JPH036599B2 - - Google Patents
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- JPH036599B2 JPH036599B2 JP59198388A JP19838884A JPH036599B2 JP H036599 B2 JPH036599 B2 JP H036599B2 JP 59198388 A JP59198388 A JP 59198388A JP 19838884 A JP19838884 A JP 19838884A JP H036599 B2 JPH036599 B2 JP H036599B2
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- Japan
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- column
- reference voltage
- integrated circuit
- channel transistor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はランダム・アクセス・メモリにおける
メモリセルのアクセス時間を短縮することに関す
るものである。この明細書で説明する好適な実施
例は、64K CMOSスタチツクRAMで構成される
回路についてのものである。
メモリセルのアクセス時間を短縮することに関す
るものである。この明細書で説明する好適な実施
例は、64K CMOSスタチツクRAMで構成される
回路についてのものである。
スタチツクRAM内のメモリセルの読出しにお
けるメモリセルの読出しにおける遅延のいくらか
はセル選択時間を含む。このセル選択時間は、ア
ドレス・バツフアとデコーダを動作させるために
必要な時間と、それに続く語線遅延に対応する。
その後の遅延はセル読出し時間である。このセル
読出し時間はセンス増幅器と出力バツフアを動作
させるために必要な時間に対応する。16Kスタチ
ツクRAMにおいては、定義されるセル選択時間
は全遅延時間の約68%であり、セル読出し時間は
残りの32%である。
けるメモリセルの読出しにおける遅延のいくらか
はセル選択時間を含む。このセル選択時間は、ア
ドレス・バツフアとデコーダを動作させるために
必要な時間と、それに続く語線遅延に対応する。
その後の遅延はセル読出し時間である。このセル
読出し時間はセンス増幅器と出力バツフアを動作
させるために必要な時間に対応する。16Kスタチ
ツクRAMにおいては、定義されるセル選択時間
は全遅延時間の約68%であり、セル読出し時間は
残りの32%である。
スタチツクRAMの密度が高くなるにつれて、
セル読出し時間は全アクセス時間が大きな割合を
占めるようになる。65KスタチツクRAMについ
て考えると、セルの選択時間は全遅延時間の約58
%であり、セル読出し時間は全遅延時間の約42%
である。全遅延時間のうちセル読出し時間の割合
がこのように高くなる理由は、メモリセルのトラ
ンジスタが弱くなるためにビツト線信号が小さく
なり、大きなビツト線間容量が存在するからであ
る。
セル読出し時間は全アクセス時間が大きな割合を
占めるようになる。65KスタチツクRAMについ
て考えると、セルの選択時間は全遅延時間の約58
%であり、セル読出し時間は全遅延時間の約42%
である。全遅延時間のうちセル読出し時間の割合
がこのように高くなる理由は、メモリセルのトラ
ンジスタが弱くなるためにビツト線信号が小さく
なり、大きなビツト線間容量が存在するからであ
る。
本発明の目的はセル読出し時間を短くすること
である。
である。
本発明によれば、ビツト線に結合されたビツト
線クランプ回路と、ビツト線およびビツト線クラ
ンプ回路に結合されたほぼ一定の電流源とを備え
る半導体メモリ用のビツト線負荷が得られる。
線クランプ回路と、ビツト線およびビツト線クラ
ンプ回路に結合されたほぼ一定の電流源とを備え
る半導体メモリ用のビツト線負荷が得られる。
本発明はそのようなビツト線負荷を含む半導体
メモリにも関するものである。
メモリにも関するものである。
一実施例においては、利得を最高にし、データ
線レベル安定度を向上させるために、スイツチン
グされる補償された電流源を用いる列センス増幅
器も設けられる。別々の読出し路とデータ路が付
加される。選択されていない列に起因する容量を
小さくするために漂遊容量(sneak
capacitance)が設けられる。
線レベル安定度を向上させるために、スイツチン
グされる補償された電流源を用いる列センス増幅
器も設けられる。別々の読出し路とデータ路が付
加される。選択されていない列に起因する容量を
小さくするために漂遊容量(sneak
capacitance)が設けられる。
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。
る。
まず、双安定フリツプフロツプ型の典型的なメ
モリセル用の列回路が示されている第1図を参照
する。基本的には、第1図にはビツト線負荷回路
10と、メモリセル12と、ビツト線14,16
と、行のための語線18と、データ書込み線2
0,22と、別々のデータ読出線24,26と、
列増幅器40とを示す。列は複数のメモリセルを
含み、メモリ中のそのような回路を有する複数の
そのような列が設けられる。ただし、後で述べる
ように、電流源負荷は共用される。
モリセル用の列回路が示されている第1図を参照
する。基本的には、第1図にはビツト線負荷回路
10と、メモリセル12と、ビツト線14,16
と、行のための語線18と、データ書込み線2
0,22と、別々のデータ読出線24,26と、
