JPH04291090A - レベル判定回路 - Google Patents

レベル判定回路

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JPH04291090A
JPH04291090A JP3057461A JP5746191A JPH04291090A JP H04291090 A JPH04291090 A JP H04291090A JP 3057461 A JP3057461 A JP 3057461A JP 5746191 A JP5746191 A JP 5746191A JP H04291090 A JPH04291090 A JP H04291090A
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preamplifier
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レベル判定回路に係り
、詳しくは、例えば、メモリ等の半導体記憶装置の分野
に用いて好適な、外部入力電圧の論理レベルを検出する
レベル判定回路に関する。
【0002】近年、半導体記憶装置、中でもDRAM(
Dynamic Random Access Mem
ory)は大量に生産され、ますます大容量化、低消費
電力化、高速化が図られており、これに伴い、DRAM
に対する外部入力電圧の論理レベルを検出するレベル判
定回路が数多く開発されている。
【0003】これし、レベル判定回路には外部入力電圧
と基準電位とをフリップフロップ回路によって比較判定
するものである。しかし、動作マージンを確保しつつ、
安定に動作させるには回路制御が複雑となり、このこと
が高速化の阻害要因となっている。
【0004】そこで、回路制御を容易なものとし、高速
に動作するレベル判定回路が要求される。
【0005】
【従来の技術】従来のこの種のレベル判定回路としては
、例えば、図6に示すようなものがある。
【0006】レベル判定回路は、大別して、プリアンプ
部1、フリップフロップ部2とからなり、プリアンプ部
1は、PチャネルMOSトランジスタ(以下、単にPト
ランジスタという)P1,P2、NチャネルMOSトラ
ンジスタ(以下、単にNトランジスタという)N1〜N
4から構成され、フリップフロップ部2は、Pトランジ
スタT1,T2、NトランジスタT3〜T5から構成さ
れている。
【0007】なお、VINは外部入力電圧、VREF 
は基準電圧、φ1 ,φ2 は外部から入力される活性
化信号(クロック信号)であり、n1,n2はプリアン
プ部1の出力端のノードを示す。
【0008】すなわち、このレベル判定回路は、外部入
力電圧VINと基準電圧VREF との電圧差をプリア
ンプ部1で増幅し、フリップフロップ回路2でさらに増
幅するとともに、ラッチする回路構成となっている。
【0009】以上の構成において、外部入力電圧VIN
の電圧が基準電圧VREF よりも高い場合について動
作を説明する。まず、PトランジスタP1,P2のゲー
ト電圧は低電位レベルVSS=“L”であるため常時O
N状態にあり、外部入力電圧VINがNトランジスタN
2のゲートに、基準電圧VREF がNトランジスタN
4のゲートにそれぞれ印加されることによりNトランジ
スタN2、及びNトランジスタN4がオン状態となる。
【0010】ここで、プリアンプ部1の活性化信号φ1
 が“L”から“H”となってプリアンプ部1が活性化
されると、NトランジスタN1,N3がオフ状態からオ
ン状態となり、P1→n1→N1→N2→VSSのルー
ト、及びP2→n2→N3→N4→VSSのルートで電
流が流れて、ノードn1にはPトランジスタP1とNト
ランジスタN1,N2とのGm比に応じた電圧が現れ、
ノードn2には、PトランジスタP2とNトランジスタ
N3,N4とのGm比に応じた電圧が現れることになる
【0011】この場合、外部入力電圧VINの方が基準
電圧VREF よりも高いので、ノードn1の電圧値V
n1の方がノードn2の電圧値Vn2よりも電圧値が低
くなり、プリアンプ部1で増幅した信号が次段のフリッ
プフロップ部2に入力される。
【0012】そして、プリアンプ部1により増幅された
信号がフリップフロップ部2に入力されるタイミングで
、活性化信号φ2 が“L”から“H”とされ、入力信
号がさらに増幅されるとともに、ラッチされ、ノードn
1は低電位レベルVSSに、ノードn2は高電位レベル
VCCとなる。
【0013】なお、以上説明は外部電圧VINが基準電
圧VREFよりも高い場合についてであったが、外部電
圧VINが基準電圧VREF よりも低い場合は、前述
の説明とは逆に、プリアンプ部1でノードn1>ノード
n2となり、φ2 によって、ノードn1はVCC、ノ
ードn2はVSSに増幅される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレベル判定回路にあっては、プリアンプ部1
