JPH0377596B2 - - Google Patents

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JPH0377596B2
JPH0377596B2 JP58118341A JP11834183A JPH0377596B2 JP H0377596 B2 JPH0377596 B2 JP H0377596B2 JP 58118341 A JP58118341 A JP 58118341A JP 11834183 A JP11834183 A JP 11834183A JP H0377596 B2 JPH0377596 B2 JP H0377596B2
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
mosfet
pair
sense amplifier
complementary data
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58118341A
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Japanese (ja)
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JPS6013394A (en
Inventor
Yoshihisa Koyama
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Microcomputer System Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Microcomputer System Ltd
Priority to JP58118341A priority Critical patent/JPS6013394A/en
Publication of JPS6013394A publication Critical patent/JPS6013394A/en
Publication of JPH0377596B2 publication Critical patent/JPH0377596B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、MOSFET(絶縁ゲート形電界効
果トランジスタ)で構成された記憶装置に関する
もので、例えば、一対の平行に配置された相補デ
ータ線対を短絡して、Vcc/2にプリチヤージを
行うとともに、そのセンスアンプとしてラツチ形
態のCMOS(相補型MOS)インバータを用いたダ
イナミツク型RAM(ランダム・アクセス・メモ
リ)に有効な技術に関するものである。 〔背景技術〕 本願発明者等は、この発明に先立つてアドレス
信号の変化を検出して内部回路の動作に必要な各
種タイミング信号を形成するものとした擬似スタ
テイツク型RAMを既に開発した。すなわち、情
報を電荷の形態で記憶するキヤパシタとアドレス
選択用MOSFETとによつて構成されるダイナミ
ツク型メモリセルを用いるとともに、その周辺回
路をCMOSスタテイツク型回路で構成し、上記
アドレス信号の変化を検出して必要なタイミング
信号を得ることによつて、外部からはスタテイツ
ク型RAMと同等に扱えるようにするものであ
る。 このMOS記憶装置の要部回路を第1図に示す。
代表として示されている記憶用キヤパシタCsと
アドレス選択用MOSFETQ15で構成された
1MOS型メモリセルがマトリツクス状に配置され
ている。上記メモリセルは、代表として示されて
いる一対の平行に配置された相補データ線D,
のいずれか一方に、その入出力ノードが結合され
たいわゆる2交点方式で配置される。 上記相補データ線D,のブリチヤージは、プ
リチヤージパルスφpcrを受けて相補データ線D,
Dを短絡して、データ線D,をVcc/2にプリ
チヤージするMOSFETQ14により構成される。
センスアンプは、電源電圧Vccと回路の接地電位
VssにそれぞれpチヤンネルMOSFETとnチヤ
ンネルMOSFETで構成されたパワースイツチ
MOSFETQ12,Q10が設けられたCMOS(相
補型MOS)ラツチ回路で構成され、その一対の
入出力ノードは、上記相補データ線D,に結合
されている。タイミングパルスφpa及びpaは、
上記パワースイツチMOSFETQ10,Q12を
制御するためのものである。パワースイツチ
MOSFETQ10,Q12は、プリチヤージ直前
にオフ状態にされる。これにより相補データ線
D,は前の読み出し又は書込み動作に従つて
Vcc、Vssレベルをフローテイング状態で保持す
る。そして、上記プリチヤージMOSFETQ14
のオンにより上記相補データ線D,を短絡す
る。これにより両データ線D,をVcc/2にプ
リチヤージする。このように相補データ線対のプ
リチヤージは、一対の相補データ線を単に短絡さ
せることにより、約Vcc/2の中間レベルにする
ものであるので、データ線を0ボルトからVccレ
ベルまでチヤージアツプするものに比べ、そのレ
ベル変化量が小さく、プリチヤージMOSFETの
ゲート電圧を通常の論理レベル(Vcc)を用いて
も十分に非飽和状態でオンさせることが出来るか
らプリチヤージ動作を高速に、しかも低消費電力
の下に行うことができる。 そして、上記のように、プリチヤージレベルを
約Vcc/2の中間レベルにするものであるので、
メモリセルの読み出し時においても、メモリセル
のスイツチMOSFETのゲート電圧(ワード線選
択電圧)として通常の論理レベル(Vcc)を用い
ても十分に非飽和状態でオンさせることが出来る
から、ブートストラツプ電圧を用いることなく、
情報記憶キヤパシタの全電荷読み出しが可能とな
る。 また、読み出し基準電圧は、メモリセルが選択
されない一方のデータ線のプリチヤージレベルを
利用しているので、読み出し基準電圧を形成する
ダミーセルは、あつてもなくてもよい。 上記プリチヤージ動作において、次のような問
題の生じることが本願発明者の研究によつて明ら
かにされた。すなわち、プリチヤージ動作におい
て、相補データ線対が約Vcc/2にプリチヤージ
されることによつて、上記センスアンプを構成す
るラツチ形態のCMOSインバータに中間レベル
が供給されること、及びパワースイツチ
MOSFETのオフ状態によつて、センスアンプの
両電圧端子(共通化された電源供給源N1,N