列増幅器40とを示す。列は複数のメモリセルを
含み、メモリ中のそのような回路を有する複数の
そのような列が設けられる。ただし、後で述べる
ように、電流源負荷は共用される。
ビツト線回路10はメモリセル12に組合わさ
れて、ビツト線14,16に差電圧が迅速に生ず
ることができるようにするとともに、ビツト線電
圧があまり低く降下することを阻止することによ
りセルの安定度を保持できるようにする。また、
回路10(基準電圧VR1を有する)はトランジス
タの特性とは独立に高い電圧利得を与える。回路
10においては、トランジスタ30により形成さ
れるクランプが、Pチヤネル・トランジスタ32
により形成された電流源および基準電圧VR1と協
働する。Nチヤネル・トランジスタ30とPチヤ
ネル・トランジスタ32のソースはビツト線14
に結合され、ドレインは動作電圧源に結合され
る。この場合には動作電圧源は5.0ボルトのVCCで
ある。トランジスタ30のゲートは電圧源VCCに
結合される。トランジスタ32のゲートは基準電
圧VR1に結合される。この基準電圧はチツプ上に
発生される可変電圧である。基準電圧VR1を発生
する回路は、CMOSにおいて起るNチヤネル・
トランジスタとPチヤネル・トランジスタにおけ
る変化を補償する。これについては第2図を参照
して説明する。しかし、基準電圧VR1は周囲条件
に応じて変化する直流電圧である。基準電圧VR1
はトランジスタのパラメータに従い、ビツト線に
対して比較的一定の電流源を与える電圧を供給す
る。それぞれ電流源とクランプを有する回路10
は、この実施例では2本の各ビツト線14,16
に対して設けられる。
れて、ビツト線14,16に差電圧が迅速に生ず
ることができるようにするとともに、ビツト線電
圧があまり低く降下することを阻止することによ
りセルの安定度を保持できるようにする。また、
回路10(基準電圧VR1を有する)はトランジス
タの特性とは独立に高い電圧利得を与える。回路
10においては、トランジスタ30により形成さ
れるクランプが、Pチヤネル・トランジスタ32
により形成された電流源および基準電圧VR1と協
働する。Nチヤネル・トランジスタ30とPチヤ
ネル・トランジスタ32のソースはビツト線14
に結合され、ドレインは動作電圧源に結合され
る。この場合には動作電圧源は5.0ボルトのVCCで
ある。トランジスタ30のゲートは電圧源VCCに
結合される。トランジスタ32のゲートは基準電
圧VR1に結合される。この基準電圧はチツプ上に
発生される可変電圧である。基準電圧VR1を発生
する回路は、CMOSにおいて起るNチヤネル・
トランジスタとPチヤネル・トランジスタにおけ
る変化を補償する。これについては第2図を参照
して説明する。しかし、基準電圧VR1は周囲条件
に応じて変化する直流電圧である。基準電圧VR1
はトランジスタのパラメータに従い、ビツト線に
対して比較的一定の電流源を与える電圧を供給す
る。それぞれ電流源とクランプを有する回路10
は、この実施例では2本の各ビツト線14,16
に対して設けられる。
半導体の分野では電流源としてPチヤネル・ト
ランジスタを使用することは一般にない。その代
りに、各ゲートをビツト線に結合したNチヤネ
ル・トランジスタすなわちデプリーシヨン型トラ
ンジスタを使用する。そのように結合することに
よりクランプはほとんど行われず、かつ追従もし
ない。本発明は、改良した装置を得るためにビツ
ト線クランプの諸特徴をトラツキングに結びつけ
るものである。
ランジスタを使用することは一般にない。その代
りに、各ゲートをビツト線に結合したNチヤネ
ル・トランジスタすなわちデプリーシヨン型トラ
ンジスタを使用する。そのように結合することに
よりクランプはほとんど行われず、かつ追従もし
ない。本発明は、改良した装置を得るためにビツ
ト線クランプの諸特徴をトラツキングに結びつけ
るものである。
メモリセルを読出すために、ソース・ドレイン
路がビツト線対に結合されているトランジスタ3
4を導通状態にする等化信号が与えられる。これ
はビツト線を約4.0ボルトに等化する。この時に、
回路10に関してPチヤネル・トランジスタ32
が導通状態となり、トランジスタ30のしきい値
電圧が約1.5ボルトであるようにトランジスタ3
0が構成されているから、トランジスタ30によ
り構成されているクランプはまだ動作しない。し
たがつて、この構成ではトランジスタ30は、ビ
ツト線VCCより約1.5ボルト低くなるまでは導通状
態にならない。したがつて、トランジスタ30の
ゲートとソースが高レベルの間は、ビツト線が約
4ボルトに等しくされており、その4ボルトでは
トランジスタ30のための適切な電圧遷移が行わ
れないから、トランジスタ30は導通状態になら
ない。したがつて、この時には、トランジスタ3
2は電圧とは比較的独立にほぼ一定の電流源とな
る。メモリセル12は一方のビツト線を流れる電
流を変調する。この電流源はほぼ一定の電流を供
給するから、ビツト線電圧は大幅に変化しなけれ
ばならない。ビツト線電圧が変化すると、ビツト
線14と16の間の電圧差が読取られる。セルを
読取るためには約0.1ボルトのデルタで十分であ
る。
路がビツト線対に結合されているトランジスタ3
4を導通状態にする等化信号が与えられる。これ
はビツト線を約4.0ボルトに等化する。この時に、
回路10に関してPチヤネル・トランジスタ32
が導通状態となり、トランジスタ30のしきい値
電圧が約1.5ボルトであるようにトランジスタ3
0が構成されているから、トランジスタ30によ
り構成されているクランプはまだ動作しない。し
たがつて、この構成ではトランジスタ30は、ビ
ツト線VCCより約1.5ボルト低くなるまでは導通状
態にならない。したがつて、トランジスタ30の
