JPH0632216B2 - メモリ素子の出力バッファのプレチャージ制御回路 - Google Patents

メモリ素子の出力バッファのプレチャージ制御回路

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JPH0632216B2
JPH0632216B2 JP2048204A JP4820490A JPH0632216B2 JP H0632216 B2 JPH0632216 B2 JP H0632216B2 JP 2048204 A JP2048204 A JP 2048204A JP 4820490 A JP4820490 A JP 4820490A JP H0632216 B2 JPH0632216 B2 JP H0632216B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメモリ素子からデータが出力されるバッファの
制御回路に関するもので、より詳しくは無効データ(in
valid′data)をプレチャージさせるときに無効データ
の“0”又は“1”の状態に応じてプレチャージされる
通路を分離して出力側データが“1”でる場合に出力側
ノードを放電(discharge)させ、出力側データが
“0”である場合には充電(charge vp)させて有効デ
ータ(valid data)が出力される前に出力側ノードを望
むレベルに作るアドレス変換検出による出力バッファの
プレチャージ制御回路に関する。
(従来の技術) 半導体メモリ素子は外部から供給されるデータを内部メ
モリセルに貯蔵させて(WRITE)必要に応じて内部メモ
リセルに貯蔵されたデータを読取させて(WRITE)出力
させるものであって、メモリセルに書込み、読取りする
ときに内部的に種々の段階(step)を経るようになる。
このときデータを出力させる過程を段階的に考察する
と、カラムアドレス信号供給→入出力(I/O)デーテ
ィング→入出力ライン→データエネイブル信号供給ライ
ン→データバス→データ出力となる。即ちカラムアドレ
ス信号が供給されるとそれに基づく入出力(I/O)端
子を選ぶためのゲーティングパルスが出て、入出力(I
/O)ラインが選ばれる。
つぎに、入出力ライン段階とデータエネイブル信号供給
ライン段階で、2次にデータセンシングを行って入出力
ラインの小さい電圧を大きな電圧に作ったあとデータバ
スが選ばれてデータ信号が出力するようになる。
そしてデータバスとデータ出力との間にはデータ信号の
転換が必要なのでデータバス前までの信号レベルはCM
OSレベルか、データの出力はTTLレベルとなる。
従って、このときのレベル転換のための出力バッファを
使用するようになる。
従来にも出力バッファのレベル転換のため第3図及び第
4図のような回路を用いているが、第3図のプレチャー
ジ部(9)はコントロールプレチャージパルス(DCP
P)によってMOSトランジスタ(M1)(M2)が共
にターン・オンされるかターン・オフされる状態を維持
しているので直流電流(DC)の損失が生じプレチャー
ジレベルを高インピーダンス状態に維持することができ
ないものであった。
又、第4図のような回路ではコントロールプレチャージ
パルス(DCPP)によるゲーティングで電流の損失を
防ぐことができるが、無効データが“1”レベルである
場合も亦電流の損失が生じるまかりでなく、プレチャー
ジ部(9)に大きなサイズのMOSトランジスタが使用
されなければならないのであった。
以下に第3図および第4図の従来のメモリ素子において
使用される出力側バッファのプレチャージ制御回路につ
いて詳細に説明する。
第3図において、出力バッファ(5)はデータバスのデ
ータ信号(DB),(▲▼)が印加されるラッチ
(1)と、上記ラッチ(1)の状態信号及びコントロー
ル信号(ΦTRST)によってデータを処理するコント
ロール回路(2)(3)と、上記コントロール回路
(2)(3)の信号を出力させるMOSトランジスタ
(M11)(M12)から構成される。
そして、出力バッファ(5)の後端にはMOSトランジ
スタ(M1)(M2)から構成されたプレチャージ部
(9)が構成される。コントロールプレチャージパルス