2)はフローテイング状態での電圧Vccと0Vを
保持している。したがつて、上記中間レベルの供
給によつてCMOSラツチ回路を構成する
MOSFETQ6〜Q9が全てオン状態となつて、
相補データ線対D,とセンスアンプの電源供給
線N1,N2との間も接続されてしまう。 このため、相補データ線対間の電荷分散の他に
センスアンプの電源供給線の寄生容量との電荷分
散が行われる。上記相補データ線対の寄生容量
は、同じ数のメモリセルが接続されることによつ
てほゞ等しく設定されている。しかし、上記セン
スアンプの電源供給線は、電源電圧側にはpチヤ
ンネルMOSFETQ7,Q9とQ12のソースと
ドレインが接続され、接地電位側にはnチヤンネ
ルMOSFETQ6,Q8とQ10のソースとドレ
インが接続されるので、その寄生容量値がアンバ
ランスとなる。このため、上記相補データ線対の
プリチヤージレベルが変動して、動作マージンを
悪化させる原因になる。 〔発明の目的〕 この発明の目的は、動作マージンの改善を図つ
たMOS記憶装置を提供することにある。 この発明の前記ならびにその他の目的と新規な
特徴は、この明細書の記述および添付図面から明
らかになるであろう。 〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、相補データ線対を短絡することに
よつてプリチヤージを行うメモリアレイのセンス
アンプとしてCMOSラツチ回路を用いるとき、
その共通化された一対の電源共通線もプリチヤー
ジ期間に短絡することによつて、センスアンプを
構成するMOSFETをオフ状態にする。これによ
つて、電源供給線における寄生容量が相補データ
線対のプリチヤージ動作に影響を及ぼすのを防止
するものである。 〔実施例〕 第2図には、この発明の一実施例のブロツク図
が示されている。 同図において、点線で囲まれた各回路ブロツク
は、公知の半導体集積回路の製造技術によつて、
シリコンのような1個の半導体基板上において形
成され、例えば、端子D0〜D7,A0〜A1
4,,,H及びVcc,Vssは、その外
部端子とされ、端子Vcc,Vssには図示しない適
当な外部電源装置から給電が行われる。 回路記号M−ARYで示されているのは、メモ
リアレイであり、記憶用キヤパシタとアドレス選
択用MOSFETで構成された1MOS型メモリセル
がマトリツクス状に配置されて構成されている。
この実施例では、特に制限されないが、上記メモ
リセルは一対の平行に配置された相補データ線
D,のいずれか一方に、その入出力ノードが結
合されたいわゆる2交点方式で配置される。 回路記号PC1で示されているのは、データ線
プリチヤージ回路であり、プリチヤージパルス
φpcrを受けて、相補データ線D,を短絡して
Vcc/2にプリチヤージするMOSFETにより構
成される。 回路記号SAで示されているのは、センスアン
プであり、特に制限されないが、電源電圧Vccと
回路の接地電位Vssにそれぞれパワースイツチ
MOSFETが設けられたCMOS(相補型MOS)ラ
ツチ回路で構成され、その一対の入出力ノード
は、上記相補データ線D,に結合されている。
後で第3図を用いて説明するが、上記パワースイ
ツチMOSFETは、複数のCMOSラツチ回路に対
して共通に使われる。 タイミングパルスφpa1,pa1及びφpa2,
φpa2は、上記パワースイツチMOSFETを制御
するためのものである。パワースイツチ
MOSFETは、プリチヤージ直前にオフ状態にさ
れる。これにより相補データ線D,はフローテ
イング状態でVcc、Vssレベルを保持する。そし
て、上記プリチヤージMOSFETのオンにより上
記相補データ線D,Dが短絡され、Vcc/2にプ
リチヤージされる。この実施例のようにメモリア
レイのプリチヤージ動作を、一対の相補データ線
(後述する共通相補データ線も同様である)を単
に短絡させることにより、上述したと同様な各種
の効果が得られる。また、上記パワースイツチ
MOSFETのオンによりにより複数のCMOSラツ
チ回路のそれぞれに電源電圧Vccと回路の接地電
位とを供給する電源供給線N1,N2との間には
上記プリチヤージ期間にオン状態にされるリセツ
ト用のMOSFETが設けられる。 なお、上記タイミング信号φpa1,pa1とは
互いに相補的な信号であり、タイミング信号φpa
2,とpa2も互いに相補的な信号である。図
面を簡単にするために、同図においては、タイミ
ング信号φpa1,pa1を合わせてφpa1と表
し、タイミング信号φpa2,pa2を合わせて
φpa2と表している。 回路記号C−SWで示されているのは、カラム
スイツチであり、カラム選択信号に従つて、選択
された相補データ線を共通相補データ線に結合さ
せる。 回路記号R−ADBで示されているのは、ロウ
アドレスバツフアであり、外部端子A0〜A8か
らの外部アドレス信号を受けて、内部相補アドレ
ス信号a0〜a8,0〜8を形成する。な
お、以後の説明及び図面では、一対の内部相補ア
ドレス信号、例えばa0,0を内部相補アドレ
ス信号0と表すことにする。したがつて、上記
内部相補アドレス信号a0〜a8,0〜8
は、0〜8と表す。 回路記号C−ADBで示されているのは、カラ
ムアドレスバツフアであり、外部端子A9〜A1
4からの外部アドレス信号を受けて、内部相補ア
ドレス信号a9〜a14,9〜14を形成す
る。なお、上述した内部相補アドレス信号の表し
方に従つて、図面及び以下の説明では、上記内部
相補アドレス信号a9〜a14,9〜14を
a9〜14と表す。 回路記号R−DCRで示されているのは、ロウ
アドレスデコーダであり、後述するマルチプレク
サMPXを介した内部相補アドレス信号0〜
8を受けて、M−ARYのワード線選択信号を形
成する。このワード線選択信号は、ワード線選択
タイミング信号φxに同期して、M−ARYに伝え
られる。 回路記号C−DCRで示されているのは、カラ
ムアドレスデコーダであり、内部相補アドレス信
9〜14を受けて、M−ARYのデータ線
選択信号を形成する。このデータ線選択信号は、
データ線選択タイミング信号φyに同期して、カ
ラムスイツチC−SWに伝えられる。 回路記号PC2で示されているのは、共通相補
データ線のプリチヤージ回路であり、特に制限さ
れないが、プリチヤージパルスφpcdを受けて共
通相補データ線を短絡する上記プリチヤージ回路
PC1と同様なMOSFETにより構成されている。 回路記号MAで示されているのは、メインアン