ゲートとソースが高レベルの間は、ビツト線が約
4ボルトに等しくされており、その4ボルトでは
トランジスタ30のための適切な電圧遷移が行わ
れないから、トランジスタ30は導通状態になら
ない。したがつて、この時には、トランジスタ3
2は電圧とは比較的独立にほぼ一定の電流源とな
る。メモリセル12は一方のビツト線を流れる電
流を変調する。この電流源はほぼ一定の電流を供
給するから、ビツト線電圧は大幅に変化しなけれ
ばならない。ビツト線電圧が変化すると、ビツト
線14と16の間の電圧差が読取られる。セルを
読取るためには約0.1ボルトのデルタで十分であ
る。
平衡クロツクがオフ状態になると、一方のビツ
ト線のPチヤネル・トランジスタが導通状態であ
る結果として、そのビツト線はVCCへ向つて動
く。他方のビツト線はメモリセル12の動作のた
めにアースレベルへ向つて動く。ビツト線の電圧
アースレベルへ向つて降下するにつれて、ある時
刻にクランプ・トランジスタ30を導通状態にす
るのに十分な電圧差が生じる。これは、ビツト線
の電圧が約3.5ボルトの時に起る。メモリセルは
ビツト線を約3ボルトに降下させるが、クランプ
はビツト線電圧がそれ以下に降下することを阻止
する。(これが起る前にセルは読取られている。)
ビツト線の電圧があまり低く下ることを阻止する
ことにより、メモリセルの記憶内容が急に変る危
険が大幅に減少する。
ト線のPチヤネル・トランジスタが導通状態であ
る結果として、そのビツト線はVCCへ向つて動
く。他方のビツト線はメモリセル12の動作のた
めにアースレベルへ向つて動く。ビツト線の電圧
アースレベルへ向つて降下するにつれて、ある時
刻にクランプ・トランジスタ30を導通状態にす
るのに十分な電圧差が生じる。これは、ビツト線
の電圧が約3.5ボルトの時に起る。メモリセルは
ビツト線を約3ボルトに降下させるが、クランプ
はビツト線電圧がそれ以下に降下することを阻止
する。(これが起る前にセルは読取られている。)
ビツト線の電圧があまり低く下ることを阻止する
ことにより、メモリセルの記憶内容が急に変る危
険が大幅に減少する。
第1図の下側部分は列読出しおよび書込み回路
を示す。この図からわかるように、書込み線2
0,22は読出し線24,26とは別である。こ
の図においては列選択信号はYnである。この信
号Ynが高レベルの時は、読出しおよび書込みの
ために列が選択される。差動列増幅器40が入力
トランジスタ42,44と、これらの入力トラン
ジスタのための電流源として機能するNチヤネ
ル・トランジスタ46とPチヤネル・トランジス
タ48,50とを含む様子が示されている。トラ
ンジスタ48,50のゲートは第2の基準電圧
VR2に接続される。トランジスタ48,50は、
読出し線との電圧とは独立にほぼ一定の電流を供
給するほぼ理想的な電流源負荷として機能する。
を示す。この図からわかるように、書込み線2
0,22は読出し線24,26とは別である。こ
の図においては列選択信号はYnである。この信
号Ynが高レベルの時は、読出しおよび書込みの
ために列が選択される。差動列増幅器40が入力
トランジスタ42,44と、これらの入力トラン
ジスタのための電流源として機能するNチヤネ
ル・トランジスタ46とPチヤネル・トランジス
タ48,50とを含む様子が示されている。トラ
ンジスタ48,50のゲートは第2の基準電圧
VR2に接続される。トランジスタ48,50は、
読出し線との電圧とは独立にほぼ一定の電流を供
給するほぼ理想的な電流源負荷として機能する。
トランジスタ52,54は制御回路として機能
するスイツチング・トランジスタである。それら
のトランジスタはトランジスタ46のゲートを、
信号Ynの状態に応じて、電圧VR3とアース電位の
間で切り換える。信号Ynが低レベルの時は、ト
ランジスタ54がアースへ至る経路を導通状態と
するから、トランジスタ46のゲートは低レベル
である。また、信号Ynが低レベルの時は、トラ
ンジスタ56も導通状態となつて回路点60が
VCCの1つのしきい値以内に引き下げられる。ト
ランジスタ56は、信号Ynが低レベルの時に回
路点60をVCCマイナスVtoに保つクランプ・ト
ランジスタである。
するスイツチング・トランジスタである。それら
のトランジスタはトランジスタ46のゲートを、
信号Ynの状態に応じて、電圧VR3とアース電位の
間で切り換える。信号Ynが低レベルの時は、ト
ランジスタ54がアースへ至る経路を導通状態と
するから、トランジスタ46のゲートは低レベル
である。また、信号Ynが低レベルの時は、トラ
ンジスタ56も導通状態となつて回路点60が
VCCの1つのしきい値以内に引き下げられる。ト
ランジスタ56は、信号Ynが低レベルの時に回
路点60をVCCマイナスVtoに保つクランプ・ト
ランジスタである。
セルから読出している間はデータ書込み線20
と、それの相補データ書込み線22は電圧VCCに
保たれる。ビツト線電圧は列センス増幅器40を
駆動する。それによつてデータ読出し線24,2
6に出力信号が発生される。それらの出力信号は
主読出し増幅器(図示せず)により検出される。
と、それの相補データ書込み線22は電圧VCCに
保たれる。ビツト線電圧は列センス増幅器40を
駆動する。それによつてデータ読出し線24,2
6に出力信号が発生される。それらの出力信号は
主読出し増幅器(図示せず)により検出される。
メモリセル12へ書込むために、選択されたビ
ツト線をトランジスタ62または64を介して引
き下げるドライバ回路により、データ書込み線2
0または22がアース電位近くに引き下げられ
る。
ツト線をトランジスタ62または64を介して引
き下げるドライバ回路により、データ書込み線2
0または22がアース電位近くに引き下げられ
る。
データ読出し線24,26のためのPチヤネ