発生部(10)はアドレス変換信号(▲▼)を受
けてコントロールパルスを発生させるコントロールパル
ス発生部(6)と、上記コントロールパルス発生部
(6)の信号を受けてコントロールプレチャージパルス
(DCPP)を発生させるパルス発生部(7)と、から
構成される。
このような回路は1M又は4Mメモリ素子(DRAM)
において使用されるプレチャージ制御回路であって、ア
ドレス変換時、アドレス変換信号(▲▼)によっ
てコントロールパルス発生部(6)のスリーステートコ
ントロールパルス(ΦTRST)が発生すればコントロ
ールパルス(ΦTRST)のフォーリングエッジ(fall
ingedge)を受けてパルス発生部(7)で4−5nsの
コントロールプレチャージパルス(DCPP)を発生さ
せる。
そしてコントロールプレチャージパルス(DCPP)の
発生時、コントロールプレチャージパルス(DCPP)
はLレベル状態にてプレチャージ部(9)のMOSトラ
ンジスタ(M1)(M2)のゲートに印加されるもので
あって、スリーステートコントロールパルス(ΦTRS
T)の発生時MOSトランジスタ(M1)(M2)のゲ
ートにはLレベルの状態信号が印加されてターン・オフ
状態を維持するので、出力側(DOUT)は高インピー
ダス状態となる。
その次のサイクルにおいてコントロールプレチャージパ
ルス(DCPP)がHレベル状態でMOSトランジスタ
(M1)(M2)のゲートに印加さればMOSトランジ
スタ(M1)(M2)がターン・オンされ出力側(DO
UT)の無効(invalid)レベルを中間レベルに変換さ
せて次の有効(valid)データが出力されるときに電流
(ICCとISS)ピーク値によるノイズを減少させて
スピードの向上を期するようにしている。
しかしながらこのような長所にも拘らず上記の従来の技
術による回路にあっては、無効データが“1”である場
合にMOSトランジスタ(M2)と共にMOSトランジ
スタ(M1)もターン・オンされ、無効データが“0”
である場合にMOSトランジスタ(M1)と共にMOS
トランジスタ(M2)もターン・オンされ、DC電流の
ロス(loss)通路が形成されるのでプレチャージレベル
が十分な高インピーダンスレベルを維持するのに妨害と
なる原因になるものであった。
第4図は従来の他の実施例を示した出力側バッファのプ
レチャージ制御回路であって、EEPROMの如きメモリ素子
に使用されている。
この回路で出力バッファ(5)とコントロールプレチャ
ージパルス発生部(10)は第1図の回路と同様な構成
を有している。
ただ、出力バッファ(5)の出力側(DOUT)に連結
されるプレチャージ部(9)は上記出力側(DOUT)
がゲートに連結されたMOSトランジスタ(M4)と、
上記の出力側(DOUT)及びMOSトランジスタ(M
4)間に連結されるMOSトランジスタ(M3)から構
成され、MOSトランジスタ(M3)は、コントロール
プレチャージパルス(DCPP)によって構成される。
この回路ではコントロールプレチャージパルス(DCP
P)によるゲーティング時、電流(ISS)のピーク値
を減らすことができる利点はあるが、データ“1”のプ
レチャージに局限されデータ“1”の場合スピードの向
上及び電流のピーク値(ISS)を減少させることがで
きないし、大きなサイズのMOSトランジスタが要求さ
れる。
(半導体解決しようとする課題) 本発明はこのような問題点を解決するためのものであっ
て、本発明の目的は、アドレス変換検出によってコント
ロールされる回路でプレチャージ部の出力側に生ずるノ
イズを除去し、データの処理速度を高めることができる
出力バッファのプレチャージ制御回路を提供しようとす
ることである。
他の目的は、出力側のラッチアップ等の信頼性を考慮し
てMOSトランジスタ等でプレチャージ部を構成するこ
とができるプレチャージ制御回路を提供しようとするも
のである。
(課題を解決するための手段) このような目的を達成するために本発明にあっては、デ
ータ信号が供給されるラッチ(1)と、上記ラッチ
(1)の出力及びコントロール信号(ΦTRST)が印
加されるデータを出力するコントロール回路(2),