プであり、上記センスアンプSAと同様な回路構
成とされる。また、特に制限されないが、その一
対の電源供給線間に、上記センスアンプSAと同
様なリセツト用のMOSFETが設けられる。タイ
ミングパルスφma1,ma1及びφma2,2
は、そのパワースイツチMOSFETを制御するた
めのものである。なお、このタイミング信号
φma1とφma1とは、互いに相補的な信号であ
り、タイミング信号φma2とma2も互いに相
補的な信号である。同図においては、タイミング
信号φma1,ma1を合わせてφma1と表し、
タイミング信号φma2,ma2を合わせてφma
2と表している。 回路記号DOBで示されているのは、データ出
力バツフアであり、読み出しタイミングパルス
rwにより、メインアンプMAからの読み出しデ
ータを外部端子D0〜D7にそれぞれ送出する。
なお、書込み時には、読み出しタイミングパルス
φrwによりこのDOBは、不動作状態(出力ハイ
インピーダンス)にされる。 回路記号DIBで示されているのは、データ入力
バツフアであり、書込みタイミングパルスφrwに
より、外部端子D0〜D7からの書込みデータを
共通相補データ線に伝える。なお、読み出し時に
は、書込みタイミングパルスφrwによりこのDIB
は不動作状態にされる。 上述した各種タイミング信号は、次の各回路ブ
ロツクにより形成される。 回路記号REGで示されているのは、特に制限
されないが、アドレス信号a0〜a8(又は0
〜8)を受けて、その立ち上がり又は立ち下が
りのエツジを検出するエツジトリガ回路である。 回路記号CEGで示されているのは、特に制限
されないが、アドレス信号a9〜a14(又は
9〜14)を受けて、その立ち上がり又は立ち
下がりのエツジを検出するエツジトリガ回路であ
る。 上記エツジトリガ回路REGは、特に制限され
ないが、アドレス信号a0〜a8と、その遅延信
号とをそれぞれ受ける排他的論理和回路と、これ
らの排他的論理和回路の出力信号を受ける論理和
回路とによつて構成される。すなわち、アドレス
信号とそのアドレス信号の遅延信号とを受ける排
他的回路が各アドレス信号に対して設けられてい
る。この場合9個の排他的論理和回路が設けられ
ており、この9個の排他的論理和回路の出力信号
が論理和回路に入力されている。このエツジトリ
ガ回路REGは、アドレス信号a0〜a8のうち
いずれかが変化すると、その変化タイミングに同
期したエツジ検出パルスφrを形成する。 上記エツジトリガ回路CEGは、上記エツジト
リガ回路REGと同様な構成にされている。すな
わち、アドレス信号a9〜a14と、その遅延信
号とをそれぞれ受ける排他的論理和回路と、これ
らの排他的論理和回路の出力信号を受ける論理和
回路とによつて構成されている。このエツジトリ
ガ回路CEGは、上記エツジトリガ回路REGと同
様に、アドレス信号a9〜a14のうちいずれか
が変化したとき、その変化タイミングに同期した
エツジ検出パルスφcを形成する。 回路記号TGで示されているのは、タイミング
発生回路であり、上記代表として示された主要な
タイミング信号等を形成する。すなわち、このタ
イミング発生回路TGは、エツジ検出パルスφr,
φcの他、外部端子から供給されるライトイネー
ブル信号、チツプ選択信号を受けて、上記
一連のタイミングパルスを形成する。 回路記号MPXで示されているのは、マルチプ
レクサであり、後述する自動リフレツシユ回路
REFからの制御信号φrefに従つて、上記アドレ
スバツフアR−ADBで形成された内部相補アド
レス信号0〜8と、上記自動リフレツシユ回
路REFで形成された内部相補アドレス信号
8とを選択的に上記デコーダR−DCRに伝
える。 回路記号Vbb−Gで示されているのは、基板バ
イアス電圧発生回路である。 回路記号REFで示されているのは、自動リフ
レツシユ回路であり、フレツシユアドレスカウン
タ、タイマー等を含んでおり、外部端子からのリ
フレツシユ信号をロウレベルにすることに
より起動される。 すなわち、チツプ選択信号がハイレベルの
ときにリフレツシユ信号をロウレベルにす
ると自動リフレツシユ回路REFは、制御信号
φrefによつてマルチプレクサMPXを切り換えて、
内蔵のリフレツシユアドレスカウンタからの内部
アドレス信号をロウデコーダR−DCRに伝えて
一本のワード線選択によるリフレツシユ動作(オ
ートリフレツシユ)を行う。また、リフレツシユ
信号をロウレベルにしつづけるとタイマー
が作動して、一定時間毎にリフレツシユアドレス
カウンタが歩進させられて、この間連続的なリフ
レツシユ動作(セルフリフレツシユ)を行う。 第3図には、上記第2図における主要な回路の
具体的一実施例の回路図が示されている。以下の
説明において、特に説明しない場合、MOSFET
はnチヤンネル型のMOSFETである。 メモリアレイM−ARYは、その一対の行が代
表として示されており、一対の平行に配置された
相補データ線D,に、スイツチMOSFETQ1
5ないしQ18とMOS容量とで構成された複数
のメモリセルのそれぞれの入出力ノードが同図に
示すように所定の規則性をもつて配分されて結合
されている。 プリチヤージ回路PC1は、代表として示され
たMOSFETQ14のように、相補データ線D,
D間に設けられたスイツチMOSFETQ14によ
り構成される。 センスアンプSAは、代表として示されたpチ
ヤンネルMOSFETQ7,Q9と、nチヤンネル
MOSFETQ6,Q8とからなるCMOS(相補型
MOS)ラツチ回路で構成され、その一対の入出
力ノードが上記相補データ線D,に結合されて
いる。また、上記ラツチ回路には、特に制限され
ないが、並列形態のpチヤンネルMOSFETQ1
2,Q13を通して電源電圧Vccが供給され、並
列形態のnチヤンネルMOSFETQ10,Q11
を通して回路の接地電圧Vssが供給される。これ
らのパワースイツチMOSFETQ10,Q11及
びMOSFETQ12,Q13は、他の同様な行に
設けられたセンスアンプSAに対して共通に用い
られる。このように構成された一対の電源供給線
N1,N2間には、上記プリチヤージ期間にオン
状態となるリセツト用MOSFETQ45が設けら
れる。 上記MOSFETQ10,Q12のゲートには、
センスアンプSAを活性化させる相補タイミング
パルスφpa1,pa1が印加され、MOSFETQ
11,Q13のゲートには、上記タイミングパル
スφpa1,pa1より遅れた、相補タイミングパ
ルスφpa2,pa2が印加される。この理由は、
