JPS6020837B2 - 記憶装置 - Google Patents

記憶装置

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JPS6020837B2
JPS6020837B2 JP55061586A JP6158680A JPS6020837B2 JP S6020837 B2 JPS6020837 B2 JP S6020837B2 JP 55061586 A JP55061586 A JP 55061586A JP 6158680 A JP6158680 A JP 6158680A JP S6020837 B2 JPS6020837 B2 JP S6020837B2
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JP
Japan
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transistor
diode
circuit
memory cell
transistors
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JP55061586A
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庸介 山本
博史 宮永
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/411Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using bipolar transistors only
    • G11C11/4116Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using bipolar transistors only with at least one cell access via separately connected emittors of said transistors or via multiple emittors, e.g. T2L, ECL

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高速でしかも集積化に通した記憶装置に関す
るものである。
従釆高速用のメモリセルの負荷としては抵抗素子とダイ
オードとを並列にしたものが主に使われてきた。
これは保持状態には抵抗素子を通して4・さな電流を流
し、低消費電力化をはかりメモリセル情報の読み出しま
たは書込みの際にはダイオードを通して大きな電流を流
し高速化をはかっている。ところがこの構成では集積化
を進めると抵抗素子部分の占める割合が大きくなり高密
度集積化あるいは低電力化にとっては欠点となる。そこ
で製作条件によって華竪想フアクタn値を制御できるダ
イオードを負荷として用いるメモリセルが提案されてい
る。
このメモリセルは抵抗素子を必要としないのでセル面積
が低減され、しかも高密度集積化に伴ないダイオード面
積が小さくなると電流が減少し、低電力化も実現される
という特徴をもつ。ところがこのメモリセルを用いたと
きには、従来の読み出し書込み制御回路を用いたのでは
ダイオード特性の製造ばらつきを回路的に補償できない
。そこでこのダイオードだけを負荷ひとするメモリセル
においてもダイオード特性の製造ばらつきや温度特性に
よる変動を補償できる専用の読み出し書込み制御回路が
必要となってくる。そこでこの発明はダイオードのみを
負荷とするタメモリセル用の読み出し書き込み制御回路
として従釆の読み出し書き込み制御回路中にメモリセル
の負荷と同形のダイオードと定電流回路とを絹合せた回
路を組込むことにより、ダイオード特性のロット間、チ
ップ間のばらつきを補償できる記憶0袋直を提供するこ
とにある。
以下図面について詳細に説明する。第1図はこの発明に
よる記憶装置の一例を示し、マルチェミッタトランジス
タT2及びT3がベース及びコレクタを互にたすき掛け
に接続し、そ夕の各コレクタはそれぞれトランジスタL
,T3に順方向の負荷ダイオードD2及びD3をそれぞ
れ通じて互に接続され、その接続点5はワードW十に接
続され、トランジスタL,公の各一方のェミッタは互に
接続され、この接続点6は定電流回路131こ接続され
る。
これらトランジスタT2,T3、ダィオ−ドD2,D3
、定電流回路13によりェミツタ結合型フリップフロッ
プのメモリセル11が構成される。トランジスタT2の
他方のェミツタはトランジスタT,のェミッタに接続さ
れ、その接続点2は定電流回路12‘こ接続される。
トランジスタT,のベース1はそのヱミツタ・ベースと
順方向のダイオードD,を通じて基準電圧VRの端子1
2に接続されると共に定電流回路1,に接続される。ト
