JPH11273356A - バス電位中間電圧セット回路 - Google Patents

バス電位中間電圧セット回路

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JPH11273356A
JPH11273356A JP10074748A JP7474898A JPH11273356A JP H11273356 A JPH11273356 A JP H11273356A JP 10074748 A JP10074748 A JP 10074748A JP 7474898 A JP7474898 A JP 7474898A JP H11273356 A JPH11273356 A JP H11273356A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 タイミング調整も容易にすることができるバ
ス電位中間電圧セット回路を提供する。 【解決手段】 半導体内の単相バス線を中間電位にセッ
トするバス電位中間電圧セット回路は、入力パルスMC
を入力するNAND1と、入力パルスMCのインバータ
INV1による反転信号を入力するNOR2を有する。
NAND1及びNOR2の出力P及びNが夫々バス中間
化駆動用のpMOSトランジスタM2及びnMOSトラ
ンジスタM1のゲートに入力される。トランジスタM
1、M2のソースはバス線RBUSに共通接続され、ト
ランジスタM1のドレインは最高電源電圧Vccに接続
され、トランジスタM2のドレインは最低電源電圧GN
Dに接続されている。バス線RBUSには、pMOSト
ランジスタM4及びnMOSトランジスタM3からなる
トランスファスイッチが接続され、その先にインバータ
INV2とINV3で構成したフリップフロップが接続
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置内の単相
バス線を中間電位にセットするバス電位中間電圧セット
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のバス電位中間電圧セット回
路を示す回路図である。MCパルスが入らないロウの状
態では、pMOSトランジスタM33及びnMOSトラ
ンジスタM34側のトランスファスイッチがオンとな
り、バス線RBUSに、インバータINV32及びイン
バータINV33からなるフリップフロップが接続され
た状態となる。これにより、このフリップフロップがセ
ンスアンプSAからのデータ供給がないときのバス線R
BUSのフローティング防止として作用し、その電位を
固定している。なお、インバータINV31はMCパル
スを反転してトランジスタM31,M34のゲートに入
力させるものである。
【0003】一方、バス中間化の活性化信号MCにハイ
パルスが入ったとき、pMOSトランジスタM33及び
nMOSトランジスタM34がオフし、pMOSトラン
ジスタM31及びnMOSトランジスタM32がオンす
るため、バス線RBUSに接続されている中間化駆動イ
ンバータINV33の出力、つまりバス線電位がこのイ
ンバータINV33の入力にフードバック接続される。
こうすることで、バス線電位がロウのときは、駆動イン
バータINV33のpMOSトランジスタがオンし、ハ
イのときは駆動インバータINV33のnMOSトラン
ジスタが強くオンするので、バス電位がVcc中間付近
に動く。中間付近に電位が移動すると、駆動インバータ
INV33のpMOSトランジスタ及びnMMOSトラ
ンジスタが共にオンした状態となり、それらのサイズ調
整にてインピーダンスを同一にすることで、バス電位を
1/2・Vccに設定できる。
【0004】この中間化パルスMCの終了時に、pMO
SトランジスタM31及びnMOSトランジスタM32
がオフし、pMOSトランジスタM33及びnMOSト
ランジスタM34がオンするので、中間化駆動用インバ
ータINV33の前にもう一つのインバータINV32
が挿入されたことになり、これにより電位保持のフリッ
プフロップが構成される。このとき、センスアンプから
バスへの出力をSEにて活性化することで、中間のバス
電位はハイ又はロウの読み出しデータに確定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バス電位中間電圧セット回路においては、中間化すると
きに、中間化設定回路中の駆動インバータINV33に
おいて貫通電流が流れる。これは、バスを駆動するイン
バータINV33を構成するpMOSトランジスタとn
MOSトランジスタをいずれもオンさせることで電位を
設定しようとしているためである。この駆動インバータ
INV33は極めて大きな負荷容量を持つバス線を駆動
するためのものであるので、インピーダンスが低く、貫
通電流も大きくなってしまう。更に、高速化を考えた場
合、動作周波数の向上は中間化設定時間を短くするの
で、より短時間で中間電位にバスを設定するため、更に
トランジスタ能力を上げなければならなくなる。このよ
うにして、消費電流が急増してしまい、これにより、発
熱の問題が生じると共に、更に信頼性が低いという難点
がある。
【0006】また、この駆動インバータINV33を電
位固定用のインバータとしても利用しているためであ、
MC終了とSE活性化のタイミングがずれると、速度の
遅れが生じてしまう。即ち、SEが速いと、センスアン
プSAからの貫通電流も加わってパワーが更に増加する
ので、SEはやや遅らせたいが、この遅れが大きくなる
と、高い能力を持ったフリップフロップにより中間のバ
ス電位がハイ又はロウに変動してしまう。これがその後
の読み出しデータと逆になった場合は、読み出し速度の
遅れとして見えてしまうという難点がある。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、単相、大負荷のリードバス線の高速化のた
めに、センスアンプからデータが出力される直前にバス
の電位を中間電位にすることができ、その動作において
貫通電流が発生せず、タイミング調整も容易にすること
ができるバス電位中間電圧セット回路を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るバス電位中
間電圧セット回路は、半導体装置内の単相バス線を中間
電位にセットするバス電位中間電圧セット回路におい
て、前記バス線に接続されたプルアップ用駆動回路及び
プルダウン用駆動回路と、前記プルアップ用駆動回路と
プルダウン用駆動回路のいずれか一方のみを中間化制御
信号MCに同期してオンさせ、そのオンさせた駆動回路
をバス線が中間電位に達した時点で外部制御なしにオフ
させる駆動回路制御手段とを有することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施例について説明する。図1は本発明の実施例に
係るバス電位中間電圧セット回路を示す回路図である。
図1に示すように、メモリセルから読み出された微少振
幅信号を増幅する複数個のセンスアンプSAがバス線R
BUSに接続されている。このセンスアンプSAには、
複数個のセンスアンプSAの中から1個のSAを選択す
ると同時に活性化するための信号SEが夫々入力される
ようになっている。また、各センスアンプSAの出力に
はバス線RBUSが共通接続されている。
【0010】このバス線RBUSに、本発明の実施例に
係るバス電位中間電圧セット回路が接続されている。こ
のセット回路においては、中間化制御信号としてパルス
MCを入力するNAND1と、入力パルスMCのインバ
ータINV1による反転信号を入力するNOR2とを有
する。これらの論理回路NAND1及びNOR2の出力
P及びNが夫々バス中間化駆動用のpMOSトランジス
タM2及びnMOSトランジスタM1のゲートに入力さ
れている。
【0011】トランジスタM1、M2のソースはバス線
RBUSに共通接続され、nMOSトランジスタM1の
ドレインは最高電源電圧Vccに接続され、pMOSト
ランジスタM2のドレインは最低電源電圧GNDに接続
されている。また、バス線RBUSには、pMOSトラ
ンジスタM4及びnMOSトランジスタM3からなるト
ランスファスイッチが接続されており、その先にインバ
ータINV2とINV3で構成したフリップフロップが
接続されている。また、前記トランスファスイッチは、
論理回路NAND1及びNOR2の夫々他方の入力端子
にも接続されている。
【0012】次に、上述のごとく構成されたバス電位中
間電圧セット回路の動作について図2のタイミングチャ
ート図も参照して説明する。MC信号が活性化される前
はMC信号はロウに固定されているので、読み出しが起
こる前のバス線RBUS上に残るデータは、信号MCの
ロウによりオンしているトランスファスイッチM3、M
4を通してインバータINV2及びINV3からなるフ
リップフロップに伝達されている。このとき、このフリ
ップフロップのデータによらず、NAND1の出力Pは
ハイ、NOR2の出力Nはロウになるので、中間化駆動
回路としてのトランジスタM1、M2はオフである。
【0013】例えば、バス線RBUSの前データがロウ
の状態で、MCにハイパルスが入力されると、フリップ
フロップデータとMCからの論理により、N信号にハイ
パルスが即時に出力され、トランジスタM1をオンさせ
る。このとき、Pはハイ固定なので、トランジスタM1
のみオンするため、バス線RBUSの電位はVccに引
き上げる。
【0014】しかし、トランジスタM1はソース端子が
バス線RBUSに接続されているので、バス線RBUS
の上昇に伴い、トランジスタM1のゲート電圧が減少
し、Vcc−Vtn(nMOSトランジスタM1のしき
い値電圧)の電位でオフとなる。通常、MOSトランジ
スタのしきい値は0.7V程度であるが、ソース端子が
浮いている場合(相対的にはウェル電位がソースより下
げられた場合と同じ)には、バックバイアス効果でしき
い値が上昇する。Vcc=2.5Vの場合を想定する
と、Vtnは1.2V程度になるので、バス線RBUS
はちょうど1/2・Vccの1.2V程度で止まること
になる。この状態で、MCがオフになり、バス線RBU
Sがフローティングになると、バス線がもつ大きな付加
容量により、その電位が即座に変動することはない。こ
の中間電位動作中はトランスファトランジスタM3、M
4はオフなので、バス線RBUSの電位変動はフリップ
フロップ及びNOR論理にフィードバックせずに安定状
態を維持する。これにより、この回路が中間電位化動作
中も無駄な貫通電流が全く生じない。
【0015】その後に、SEが活性化して、センスアン
プSAからデータがバス線RBUSに出力されるが、中
間電位にバスがあるため、高速にデータは確定する。こ
の時の電位変化量はVccの約半分であり、バス線RB
USの充放電にかかるピーク電流が中間化時とセンスア
ンプSAの読み出し時で分散され、半減することがわか
る。また、バスの前データを保存するフリップフロップ
の能力は極めて小さくてよいので、中間化終了後にこれ
がバスに接続されるが、バス電位をハイ又はロウに変化
させる時定数は極めて長い。このため、同時に起こるS
E活性化が遅れても、バス電位はほとんど変化しない。
【0016】バス線RBUSの前データがハイの場合も
同様であり、pMOSトランジスタM2のみでバス線を
Vtp(pMOSのしきい値電圧)まで引き下げるが、
この場合も、約1/2・Vccにセットすることができ
る。
【0017】次に、本発明の第2実施例について図3の
回路図を参照して説明する。本実施例は、回路素子数を
削減するために、RBUS前データを保存するフリップ
フロップと、トランスファスイッチ回路と、駆動トラン
ジスタを決定するNAND1及びNOR2からなる論理
回路を全て削除したものである。入力パルスMCはnM
OSトランジスタM41のゲートに直接入力され、pM
OSトランジスタM42のゲートにインバータINV1
を介して入力される。トランジスタM41、M42のソ
ースはバス線RBUSに共通接続され、nMOSトラン
ジスタM41のドレインは最高電源電圧Vccに接続さ
れ、pMOSトランジスタM42のドレインは最低電源
電圧GNDに接続されている。なお、駆動MOSトラン
ジスタM41,M42のしきい値が中間電圧にほぼ等し
い。
【0018】このように構成された第2実施例のバス電
位中間電圧セット回路においては、MC活性化時にプル
ダウン用pMOSトランジスタM42と、プルアップn
MOSトランジスタM41のゲートには夫々ロウ及びハ
イが入力される。そうすると、バスRBUSの電位が低
いときはトランジスタM41のみがオンし、またバスR
BUSの電位が高いときはトランジスタM42のみがオ
ンするので、バス電位は中間に向かう。これは、駆動M
OSトランジスタM41,M42のしきい値が中間電圧
にほぼ等しい(VCC−Vtn=Vtp=1.2V)た
めで、中間電位状態でちょうどトランジスタM41とト
ランジスタM42がオンからオフになるぎりぎりの状態
となることを示している。厳密には、双方のトランジス
タM41,M42がいずれもオンになる状態はあり得る
が、極めてトランジスタ能力が低い条件なので、貫通電
流はほとんど無視できるレベルである。
【0019】次に、図4を参照して本発明の第3実施例
について説明する。本実施例においては、図3に示す第
2実施例に対し、プルアップ用nMOSトランジスタM
51とプルダウン用pMOSトランジスタM52との間
にダイオードD1,D2を接続し、これらのダイオード
D1,D2の相互接続点をバス線RBUSに接続してい
る点が異なる。
【0020】電源電圧が2.5Vより高い場合とか、M
OSトランジスタのしきい値が小さい場合、第1の実施
例では完全な中間電圧を通り過ぎて上すぎた電圧、又
は、下げすぎた電圧に、バス線RBUSが設定されてし
まう。また、第2の実施例では、上述の場合に、中間電
位付近での貫通電流が無視できないほど大きくなってし
まう。本実施例では、これを回避するために、駆動pM
OSトランジスタM52とバス線RBUSとの間と、駆
動nMOSトランジスタM51とバス線RBUSとの間
に夫々ダイオードD2とD1を挿入している。
【0021】これにより、プルアップトランジスタM5
1の最終到達電位はVcc−Vtn−Vf(ダイオード
の順方向電圧)、プルダウントランジスタM52の最終
到達電位はVtp+Vfとなり、本実施例においても、
第1及び第2の実施例に近い状態の動作が可能となる。
【0022】このダイオードの作り方は、p−nジャン
クション素子及びMOSトランジスタのゲート・ドレイ
ン接続など、製品製造プロセス及び設定電位の条件に合
わせて選ぶことが可能である。
【0023】次に、図5を参照して本発明の第4実施例
について説明する。本実施例では、プルアップ用にpM
OSトランジスタM61をオンさせ、プルダウン用にn
MOSトランジスタM62をオンさせるため、P及びN
を発生する前段論理回路が変更されている。トランジス
タM61のドレインにはバイポーラトランジスタQ1の
ベース端子が接続され、更にダーリントン接続されたバ
イポーラトランジスタQ2のエミッタ端子にバス線RB
ESが接続されている。一方、MOSトランジスタM6
2のドレインにはバイポーラトランジスタQ3のベース
端子が接続され、更にダーリントン接続されたバイポー
ラトランジスタQ4のエミッタ端子がGNDに接続さ
れ、これらのMOSトランジスタM62のドレインとバ
イポーラトランジスタのコレクタとがバス線RBUSに
接続されている。どちらかの駆動MOSトランジスタM
61又はM62がオンすることで、バス線RBUSを中
間電位まで動かしはじめるが、どちらもダーリントン接
続なので極めて電流供給能力が高く、高速にバス線RB
USを駆動できる。プルアップトランジスタM61もプ
ルダウントランジスタM62もバイポーラトランジスタ
のエミッタ・ベース電位差の2倍の電位(2Vf)にな
るとオフする。つまり、プルアップトランジスタM61
はVcc−2Vf、プルダウントランジスタM62は2
Vfまで駆動し、駆動回路はオフとなる。Vf=0.6
〜0.7Vなので、ほぼ中間電位になることがわかる。
【0024】次に、図6を参照して本発明の第5実施例
について説明する。本実施例では、プルアップ駆動用p
MOSトランジスタM71とプルダウン駆動用nMOS
トランジスタM72はインバータ接続され、共通接続さ
れたドレインがバス線RBUSに接続されている。P発
生用の論理回路NAND3の一方の入力にはRBUS信
号をインバータINV71を通して反転した信号をフィ
ードバック入力し、N発生用の論理回路NOR4の一方
の入力にはRBUS信号をインバータINV72により
反転した信号をフィードバック入力される。
【0025】例えば、バス線RBUSの前データがロウ
の場合、インバータINV71のしきい値がハイと感知
するまでPはロウとなり、MOSトランジスタM71が
バス線RBUSの電位を引き上げる。その後、インバー
タINV71がハイと感知するレベルまでRBUS電位
が上がったとき、同時にインバータINV72のしきい
値も同時にハイと感知すると、今度はMOSトランジス
タM72がオンしてバス線RBUSの電位を引き下げよ
うとしてしまい、不安定な状態で発振を起こしてしまう
可能がある。そこで、インバータINV71のしきい値
は1/2VCCより低く、逆にINV72のしきい値は
1/2VCCより高く設定する。意図的にずらしたしき
い値の電位差分がMOSトランジスタM71、M72が
共にオフになる電圧帯であり、この電位までRBUSの
電位が達した時点でバス線の中間化駆動が終わることに
なる。
【0026】pMOSトランジスタでのプルアップとn
MOSトランジスタでのプルダウンは、第1の実施例の
ように中間電位到達付近でトランジスタ能力が下がって
くることがないので、中間電位に達するのは速いが、電
位判定をフードバックするためにインバータINV71
とINV72が必要であり、この部分での貫通電流が発
生する。しかし、この回路規模は小さくすることが可能
なので、電流消費として致命的な問題には至らない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中間化に伴う回路動作で、プルアップ用駆動回路及びプ
ルダウン用駆動回路を構成するpMOSトランジスタ及
びnMOSトランジスタが、共にオンになる回路は存在
しないので、貫通電流の発生を防止することができ、ま
た、バス線が中間電位に達した時点でセルフタイミング
的に駆動トランジスタは全てオフになり、フローティン
グ状態で次のセンスアンプSAの読み出しを待つことに
なるため、中間化のパルス幅調整とその後のSE活性化
とのタイミングを正確に合わせる必要がなく、安定して
高速読み出しが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るバス電位中間電圧セ
ット回路を示す回路図である。
【図2】同じくその動作を示すタイミングチャート図で
ある。
【図3】本発明の第2実施例に係るバス電位中間電圧セ
ット回路を示す回路図である。
【図4】本発明の第3実施例に係るバス電位中間電圧セ
ット回路を示す回路図である。
【図5】本発明の第4実施例に係るバス電位中間電圧セ
ット回路を示す回路図である。
【図6】本発明の第5実施例に係るバス電位中間電圧セ
ット回路を示す回路図である。
【図7】従来のバス電位中間電圧セット回路を示す回路
図である。
【符号の説明】
RBUS:バス線 M2、M4、M42,M52,M61、M71、M3
1,M33:pMOSトランジスタ M1,M3,M41,M51,M62,M72,M3
2、M34:nMOSトランジスタ INV1,INV2,INV3,INV61,INV6
2,INV63,INV71,INV72,INV3
1,INV32,INV33:インバータ D1,D2:ダイオード SA:センスアンプ 1、3:NAND 2、4:NOR

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置内の単相バス線を中間電位に
    セットするバス電位中間電圧セット回路において、前記
    バス線に接続されたプルアップ用駆動回路及びプルダウ
    ン用駆動回路と、前記プルアップ用駆動回路とプルダウ
    ン用駆動回路のいずれか一方のみを中間化制御信号MC
    に同期してオンさせ、そのオンさせた駆動回路をバス線
    が中間電位に達した時点で外部制御なしにオフさせる駆
    動回路制御手段とを有することを特徴とするバス電位中
    間電圧セット回路。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記駆動回路のいずれ
    か一方をオンさせるために、中間化前のバスデータを保
    持するラッチ回路を有し、これを中間化制御信号で切り
    替えるものであることを特徴とする請求項1に記載のバ
    ス電位中間電圧セット回路。
  3. 【請求項3】 前記プルアップ用駆動回路はn型MOS
    トランジスタを有し、前記プルダウン用駆動回路はp型
    MOSトランジスタを有し、各MOSトランジスタのし
    きい値が中間電圧に実質的に等しいことを特徴とする請
    求項1に記載のバス電位中間電圧セット回路。
  4. 【請求項4】 前記プルアップ用駆動回路はn型MOS
    トランジスタとダイオードを直列接続した回路を有し、
    前記プルダウン用駆動回路はp型MOSトランジスタと
    ダイオードを直列接続した回路を有することを特徴とす
    る請求項1に記載のバス電位中間電圧セット回路。
  5. 【請求項5】 前記プルアップ用駆動回路はp型MOS
    トランジスタとバイポーラトランジスタ又はダイオード
    とを直列接続した回路を有し、前記プルダウン用駆動回
    路はn型MOSトランジスタとバイポーラトランジスタ
    又はダイオードとを直列接続した回路を有することを特
    徴とする請求項1に記載のバス電位中間電圧セット回
    路。
  6. 【請求項6】 前記プルアップ用駆動回路はp型MOS
    トランジスタを有し、前記プルダウン用駆動回路はn型
    MOSトランジスタを有し、更に、バス電位が低い場合
    はプルアップ側トランジスタをオンさせ、バス電位が高
    い場合にはプルダウン側トランジスタをオンさせるフィ
    ードバック機能を有するバス電位モニター回路を有し、
    このバス電位モニター回路の感知電圧は、プルアップ用
    トランジスタとプルダウン用トランジスタが共にオフに
    なる中間電圧帯を有するように設定されていることを特
    徴とするバス電位中間電圧セット回路。
  7. 【請求項7】 中間化制御信号MCを入力するNAND
    と、信号MCのインバータINVによる反転信号を入力
    するNORと、これらのNAND及びNORの出力P及
    びNが夫々ゲートに入力されソースがバス線RBUSに
    共通接続されドレインが夫々接地電位及び電源電圧に接
    続されたバス中間化駆動用のpMOSトランジスタ及び
    nMOSトランジスタと、バス線に接続されたpMOS
    トランジスタM4及びnMOSトランジスタM3からな
    るトランスファスイッチと、このトランスファスイッチ
    に接続されたフリップフロップとを有し、前記トランス
    ファスイッチは、NAND及びNORの夫々他方の入力
    端子にも接続されていることを特徴とするバス電位中間
    電圧セット回路。
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