メモリセルからの微小読み出し電圧でセンスアン
プSAを動作させたとき、データ線のレベル落ち
込みを比較的小さなコンダクタンスの
MOSFETQ10,Q12により電波制限を行う
ことにより防止する。 そして、上記SAでの増幅動作によつて相補デ
ータ線間の電位差を大きくした後、比較的大きな
コンダクタンスのMOSFETQ11,Q13をオ
ンさせて、その増幅動作を速くする。このように
2段階に分けて、センスアンプSAの増幅動作を
行わせることによつて、相補データ像のハイレベ
ル側の落ち込みを防止しつつ、高速読み出しを行
うことができる。 ロウデコーダR−DCRは、その1回路分(ワ
ード線4本)が代表として示されており、例えば
アドレス信号2〜6を受けるnチヤンネル
MOSFETQ32〜Q36及びpチヤンネル
MOSFETQ37〜Q41で構成されたCMOS回
路によるNAND(ナンド)回路で上記4本分のワ
ード線選択信号が形成される。 このNAND回路の出力は、CMOSインバータ
IV1で反転され、カツトMOSFETQ28〜Q3
1を通して、MOSFETQ24〜Q27のゲート
に伝えられる。 また、相補アドレス信号0,1で形成され
たデコード信号と、タイミングパルスφxとの組
合せで形成された4通りのワード線選択タイミン
グ信号φx00ないしφx11が上記MOSFETQ2
4〜Q27を介して各ワード線に伝えられる。ま
た、各ワード線と接地電位との間には、
MOSFETQ20〜Q23が設けられ、そのゲー
トに上記NAND回路の出力が印加されることに
よつて、非選択時のワード線を接地電位に固定さ
せるものである。 上記ワード線には、リセツト用のMOSFETQ
1ないしQ4が設けられており、リセツトパルス
φpwを受けてこれらのMOSFETQ1〜Q4がオ
ンすることによつて、選択されたワード線が接地
レベルにリセツトされる。 カラムスイツチC−SWは、代表として示され
ているMOSFETQ42,Q43のように、相補
データ線D,と共通相補データ線CD,を選
択的に結合させる。これらのMOSFETQ42,
Q43のゲートには、カラムデコーダC−DCR
からの選択信号が供給される。 上記共通相補データ線CD,間には、上記同
様なプリチヤージ回路PC2を構成するプリチヤ
ージMOSFETQ44が設けられている。 この共通相補データ線CD,には、上記セン
スアンプSAと同様な回路構成のメインアンプ
MAの一対の入出力ノードが結合されている。 なお、第2図のブロツク図では、×8ビツト構
成とされているが、この実施例ではそのうち1ビ
ツト分のメモリアレイを示している。 〔効果〕 相補データ線対のプリチヤージにおいて、セン
スアンプSAの一対の電源供給線を短絡してほゞ
相補データ線対の同様な中間レベルにリセツトす
るものである。したがつて、上記相補データ線対
のプリチヤージ動作によつて相補データ線対が中
間レベルとなつてもセンスアンプSAを構成する
増幅MOSFETがオンすることはない。すなわ
ち、上記プリチヤージ期間において増幅
MOSFETのゲート側が接続される相補データ線
と増幅MOSFETのソース側が接続される電源供
給線とがほゞ同電位となるので、これらの増幅
MOSFETはオフ状態になるものである。これに
より、読み出し動作時に基準電圧として用いられ
る相補データ線対のプリチヤージ電位は、精度良
く、安定した約Vcc/2のレベルとすることがで
きるから、動作マージンの拡大を図ることができ
るという効果が得られる。 以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。例えば、上記ダイナミツク型RAMを構成
する各回路ブロツクの具体的回路路構成は、種々
の変形を採ることができるものである。また、記
憶ベツトは、×1等種々の変形を採ることができ
るものである。また、電源供給線を短絡する
MOSFETは、複数個設けるものであつてもよ
い。 〔利用分野〕 この発明は、相補データ線対のVcc/2にプリ
チヤージするとともに、CMOSラツチ回路で構
成されたセンスアンプを用いるMOS記憶装置に
広く利用できるものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a memory device composed of MOSFETs (insulated gate field effect transistors). The present invention relates to a technique effective for dynamic RAM (Random Access Memory) that performs precharging to Vcc/2 and uses a latch-type CMOS (complementary MOS) inverter as its sense amplifier. [Background Art] Prior to the present invention, the present inventors had already developed a pseudo-static RAM that detects changes in address signals and forms various timing signals necessary for the operation of internal circuits. In other words, a dynamic memory cell is used, which is composed of a capacitor that stores information in the form of charge, and an address selection MOSFET, and its peripheral circuitry is composed of a CMOS static type circuit to detect changes in the address signal. By doing so to obtain the necessary timing signals, it can be treated externally in the same way as a static RAM. The main circuit of this MOS storage device is shown in FIG.
It consists of a storage capacitor Cs and an address selection MOSFET Q15, which are shown as a representative.
1MOS type memory cells are arranged in a matrix. The memory cell includes a pair of complementary data lines D, which are shown as a representative, and which are arranged in parallel.
The input/output nodes are connected to one of the nodes in a so-called two-intersection manner. The precharging of the complementary data lines D, is performed in response to the precharge pulse φpcr.
It is composed of a MOSFET Q14 that short-circuits D and precharges the data line D to Vcc/2.
The sense amplifier is connected to the power supply voltage Vcc and the circuit ground potential.
A power switch consisting of a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET for Vss.
It is composed of a CMOS (complementary MOS) latch circuit provided with MOSFETs Q12 and Q10, and its pair of input/output nodes are coupled to the complementary data line D. The timing pulses φpa and pa are
This is for controlling the power switch MOSFETs Q10 and Q12. power switch
MOSFETQ10 and Q12 are turned off immediately before precharging. This causes the complementary data line D, to follow the previous read or write operation.
Maintain Vcc and Vss levels in a floating state. And the above precharge MOSFETQ14
When turned on, the complementary data line D is short-circuited. As a result, both data lines D are precharged to Vcc/2. In this way, precharging of a pair of complementary data lines is done by simply shorting the pair of complementary data lines to an intermediate level of about Vcc/2, so it is possible to charge up the data lines from 0 volts to the Vcc level. In comparison, the amount of level change is small, and even if the gate voltage of the precharge MOSFET is used at a normal logic level (Vcc), it can be turned on in a sufficiently non-saturated state, so the precharge operation can be performed at high speed and with low power consumption. can be done. As mentioned above, since the precharge level is set to an intermediate level of approximately Vcc/2,
Even when reading a memory cell, the bootstrap voltage can be turned on in a sufficiently unsaturated state even if the normal logic level (Vcc) is used as the gate voltage (word line selection voltage) of the memory cell switch MOSFET. without using
It becomes possible to read out the entire charge of the information storage capacitor. Further, since the read reference voltage utilizes the precharge level of one data line in which no memory cell is selected, there may or may not be a dummy cell forming the read reference voltage. The inventor's research has revealed that the following problems occur in the precharge operation. That is, in the precharge operation, the complementary data line pair is precharged to approximately Vcc/2, thereby supplying an intermediate level to the latch-type CMOS inverter constituting the sense amplifier, and the power switch.
Both voltage terminals of the sense amplifier (common power supply source N1, N
2) holds the voltage Vcc and 0V in the floating state. Therefore, a CMOS latch circuit is configured by supplying the above intermediate level.
MOSFETQ6 to Q9 are all turned on,
The complementary data line pair D and the sense amplifier power supply lines N1 and N2 are also connected. Therefore, in addition to charge dispersion between the pair of complementary data lines, charge dispersion with the parasitic capacitance of the power supply line of the sense amplifier is performed. The parasitic capacitances of the pair of complementary data lines are set to be approximately equal because the same number of memory cells are connected. However, in the power supply line of the sense amplifier, the sources and drains of p-channel MOSFETs Q7, Q9, and Q12 are connected to the power supply voltage side, and the sources and drains of n-channel MOSFETs Q6, Q8, and Q10 are connected to the ground potential side. Therefore, the parasitic capacitance value becomes unbalanced. As a result, the precharge level of the complementary data line pair fluctuates, causing deterioration of the operating margin. [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a MOS memory device with improved operating margin. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings. [Summary of the Invention] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, when a CMOS latch circuit is used as a sense amplifier of a memory array that performs precharging by shorting a pair of complementary data lines,
By short-circuiting the pair of common power supply common lines during the precharge period, the MOSFETs forming the sense amplifier are turned off. This prevents parasitic capacitance in the power supply line from affecting the precharge operation of the complementary data line pair. [Embodiment] FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, each circuit block surrounded by dotted lines is manufactured using known semiconductor integrated circuit manufacturing technology.
Formed on one semiconductor substrate such as silicon, for example, terminals D0 to D7, A0 to A1
4,,,H and Vcc, Vss are external terminals, and power is supplied to the terminals Vcc, Vss from an appropriate external power supply device (not shown). The circuit symbol M-ARY is a memory array, which is composed of 1MOS type memory cells each composed of a storage capacitor and an address selection MOSFET arranged in a matrix.