ル・トランジスタ48,50は、トランジスタ4
2,44,46,52,54,56により示され
ているような列増幅器装置をそれぞれ有するいく
つかの列により共有される。
ル・トランジスタ48,50は、トランジスタ4
2,44,46,52,54,56により示され
ているような列増幅器装置をそれぞれ有するいく
つかの列により共有される。
第1図の回路はPチヤネル・トランジスタ66
も含む。このトランジスタのゲートには列選択信
号Ynが与えられる。このトランジスタは漂遊路
に関するものである。大容量のRAMにおいて
は、データ読出し線24,26は各列のトランジ
スタ42,444に結合される。読出すべきセル
を含んでいる列以外の列について考えてみる。そ
れらの選択されている各列については、アドレス
されるメモリセルのための語線18が高レベルに
なると、それはアドレスされたメモリセルをそれ
のビツト線に結合するばかりでなく、複数の隣接
するメモリをそれぞれの対応するビツト線に結合
する。その結果、語線18に沿う各列はVCCの電
圧であるビツト線14または16を有する。ビツ
ト線14,16は対応するトランジスタ42,4
4のゲートに接続される。その結果として、選択
されない各列において、トランジスタ42または
46のゲートは電圧VCCとなる。そこで、データ
読出し線24または26が電圧VCCマイナスVto
(VtoはNチヤネル・トランジスタのしきい値を表
す)より低いと、トランジスタ42または46が
導通状態となる。これは選択されない各列におい
て起る。その結果、データ読出し線24または2
6が選択されていない全ての列中の回路点60に
結合され、そのためにデータ読出し線にかかる容
量負荷が大幅に増加し、RAMの速度が低下す
る。
も含む。このトランジスタのゲートには列選択信
号Ynが与えられる。このトランジスタは漂遊路
に関するものである。大容量のRAMにおいて
は、データ読出し線24,26は各列のトランジ
スタ42,444に結合される。読出すべきセル
を含んでいる列以外の列について考えてみる。そ
れらの選択されている各列については、アドレス
されるメモリセルのための語線18が高レベルに
なると、それはアドレスされたメモリセルをそれ
のビツト線に結合するばかりでなく、複数の隣接
するメモリをそれぞれの対応するビツト線に結合
する。その結果、語線18に沿う各列はVCCの電
圧であるビツト線14または16を有する。ビツ
ト線14,16は対応するトランジスタ42,4
4のゲートに接続される。その結果として、選択
されない各列において、トランジスタ42または
46のゲートは電圧VCCとなる。そこで、データ
読出し線24または26が電圧VCCマイナスVto
(VtoはNチヤネル・トランジスタのしきい値を表
す)より低いと、トランジスタ42または46が
導通状態となる。これは選択されない各列におい
て起る。その結果、データ読出し線24または2
6が選択されていない全ての列中の回路点60に
結合され、そのためにデータ読出し線にかかる容
量負荷が大幅に増加し、RAMの速度が低下す
る。
この問題を解決するために、各列はトランジス
タ66を含む。このトランジスタのゲート・ドレ
イン路はビツト線14,16を結合する。トラン
ジスタ66のゲートは列選択信号Ynに結合され
る。列が選択された時にその信号Ynは高レベル
である。トランジスタ66はPチヤネル素子とし
て示されているから、ある列が選択されると(信
号Ynが高レベル)、選択された列のためのトラン
ジスタ66は非導通状態になる。しかし、選択さ
れない列のトランジスタ66は導通状態になる。
動作している語線に沿う各メモリセル12はそれ
自身の列のビツト線14,16の一方の電圧を通
常引き下げるから、その列のトランジスタ66が
導通状態になると、そのメモリセルは両方のビツ
ト線をVCC以下に引き下げる。そのために、選択
されていない全ての列のトランジスタ42,44
が非導通状態に保たれ、余分の容量がなくされ
て、その余分の容量に伴う問題が解消される。
タ66を含む。このトランジスタのゲート・ドレ
イン路はビツト線14,16を結合する。トラン
ジスタ66のゲートは列選択信号Ynに結合され
る。列が選択された時にその信号Ynは高レベル
である。トランジスタ66はPチヤネル素子とし
て示されているから、ある列が選択されると(信
号Ynが高レベル)、選択された列のためのトラン
ジスタ66は非導通状態になる。しかし、選択さ
れない列のトランジスタ66は導通状態になる。
動作している語線に沿う各メモリセル12はそれ
自身の列のビツト線14,16の一方の電圧を通
常引き下げるから、その列のトランジスタ66が
導通状態になると、そのメモリセルは両方のビツ
ト線をVCC以下に引き下げる。そのために、選択
されていない全ての列のトランジスタ42,44
が非導通状態に保たれ、余分の容量がなくされ
て、その余分の容量に伴う問題が解消される。
ここで説明している好適な実施列の基準電圧は
第2,3図に示す回路により発生される。各回路
はチツプ選択信号CSを受ける。また、それらの
各回路は、第1図に示す回路におけるトランジス
タの特性の変化を模するためにPチヤネル・トラ
ンジスタとNチヤネル・トランジスタも含む。第
1〜4図に示す回路は全て1つのチツプ上に作ら
れる。
第2,3図に示す回路により発生される。各回路
はチツプ選択信号CSを受ける。また、それらの
各回路は、第1図に示す回路におけるトランジス
タの特性の変化を模するためにPチヤネル・トラ
ンジスタとNチヤネル・トランジスタも含む。第
1〜4図に示す回路は全て1つのチツプ上に作ら
れる。
第2図において、チツプ選択信号CSは線80
へ結合される。信号CSが低レベルの時は、トラ
ンジスタ90と92により構成されているインバ
