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 홀더.
제 12 항에 있어서, 상기 제1 전원 전압과 상기 제어 전압이 실질적으로 동일 레벨인 것을 특징으로 하는 버스 홀더.
제 13 항에 있어서, 상기 공핍형 엔모스 트랜지스터는 상기 제어 전압에 기초하여 상기 제어 전압의 레벨을 가진 신호를 상기 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 하는 버스 홀더.