ランジスタT,、ダイオードD,、定電流回路1,は基
準電圧発生回路13を機成している。同様にトランジス
タT3の他のェミツタはトランジスタLのヱミツタと接
続され、その後続点7は定電流回路14に接続され、ト
ランジスタT4のベース8はそのベースェミッタと順方
向のダイオード○4を通して基準電圧VRの端子14に
接続されると共に定電流源はこ接続される。トランジス
タT4、ダイオードD4、定電流回路りま基準電圧発生
回路15を構成する。またこれら制御回路13,15の
トランジスタT,,T4はメモリセル1′1のトランジ
スタL,T3とそれぞれ蟹流切替回路を構成している。
トランジスタT,,Lの各コレクタは電源端子16にそ
れぞれ接続される。次に第1図の構成においてメモリ動
作について説明する。
メモリ動作はm記憶保持、■読み出し、.筋書き込みの
3つに分けられる。まず記憶保持にはワード線W十の電
位は端子12,14の基準電圧VRより低く設定されて
いる。そこでトランジスタT2,T3のベース電位はい
ずれもトランジスタT,,T4のベース電位より低くな
るので定電流回路ら,14の各読み出し電流IR/Wは
それぞれトランジスタT,,T4を流れ、メモリセル1
1には流れない。そしてメモリセル11にはその定電流
回勝りこ保持電流lsTだけが流れる。この保持電流l
sTはトランジスタL,T3のうちON(導通)状態の
トランジスタに流れる。次にこのメモリセル11の情報
を読み出すにはワード線W十の電位を上げることによっ
てトランジスタLとT3のベース電位をひきあげ、制御
回賂のトランジスタT,.Lのベース電位との比較がで
きるようにすればよい。
いまトランジスタLがON(導通)でトランジスタT3
がOFF(非導縄)であったと仮定する。トランジスタ
T2,T3のベース電位をVb2,VはとするとVb3
<VQである。またトランジスタT,,T4のベース電
位は基準電圧でこれをVrとする。保持時にはVb3く
Vb2<Vrであるが、読み出しの時にはワード線W十
の電位を上げてVA<Vr<Vb2とする。このとき上
下の電圧マージン(余裕)をバランスよく(ほぼひ等し
)とるためVr:生牛デことする。このようにしてトラ
ンジスタT,を流れていた読み出し電流IR/Wはトラ
ンジスタLと切換わるが、トランジスタT4を流れてい
た読み出し電流IR/Wはふそのままで変わらない。こ
うしてトランジスタT,,Lのコレクタ電流の変化によ
ってメモリセル11の情報を知ることができる。次に貫
き込み動作について説明する。
書き込み時のワード線W+の電位は読み出し時のそれと
同0 じにする。トランジスタT3をOFFからONに
することを考える。それにはダイオードD4の側の基準
電圧VRを下げてトランジスタT4のベース電位を下げ
、これによりトランジスタLのェミッタ電位を下げる。
このためトランジスタ丸のベータスェミツタ間電圧を大
きくしてトランジスタT3をONにする。するとトラン
ジスタT3のコレクタ亀位、即ちトランジスタLのベー
ス電位が下がり、トランジスタT2はONからOFFに
なる。そしてダイオードD4の側の基準電圧VRをもと
にもどしてやることにより書き込み動作が終了する。以
上メモリ動作について述べたが、正確にメモリセルの情
報を知るためにはトランジスタT,とLの各ベース電位
(参照用基準電圧)がトランジスタL,T3のベース電
位の間になければらならい。ところが従釆は基準電圧V
Rが直接トラン・ジスタL,T4のベース電位となって
いたためダイオードD2.D3の特性が製造ぱらつきや
温度変化などによって変化すると雑音余裕が減少し、極
端な場合にはトランジスタT,,T4の保持基準電圧V
rがトランジスタT2,T3の各ベース電圧Vb2とV
bの間からはずれてしまい、正常な動作が行えなくなる
。そこでこの欠点を解決するためにこの発明では読み出
し書き込み制御回路中にメモリセル11の負荷ダイオー
ドD2,D3と同じダイオードと定電流回路からなる基
準電圧発生回路13,15を入れることによりダイオー
ド特性のばらつきが製造ロット間で発生しても、チップ
内でばらつきが少ない場合にはこれで補償できる。
その効果を第2図により説明する。第2図はダイオード
の電流電圧特性を示してある。
1N, IFはそれぞれメモリセル11のON側OFF
側トランジスタのダイオードを流れる電流である。
そのときダイオードでの電圧降下をVN,VFとする。
また基準電圧lrを流したときのダイオードの電圧降下
をVrとすると、ワード線W十の電位と基準電圧VRと
が等しければ第2図のVN>Vr>VFの関係がそのま
まVb2,Vr,Vb3の関係と置き換えられる。そし
て基準電圧Vrの値は基準電流lrによって独立に説定
できる。またダイオード特性がチップ間でばらついても
第2図に示すようにダイオードD3,D4のダイオード
特性も同様に変化するので、VN,Vr,VFはいわば
