JPS62192997A - カレントミラ−型センスアンプ - Google Patents

カレントミラ−型センスアンプ

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JPS62192997A
JPS62192997A JP61035478A JP3547886A JPS62192997A JP S62192997 A JPS62192997 A JP S62192997A JP 61035478 A JP61035478 A JP 61035478A JP 3547886 A JP3547886 A JP 3547886A JP S62192997 A JPS62192997 A JP S62192997A
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JP
Japan
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potential
sense amplifier
output
transistor
current mirror
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JP61035478A
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Inventor
Takayuki Otani
大谷 孝之
Mitsuo Isobe
磯部 満郎
Akira Aono
青野 明
Nobuaki Urakawa
浦川 信明
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はセンスアンプに係り,特にカレントミラー型の
CMO Sセンスアンプに関する。
(従来の技術) 従来.  CMOS  (相補性絶縁型)スタティック
RAM(ランダム・アクセス・メモリ)とか不揮発性R
OM (リード・オンリ・メモリ)などによく用いられ
ているカレントミラー型負荷を有する差動増幅型のCM
OSセンスアンプは、たとえば第4図乃至第6図に示す
ように構成されている。即ち、第4図において、Qlお
よびQl(は増幅用のNチャネルトランジスタであり、
それぞれのソースはV、s電源ノード(接地端)に接続
され、それぞれのケゝ−トにはセンスアンプ入力信号線
1,2が接続されている。Q8およびQ、は」−記トラ
ンジスタQl 、Qlのカレントミラー型負荷となるP
チャネルトランジスタであり、それぞれのソースはVD
Dlに源ノードに接続されておシ、それぞれのゲート相
互が接続されており、一方のトランジスタQ3のドレイ
ンはそのr−)に接続されると共に前記増幅用のトラン
ジスタQlのドレインに接続され又おり、他方のトラン
ジスタQ4のドレインは前記増幅用のトランジスタQ2
のドレインに接続されている。そして、上記トランジス
タQsaQ+ のドレイン相互接続点(出力ノードNl
  )とトランジスタQ4  、Qlのドレイン相互接
続点(出力ノードN! )とにそれぞれセンスアンプ出
力信号fIM3+4が接続されている。
なお、第5図に示すセンスアンプは、第4図のセンスア
ンプにおけるトランジスタQs、Q+のドレイン相互間
およびトランジスタQ+−Q*のドレイン相互間に、セ
ンスアンプイネーブル(SAE )信号がゲートに与え
られてスイッチ制御されるスイッチ用のNチャネルトラ
ンジスタQ a +Qe ’に挿入したものである。ま
た、第6図に示すセンスアンプは、第4図のセンスアン
プにおけるトランジスタQl、Q!のソース相互を接続
し、この相互接続点とV8s電源ノードとの間にSAE
信号がゲートに力えられてスイッチ制御されるスイッチ
用のNチャネルトランジスタQ7 k挿入したものであ
る。
上記第6図に示したセンスアンプは、センスアンプ入力
信号線1,2から微少な電圧差を有する入力信号IN、
INが入力しているときにセンスアンプイネ−ゾル信号
SAEが与えられて活性化されると、上記入力を増幅し
て出力信号線3,4に相補的なレベルを有する出力信号
OUT 、 OUT 全出力する。ν1」ち、たとえば
入カイサ号INがINよシも低電位であるとき、出力信
号OUTが高電位(ハイレベル)voH1出力信号OU
Tが低電位(ローレベル)voLになる。この場合、P
チャネルトランジスタQ3のr−)・ドレイン相互が接
続されているので、その閾値電圧’fr: VTHPで
表わすと、上記高電位V。Hは■DD−1vTHPlま
でしか上がらない。こ、11に対して、上記低電位■。
LはPチャネルトランジスタQ4とNチャネルトランジ
スタQRとのコンダクタンス比で決まる。したがって、
出力レベル差(voH−VoL)FivDD−1vTH
P1−voLニ制限されることになり、上記センスアン
プの出力振幅は比較的小さく、メモリの電源マージン等
の動作マージンが小さく、センス動作の高速化を達成し