In this embodiment, although not particularly limited, the memory cells are arranged in a so-called two-intersection system in which their input/output nodes are coupled to either one of a pair of complementary data lines D arranged in parallel. The circuit symbol PC1 is a data line precharge circuit, which receives a precharge pulse φpcr and shorts the complementary data line D.
It consists of a MOSFET that precharges to Vcc/2. The circuit symbol SA indicates a sense amplifier, which is connected to the power supply voltage Vcc and the circuit ground potential Vss by a power switch, although this is not particularly limited.
It is composed of a CMOS (complementary MOS) latch circuit provided with a MOSFET, and its pair of input/output nodes are coupled to the complementary data line D.
As will be explained later using FIG. 3, the power switch MOSFET is commonly used for a plurality of CMOS latch circuits. Timing pulses φpa1, pa1 and φpa2,
φpa2 is for controlling the power switch MOSFET. power switch
The MOSFET is turned off just before precharging. As a result, the complementary data lines D maintain the Vcc and Vss levels in a floating state. When the precharge MOSFET is turned on, the complementary data lines D and D are short-circuited and precharged to Vcc/2. By simply short-circuiting a pair of complementary data lines (the same applies to a common complementary data line to be described later) in the precharge operation of the memory array as in this embodiment, various effects similar to those described above can be obtained. In addition, the above power switch
A reset MOSFET that is turned on during the precharge period is connected between the power supply lines N1 and N2 that supply the power supply voltage Vcc and the circuit ground potential to each of the plurality of CMOS latch circuits by turning on the MOSFET. provided. Note that the timing signals φpa1 and pa1 are mutually complementary signals, and the timing signal φpa
2, and pa2 are also mutually complementary signals. In order to simplify the drawing, in the figure, the timing signals φpa1 and pa1 are collectively expressed as φpa1 , and the timing signals φpa2 and pa2 are collectively expressed as φpa2. A column switch, designated by the circuit symbol C-SW, couples a selected complementary data line to a common complementary data line in accordance with a column selection signal. The circuit symbol R-ADB is a row address buffer, which receives external address signals from external terminals A0-A8 and forms internal complementary address signals a0-a8, 0-8. In the following description and drawings, a pair of internal complementary address signals, for example a0,0, will be expressed as internal complementary address signal a0 . Therefore, the internal complementary address signals a0 to a8, 0 to 8
is expressed as a0 to a8 . The circuit symbol C-ADB is a column address buffer, which connects external terminals A9 to A1.
4, and form internal complementary address signals a9-a14, 9-14. In accordance with the above-mentioned representation of the internal complementary address signals, the internal complementary address signals a9 to a14 and 9 to a14 are expressed as a9 to a14 in the drawings and the following description. The circuit symbol R-DCR is a row address decoder, which receives an internal complementary address signal a0 - a via a multiplexer MPX, which will be described later.
8 and forms the M-ARY word line selection signal. This word line selection signal is transmitted to M-ARY in synchronization with the word line selection timing signal φx. The circuit symbol C-DCR indicates a column address decoder, which receives internal complementary address signals a9 to a14 and forms a data line selection signal for M-ARY. This data line selection signal is
It is transmitted to column switch C-SW in synchronization with data line selection timing signal φy. What is indicated by the circuit symbol PC2 is a precharge circuit for the common complementary data line. Although not particularly limited, the above precharge circuit short-circuits the common complementary data line in response to a precharge pulse φpcd.
It is composed of MOSFETs similar to PC1. The circuit symbol MA indicates the main amplifier, which has the same circuit configuration as the sense amplifier SA described above. Although not particularly limited, a reset MOSFET similar to the sense amplifier SA is provided between the pair of power supply lines. Timing pulses φma1,ma1 and φma2,2
is for controlling the power switch MOSFET. Note that the timing signals φma1 and φma1 are mutually complementary signals, and the timing signals φma2 and ma2 are also mutually complementary signals. In the figure, the timing signals φma1 and ma1 are collectively expressed as φma 1,
Timing signals φma2 and ma2 are combined to φma
It is expressed as 2. The circuit symbol DOB is the data output buffer and the read timing pulse
rw, the read data from main amplifier MA is sent to external terminals D0 to D7, respectively.
Note that during writing, this DOB is brought into a non-operating state (output high impedance) by the read timing pulse φrw. The circuit symbol DIB is a data input buffer, which transmits write data from external terminals D0 to D7 to a common complementary data line in response to a write timing pulse φrw. Note that when reading, this DIB is set by the write timing pulse φrw.
is rendered inactive. The various timing signals mentioned above are formed by the following circuit blocks. The circuit symbol REG indicates address signals a0 to a8 (or 0
8) and detects the rising or falling edge of the signal. Although not particularly limited, the circuit symbol CEG is an edge trigger circuit that receives address signals a9 to a14 (or 9 to 14) and detects their rising or falling edges. The edge trigger circuit REG includes, but is not particularly limited to, an exclusive OR circuit that receives each of the address signals a0 to a8 and their delayed signals, and an OR circuit that receives the output signals of these exclusive OR circuits. It is composed of That is, an exclusive circuit for receiving an address signal and a delayed signal of that address signal is provided for each address signal. In this case, nine exclusive OR circuits are provided, and the output signals of these nine exclusive OR circuits are input to the OR circuit. When one of the address signals a0 to a8 changes, this edge trigger circuit REG forms an edge detection pulse φr synchronized with the timing of the change. The edge trigger circuit CEG has the same configuration as the edge trigger circuit REG. That is, it is constituted by exclusive OR circuits that receive address signals a9 to a14 and their delayed signals, respectively, and an OR circuit that receives output signals from these exclusive OR circuits. This edge trigger circuit CEG, like the edge trigger circuit REG described above, forms an edge detection pulse φc synchronized with the change timing when any one of the address signals a9 to a14 changes. The circuit symbol TG is a timing generation circuit, which forms the main timing signals etc. shown as a representative above. That is, this timing generation circuit TG generates edge detection pulses φr,
In addition to φc, it receives a write enable signal and a chip selection signal supplied from an external terminal to form the above series of timing pulses. The circuit symbol MPX is a multiplexer, which is an automatic refresh circuit described later.
According to the control signal φref from REF, the internal complementary address signals a0 to a8 formed by the address buffer R-ADB and the internal complementary address signal a0 formed by the automatic refresh circuit REF are
to a8 are selectively transmitted to the decoder R-DCR. The circuit symbol Vbb-G indicates a substrate bias voltage generation circuit. The circuit symbol REF is an automatic refresh circuit, which includes a refresh address counter, a timer, etc., and is activated by setting a refresh signal from an external terminal to a low level. That is, when the refresh signal is set to low level while the chip selection signal is high level, the automatic refresh circuit REF switches the multiplexer MPX by the control signal φref,
An internal address signal from a built-in refresh address counter is transmitted to the row decoder R-DCR to perform a refresh operation (auto refresh) by selecting one word line. Further, when the refresh signal is kept at a low level, a timer is activated, and the refresh address counter is incremented at regular intervals, and a continuous refresh operation (self-refresh) is performed during this time. FIG. 3 shows a circuit diagram of a specific embodiment of the main circuits shown in FIG. 2 above. In the following explanation, unless otherwise specified, MOSFET
is an n-channel MOSFET. In the memory array M-ARY, a pair of rows thereof are shown as a representative, and a switch MOSFET Q1 is connected to a pair of complementary data lines D arranged in parallel.
The input/output nodes of each of the plurality of memory cells constituted by MOS capacitors and MOS capacitors are distributed and coupled with a predetermined regularity as shown in the figure. The precharge circuit PC1, like MOSFETQ14 shown as a representative, has complementary data lines D,
It is composed of a switch MOSFET Q14 provided between D and D. The sense amplifier SA consists of the representative p-channel MOSFETs Q7 and Q9 and the n-channel MOSFETs.
CMOS (complementary type) consisting of MOSFETQ6 and Q8
(MOS) latch circuit, and its pair of input/output nodes are coupled to the complementary data line D. In addition, the above latch circuit may include, but is not limited to, a parallel p-channel MOSFET Q1.
2. Power supply voltage Vcc is supplied through Q13, and parallel n-channel MOSFETs Q10 and Q11
The circuit ground voltage Vss is supplied through. These power switch MOSFETs Q10, Q11 and MOSFETs Q12, Q13 are commonly used for sense amplifiers SA provided in other similar rows. A reset MOSFET Q45 that is turned on during the precharge period is provided between the pair of power supply lines N1 and N2 configured as described above. The gates of the MOSFETs Q10 and Q12 are as follows:
Complementary timing pulses φpa1 and pa1 that activate the sense amplifier SA are applied, and MOSFETQ
Complementary timing pulses φpa2, pa2 delayed from the above-mentioned timing pulses φpa1, pa1 are applied to the gates of Q11 and Q13. The reason for this is
When the sense amplifier SA is operated with a minute read voltage from the memory cell, the drop in the level of the data line is suppressed by a relatively small conductance.
This can be prevented by limiting radio waves using MOSFETs Q10 and Q12. After increasing the potential difference between the complementary data lines by the amplification operation in the SA, MOSFETs Q11 and Q13 having relatively large conductance are turned on to speed up the amplification operation. By performing the amplification operation of the sense amplifier SA in two stages in this way, high-speed reading can be performed while preventing the complementary data image from falling on the high level side. One circuit (four word lines) of the row decoder R-DCR is shown as a representative, and for example, an n-channel receiving address signals 2 to 6.
MOSFETQ32~Q36 and p channel
The word line selection signals for the four lines are formed by a NAND circuit using a CMOS circuit composed of MOSFETs Q37 to Q41. The output of this NAND circuit is a CMOS inverter.
Inverted by IV1, cut MOSFETQ28~Q3
1 to the gates of MOSFETs Q24 to Q27. Furthermore, four word line selection timing signals φx00 to φx11 formed by the combination of the decode signal formed by the complementary address signals a0 and a1 and the timing pulse φx are applied to the MOSFET Q2.
It is transmitted to each word line via Q4 to Q27. Also, between each word line and the ground potential,
MOSFETs Q20 to Q23 are provided, and by applying the output of the NAND circuit to their gates, the word line is fixed at the ground potential when not selected. The above word line has MOSFETQ for reset.
MOSFETs Q1 to Q4 are provided, and when these MOSFETs Q1 to Q4 are turned on in response to a reset pulse φpw, a selected word line is reset to the ground level. The column switch C-SW selectively couples the complementary data line D and the common complementary data line CD, like MOSFETs Q42 and Q43 shown as representatives. These MOSFETQ42,
The gate of Q43 has a column decoder C-DCR.
A selection signal is supplied from. A precharge MOSFET Q44 constituting a precharge circuit PC2 similar to the above is provided between the common complementary data lines CD. This common complementary data line CD is connected to a main amplifier with a circuit configuration similar to that of the sense amplifier SA mentioned above.
A pair of MA input/output nodes are connected. Although the block diagram of FIG. 2 shows a ×8 bit configuration, this embodiment shows a memory array for one bit. [Effect] In precharging the complementary data line pair, the pair of power supply lines of the sense amplifier SA are short-circuited to reset the complementary data line pair to substantially the same intermediate level. Therefore, even if the complementary data line pair becomes an intermediate level due to the precharge operation of the complementary data line pair, the amplification MOSFET constituting the sense amplifier SA will not be turned on. In other words, the amplification occurs during the precharge period.
Since the complementary data line to which the gate side of the MOSFET is connected and the power supply line to which the source side of the amplification MOSFET is connected are at almost the same potential, their amplification
The MOSFET is in the off state. As a result, the precharge potential of the complementary data line pair used as a reference voltage during the read operation can be set to a stable level of approximately Vcc/2 with high accuracy, resulting in the effect of expanding the operating margin. can get. Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, this invention is not limited to the above Examples, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the specific circuit configuration of each circuit block constituting the dynamic RAM can be modified in various ways. Further, the memory bet can be modified in various ways such as x1. Also, short-circuit the power supply line
A plurality of MOSFETs may be provided. [Field of Application] The present invention can be widely used in MOS storage devices that precharge a pair of complementary data lines to Vcc/2 and use a sense amplifier constituted by a CMOS latch circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明に先立つて開発された
MOS記憶装置の要部回路図、第2図は、この発
明の一実施例を示すブロツク図、第3図は、その
主要な回路の具体的一実施例を示す回路図であ
る。 M−ARY……メモリアレイ、PC1……プリチ
ヤージ回路、SA……センスアンプ、R−ADB…
…ロウアドレスバツフア、C−SW……カラムス
イツチ、C−ADB……アラムアドレスバツフア、
R−DCR……ロウアドレスデコーダ、C−DCR
……カラムアドレスデコーダ、PC2……プリチ
ヤージ回路、MA……メインアンプ、REG,
CEG……エツジトリガ回路、TG……タイミング
発生回路、REF……自動フレツシユ回路、DOB
……データ出力バツフア、DIB……データ入力バ
ツフア、MPX……マルチプレクサ、Vbb−G…
…基板バイアス回路。
Figure 1 shows a model developed prior to this invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the main circuits of the MOS storage device. M-ARY...Memory array, PC1...Precharge circuit, SA...Sense amplifier, R-ADB...
...Row address buffer, C-SW...Column switch, C-ADB...Alumn address buffer,
R-DCR……Row address decoder, C-DCR
...Column address decoder, PC2...Precharge circuit, MA...Main amplifier, REG,
CEG...Edge trigger circuit, TG...Timing generation circuit, REF...Auto refresh circuit, DOB
...Data output buffer, DIB...Data input buffer, MPX...Multiplexer, Vbb-G...
...Substrate bias circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一対の平行に配置された相補データ線対を短
絡することによつて、そのプリチヤージを行うプ
リチヤージ回路と、上記一対の相補データ線対に
一対の入出力端子が接続されたラツチ形態の
CMOSインバータで構成されたセンスアンプと、
上記センスアンプの一対の電圧端子と電源電圧端
子、接地電位端子との間にそれぞれ設けられたパ
ワースイツチMOSFETと、上記プリチヤージ期
間にオン状態となつてセンスアンプの一対の電圧
端子間を短絡するリセツト用MOSFETとを含む
ことを特徴とするMOS記憶装置。 2 上記データ線にその入出力端子が接続される
情報記憶のためのメモリセルは、情報記憶用キヤ
パシタと、アドレス選択用のMOSFETとにより
構成され、このメモリセルの書込み及び読み出し
のための周辺回路は、CMOS回路で構成される
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のMOS記憶装置。 3 上記パワースイツチMOSFETは、比較的早
いタイミングでセンスアンプを動作状態にする電
源電圧側のpチヤンネルMOSFETと接地電位側
のnチヤンネルMOSFETと、上記タイミングよ
り遅れてオン状態となる電源電圧側のpチヤンネ
ルMOSFETと接地電位側のnチヤンネル
MOSFETにより構成されるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載の
MOS記憶装置。
[Claims] 1. A precharge circuit that performs precharging by short-circuiting a pair of complementary data lines arranged in parallel, and a pair of input/output terminals connected to the pair of complementary data lines. Latch form
A sense amplifier composed of a CMOS inverter,
A power switch MOSFET is provided between the pair of voltage terminals of the sense amplifier, a power supply voltage terminal, and a ground potential terminal, and a reset MOSFET that is turned on during the precharge period to short-circuit the pair of voltage terminals of the sense amplifier. A MOS storage device characterized by comprising a MOSFET for use in 2. A memory cell for storing information whose input/output terminals are connected to the data line is composed of a capacitor for storing information and a MOSFET for selecting an address, and a peripheral circuit for writing and reading the memory cell. Claim 1 is characterized in that it is constituted by a CMOS circuit.
MOS storage device described in section. 3 The above power switch MOSFET consists of a p-channel MOSFET on the power supply voltage side that turns the sense amplifier into an operating state at a relatively early timing, an n-channel MOSFET on the ground potential side, and a p-channel MOSFET on the power supply voltage side that turns on the sense amplifier later than the above timing. Channel MOSFET and n-channel on the ground potential side
Claim 1 or 2, characterized in that the device is composed of MOSFETs.
MOS storage device.
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