平行に変化するので雑音余裕は常に同じに保たれる。こ
のように制御回路中にダイオード○3,D4と定亀流回
路を入れることによってダイオード特性のチップ間ばら
つきを補償し、常に基準電流VrをVQとV広の中間に
設定することができる。第1図に示した読み出し書き込
み制御回路の具体例を第5図に対応する部分に同一符号
を付けて示す。
従来の読み出し書き込み制御回路18とメモリセル11
の書き込み制御端子との間に基準電圧発生回路13,1
5が挿入される。制御回路18におて読み書き切換端子
19に書き込み指令信号WEを低レベルとして与えると
、トランジスタT5のベースが低レベルとなってこれが
○FFし、そのエミツタによりトランジスタT6のベー
スが低レベルになる。よってトランジスタL,T7によ
りなる亀流切換回路21はトランジスタL側がONにな
り、トランジスタT8,T9よりなる鰭流切替回路22
が動作可能な状態になる。この状態でデータ入力端子2
3に貫き込みデータが例えば高レベル“1”として与え
られると、トランジスタT,。がONとなりそのヱミツ
タ出力によりトランジスタT9のベース電位がトランジ
スタT8のベースの基準電位VR2よりも上り、トラン
ジスタ〜がON‘こなる。トランジスタT9のコレクタ
電位が下り、これによりトランジスタT,.のコレクタ
電流が減少され、そのヱミッタ電位が下りこれは定電圧
回路24により一定電圧、更に低下されてダイオードD
,に与れうれる。従ってトランジスタT,のベースまた
ェミッタの電位が下りトランジスタT2がONとされ〆
モリセル1 1に“1”が貫き込まれる。データ入力端
子23に低レベル“0てが与えられると、トランジスタ
T・oがOFF、トランジスタT8がONとなり、トラ
ンジスタT舷のコレクタ電流が減少されそのェミッタ電
位が下り、これは定電圧回路25により更に一定電圧下
げられてダイオードD4に与えられ、この結果トランジ
スタT3がONとなってメモリセル11に“0”が書き
込まれる。読み出し時には読み書き切替端子19を高レ
ベルにしてトランジスタT5をONとし、トランジスタ
LをON、トランジスタT7をOFFとし、蝿流切替回
路22を動作不能状態とし、トランジスタT,.,T泣
の各ベースに高電位を与えてダイオード○,,D4に高
電位を与える。
なお26〜28は定電流回路であり、またこの例ではダ
イオードD,〜D4としてショトツキーダイオードを用
いた場合である。以上説明したように指数関数特性をも
つダイオードを負荷とするフリップフロップ形式のメモ
リセルを使用する際に、その読み出し書き込み制御回路
に負荷と同じ特性のダイオードを入れた回路を用いるこ
とによりダイオード特性の製造ばらつきや変動を補償で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による記憶装置の実施例を示す接続図
、第2図はダイオード特性のばらつきや変動を補償でき
る原理を説明するための電流電圧特性図、第3図はこの
発明による記憶装置の具体例を示す接続図である。 D,,D2,D3,D4:ダイオード、T,,T2,T
3,L:トランジスタ、1,,12,13,L,15:
定電流回路、VR,,VR2,VR3,VR4:基準電
圧、11:メモリセル、13,15:基準電圧発生回路
、18:読み書き制御回路、19:読み書き切替端子、
23:データ入力端子。 オー図 ネ2図 ネ3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 指数関数的電流・電圧特性をもつダイオードを負荷
    とするフリツプフロツプ形式のメモリセルの制御端子に
    、読み書き制御回路の出力を与え、その出力電位を制御
    することにより読み出し書込み制御を行うようにされた
    記憶装置において、上記ダイオードと同一電流・電圧特
    性のダイオード及び定電流回路の直流接続よりなる基準
    電圧発生回路が上記メモリセルと制御回路との間に挿入
    され、上記制御回路の出力により上記基準電圧発生回路
    の発生出力電圧を制御し、この発生出力電圧が上記メモ
    リセルの制御端子に与えられるようにしてなる記憶装置
JP55061586A 1980-05-09 1980-05-09 記憶装置 Expired JPS6020837B2 (ja)

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JPS59203297A (ja) * 1983-05-04 1984-11-17 Hitachi Ltd 半導体メモリ回路
JPS60103584A (ja) * 1983-11-11 1985-06-07 Nec Corp 半導体記憶回路

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