ータの出力81は高レベルである。この高レベル
出力によりPチヤネル・トランジスタ84,86
は非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジスタ
88は導通状態にされる。そのためにトランジス
タ88のソース・ドレイン路によつて回路点87
の電位がアースレベルに引き下げられる。回路点
87はNチヤネル・トランジスタ96,98,1
00のゲートに結合されているからそれらのトラ
ンジスタは非導通状態にされる。
へ結合される。信号CSが低レベルの時は、トラ
ンジスタ90と92により構成されているインバ
ータの出力81は高レベルである。この高レベル
出力によりPチヤネル・トランジスタ84,86
は非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジスタ
88は導通状態にされる。そのためにトランジス
タ88のソース・ドレイン路によつて回路点87
の電位がアースレベルに引き下げられる。回路点
87はNチヤネル・トランジスタ96,98,1
00のゲートに結合されているからそれらのトラ
ンジスタは非導通状態にされる。
更に、信号CSが低レベルの時には、Pチヤネ
ル・トランジスタ82が導通状態にされて、回路
点83のレベルが電圧VCCに引き下げられる。ト
ランジスタ82のソース・ドレイン路が回路点8
3のレベルを電圧VCCに引き下げる。回路点83
はPチヤネル・トランジスタ94のゲートに結合
されているから、トランジスタ94は非導通状態
にされる。トランジスタ94,96,98,10
0は電力を消費するから、チツプ選択信号が低レ
ベルの時にそれらのトランジスタは非導通状態に
される。それらのトランジスタが非導通状態にな
つている時は、Pチヤネル・トランジスタ102
とNチヤネル・トランジスタ104,106,1
08が回路点85を約3ボルト(VCCが5ボルト
の時)の電圧近くに保つ。トランジスタ102〜
108は小電力トランジスタであるから消費電力
は少い。回路点85は基準電圧VR1を与える。
ル・トランジスタ82が導通状態にされて、回路
点83のレベルが電圧VCCに引き下げられる。ト
ランジスタ82のソース・ドレイン路が回路点8
3のレベルを電圧VCCに引き下げる。回路点83
はPチヤネル・トランジスタ94のゲートに結合
されているから、トランジスタ94は非導通状態
にされる。トランジスタ94,96,98,10
0は電力を消費するから、チツプ選択信号が低レ
ベルの時にそれらのトランジスタは非導通状態に
される。それらのトランジスタが非導通状態にな
つている時は、Pチヤネル・トランジスタ102
とNチヤネル・トランジスタ104,106,1
08が回路点85を約3ボルト(VCCが5ボルト
の時)の電圧近くに保つ。トランジスタ102〜
108は小電力トランジスタであるから消費電力
は少い。回路点85は基準電圧VR1を与える。
チツプ選択信号が高レベルになるとトランジス
タ82は非導通状態にされる。そうするとトラン
ジスタ90,92により構成されているインバー
タの出力81が低レベルとなるから、トランジス
タ84,86は導通状態となり、トランジスタ8
8は非導通状態となる。そうすると回路点83,
87は回路点85に接続される。そのためにPチ
ヤネル・トランジスタ94が非導通状態にされ、
トランジスタ96,98,100は導通状態にさ
れる。この回路構成により自己バイアスされるイ
ンバータが得られ、出力回路点85が入力回路点
83,87に接続される。出力回路点85は、R
チヤネル・トランジスタ94により模されている
Pチヤネル・トランジスタをたどる基準電圧を与
える。更に、メモリセル・バス・トランジスタ6
8,70はトランジスタ96,98,100によ
り模される。したがつて、出力VR1がPチヤネ
ル・トランジスタおよびNチヤネル・トランジス
タの変化をたどり、それによりトランジスタの特
性とは独立にベツト線14,16をバイアスでき
る。第1図のPチヤネル・トランジスタ32の特
性が変化したとすると、そのトランジスタと同じ
チツプに形成されているトランジスタ94の特性
も変化し、ビツト線にかかる負荷が補償される。
これと同じことがトランジスタ68,70と96
〜100にもあてはまる。
タ82は非導通状態にされる。そうするとトラン
ジスタ90,92により構成されているインバー
タの出力81が低レベルとなるから、トランジス
タ84,86は導通状態となり、トランジスタ8
8は非導通状態となる。そうすると回路点83,
87は回路点85に接続される。そのためにPチ
ヤネル・トランジスタ94が非導通状態にされ、
トランジスタ96,98,100は導通状態にさ
れる。この回路構成により自己バイアスされるイ
ンバータが得られ、出力回路点85が入力回路点
83,87に接続される。出力回路点85は、R
チヤネル・トランジスタ94により模されている
Pチヤネル・トランジスタをたどる基準電圧を与
える。更に、メモリセル・バス・トランジスタ6
8,70はトランジスタ96,98,100によ
り模される。したがつて、出力VR1がPチヤネ
ル・トランジスタおよびNチヤネル・トランジス
タの変化をたどり、それによりトランジスタの特
性とは独立にベツト線14,16をバイアスでき
る。第1図のPチヤネル・トランジスタ32の特
性が変化したとすると、そのトランジスタと同じ
チツプに形成されているトランジスタ94の特性
も変化し、ビツト線にかかる負荷が補償される。
これと同じことがトランジスタ68,70と96
〜100にもあてはまる。
なるべくなら基準電圧VR1は複数の列を駆動す
るようにする。ここで説明している実施例におい
ては、第2図に示されているような基準電圧発生
器が2個64K CMOSスタチツクRAMのために使