難いという間匙がある。なお、出力の低電位V。L′f
:さらに低下させるべく、NチャネルトランジスタQh
、Qxのサイズを大きくしてその駆動力を上げても、出
力信号OUTが低電位V。Lになるときにはそのドレイ
ン11位によりPチャネルトランジスタQx tQ4の
駆動力が向上するので、上記低電位V。L全十分に低下
させることができない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上述したような出力振幅差が小さいという欠点
を除去すべくなされたもので、出力振幅を大幅に大きく
でき、メモリの動作マージンの改善、センス動作の高速
化を図り得るカレントミラー型センスアンプを提供する
ことを目的とする。
〔発明の構成〕 (問題点を解決するための手段) 本発明のカレントミラー型センスアンプは、その一対の
出力ノードとプルアップ用電源ノードとの間にそれぞれ
ゾルアップ用トランジスタのドレイン・ソース間全接続
し、この2個のトランジスタの互いのゲート・ドレイン
相互を接続するようにし之ことを特徴とするものである
(作 用) センスアンプのセンス動作時において、例えはプルアッ
プ用トランジスタとしてPチャネルトランジスタを用い
たならば、一対の出力ノードのうちの一方が(プルアッ
プ電源電位−ゾルアップ用トランジスタの閾値電圧の絶
対値)の電位より低くなると、この一方の出力ノードの
電位がゲートに導カれる一方のゾルアップ用トランジス
タがオン状態になって他方の出力ノードの電位がプルア
ップされる。これによって、上記一対の出力ノードのう
ち高電位側のメートの電位は従来例よりも高くなシ、一
対の出力ノード間の電位差(出力振幅)は従来例よりも
大きくなる。
(実施例) 以下、図面全参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図に示すカレントミラー型CMOSセンスアンプは
、第6図を参照して前述した従来のセンスアンプに比べ
て、一対の出力ノードN、、N1間に出力電位デルアソ
ゾ回路5を接続した点が異なり、その他は同じであるの
で第6図中と同−符号全村してその説8Aヲ省略する。
上記出力電位プルアップ回路5は、■DDtl!8ii
ノードにソースが接続され、ドレインおよびゲートが各
対応して前記出力ノードNI 、Nwに接続されたPチ
ャネルMO8トランジスタQ8と、同様にVDD電源ノ
ードにソースが接続され、ドレインおよびゲートが前記
出力ノードN+、N意に逆対応して接続された(つまり
、上記トランジスタQsに交差接続された)Pチャネル
MO8トランジスタQ、とからなる。
上記センス7ンゾによれば、入力信号をセンス増幅する
際、出力ノードN+、N*の一方(たとえばNl  )
が■DD−l”THPIより低電位になったとき、出力
電位ゾルアップ回路5におけるPチャネルトランジスタ
Qs  、Qoのうち、そのr−トに上記低い電位が与
えられる一方のトランジスタQsがオン状態になるので
、このオン状態になるトランジスタQ♂のドレインが接
続されている他方側の出力ノードNl の電位は、従来
例のような”DO−lVTHPIに制限されることなく
、さらにそれ以上の大きなレベルまで引き上げられ、従
来例よりも大幅に高い高電位■。H′になる。
上記動作は、入力信号IN、INの電位の篩低関係が逆
の場合でも同様に行なわれ、つまシメモリセルからの″
1#データあるいは“0#データのいずれの読み出しの
場合でも上記したように一方側の出力ノードに高電位V
。I(′が得られ、この高電位V。H′と他方側の出力
ノードの低′成位V。Lとのレベル差(出力振幅)は従
来例に比べて大幅に大食くなる。したがって、上記セン
スアンプを採用したメモリは電源電圧の変動とか製造プ
ロセスの揺らぎによる素子特性のばらつき等に対して動
作マージンが大幅に改善されるばかりか、センスアンゾ
出力振幅が茜速に得られることからセンス動作の高速化
が達成されるようになる。
なお、前述した動作に際して、特にメモリセルからのパ
1”データをセンス増幅する場合(入力イビ号INがI
N、l:#:Jも低い電位の場合)、出力ノードN工が
前記したように尚電位V。Iになることによって負荷用
トランジスタQS  、Q4の駆動力が弱められ、これ
により低電位側の出力ノードN2の電位を引き上げる力
が弱まるので、この出力ノードN2は従来例の低電位V
。Lよシもさらに低くなシ、このときの出力振幅がさら
に大きくなる。
なお、上記実施例における出力電位プルアップ回路5の
2個のトランジスタQ、、QIは互いに同じ素子寸法に
通常は設定されるが、必らずしもそうでなくてもよい。
また、上記2個のトランジスタQ、、Q、の引き上げ用
電源電位は、センスアン7″電源電位VDDと同じでな
くともよく、vDD電位以上を用いればセンスアンプの
出力の高電位Vo!1′はさらに引き上げられるように
なる。
また、本発明は上記実施例に限らず、第5図あるいは第
4図に示したようなセンスアンプに上記実施例と同様に
出力電位ゾルアップ回路を接続するようにしてもよい。
さらに、センスアンプのセンス動作開始前(前回のセン
ス動作の終了後)に出力信号線3,4がイコライズ用ス
イッチ素子(図示せず)により等電位化されることが多
いが、このイコライズ動作が不完全であったような場合
にはこの出力信号線3,4の電位の不平衡状態に出力電
位プルアップ回路5が応動した状態になシ、センス動作
時における出力電位のレベルが安定するまでに若干の遅
れが生じるおそれがある。これを防止するlこめには、
センスアンプイネーブル信号SAEにより出力電位プル
アップ回路5を活性化するように制御すれはよく、前記
実施例の回路に対して第2図に示すようにゾルアップ用
トランジスタQs  、QgのソースとvDD′亀源ノ
ードとの間にスイッチ用MO8トランジスタQ1゜を接
続し、あるいは第3図に示すようにゾルアップ用トラン
ジスタQ8 =Qtの各ドレインと出力ノードN1 。
N2との間にそれぞれスイッチ用MO8トランジスタQ
1xyQxaを挿入すればよい。このようなゾルアップ
回路の活性化制御は、第5図に示したセンスアンプに対
しても適用可能であり、さらに第4図に示したセンスア
ンプに通用した場合には、センスアンプの動作開始前に
は何らかの原因により入力16号線相互間に電位差が生
じていたことにより出力ノード相互間に生じる′亀位走
に対してプルアップ回路を応動させなくすることが可能
になる。
尚、上記実施し11においては、増幅用トランジスノー
ド7、 りをNチャネル、負荷用トランジスタをPチャネル、ゾ
ルアップ用トランジスタをPチャネルとしたが、それぞ
れを逆のチャネル型のトランジスタとしてもよい。
〔発明の効果〕
上述したように本兄明のカレントミラー型センスアンプ
によれば、出力振幅を大幅に大きくでき、メモリの動作
マ・−ジンの改善、センス動作の高速化を実現できるの
で、スタティックRAM 、不揮発性PROM fr、
どに用いで好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のカレントミラー型センスアンプの一実
施例を7]<ず回路図、第2図および第3図はそれぞれ
他の実施例をノJ<す回路図、第4図乃至第6図はそれ
ぞれ従来のカレン+−ミラー型センスアンプを示す回路
図である。 Ql−Q2・・・増幅用トランジスタ、Qs、Q4・・
・負荷用l・ランジスタ、Qs=Q會・・・プルアップ
用トランジスタ、Qs  、Qg  、Q7  、Ql
。+Q111Q1.・・・スイッチ用トランジスタ、N
1.N、・・・出力出願人代理人 弁理士 鈴 江 武
 彦T幻            TN       
    IN             τNN開開0
862〜1929975) 第4図        第5図 ○UT            m 第6図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)それぞれのゲートに第1及び第2の入力信号が入
    力する増幅用の2個の第1導電型のMOSトランジスタ
    と、これらのトランジスタとセンスアンプ電源ノードと
    の間にカレントミラー型負荷回路として接続される2個
    の第2導電型のMOSトランジスタとを備えた半導体メ
    モリのカレントミラー型センスアンプにおいて、センス
    アンプの一対の出力ノードN_1、N_2とプルアップ
    電源ノードとの間にそれぞれのドレイン・ソース間が接
    続され、それぞれの各ゲートに逆対応して上記一対の出
    力ノードN_1、N_2の各電位が導かれる出力電位プ
    ルアップ用の2個の第2導電型のMOSトランジスタと
    を具備することを特徴とするカレントミラー型センスア
    ンプ。
  2. (2)前記プルアップ電源ノードの電位は前記センスア
    ンプ電源ノードの電位と等しいかそれ以上であることを
    特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のカレントミ
    ラー型センスアンプ。
  3. (3)前記増幅用のトランジスタに直列に、センスアン
    プイネーブル信号によりスイッチ制御されるトランジス
    タが接続されていることを特徴とする前記特許請求の範
    囲第1項記載のカレントミラー型センスアンプ。
  4. (4)前記プルアップ用のトランジスタに直列に、セン
    スアンプイネーブル信号によりスイッチ制御されるトラ
    ンジスタが接続されていることを特徴とする前記特許請
    求の範囲第1項または第3項記載のカレントミラー型セ
    ンスアンプ。
JP61035478A 1986-02-20 1986-02-20 カレントミラ−型センスアンプ Pending JPS62192997A (ja)

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