(3)と、このコントロール回路(2),(3)の出力
によって駆動されるMOSトランジスタから構成される
出力バッファ(5)と、 アドレス変換信号(▲▼)によってコントロール
プレチャージパルス(DCPP)を出力するプレチャー
ジパルス発生部(10)と、上記出力バッファ(5)の
出力(DOUT)を受けるプレチャージ部(9)を含む
DRAMの出力バッファプレチャージ制御回路におい
て、 上記プレチャージ部(9)へデータ信号(DΦP),
(D1P)を供給するように、データ信号(DB),
(B)を受けるMOSトランジスタ(M7),(M
8)と、これに連結されたラッチ(11),(12)
と、このラッチ信号と上記プレチャージパルス発生部
(10)からのコントロールプレチャージパルス(DC
PP)を入力とする個々のNANDゲート(ND1),
(ND2)と、これに連結されたインバータ(17),
(18)と、から構成されるデータ変換信号発生部(2
5)と、 上記データ変換信号発生部(25)の各出力が印加され
るMOSトランジスタ(M5),(M6)のゲートを含
むプレチャージ部(9)とを連結構成したことを特徴と
する。
(作用) 本発明はプレチャージ部を構成するMOSトランジスタ
等の駆動が、無効データのデータ状態(“1”又は
“0”)に応じてそれぞれ異なるMOSトランジスタ
(M5),(M6)が駆動され、Hレベル(“1”)の
有効データの供給時にはプレチャージ部9に充電通路が
形成、出力され、全体的なレベルが上昇して速やかにT
LLレベルの信号が出力される。
また、Lレベル(“0”)の有効データの供給時にはプ
レチャージ部9の放電通路が形成され、全体的なレベル
を降下させて速やかにTTLレベルに転換されるように
することにより行われる。
すなわち本発明は、CMOSレベルをTTLレベルに変
換させる出力側に無効データ状態に応じてプレチャージ
されるようにする回路において、無効データに基づいて
データ変換信号発生部25のデータ信号(DΦP),
(D1P)が出力バッファ5の出力側が充,放電される
ように作用し、つぎに供給される有効データが出力バッ
ファ5の出力側に出力される前に上記出力側のレベルが
予め、降下又は上昇されるようにしたものである。
(実施例) 以下添付の図面によって詳しく説明すると、第1図は本
発明の回路図の実施例を示している。即ち、本発明の回
路はデータバス(DB),(▲▼)のデータ信号が
供給されるラッチ(1)と、上記ラッチ(1)の出力及
びコントロール信号(ΦTRST)が印加されデータ
(“1”又は“0”)信号を出力させるコントロール回
路(2)(3)と、コントロール回路(2)(3)の出
力信号によって駆動されるMOSトランジスタ(M1
1)(M12)から構成される出力バッファ(5)と、
アドレス変換信号(▲▼S)によってスリーステー
トコントロール信号(ΦTRST)を発生させるコント
ロールパルス発生部(6)と、上記コントロールパルス
発生部(6)の出力を受けてコントロールプレチャージ
パルス(DCPP)を出力させるパルス発生部(7)と
から構成されるプレチャージパルス発生部(10)と、
前記出力バッファ(5)の出力(DOUT)を受けるプ
レチャージ部(9)を含むDRAMの出力バッファプレ
チャージ回路において、前記プレチャージ部(9)にデ
ータ信号(DΦP)(D1P)を供給するデータ変換信
号発生部(25)が設けられている。
データ変換信号発生部(25)はデータバス(DB)
(▲▼)のデータ信号を供給させるMOSトランジ
スタ(M7)(M8)と、上記MOSトランジスタ(M
7)(M8)の出力をラッチさせるラッチ(11)(1
2)と、ラッチ(11)(12)の状態信号及び前記プ
レチャージパルス発生部(10)からのコントロールプ
レチャージパルス(DCPP)をアンド(AND)させ
るためのナンドゲート(ND1)(ND2)及びインバ
ータ(I7)(I8)から構成される前記プレチャージ
部(9)へデータ信号(DΦP),(D1P)を供給す
る。
このデータ変換信号発生部(25)が、データ信号(D
ΦP),(D1P)に基づいて動作されるMOSトラン
ジスタ(M5)(M6)が前記出力バッファ(5)の出