用される。
るようにする。ここで説明している実施例におい
ては、第2図に示されているような基準電圧発生
器が2個64K CMOSスタチツクRAMのために使
用される。
第3図は列増幅器のための基準電圧VR2,VR3
を与える回路を示す。第3図の基準電圧発生器に
おけるチツプ選択信号が、トランジスタ116と
118で構成されているインバータ114へ与え
られる。チツプ選択信号が低レベルの時は、イン
バータ114の出力120は高レベルである。出
力120は段110,112のPチヤネル・トラ
ンジスタのゲートとNチヤネル・トランジスタの
ゲートへ与えられる。したがつて、チツプ選択信
号が低レベルの時はPチヤネル・トランジスタ1
28が非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジ
スタ130が導通状態にされて、回路点134を
トランジスタ130のソース・ドレイン路を経て
アースレベルへ引き下げる。また、チツプ選択信
号CSが低レベルの時は、段110におけるトラ
ンジスタ122,124,126,128,13
0のソース・ドレイン路を通るVCCのアスへ至る
電流路が断たれる。
を与える回路を示す。第3図の基準電圧発生器に
おけるチツプ選択信号が、トランジスタ116と
118で構成されているインバータ114へ与え
られる。チツプ選択信号が低レベルの時は、イン
バータ114の出力120は高レベルである。出
力120は段110,112のPチヤネル・トラ
ンジスタのゲートとNチヤネル・トランジスタの
ゲートへ与えられる。したがつて、チツプ選択信
号が低レベルの時はPチヤネル・トランジスタ1
28が非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジ
スタ130が導通状態にされて、回路点134を
トランジスタ130のソース・ドレイン路を経て
アースレベルへ引き下げる。また、チツプ選択信
号CSが低レベルの時は、段110におけるトラ
ンジスタ122,124,126,128,13
0のソース・ドレイン路を通るVCCのアスへ至る
電流路が断たれる。
チツプ選択信号CSが高レベルの時は、回路点
120は高レベルとなり、そのためにトランジス
タ128は導通状態にされ、トランジスタ130
は非導通状態にされる。そうすると回路点134
における電圧が、ゲートが回路点134に結合さ
れているNチヤネル・トランジスタ132の寸法
(幅)に対するトランジスタ122,124,1
26,128の相対的な寸法により決定される電
位まで上昇する。したがつて、信号CSが高レベ
ルの時は、段110においては電源VCCからアー
スまで電流が流れる。
120は高レベルとなり、そのためにトランジス
タ128は導通状態にされ、トランジスタ130
は非導通状態にされる。そうすると回路点134
における電圧が、ゲートが回路点134に結合さ
れているNチヤネル・トランジスタ132の寸法
(幅)に対するトランジスタ122,124,1
26,128の相対的な寸法により決定される電
位まで上昇する。したがつて、信号CSが高レベ
ルの時は、段110においては電源VCCからアー
スまで電流が流れる。
段110においては、Pチヤネル・トランジス
タの特性を模するために1個のPチヤネル・トラ
ンジスタを用いる代りに、多数のチヤネル・トラ
ンジスタ122,124,126,128が用い
られる。これは、それらのトランジスタが直線領
域にバイアスされるようにするためである。その
ようにバイアスすることによりそれらの各トラン
ジスタのドレイン・ソース間電圧が最低となる。
第1図のトランジスタ48,50も直線領域にお
いてバイアスされる。したがつて、基準電圧VR2
はPチヤネル・トランジスタの特性を正しくたど
る。
タの特性を模するために1個のPチヤネル・トラ
ンジスタを用いる代りに、多数のチヤネル・トラ
ンジスタ122,124,126,128が用い
られる。これは、それらのトランジスタが直線領
域にバイアスされるようにするためである。その
ようにバイアスすることによりそれらの各トラン
ジスタのドレイン・ソース間電圧が最低となる。
第1図のトランジスタ48,50も直線領域にお
いてバイアスされる。したがつて、基準電圧VR2
はPチヤネル・トランジスタの特性を正しくたど
る。
第2図に示す段112は、使用するPチヤネ
ル・トランジスタの数が1個少いことを除いて、
段110と同じである。その理由は、基準電圧
VR3が基準電圧VR2より高いからである。そのた
めに、使用するトランジスタを全て直線領域に保
つための余分のトランジスタが不要になる。
ル・トランジスタの数が1個少いことを除いて、
段110と同じである。その理由は、基準電圧
VR3が基準電圧VR2より高いからである。そのた
めに、使用するトランジスタを全て直線領域に保
つための余分のトランジスタが不要になる。
ここで説明している実施例においては、VCCは
5ボルト、基準電圧VR1は約3ボルト、基準電圧
VR2は約1.7ボルト、基準電圧VR3は約2.2ボルトで
ある。この回路により、VCCが予測された5ボル
トレベル以下の時に、それでも各部品が動作する
ようにする保護回路が得られる。そのような保護
回路を第4図に示す。この保護回路はPチヤネ
ル・トランジスタ136を有する回路134を含
む。電圧VCCが低くなると、データ読出し線24
の電圧は低すぎるレベルまで低下しようとする傾
向がある。その理由は、トランジスタ48,50
が直線領域ではなくて飽和領域にバイアスされる
ようになるからである。
5ボルト、基準電圧VR1は約3ボルト、基準電圧
VR2は約1.7ボルト、基準電圧VR3は約2.2ボルトで
ある。この回路により、VCCが予測された5ボル