でのPトランジスタP1とNトランジスタN1,N2、
及びPトランジスタP2とNトランジスタN3,N4、
のGm比によりノードn1とノードn2とのレベル差を
付けるという構成となっていたため、以下に述べるよう
な問題点があった。
【0015】すなわち、プリアンプ部1だけでは増幅率
が低く、次段でのフリップフロップ部2による増幅、及
びラッチが必要になるため、次段のフリップフロップ部
2を安定して動作させるためには、図2に示すように、
まず、活性化信号φ1 によりプリアンプ部1を活性化
し、次段のフリップフロップ部2回路が安定に動作する
のに必要な信号量になるまで待って、活性化信号φ2に
よりフリップフロップ部2を活性化し、増幅・ラッチす
る必要があった。
【0016】つまり、レベル判定回路には、活性化信号
φ1 ,φ2 なる2つの信号が必要であり、これらの
信号の発生、及び時間間隔のタイミング等の調整による
制御が複雑になり、レベルの判定に時間がかかるという
問題点があった。
【0017】[目的]そこで本発明は、回路制御を容易
なものとし、高速に動作するレベル判定回路を提供する
ことを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明によるレベル判定
回路は上記目的達成のため、その原理図を図1に示すよ
うに、外部からの入力される外部入力電圧と予め設定さ
れた基準電圧との電圧差を増幅するフィードバック型の
プリアンプ部1と、該プリアンプ部1により増幅された
該電圧差をさらに増幅し、該増幅した電圧レベルを保持
するフリップフロップ部2とを備え、前記フリップフロ
ップ部2に保持された電圧レベルに基づいて前記外部入
力電圧の論理レベルを判定するように構成している。
【0019】なお、前記プリアンプ部1はカレントミラ
ー型のアンプであることが好ましく、さらには複数段の
カレントミラー型のアンプをシリアルに接続すると、よ
り有効である。
【0020】また、前記プリアンプ部、及び前記フリッ
プフロップ部は外部から入力される所定のクロック信号
φ1 により活性化されるように構成するとよい。
【0021】すなわち、本発明では、プリアンプ部1に
増幅率の高い、例えば、カレントミラー型のアンプ等を
を1段、または複数段用意し、プリアンプ部1での増幅
率を高めた構成としている。
【0022】
【作用】本発明では、プリアンプ部に相手側電極の電位
がフィードバックされることで高い増幅率が得られるア
ンプが配置されることにより、次段のフリップフロップ
部の駆動に十分な信号量が得られる。
【0023】すなわち、プリアンプ部の活性化信号と次
段のフリップフロップ部の活性化信号とが共通化され、
回路制御が容易となるとともに、高速化が図られる。
【0024】なお、プリアンプ部として、例えば、カレ
ントミラー型のアンプを複数段接続することにより、さ
らに増幅率が高められる。
【0025】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2,3は本発明に係るレベル判定回路の実施例1を示す
図であり、図2は本実施例の要部構成を示す回路図、図
3はの本実施例の動作例を説明するための波形図である
【0026】まず、構成を説明する。なお、図2におい
て、図1に示した原理図に付された番号と同一番号は同
一部分を示す。
【0027】本実施例のプリアンプ部1は、カレントミ
ラー型のアンプを2段使用し、互いの差電圧を出力する
ようにしたものであり、次段にナンドゲート3で構成し
たフリップフロップ部2回路を配置し、さらに増幅する
ように構成している。
【0028】なお、カレントミラー型のアンプは、Pト
ランジスタP1〜P4、NトランジスタN1〜N8から
構成されている。以上の構成において、活性化信号φ1
 が“L”から“H”になると、カレントミラー型のア
ンプと次段のフリップフロップ部2とが同時に活性化さ
れる。
【0029】すなわち、まず、入力電圧VINが基準電
圧VREFより高い場合を考えてみると、カレントミラ
ー回路の前段部では入力電圧VINと基準電圧VREF
 との電圧比較が行われるが、VIN>VREF であ
るために、ノードn1の電位Vn1は、ほぼPトランジ
スタP1とNトランジスタN1とのGm比で決まる電位
に、同様にしてノードn2の電位Vn2は、ほぼPトラ
ンジスタP2とNトランジスタN3とのGm比で決まる
電位となり、Vn1<Vn2となる。
【0030】一方、ノードn1の電位Vn1はPトラン
ジスタP2のゲート電圧となっているため、Pトランジ
スタP1に流れる電流と同じ電流がPトランジスタP2
に流れることになる。つまり、従来のレシオ回路による
アンプとは異なり、カレントミラー型アンプはレシオ型
のアンプと異なり、フィードバック機能が有るためレシ
オ型のアンプと比べて3〜5倍程度増幅率が高くなって
いる。
【0031】これは、PトランジスタP2に流れる電流
