JPH10293997A - Cmosラッチ型感知増幅回路 - Google Patents
Cmosラッチ型感知増幅回路Info
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Abstract
め、誤動作や動作速度に制約を受けるというCMOSラ
ッチ型感知増幅回路の課題を解決する。 【解決手段】 従来のCMOSラッチ型感知増幅回路1
00における入力端MOSトランジスタ6,8のゲート
端子電圧の開きを大きくする電圧利得入力バッファ回路
200を設ける。これにより、CMOSから構成される
ラッチ型感知増幅回路100よりオフセットが約1/1
0程度少ないバイポーラトランジスタ18,20を含む
前記電圧利得入力バッファ回路200が、回路100の
入力端MOSトランジスタ6,8への初期入力電圧差を
増大させる役割を果たし、誤動作の危険が少なく、動作
速度の向上を図ることができる。
Description
等に使用される感知増幅回路に係り、特にCMOSラッ
チ型感知増幅回路に関する。
化及び高密度化するにつれて、メモリコアの出力は約2
0〜100mV程度と小さくなる傾向にある。従って、
このような微小信号を論理レベルまで再生する感知増幅
回路は、高利得で安定なものが要求されている。
CMOSラッチ型感知増幅回路の例を示す。クロック信
号のレベル遷移に対応する入力信号IN,INBは、そ
れぞれ2つの入力端MOSトランジスタ6,8のゲート
端へ印加される。ソース端が電源電圧へつながれたラッ
チ形のMOSトランジスタ2,4のドレイン端は、それ
ぞれこのMOSトランジスタ6,8のドレイン端に接続
される。これらMOSトランジスタ2,6の共通ドレイ
ン端から出力OUTが導出され、MOSトランジスタ
4,8の共通ドレイン端から相補出力OUTBが導出さ
れる。MOSトランジスタ6,8の各ソース端と接地電
圧端との間には、動作制御信号(プリセンスアンプイネ
ーブル信号)PSEをゲート入力とするMOSトランジ
スタ10,12が接続される。
は、入力信号の遷移に応答してダイナミック動作し、ダ
イナミック動作中以外ではスタティック(保持) 状態に
なる。両入力端間の微小な電圧差は、ダイナミック動作
で増幅されて出力される。この感知増幅回路は、比較的
小さい入力信号に対してもラッチ特性を活用して増幅を
行うので、すばやい感知動作を行うことができる。
路は、一般にSRAMやROMに用いられ、差動モード
で蓄えられてロジックレベル間の微細な電圧差を有する
データをリストア(restore) する。通常は、メモリから
引き出された各ビットラインごとに感知増幅回路が用い
られる。このような回路は、米国特許5,155,39
7に開示されている。
型感知増幅回路は、比較的小さい入力に対してもラッチ
特性を活用してすばやい感知動作及び増幅を行うことが
できるという特徴を有する反面、一旦間違った感知動作
をすると、以後に正常な入力が提供されてもそのまま間
違った出力が継続してしまうという問題点がある。即
ち、後で正常な入力信号に代わっても、その前の間違っ
た入力信号で感知増幅回路が既にラッチ状態に変わって
いるために、正常な入力に反応しない。
幅回路は、入力端子のMOSトランジスタ6,8間のオ
フセット電圧に影響を受け、入力信号の電圧差がこのオ
フセット電圧以上に形成されることで正常動作が行れ
る。その入力端のオフセット電圧は、ラッチMOSトラ
ンジスタ2,4のしきい値電圧のミスマッチ(mismatch)
の影響を受け、該ミスマッチ電圧を越えるまでは感知動
作を待たなければならない。これが高速化の妨げになっ
ている。
は、より動作の信頼性が高く、高速化が可能なCMOC
ラッチ型感知増幅回路を提供することにある。
では、入力信号を入力端MOSトランジスタのゲート端
に受けて動作するCMOSラッチ型感知増幅回路におい
て、入力信号をバイポーラトランジスタで差動増幅して
入力端MOSトランジスタのゲート端に印加することを
特徴とする。具体的には、入力信号を各ベース端に受
け、エミッタ端が共通接続される一対のバイポーラトラ
ンジスタと、この一対のバイポーラトランジスタの共通
エミッタ端と接地電圧端との間に接続される定電流源
と、前記一対のバイポーラトランジスタの各コレクタ端
と電源電圧との間に接続される対称型の負荷素子と、を
有してなり、前記コレクタ端が入力端MOSトランジス
タのゲート端へ接続される電圧利得入力バッフア回路を
備えるようにする。
タの共通エミッタ端と接地電圧端との間にチャネルが接
続され、基準電圧をゲート端に受けるMOSトランジス
タとすることができ、負荷素子は、一対のバイポーラト
ランジスタの各コレクタ端と電源電圧との間にそれぞれ
チャネルが接続され、各ゲート端が接地電圧端に共通接
続されるMOSトランジスタとすることができる。
を参照して説明する。
回路の回路図を示す。
分は従来同様で、動作制御トランジスタ10,12のゲ
ート端子に入力される動作制御信号PSEが“ハイ”レ
ベルに設定されると、入力端MOSトランジスタ6,8
の導通度に対応して出力信号OUTと相補出力信号OU
TB中のいずれか一方が“ロー”になる。例えば、入力
端MOSトランジスタ6のゲート電圧レベルが入力端M
OSトランジスタ8のゲート電圧よりも大きい場合、出
力信号OUTのレベルが出力信号OUTBのレベルより
低くなる。そして、その出力信号OUTはP形ラッチM
OSトランジスタ4のゲート端子にフィードバックされ
てトランジスタ4を強く“オン”させるので、相補出力
信号OUTBは電源電圧のレベルへ向かって上昇する。
この上昇した出力信号OUTBはP形ラッチMOSトラ
ンジスタ2のゲート端子にフィードバックされ、トラン
ジスタ2が“オフ”側に誘導される。このような過程を
経て、入力信号間の僅かな電圧レベル差がほぼ電源電圧
程度に増幅され、出力信号OUT,OUTBに現れる。
出力信号OUT,OUTBが十分に電位増幅されるだけ
の時間が経過した後に信号PSEを“ロー”に設定する
と、CMOSラッチ型感知増幅回路100の動作が停止
する。図示していないが、イコライズ回路によって出力
信号OUT,OUTBをイコライズさせて次の感知を準
備することもできる。
回路100に一旦間違った入力が印加される場合、いっ
ぺん変わってしまた出力信号OUT,OUTBがラッチ
状態を固定させて入力端MOSトランジスタ6,8の小
さい入力を無視するため、その後正常な入力に代わって
も反応しなくなる。また、MOSトランジスタの場合、
隣接したトランジスタ同士でもしきい値電圧ミスマッチ
が発生し、入力のオフセット電圧が影響を受けるが、入
力電圧はそのオフセット電圧より必ず大きくなければな
らないという制約を受ける。このため、動作制御信号P
SEを長い間論理“ハイ”状態に保持させるようにな
り、高速化を図ることができない。
相補入力信号を提供すればよい。そこで、CMOSラッ
チ型感知増幅回路100における入力端MOSトランジ
スタ6,8のゲート端子電圧の開きをすばやく大きくす
る電圧利得入力バッファ回路200を設けてある。
1,2バイポーラトランジスタ18,20と、定電流源
トランジスタ22と、対称形の負荷MOSトランジスタ
14,16とからなる。NPN形の第1,2バイポーラ
トランジスタ18,20は、入力信号IN,INBをベ
ース端に受け、エミッタ端が共通接続される。定電流源
トランジスタ22は、第1,2バイポーラトランジスタ
18,20の共通エミッタ端と接地電圧端との間にチャ
ネルが接続され、基準電圧REFをゲート端子へ受け
る。負荷MOSトランジスタ14,16は、第1,2バ
イポーラトランジスタ18,20の各コレクタ端と電源
電圧との間にチャネルがそれぞれ接続され、ゲート端子
が接地電圧端に共通接続される対称型となっている。そ
して、第1,2バイポーラトランジスタ18,20のコ
レクタ端から入力端MOSトランジスタ6,8のゲート
電圧が提供される。
フセットが約1/10程度MOSトランジスタ6,8よ
りも少ないので、電圧利得入力バッファ回路200は、
入力端MOSトランジスタ6,8への初期入力電圧差を
増大させる役割を果たす。従って、CMOSラッチ型感
知増幅回路100の誤動作を防止し、正常な入力電圧を
短時間で得ることができるために、それだけ高速化を図
ることが可能となる。
路と、本発明の実施形態である図2の回路による信号特
性を示した図である。波形24a,24bが図2の回路
の出力信号OUT,OUTBであり、波形26a,26
bが図1の回路の出力信号OUT,OUTBである。図
示した波形のように、本発明による感知増幅回路では、
デベロープ(develope)の開始ポイントが速くなり、感知
増幅量も改善されている。
は、オフセット電圧依存性の少ないバイポーラトンジス
タを用いた電圧利得バッファ回路部分を入力端に付加し
て、CMOSラッチ型感知増幅回路の入力電圧差をひろ
げるようにしたことにより、感知動作の誤作動を防止
し、ラッチ型感知増幅回路の動作時点を繰り上げて動作
時間を短縮することが可能となる。従って、本発明のC
MOSラッチ型感知増幅回路によれば、動作速度の特性
改善と安定動作を保障することができる。
を示す回路図。
回路図。
特性を示す波形図。
Claims (5)
- 【請求項1】 入力信号を入力端MOSトランジスタの
ゲート端に受けて動作するCMOSラッチ型感知増幅回
路において、入力信号をバイポーラトランジスタで差動
増幅して入力端MOSトランジスタのゲート端に印加す
ることを特徴とするCMOSラッチ型感知増幅回路。 - 【請求項2】 入力信号を各ベース端に受け、エミッタ
端が共通接続される一対のバイポーラトランジスタと、
この一対のバイポーラトランジスタの共通エミッタ端と
接地電圧端との間に接続される定電流源と、前記一対の
バイポーラトランジスタの各コレクタ端と電源電圧との
間に接続される対称形の負荷素子と、を有してなり、前
記コレクタ端が入力端MOSトランジスタのゲート端へ
接続される電圧利得入力バッファ回路を備える請求項1
記載のCMOSラッチ型感知増幅回路。 - 【請求項3】 定電流源は、一対のバイポーラトランジ
スタの共通エミッタ端と接地電圧端との間にチャネルが
接続され、基準電圧をゲート端に受けるMOSトランジ
スタである請求項2記載のCMOSラッチ型感知増幅回
路。 - 【請求項4】 負荷素子は、一対のバイポーラトランジ
スタの各コレクタ端と電源電圧との間にそれぞれチャネ
ルが接続され、各ゲート端が接地電圧端に共通接続され
るMOSトランジスタである請求項2又は請求項3記載
のCMOSラッチ型感知増幅回路。 - 【請求項5】 バイポーラトランジスタはNPN形であ
る請求項1〜4に記載の感知増幅回路。
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