トレベル以下の時に、それでも各部品が動作する
ようにする保護回路が得られる。そのような保護
回路を第4図に示す。この保護回路はPチヤネ
ル・トランジスタ136を有する回路134を含
む。電圧VCCが低くなると、データ読出し線24
の電圧は低すぎるレベルまで低下しようとする傾
向がある。その理由は、トランジスタ48,50
が直線領域ではなくて飽和領域にバイアスされる
ようになるからである。
このようなことが起きないようにするために、
回路134は列増幅器40を模する。電圧VCCが
低くなるにつれて、回路134中の回路点138
がデータ読出し線24,26の電圧降下より先に
電圧降下する。トランジスタ140のゲートが基
準電圧VR2ではなくてVR3により駆駆動されるた
めに、データ読出し線24が電圧降下するより前
に回路点138が電圧降下する。このために、ト
ランジスタ48,50(第1図)がVCCの降下に
つれて飽和領域に入る前に、トランジスタ140
が確実に飽和領域に入れられる。回路点138が
低レベルになると、トランジスタ136が導通状
態になつて、データ読出し線24が低すぎるレベ
ルまで電圧降することを阻止する。電圧VCCが3
ボルトまで低下し、第4図に示す保護回路が用い
られないとすると、データ読出し線24は約0.5
ボルトまで低下する。しかし、第4図に示す保護
回路を用いることにより、データ読出し線24は
約2ボルトに保たれる。
回路134は列増幅器40を模する。電圧VCCが
低くなるにつれて、回路134中の回路点138
がデータ読出し線24,26の電圧降下より先に
電圧降下する。トランジスタ140のゲートが基
準電圧VR2ではなくてVR3により駆駆動されるた
めに、データ読出し線24が電圧降下するより前
に回路点138が電圧降下する。このために、ト
ランジスタ48,50(第1図)がVCCの降下に
つれて飽和領域に入る前に、トランジスタ140
が確実に飽和領域に入れられる。回路点138が
低レベルになると、トランジスタ136が導通状
態になつて、データ読出し線24が低すぎるレベ
ルまで電圧降することを阻止する。電圧VCCが3
ボルトまで低下し、第4図に示す保護回路が用い
られないとすると、データ読出し線24は約0.5
ボルトまで低下する。しかし、第4図に示す保護
回路を用いることにより、データ読出し線24は
約2ボルトに保たれる。
第1図は半導体メモリ用のビツト線負荷回路
と、制御回路を有する列読出しおよび書込み回路
を含むいくつかの列回路とを示す回路図、第2図
は第1図の回路において用いられる基準電圧を供
給する基準電圧発生器の回路図、第3図は第1図
の回路において用いられる別の2種類の基準電圧
を供給する基準電圧発生器の回路図、第4図は低
い電源電圧保護回路の回路図である。 10…ビツト線負荷、12…メモリセル、1
4,16…ビツト線、24,26…データ読出し
線、30…ビツト線クランプ、32,46…電流
源、34…平衡手段、40…差動増幅器、52,
54…スイツチング手段。
と、制御回路を有する列読出しおよび書込み回路
を含むいくつかの列回路とを示す回路図、第2図
は第1図の回路において用いられる基準電圧を供
給する基準電圧発生器の回路図、第3図は第1図
の回路において用いられる別の2種類の基準電圧
を供給する基準電圧発生器の回路図、第4図は低
い電源電圧保護回路の回路図である。 10…ビツト線負荷、12…メモリセル、1
4,16…ビツト線、24,26…データ読出し
線、30…ビツト線クランプ、32,46…電流
源、34…平衡手段、40…差動増幅器、52,
54…スイツチング手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 メモリアレイと、 複数の列線14,16対と、 複数のワード線18と、 各々のセルが交差結合されたNチヤネルトラン
ジスタ対を有し、列線対と前記ワード線との一つ
の交点に位置し接続されているものを含む複数の
マルチトランジスタメモリセル12と、 対応する列線にそれぞれ接続された複数のバイ
アス手段を有し、各々の前記バイアス手段はPチ
ヤネルトランジスタ32とクランプとして動作す
るNチヤネルトランジスタ30を有し、各々のト
ランジスタは供給電圧と前記対応する列線との間
に接続されたソース・ドレイン路を有し、また特
定のバイアス手段によつて列線14,16がグラ
ンドへ引かれるため、各々の列線での電圧の振れ
を制限するように前記バイアス手段10が配置さ
れた制御回路10とを備えたCMOS集積回路装
置において、 前記Pチヤネルトランジスタは、電流源として
動作するために接続されており、 前記制御回路は、列線対に接続された各々の前
記バイアス手段のために、前記供給電圧入力端子
VCCに接続され、前記Pチヤネルトランジスタ
32のゲートに接続された出力端を有する基準電
圧回路VRIをさらに有しており、この基準電圧回
路は、集積回路装置内の環境条件の変化の影響を
補償するために補償手段96,98,100を備
えていることを特徴とするCMOS集積回路装置。 2 基準電圧回路の前記補償手段は、前記バイア
ス手段10と前記メモリセル12のミラートラン
ジスタ素子にサイズを合わせたトランジスタ素子
96,98,100を備え、これにより前記装置
内の環境条件を補償することを特徴とする請求項
1記載のCMOS集積回路装置。 3 前記基準電圧回路は、第1の供給電圧に接続
されたドレインを有する第1のPチヤネルトラン
ジスタ102と、前記第1のPチヤネルトランジ
スタのソースと基準電位との間に直列に接続され
たソース/ドレイン路を有する三つの接続された
Nチヤネルトランジスタ96,98,100とを
備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の