がノードn2の電位Vn2に依存せず、Vn1<Vn2
となるため、従来のレシオ型の回路より多くの電流がP
トランジスタP2に流れることになり、Vn1とVn2
との電圧差はより大きいものになるためである。
【0032】したがって、本実施例ではこのカレントミ
ラー型のアンプを2段設けることによって、図3に示す
ように、これらの差電圧を求めることにより、この差電
圧の2倍、すなわち、従来例と比較して約10倍程度の
増幅率を得ることができ、また、動作を高速化できる。
【0033】図4は本発明に係るレベル判定回路の実施
例2を示す図であり、図4は本実施例の要部構成を示す
回路図である。なお、図4において、図2に示した実施
例1に付された番号と同一番号は同一部分を示す。
【0034】本実施例では、外部入力電圧VINと基準
電圧VREF とを入力するNトランジスタN2,N4
,N6,N8をPトランジスタP1とNトランジスタN
1で構成されたロード回路の間に配置したものである。
【0035】以上の構成により本実施例では、実施例1
と比較して、活性化信号φ1 が入力されるトランジス
タ数を半分に削減することができ、高集積化、及び低コ
スト化を図ることができる。
【0036】図5は本発明に係るレベル判定回路の実施
例3を示す図であり、図4は本実施例の要部構成を示す
回路図である。
【0037】なお、図5において、図1に示した原理図
に付された番号と同一番号は同一部分を示す。本実施例
のプリアンプ部1には、カレントミラー型のアンプでは
なく、PトランジスタP1のゲート電位にノードn2の
電位Vn2を、また、PトランジスタP2のゲート電位
にノードn1の電位Vn1の電圧を入力するようなアン
プで構成している。
【0038】したがって、このような構成のアンプでも
互いにフィードバックをかけ、より大きな差電圧をノー
ドn1の電位Vn1、及びノードn2の電位Vn2に発
生させることができる。
【0039】このように本実施例では、プリアンプ部1
に高い増幅度のカレントミラー型のアンプを使用するこ
とによって、プリアンプ部1の増幅率を高くすることが
でき、次段の回路を容易に駆動することができる。
【0040】したがって、次段での回路動作をプリアン
プ部と同時に行うことができ、次段を活性化する活性化
信号を新たに設ける必要がなくなるため、回路の制御が
簡単となるとともに、レベル判定を高速化でき、これに
より、例えば、DRAM等の半導体記憶装置の高速化に
貢献できる。
【0041】
【発明の効果】本発明では、プリアンプ部に相手側電極
の電位がフィードバックすることで高い増幅率を得るア
ンプを配置することによって、次段のフリップフロップ
部の駆動に十分な信号量を得ることができ、プリアンプ
部の活性化信号と次段のフリップフロップ部の活性化信
号とを共通化できる。
【0042】したがって、回路の制御を容易にできると
ともに、レベル判定を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例1のレベル判定回路の原理図であ
る。
【図2】本発明実施例1の要部構成を示す回路図である
【図3】本発明実施例1の動作例を説明するための波形
図である。
【図4】本発明実施例2の要部構成を示す回路図である
【図5】本発明実施例3の要部構成を示す回路図である
【図6】従来例の要部構成を示す回路図である。
【図7】従来例の動作例を説明するための波形図である
【符号の説明】
1    プリアンプ部 2    フリップフロップ部 3    ナンドゲート P1〜P4    PチャネルMOSトランジスタN1
〜N10  NチャネルMOSトランジスタn1〜n3
    ノード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  外部からの入力される外部入力電圧と
    予め設定された基準電圧との電圧差を増幅するフィード
    バック型のプリアンプ部と、該プリアンプ部により増幅
    された該電圧差をさらに増幅し、該増幅した電圧レベル
    を保持するフリップフロップ部と、を備え、前記フリッ
    プフロップ部に保持された電圧レベルに基づいて前記外
    部入力電圧の論理レベルを判定することを特徴とするレ
    ベル判定回路。
  2. 【請求項2】  前記プリアンプ部はカレントミラー型
    のアンプであることを特徴とする請求項1のレベル判定
    回路。
  3. 【請求項3】  前記プリアンプ部は複数段のカレント
    ミラー型のアンプをシリアルに接続したことを特徴とす
    る請求項1のレベル判定回路。
  4. 【請求項4】  前記プリアンプ部、及び前記フリップ
    フロップ部は外部から入力される所定のクロック信号に
    より活性化されることを特徴とする請求項2、または3
    のレベル判定回路。
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