力側(DOUT)に連結された出力バッファ(5)の後
端に連結されている。
上記構成において、データバス(▲▼)(DB)に
印加されるデータ信号は入出力(I/O)センシングを
経て出力側(DOUT)に伝達されるデータであり、ス
リーステートコントロール信号(ΦTRST)はカラム
アドレスエネイブル信号(▲▼)のフォーリング
時点で遅延されエネイブルされる信号であって、出力側
(DOUT)ノードでデータ出力するか否かを決定する
機能をする。
コントロールプレチャージパルス(DCPP)は第2図
(イ)の如くアドレス変換信号(▲▼)のフォーリ
ングエッジによりコントロール信号(ΦTRST)は降
下(shut ddown)され、このフォーリングエッジの時、
自動的なパルス幅(AUTO)を有するパルスが発生さ
れる。
又、データバスラインプレチャージパルス(ΦDOP)
はデータエネイブル信号供給ライン(DO line)及びデ
ータバス(DB)のノードをアドレス変換信号(▲
▼)がLレベルである間、プレチャージさせる機能を
する。
先ず、本発明の駆動状態を大略的に検討すると、出力バ
ッファ(5)のデータバス(▲▼)に“0”のデー
タが書込まれ、データバス(DB)に“1”のデータが
書込まれた場合、ラッチ(1)を通じてノアゲート(N
01)の出力は“1”となりノアゲート(NO2)の出
力は“0”となる。
上記ノアゲート(NO1)(NO2)出力とコントロー
ル信号(ΦTRST)の出力を比較してコントロール回
路(2)(3)にHレベルの状態信号が出力される。
若しも、データ“1”のコントロール回路(2)が動作
される場合、Hレベルの状態信号をMOSトランジスタ
(M11)のゲート側に供給して出力側(DOUT)が
“1”レベル状態(Hレベル状態)となり、データ
“0”のコントロール回路(3)が動作する場合、Hレ
ベルの状態信号がMOSトランジスタ(M12)をター
ン・オンさせるので出力側(DOUT)はLレベル状態
になる。
このようにCOMSレベルがTTLレベルに変換される
ときに、出力側(DOUT)がHレベルを維持する場
合、プレチャージ部(9)から予め、MOSトランジス
タ(M5)をターン・オンさせて電源(VCC)が供給
されるようにしてレベルが上昇される高インピーダンス
状態を作ってやり、出力側(DOUT)にレベルが維持
される場合プレチャージ部(9)から予め、MOSトラ
ンジスタ(M6)をターン・オンさせてLレベル状態に
維持されるようにするのである。
このとき、このプレチャージ部(9)から予めインピー
ダンスの変化が生じるようにするのはデータ変換信号発
生部(25)の出力に依存するようになる。
以下この動作関係を第2図の(イ)によって無効データが
“1”状態の場合として説明すると、 機械的なマシンサイクルであるカラムアドレスエネイブ
ルシグナル(▲▼)が発生するとLレベル状態信
号を感知してカラムアドレス(Ai)信号が発生され
る。
このカラムアドレス(Ai)にはアドレス(CAi)の
間、Hレベルの無効データが書込まれ、アドレス(CA
j)の間、Lレベルの有効データが書込まれる。
今、プレチャージパルス発生部(10)にアドレス変換
信号(▲▼)が供給されるとコントロールパルス
発生部(6)を通じてスリーステートコントロール信号
(ΦTRST)を出力させる。
上記アドレス変換信号(▲▼)は内部に入出力
(I/O)ゲーティングエネイブル信号(ΦYE)及び
カラムアドレス信号(Ai)によって生成され、一定な
自動パルス幅(AUTO)を以て繰り返される。
のスリーステートコントロール信号(ΦTRST)はバ
ッファ(5)のコントロール回路(2)(3)に印加さ
れコントロール回路(2)(3)を通じて出力される信
号を選ぶようになる。
そして、スリーステートコントロール信号(ΦTRS
T)はパルス発生部(7)に印加されて出力バッファ
(5)の出力側(DOUT)コントロールプレチャージ
パルスを発生させる。
このときにもパルス発生部(7)によって一定なパルス
幅(AUTO)を有するようになる。
このパルス幅は出力側(DOUT)をプレチャージさせ
る時間で十分に高インピーダンスを維持できるようにな
っており、データバスラインプレチャージパルス(ΦD
OP)はデータエネイブル信号供給ライン(DO line)
及びデータバス(DB)ラインをアドレス変換信号(▲
▼)がLレベルを維持する間、プレチャージさせ
る機能を行う。コントロールプレチャージパルス(DC
PP)はデータ変換信号発生部(25)に入力されデー
タ信号(D1P)(DΦP)の出力するか否かを決定す
る。データ変換信号発生部(25)はスリーステートコ
ントロール信号(ΦTRST)が供給されればMOSト
ランジスタ(M7)(M8)を通じてデータバス(D
B)(▲▼)のデータが供給され、ラッチ(11)
(12)を通じてナンドゲート(ND1)(ND2)及
びインバータ(I7)(I8)から構成されたアンド回
路によってデータ(D1P)(D0P)が出力される。
従って、上記タイムチャートにおけるようにステートコ
ントロール信号(ΦTRST)がHレベルのとき無効デ
ータが出力バッファ(5)の出力側(DOUT)に供給
される間、ラッチ(11)(12)にそれぞれ伝達さ
れ、コントロールプレチャージパルス(DCPP)がエ
ネイブルのときデータバス(▲▼)(DB)を通じ
て印加される無効データの状態に応じてデータ(DΦ
P)(D1P)を発生させる。
ここで、無効データが“1”であればデータ(D1P)
はHレベル、データ(D0P)はLレベルとなり無効デ
ータが“0”であれば、データ(D0P)はHレベル、
データ(D1P)はLレベルの信号を発生させてプレチ
ャージ部(9)のMOSトランジスタ(M1)(M2)
のゲート側に印加される。
又、出力側バッファ(5)のデータバス(DB)(▲
▼)を通じて印加されるデータ信号はノアゲート(N
O1)(NO2)及びインバータ(I1)(I2)から
構成されたラッチ(1)を通じてコントロール回路
(2)(3)に印加され、コントロール回路(2)
(3)ではスリーステートコントロール信号(ΦTRS
T)が印加さればMOSトランジスタ(M11)(M1
2)のゲートに印加される。
結局、無効データが“1”であればデータ信号(D1
P)はHレベルとなりプレチャージ部(9)のMOSト
ランジスタ(M6)をターン・オンさせるので、出力側
(DOUT)の電源が放電されMOSトランジスタ(M
6)に流れインピーダンスレベルが低くなるようにな
る。
反対に、無効データが“0”である場合にはデータ信号
(DΦP)はHレベルとなりMOSトランジスタ(M
5)がターン・オンされる。
従って、出力側(DOUT)に電源(VCC)が供給さ
れて充電されるので高インピーダンスレベルを維持する
ようになるもので、有効データが出力されるとき、出力
側インピーダンスが予め調節され無効データに対する影
響を受けないので、ノイズが大きく減少されスピードが
大きく向上される。
即ち、第2図(イ)から出力側(DOUT)を考察する
と、無効データがHレベル状態においてコントロール信
号(ΦTRST)及びデータバス(DB)の状態信号が
合成された出力が表われ、無効データが“1”状態でM
OSトランジスタ(M6)がターン・オンされてデータ
信号(D1P)とともに1次レベルを降下させてスリー
ステートコントロール信号(ΦTRST)によって2次
降下させたレベルを維持するようになりプレチャージさ
れる全体的なレベルを降下させる。
従って、次のアドレス(CAj)区間に印加される有効
データは降下されたレベルに共に書込まられるのでノイ
ズの減少及びスピードを向上させることができる。
第2図(ロ)のように無効データがLレベルの状態
(“0”)である場合に出力側(DOUT)のレベルを
考察すると、このときには、(イ)の如くカラムアドレス
(Aj)においてアドレス(CAi)区間で無効データ
“0”が書込まれアドレス信号(CAj)区間には有効
データが“1”が書込まれるようになる。
従って、出力側(DOUT)は無効データレベルがLレ
ベル状態において、スリーステートコントロール信号
(0TRST)及びデータバス(▲▼)の状態信号
によって合成された出力が表われ、無効データが“0”
状態でMOSトランジスタ(M5)がターン・オンされ
てデータ信号(D0P)と共に1次にレベルを上昇させ
たあと、スリーステートコントロール信号(0TRS