CMOS集積回路装置。 4 前記基準電圧回路は、Pチヤネルトランジス
タ90とNチヤネルトランジスタ92とを有する
自己バイアスインバータを備えたことを特徴とす
る請求項1又は2記載CMOS集積回路装置。 5 前記基準電圧回路は、半導体メモリセル内の
環境条件の変化を補償するために変化する第1の
基準電圧を供給するためにPチヤネルトランジス
タとNチヤネルトランジスタとを備えたことを特
徴とする請求項1又は2記載のCMOS集積回路
装置。 6 各々の前記メモリセルは4つのNチヤネルト
ランジスタを備え、そのうちの二つが交差結合ラ
ツチ回路において接続されていることを特徴とす
る請求項1ないし5のいずれかに記載のCMOS
集積回路装置。 7 前記第1のPチヤネルトランジスタ102
は、前記第1の電源電圧VCCと前記基準電圧回
路の前記出力端子との間に接続されたソース−ド
レイン路を有し、前記三つのNチヤネルトランジ
スタは、前記基準電位と前記出力端子との間に直
列に結合されたソース−ドレイン路を有すること
を特徴とする請求項3記載のCMOS集積回路装
置。 8 前記基準電圧回路は0でない電圧を、前記複
数のバイアス手段の前記Pチヤネルトランジスタ
32のゲート電極に与えることを特徴とする請求
項1ないし7のいずれかに記載のCMOS集積回
路装置。 9 前記半導体メモリは、それぞれ対応する列線
14,16にゲートが接続され、それぞれ各デー
タ読み出しラインを関連する入力トランジスタ対
間の共通ノード60に選択的に結合する複数の列
トランジスタ42,44に結合されたデータ読み
出し線対24,26を有し、 これにより各々の列は、列線対を有し、各々の
共通ノードは前記データ読み出し線に選択的に結
合される関係にあり、前記列回路はさらに前記デ
ータ読み出し線と、前記集積回路装置内の前記環
境条件の変化を補償するために変化する第2の基
準電圧回路VR2とに結合された電流源負荷4
8,50を備えたことを特徴とする請求項1ない
し8のいずれかに記載のCMOS集積回路装置。 10 前記各列線対14,16の間にそれぞれが
結合された複数の寄生容量減少手段66をさらに
備え、列選択信号Ynに応答して前記列線対間の
メモリセルに選択された列の共通ノードを除いて
前記共通ノード60の各々から前記読み出し線を
分離可能なように前記列線対を一緒に結合するこ
とを特徴とする請求項9記載のCMOS集積回路
装置。 11 複数の列線対に関連あるデータ読み出し線
対24,26と、各列に、前記データ読み出し線
に結合され、環境温度の変化によりトランジスタ
特性が変化するのを補償するために変化する第3
の基準電圧を供給する第3の基準電圧回路に接続
された各差動増幅器配列46,56,52,54
を備えた列回路を有することを特徴とする請求項
1ないし10のいずれかに記載のCMOS集積回
路装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US53448483A | 1983-09-21 | 1983-09-21 | |
| US534484 | 1983-09-21 | ||
| US633091 | 1984-07-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154394A JPS60154394A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH036599B2 true JPH036599B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=24130251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198388A Granted JPS60154394A (ja) | 1983-09-21 | 1984-09-21 | 半導体メモリのビツト線負荷 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154394A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8602450A (nl) * | 1986-09-29 | 1988-04-18 | Philips Nv | Geintegreerde geheugenschakeling met een enkelvoudige-schrijfbus circuit. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6044747B2 (ja) * | 1978-05-15 | 1985-10-05 | 日本電気株式会社 | メモリ装置 |
| JPS55132589A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-15 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory unit |
| JPS589514B2 (ja) * | 1981-11-24 | 1983-02-21 | 株式会社日立製作所 | 半導体メモリのコモンデ−タ線負荷回路 |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP59198388A patent/JPS60154394A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60154394A (ja) | 1985-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |