JPH063680B2 - 差動増幅ラッチ回路 - Google Patents

差動増幅ラッチ回路

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JPH063680B2
JPH063680B2 JP62259020A JP25902087A JPH063680B2 JP H063680 B2 JPH063680 B2 JP H063680B2 JP 62259020 A JP62259020 A JP 62259020A JP 25902087 A JP25902087 A JP 25902087A JP H063680 B2 JPH063680 B2 JP H063680B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は差動増幅ラッチ回路に関し、特に化合物半導体
で製造される半導体記憶装置に用いられる差動増幅ラッ
チ回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の差動増幅ラッチ回路は第5図に示すよう
に差動回路50とレベルシフト回路60を結合して構成
されている。差動回路50は、抵抗R201,R202,R20
3と駆動用電界効果トランジスタ(以下駆動FETと略
す)Q201,Q202により構成されている。抵抗は例えば
半導体基板への不純物添加による導体層である。駆動F
ETQ201,Q202はドレイン電極がそれぞれ抵抗R20
1,R202を介して電源VDDに接続され、ゲート電極がた
がいに相補である入力信号端子IN,▲▼にそれぞれ
接続され、ソース電極がたがいに共通接続され抵抗R20
3を介して接地端子GNDに接続される。
レベルシフト回路60は第1のレベルシフト回路と第2
のレベルシフト回路とで構成されており、第1のレベル
シフト回路は、駆動FETQ203とレベルシフトダイオード
D201と、定電流源電界効果トランジスタ(以下定電流
源FETと略す)Q204により構成され、第2のレベル
シフト回路も同様に駆動FET Q205,レベルシフトダイオ
ードD202および定電流源Q206で構成されている。駆動
FETQ203は、ドレイン電極が電源VDDに接続され、ゲー
ト電極が差動回路出力端子201に接続され、ソース電
極がレベルシフトダイオードD201のアノード電極に接
続され、定電流源FETQ204は、ドレイン電極が差動増幅
回路の入力信号INと同相の出力端子OUTであるレベ
ルシフトダイオードD201のカソード電極に接続され、
ゲート電極とソース電極が接地端子GNDに接続され
る。駆動FET Q205はドレイン電極が電源VDDに接続さ
れ、ゲート電極が差動回路出力端子202に接続され、
ソース電極がレベルシフトダイオードD202のアノード
電極に接続され、定電流源FET Q206はドレイン電極が差
動増幅回路の入力信号INと逆相の出力端子OUTであ
るレベルシフトダイオードD202のカソード電極に接続
され、ゲート電極とソース電極が接地端子GNDに接続
されている。これら第1,第2のレベルシフト回路によ
って、差動増幅回路出力レベルと次段に設ける回路の論
理しきい値レベル間の整合をとる。
次に、第6図の動作波形図を参照しながら、第5図の差
動増幅回路の動作説明をする。入力信号INのレベルがHi
ghからLowになると、差動回路出力端子201のレベルがHi
ghからLowになり、差動増幅回路の入力信号INと同相
の出力端子OUTのレベルがHighからLowに変化する。
同時に、差動回路出力端子202のレベルがLowからHig
hになり、差動増幅回路の入力信号INと逆相の出力端
子OUTのレベルがLowからHighに変化し、インバータ
増幅動作を行う。
従来のスタティック・ランダム・アクセスメモリ(以下
SRAMと略す)は第7図に示すように、差動増幅回路(第
5図)が用いられておりアドレス入力信号AX,AYによっ
てひとつのメモリセルが選ばれ、読み出しにおいてこの
差動増幅回路を介してデータを出力するように構成され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の差動増幅回路は高速で動作する化合物半
導体記憶装置(以下化合物半導体メモリと称す)のデー
タOUT検出部に使用した場合、化合物半導体メモリの
アドレスアクセスタイム(以下TAAと略す)が非常に
短かいため、他の外部素子によって構成されるデータラ
ッチ回路のタイミング整合がとりにくいという欠点があ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の差動増幅ラッチ回路は(イ)第1の電源に接続さ
れる第1および第2の抵抗と、該第1および第2の抵抗
にそれぞれ接続されるドレイン電極、第1の入力信号端
子と該第1の入力信号と相補の第2の入力信号端子にそ
れぞれ接続されるゲート電極およびたがいに共通接続し
たソース電極を有する第1,第2の電界効果トランジス
タと、前記第1,第2の抵抗にそれぞれ接続されるドレ
イン電極、前記第1の入力信号と同相の出力端子および
前記第1の入力信号と逆相の出力信号端子にそれぞれ接
続されるゲート電極、たがいに共通接続したソース電極
の有する第3,第4の電界効果トランジスタと、前記第
1,第2の電界効果トランジスタのソース電極に接続さ
れるドレイン電極、制御信号端子に接続されるゲート電
極およびソース電極を有する第5の電界効果トランジス
タと、前記第3,第4の電界効果トランジスタのソース
電極に接続されるドレイン電極、前記制御信号と相補の
制御信号端子に接続されるゲート電極および前記第5の
電界効果トランジスタのソース電極とたがいに共通接続
されるソース電極を有する第6の電界効果トランジスタ
と、さらに前記第5,第6の電界効果トランジスタのソ
ース電極に接続され、かつ第2の電源に接続される第3
の抵抗とを有する差動ラッチ回路と、 (ロ)該差動ラッチ回路の第1,第3の電界効果トランジ
スタのドレイン電極および第2,第4の電界効果トラン
ジスタのドレイン電極の出力信号がそれぞれ入力するよ
うに接続され、前記差動ラッチ回路の第3,第4の電界
効果トランジスタのゲート電極に出力信号がフィードバ
ックするように接続されるレベルシフト回路とを有して
いる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は、本発明の第1の実施例を示す。第1図におい
て、本発明の差動ラッチ回路は、差動ラッチ回路10と
レベルシフトを行なうレベルシフト回路20とにより構
成され、化合物半導体メモリのデータ検出部に用いられ
ている。差動ラッチ回路10は第1の電源VDDにそれぞ
れ接続される第1,第2の抵抗R101,R102と、この抵
抗R101,R102接続され、出力端子102となるトレイ
ン電極、第1の入力信号端子INに接続されるゲート電
極と第1の入力信号と相補の第2の入力信号端子▲
▼とにそれぞれ接続されるゲート電極およびたがいに共
通接続したソース電極とを有する第1,第2の電界効果
トランジスタ(以下FETと略す)Q101,Q102と、第
1,第2の抵抗R101,R102を介して第1の電源にそれ
ぞれ接続され、出力端子101となるドレイン電極、第
1の入力信号と同相の出力信号OUTと前記第1の入力
信号と逆相と出力端子▲▼にそれぞれ接続される
ゲート電極、およびたがいに共通接続されるソース電極
を有する第3,第4のFETQ103,Q104と、第1,第
2のFETQ101,Q102のソース電極に接続されるドレイ
ン電極、制御信号端子CLKに接続されるゲート電極お
よび第3の抵抗R103を介して第2の電源GNOに接続
されるソース電極を有する第5のFETQ103と、第3,第
4のFETQ103,Q104のソース電極に接続されるドレイ
ン電極、制御信号と相補の制御信号端子▲▼に接
続されるゲート電極および第5のFETQ105のソース電極
とたがいに共通接続され、さらに第3の抵抗R103を介
して第2の電源に接続されるソース電極を有する第6の
FETQ106とを有している。
第1,第2のFETQ101,Q102は駆動用FETであり、
第3,第4のFETQ103,Q104はラッチ用駆動用FET
であり、第5,第6のFETQ105,Q106は選択用FET
である。抵抗R101,R102,R102は例えば半導体基板
への不純物添加による導体層である。
レベルシフト回路20は第1の電源VDDに接続されたド
レイン電極、第2,第4の電界効果トランジスタQ10
2,Q104のドレイン電極に接続されるゲート電極および
第1のダイオードD101,D102のアノード電極に接続さ
れるソース電極を有する第7の電界効果トランジスタQ
107と、出力信号端子OUTである第1のダイオードの
カソード電極に接続されるドレイン電極および第2の電
源GNDに接続されるゲート電極を有する第8の電界効
果トランジスタQ108と、第1の電源VDDに接続される
ドレイン電極、第1,第3の電界効果トランジスタQ10
1,Q103のドレイン電極に接続されるゲート電極および
第2のダイオードD102のアノード電極に接続されるソ
ース電極を有する第9の電界効果トランジスタQ109
と、第1の入力信号と逆相の出力信号OUTである第2
のダイオードD102のカソード電極に接続されるドレ
イン電極、第2の電源に接続されるゲート電極とソース
電極を有する第10の電界効果トランジスタQ110とを
有している。
次に、第3図に示す動作波形図を参照しながら本実施例
の動作を説明する。制御信号端子CLKのレベルがHig
h,制御信号と逆相の信号端子▲▼のレベルがLow
の時、FETQ105がON状態、FETQ106がOFF状態にあ
り、入力信号INのレベルがHighからLowになると、差動
ラッチ回路10の出力端子101のレベルがHighからLowに
なり、差動増幅ラッチ回路の入力信号INと同相の出力端
子OUTのレベルがHighからLowに変化し、同時に、差
動ラッチ回路10の出力端子102のレベルがLowからHigh
になり、差動増幅ラッチ回路の入力信号INと逆相の出
力端子▲▼のレベルがLowからHighに変化し、通
常のインバータ増幅動作を行なう。次に、制御信号端子
CLKのレベルがLow、制御信号と逆相の信号端子▲
▼のレベルがHighになると、FETQ105がOFF状態、FE
TQ106がON状態になり、差動増幅ラッチ回路の入力信
号INと同相の出力端子OUTのLowレベルがFETQ103をOF
Fし、また、差動増幅ラッチ回路の入力信号INと逆相
の出力端子▲▼のHighレベルがFETQ104をONす
る。つまり、出力信号を入力へフィードバックすること
により、この時点のデータは保持される。その後、たが
いに相補である制御信号端子CLK,▲▼のレベル
が変化しない限り、差動増幅ラッチ回路の出力端子OU
T,▲▼のレベルは変化しないことになり、デー
タはラッチされる。
第3図は本発明の第1の実施例である差動増幅ラッチ回
路を使用した構成を示す。第3図において、たがいに相
補である制御信号端子CLK,▲▼のレベルがそれ
ぞれHigh,Lowであることによって、差動増幅ラッチ回
路は動作し、たがいに相補である制御信号端子CLK,▲
▼のレベルがそれぞれLow,Highであることによっ
て、差動増幅ラッチ回路は現データの保持を行なう。
第4図は、本発明の第2の実施例を示す。第4図におい
て、第2の実施例はレベルシフト回路は第1の実施例又
は第5図の従来の回路と同一回路であり、更に駆動FET
Q701,Q702と、ラッチ用駆動FETQ703,Q704と、選
択用FETQ705,Q706は第1の実施例と同一である。
この第2の実施例では、第1の実施例における抵抗R10
1,R102,R103を能動負荷Q711,Q712,Q713に置き
換えた場合で、能動負荷Q711,Q712,Q713は、その
非飽和動作領域で使用し抵抗と等価となる。このように
第2の実施例においては、その動作が第1の実施例と同
等であるが、他の回路構成素子と同一の工程で製造する
ことが可能であるので製造ばらつきによる歩留りの低下
をおさえることができる利点がある。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明は差動増幅ラッチ回路の出力
を差動増幅ラッチ回路の入力にフィードバックすること
によって出力データをラッチすることができ、また、制
御信号によって通常の差動増幅回路としても使用でき
る。また、本発明は化合物半導体メモリを使用してシス
テムを構築する場合、他の外部素子によってデータラッ
チ回路を構成する必要がなくなり、さらに、化合物半導
体メモリの出力データは、たがいに相補である制御信号
CLK,▲▼に同期するので、前リードサイクルの
データを読み出すならば、見かけのTAAは従来の化合
物半導体メモリのTAAの約1/2にすることができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例である差動増幅ラッチ回
路を示す図、第2図は本発明の第1,第2の実施例であ
る差動増幅ラッチ回路の動作波形を示す図、第3図は本
実施例の差動増幅ラッチ回路を使用したSRAMの構成を示
す図、第4図は本発明の第2の実施例である差動増幅ラ
ッチ回路を示す回路図、第5図は従来の差動増幅回路を
示す回路図、第6図は従来の差動増幅回路の動作波形を
示す図、第7図は従来の差動増幅回路を使用したSRAMの
構成を示す図である。 10……差動ラッチ回路、20……レベルシフト回路、
IN,▲……相補入力信号端子、OUT,▲▼
……相補出力信号端子、102,101,201,202……差
動回路出力端子、R101,R102,R103,R201,R20
2,R203……抵抗、Q101,Q102,Q103,Q104,Q10
7,Q109,Q201,Q202,Q203,Q205,Q701,Q70
2,Q703,Q704,Q707,Q709……駆動FET、Q10
5,Q106,Q705,Q706……選択用FET、D101,D1
02,D201,D202,D701,D702……レベルシフトダイ
オード、Q108,Q110,Q204,Q206,Q708,Q710…
…定電流源FET、Q711,Q712,Q713……能動負
荷、CLK,▲▼……相補制御信号、VDD……電源、
GND……接地端子、Ax,AY……アドレス入力信号、
Dout……データアウト。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ) 第1の電源に接続される第1および
    第2の抵抗と、 該第1および第2の抵抗にそれぞれ接続されるドレイン
    電極、第1の入力信号端子と該第1の入力信号と相補の
    第2の入力信号端子にそれぞれ接続されるゲート電極お
    よびたがいに共通接続したソース電極を有する第1,第
    2の電界効果トランジスタと、 前記第1,第2の抵抗にそれぞれ接続されるドレイン電
    極、前記第1の入力信号と同相の出力端子および前記第
    1の入力信号と逆相の出力信号端子にそれぞれ接続され
    るゲート電極、たがいに共通接続したソース電極を有す
    る第3,第4の電界効果トランジスタと、 前記第1,第2の電界効果トランジスタのソース電極に
    接続されるドレイン電極、制御信号端子に接続されるゲ
    ート電極およびソース電極を有する第5の電界効果トラ
    ンジスタと、 前記第3,第4の電界効果トランジスタのソース電極に
    接続されるドレイン電極、前記制御信号と相補の制御信
    号端子に接続されるゲート電極および前記第5の電界効
    果トランジスタのソース電極とたがいに共通接続される
    ソース電極を有する第6の電界効果トランジスタと、 さらに前記第5,第6の電界効果トランジスタのソース
    電極に接続され、かつ第2の電源に接続される第3の抵
    抗とを有する差動ラッチ回路と、 (ロ) 該差動ラッチ回路の第1,第3の電界効果トラン
    ジスタのドレイン電極および第2,第4の電界効果トラ
    ンジスタのドレイン電極の出力信号がそれぞれ入力する
    ように接続され、前記差動ラッチ回路の第3,第4の電
    界効果トランジスタのゲート電極に出力信号がフィード
    バックするように接続されるレベルシフト回路 とを有することを特徴とする差動増幅ラッチ回路。
  2. 【請求項2】第1,第2および第3の抵抗は電界効果ト
    ランジスタ等の能動負荷に置き換えて構成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の差動増幅ラッチ
    回路。
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