T)によって2次にレベルを上昇させるようになる。
従って、次のアドレス(CAj)区間で印加される有効
データは上昇されたレベルと共に書込まられるのでノイ
ズの減少及びスピードを向上させることができる。
(発明の効果) 以上におけるように、本発明は無効データ“1”又は
“0”の状態に応じて出力側が充電又は放電されるよう
にプレチャージさせることにより、CMOSレベルがT
TLレベルに変換されるときに、ノイズを減少させるこ
とができるので、入力レベルのマージンを大きくするこ
とができるし、予め、充電されるか放電されたレベル
で、有効データが供給されるのでデータの処理速度を高
めることができるのである。
特に、本発明のプレチャージ部はNチャネルMOSトラ
ンジスタを使用してラッチアップ等動作信頼性を与える
ことができるので、出力バッファの所要量トランジスタ
を使用することができる利点があるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す出力側バッファのプレチ
ャージ制御回路図であり、 第2図(イ),(ロ)は本発明において出力側バッファのプレ
チャージされる動作状態を示すタイムチャートであり、
第3図は従来のメモリ素子(4MDRAM)において使
用される出力側バッファのプレチャージ制御回路図であ
り、 第4図は従来の他の実施例を示した出力側バッファのプ
レチャージ制御回路図である。 図面の主要部分に対する符号の説明 1,11,12…ラッチ 2,3…コントロール回路 5…出力バッファ 6…コントロールパルス発生部 7…パルス発生部、9…プレチャージ部 10…プレチャージパルス発生部 15…データ変換信号発生部 DB,▲▼…データバス 0TRST…コントロール信号(スリーステート用) ▲▼…アドレス変換信号 ▲▼…カラムアドレスエネイブル信号 Ai…カラムアドレス 0DOP…データバスラインプレチャージパルス DCPP…コントロールプレチャージパルス D1P,D0P…データ信号 DOUT…出力(側) NO1,NO2…ノアゲート I1−I8…インバータ M1,M2,M3,……MOSトランジスタ ND1,ND2…ナンドゲート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ信号が供給されるラッチ(1)と、
    上記ラッチ(1)の出力及びコントロール信号(ΦTR
    ST)が印加されデータを出力するコントロール回路
    (2),(3)と、このコントロール回路(2),
    (3)の出力によって駆動されるMOSトランジスタか
    ら構成される出力バッファ(5)と、 アドレス変換信号(▲▼)によってコントロール
    プレチャージパルス(DCPP)を出力するプレチャー
    ジパルス発生部(10)と、上記出力バッファ(5)の
    出力(DOUT)を受けるプレチャージ部(9)を含む
    DRAMの出力バッファプレチャージ制御回路におい
    て、 上記プレチャージ部(9)へデータ信号(DΦP),
    (D1P)を供給するように、 データ信号(DB),(B)を受けるMOSトランジ
    スタ(M7),(M8)と、これに連結されたラッチ
    (11),(12)と、このラッチ信号と上記プレチャ
    ージパルス発生部(10)からのコントロールプレチャ
    ージパルス(DCPP)を入力とする個々のNANDゲ
    ート(ND1),(ND2)と、これに連結されたイン
    バータ(17),(18)と、から構成されるデータ変
    換信号発生部(25)と、 上記データ変換信号発生部(25)の各出力が印加され
    るMOSトランジスタ(M5),(M6)のゲートを含
    むプレチャージ部(9)とを連結構成したことを特徴と
    するメモリ素子の出力バッファプレチャージ制御回路。
JP2048204A 1989-06-15 1990-02-28 メモリ素子の出力バッファのプレチャージ制御回路 Expired - Lifetime JPH0632216B2 (ja)

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